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Das Schrittmacherpotenzial des Sinusknotens

  • Mechanismus
  • Prüfungsrelevanz: hoch

Zellen im Sinusknoten laden sich langsam selbst auf, bis sie feuern; so legen sie die Herzfrequenz ohne jedes Nervensignal fest.

Aktualisiert

Auch genannt: Aktionspotenzial vom langsamen Typ, Funny Current (If)

In 3D ansehen: Sinusknoten (Nodus sinuatrialis) · Rechter Vorhof (Atrium dextrum) · Nervus vagus (X)

Worum es geht

Zellen des Sinusknotens (SA-Knoten) haben kein stabiles Ruhepotenzial. In der Diastole depolarisieren sie langsam (Phase 4), bis sie die Schwelle erreichen und ein Ca²⁺-getragenes Aktionspotenzial auslösen. Da sie die Schwelle als Erste erreichen, bestimmen sie die Frequenz des ganzen Herzens; vegetative Nerven ändern die Frequenz, indem sie die Steilheit der Phase 4 verändern.

Wie es funktioniert, Schritt für Schritt

  1. Nach der Repolarisation erreicht die Zelle ihren negativsten Wert, etwa −60 mV.
  2. Die Hyperpolarisation öffnet HCN-Kanäle; Na⁺ strömt ein (Funny Current), und die Membran steigt langsam an.
  3. Nahe −50 mV liefern T-Typ-Ca²⁺-Kanäle zusätzlichen Einwärtsstrom, und der K⁺-Ausstrom nimmt weiter ab.
  4. Bei ≈ −40 mV öffnen sich L-Typ-Ca²⁺-Kanäle, und die Zelle feuert einen langsamen Aufstrich.
  5. K⁺-Kanäle repolarisieren dann die Zelle, und der Zyklus beginnt von Neuem.
  6. Noradrenalin an β1-Rezeptoren erhöht cAMP, was If und Ca²⁺-Ströme verstärkt: Die Phase 4 wird steiler, und die Schwelle wird früher erreicht.
  7. Acetylcholin an M2-Rezeptoren senkt cAMP und öffnet K⁺-Kanäle: Die Zelle startet negativer, die Steigung flacht ab, und die Frequenz sinkt.

Action potential

Action potential: SA node 020040060080010001200−100−80−60−40−200+20+40Time (ms)Membrane potential (mV)MDP −60 mVThreshold −40 mVARPRRPPhase 4Phase 0Phase 3

Maximum diastolic potential −60 mVThreshold −40 mVPeak +10 mVCycle ≈ 700 ms (≈ 85 bpm)

Tap a phase (the pills above or its band) or a refractory period (ARP, RRP) at the base of the plot.

  • Mainly Na⁺
  • Mainly K⁺
  • Mainly Ca²⁺
  • Maximum diastolic potential
  • Threshold
  • ARP: absolute refractory period
  • RRP: relative refractory period
Tippen Sie auf Phase 4, um den Funny Current zu sehen; vergleichen Sie mit der ventrikulären Variante.

Referenzwerte

ParameterWert
Maximales diastolisches Potenzial (Sinusknoten)≈ −55 bis −60 mV
Schwelle (Sinusknoten)≈ −40 mV
Eigenfrequenz des Sinusknotens (denerviertes Herz)≈ 100/min
Ruheherzfrequenz Erwachsener60–100/min

Ungefähre Werte eines gesunden Erwachsenen in Ruhe; jedes Labor legt eigene Referenzbereiche fest.

Regulation

  • +Sympathische Nerven und Adrenalin (β1): Steilere Phase 4, höhere Herzfrequenz (positive Chronotropie).
  • −Nervus vagus (ACh an M2): Hyperpolarisiert die Zelle und flacht die Phase 4 ab: niedrigere Herzfrequenz.
  • +Fieber, Hyperthyreose: Schnellere spontane Depolarisation und höhere Frequenz.
  • −Betablocker, Hypothermie: Weniger steile Phase 4 und niedrigere Frequenz.

Klinischer Bezug

  • Das Sick-Sinus-Syndrom (und die in Kolumbien häufige Chagas-Kardiomyopathie) kann den Sinusknoten schädigen, mit Bradykardie und Ersatzrhythmen tieferer Schrittmacher.
  • Ein gut trainierter Sportler hat einen hohen Vagotonus und kann ohne Krankheit eine Ruhefrequenz unter 50/min haben.

Testen Sie sich

Überlegen Sie die Antwort und tippen Sie dann auf die Frage.

Warum ist der Aufstrich eines Sinusknoten-Aktionspotenzials im Vergleich zum ventrikulären Myozyten langsam?

Er wird von L-Typ-Ca²⁺-Kanälen getragen, die sich langsamer öffnen und Strom langsamer leiten als die schnellen Na⁺-Kanäle; bei den Potenzialen im Knoten sind die meisten Na⁺-Kanäle inaktiviert.

Wie senkt eine Vagusreizung die Herzfrequenz auf der Ebene der Sinusknotenzelle?

ACh an M2-Rezeptoren öffnet K⁺-Kanäle (hyperpolarisiert die Zelle) und senkt cAMP (weniger Funny Current), sodass die Phase 4 tiefer beginnt und langsamer ansteigt.

Welchen Rhythmus und welche Frequenz erwarten Sie, wenn der Sinusknoten ausfällt?

Einen Ersatzrhythmus aus der AV-Junktion mit etwa 40–60/min; fällt auch diese aus, einen ventrikulären Ersatzrhythmus mit etwa 20–40/min und breiten QRS-Komplexen.

Ein herztransplantierter Patient hat eine Ruhefrequenz um 100/min. Warum?

Das transplantierte Herz ist denerviert, daher fehlt der Vagotonus; der Sinusknoten schlägt mit seiner Eigenfrequenz, die höher ist als die übliche Ruhefrequenz.

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Lehrinhalt zur Physiologie; kein Leitfaden für Diagnose oder Behandlung und kein Ersatz für den Rat einer medizinischen Fachperson. Die Werte sind ungefähre Referenzwerte. Ohne Dosierungen.

Quellen: Physiology, Sinoatrial Node (StatPearls (NCBI Bookshelf), 2022).

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