منظم ضربات القلب الطبيعي

العقدة الجيبية الأذينية (العقدة الجيبية الأذينية) هي المنظم الرئيسي لضربات القلب. وهي منطقة من عضلة القلب تقع على جدار الأذين الأيمن العلوي بالقرب من مدخل الوريد الأجوف العلوي . تتكون العقدة الجيبية الأذينية من خلايا عضلية قلبية متخصصة تُعرف بخلايا منظم ضربات القلب ، والتي يمكنها توليد جهد فعل قلبي تلقائيًا . تنتقل هذه الإشارات عبر نظام التوصيل الكهربائي للقلب . ^{[ 1 ] [ 2 ]} واحد بالمئة فقط من خلايا عضلة القلب موصلة، أما باقي الخلايا العضلية القلبية فهي انقباضية .

تتحكم العقدة الجيبية الأذينية في معدل انقباض عضلة القلب بأكملها، لأن خلاياها تتميز بأسرع معدل لإزالة الاستقطاب التلقائي، وبالتالي فهي تُطلق جهد الفعل بسرعة فائقة. ينتقل جهد الفعل الناتج عن العقدة الجيبية الأذينية عبر نظام التوصيل الكهربائي للقلب ، ويُزيل استقطاب خلايا منظم ضربات القلب الأخرى في العقدة الأذينية البطينية، مما يُحفز إطلاق جهد الفعل قبل أن تُتاح لهذه الخلايا الأخرى فرصة توليد جهد فعل تلقائي خاص بها، وبالتالي تنقبض وتُرسل النبضات الكهربائية بالوتيرة التي تُحددها خلايا العقدة الجيبية الأذينية. هذا هو التوصيل الطبيعي للنشاط الكهربائي في القلب.

تتصل خلايا منظم ضربات القلب بالخلايا الانقباضية المجاورة عبر وصلات فجوية ، مما يُمكّنها من إزالة استقطاب الخلايا المجاورة موضعيًا. تسمح هذه الوصلات بمرور الكاتيونات الموجبة من منطقة إزالة استقطاب خلية منظم ضربات القلب إلى الخلايا الانقباضية المجاورة، مما يُحفز إزالة الاستقطاب وتكوين جهد الفعل في الخلايا الانقباضية. وبفضل اتصال خلايا عضلة القلب عبر هذه الوصلات، تعمل جميع خلايا القلب الانقباضية بتناسق تام وتنقبض كوحدة واحدة، مع الحفاظ على تزامنها مع خلايا منظم ضربات القلب. هذه الخاصية هي التي تُمكّن خلايا منظم ضربات القلب من التحكم في انقباض جميع خلايا عضلة القلب الأخرى.

تستقطب خلايا العقدة الجيبية الأذينية تلقائيًا ، مما يؤدي في النهاية إلى انقباضها، بمعدل 100 مرة تقريبًا في الدقيقة. ويتغير هذا المعدل الطبيعي باستمرار بفعل نشاط الألياف العصبية الودية واللاودية عبر الجهاز العصبي الذاتي ، بحيث يبلغ متوسط ​​معدل ضربات القلب أثناء الراحة لدى البالغين حوالي 70 نبضة في الدقيقة.

تصل النبضات من العقدة الجيبية إلى العقدة الأذينية البطينية التي تعمل كمنظم ثانوي لضربات القلب. وتُفرغ خلايا العقدة الأذينية البطينية عادةً بمعدل يتراوح بين 40 و60 نبضة في الدقيقة.

يكمن سر إطلاق النبضات الإيقاعية لخلايا منظم ضربات القلب في أنه، على عكس الخلايا العصبية ، فإن خلايا عضلة القلب هذه ستزيل استقطابها ببطء من تلقاء نفسها ولا تحتاج إلى أي تعصيب خارجي من الجهاز العصبي اللاإرادي لإطلاق جهد الفعل.

في جميع الخلايا الأخرى، ينتج جهد الراحة (-60 إلى -70 ملي فولت) عن تدفق مستمر لأيونات البوتاسيوم إلى الخارج عبر قنوات أيونية بروتينية في الغشاء المحيط بالخلايا. أما في خلايا منظم ضربات القلب، فتتناقص نفاذية البوتاسيوم هذه (التدفق الخارجي) تدريجيًا، مما يؤدي إلى إزالة استقطاب بطيئة. إضافةً إلى ذلك، يوجد تدفق بطيء ومستمر لأيونات الصوديوم إلى الداخل ، يُسمى التيار المضحك أو تيار منظم ضربات القلب . هذان التغيران النسبيان في تركيز الأيونات يُزيلان استقطاب جهد الغشاء الداخلي للخلية تدريجيًا (يجعلانه أكثر إيجابية)، مما يُكسب هذه الخلايا جهد منظم ضربات القلب. عندما يصل جهد الغشاء إلى حوالي -40 ملي فولت، يكون قد وصل إلى العتبة (تدخل الخلايا في المرحلة صفر)، مما يسمح بتوليد جهد الفعل.

