The slow membrane channel as the predominant mediator of the excitation process of the sinoatrial pacemaker cell
The slow membrane channel as the predominant mediator of the excitation process of the sinoatrial pacemaker cell
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慢膜通道作为窦房起搏细胞兴奋过程的主要介质
DOI：
10.1007/bf01907779
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发表时间：
2005
影响因子：
9.5
通讯作者：
O. Tripathi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
M. Kohlhardt;H. Figulla;O. Tripathi
窦房结初级起搏细胞动作电位上升速度缓慢，提示慢膜通道参与了这些细胞的兴奋过程。为了证明这一点，我们研究了慢膜通道的促进剂和抑制剂对家兔离体窦房结兴奋过程的影响：1.初级起搏细胞动作电位的上行程速度为1.7±1.1 V/sec，过冲为8.1±4.6 mV，阈值电位为−40.1±4.5 mV。细胞外钙浓度从2 mM到0.2 mM的减少导致upstroke速度和过冲的减少，而从2 mM到4 mM的增加增加了这两个参数。但内向慢电流不仅由Ca离子携带，而且也由Na离子携带，因为Na的去除降低了上行速度和超调。2.慢内向慢电流的促进剂异丙肾上腺素和咖啡因使上行速度和超调显著增加。另一方面，维拉帕米（1毫克/升）和D 600（0.4毫克/升）完全阻断的激发过程中20-25分钟。同样的效果可以产生由二价阳离子镍（1 mM），钴（1 mM），锰（1 mM）。这些有机和无机抑制剂均能发挥其阻断作用，而对最大舒张电位和阈电位无明显影响。3.在Ni、Co和Mn离子持续存在下，它们的抑制作用可被异丙肾上腺素（2.5mg/l）几乎完全中和。但过量的钙（6毫米）增加上行速度只有很小的程度。异丙肾上腺素和过量钙均不能克服维拉帕米和D 600的阻滞作用，这与心室肌的结果相反。
窦房结中的兴奋过程仅由慢膜通道介导。它允许Ca和Na离子的流入，Ca和Na离子充当缓慢内向电流的电荷载体。维拉帕米和D 600的抑制作用不能被儿茶酚胺或过量的钙中和，这一事实似乎表明，慢膜通道的某些特性在窦房起搏细胞和心室肌中并不完全相同。这种语言是由Tatsache产生的，它是通过长时间的膜连接而产生的鼻窦炎的错误处理。本文通过对Stoffen等离子体膜的振动特性的分析，研究了在1.7 ± 1.1 V/s的振动频率下，振动机械点源的振动特性。在40.1 ± 4.5 mV的收缩电位下，会产生8.1 ± 4.6 mV的过冲。Eine Senkung der extrazellulären Ca++-Konzentration von 2 mM/l auf 0.2 mM/l hatte eine Abnahme von Aufstrichsgeschwindigkeit und Overshoot zur Folge. Umgekehrt trat nach Erhöhung der extrazellulären Ca++-Konzentration von 2 mM/l auf 4 mM/l eine Zunahme beider Parameter auf. Ca ~（++）并不意味着在额外的Na ~+浓度作用下，窦结内的Einwärtsstromes离子的浓度会降低，这可能是由过冲和Aufstrichsgeschwindigkeit引起的。咖啡因可使一种Zunahme von Aufstrichsgeschwindigkeit and Overshoot des Schrittmacheraktionspotentials. D 600（0.4 mg/l）和维拉帕米（1 mg/l）可在20-25 min的静止状态下对错误进行预防和治疗。Der gleiche Effekt trat auch nach Zugabe von Ni++-、Co++-或Mn++-离子在一个浓度为1 mM/l的珠宝中。最大溶血电位和最大收缩电位的意义在于它们与有机物和非有机物的抑制作用无关。3. Ni++、Co++或Mn++离子的测定结果与异丙肾上腺素（2.5 mg/l）的超调和超调有关。Dadamarie lieensich bei den meisten Experimenten die Hemmkung dieser bivalenten Kationen auf den Erregungsprozeetnahe zu vollständig besitigen.也可在第二种情况下使用Exzeolite-Ca++（6 mM/l），以提高流速和过冲。在Ni++-、Co++-和Mn++-离子对Folge的中和作用中，这种效应相对较小。在一般的工作环境中，维拉帕米或D 600可使钙离子交换剂或儿茶酚胺引起的局部充血加重。
在开始之前，将通过长时间的膜检查来检查Sinusknotenzelle hauptsächlich的错误处理。这种膜对Ca++和Na+的离子流有影响。Beide Kationen können daher als Ladungsträger des langsamen Einwärtsstromes während der Erregung der Sinusknotenzelle fungieren.通过Ca++或儿茶酚胺对维拉帕米和D 600的阻滞剂进行的实验结果表明，钙离子或儿茶酚胺对维拉帕米和D 600的阻滞剂的阻滞作用不可能是韦尔登的阻滞剂，因此，在窦房结和工作环境中的膜结构的特征不能完全相同。
SummaryThe slow upstroke velocity of the action potential of primary pacemaker cells of the sinoatrial node suggests the slow membrane channel to be involved in the excitation process of these cells. In order to prove this the effect of promotors and inhibitors of the slow membrane channel upon the excitation process of the isolated sinoatrial node of rabbits was studied.1.The action potentials of primary pacemaker cells had an upstroke velocity of 1.7±1.1 V/sec and an overshoot of 8.1±4.6 mV with a threshold potential of −40.1±4.5 mV. A decrease of the extracellular Ca concentration from 2 mM to 0.2 mM led to reduction of upstroke velocity and overshoot whereas an increase from 2 mM to 4 mM augmented both parameters. But the inward current is not only carried by Ca ions but by Na ions as well, since Na withdrawal diminished upstroke velocity and overshoot.2.The promotors of the slow inward current, isoproterenol and caffeine, produced a significant increase of upstroke velocity and overshoot. On the other hand, verapamil (1 mg/l) and D 600 (0.4 mg/l) completely blocked the excitation process within 20–25 min. The same effect could be produced by the bivalent cations Ni (1 mM), Co (1 mM), and Mn (1 mM). These organic and inorganic inhibitors exerted their blocking effect without significant changes of the maximal diastolic potential and the threshold potential.3.In the continued presence of Ni, Co and Mn ions their inhibitory effect could be neutralized nearly completely by isoproterenol (2.5 mg/l). But excess Ca (6 mM) increased the upstroke velocity only to a small degree. In contrast to the findings in the ventricular myocardium the blocking effect of verapamil and D 600 could be overcome neither by isoproterenol nor by excess Ca.
