Samenvatting - chapter 21
Cardiac Electrophysiology and the Electrocardiogram
Het hart bestaat uit verschillende soorten cellen, met elk een andere functie en
andere eigenschappen. Deze cellen oefenen hun functie uit door elektrische
activiteit: de cellen moeten gedepolariseerd worden om geactiveerd te worden.
Een hartspiercel trekt bijvoorbeeld samen (contractie) zodra deze is gepolariseerd.
Er kan onderscheid gemaakt worden tussen de cellen met een langzame
depolarisatie (sinusknoop en AV- knoop) en cellen met een snelle depolarisatie
(purkinjevezels, atriale en ventriculaire spiercellen).
Alle cellen in het hart zijn elektrisch actief en zijn op een dusdanige manier
gecoördineerd dat het hart in staat is om tot wel 70 ml bloed per hartslag weg te
pompen. Dit heet het slagvolume. Dat iedere soort cel in het hart anders is, is ook
terug te zien aan de rustmembraanpotentialen.
Bladzijde 2 - g. 21-2
Het hart is in staat om spontaan, zonder bemoeienis van het brein,
actiepotentialen af te geven. De cardiale actiepotentiaal loopt altijd dezelfde route
door, langs verschillende geleidingsstructuren van het hart. Dit zijn structuren die
de elektrische signalen van de actiepotentiaal kunnen doorgeven naar een volgend
deel van het hart.
Bladzijde 1 - g. 21-1
DE CARDIALE ACTIEPOTENTIAAL
De eerste cardiale actiepotentialen starten in de sino-atriale knoop (SA-knoop),
ook wel sinusknoop genoemd. Deze bevindt zich boven in het rechteratrium en
kan een frequentie van 60-100 keer per minuut halen. Deze cellen depolariseren
spontaan en vuren actiepotentialen af.
Het hart is dus in staat om dit te doen zonder enige signalen vanaf het brein. Dit
betekent niet dat het brein deze frequentie niet kan beïnvloeden.
Middels de parasympathicus en de sympathicus kunnen kan er wel degelijk een
invloed worden uitgeoefend op de hartfrequentie.
↳ De parasympathicus zorgt ervoor dat het hart langzamer gaat kloppen
De sympathicus dat het hart sneller gaat kloppen
Als de sinusknoop een actiepotentiaal afvuurt zal dit signaal zich via cel-cel
contact door gap junctions (elektrische verbindingen tussen de hartcellen)
verspreiden over het gehele atrium.
Vervolgens komt het signaal aan bij het tweede station: De atrioventriculaire-
knoop (AV-knoop), hier wordt het signaal “tijdelijk stopgezet” voordat het door
wordt gestuurd naar de ventrikels. De AV-knoop is in staat om dit te doen, wegens
zijn breuze (bindweefselachtige) atrioventriculaire ring.
Pagina 1 van 29
fi fi
,Doordat verspreiding van de actiepotentiaal tijdelijk wordt stopgezet in de AV-
knoop, krijgen de ventrikels genoeg tijd om zich te vullen met bloed. Als dit niet
zou gebeuren, zou er steeds te weinig bloed door het hart uitgepompt worden.
Na vulling van de ventrikels zal de actiepotentiaal zich verspreiden over het linker-
en rechterventrikel. Dit gebeurt door de bundels van His en Purkinjevezels.
Omdat de linkerventrikel sterker en groter is dan het rechterventrikel, zal er meer
elektrische activiteit door de linkerventrikel heengaan.
Bladzijde 5 - g. 21-3
GAP JUNCTIONS
Het verspreiden van actiepotentialen tussen hartcellen is alleen mogelijk omdat de
cellen verbonden zijn met elkaar middels zogenoemde gap junctions. Dit zijn
elektrische synapsen tussen cellen.
Een actiepotentiaal is dus eigenlijk een elektrische stroom (I) die zich van cel A
naar cel B verplaatst. De enige belemmering van deze stroom is dat hij zich door
de gap junctions moet verplaatsen en die kunnen gezien worden als een
weerstand (R).
