In deze video richten we ons op elektriciteit op celniveau. Want een ECG, dat draait allemaal om elektriciteit. Met elektriciteit bedoelen we het verplaatsen van elektrisch geladen deeltjes, in en uit de cel. Dat verplaatsen van deeltjes vormt de actiepotentiaal. Een actiepotentiaal leidt op zijn beurt weer tot een mechanische contractie.

Een hartspiercel heeft in rust een negatieve elektrische lading (van -90 mV), welke verandert naar positief tijdens de actiepotentiaal. Dit noemen we depolariseren. Daarna verandert de lading terug naar negatief, wat we repolariseren noemen. Wanneer een cel depolariseert, zorgt dat ook voor depolarisatie van naastgelegen cellen. Depolarisatie verplaatst zich van de ene cel naar de andere, als een soort golf. Je kunt het ook wel vergelijken met een steen die je in het water gooit: daar omheen vormt zich een kring in het water. Deze kring breidt zich steeds verder uit in een volgende kring, weer een volgende kring enzovoort. Zo gaat dat ook ongeveer met de depolarisatiegolf. Deze depolarisatiegolf wordt ook wel een vector genoemd: een depolarisatievector.

De depolarisatievector verplaatst zich van cel naar cel via gap junctions: een soort kanaaltje gemaakt van eiwitten dat de verbinding vormt tussen twee elektrisch actieve cellen. Dit soort cellen vinden we dus in het geleidingssysteem van het hart maar zitten bijvoorbeeld ook in de wanden van de bloedvaten.

Soorten cellen

Er valt onderscheid te maken tussen de actiepotentiaal van twee soorten cellen: pacemakercellen en myocyten. De pacemakercel is de cel waarin een impuls wordt gegenereerd. De depolarisatievector begint daar dus. De pacemakercel depolariseert en repolariseert ‘uit zichzelf’ en is dus bepalend voor de hartfrequentie: het is als het ware de gangmaker van het hartritme. De myocyt daarentegen depolariseert niet uit zichzelf maar heeft de depolarisatie van een naastgelegen cel nodig als ’trigger’ om te depolariseren. Heel erg vereenvoudigd bekeken start er dus een impuls door de actiepotentiaal van een pacemakercel waarna een depolarisatievector ontstaat die van myocyt naar myocyt reist.

Als we iets dieper ingaan op de actiepotentiaal zien we daar ook een verschil tussen de twee soorten cellen. Het startpunt is de rustpotentiaal: de negatieve lading van de cel in rust. een myocyt is in rust negatief geladen met een lading van -90 mV, een pacemakercel is zo’n -60 mV.

Actiepotentiaal pacemakercel

Deze rustpotentiaal wordt bij de pacemakercel langzaam steeds minder negatief omdat er natrium de cel in lekt: natrium is een positief geladen ion en maakt de negatief geladen cel dus langzaam meer positief. Deze instroom van natrium wordt een pacemakercurrent of ‘funny current’ genoemd. Op een bepaald moment wordt de drempelpotentiaal bereikt: deze is zo’n -40 mV. De cel gaat dan snel richting een positieve lading: de pacemakercel depolariseert. De natrium-instroom stopt en er begint calcium de cel in te stromen. Calcium is ook een positief geladen ion en dat draagt dus bij aan de depolarisatie. Om de cel vervolgens weer negatief te maken gaat kalium, een ander positief geladen ion, de cel uit stromen. De lading van de cel gaat dan terug naar negatief tot de rustpotentiaal weer wordt bereikt.

De rustpotentiaal wordt fase 4 van de actiepotentiaal genoemd. De instroom van calcium noemen we fase 0 en de uitstroom van kalium noemen we fase 3.

Het tempo waarin deze actiepotentiaal plaatsvindt bepaalt ook de hartfrequentie: je kunt je dus voorstellen dat bijvoorbeeld een hypo- of hyperkaliëmie in het bloed invloed kan hebben op het hartritme. Ook medicatie die invloed heeft op de in- en uitstroom van natrium, kalium en calcium heeft daarmee dus invloed op het hartritme.

Actiepotentiaal myocyt

De myocyt heeft dus een rustpotentiaal van -90 mV en heeft geen langzame instroom van natrium. De rustpotentiaal wordt stabiel rond de -90 mV gehouden. De myocyt komt pas in actie als een naastgelegen cel depolariseert. Dit zorgt voor een snelle instroom van natirum. Dat brengt de rustpotentiaal van de myocyt naar ongeveer -70 mV, wat het drempelpotentiaal is. De myocyt depolariseert dan. Ook bij de myocyt noemen we de rustpotentiaal fase 4 en de snelle instroom van natrium noemen we fase 0.

