نظام التوصيل القلبي

تُسلط الأدلة الجنينية على تكوين نظام التوصيل القلبي الضوء على الأدوار المحددة لهذه المجموعة المتخصصة من الخلايا. يبدأ تعصيب القلب بنظام كوليني نظير ودي من الدرجة الأولى، يتركز في الدماغ فقط. ثم يتبعه نمو سريع لنظام أدرينالي ودي من الدرجة الثانية ، ينشأ من تكوين العقد الشوكية الصدرية . أما نظام التأثير الكهربائي الثالث على القلب، فيُستمد من العصب المبهم مع تكوّن الأعضاء الطرفية الأخرى. ^{[ 4 ]}

تتشابه عضلة القلب مع الخلايا العصبية والعضلات الهيكلية في بعض الخصائص، بالإضافة إلى خصائص فريدة مهمة. فمثل الخلية العصبية، تمتلك خلية عضلة القلب جهد غشاء سالبًا في حالة الراحة. ويحفز التنبيه فوق قيمة عتبة معينة فتح قنوات أيونية ذات بوابات جهدية ، مما يؤدي إلى تدفق أيونات موجبة الشحنة إلى داخل الخلية. وتسبب هذه الأيونات الموجبة الشحنة الداخلة إلى الخلية إزالة الاستقطاب المميزة لجهد الفعل. ومثل العضلات الهيكلية، تؤدي إزالة الاستقطاب إلى فتح قنوات الكالسيوم ذات البوابات الجهدية وإطلاق أيونات الكالسيوم (Ca2 ⁺⁾ من الأنابيب المستعرضة . ويؤدي هذا التدفق للكالسيوم إلى إطلاق الكالسيوم المحفز بالكالسيوم من الشبكة الساركوبلازمية ، ويتسبب الكالسيوم الحر (Ca2 ^{+) في} انقباض العضلة . وبعد فترة تأخير، تُفتح قنوات البوتاسيوم مجددًا، ويؤدي تدفق أيونات البوتاسيوم (K ⁺⁾ الناتج خارج الخلية إلى إعادة الاستقطاب إلى حالة الراحة. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

توجد اختلافات فسيولوجية مهمة بين الخلايا العقدية والخلايا البطينية؛ فالاختلافات المحددة في قنوات الأيونات وآليات الاستقطاب تؤدي إلى خصائص فريدة لخلايا العقدة الجيبية الأذينية، وأهمها إزالة الاستقطاب التلقائية اللازمة لنشاط منظم ضربات القلب في العقدة الجيبية الأذينية.

لتحقيق أقصى قدر من كفاءة الانقباضات والنتاج القلبي ، يحتوي نظام التوصيل الكهربائي للقلب على ما يلي:

• تأخير كبير بين الأذين والبطين . يسمح هذا للأذينين بتفريغ محتوياتهما بالكامل في البطينين؛ إذ أن الانقباض المتزامن سيؤدي إلى امتلاء غير فعال وارتجاع الدم. الأذينان معزولان كهربائيًا عن البطينين، ويتصلان فقط عبر العقدة الأذينية البطينية التي تؤخر الإشارة لفترة وجيزة.
• انقباض منسق لخلايا البطين. يجب أن تزيد البطينات من ضغط الدم الانقباضي إلى أقصى حد لدفع الدم عبر الدورة الدموية، لذلك يجب أن تعمل جميع خلايا البطين معًا.
  • يبدأ انقباض البطين من قمة القلب، ويتجه صعودًا لضخ الدم إلى الشرايين الكبيرة. ويكون الانقباض الذي يدفع الدم نحو مخرج القلب أكثر فعالية من الانقباض البسيط من جميع الاتجاهات. وعلى الرغم من أن التحفيز البطيني ينشأ من العقدة الأذينية البطينية في الجدار الفاصل بين الأذينين والبطينين، فإن حزمة هيس تنقل الإشارة إلى قمة القلب.
  • ينتشر الاستقطاب عبر عضلة القلب بسرعة كبيرة. تنقبض خلايا البطينين بشكل شبه متزامن.
  • تتميز جهود الفعل في عضلة القلب باستمرارها لفترة غير عادية. وهذا يمنع الارتخاء المبكر، ويحافظ على الانقباض الأولي حتى يتاح لعضلة القلب بأكملها الوقت الكافي لإزالة الاستقطاب والانقباض.
• غياب التكزز . بعد الانقباض، يجب أن يسترخي القلب ليمتلئ بالدم مرة أخرى. إن استمرار انقباض القلب دون ارتخاء قد يكون قاتلاً، ويتم منع ذلك عن طريق تعطيل مؤقت لبعض قنوات الأيونات.

