Тамара Рудакова - Основы физиологии сердца

где V – скорость диффузии; k – коэффициент диффузии; S – площадь поверхности мембраны; dC – градиент концентраций; dx – толщина мембраны. Знак «минус» перед уравнением означает, что по мере выравнивания концентраций ионов по обе стороны мембраны скорость диффузии убывает во времени.

Большинство ионных каналов относительно селективны, то есть проницаемы преимущественно для какого-либо одного вида ионов, хотя некоторые ионные каналы могут проводить ионы разных типов. Поскольку ионные каналы образованы белками, которые кодируются определенными генами, то очевидно, что изменения свойств ионных каналов, которые могут наблюдаться при патологии сердца, зависят от нарушений генетического аппарата клетки. Поэтому исследования свойств отдельных ионных каналов являются перспективными для понимания патогенеза и лечения аритмий и других заболеваний сердца.

Классические представления А. Ходжкина и Б. Катца о свойствах ионных каналов клеток возбудимых тканей, в том числе и миокарда, получили дальнейшее развитие в 1970– 1980-е гг. благодаря разработке методики точечной фиксации мембранного потенциала и регистрации тока через одиночные ионные каналы ( patch clamp ). Эта методика была впервые предложена Э. Неером и Б. Сакманом в 1976 г. и оказала огромное влияние на развитие клеточной электрофизиологии. (В 1991 г. указанные авторы получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытия, касающиеся функций одиночных ионных каналов в клетках».) Ими было установлено, что активация (открытие) и закрытие ионных каналов представляют собой вероятностный процесс, поскольку у каждого канала имеется свой порог открытия. Некоторые ионные каналы могут проводить токи как внутрь клетки, так и из нее, то есть в различных направлениях.

В кардиомиоцитах были обнаружены несколько подтипов калиевых и натриевых каналов, различные виды каналов для ионов кальция и хлора. Приводим краткую характеристику основных типов ионных каналов миокардиальных клеток.

I. Каналы для ионов К +:

а) Потенциалзависимые:

1. Каналы входящего прямого К +тока (англ. inward rectifier – входящие выпрямляющие), I K+ 1, способны проводить ионы калия внутрь клетки при изменении потенциала мембраны. Однако в основном эти каналы обеспечивают выходящий ток, то есть движение ионов калия из клетки, в результате чего возникает мембранный потенциал покоя. Блокируются ионами бария Ba 2+и цезия Cs +.

2. Быстро инактивируемые каналы выходящего K +-тока (англ. transient outward – быстро выводящие), I to. Эти каналы по скорости прохождения через них ионов калия разделяются на два подвида: быстрые (англ. fast ), I to, f, и медленные (англ. slow ), I to, s.

3. Каналы задержанного выходящего тока (англ. delayed rectifier – задержанные выпрямляющие), I K+. В современной электрофизиологической литературе эти каналы разделяют на три подвида: медленно активируемые (I KS), быстро активируемые (I KR) и сверхбыстро активируемые (I KUR).

4. Кальций-регулируемые калиевые каналы, I K+, Ca2+ .

б) Лиганд-активируемые калиевые каналы выходящего тока:

1. Ацетилхолин-зависимые, I K+ , Ach.

2. АТФ-активируемые, I K+ , ATP.

II. Каналы для ионов Nа +– потенциалзависимые. Эти каналы по скорости прохождения через них ионов натрия в клетку разделяются на два подвида:

1. Быстрые, блокируемые тетродотоксином, открытие которых формирует входящий ток I Na+.

2. Гиперполяризационно-активируемые смешанные Na +/ K +-каналы, открытие которых формирует входящий ток I f(от англ. funny – смешной, забавный). Обнаружены в основном в пейсмекерных клетках синусового узла. Особенностью этих каналов является их способность к проведению ионов как натрия, так и калия при гиперполяризации мембраны.

III. Каналы для ионов Са 2+(входящего Са 2+-тока) – потенциалзависимые:

1. Т-тип (англ. transient – изменчивые, быстро инактивируемые), I CaT, открываются при величине мембранного потенциала –80… –60 мВ и блокируются ионами Mg 2+. Эти каналы обнаружены, в частности, в пейсмекерных клетках синусового и атриовентрикулярного узлов, активируются во время диастолической деполяризации.

2. L-тип (англ. long lasting – долгодействующие), медленно инактивируемые, I CaL, открываются при величине мембранного потенциала –60… –40 мВ и блокируются верапамилом. Эти каналы проницаемы в основном для ионов Са 2+и лишь в минимальной степени Na +(в соотношении примерно 1000: 1). Обнаружены в клетках рабочего миокарда, а также пейсмекерных клетках, обеспечивают входящий ток кальция во время потенциала действия. Ток через эти каналы усиливается в присутствии агонистов β-адренорецепторов, например адреналина.