Excitabilitatea miocardului

Celulele mușchiului inimii pot răspunde la un stimul potrivit printr-o schimbare electrică a membranei. Această capacitate se numește excitabilitate. Schimbarea poate fi transmisă altor celule și, în cele din urmă, este urmată de contracție. Nu orice stimul mic produce un răspuns complet; celula trebuie să atingă un prag.

După ce o celulă cardiacă a fost activată, există un timp în care nu poate răspunde imediat la un nou stimul obișnuit. Aceasta este perioada refractară. Ea ajută inima să aibă contracții separate de relaxare, în loc să rămână într-o contracție continuă. Mușchiul inimii trebuie să se relaxeze ca să se umple din nou cu sânge.

Perioada refractară urmează activării electrice deoarece canalele ionice și potențialul membranei au nevoie de timp pentru a reveni la starea în care este posibil un nou răspuns. Uneori un impuls apărut în alt loc sau la alt moment poate produce o bătaie suplimentară numită extrasistolă. O extrasistolă observată nu spune singură dacă există o boală; evaluarea depinde de context. Pentru lecție, separă răspunsul electric, propagarea lui și contracția mecanică.

Potențialul de repaus al cardiomiocitului ventricular este aproximativ −90 mV. Potențialul de acțiune durează 250–300 ms (comparativ cu 2–5 ms la mușchiul scheletic) și are cinci faze. Faza 0 este depolarizarea rapidă, prin intrarea sodiului. Faza 1 este o repolarizare scurtă. Faza 2 este platoul: intrarea lentă a calciului echilibrează ieșirea potasiului și menține depolarizarea. Faza 3 este repolarizarea, prin ieșirea potasiului. Faza 4 este potențialul de repaus. Platoul prelungește depolarizarea și, odată cu ea, contracția, pentru ca ventriculele să se golească.

Perioada refractară acoperă platoul și repolarizarea: perioada refractară absolută este de aproximativ 0,25–0,30 s (în ea nu se produce un nou potențial de acțiune, indiferent de intensitatea stimulului), urmată de o perioadă refractară relativă scurtă (aproximativ 0,03–0,05 s), în care un stimul puternic poate declanșa un răspuns. Pentru că perioada refractară durează cât sistola, inima nu poate fi tetanizată și se relaxează între contracții. Miocardul respectă legea „tot sau nimic”: răspunde la un stimul prag cu o contracție maximă. O extrasistolă apare când un stimul survine după perioada refractară, în diastolă, și produce o contracție prematură, urmată de o pauză compensatorie.

Exemplu rezolvat 1: frecvența maximă teoretică. Perioada refractară absolută este de 0,3 s.

1. Numărul maxim de răspunsuri pe secundă: $\frac{1}{0,3}\approx 3,3$.
2. Numărul pe minut: $\frac{60}{0,3}=200$.
3. Concluzie: perioada refractară limitează frecvența maximă la aproximativ 200 de bătăi pe minut, de aceea frecvențele peste această valoare nu se mențin.

Exemplu rezolvat 2: extrasistola și pauza compensatorie. Ciclul normal durează 0,8 s. O extrasistolă apare la 0,6 s după o bătaie normală.

1. Următorul impuls sinusal ar veni la 0,8 s după bătaia anterioară, deci la 0,2 s după extrasistolă, când ventriculii sunt încă în perioada refractară absolută (0,25–0,30 s) și nu răspund.
2. Ventriculii așteaptă impulsul sinusal următor, la 1,6 s după bătaia inițială.
3. Pauza după extrasistolă: $1,6-0,6=1,0$ s.
4. Suma celor două intervale: $0,6+1,0=1,6$ s, adică două cicluri normale; pauza este compensatorie.

Excitabilitatea miocardului este influențată de ionii din lichidul extracelular și de factori nervoși și hormonali. Creșterea potasiului extracelular depolarizează parțial membrana în repaus, reduce intensitatea potențialului de acțiune și, în exces, poate opri inima în diastolă; scăderea potasiului crește excitabilitatea și favorizează aritmiile. Excesul de calciu crește contractilitatea și scurtează platoul, iar deficitul de calciu prelungește platoul și scade contractilitatea. Simpaticul crește excitabilitatea nodului sinoatrial, iar vagul o scade. Hipoxia și acidoza modifică potențialul membranei și pot produce aritmii. Celulele nodale se depolarizează lent și spontan (potențial de tip pacemaker), de aceea au automatism, spre deosebire de cardiomiocitele contractile. Fibrilația ventriculară apare când multe cardiomiocite se excită dezordonat, în perioada vulnerabilă a ciclului, care coincide cu unda T; ventriculele tremură și nu mai pompează sânge. Singurul tratament eficace este șocul electric extern (defibrilarea), care depolarizează simultan miocardul și permite nodului sinoatrial să reia comanda. Stimularea electrică a miocardului este baza stimulatorului cardiac, care produce impulsuri cu frecvență programată.

Distinge excitabilitatea (răspunsul la stimul) de automatism (generarea spontană a impulsului), conductibilitate (propagare) și contractilitate (forță mecanică). Perioada refractară împiedică stimularea repetată imediată a cardiomiocitului și contribuie la imposibilitatea tetanizării normale a inimii. O extrasistolă este prematură, dar nu este sinonimă cu orice ritm cardiac rapid.

Miocardul funcțional răspunde la stimulul eficient după legea „tot sau nimic”. În sistolă se află în perioada refractară absolută și nu poate răspunde unui nou stimul; în diastolă poate fi excitat. Un stimul prematur aplicat în diastolă poate produce o extrasistolă, urmată în modelul clasic de o pauză compensatorie.

Reține valorile: potențial de repaus aproximativ −90 mV; durata potențialului de acțiune 250–300 ms; perioada refractară absolută aproximativ 0,25–0,30 s. Platoul este determinat de intrarea calciului. Cardiomiocitul nu poate fi tetanizat. Fibrilația ventriculară este o activare dezordonată, cu pierderea pompei, și necesită defibrilare.

Exemplu în formatul examenului (complement grupat). Despre excitabilitatea miocardului sunt corecte afirmațiile:

1. Perioada refractară absolută a miocardului ventricular durează aproximativ 3 ms.
2. Platoul potențialului de acțiune este determinat de intrarea calciului.
3. Mușchiul cardiac poate fi tetanizat la fel de ușor ca mușchiul scheletic.
4. Miocardul respectă legea „tot sau nimic”.

• a) „Numai afirmațiile 1, 2 și 3 sunt corecte.”
• b) „Numai afirmațiile 1 și 3 sunt corecte.”
• c) „Numai afirmațiile 2 și 4 sunt corecte.”
• d) „Numai afirmația 4 este corectă.”
• e) „Toate afirmațiile sunt corecte sau toate sunt false.”

Răspuns: c. Afirmația 1 este falsă, deoarece perioada refractară absolută a miocardului ventricular durează aproximativ 0,25–0,30 s, nu milisecunde. Afirmația 3 este falsă, deoarece perioada refractară lungă împiedică tetanizarea mușchiului cardiac. Afirmațiile 2 și 4 sunt adevărate.

Greșeli frecvente

• Greșit: Excitabilitatea înseamnă că inima este „emoționată”.
  Corect: Este o proprietate electrică a celulelor.
• Greșit: Miocardul poate fi ținut într-o contracție tetanică normală.
  Corect: Perioada refractară lungă împiedică acest tip de sumare.
• Greșit: Potențialul de acțiune al cardiomiocitului durează cât cel al mușchiului scheletic, 2–5 ms.
  Corect: Durează aproximativ 250–300 ms, din cauza platoului.

Înainte și după