Chapter 10: NHỊP ĐIỆU CỦA TIM (RHYTHMICAL EXCITATION OF THE HEART) Trái tim được cấu thành bởi nhiều hệ thống dẫn truyền đặc biệt: (1) sinh nhịp điệu điện gây co tim, (2) dẫn truyền xung điện xuyên qua tim Hệ thống chức lúc bình thường, tâm nhĩ co 1/6 giây đầu sự co thất, cho phép làm đầy thất trước chúng bơm máu lên phổi và đến vòng tuần hoàn chính Một điều quan trọng nữa của hệ thống cho phép tất cả các phần của thất co cùng một lúc Hệ thống dẫn truyền và tạo nhịp dễ bị mắc lỗi bởi các bệnh của tim, đặc biệt là thiếu máu cục bộ tim kết quả từ giảm máu mạch vành Hậu quả thường là loạn nhịp hay tần số co tim không bình thường và ảnh hưởng của bơm tim thường nghiêm trọng và gây chết người A Hệ thống kích thích và dẫn truyền đặc biệt của tim Hệ thống kích thích và dẫn truyền của tim điều khiển hoạt động co tim Hình 10-1 thể hiện nút xoang(sinus node) phát nhịp hệ thống tạo xung nhịp bình thường, theo đường dẫn xung từ nút xoang tới nút nhĩ thất(the atrioventricular (A-V) node); nút nhĩ thất, xung từ nhĩ bị chậm trước vượt qua vách nhĩ thất xuống thất; bó nhĩ thất dẫn xung từ nhĩ xuống thất; và nhánh trái phải của mạng purkinje, dẫn xung khắp các phần của thất Nút xoang: Sinus (Sinoatrial) Node The sinus node (also called sinoatrial node) is a small, flattened, ellipsoid strip of specialized cardiac muscle about millimeters wide, 15 millimeters long, and millimeter thick It is located in the superior posterolateral wall of the right atrium immediately below and slightly lateral to the opening of the superior vena cava The fibers of this node have almost no contractile muscle filaments and are each only to micrometers in diameter, in contrast to a diameter of 10 to 15 micrometers for the surrounding atrial muscle fibers However, the sinus nodal fibers connect directly with the atrial muscle fibers so that any action potential that begins in the sinus node spreads immediately into the atrial muscle wall Automatic Electrical Rhythmicity of the Sinus Fibers Some cardiac fibers have the capability of self-excitation, a process that can cause automatic rhythmical discharge and contraction This is especially true of the fibers of the heart's specialized conducting system, including the fibers of the sinus node For this reason, the sinus node ordinarily controls the rate of beat of the entire heart, as discussed in detail later in this chapter First, let us describe this automatic rhythmicity Cơ chế tạo nhịp của nút xoang(Mechanism of Sinus Nodal Rhythmicity) Hình 10-2 biểu diễn điện thế động được ghi bởi bên sợi nút xoang nhịp tim, so sánh với sợi thất Điện thế nghỉ của sợi nút xoang bên âm bên ngoài khoảng -55- -60mV, so sánh với thất khoảng -85- -90mV Nguyên nhân là vốn tự nhiên màng tế bào nút xoang có nhiều lỗ cho ion Na và Ca vào trung hòa bớt một phần điện tích âm của nội bào Trước thảo luận về tiết điệu của nút xoang cần nhớ lại loại kênh ion màng gây điện thế động Đó là(1) kênh Na nhanh, (2) kênh Na-Ca chậm, (3) kênh K Mở kênh Na nhanh làm cho khoảng vài 10000 phân tử Na vào tế bào giây, gây đoạn lên nhanh của điện thế động ở thất Đoạn bình nguyên của điện thế động tế bào tâm thất được gây chủ yếu bởi mở chậm kênh Na-Ca chậm sau khoảng 0.3 giây Cuối cùng, mở kênh K cho phép khuếch tán của rất nhiều ion K