Hücresel Özellikler

Genellikle kalbin nasıl çalıştığını anlamaya çalışırken çok spesifik detayları göz önünde bulunduruyoruz. Defleksiyon sırasındaki değişime ya da bir elektrodun karşısından geçen elektriki dalganın oluşturduğu hareketlere odaklanıyoruz. Çoğu zaman küçük detaylara takılırken gerçekte bizi ayakta ve canlı tutan normal fonksiyonların nasıl gerçekleştiğini unutuyoruz.

Bu bölümde bazı detayları sorgularken aslında tüm bunların nasıl büyük resimi oluşturduğuna bakacağız. İnceleyeceğimiz detaylar kardiyak hücrelerin çalışma prensipleri özellikle otomatisite, eksitabilite ve refraktörlük olacak.

Büyük resim bize ayrıca bu üç prensibin nasıl normal kardiyak döngüyü oluşturduğunu anlamada yardımcı olacak.

Otomatisite

Otomatisite kardiyak hücreleri vücuttaki diğer bir çok hücreden ayıran eşsiz bir özelliktir. Bu hücrenin spontan depolarizasyon yeteneğinin olmasıdır. Başlayan her elektriki olay aslında tek bir hücrenin otomatisite özelliği sayensinde depolarizasyonunun tetiklenmesi ile meydana gelir. Sinüs vuruları gibi tüm ektopik atımlar da böyle başlar.

Kardiyak depolarizasyon, hücrenin istirahat fazı olan faz 4’te hücre membranından küçük sızmaların gerçekleşmesi ile başlar. İyonlarin hücre membranından yavaşça hareketi hücrenin iç ve dış yüzeyi arasında voltaj farkına -ki buna transmembran potansiyeli adını veriyoruz- sebep olur. Transmembran potansiyeli -90 mV kritik threshold seviyesine ulaştığında spontan depolarizasyon oluşur.  Bu hücre membranında bulunan iyon kanalını açarak Na⁺ iyonlarının hücre içine dolmasını sağlar. Depolarizasyonun başlangıcı aksiyon potansiyelindeki faz 0’ı temsil eder. Bu durumun aslında kardiyak hücrelerin fiziksel olarak kasılmaya başladığı nokta olduğunu unutmayın. Bu kontraksiyonlar kardiyak yapı boyunca belli düzen içerisinde olarak kanın kalp boşluklarından pompalanmasını sağlar. Bu olaylar kalbin sistolik fazını oluşturur.

Genellikle transmembran potansiyelinin bu kritik threshold potansiyeline ulaşması kalbin diğer bölümlerine nazaran SA nodda daha hızlı meydana gelir. Bu sebepten dolayı sinüs nodu kalbin ne kadar hızda çalışacağını kontrol eder. Vagus yoluyla beyinden gelen uyarılar SA noda ne sıklıkla depolarizasyon dalgası oluşturacağını düzenlemede yardımcı olur.

Eğer bir şekilde kalbin bir bölgesinde hücreler zarar görmüşse, hücre membranında oluşan sızıntıların bu hücrelerin SA noddan daha hızlı threshold potansiyeline erişmelerine neden olabilir. Bu meydana geldiğinde ektopik olaylar ortaya çıkar. Ektopik atım SA nod haricinde herhangi bir yerden orijin alan atımlardır. İki ektopik birlikte meydana geldiğinde genellikle couplet olarak adlandırılır. Sürekli hale gelmeyen üç ya da daha fazla olay ise salvo olarak tanımlanır. Ektopik atımlar sürekli bir hale gelirse aritmi adını alır.

Tüm hücrelerin aynı hızda depolarize olmadığına dikkat etmeniz önemlidir. Kalp boyunca depolarizasyon işlemi devam ederken hücrelerin depolarizasyon hızları arasında farklar vardır. Genellikle en hızlı depolarizasyon purkinje demetinde olurken en yavaşları ise SA ve AV nodlardır. Depolarizasyon hızları arasındaki bu farklılıklar elektriki aktivite dalgasının kalp boyunca ne hızda ilerleyeceğine karar verir.

Eksitabilite

Depolarizasyon oluştuktan sonra kardiyak hücrelerin ikinci özelliği devreye girer. Depolarize olan hücrenin kendisini çevreleyen diğer hücrelerde yeni bir depolarizasyon dalgasını başlatabilme özelliği olan bu duruma eksitabilite adını veriyoruz. Depolarizasyonu başlatan hücre membranındaki Na⁺ kanallarının açılmasına komşu hücrelerde cevap oluşması ile eksitabilite (uyarılabilirlik) meydana gelir. Bu cevap komşu hücrenin kendi duvarında da Na⁺ kanallarının açılması ile depolarizasyonun devamı şeklinde olur. Bu işlem bir hücreden diğerine tüm kalbi depolarize edene kadar anormal bir durum ile bloklanmadığı sürece devam eder.