In de natuurkunde wordt hiervoor de wet van Ohm toegepast, namelijk:
Wet van Ohm: U = I x R
U = spanning in Volt
I = stroomsterkte in Ampère
R = weerstand in Ohm
Volgens de wet van Ohm is het dus mogelijk om elektrische stroom van cel A naar
cel B te geleiden, waarbij dit recht evenredig is met het spanningsverschil tussen
beide cellen, en omgekeerd evenredig met de weerstand tussen beide cellen. Dit
wil zeggen: als er een lage weerstand is omdat de cellen dicht tegen elkaar aan
liggen (dit is het geval in het hart), dan kan er een relatief hoge stroomgradiënt van
cel A naar cel B stromen.
Voorbeeld
Stel je voor: cel A start een actiepotentiaal wat leidt tot een spanningsverschil,
waarbij cel A positief wordt ten opzichte van cel B. Hierdoor zal er een stroom (IAB)
gaan lopen richting cel B. Indien de stroom sterk genoeg is, zal dit de
drempelwaarde van cel B kunnen overstijgen en leiden tot een actiepotentiaal in
cel B. Door de aanwezigheid van gap junctions zal deze stroom door alle cellen
kunnen stromen die aan cel A en B gekoppeld zitten. De spanning zal echter door
de weerstand van het passeren van gap junctions (R) na verloop van tijd afnemen
en dus uitdoven.
Pagina 2 van 29
fi
, Om te voorkomen dat een actiepotentiaal snel uitdooft kan cel A meerdere
actiepotentialen afvuren. Dit zal leiden tot een grotere spanning en dus een
grotere stroomgradiënt tussen de cellen, hierdoor zal er sneller een actiepotentiaal
gerealiseerd kunnen worden in de naburige cellen en duurt het langer voordat een
actiepotentiaal uitdooft. Cellen zijn in staat om dit te realiseren door meer ion-
kanalen open te zetten en daarmee dus een hogere spanning te genereren.
Een andere manier om eerder een actiepotentiaal te kunnen genereren in naburige
cellen is door het verlagen van de drempelwaarde voor een actiepotentiaal.
Hierbij dient de drempelwaarde dichterbij de rustpotentiaal te komen en moet deze
negatiever gemaakt worden.
Bladzijde 5 - g. 21-3
Voor het ontstaan van een actiepotentiaal is instroom van positieve ionen
(kationen) noodzakelijk en dient de lading intra- en extracellulair van de cel gelijk
en tegengesteld aan elkaar te zijn.
De membraanpotentiaal is in rust, als hartspiercellen niet actief zijn, gelijk aan
-90mV. Dit heet de rustpotentiaal. Bij de rustpotentiaal is de hartspiercel
intracellular negatief t.o.v. de extracellulaire ruimte.
Zodra een actiepotentiaal begint, openen natrium (Na+) en calcium (Ca2+)
kanalen waardoor de desbetre ende ionen naar binnen kunnen stromen. Dit zorgt
ervoor dat de rustpotentiaal van -90mV positiever wordt: er stromen immers
positief geladen ionen de cel in. Deze positieve stroom zorgt voor depolarisatie
van de cel.
De positieve intracellulair stroom zal zich vervolgens van cel A naar nabijgelegen
cellen verspreiden, waardoor deze ook gaan depolariseren. Zo verspreidt de
depolarisatiegolf, en dus de actiepotentiaal, zich over verschillende hartcellen.
Als cel B, die naast cel A ligt, ook depolariseert, zal ook de positieve lading in cel B
toenemen. Dit leidt weer tot een shift van positieve ionen extracellulair van cel B
naar cel A.
De stroom van intracellulaire stroom van cel A naar cel B en de stroom van
extracellulaire stroom van rond cel B naar rond cel A zijn gelijk en tegengesteld.
Hiermee wordt een elektrische vector gecreëerd die met de tijd verandert. Deze
elektrische vectoren kunnen worden geregistreerd.
De som van alle individuele vectoren die in het hart aanwezig zijn worden
weergegeven met een elektrocardiogram (ECG).
FASEN VAN DE CARDIALE ACTIEPOTENTIAAL
De initiatie tijd, vorm en duur van de actiepotentiaal zijn verschillend voor
verschillende delen van het hart, als gevolg van hun verschillende functies. Deze
verschillen ontstaan doordat de myocyten in elk deel van het hart een
karakteristieke set kanalen en anatomie hebben.
Pagina 3 van 29
fi ff