ngoài và quay trở lại điện thế lúc nghỉ Nhưng có chức khác của một vài kênh sợi nút xoang vì ở nút xoang điện thế nghỉ nhỏ chỉ -50mV Tại -50mV, kênh Na nhanh chủ yếu không hoạt động, có nghĩa là bị đóng gần hoàn toàn Vì vậy, chỉ có kênh Na-Ca chậm có thể mở và gây điện thế động Với kết quả vậy, điện thế động của nút xoang lên chậm điện thế động của thất Sau điện thế động xảy ra, trở về trạng thái điện thế âm xảy chậm hơn, không bất ngờ xảy đối với thất Tính tự kích thích nút xoang: Vì nồng độ Na ở ngoại bào cao, làm mở một số kênh Na, ion Na từ ngoài vào Vì vậy, giữa các tiếng tim, sự chảy vào của ion Na gây sự đưa lên chậm điện thế nghỉ Vì vậy, điện thế nghỉ dần dần tăng lên và trở nên ít âm giữa hai nhịp tim Khi điện thế đạt ngưỡng khoảng -40mV, kênh Na-Ca được kích hoạt, vì vậy mới có điện thế động Vì thế, về bản, đặc tính vốn có chứa nhiều kênh Na Ca gây tính tự kich thích Tại các lỗ Na và Ca lại không gây khử cực ở tất cả thời gian của nút xoang? Câu trả lời là sự kiện xảy quá trình điện thế động ngăn ngừa việc này Thứ nhất, kênh Na-Ca bị bất hoạt khoảng 100-150 giây sau mở, thứ hai,cùng một lúc, số lượng kênh K được mở rất nhiều Vì vạy, dòng chảy vào của Ca và Na qua kênh Na-Ca bị ngừng, cùng lúc số lượng ion K khuếch tán ngoài khá nhiều Cả hai hệ quả giảm bớt điện dương của nội bào làm trở lại mức âm của điện thế nghỉ và vì vậy kết thúc điện thế động Và lại, số kênh K còn lại mở vài phần 10 giây khác, tiếp tục làm dịch chuyển điện tích âm của tế bào với kết quả âm vượt quá ở màng; điều này được gọi là quá phân cực(hyperpolarization) Pha quá phân cực mang lại điện thế ban đầu giảm xuống khoảng từ -55 - -60mV kết thúc điện thế động Tại tình trạng quá phân cực mới này không được trì mãi? Lí là suốt vài phần 10 giây tiếp sau của điện thế động kết thúc, tăng dần sự đóng kênh K, hướng vào qua các lỗ của Na và Ca một lần nữa có giá trị sự chảy K ngoài, và điều này gây điện thế nghỉ tăng lên dần, cuối cùng vượt ngưỡng giữa điện thế tại khoảng -40mV Rồi thì nguyên quá trình đó bắt đầu trở lại: tự kích thích gây điện thế động, sự quá phân cực sau điện thế động kết thúc, sự trôi dạt của điện thế nghỉ, vượt ngưỡng và gây điện thế động lần tiếp theo Dẫn truyền xung điện theo sự lan truyền qua nhi Đầu mút của nút xoang liên kết trực tiếp với bề mặt sợi tâm nhĩ Vì vậy, điện thế động khởi phát từ nút xoang lan truyền tới sợi nhĩ Trong cách này, điện thế động trải rộng qua mép của nhĩ, cuối cùng đến nút nhĩ thất Tốc độ dẫn nhĩ khoảng 0.3m/s, dẫn truyền nhanh hơn, vào khoảng 1m/s dải nhỏ của sợi nhĩ Một số chúng, gọi là sợi trước nhĩ, vượt qua thành trước của nhĩ trái Thêm vào đó, dải nhỏ khác cong lên qua trước nhĩ, bên và sau thành nhĩ và tận cùng tới nút nhĩ thất đường dẫn truyền với tốc độ nhanh là những sợi đặc biệt Những sợi này, dẫn truyền nhanh hệ thống sợi purkinje của thất Nút nhĩ thất và dẫn truyền xung lực chậm từ nhĩ tới thất Hệ thống dẫn truyền của nhĩ được thiết lập không cho lan truyền từ nhĩ xuống thất quá nhanh; việc dẫn truyền chậm này cho phép nhĩ tống máu xuống thất để làm đầy thất trước thát thu Nút nhĩ thất gần sát các sợi dẫn truyền và nguyên nhan chính làm chậm việc dẫn truyền xung điện xuống thất Cấu tạo của nút nhĩ thất Nút nhĩ thất được đặt ở sau tường của nhĩ phải, gần cạnh phía sau