Elektrofysiologie van de hartspier: actiepotentiaal en ionkanalen
Het cardiale actiepotentiaal is het elektrische signaal dat hartspiercontractie aanstuurt en bepaalt hoe snel en hoe uniform het hart activeert. Kennis van de fasen van het actiepotentiaal en de betrokken ionkanalen is essentieel voor het begrijpen van de werking van antiaritmica en de pathofysiologie van ritmestoornissen.
Kernbegrippen
- Rustmembraanpotentiaal
- Membraanpotentiaal in rust (~-85 mV in ventrikelcellen), bepaald door hoge K⁺-permeabiliteit via IK1-kanalen.
- Snelle depolarisatie (fase 0)
- Snelle instroom van Na⁺ via Nav1.5-kanalen; verantwoordelijk voor de stijlheid van de actiepotentiaalupstroke en geleidingssnelheid.
- Plateau (fase 2)
- Langdurige depolarisatiefase door balans tussen Ca²⁺-instroom (ICaL) en K⁺-uitstroom; uniek voor hartspiercellen; koppelt elektrische activiteit aan contractie.
- Refractaire periode
- Periode na depolarisatie waarin een nieuwe prikkel geen actiepotentiaal kan opwekken; absolute refractairheid tijdens plateau; relatieve refractairheid bij fase 3.
- Automaticiteit
- Spontane diastolische depolarisatie door langzame Na⁺/Ca²⁺-instroom (grappige stroom If); normaal in sinusknoop en AV-knoop; verhoogd bij ischemie en catecholaminen.
Faseb van het cardiale actiepotentiaal en de klinische betekenis
Faseb van het actiepotentiaal
Het ventriculaire actiepotentiaal kent vijf fasen. Fase 0: snelle depolarisatie door massale Na⁺-instroom (INa); amplitude en snelheid bepalen de geleidingssnelheid in het myocard. Fase 1: snelle aanvankelijke repolarisatie door transient outward K⁺-stroom (Ito). Fase 2: plateau door balans ICaL en IKr/IKs; cruciaal voor ECC (excitation-contraction coupling). Fase 3: repolarisatie door toenemende K⁺-uitstroom (IKr, IKs, IK1). Fase 4: rust (ventrikel) of spontane depolarisatie (sinusknoop via If).
Sinusknoop versus ventrikel
Sinusknooppacemakeractiviteit berust op de grappige stroom If (HCN4-kanalen), T-type Ca²⁺-kanalen en L-type Ca²⁺-kanalen. De maximale diastolische potentiaal is minder negatief (-60 tot -70 mV), waardoor nav1.5-kanalen geïnactiveerd zijn en geleiding trager verloopt. AV-knooppuntcellen hebben soortgelijke eigenschappen.
Klinische betekenis
- Klasse I antiaritmica: blokkeren INa → verlagen geleidingssnelheid (QRS verbreding)
- Klasse III antiaritmica: blokkeren IKr/IKs → verlengen actiepotentiaal en QT-interval
- Klasse IV antiaritmica: blokkeren ICaL → verlagen AV-knoop-geleiding en sinusautomaticiteit
- Hypokaliëmie: vermindert IK1, verlengde repolarisatie, risico op TdP
- Hyperkaliëmie: depolariseert rustpotentiaal, inactiveert Nav1.5, blokkeert geleiding
Refractairheid en re-entry
Disparate refractairheid (verschil in refractaire periode tussen aangrenzende myocardgebieden) is de voedingsbodem voor re-entry. Ischemie, litteken en ionkanaalziekten creëren deze heterogeniteit. Antiaritmica die refractairheid homogeniseren, onderdrukken re-entry.