Elettrofisiologiadibasedellamiocellula inrelazionecon
idisturbidieccitoconduzione cardiaca;trasposizione
dell’elettrofisiologiamiocardicaalsegnaleECGcome
sommavettoriale
Dr.Massimo Zecchin
Responsabile Elettrofisiologia edElettrostimolazione
SCdiCardiologia- AziendaOspedaliero-Universitaria“OspedaliRiuniti”di
Trieste
Formad’ondaall’ECGdi
superficie
sullabasedelpotenzialedimembrana, dimensione dellefibrecardiache,
distanzadellefibredaglielettrodi,conduttanzaintracellulare
Gima K and RudyY Circ Res 2002;90:889–96.
Origineepropagazione
dell’impulsoelettrico
IN
IN
OUT
OUT
IN
OUT
ACTIVE TRANSPORTERS
OUT: Na+ 130 mM, K+ 4 mM, Ca2+ 1.8 mM
PRIMARY
Na/K ATP-ase
SECONDARY
Na/Ca exchanger
Na/Glu symport
Ca2+
3Na+
ATP
2K+
ADP+Pi
3Na+
IN: Na+ 5 mM, K+ 150 mM, Ca2+ 0.1 μM
Na+
Glu
PUMPS and EXCHANGERS
Na/K pump model
IN
Canaliioniciepotenziale
OUT
d’azione
IN
OUT
Fase
Fase
Fase
Fase
Fase
Canali Na+ e Ca++
Canali K+
0:
1:
2:
3:
4:
depolarizzazione rapida
iniziale ripolarizzazione
plateau
ripolarizzazione rapida
diastole elettrica
→ entrata (↑ carica + intracell → depolarizzazione)
→ uscita (↑ carica - intracell → ripolarizzazione)
Pompa Na+-K+ →(↑ carica - intracell → ripolarizzazione attiva)
Canaliionicicardiaci
SA and AV NODES
VENTRICLE
ATRIUM
note: pump and exchanger currents (INaK, INaCa) omitted
PARAMETRIFUNZIONALIELORO
RELAZIONECONILPOTENZIALED’AZIONE
Eccitabilità: capacità di generare potenziali d’azione in seguito ad uno
stimolo. Proporzionale alla quantità di corrente entrante (fase 0 del
potenziale d’azione: ICa nei nodi SA e AV, INa nel resto del miocardio).
Automaticità: capacità di generare automaticamente potenziali d’azione.
Automaticità normale nelle cellule del nodo SA,nodo AV e fibre di Purkinje
(corrente If).
Refrattarietà: stato di ineccitabilità presente quando la membrana è
depolarizzata dovuta all’inattivazione della INa.
Il recupero dell’eccitabilità avviene con la ripolarizzazione
Il periodo refrattario relativo coincide con le fasi intermedie del recupero
dall’inattivazione della INa →l’eccitazione richiede stimoli di maggiore
intensità e dà luogo a propagazione più lenta.
In condizioni normali, il principale determinante della durata del periodo
refrattario è la durata del potenziale d’azione (APD)
PARAMETRIFUNZIONALIELORO
RELAZIONECONILPOTENZIALED’AZIONE
Conduzione: è il fenomeno per cui il potenziale d’azione si propaga nel miocardio.
Essa è caratterizzata da una velocità (CV), proporzionale all’intensità della INa
attivata durante la fase 0 del potenziale d’azione
The propagation circuit
source and load
SOURCE
LOAD
A
ELECTRICAL ANYSOTROPY
B
Velocity: θT < θL
ANISOTROPIA
source
source
source
load
load
load
isotropic
moderately
anisotropic
strongly
anisotropic
SOURCE/LOAD
AttivazionedelcuoreedECG
Ritmo sinusale, FC 80/min; tracciato normale
1903
Sir William Einthoven
Derivazionielorodisposizionenellospazio
-
Asse della derivazione
+
Vettore
Derivazioni bipolari (periferiche):
da – a +
Derivazioni unipolari: (precordiali): in avvicinamento
-
Asse della derivazione
Vettore
+
Derivazionielorodisposizionenellospazio
-
Asse della derivazione
+
Vettore
Derivazioni bipolari (periferiche):
da + a Derivazioni unipolari: (precordiali): in allontanamento
-
Asse della derivazione
Vettore
+
Attivazione normale del cuore
Nodo
del
seno
onda P
Atrio sin
Atrio dx
Ventr.