van lá Là tận cùng của đường dẫn truyền của nhĩ và bắt đầu của bó nhĩ thất Như hình trên, các số cũng cho thấy dẫn truyền xung điện từ nút xoang qua hết nhĩ và tới nút nhĩ thất mất khoảng 0.3s đó mất tới 0.9s để nút nhĩ thất có thể dẫn truyền xuống bó nhĩ thất, vượt qua thất Sự trì hoãn cuối cùng khoảng 0.04s bó nhĩ thất(được hình thành từ những sợi nhỏ vượt qua mô sợi tách rời nhĩ và thất) Vì vậy, tổng thời gian làm chậm của cả hệ thống là 0,13s Cộng thêm với sự dẫn truyền từ nút xoang tới nút nhĩ thất 0,03s thì để từ nút xoang tới bó nhĩ thất mất hết 0,16s trước kích thích co thất cuối cùng Nguyên nhân của dẫn chậm Nhân tố chính gây chính là sự giảm bớt các lỗ hổng chức giữa các tế bào kế tiếp đường dẫn truyền vì vậy nó chống lại sự kích thích của xung điện tới các sợi kế tiếp Vì vậy, ta dễ dàng nhận thấy tại các tế bào kế tiếp thì dẫn truyền chậm Dẫn truyền nhanh ở hệ thống purkinje của thất Các sợi purkinje bắt đầu từ nút nhĩ thất qua bó nhĩ thất xuống thất Các sợi này lớn sợi thát bình thường, tố độ dẫn truyền 1,5- 4,0m/s, tốc độ gấp khoảng lần thất và 150 lần sợi nút nhĩ thất Điều này cho phép dẫn truyền tức thời kích thích khắp thatas thời gian ngắn Sự dẫn truyền nhanh điện thế động bởi mạng purkinje, nguyên nhân gây được cho là tính thấm cao của các lỗ hổng chức giữa các tế bào kế cận mạng Vì vậy, ion được chuyển mootjc ách dễ dàng từ một tế bào tới tế bào gần bên, vì vậy nâng cao tốc độ dẫn truyền Sợi mạng purkinje có rất ít sợi myofibril, nghĩa là nó co rất ít hay không co suốt thời kỳ dẫn truyền Một cách dẫn truyền qua bó nhi thất - Cơ nhĩ và thất được ngăn cách với bởi hàng rào chắn liên tục Chỉ có bó nhĩ thất mới có thể dẫn truyền ngược từ thất tới nhĩ Nhằm ngăn ngừa sự kích thích thất của nhĩ Hàng rào chắn hoạt động cách điện Trong một số điaàu kiện bất thường nếu có bất kì nơi nào mà không phải bó nhĩ thất cho phép dẫn điện từ thất lên nhĩ thì sẽ gây chứng loạn nhịp nghiêm trọng Phân bố của mạng purkinje hai bó nhánh trái và phải - Sau vượt qua sợi xơ gian nhĩ thất bó nhĩ thất chia đôi thành nhánh trái và phải Trong hệ mạng này sự dẫn truyền tương được với bó nhĩ Chỉ cần 0,03s để kích thích toàn bộ thất Distribution of the Purkinje Fibers in the Ventricles-The Left and Right Bundle Branches After penetrating the fibrous tissue between the atrial and ventricular muscle, the distal portion of the A-V bundle passes downward in the ventricular septum for to 15 millimeters toward the apex of the heart, as shown in Figures 10-1 and 10-3 Then the bundle divides into left and right bundle branches that lie beneath the endocardium on the two respective sides of the ventricular septum Each branch spreads downward toward the apex of the ventricle, progressively dividing into smaller branches These branches in turn course sidewise around each ventricular chamber and back toward the base of the heart The ends of the Purkinje fibers penetrate about one third of the way into the muscle mass and finally become continuous with the cardiac muscle fibers From the time the cardiac impulse enters the bundle branches in the ventricular septum until it reaches the terminations of the Purkinje fibers, the total elapsed time averages only 0.03 second Therefore, once the cardiac impulse enters the ventricular