The excitation process in the sinoatrial node is mediated solely by the slow membrane channel. It allows the influx of both Ca and Na ions which act as charge carrier of the slow inward current. The fact, that the inhibitory effect of verapamil and D 600 cannot be neutralized by catecholamines or excess Ca seems to indicate that some properties of the slow membrane channel are not exactly identical in sinoatrial pacemaker cells and in the ventricular myocardium.ZusammenfassungDas Aktionspotential der primären Schrittmacherzelle des Sinusknotens zeichnet sich durch eine langsame Aufstrichsgeschwindigkeit aus. Diese seit langem bekannte Tatsache deutet darauf hin, daß der Erregungsprozeß der Schrittmacherzelle des Sinusknotens durch den langsamen Membrankanal vermittelt wird. Zur weiteren Untermauerung dieser Vorstellung wurde daher am isolierten Sinusknoten-Präparat des Kaninchens der Einfluß von Inhibitoren des langsamen Einwärtsstromes sowie von Stoffen, die diesen Membranstrom vergrößern, auf den Erregungsprozeß analysiert.1.Die Aufstrichsgeschwindigkeit des Schrittmacheraktionspotentials betrug durchschnittlich 1,7±1,1 V/sec. Bei einem durchschnittlichen Schwellenpotential von 40,1±4,5 mV wurde ein Overshoot von 8,1±4,6 mV gemessen. Eine Senkung der extrazellulären Ca++-Konzentration von 2 mM/l auf 0,2 mM/l hatte eine Abnahme von Aufstrichsgeschwindigkeit und Overshoot zur Folge. Umgekehrt trat nach Erhöhung der extrazellulären Ca++-Konzentration von 2 mM/l auf 4 mM/l eine Zunahme beider Parameter auf. Ca++ ist jedoch nicht das alleinige stromtragende Kation des Einwärtsstromes am Sinusknoten, da nach Senkung der extrazellulären Na+-Konzentration ebenfalls eine Verminderung von Overshoot und Aufstrichsgeschwindigkeit zutage trat.2.Isoproterenol bzw. Coffein bewirkten eine Zunahme von Aufstrichsgeschwindigkeit und Overshoot des Schrittmacheraktionspotentials. D 600 (0,4 mg/l) und Verapamil (1 mg/l) hemmten dagegen den Erregungsprozeß und bewirkten nach einer Einwirkungszeit von 20–25 min einen Stillstand der Schrittmacherzelle. Der gleiche Effekt trat auch nach Zugabe von Ni++-, Co++- oder Mn++-Ionen in einer Konzentration von jeweils 1 mM/l auf. Signifikante Veränderungen des maximalen diastolischen Potentials und des Schwellenpotentials zeigten sich hingegen unter dem Einfluß dieser organischen und anorganischen Inhibitoren nicht.3.Trotz weiterer Anwesenheit von Ni++-, Co++- oder Mn++-Ionen bewirkte Isoproterenol (2,5 mg/l) eine Zunahme von Aufstrichsgeschwindigkeit und Overshoot. Dadurch ließ sich bei den meisten Experimenten die Hemmwirkung dieser bivalenten Kationen auf den Erregungsprozeß nahezu vollständig beseitigen. Auch Exzeß-Ca++ (6 mM/l) steigerte in dieser Situation Aufstrichsgeschwindigkeit und Overshoot. Dieser Effekt war jedoch relativ gering ausgeprägt und hatte in keinem Falle eine Neutralisierung der Ni++-, Co++- und Mn++-Hemmwirkung zur Folge. Im Gegensatz zum Arbeitsmyokard gelang es jedoch nicht, eine durch Verapamil oder D 600 induzierte Hemmung des langsamen Einwärtsstromes durch Exzeß-Ca++ oder Katecholamine wieder aufzuheben.
Die Befunde zeigen, daß der Erregungsprozeß der Sinusknotenzelle hauptsächlich durch den langsamen Membrankanal vermittelt wird. Dieser Membrankanal erlaubt infolge seiner Kationen-Unspezifität den Influx sowohl von Ca++ als auch von Na+. Beide Kationen können daher als Ladungsträger des langsamen Einwärtsstromes während der Erregung der Sinusknotenzelle fungieren. Die Tatsache, daß im Gegensatz zum Arbeitsmyokard die blokkierende Wirkung von Verapamil und D 600 durch Exzeß-Ca++ oder Katecholamine nicht beseitigt werden kann, deutet darauf hin, daß einige Eigenschaften des langsamen Membrankanals am Sinusknoten und an der Arbeitsmyokardzelle nicht völlig identisch sind.