Refraktörlük

Hücre depolarize olduktan sonra bir müddet dışarıdan gelen stimuluslara yanıt veremez. Bu refraktör periyod olarak bilinir. Refraktör periyod,  aksiyon potansiyelinin Ca⁺ kanallarından iyon geçişi ile kontrol edilen faz 1-3 aralığına denk gelir. Aksiyon potansiyelinin faz 1-2 ile adlandırılan bölümü absolut refrakter periyod olup hücre hiç bir uyarana yanıt veremez. Faz 3’te güçlü bir uyaran erken bir depolarizasyonu tetikleyebilir. Fakat ventriküler hücrelerin faz 3 süresince uyarılmasının R on T fenomenine yol açabileceğini unutmayın. Eğer faz 3 sırasında T dalgası (repolarizasyon) oluştuğu sırada R dalgası (depolarizasyon) meydana gelirse ventriküler taşikardi tetiklenebilir.

Refraktör periyod kalp hücrelerinde elektriki dalganın hangi yöne iletileceğini kontrol etmede önem arz eder.  Depolarizasyon, depolarize olmaya hazır olan hücrelerde meydana gelir. Refraktör periyodda olan hücreler elektriki aktiviteye yanıt veremezler ki aslında bu da ilk sinyalin geldiği yöndür. Bu süreç kalpteki tüm hücreler depolarize olana kadar depolarizasyonun kaynaktan dışa doğru yayılmasını sağlar. Refraktör periyod olmadan hücreler tekrar tekrar komşu hücre depolarize olduğunda uyarılmaya başlardı. Bu da hücrelerin sistolik (kontrakte) ve diyastolik (non-kontrakte) faz arasında dalgalanmasına ve efektif kan akımının sağlanamamasına neden olur. Bu durumun ortaya çıkmasını önleyen şey refraktör periyottur.

Tamamiyle yuvarlak bir oda düşünün. Üst kısım elektriki aktivitenin orijin noktası olsun. Başlangıçta küçük bir nokta aktive olur. Bu bölgeden başlayan depolarizasyon dalgası halka şeklinde yayılarak ilerlemeye devam eder. Halkanın alt kısmındaki hücreler dinlenme fazında olup depolarize olmaya hazırdır. Halkanın üst kısmındaki hücreler ise depolarize olmuş ve refraktör durumdadır. Bu durum aşağı doğru ilerlemeyi sağlar. Elektriki dalga dairenin alt kısmına ulaştığında son hücre de depolarize olur ve ardındaki her yer refraktördür.

Resimdeki gibi oval biçimde bir kalp boşluğu düşünün. Bu örnek için boşluğu oluşturan dokuların iletiminin  eşit olduğunu düşünelim. Bir elektriki uyarı üst bölgeden başladı.

Uyarı hemen istirahat fazında olan ve depolarize olmaya hazır komşu hücrelere iletildi. Depolarizasyon halkasını uyarının başlangıç bölgesinden başlayacak şekilde her yöne eşit iletim hızı ile hareket ettirin. Eğer bazı bölgelerde yavaş iletimin olduğu alanlar olsaydı o alanlarda halkamız daha yavaş ilerleyecekti. Fakat bizim örnek modelimizde tüm bölgeler eşit uyarılma ve ileti hızına sahip olduğu için depolarizasyon halkamız da düzgün bir şekilde ilerlemeye devam edecek.

Depolarizasyon dalganın ilerleyen kenarında elektriki uyarı sinyali iletilmeye devam eder. Çünkü bu bölgedeki hücreler dinlenmey halinde olup yeni uyarı sinyali almaya uygundurlar. Uyarı dalgasının ardında kalan hücreler ise depolarizasyonunu tamamlamış ve artık repolarizasyon sürecine girmiştir. Bu hücreler yeni sinyal kabul edemezler böylece ileti dalgası geriye yönlenmemiş olur.

Depolarizasyon dalgası kalp boşluğumuzun orta kısmına geldiğinde ilk uyarının çıktığı orijin noktadaki hücreler repolarizasyonunu tamamlamış ve yeniden depolarize olmaya hazırdır. Ancak bu hücreler ile depolarizasyon dalgasındaki hücreler arasında refraktör hücreler olduğundan orijin noktadaki hücrelerin o an mevcut iletilmeye devam eden elektriki sinyal ile uyarılması engellenmiş olur. Depolarizasyon dalgasının önündeki hücreler istirahat halinde olduğundan ileti dalgasi ileri hareketine devam eder.

Kalp odacığımızın yaklaşık 3’te 2’lik kısmı depolarize olduğunda hemen hemen %30’luk kısım refraktör durumdadır.

Depolarizasyon dalgası odacığın tabanına ulaştığında artık yeniden uyarılabilecek hücre kalmamıştır ve elektriki aktivasyon sona erer. Refraktör periyod böylece elektriki sinaylin tek yönlü ilerlemesini sağlayıp uyarının tekrar kendi üzerinden geri dönmesine engel olur.