ระบบหัวใจอัตโนมัติ: กายวิภาคศาสตร์เกิดขึ้นได้อย่างไร - กายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยา - 2025

ความเป็นอัตโนมัติของหัวใจคือความสามารถของเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจเต้นเอง คุณสมบัตินี้มีลักษณะเฉพาะสำหรับหัวใจเนื่องจากไม่มีกล้ามเนื้อส่วนอื่นในร่างกายที่สามารถฝ่าฝืนคำสั่งของระบบประสาทส่วนกลางได้ ผู้เขียนบางคนถือว่า chronotropism และ cardiac automatism เป็นคำพ้องความหมายทางสรีรวิทยา

มีเพียงสิ่งมีชีวิตที่สูงกว่าเท่านั้นที่มีคุณสมบัตินี้ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและสัตว์เลื้อยคลานบางชนิดจัดอยู่ในกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่มีภาวะอัตโนมัติของหัวใจ กิจกรรมที่เกิดขึ้นเองนี้ถูกสร้างขึ้นในกลุ่มของเซลล์พิเศษที่สร้างการสั่นของไฟฟ้าเป็นระยะ

ที่มา: Pixabay.com

แม้ว่ากลไกที่แน่นอนซึ่งผลของเครื่องกระตุ้นหัวใจนี้จะเริ่มต้นขึ้น แต่ก็เป็นที่ทราบกันดีว่าช่องไอออนและความเข้มข้นของแคลเซียมภายในเซลล์มีบทบาทพื้นฐานในการทำงานของมัน ปัจจัยทางไฟฟ้าเหล่านี้มีความสำคัญในการเปลี่ยนแปลงของเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการกระทำ

เพื่อให้กระบวนการนี้ดำเนินไปโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงการชดใช้องค์ประกอบทางกายวิภาคและสรีรวิทยาจึงมีความสำคัญ เครือข่ายที่ซับซ้อนของโหนดและเส้นใยที่ผลิตและดำเนินการกระตุ้นผ่านหัวใจทั้งหมดจะต้องแข็งแรงเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง

กายวิภาคศาสตร์

ระบบหัวใจอัตโนมัติมีกลุ่มเนื้อเยื่อที่ซับซ้อนและมีความเชี่ยวชาญสูงซึ่งมีหน้าที่ที่แม่นยำ องค์ประกอบทางกายวิภาคที่สำคัญที่สุดสามประการในงานนี้ ได้แก่ โหนดไซนัส, โหนด atrioventricular และเครือข่ายเส้นใย Purkinje ซึ่งมีลักษณะสำคัญที่อธิบายไว้ด้านล่าง:

โหนดไซนัส

โหนดไซนัสหรือโหนดไซนัสเป็นเครื่องกระตุ้นไฟฟ้าหัวใจตามธรรมชาติ ตำแหน่งทางกายวิภาคของมันถูกอธิบายไว้เมื่อกว่าศตวรรษที่แล้วโดย Keith and Flack ซึ่งตั้งอยู่บริเวณด้านข้างและด้านบนของห้องโถงด้านขวา บริเวณนี้เรียกว่า Venous Sinus และเกี่ยวข้องกับประตูทางเข้าของ vena cava ที่เหนือกว่า

ผู้เขียนหลายคนอธิบายโหนดซิโนเอเทรียลว่าเป็นโครงสร้างรูปกล้วยรูปโค้งหรือรูปฟูซิฟอร์ม คนอื่น ๆ ไม่ได้ให้รูปร่างที่แม่นยำและอธิบายว่าเป็นกลุ่มของเซลล์ที่กระจายตัวในพื้นที่ที่มีตัวคั่นมากหรือน้อย สิ่งที่กล้าหาญที่สุดยังอธิบายถึงหัวลำตัวและหางเช่นตับอ่อน

ในทางจุลพยาธิวิทยาประกอบด้วยเซลล์ 4 ประเภท ได้แก่ เครื่องกระตุ้นหัวใจเซลล์เปลี่ยนถ่ายเซลล์ทำงานหรือคาร์ดิโอไมโอไซต์และเซลล์ Purkinje

