Herzleistung. Pumpleistung Liter/Tag 400 millionen Liter. Erkrankungen: Herzfrequenz: 100 Jahre lang

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Herzleistung Pumpleistung 5l/min *5 bei Belastung 7500 Liter/Tag 400 millionen Liter Volumen: 1km*40m*10m 10m Erkrankungen: 30% aller Todesfälle Herzfrequenz: Schlägt 100 000 mal/tag 100 Jahre lang

Regulation of the heart beat Sinoatrial node: Heart beat Electrical activity Autonomous nervous system: Coordination Ventricular Myocardium: Electrical activity EC coupling Contraction

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Heart rate and life expectancy Heart ra ate (bp pm) Mouse Hampster Rat Monkey Marmot Dog Cat Giraffe Tiger Ass Horse Lion Elephant Whale Whale Man Life expectancy (years)

The cardiac rhythm

Regulation of the heart beat

ΔV

Das kardiale Aktionspotential Kammer

kardiales Aktionspotential: Ionenkanäle

Das kardiale Aktionspotential spannungsgesteuert 0 mv -80 mv RMP

Intra- und extrazelluläre Ionenkonzentrationen intrazellulär extrazellulär Na + 10 145 K + 140 4 Ca 2+ 0.0001 1.2 Cl - 30 120 HCO 3-8-15 25 große Anionen 100-150 -

Die Na/K-ATPase EZ Na,, K IZ Na, K Na + /K + -ATPase: Export: 3 Na + Import: 2 K +

Aufbau der Zellmembran

Aufbau der Zellmembran

Die Entstehung des Ruhemembranpotentials EZ + = 0 IZ Konz.- Konz.- elektr.- Gradient Gradient Potential Differenz

Ruhemembranpotential Eine Membran mit Ionenkanälen für eine Ionenspezies erzeugt ein Potential, das dem Konzentrationsgradienten dieses Ions über der Membran entspricht (Gleichgewichtspotential, Nullstrompotential) Bei vorgegebenem Konzentrationsgradienten (Na + /K + - ATPase) entwickelt sich ein genau definiertes Potential

Die Nernstgleichung bei 37 C, Umformung in dekadischen Logarithmus und einwertigem Kation:

Nernstpotential für kardiale Ionen Intrazellulär Extrazellulär Nernst Potential (mm) (mm) (mv) Na + 10 140 +70 K + 140 4-94 Ca 2+ 0.0001 1.2 +124 Cl - 30 120-37 große Anionen 100-150 -

Triebkraft für Ionenströme Elektromotorische Kraft: Differenz aus aktuellem Membranpotential (E m ) und Gleichgewichts Potential (E x x) ): E = E m -E x

Das kardiale Aktionspotential Kammer

Das kardiale Aktionspotential spannungsgesteuert 0 mv -80 mv RMP

Das kardiale Aktionspotential E Ca : +120 mv E Na : +70 mv 0 mv -80 mv E K Nernstpotential für K + : -94 mv

kardiales Aktionspotential: Ionenkanäle

kardiales Aktionspotential: Ionenkanäle Das AP ist der gewichtete Mittelwert der 3 Nernst Potentiale Phase 4: RMP: K + -Leitfähigkeit dominiert (I K1 inward rectifier ist nahe dem RMP offen).

inward rectifier -Kaliumstrom: Ruhemembranpotential Charakteristika: Einwärts-gleichrichtend keine Spannungsabhängigkeit Inaktivierung Kalium-permeabel

kardiales Aktionspotential: Ionenkanäle Phase 0, schneller Aufstrich: Schnelle Aktivierung der Na + Kanäle macht GNa dominant. GK fällt (I K1 weniger offen) Andere spannungsaktivierte K + Ströme sind noch nicht geöffnet Ca 2+ Kanäle haben langsamere Öffnungskinetik

Natriumstrom: Depolarisation Schwelle für AP: -45 mv V 0.5

Natriumstrom: Depolarisation

Natriumstrom: Depolarisation

Zustände von Natriumkanälen

QT prolongation Drug induced Long-QT syndrome 37% other 7% Rhabdo myolysis 21% Hepatototoxicity 7% Nephrotoxicity 7% Cardiotoxicity 21% Torsades Sudden cardiac death Torsade

QT prolongation Drug induced Long-QT syndrome 37% other 7% Rhabdo myolysis 21% Hepatototoxicity 7% Nephrotoxicity 7% Cardiotoxicity 21% Torsades Sudden cardiac death Torsade

kardiales Aktionspotential: Ionenkanäle Aaaaaaaaah FUGU

kardiales Aktionspotential: Ionenkanäle Tetrodotoxin

kardiales Aktionspotential: Ionenkanäle Phase 1, schnelle Repolarisation Na + Kanäle inaktivieren und I to ( to (to for transient outward current) macht einen kurzen turbo boost. GK dominiert über GNa.

K + - currents I to 400 pa 500 ms

kardiales Aktionspotential: Ionenkanäle Phase 2, Plateau: L-type Ca Kanäle und delayed rectifier K Kanäle sind aktiviert GK und GCa sind codominant

cardiale L-Typ Ca 2+ Kanäle Cav1.2 100 ms Timothy Syndrom

Ca 2+ dependent inactivation in Cav1.2 Regulation of AP duration Cav1.2 100 ms Alseikhan, B. et al. (2002) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 17185-17190

kardiales Aktionspotential: Ionenkanäle Phase 3, Repolarisationphase Ca 2+ Kanäle sind inaktiviert K + Kanäle dominieren

delayed rectifier -Kaliumstrom: Repolarisation Charakteristika: langsame Aktivierung keine Inaktivierung Kalium-permeabel

Kaliumkanal-Typen I to spannungsgesteuert initiiert Repolarisation inward rectifier langsame Aktivierung keine Inaktivierung Kalium-permeabel delayed rectifier Repolarisation spannungsgesteuert g I Kr : schnell aktivierend I Ks : langsam aktivierend

kardiales Aktionspotential: Ionenkanäle