Was passiert im Herzen, wenn am SA-Knoten ein Aktionspotential erzeugt wird?

1. Spontane Depolarisation: Der SA-Knoten zeichnet sich durch seine inhärente Fähigkeit aus, spontan und ohne äußere Reize elektrische Impulse zu erzeugen. Diese einzigartige Eigenschaft entsteht durch das Einströmen von Natrium- (Na+) und Kalziumionen (Ca2+) aufgrund der Öffnung spezifischer Ionenkanäle. Diese anfängliche Depolarisation wird als „spontane Depolarisation“ bezeichnet.

2. Grenzpotenzial erreicht: Während das Membranpotential des SA-Knotens allmählich depolarisiert, nähert es sich dem Schwellenpotential. Das Schwellenpotential ist das kritische Membranpotential, bei dem sich spannungsgesteuerte Kanäle für Natriumionen (Na+) schnell öffnen.

3. Schnelle Depolarisation (Aufwärtshub): Sobald das Schwellenpotential erreicht ist, kommt es aufgrund der Öffnung spannungsgesteuerter Natriumkanäle zu einem schnellen Einstrom von Natriumionen (Na+) in die Zelle. Dieser Zustrom führt zu einer erheblichen Depolarisation der Membran, die als „Aufwärtshub“ des Aktionspotentials bezeichnet wird.

4. Plateauphase: Nach dem schnellen Aufwärtshub erreicht das Aktionspotential eine Plateauphase. In dieser Phase gleicht der Zufluss von Calciumionen (Ca2+) den Abfluss von Kaliumionen (K+) aus. Dieses Zusammenspiel der Ionenbewegungen hält für kurze Zeit ein relativ stabiles Membranpotential aufrecht.

5. Repolarisation (Abwärtshub): Die Repolarisationsphase beginnt, wenn sich spannungsgesteuerte Kalziumkanäle zu schließen beginnen und spannungsgesteuerte Kaliumkanäle öffnen. Der Ausfluss von Kaliumionen (K+) übersteigt den Zustrom anderer Ionen, was dazu führt, dass das Membranpotential schnell wieder in seinen Ruhezustand zurückpolarisiert.

6. Hyperpolarisation: In einigen Fällen kann das Membranpotential kurzzeitig über den Ruhezustand hinausschießen, was zu einer Hyperpolarisation führt. Dies geschieht aufgrund des anhaltenden Ausflusses von Kaliumionen.

7. Repolarisierung zum Ruhepotential: Schließlich kehrt das Membranpotential in seinen normalen Ruhezustand zurück und schließt den Aktionspotentialzyklus im SA-Knoten ab. Dadurch wird das Tempo für die elektrische Aktivierung des gesamten Herzens vorgegeben und die Kontraktionen der Herzkammern koordiniert.

Die spontane Erzeugung und Ausbreitung von Aktionspotentialen im SA-Knoten initiiert den elektrischen Herzzyklus und dient als primärer Mechanismus zur Regulierung der Herzfrequenz und zur Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Koordination der Herzkontraktionen.