Cơ chế điện sinh lý của nhịp tim

(Tham khảo chính: 1. Giới thiệu về điện tâm đồ )

Cơ chế điện học cơ tim quan trọng để giải thích các đặc điểm sinh lý của tim, đồng thời giải thích được bản chất bệnh lý và cách thức điều trị đối với những rối loạn về điện học cơ tim. Việc nghiên cứu tốt đặc điểm này cho phép phát triển các kiến thức chuyên sâu về đện tim. Ví dụ, thông thường các bệnh lý trên ECG được chia thành rối loạn hình thành xung động( gồm tự động tính và hoạt động khởi kích) và rối loạn dẫn truyền (21).

Đặc điểm về mặt giải phẫu, mô cơ tim được biệt hóa, có thể phân biệt làm hai loại có chức năng khác nhau.

• Nhóm cơ có chức năng co bóp khi nhận được kích thích, tạo nên sức đẩy và sức hút cơ học, cho nên chúng được gọi là những sợi co bóp của tim. Những sợi co bóp này không thể tự kích thích được, mà dẫn truyền xung động cũng chậm, trừ khi chúng bị thương do thiếu máu cục bộ, nhiễm độc,....
• Bên cạnh đó, còn có một số sợi cơ khác, ít hơn, nhưng có chức năng liên quan đến phát nhịp và dẫn truyền, không co bóp, nên được gọi là mô biệt hóa của cơ tim. Các tế bào này có màu xám nên được gọi là tế bào P. Mô này không có chức năng co bóp, mà chỉ có nhiệm vụ sản sinh và dẫn truyền những xung động đến từng sợi co bóp của toàn bộ quả tim, cho nên trước đây người ta nhầm tưởng nó là mô thần kinh. Các tế bào biệt hóa không xen lẫn với các sợi cơ tim co bóp mà chụm lại thành từng đám

Sinh lý mô biệt hóa

Sợi cơ tim thông thường (sợi co bóp), sợi biệt hóa có vài khác biệt sinh lý quan trọng: không có tính co bóp, nhưng lại có tính tự động và hoặc tính dẫn truyền cao.

Tính tự động

 Tất cả các tế bào biệt hóa đều có tính tự động, tuy nhiên nút xoang nhĩ và bộ nối có nhiều tế bào tự động nhất. Ở sợi có chức năng co bóp, ở trạng thái nghỉ, tình trạng phân cực sẽ cứ giữ mãi như thế, cho đến khi có một kích thích từ bên ngoài làm biến động điện thế trong màng qua từng pha như sau:

Hình Tính tự động của tế bào
Nguồn: Benedict M, Brugada P, Clinical handbook of cardiac electrophysiology, 2016

Hình Hoạt động điện trong tế bào

Nguồn: Samuel J A, Mayo Clinic Electrophysiology Manual 2014

Pha 0: Khi điện thế trong màng đạt tới điện thế ngưỡng, xảy ra một sự biến đổi đột ngột về tính thấm của màng tế bào đối với ion Natri, bật “đèn xanh” cho ion Na vốn có nồng độ ngoài tế bào cao hơn “ được phép” thâm nhập ồ ạt một cách thụ động vào trong tế bào không những làm điện thế trong màng hạ đột ngột tới 0 mV mà còn “ nảy quá đà” cho tới +20 mV nữa. Pha 0 khử cực nhanh, tương ứng với sóng R của điện tâm đồ. Tiếp đó đến tái cực gồm 4 pha sau đây.

Pha 1: Tái cực nhanh sớm. Điện thế trong màng gần tới 0 mV, ion K vẫn liên tục được đẩy ra ngoài dẫn đến có tình trạng giảm phân cực dương, thể hiện bằng đường biểu diễn đi xuống (âm dần).

Pha 2: Cao nguyên tái cực. Điện thế trong màng vẫn dương, màng tế bào bắt đầu biến đổi tính thấm ngấm với ion Ca đi vào bên trong tế bào theo khuynh hướng chênh độ áp lực nồng độ bên ngoài cao hơn bên trong. Bên cạnh đó Ion K tiếp tục thoát ra ngoài. Sự duy chuyển đối chiều của 2 dòng ion dẫn đến tình trạng cân bằng điện thế, thể hiện bằng đường bình nguyên.

Pha 3: Tái cực nhanh muộn. Lúc này tính thấm ngấm của màng đối với ion canxi bị giảm hẳn, icon Ca không còn đi vào trong tế bào, trong khi đó dòng ion K vẫn tiếp tục thoát ra ngoài theo khuynh độ nồng độ ion. Tổng hợp của hiện tượng thể hiện thành mất ion dương Kali nội bào, kết quả là điện thế trong tế bào bị âm dần, thể hiện bằng đường biểu diễn âm dần.

Pha 4: Phân cực khi mức độ điện thế màng đạt đến ngưỡng cân bằng của dòng ion kali, tức là hiện tượng tái cực đã xong. Điện thế màng trở lại âm như lúc nghỉ trước khi bắc đầu pha 0 của điện thế hoạt động. Có một sự vận chuyển “chủ động” ion Na và Ca ra ngoài và K vào trong được thực hiện bởi các kênh ion sử dụng ATP. Điều này giúp tái lập lại nồng độ các ion trong và ngoài màng tế bào

Tính dẫn truyền

Tính dẫn truyền gặp ở cả các tế bào co bóp của cơ tim. Khi đã được kích thích, có thể dẫn truyền xung động sang các tế bào bên cạnh.

Tính trơ và tính chịu kích thích

Về cơ bản, tính trơ và tính chịu kích thích của mô cơ tim biệt hóa không khác mô cơ tim co bóp. Muốn kích thích được cơ tim co bóp, xung động dù là phát sinh từ bản thân tim hay từ ngoài vào đều phải có hai điều kiện: 1) đúng thời kỳ tim chưa kích thích nghĩa là đã ra khỏi thời kỳ trơ và 2) dòng điện kích thích có cường độ đủ mạnh để đưa điện thế lúc nghỉ từ -90 mV vượt qua -70 mV, nó còn được gọi là điện thế ngưỡng (threshold potential).