Le cellule all’interno del nodo seno-atriale (SA) sono il sito primario del pacemaker all’interno del cuore. Queste cellule sono caratterizzate come non avendo un vero potenziale di riposo, ma generano invece potenziali di azione regolari e spontanei. A differenza dei potenziali d’azione non pacemaker nel cuore e della maggior parte delle altre cellule che suscitano potenziali d’azione (ad esempio, cellule nervose, cellule muscolari), la corrente depolarizzante viene trasportata nella cellula principalmente da correnti Ca++ relativamente lente anziché da correnti Na+ veloci., Non ci sono, infatti, canali Na+ veloci e correnti che operano nelle cellule nodali SA. Ciò si traduce in potenziali di azione più lenti in termini di quanto rapidamente si depolarizzano. Pertanto, questi potenziali di azione del pacemaker sono a volte indicati come potenziali di azione “risposta lenta”.

I potenziali di azione nodali SA sono divisi in tre fasi. La fase 4 è la depolarizzazione spontanea (potenziale pacemaker) che innesca il potenziale d’azione una volta che il potenziale di membrana raggiunge la soglia tra -40 e -30 mV). La fase 0 è la fase di depolarizzazione del potenziale d’azione., Questa è seguita dalla ripolarizzazione di fase 3. Una volta che la cella è completamente ripolarizzata a circa -60 mV, il ciclo viene ripetuto spontaneamente.

I cambiamenti nel potenziale di membrana durante le diverse fasi sono causati da cambiamenti nel movimento degli ioni (principalmente Ca++ e K+, e in misura minore Na+) attraverso la membrana attraverso canali ionici che si aprono e si chiudono in momenti diversi durante il potenziale d’azione. Quando un canale viene aperto, vi è una maggiore conduttanza elettrica (g) di ioni specifici attraverso quel canale ionico. La chiusura dei canali ionici fa diminuire la conduttanza ionica., Mentre gli ioni fluiscono attraverso canali aperti, generano correnti elettriche che modificano il potenziale di membrana.

Nel nodo SA, tre ioni sono particolarmente importanti nella generazione del potenziale d’azione del pacemaker. Il ruolo di questi ioni nelle diverse fasi del potenziale d’azione è illustrato nella figura sopra e descritto di seguito:

• Alla fine della ripolarizzazione, quando il potenziale di membrana è molto negativo (circa -60 mV), si aprono canali ionici che conducono correnti Na+ lente, verso l’interno (depolarizzanti). Queste correnti sono chiamate correnti” divertenti “e abbreviate come “Se”., Queste correnti depolarizzanti fanno sì che il potenziale di membrana inizi a depolarizzarsi spontaneamente, avviando così la Fase 4. Quando il potenziale di membrana raggiunge circa -50 mV, si apre un altro tipo di canale, che aumenta gCa++. Questo canale è chiamato transitoria o T-tipo Ca++ canale. Quando Ca++ entra nella cella attraverso questi canali lungo il suo gradiente elettrochimico, le correnti Ca++ dirette verso l’interno depolarizzano ulteriormente la cella. Quando la membrana depolarizza a circa -40 mV, si apre un secondo tipo di canale Ca++, che aumenta ulteriormente gCa++., Questi sono i cosiddetti canali Ca++ di lunga durata o di tipo L. L’apertura di questi canali fa sì che più Ca++ entri nella cella e depolarizzi ulteriormente la cella fino a raggiungere una soglia di potenziale d’azione (di solito tra -40 e -30 mV). Va notato che uno stato iperpolarizzato è necessario per attivare i canali del pacemaker. Senza che la tensione di membrana diventi molto negativa alla fine della fase 3, i canali del pacemaker rimangono inattivati, il che sopprime le correnti del pacemaker e diminuisce la pendenza della fase 4., Questo è uno dei motivi per cui l’ipossia cellulare, che depolarizza la cellula e altera l’iperpolarizzazione di fase 3, porta ad una riduzione del tasso di pacemaker (cioè produce bradicardia). Durante la fase 4 c’è anche un lento declino nel movimento verso l’esterno di K+ mentre i canali K+ responsabili della fase 3 continuano a chiudersi. Questo calo della conduttanza K+ (gK+) contribuisce al potenziale di pacemaker depolarizzante.
• La depolarizzazione di fase 0 è causata principalmente dall’aumento di gCa++ attraverso i canali Ca++ di tipo L che hanno iniziato ad aprirsi verso la fine della fase 4., Le correnti “divertenti” e le correnti Ca++ attraverso i canali Ca++ di tipo T, diminuiscono durante questa fase man mano che i rispettivi canali si chiudono. Poiché il movimento di Ca++ attraverso questi canali nella cellula non è rapido, il tasso di depolarizzazione (pendenza della fase 0) è molto più lento di quello riscontrato in altre cellule cardiache (ad esempio, cellule di Purkinje).
• La ripolarizzazione si verifica (fase 3) quando i canali K+ si aprono (aumento di gK+) aumentando così le correnti K + iperpolarizzanti dirette verso l’esterno., Allo stesso tempo, i canali Ca++ di tipo L vengono inattivati e chiusi, il che diminuisce GCA++ e le correnti Ca++ depolarizzanti verso l’interno.

Durante la depolarizzazione, il potenziale di membrana (Em) si sposta verso il potenziale di equilibrio per Ca++, che è circa +134 mV. Durante la ripolarizzazione, g’Ca++ (conduttanza relativa Ca++) diminuisce e g’K+ (conduttanza relativa K+) aumenta, il che avvicina Em al potenziale di equilibrio per K+, che è circa -96 mV)., Pertanto, il potenziale d’azione in SA nodale cellule è principalmente dipendente da variazioni di Ca + + e K+ conductances come riepilogato di seguito:

Em = g K+ (-96 mV) + g Ca++ (+134 mV)

anche se pacemaker attività è spontaneamente generato da SA nodale cellule, il tasso di questa attività può essere modificato in modo significativo da fattori esterni come da nervi autonomi, ormoni, farmaci, ioni, e ischemia/ipossia.

È importante notare che i potenziali d’azione descritti per le cellule nodali SA sono molto simili a quelli trovati nel nodo atrioventrcolare (AV)., Pertanto, i potenziali di azione nel nodo AV, come il nodo SA, sono determinati principalmente da cambiamenti nelle correnti Ca++ e K+ verso l’interno lente e non coinvolgono correnti Na+ veloci. I potenziali di azione nodale AV hanno anche attività di pacemaker intrinseca prodotta dalle stesse correnti ioniche descritte sopra per le cellule nodali SA.

Rivisto 01/25/21