เซลล์เหล่านี้ทั้งหมดที่ประกอบขึ้นเป็นไซนัสหรือโหนดซิโนเอเทรียลมีระบบอัตโนมัติภายใน แต่ในสภาวะปกติจะมีการกำหนดเฉพาะเครื่องกระตุ้นหัวใจในเวลาที่สร้างแรงกระตุ้นทางไฟฟ้า

โหนด Atrioventricular

หรือที่เรียกว่า atrioventricular node (AV node) หรือ Aschoff-Tawara node ซึ่งตั้งอยู่ในกะบังระหว่างกลางใกล้กับช่องเปิดของไซนัสหลอดเลือดหัวใจ เป็นโครงสร้างขนาดเล็กมากโดยมีแกนใดแกนหนึ่งไม่เกิน 5 มม. และตั้งอยู่ตรงกลางหรือหันไปทางจุดยอดด้านบนของรูปสามเหลี่ยมของ Koch เล็กน้อย

การก่อตัวของมันมีความแตกต่างกันและซับซ้อนมาก นักวิจัยพยายามที่จะทำให้ข้อเท็จจริงนี้ง่ายขึ้นนักวิจัยได้พยายามสรุปเซลล์ที่ประกอบเป็นสองกลุ่มคือเซลล์ขนาดกะทัดรัดและเซลล์เปลี่ยนผ่าน หลังมีขนาดกลางระหว่างเครื่องทำงานและเครื่องกระตุ้นหัวใจของโหนดไซนัส

เส้นใย Purkinje

หรือที่เรียกว่า Purkinje tissue เป็นที่รู้จักของ Jan Evangelista Purkinje นักกายวิภาคศาสตร์ชาวเช็กผู้ค้นพบในปี 1839 มีการกระจายไปทั่วกล้ามเนื้อหน้าท้องใต้ผนังเยื่อบุหัวใจ เนื้อเยื่อนี้เป็นแหล่งรวมของเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจเฉพาะทาง

พล็อต Purkinje subendocardial มีการกระจายรูปไข่ในโพรงทั้งสอง ตลอดเส้นทางจะมีการสร้างกิ่งก้านที่ทะลุผนังกระเป๋าหน้าท้อง

กิ่งก้านเหล่านี้สามารถบรรจบกันทำให้เกิด anastomoses หรือการเชื่อมต่อที่ช่วยกระจายแรงกระตุ้นไฟฟ้าได้ดีขึ้น

ผลิตอย่างไร?

หัวใจอัตโนมัติขึ้นอยู่กับศักยภาพในการออกฤทธิ์ที่สร้างขึ้นในเซลล์กล้ามเนื้อของหัวใจ ศักยภาพในการกระทำนี้ขึ้นอยู่กับระบบการนำไฟฟ้าทั้งหมดของหัวใจที่อธิบายไว้ในหัวข้อก่อนหน้าและสมดุลไอออนของเซลล์ ในกรณีของศักย์ไฟฟ้าจะมีแรงดันไฟฟ้าและประจุที่แปรผันได้

ที่มา: Pixabay.com

ศักยภาพในการทำงานของหัวใจมี 5 ระยะ:

ระยะที่ 0:

เป็นที่รู้จักกันในชื่อขั้นตอนการกำจัดขั้วอย่างรวดเร็วและขึ้นอยู่กับการเปิดช่องโซเดียมอย่างรวดเร็ว โซเดียมซึ่งเป็นไอออนบวกหรือไอออนบวกเข้าสู่เซลล์และเปลี่ยนศักยภาพของเมมเบรนในทันทีโดยเปลี่ยนจากประจุลบ (-96 mV) เป็นประจุบวก (+52 mV)

ขั้นตอนที่ 1:

ในระยะนี้ช่องโซเดียมอย่างรวดเร็วจะถูกปิด เกิดขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าของเมมเบรนเปลี่ยนไปและมาพร้อมกับการเปลี่ยนขั้วเล็กน้อยเนื่องจากการเคลื่อนไหวของคลอรีนและโพแทสเซียม แต่ยังคงรักษาประจุบวกไว้

ระยะที่ 2:

