Để lại bình luận tại Sự kích thích theo nhịp của tim (Phần 3)
Sự mở ra của kênh natri nhanh (fast sodium channel) trong khoảng vài phần mười ngàn giây tạo ra đỉnh lên cao của điện thế hoạt động (upstroke spike) quan sát thấy trong cơ tâm thất bởi vì sự đi vào nhanh của ion natri mang điện tích dương. Sau đó giai đoạn bình nguyên của điện thế hoạt động (plateau) tâm thất gây ra chủ yếu bởi sự mở ra chậm của kênh natri – canxi chậm (slow sodium – calcium channel), kéo dài khoảng 0,3 giây. Cuối cùng, sự mở ra của kênh kali (potassium channel) làm khuếch tán một lượng lớn ion kali mang điện tích dương ra bên ngoài màng sợi cơ tim và làm cho điện thế màng tế bào (membrane potential) trở về mức lúc nghỉ.
Tuy nhiên có một sự khác biệt trong chức năng của những kênh này trong sợi của nút xoang do mức điện thế nghỉ tại các sợi này ít âm hơn – chỉ khoảng -55mV so với -90mV ở các sợi cơ tâm thất. Ở mức điện thế -55mV, kênh natri nhanh hầu như bị bất hoạt (inactivated), điều này có nghĩa chúng bị block. Nguyên nhân của điều này là bất cứ khi nào điện thế màng ít âm hơn khoảng -55mV trong khoảng trên vài phần ngàn giây, thì cổng bất hoạt (inactivation gates) ở mặt trong của màng tế bào giúp đóng kênh natri nhanh sẽ đóng lại và vẫn giữ trạng thái đóng như vậy. Vì thế, chỉ kênh natri – canxi chậm có thể mở ra (có thể hoạt hóa) và bằng cách này tạo ra điện thế hoạt động. Việc này sẽ làm cho điện thế hoạt động (action potential) của nút xoang nhĩ chậm phát triển hơn điện thế hoạt động tại cơ tâm thất. Tương tự như thế, sau khi điện thế hoạt động diễn ra, sự trở về điện thế âm ban đầu cũng xảy ra chậm như vậy, hơn là đột ngột trở về trạng thái âm ban đầu như trong sợi cơ tâm thất.
– Tính tự kích thích (self-excitation) của các sợi nút xoang:
Bởi vì nồng độ ion natri (sodium ion) cao trong dịch ngoại bào (extracellular fluid) bên ngoài các sợi của nút xoang, cũng như một số lượng trung bình các kênh ion natri mở sẵn, thì các ion natri mang điện tích dương từ bên ngoài sợi bình thường sẽ có khuynh hướng đi vào bên trong. Vì vậy giữa các nhịp tim (heartbeats), sự đi vào của các ion natri mang điện tích dương tạo ra sự tăng lên chậm của điện thế nghỉ màng tế bào theo hướng dương (positive direction). Vì thế, trong hình 10-2, điện thế nghỉ dần dần tăng lên và trở nên ít âm hơn giữa 2 nhịp tim. Khi điện thế chạm đến một ngưỡng (threshold) khoảng -40mV, kênh canxi loại L (L-type calcium channel) bị hoạt hóa, vì vậy làm xuất hiện điện thế hoạt động. Theo như trên thì sự “rò rỉ” (leakiness) kế tiếp nhau của ion natri và ion canxi tạo ra tính tự kích thích của các sợi nút xoang (sinus nodal fibers).
Tại sao sự “rò rỉ” này của ion natri và ion canxi không làm cho các sợi nút xoang khử cực (depolarized) kéo dài ? Hai sự kiện xảy ra sẽ ngăn cản trạng thái khử cực kéo dài. Đầu tiên là kênh canxi loại L bất hoạt (chúng đóng lại) trong vòng khoảng 100 đến 150 milliseconds sau khi mở và thứ hai là gần như cùng lúc, sự tăng lên rất nhiều số lượng kênh kali mở ra. Vì thế, sự đi vào của ion canxi và natri qua kênh canxi loại L ngừng lại, trong khi cùng lúc này, lượng lớn ion kali đi ra khỏi sợi. Cả hai tác động này làm giảm điện thế bên trong màng tế bào trở về với mức điện thế âm khi nghỉ của nó và làm kết thúc điện thế hoạt động. Hơn thế nữa, kênh kali vẫn mở khoảng vài phần mười giây tiếp theo, tạm thời tiếp tục làm cho ion kali mang điện tích dương ra khỏi tế bào, kết quả tất nhiên là làm tăng quá mức tính âm trong tế bào; quá trình này gọi là quá phân cực (hyperpolarization). Trạng thái quá phân cực sẽ làm cho điện thế nghỉ của màng xuống khoảng -55 đến -60mV ở cuối điện thế hoạt động.
Tại sao trạng thái mới quá phân cực này không duy trì được mãi? Nguyên nhân là do trong suốt vài phần mười giây tiếp theo sau khi điện thế hoạt động kết thúc, ngày càng nhiều kênh kali đóng lại. Sự đi vào bên trong của ion natri và canxi một lần nữa nhiều hơn lượng ion kali mang điện tích dương đi ra ngoài, điều này làm cho điện thế nghỉ đi lên một lần nữa, cuối cùng chạm đến ngưỡng để có thể tạo ra điện thế hoạt động ở mức khoảng -40 mV. Sau đó, toàn bộ quá trình bắt đầu lại một lần nữa: tự kích thích làm xuất hiện điện thế hoạt động, trở lại trạng thái ban đầu từ điện thế hoạt động, quá phân cực sau khi điện thế hoạt động kết thúc, sự điều chỉnh điện thế nghỉ đến ngưỡng và cuối cùng sự tái kích thích để khởi động một chu kì khác. Quá trình này tiếp tục trong suốt cuộc đời một người.