TỔNG HỢP CÁC GIAI ĐOẠN CỦA ĐIỆN THẾ HOẠT ĐỘNG TẠI CƠ TIM

Hình 9-4 tổng hợp các giai đoạn của điện thế hoạt động tại cơ tim và các dòng ion diễn ra trong suốt mỗi giai đoạn.

Giai đoạn 0 (giai đoạn khử cực), kênh natri nhanh mở. Khi tế bào co tim bị kích thích và khử cực, điện thế màng tế bào trở nên dương hơn. Các kênh ion natri có cổng điện thế (kênh natri nhanh) mở ra và cho phép ion natri nhanh chóng đi vào bên trong tế bào và khử cực màng. Điện thế màng tế bào đạt đến mức khoảng +20 mV trước khi kênh natri đóng.

Giai đoạn 1 (Giai đoạn tái cực ban đầu), kênh natri nhanh đóng lại. Các kênh natri đóng lại, tế bào bắt đầu tái cực và ion kali rời khỏi tế bào qua kênh kali.

Giai đoạn 2 (giai đoạn bình nguyên), các kênh canxi mở ra và kênh kali nhanh đóng lại. Một giai đoạn khử cực ban đầu ngắn xảy ra và điện thế hoạt động trở thành giai đoạn bình nguyên do (1) tăng tính thấm đối với ion canxi và (2) giảm tính thấm đối với ion kali. Kênh canxi có cổng điện thế mở chậm trong suốt giai đoạn 1, 0 và ion canxi đi vào tế bào. Kênh kali sau đó đóng lại và sự kết hợp giữa giảm dòng ion kali đi ra và tăng dòng ion canxi đi vào làm cho điện thế hoạt động có dạng bình nguyên.

Giai đoạn 3 (giai đoạn tái cực nhanh), kênh canxi đóng lại và kênh kali chậm mở ra. Sự đóng lại của kênh canxi là sự tăng tính thấm của màng với ion kali, làm cho ion kali đi nhanh ra khỏi tế bào, kết thúc giai đoạn bình nguyên và đưa điện thế màng tế bào về mức điện thế nghỉ.

Giai đoạn 4 (giai đoạn điện thế nghỉ màng tế bào) trung bình khoảng -90 mV.

GIAI ĐOẠN TRƠ CỦA CƠ TIM

Cơ tim, giống như tất cả các mô dễ bị kích thích khác, trơ với các tái kích thích trở lại trong giai đoạn điện thế hoạt động. Vì thế, giai đoạn trơ của tim là khoảng thời gian như trong hình 9-5, mà trong suốt giai đoạn này một kích thích bình thường đến tim không thể tái kích thích khu vực cơ tim đã bị kích thích trước đó. Giai đoạn trơ bình thường của tâm thất là 0,25 đến 0,3 giây, gần như là khoảng thời gian của giai đoạn bình nguyên kéo dài điện thế hoạt động của cơ tim. Có thêm một giai đoạn trơ tương đối khoảng 0,05 giây mà trong suốt giai đoạn này cơ tim khó kích thích hơn bình thường nhưng vẫn có thể bị kích thích bởi một tín hiệu kích thích rất mạnh, thể hiện bởi sự co bóp sớm trong hình 9-5. Giai đoạn trơ của cơ tâm nhĩ thì ngắn hơn nhiều so với tâm thất (khoảng 0,15 giây của tâm nhĩ sao với 0,25 đến 0,3 giây của tâm thất).

CẶP KÍCH THÍCH – CO CƠ (EXCITATION – CONTRACTION COUPLING) – CHỨC NĂNG CỦA ION CANXI VÀ CÁC ỐNG NGANG

Thuật ngữ “cặp kích thích – cơ cơ” (“excitation – contraction coupling”) nói đến cơ chế điện thế hoạt động làm cho các tơ cơ co lại. Cơ chế này được bàn luận đối với cơ vân ở chương 7. Một lần nữa, có sự khác biệt trong cơ chế này ở cơ tim làm xuất hiện những tác động quan trọng lên đặc tính co cơ tim.

Giống như đối với cơ vân, khi một điện thế hoạt động đi qua màng cơ tim, điện thế hoạt động lan vào bên trong sợi cơ tim dọc theo các ống ngang (ống T). Điện thế hoạt động ở ống T sẽ lần lượt tác động lên màng các ống cơ tương dọc để giải phóng ion canxi vào bên trong cơ tương từ lưới co tương. Trong vài phần ngàn giây, những ion canxi này khuếch tán vào trong tơ cơ và xúc tác các phản ứng hóa học làm cho các sợi actin và myosin trượt lên nhau, gây ra co cơ.

Vì thế, cơ chế này của cặp kích thích – co cơ giống như ở cơ vân, nhưng có một ảnh hưởng thứ hai mà khá khác. Ngoài các ion canxi được giải phóng vào trong cơ tương từ mào của lưới cơ tương, các ion canxi cũng khuếch tán vào trong cơ tương từ các ống T, do mở kênh canxi phụ thuộc điện thế ở màng các ống T (Hình 9-6).

Canxi đi vào tế bào hoạt hóa các kênh giải phóng canxi, còn được gọi là các kênh của ryanodine receptor, trong màng lưới cơ tương, khơi mào cho sự giải phóng ion canxi vào trong cơ tương. Các ion canxi trong cơ tương sau đó tương tác với troponin để khởi động quá trình hình thành cầu nối (cross – bridge) và sự co bóp diễn ra như trong cơ vân.