على الرغم من أن الارتفاع في خلية منظم ضربات القلب أسرع بكثير من إزالة الاستقطاب في المرحلة 4، إلا أنه بطيء مقارنة بالارتفاع في المحور العصبي .

لا تحتوي العقدة الجيبية الأذينية والعقدة الأذينية البطينية على قنوات صوديوم سريعة مثل الخلايا العصبية، وينتج إزالة الاستقطاب بشكل رئيسي عن تدفق بطيء لأيونات الكالسيوم (يزداد التيار المضحك أيضًا). يدخل الكالسيوم إلى الخلية عبر قنوات الكالسيوم الحساسة للجهد والتي تُفتح عند بلوغ العتبة. يُنتج هذا التدفق للكالسيوم المرحلة الصاعدة من جهد الفعل، مما يؤدي إلى انعكاس جهد الغشاء إلى ذروة تبلغ حوالي +10 ملي فولت. يُسبب الكالسيوم داخل الخلايا انقباضًا عضليًا في الخلايا القابلة للانقباض، وهو الأيون المُؤثر. في خلايا منظم ضربات القلب، تعتمد المرحلة صفر على تنشيط قنوات الكالسيوم من النوع L بدلاً من تنشيط قنوات الصوديوم السريعة ذات البوابات الفولتية، المسؤولة عن بدء جهد الفعل في الخلايا القابلة للانقباض (غير المنظمة لضربات القلب). لهذا السبب، يكون ميل المرحلة الصاعدة لجهد الفعل في منظم ضربات القلب أكثر تدريجًا من ميلها في الخلية القابلة للانقباض (الصورة 2).

يؤدي انعكاس جهد الغشاء إلى فتح قنوات تسرب البوتاسيوم، مما ينتج عنه فقدان سريع لأيونات البوتاسيوم من داخل الخلية، مسببًا إعادة الاستقطاب (يصبح جهد الغشاء _أكثر سلبية). كما تُعطَّل قنوات الكالسيوم بعد فتحها بفترة وجيزة. بالإضافة إلى ذلك، مع تعطيل قنوات الصوديوم، تنخفض نفاذية الصوديوم إلى داخل الخلية. تُعيد هذه التغيرات في تركيز الأيونات استقطاب الخلية تدريجيًا إلى جهد غشاء الراحة (-60 ملي فولت). ومن الملاحظات المهمة الأخرى في هذه المرحلة أن المضخات الأيونية تُعيد تركيز الأيونات إلى حالته قبل جهد الفعل. تعمل مضخة مبادل الصوديوم-الكالسيوم الأيونية على ضخ الكالسيوم خارج الحيز داخل الخلوي ، مما يُرخي الخلية بشكل فعال. بينما تُعيد مضخة الصوديوم/البوتاسيوم تركيز أيونات الصوديوم والبوتاسيوم عن طريق ضخ الصوديوم خارج الخلية وضخ (تبادل) البوتاسيوم داخلها. تُعد استعادة تركيز هذه الأيونات أمرًا حيويًا لأنها تُمكّن الخلية من إعادة ضبط نفسها وتُمكّنها من تكرار عملية إزالة الاستقطاب التلقائية التي تؤدي إلى تنشيط جهد الفعل.

إذا لم تعمل العقدة الجيبية الأذينية، أو إذا تم حجب النبضة المتولدة فيها قبل انتقالها عبر الجهاز الكهربائي، فإن مجموعة من الخلايا في الجزء السفلي من القلب ستصبح بمثابة منظم ضربات القلب. ^{[ 3 ]} عادةً ما يتم تمثيل هذا المركز بخلايا داخل العقدة الأذينية البطينية ، وهي منطقة تقع بين الأذينين والبطينين ، ضمن الحاجز الأذيني . في حال فشل العقدة الأذينية البطينية أيضًا، قد تتمكن ألياف بوركنجي أحيانًا من العمل كمنظم ضربات قلب احتياطي أو "منظم طوارئ".

يُعرف منظم ضربات القلب خارج الرحم، أو البؤرة خارج الرحم، بأنه مجموعة من الخلايا القابلة للاستثارة التي تُسبب نبضة قلب مبكرة خارج العقدة الجيبية الأذينية السليمة في القلب. ولذلك، فهو منظم ضربات قلب خارج الرحم، يُنتج نبضة خارج الرحم. وإذا استمر هذا الوضع لفترة طويلة، فقد يؤدي إلى اضطرابات في نظم القلب مثل تسرع القلب ، أو بطء القلب ، أو الرجفان البطيني . ويمكن استخدام منظم ضربات قلب اصطناعي لمعالجة هذه الحالة.