เรียกว่าที่ราบสูงหรือ "ที่ราบสูง" ในขั้นตอนนี้ศักยภาพของเมมเบรนที่เป็นบวกจะถูกเก็บรักษาไว้โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญเนื่องจากสมดุลในการเคลื่อนที่ของแคลเซียม อย่างไรก็ตามมีการแลกเปลี่ยนไอออนช้าโดยเฉพาะโพแทสเซียม

ระยะที่ 3:

ในช่วงนี้เกิดการเปลี่ยนขั้วอย่างรวดเร็ว เมื่อช่องโพแทสเซียมเปิดออกอย่างรวดเร็วมันจะออกจากภายในเซลล์และการเป็นไอออนบวกจะทำให้เมมเบรนเปลี่ยนไปเป็นประจุลบอย่างรุนแรง ในตอนท้ายของขั้นตอนนี้จะถึงศักยภาพของเมมเบรนระหว่าง -80 mV ถึง -85 mV

ระยะที่ 4:

ศักยภาพในการพักผ่อน ในขั้นตอนนี้เซลล์จะสงบนิ่งจนกว่าจะถูกกระตุ้นด้วยไฟฟ้าใหม่และวงจรใหม่จะเริ่มขึ้น

ทุกขั้นตอนเหล่านี้สำเร็จโดยอัตโนมัติโดยไม่มีสิ่งเร้าภายนอก ดังนั้นชื่อของ Cardiac Automation ไม่ใช่ทุกเซลล์ของหัวใจที่ทำงานในลักษณะเดียวกัน แต่ขั้นตอนนี้มักจะพบได้บ่อยในหมู่พวกมัน ตัวอย่างเช่นศักยภาพในการดำเนินการของโหนดไซนัสไม่มีระยะพักและต้องถูกควบคุมโดยโหนด AV

กลไกนี้ได้รับผลกระทบจากตัวแปรทั้งหมดที่ปรับเปลี่ยนการเต้นของหัวใจโครโนโทรปิสซึม เหตุการณ์บางอย่างที่ถือได้ว่าเป็นเรื่องปกติ (การออกกำลังกายความเครียดการนอนหลับ) และเหตุการณ์ทางพยาธิวิทยาหรือเภสัชวิทยาอื่น ๆ มักจะเปลี่ยนแปลงระบบอัตโนมัติของหัวใจและบางครั้งอาจนำไปสู่โรครุนแรงและภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะ

อ้างอิง

1. Mangoni, Matteo และ Nargeot, Joël (2008). ปฐมกาลและระเบียบของหัวใจอัตโนมัติ บทวิจารณ์ทางสรีรวิทยา, 88 (3): 919-982.
2. Ikonnikov, Greg และ Yelle, Dominique (2012) สรีรวิทยาของการนำหัวใจและการหดตัว McMaster Pathophysiology Review สืบค้นจาก: pathophys.org
3. Anderson, RH et al. (2009). กายวิภาคของระบบการนำหัวใจ กายวิภาคศาสตร์คลินิก, 22 (1): 99-113.
4. รามิเรซ - รามิเรซ, Francisco Jaffet (2009). สรีรวิทยาหัวใจ. Medical Journal MD, 3 (1).
5. Katzung, Bertram G. (1978). ความเป็นอัตโนมัติในเซลล์หัวใจ วิทยาศาสตร์ชีวภาพ, 23 (13): 1309-1315.
6. Sánchez Quintana, Damiánและ Yen Ho, Siew (2003). กายวิภาคของต่อมน้ำหัวใจและระบบการนำ atrioventricular เฉพาะ Revista Española de Cardiología, 56 (11): 1085-1092
7. ลากัตตาอีจี; Vinogradova TM และ Maltsev VA (2008) ความเชื่อมโยงที่ขาดหายไปในความลึกลับของการทำงานอัตโนมัติตามปกติของเซลล์เครื่องกระตุ้นไฟฟ้าหัวใจ พงศาวดารของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งนิวยอร์ก, 1123: 41-57
8. Wikipedia (2018). ศักยภาพในการทำงานของหัวใจ สืบค้นจาก: en.wikipedia.org