في الظروف الطبيعية، يتولد النشاط الكهربائي تلقائيًا من العقدة الجيبية الأذينية ، وهي منظم ضربات القلب. تنتشر هذه النبضة الكهربائية في جميع أنحاء الأذين الأيمن ، وعبر حزمة باخمان إلى الأذين الأيسر ، محفزةً عضلة الأذينين على الانقباض. يظهر انتقال النبضات الكهربائية في جميع أنحاء الأذينين على تخطيط كهربية القلب على شكل موجة P. ^{[ 5 ] [ 7 ]}

بينما ينتشر النشاط الكهربائي في جميع أنحاء الأذينين، فإنه ينتقل عبر مسارات متخصصة، تُعرف باسم المسارات بين العقد ، من العقدة الجيبية الأذينية إلى العقدة الأذينية البطينية . ^{[ 8 ]}

تُعدّ العقدة الأذينية البطينية بمثابة حلقة تأخير حاسمة في نظام التوصيل الكهربائي للقلب. فبدون هذا التأخير، ينقبض الأذينان والبطينان في آنٍ واحد، ولن يتدفق الدم بكفاءة من الأذينين إلى البطينين. ويُشكّل التأخير في العقدة الأذينية البطينية جزءًا كبيرًا من مقطع PR في تخطيط كهربية القلب، ويمكن تمثيل جزء من إعادة استقطاب الأذين بواسطة مقطع PR.

يُعرف الجزء البعيد من العقدة الأذينية البطينية بحزمة هيس . ^{[ 9 ]} تنقسم حزمة هيس إلى فرعين في الحاجز بين البطينين: الفرع الأيسر والفرع الأيمن. يُنشّط الفرع الأيسر البطين الأيسر ، بينما يُنشّط الفرع الأيمن البطين الأيمن .

الفرع الأيسر من الحزمة الأذينية البطينية قصير، وينقسم إلى الحزمة الأمامية اليسرى والحزمة الخلفية اليسرى. الحزمة الخلفية اليسرى قصيرة وعريضة نسبيًا، وتتلقى إمدادًا دمويًا مزدوجًا، مما يجعلها مقاومة بشكل خاص للتلف الإقفاري. تنقل الحزمة الخلفية اليسرى النبضات إلى العضلات الحليمية، مما يؤدي إلى إغلاق الصمام التاجي . ولأن الحزمة الخلفية اليسرى أقصر وأعرض من اليمنى، تصل النبضات إلى العضلات الحليمية قبيل إزالة استقطاب عضلة البطين الأيسر، وبالتالي انقباضها. يسمح هذا بشد الأوتار الوترية مسبقًا، مما يزيد من مقاومة تدفق الدم عبر الصمام التاجي أثناء انقباض البطين الأيسر. ^{[ 5 ]} تعمل هذه الآلية بنفس طريقة شد أحزمة الأمان في السيارات مسبقًا.

يتناقص فرعا الحزمة لتكوين العديد من ألياف بوركنجي ، التي تحفز مجموعات فردية من خلايا عضلة القلب على الانقباض. ^{[ 5 ]}

يؤدي انتشار النشاط الكهربائي عبر عضلة القلب البطينية إلى ظهور مركب QRS على تخطيط كهربية القلب.

