心臓の動きとNa,K,Caイオン|心臓と不整脈


心臓の動きとNa,K,Caイオン|心臓と不整脈

Naイオンの講義

Na(ナトリウム)イオン」が、心臓の細胞を興奮させる仕組みを講義いたします。身体は、心臓を「血液を送り出すポンプ」として動かしたいと思っています。しかし、心臓の細胞は簡単には動いてくれません。そこで、Na(ナトリウム)イオン、K(カリウム)イオン、Ca(カルシウム)イオンが活躍します。

心臓が動くための準備

Na「まず、俺たち(Na、Ca、Kイオン)が細胞の内にも外にも同じ量だけ、いると思ってくれ。俺たちは細胞膜(濃い水色の部分)を自由には通れないから、細胞内と細胞外のイオンの量は一緒だ。つまり、細胞内と細胞外の濃度が同じで、濃度差がないということだ。この状態では、心臓の細胞を興奮させることはできないんだ。」

 

 

この図はイメージですが、細胞内、細胞外ともに「Naイオン6個」、「Caイオン2個」、「Kイオン2個」であり、差がありません。(濃度差、電位差がない状態)

 

Na「そこで、俺たち(Na、Ca、K)が細胞内と細胞外で、バラバラにいる状態をつくる。この状態は、濃度差があり、細胞内と細胞外で電位差が生まれているんだ。その電位差に引かれて、細胞外の誰か(イオン)が細胞内に飛び込むんだ。」

 

 

Na、Ca、Kのイオンは、それぞれプラスの電荷をもっています。細胞内と細胞外で存在するイオンの個数に差があると、電位差が生まれます。例えば、細胞外にイオンがプラス1,000個、細胞内にイオンがプラス200個あれば、800個分の電位差が生まれます。つまり、細胞内は細胞外に比べてマイナス800の電位差があります。そして、その電位差をなくす(均一にする)ために、細胞外のイオンは細胞内に引き込まれます。

 

Na「細胞外の誰か(イオン)が細胞内に飛び込むことで、電位差が急激に変わる。その衝撃で電気(電流)が起き、細胞は興奮するんだ。」

 

細胞内外で電位差がある状態とは、イオンが細胞外から細胞内に引き込まれやすい状態です。そして、あるきっかけで細胞外のイオンが細胞内に引き込まれます。そのイオンの動きで電流(電気刺激)がうまれます。この仕組みは電池と同じであり、イオンの動き(移動)は「電流を生むこと」なのです。

心臓の部位ごとの準備

Na「先ほど、俺たち(Na、Ca、K)が細胞内と細胞外で、バラバラにいる状態をつくると言った。この状態を分極状態といい、心臓の細胞が興奮するために(電気刺激を生むために)重要なんだ。」

 

 

Na「そして、分極状態は心臓の部位によって異なるんだ。洞結節、房室結節は収縮しない。しかし、心房、心室、プルキンエ線維は収縮する。この違いで、準備(分極状態)が違うのだ。」

 

 

Na「分極状態の洞結節、房室結節はこんな感じ(下図)だ。細胞内外の電位差は、約-60mVと言われている。」

 

 

Na「分極状態の心房、心室、プルキンエ線維は、こんな感じ(下図)だ。細胞内外の電位差は、約-80~-90mVといわれている。心臓が収縮するために、差(電位差)が大きくなっている。差が大きいほど、大きな(電気)刺激を生み出せるんだ。」

 

 

※細胞内のCaイオンの多くは、筋小胞体という部屋に入っています。

 

 

続いて、心臓の動きと細胞膜を通るポンプ

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