sinistro
Nodo AV
Branca destra
Ventr.
dx
Complesso QRS
Branca sinistra
onda T
Attivazione normale del cuore
Int. PQ
Nodo
del
seno
Atrio sin
onda P
onda T
Atrio dx
Ventr.
sinistro
Nodo AV
Branca destra
Ventr.
dx
Complesso QRS
Branca sinistra
Attivazione normale del cuore
Nodo
del
seno
Atrio sin
onda P
onda T
Atrio dx
Ventr.
sinistro
Ventr.
dx
Nodo AV
Fascio di His
Branca destra
Complesso QRS
Branca sinistra
Attivazione normale del cuore
Nodo
del
seno
Atrio sin
Atrio dx
Ventr.
sinistro
Nodo AV
Onda p (attività
atriale)
Ventr.
dx
P
+
DII
Attivazione normale del cuore
Nodo
del
seno
Atrio sin
Atrio dx
1
Nodo AV
Ventr.
dx
Ventr.
sinistro
la deflessione
iniziale, negativa,
seguita dalla onda
R.
+
DI
q
Attivazione normale del cuore
Nodo
del
seno
Atrio sin
Atrio dx
+
Ventr.
2
sinistro
Nodo AV
la prima deflessione
positiva. Può non
essere preceduta da
una onda Q.
DI
Ventr.
dx
R
+
DII
Attivazione normale del cuore
Nodo
del
seno
Atrio sin
Atrio dx
Nodo AV
3
Ventr.
sinistro
la deflessione
negativa che
segue l’onda R.
Ventr.
dx
s
+
DII
Derivazioni precordiali
post
dx
sin
ant
RapportoECG/potenzialed’azione
Gima K, Rudy Y Circ Res 2002;90:889-96.
Ritmo sinusale, FC 80/min; tracciato normale
RapportoECG/potenzialed’azione
Rallentataconduzione
Gima K, Rudy Y Circ Res 2002;90:889-96.
BLOCCO INTRAVENTRICOLARE
Branca sinistra
Fascicolo posteriore
Fascicolo anteriore
Branca destra
Blocchi di branca
Blocco di branca destra
1
2
3
V6
V1
BLOCCO DI BRANCA DESTRA
BLOCCO DI BRANCA DESTRA
Blocco di branca sinistra
1
3
2
V6
v1
V1
BLOCCO DI BRANCA SINISTRA
BLOCCO DI BRANCA SINISTRA
Meccanismidellearitmie
1. Originefocale
i.
ii.
Aumentatoautomatismo
Attivitàtriggerata
a.
b.
Post-potenzialiprecoci(EAD)
Post-potenzialitardivi(DAD)
2. Meccanismodirientro
Meccanismofocale
•
Automaticitàanormale: inpresenzadiparzialedepolarizzazione dellamembrana
indottadasofferenzacellulare (p.es.ischemia, ipopotassiemia), qualsiasi regione
delmiocardiopuòpresentare depolarizzazionediastolica ecostituisce un"focus"
ectopico.Adifferenzadelmeccanismo responsabile dell’automaticità normale,la
correnteentrante chesostiene taledepolarizzazione diastolica èprincipalmente la
ICa.
Ca++ (↑ permeabilità)
Meccanismofocale
•
•
Triggered activity: sostenuta da"post-potenziali” anormalioscillazioni delpotenziale di
membranacheseguonounpotenziale d’azione.Ipost-potenziali dipendonodal
precedente potenziale d’azione(il"trigger").Esistono duetipidi"post-potenziali":
Early afterdepolarizations (EADs):insorgonodurantelaripolarizzazione (fasi2e3);le
EADs piùfrequenti sonoindotte dadiminuzione dellaconduttanza(gK)delcanaledellaIK
(ipokaliemia, bradicardia,alcunifarmaci).LeEADs,vengonoinibite datutte lecondizioni
chediminuiscono lecorrentientranti (bloccodiINa oICa)ocheaumentano lecorrenti
uscenti (tachicardia,attivatori deicanalidiK+).
