Головна/Лікування хвороб/Патофізіологія захворювань серцево-судинної системи


Іонні канали є спеціалізовані білки, розташовані в клітинній мембрані, через гідрофільні пори яких може відбуватися обмін певними атомами. Існує кілька типів серцевих іонних каналів, які відрізняються за двома властивостями: вибірковості і проникності.

Кожен тип каналів вибірковий (селективний) для певного іона і має для цього відповідні розміри і будову пір. Наприклад, в серцевих клітинах деякі канали можуть пропускати іони натрію, інші спеціалізовані для проходження іонів калію, решта - для іонів кальцію.

Іон може проникати через спеціальний канал тільки в певний час. Іонний канал - це ворота: в кожен даний момент вони знаходяться або у відкритому чи в закритому стані. Якщо канал перебуває у відкритому стані тривалий час, то через нього проходить велика кількість іонів і тому більше трансмембранний струм. Для серцевих іонних каналів, що генерують потенціал дії, відкриття і закриття воріт визначається трансмембранним потенціалом. Інакше, ворота кожного каналу є потенціал чутливими. Зміна мембранного потенціалу в процесі деполяризації і Реполарізації клітини призводить до відкриття і закриття певних каналів зі зміною іонних струмів через сарколеми.

Прикладом потенціал чуьливих каналів можуть служити швидкі серцеві натрієві канали. Трансмембранні білки, які утворюють ці канали, мають різні конфігурації залежно від потенціалу клітинної мембрани (мал. 1.11). При значенні потенціалу -90 мВ (типовий потенціал спокою для клітин міокарда шлуночків) більшість каналів в закритому вигляді, в стані спокою, так що для іонів Na + прохід закритий. Проте з цього стану канали здатні перейти у відкритий стан.

Швидка хвиля деполяризації (коли мембранний потенціал стає менш негативним), активізує сплячі канали для їх відкриття. У цей час іони Na + швидко проникають у клітину - послідовний струм Na + всередину. У той же час активовані канали залишаються відкритими тільки на короткий час, кілька тисячних часток секунди, і потім спонтанно закриваються, переходячи в неактивний стан, який відрізняється від закритого стану спокою (мал. 1.11В). У неактивному стані іонні канали не можуть перейти безпосередньо у відкритий стан, тому що ворота білкового каналу заблоковані в результаті процесу інактивації.

Іонні канали

Неактивний стан зберігається до тих пір, поки потенціал мембрани не реполярізуется назад до вихідного рівня спокою. Поки відбувається реполяризація, неактивні канали запобігають будь-якому проходженні натрієвих іонів. Тому при нормальній клітинній деполяризації потенціалзалежне швидке проходження іонів натрію через канали відбувається за короткий проміжок часу, потім канали закриваються і знаходяться в такому стані до тих пір, поки не відбудеться майже повна реполяризація клітинної мембрани.

Необхідно відзначити іншу важливу властивість швидких натрієвих каналів. Якщо трансмембранний потенціал серцевої клітини зазнає повільну деполяризацію та підтримується хронічно на рівні менше негативному, ніж звичайний потенціал спокою, інактивація каналів відбувається без їх попереднього відкриття (мал. 1.11). Більше того, тривале збереження менше негативного потенціалу може призвести до того, що закриті, неактивні канали ніколи не повернуться в стан спокою, і швидкі натрієві канали такої клітини, отже, не будуть в змозі проводити іони Na +. Це і відбувається в клітинах пейсмекера (водія ритму) (наприклад, клітин СА-і АВ-вузлів), у яких мембранний потенціал перевищує -70 мВ протягом усього серцевого циклу. Як результат цього, швидкі натрієві канали клітин водіїв ритму завжди неактивні, і вони не грають ніякої ролі в генерації потенціалу дії в цих клітинах.

Кальцієві і калієві канали серцевих клітин також є потенціал чутливими, але їх поведінка відрізняється від поведінки натрієвих каналів.