يحدث إعادة استقطاب الأذين ويتم إخفاؤه أثناء مركب QRS بواسطة إزالة استقطاب البطين على تخطيط كهربية القلب.

الحدث الأخير في الدورة هو إعادة استقطاب البطينين ، أي استعادة حالة الراحة. في تخطيط كهربية القلب، تشمل إعادة الاستقطاب نقطة J، وقطعة ST، وموجتي T وU. ^{[ 10 ]} يتأثر جزء PQRS من تخطيط كهربية القلب، الذي يُقاس عبر الصدر، بشكل رئيسي بالجهاز العصبي الودي . أما موجات T (وأحيانًا U) فتتأثر بشكل رئيسي بالجهاز العصبي اللاودي، الذي يُدار بواسطة تحكم متكامل من جذع الدماغ عبر العصب المبهم والعقد العصبية الشوكية الإضافية الصدرية .

يُعرف النبض ( جهد الفعل ) الذي ينشأ من العقدة الجيبية الأذينية بمعدل نسبي يتراوح بين 60 و100 نبضة في الدقيقة باسم نظم الجيوب الأنفية الطبيعي . إذا حدثت نبضات العقدة الجيبية الأذينية بمعدل أقل من 60 نبضة في الدقيقة، يُعرف نظم القلب باسم بطء القلب الجيبي . أما إذا حدثت نبضات العقدة الجيبية الأذينية بمعدل يزيد عن 100 نبضة في الدقيقة، فإن سرعة ضربات القلب الناتجة تُعرف باسم تسرع القلب الجيبي . مع ذلك، لا تُعد هذه الحالات بالضرورة أعراضًا خطيرة. فالرياضيون المدربون، على سبيل المثال، عادةً ما يُظهرون معدلات ضربات قلب أبطأ من 60 نبضة في الدقيقة في حالة عدم ممارسة الرياضة. إذا فشلت العقدة الجيبية الأذينية في بدء عملها، يمكن للوصلة الأذينية البطينية أن تتولى دور منظم ضربات القلب الرئيسي. تتكون الوصلة الأذينية البطينية من العقدة الأذينية البطينية وحزمة هيس والمنطقة المحيطة بها؛ ويبلغ معدل ضربات قلبها المنتظم من 40 إلى 60 نبضة في الدقيقة. تتميز هذه النظم "الوصلية" بغياب موجة P أو انقلابها. إذا فشلت كل من العقدة الجيبية الأذينية والوصلة الأذينية البطينية في بدء النبضة الكهربائية، فإن البطينين قادران على إطلاق النبضات الكهربائية بأنفسهما بمعدل يتراوح بين 20 و40 نبضة في الدقيقة، وسيكون لديهما مركب QRS يزيد عن 120 مللي ثانية. وهذا ضروري لكي يعمل القلب بشكل سليم.    

عدم انتظام ضربات القلب هو اضطراب في إيقاع أو سرعة ضربات القلب. يُعرَّف بطء ضربات القلب (60 نبضة أو أقل في الدقيقة) ببطء القلب ، بينما يُعرَّف تسارع ضربات القلب (أكثر من 100 نبضة في الدقيقة) بتسرع القلب . ويُعرَّف عدم انتظام ضربات القلب بأنه اضطراب غير طبيعي، مثل انخفاض معدل ضربات القلب الذي قد يتطور بشكل طبيعي لدى الرياضيين المدربين؛ إذ قد يكون معدل ضربات القلب أثناء الراحة أقل من 60 نبضة في الدقيقة.

عندما يتعذر علاج اضطراب النظم القلبي بالأدوية (أو غيرها من تدابير تقويم نظم القلب القياسية )، يمكن زرع جهاز تنظيم ضربات القلب الاصطناعي للتحكم في نظام التوصيل.