Meccanismofocale
•
Delayed afterdepolarizations (DADs):insorgonoduranteladiastole elettrica incondizioni
disovraccaricocellulare diCa2+.Esse conseguonoall’attivazione dicorrentidepolarizzanti
dapartedianomale oscillazioni della concentrazione intracellulare diCa2+ ([Ca2+]i),
generalmente promosse dalprecedente potenziale d’azione(iltrigger),evengono
favoritedallatachicardia (peraumentodi[Ca2+]i).
L’intossicazione digitalica èlapiùtipica,manonunica,causadiDADs,checompaionoanche
inaltrecondizionidisofferenzametabolica associata asovraccaricocellulare diCa2+ (p.es.
ischemia), specie seassociate adattivazione adrenergica.
Ca++ (sovraccarico)
Meccanismofocale
Isolated right atrial myocytes from patients with episodes of AF exhibit a more
frequent spontaneous SR Ca2+ release than myocytes from patients free of this
arrhythmia. This was true both for a local, nonpropagated Ca2+ release from the SR
(Ca2+ sparks) and for a more extensive spontaneous SR Ca2+ release (Ca2+ waves).
Hove-Madsen, L. et al. Circulation 2004;110:1358-1363
Meccanismodarientro
Meccanismodelrientro
La genesi di un circuito di rientro richiede un dissincronismo di attivazione, tale per cui all’interno
di uno stesso ciclo cardiaco, coesistano zone ancora attivate e zone che hanno già superato il
periodo refrattario e possono, quindi, venire riattivate dalle prime. Tale condizione è favorita da
riduzione della velocità di conduzione, accorciamento del periodo refrattario (PR) e presenza di
conduzione unidirezionale
Stimolo cardiaco sinusale
Stimolo cardiaco
cardiacoanticipato
anticipato
Stimolo
(extrasistole,extrastimolo)
extrastimolo)
(extrasistole,
PdA +“piccolo”:
Brevedurata
PdA +“grande”:
Lungadurata
↓Periodorefrattario
✞Periodorefrattario
↓ampiezza PdA
↓n° ofunzioneGJ
Conduzioneanisotropa
✞ ampiezza PdA
✞ n° ofunzioneGJ
Conduzioneanisotropa
↓Vdiconduzione
✞ Vdiconduzione
↓
↓
↓
↓
↓ampiezzaedurataPdA
PdA
↓ampiezzaedurata
PR<
PR<
Stimolazioneanticipata
Stimolazioneanticipata
↓
↓
Conduzionea↓V
Conduzionea↓V
DurantePRR
DurantePRR
Conduzionea↓↓V
Conduzionea↓↓V
PdA +“piccolo”:
↑durataPdA
↑durataPdA
Brevedurata
StimolazionedurantePR
StimolazionedurantePR
↓
↓
Noconduzione
Noconduzione
PdA +“grande”:
Lungadurata
CorrelazioneECG/potenzialed’azione
Esempiclinici
RapportoECG/potenzialed’azione
Ischemic STelevation
Activation of I K(ATP)
→ Heterogeneous suppression of the AP plateau
→ APD shortening (thin gray lines)
→ ST-segment elevation
Gima K, Rudy Y Circ Res 2002;90:889-96.
RapportoECG/potenzialed’azione
Ipo/iperkaliemia
Gima K, Rudy Y Circ Res 2002;90:889-96.
Ipokaliemia efibrillazioneventricolare
* EAD (early afterdepolarizations)-mediated triggered activity
↑DAD (delayed afterdepolarizations)
Pezhouman et al Circulation 2015;132:1528-37
RapportoECG/potenzialed’azione
LongQTsyndrome
Gima K, Rudy Y Circ Res 2002;90:889-96.
RapportoECG/potenzialed’azione
Brugada syndrome andVTorigin
Blocco canali del Na+ localizzato →↑ flusso Ca++ →differenza di potenziale →innesco tachicardia
.Antzelevitch C Yan G Heart Rhythm 2010;7:549–58