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.
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
- Nach der Repolarisation erreicht die Zelle ihren negativsten Wert, etwa −60 mV.
- Die Hyperpolarisation öffnet HCN-Kanäle; Na⁺ strömt ein (Funny Current), und die Membran steigt langsam an.
- Nahe −50 mV liefern T-Typ-Ca²⁺-Kanäle zusätzlichen Einwärtsstrom, und der K⁺-Ausstrom nimmt weiter ab.
- Bei ≈ −40 mV öffnen sich L-Typ-Ca²⁺-Kanäle, und die Zelle feuert einen langsamen Aufstrich.
- K⁺-Kanäle repolarisieren dann die Zelle, und der Zyklus beginnt von Neuem.
- Noradrenalin an β1-Rezeptoren erhöht cAMP, was If und Ca²⁺-Ströme verstärkt: Die Phase 4 wird steiler, und die Schwelle wird früher erreicht.
- Acetylcholin an M2-Rezeptoren senkt cAMP und öffnet K⁺-Kanäle: Die Zelle startet negativer, die Steigung flacht ab, und die Frequenz sinkt.
Action potential
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
Referenzwerte
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Maximales diastolisches Potenzial (Sinusknoten) | ≈ −55 bis −60 mV |
| Schwelle (Sinusknoten) | ≈ −40 mV |
| Eigenfrequenz des Sinusknotens (denerviertes Herz) | ≈ 100/min |
| Ruheherzfrequenz Erwachsener | 60–100/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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Die Strukturen der 3D-Anatomie von Durgical, in denen es stattfindet.
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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