Purkinje conductive system, it spreads almost immediately to the entire ventricular muscle mass Dẫn truyền kích thích của tim thất - Khi sự dẫn truyền trải rộng của mạng purkinje kết thúc, nó được dẫn truyền qua khối thất nhờ những sợi của chính nó Tốc độ khoảng 0,3-0,5s, Transmission of the Cardiac Impulse in the Ventricular Muscle Once the impulse reaches the ends of the Purkinje fibers, it is transmitted through the ventricular muscle mass by the ventricular muscle fibers themselves The velocity of transmission is now only 0.3 to 0.5 m/sec, one sixth that in the Purkinje fibers The cardiac muscle wraps around the heart in a double spiral, with fibrous septa between the spiraling layers; therefore, the cardiac impulse does not necessarily travel directly outward toward the surface of the heart but instead angulates toward the surface along the directions of the spirals Because of this, transmission from the endocardial surface to the epicardial surface of the ventricle requires as much as another 0.03 second, approximately equal to the time required for transmission through the entire ventricular portion of the Purkinje system Thus, the total time for transmission of the cardiac impulse from the initial bundle branches to the last of the ventricular muscle fibers in the normal heart is about 0.06 second Figure 10-4 Transmission of the cardiac impulse through the heart, showing the time of appearance (in fractions of a second after initial appearance at the sinoatrial node) in different parts of the heart Tóm tắc tốc độ dẫn truyền xung điện qua tim Summary of the Spread of the Cardiac Impulse Through the Heart Figure 10-4 shows in summary form the transmission of the cardiac impulse through the human heart The numbers on the figure represent the intervals of time, in fractions of a second, that lapse between the origin of the cardiac impulse in the sinus node and its appearance at each respective point in the heart Note that the impulse spreads at moderate velocity through the atria but is delayed more than 0.1 second in the A-V nodal region before appearing in the ventricular septal A-V bundle Once it has entered this bundle, it spreads very rapidly through the Purkinje fibers to the entire endocardial surfaces of the ventricles Then the impulse once again spreads slightly less rapidly through the ventricular muscle to the epicardial surfaces It is important that the student learn in detail the course of the cardiac impulse through the heart and the precise times of its appearance in each separate part of the heart, because a thorough quantitative knowledge of this process is essential to the understanding of electrocardiography, which is discussed in Chapters 11 through 13 Điều hòa kích thích và dẫn xung ở tim Nút xoang một máy phát nhịp của tim(pacemaker) Sự sinh nhịp và truyền xung điện của tim có vai trò vô cùng quan trọng của nút xoang Trong vài điều kiện bất thường, nó không phải là ca Những phần khác của tim có thể đưa sự kích thích cách tương tự nút xoang: nút nhĩ thất, mạng purkinje Nút nhĩ thất, không bị kích thích từ nguồn ngoài, nó sẽ tự phát xung với khoảng 40-60 lần phút, và mạng purkinje cũng có thể phát xung 15-40 lần phút Trái ngược với sự phát nhịp 70-80 của nút xoang Tại nút xoang điều