Das Aktionspotential


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Das Aktionspotential unterscheidet sich je nach Lage im Herzen. In diesem Video befassen wir uns mit den Potentialen im Arbeitsmyokard.
Ein wichtiger Unterschied zum Potential im Sinusknoten ist das stabile Ruhemembranpotential, welches durch Kalium-Kanäle aufrechterhalten wird. Das Aktionspotential im Arbeitsmyokard kann in Phasen gegliedert werden. Dies bietet sich bei einer Potentialzeit von bis zu 400 ms an.

Neben den Phasen kann man den Verlauf auch wie folgt einteilen:

  • schnelle und steile Depolarisation
  • initiale Repolarisation
  • Plateauphase mit Repolarisation

 

Grundlagen zum Aktionspotential

Aktionspotentiale bilden die Grundlage der Erregungsbildung und -leitung. Sie entstehen beispielsweise in Nervenzellen. Hierbei sind Synapsen beteiligt, die man in chemische und elektrische Synapsen unterteilen kann.

Das Geschehen bei einem Aktionspotential beruht auf der Änderung des Membranpotentials innerhalb der Zellen. Hierzu liegt bei den meisten Zellen ein Ruhemembranpotential vor. Bei einem Reiz depolarisiert die Zelle und das Membranpotential ändert sich in positive Richtungen. Als Folge depolarisieren Nachbarzellen und die Information wird als Nervenimpuls weitergeleitet.
Dieser Vorgang ist nur dank spannungsgesteuerter Ionenkanäle in der Zellmembran möglich: Ionenströme bewirken die Depolarisation.

Der Depolarisation folgt die Repolarisation. Hierdurch wird eine Dauererregung der Zelle verhindert und nach der Refraktärzeit ist die Zelle erneut in der Lage, ein Aktionspotential auszulösen.

Diese Potentiale können jedoch nur ausgelöst werden, wenn ein gewisses Schwellenpotential erreicht wurde. Nach dem Alles-oder-Nichts-Prinzip wird dann sofort eine Depolarisation eingeleitet.

Detailliert dargestellt sieht der Ablauf folgendermaßen aus:

  1. Ruhepotential
    Das Ruhepotential liegt bei ca. -70 mV. Hier ist die Zelle erregbar.
  2. Initiationsphase
    Das Ruhemembranpotential wird durch einen Reiz (postsynaptischer Ionenstrom bzw. Aktionspotential) beeinflusst. Die Spannung an der Membran ändert sich in Richtung Schwellenpotential. Wird das Schwellenpotential überschritten, depolarisiert die Zelle. Die Na⁺-Kanäle öffnen sich und von außen strömen Na⁺-Ionen in das Zellinnere.
    Im Diagramm zeigt sich das an einem steilen Anstieg der Kurve. Der Bereich über dem Nullpunkt wird als Overshootbeschrieben. Das Membranpotential ist nun positiv (ca. 30 mV).
  3. Repolarisation
    Die Na⁺-Kanäle beginnen sich zu schließen und die K⁺-Kanäle öffnen sich. Kaliumionen diffundieren aus dem Zellinneren.
  4. Hyperpolarisation
    Das Aktionspotential bildet sich im Rahmen der Hyperpolarisation zurück. Es wird anfänglich negativer als der Ursprungswert und ist damit nicht erregbar. Dies bezeichnet man als Refraktärzeit.

Die Dauer der Aktionspotentiale ist von der Zellart abhängig. Nervenzellen senden Aktionspotentiale mit einer Dauer von 1 ms aus. 200 ms beträgt die Dauer bei einer Herzmuskelzelle.

 

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