De myocyt is gedepolariseerd en heeft een potentiaal van ongeveer +30 mV. Er stroomt een beetje kalium de cel uit: dit noemen we fase 1 van de actiepotentiaal en zorgt voor een daling van de elektrische lading van de cel. De potentiaal wordt echter gestabiliseerd door de instroom van calcium: dit is fase 2 van de actiepotentiaal en zorgt voor een soort plateaufase. In deze fase vindt ook de mechanische contractie plaats.

Vervolgens vindt ook hier fase 3 van de actiepotentiaal plaats: de instroom van calcium stopt en de uitstroom van kalium gaat door: de cel gaat weer terug naar zijn rustpotentiaal.

Repolarisatie

Na het depolariseren gaat de cel weer repolariseren: dit is het onderdeel van de actiepotentiaal waarin het elektrische evenwicht wordt hersteld en de rustpotentiaal wordt bereikt, zoals hierboven reeds is uitgelegd. Als een cel juist heeft gedepolariseerd is hij niet meteen klaar voor een nieuwe depolarisatie. Dit heet de refractaire periode. Tijdens deze periode is de cel niet of minder gevoelig voor impulsen. Echter zit er een korte fase tijdens de refractaire periode waarin de cel juist erg gevoelig is voor impulsen. Dit kan dodelijke ritmestoornissen tot gevolg hebben. Deze fase noemen we de vulnerabele fase.

Het begint echter met de absoluut refractaire periode (ARP). Dit is de fase waarin de cel niet gevoelig is voor een nieuwe impuls. Mocht die er komen, reageert de cel daar dus niet op. Deze fase wordt ook wel de effectief refractaire periode (ERP) genoemd en zie je hieronder op de afbeelding ook afgekort benoemd. De natriumkanalen van de celwand zijn op dit moment gesloten waardoor er dus geen instroom van natrium en dus ook geen depolarisatie mogelijk is. Dit vindt allemaal plaats tijdens fase 1 en 2 van de actiepotentiaal.

De membraanpotentiaal daalt ondertussen verder richting de rustpotentiaal en de cel is dan mogelijk gevoelig voor een sterke impuls. Er vindt een soort ‘mini-depolarisatie’ plaats: er is een verandering in de elektrische lading van de cel maar dit is niet voldoende om een hele nieuwe actiepotentiaal te genereren. Deze fase wordt de relatief refractaire periode (RRP) genoemd en zie je hieronder in de afbeelding terug. In deze fase zijn sommige natriumkanalen open. Dit vindt plaats tijdens fase 3 van de actiepotentiaal.

Vulnerabele fase

In de overgang van fase 3 naar fase 4 vinden we de supernormale periode. Tijdens deze periode ligt de drempelpotentiaal voor een nieuwe actiepotentiaal tijdelijk lager dan normaal, waardoor een relatief kleine impuls voldoende is om een nieuwe actiepotentiaal op te wekken. Deze kan echter wel anders dan normaal verlopen. Tijdens de supernormale periode vinden we ook de eerder genoemde vulnerabele fase: dit is het gevaarlijkste punt van de repolarisatie. Wanneer hier een nieuwe impuls aankomt bij de cel kan deze een abnormale actiepotentiaal genereren en dan kunnen er dodelijke ritmestoornissen ontstaan. Dit kan ventrikeltachycardie of ventrikelfibrilleren zijn, maar de meest geassocieerde aritmie met verlengde QT is Torsade de Pointes.

Op het ECG komt de vulnerabele fase overeen met het bovenste puntje van de T-top. Dit is onderdeel van de QT-tijd: wanneer deze verlengd wordt, is dus ook de vulnerabele fase verlengd. Medicatie die de QT-tijd kan verlengen is daarom dus ook potentieel gevaarlijk. Middelen als granisetron, metoclopramide, erytromycine en haloperidol zijn hierom berucht. Het maken van een ECG voor de toediening van deze middelen kan dus ook geïndiceerd zijn.

Video

De informatie die hierboven is uitgelegd is niet altijd even eenvoudig maar wel essentieel om goed te begrijpen hoe het hart werkt op celniveau en daarmee ook hoe het ECG tot stand komt. Samen met de andere video’s uit de reeks ECG basis vormt die een solide basis om te leren hoe een ECG werkt.

In de video hieronder leg ik alles nog eens rustig uit. Veel kijkplezier en vergeet vooral niet te abonneren op het YouTube-kanaal! Dat kan via deze link. Ook zijn we te volgen via LinkedIn en Instagram!