khiển nhịp của tim mà không phải là nút nhĩ thất hay mạng purkinje? Câu trả lời được suy từ các yếu tố: tỷ lệ phát nhịp của nút xoang nhanh nút nhĩ thất và mạng purkinje Mỗi lần nút xoang phát nhịp, kích thích của nó được đáp lại cả hai nút nhĩ thât và mạng purkinje, cũng phát xung kích thích chính màng tế bào của nó Nhưng nút xoang lại phát xung trở lại trước nút nhĩ thất và mạng purkinje Vì vậy, kích thích mới từ nút xoang kích thích cả nút nhĩ thất và mạng purkinje Vì vậy, nút nhĩ thất hầu là nút phát nhịp tim Phát nhịp bình thường-ổ lạc Thỉnh thoảng có một vài phần của tim phát triển nhịp phát xung nhanh cả nút xoang Ví dụ nút xoang hay mạng purkinje trở nên bất thường ở một vài nơi Bneduwois những điều kiện vậy, một vài nơi sợi nhĩ hoặc thất phát triển lên và phát xung nhanh tạo thành nút phát nhịp của tim Nút phát nhịp nằm ngoài nút xoang được gọi là ổ lạc Ổ lạc gây những bát thường nối tiếp của co những phần khá của tim và gây sự bơm yếu và không đồng bộ của tim Nguyên nhân khác của ổ lạc là việc đóng sự dẫn truyền của xung điện tim từ nút xoang tới các phần của tim Nút phát nhịp mới xảy hầu gần với nút nhĩ thất hay cạnh bó nhĩ thất đường dẫn xuống thất Khi xảy hiện tượng đóng nhĩ thất, sự dẫn truyền dừng lại việc truyền xung từ nhĩ xuống thất và xuống mạng purkinje, có một ổ lạc mới xuất hiện ở mạng purkinje của thất và điều khiển thất theo nhịp mowiskhoangr 15-40nhipj/phút Sau bất ngờ đóng bó nhĩ thất, mạng purkinje không phát nhịp mãi tới 5-20giay sau đó Vì trước bị đóng, mạng purkije bị sự quá tải về nhịp và tần số làm xảy tình trạng đàn áp Trong suốt 5-20 giây thát không thể bơm máu, và lúc này có thể chết vì não không được tiếp máu sau 4-5 giây Việc chậm nhịp tim vậy được gọi là “stokes adams syndrome” Nếu tình trạng kéo dài bệnh nhân sẽ chết Vai trò của mạng purkinje gây co thất đồng bộ Role of the Purkinje System in Causing Synchronous Contraction of the Ventricular Muscle It is clear from our description of the Purkinje system that normally the cardiac impulse arrives at almost all portions of the ventricles within a narrow span of time, exciting the first ventricular muscle fiber only 0.03 to 0.06 second ahead of excitation of the last ventricular muscle fiber This causes all portions of the ventricular muscle in both ventricles to begin contracting at almost the same time and then to continue contracting for about another 0.3 second Effective pumping by the two ventricular chambers requires this synchronous type of contraction If the cardiac impulse should travel through the ventricles slowly, much of the ventricular mass would contract before contraction of the remainder, in which case the overall pumping effect would be greatly depressed Indeed, in some types of cardiac debilities, several of which are discussed in Chapters 12 and 13, slow transmission does occur, and the pumping effectiveness of the ventricles is decreased as much as 20 to 30 percent Điều hòa nhịp và dẫn truyền bởi thần kinh giao cảm và đối giao cảm - Tim được cung cấp cả hai loại giao ảm và đối giao cảm Đối giao cảm được phân phối chính ở nút xoang và nút nhĩ thất, ít ở hai nhĩ và rất ít ở hai thất Hệ giao cảm ngược lại, phân phối ở hầu hết tim, và chủ yếu ở hai thất - Kích thích đối giao cảm có thể làm chậm hay đóng nhịp tim và dẫn truyền-“thoát thất”(ventricular escape) - Kích thích sợi đối giao cảm gây tăng tiết acetylcholine ở đầu dây thần kinh Hormone này có hai tác động chính Đầu tiên, giảm nhịp của nút xoang và thứ hai là giảm kích thích các sợi nối giữa nhĩ và nút nhĩ thất; vì vậy làm chậm sự dẫn truyền xung điện xuống thất - Việc kích thích này có thể giảm nhịp tim xuống một nửa Và kích thích mạnh có thể dừng nhịp tim và dẫn truyền bởi nút xoang bị đóng hay dừng hoàn toàn việc dẫn xung từ nút xoang tới nút nhĩ thất Trong cả hai trường hợp, sự dẫn nhịp bị kéo dài hơn, nên thất bị dừng 5-20 giây, một vài sợi nhỏ của mạng purkinje, thường những sơi này nằm gần bó nhĩ thất có thể phát triển nhịp và tự phát xung với tần số khoảng 15-40 lần /phút Điều này gọi là thất thoát Cơ chế của thần kinh đối giao cảm: acetycholine được tiết ở đầu dây thần kinh làm tăng độ thấm của màng với K, cho phép ion K ngoài nhanh Làm cho điện thế bên màng âm hơn, ảnh hưởng được gọi là quá phân cực(hyperpolarization), làm cho các mô dễ bị kích thích nhận ít kích thích Giải thcsh ở chương Trong nút xoang, tình trạng quá phân cực làm giảm điện thế nghỉ của sợi nút xoang âm bình thường khoảng -65—75 mV(bình thường khoảng -50—60mV) Vì vậy, việc tang lên ban đầu của điện thế được gây bởi sự nhập bào của Na-Ca dài để đạt ngưỡng kích thích(threshold) Điều này làm chậm nhịp của nút xoang Nếu kích thích đủ mạnh thần kinh đối giao cảm, nó có thể dừng sự phát nhịp của nút xoang Trong nút nhĩ thất, tình trạng quá phân cực được gây bởi kích thích đối giao cảm làm cho những sợi nhĩ khó có thể dẫn truyền đủ kích thích tới nút nhĩ thất vì vậy, làm đóng hoàn sự dẫn truyền Ảnh hưởng của thần kinh giao cảm đối với nhịp tim và dẫn truyền Kích thích thần kinh giao cảm gây hệ quả ngược lại so với đối giao cảm Đầu tiên, nó làm tăng nhịp ở nút xoang Thứ hai, nó tăng tốc độ dẫn truyền, cũng khả dẫn truyền của tất cả thành phần của tim Thứ ba, nó làm tăng sức mạnh co ở cả nhĩ và thất, ở chương đã nói Trong thời gian ngắn, kích thích thần kinh giao cảm có thể tăng toàn bộ hoạt độngc ủa tim Kích thích tối đa có thể tăng gấp lần nhịp tim, tang sức co bóp lên lần - Cơ chế ảnh hưởng của giao cảm Kích thích thần kinh giao cảm gây tiết norepineephrine tại tận cùng dây thần kinh Norepinephrine kích thích beta-1 adrenergic receptors, tăng nhịp tim Tăng tính thấm của ion Na và Ca gây điện thế nghỉ dương bình thường, làm tăng nhanh điện thế màng kì tâm trương làm nhanhc hóng đạt mức ngưỡng của sự tự kích thích Trong nút nhĩ thất và bó nhĩ thất, tăng tính thấm Na Ca làm điện thế động dễ dang kích thích nối tiếp các sợi dẫn truyền, vì vậy giảm thời gian dẫn truyền từ nhĩ xuống thất Tăng tính thấm với ion Ca làm tăng lực co tim - ... discussed in Chapters 11 through 13 Điều hòa kích thích và dẫn xung ở tim Nút xoang một máy phát nhịp của tim( pacemaker) Sự sinh nhịp và truyền xung điện của tim có vai trò... bơm yếu và không đồng bộ của tim Nguyên nhân khác của ổ lạc là việc đóng sự dẫn truyền của xung điện tim từ nút xoang tới các phần của tim Nút phát nhịp mới xảy hầu... another 0.03 second, approximately equal to the time required for transmission through the entire ventricular portion of the Purkinje system Thus, the total time for transmission of the cardiac impulse