جهد الفعل: المراحل، قنوات الأيونات والتوصيل

1. كمون الراحة

• حوالي −70 ميلي فولت (الخلايا العصبية)، −90 ميلي فولت (خلايا عضلة القلب)، −60 ميلي فولت (العضلات الملساء).
• ينشأ بسبب التوزيع غير المتساوي للشوارد: ترتفع نسبة K⁺ داخل الخلية، وترتفع نسبة Na⁺ و Cl⁻ خارجها.
• يُحافَظ عليه بواسطة مضخة Na⁺/K⁺-ATPase (إخراج 3 جزيئات Na⁺ وإدخال 2 K⁺) + قنوات «تسرب» K⁺ (leak channels).
• معادلة نيرنست لـ K⁺: E_K ≈ −90 ميلي فولت؛ لـ Na⁺: E_Na ≈ +60 ميلي فولت.
• تأخذ معادلة غولدمان نفاذية جميع الشاردات بعين الاعتبار.

2. مراحل جهد الفعل العصبي

3. القنوات الشاردية

• قنوات Na⁺ السريعة: 3 حالات (مغلقة - مفعلة - ملغاة التفعيل)؛ التنشيط من −55 ميلي فولت؛ إلغاء التفعيل خلال ~1 ميلي ثانية.
• قنوات Ca²⁺ البطيئة من النوع L: القلب (الهضبة)، العضلات الملساء؛ موقع تأثير الحاصرات (فيراباميل، ديلتيازيم، أملوديبين).
• قنوات K⁺: المقومة المتأخرة، السريعة، المعتمدة على الكالسيوم (BK، SK).
• قنوات HCN (الغريبة) - في العقدة الجيبية الأذينية؛ تيار If الخاص بزيزوال الاستقطاب الانبساطي البطيء.
• القنوات المرتبطة بالروغانات (Ligand-gated): nAChR، GABA_A، NMDA، AMPA - في المشابك العصبية.

4. قانون « الكل أو لا شيء»

• إذا بلغ المنبه العتبة - يتطور جهد الفعل بكامل سعته.
• إذا كان أقل من العتبة - تحدث استجابة موضعية متدرجة ولا ينشأ جهد الفعل.
• لا تعتمد سعة جهد الفعل على شدة المنبه (على عكس الكمونات المستقبلية والمشابك العصبية).
• ترميز المعلومات - بتردد النبضات (rate coding) والأنماط.

5. الدور المحروم (الجموح)

• الدور المحروم المطلق - أثناء زوال الاستقطاب وبداية إعادة الاستقطاب؛ قنوات Na⁺ غير مفعلة ← لا يمكن لأي منبه إحداث جهد فعل جديد.
• الدور المحروم النسبي - بعد العودة إلى الراحة، لكن قنوات K⁺ لا تزال نشطة ← يتطلب الأمر منبهاً أقوى.
• يحدد التردد الأقصى لجهد الفعل (يصل إلى 1000 هرتز في بعض الخلايا العصبية).
• في خلايا عضلة القلب، يستمر الدور المحروم طوال فترة جهد الفعل تقريباً (أكثر من 200 ميلي ثانية) ← استحالة حدوث الكزاز (Tetanus).

6. الانتشار

• الألياف غير الميالينية: زوال استقطاب نقطة واحدة ← تيارات موضعية ← زوال استقطاب المنطقة المجاورة. السرعة 0.5–2 م/ث.
• الألياف الميالينية: «يقفز» جهد الفعل من عقدة رانفييه إلى أخرى (الانتشار الملحي saltatory conduction)؛ تتركز قنوات Na⁺ في العقد. السرعة تصل إلى 120 م/ث.
• قطر الليف: زيادة القطر (↑) ← زيادة السرعة (↑) (Aα 70–120 م/ث؛ Aβ 30–70؛ Aδ 5–30؛ C 0.5–2).
• يتم تشكيل الميالين بواسطة خلايا شوان (الجهاز العصبي المحيطي) والخلايا قليلة التغصن (الجهاز العصبي المركزي).

7. جهد الفعل في خلايا عضلة القلب

• المرحلة 0 (زوال الاستقطاب السريع): دخول Na⁺ (الخلايا العضلية العاملة) أو Ca²⁺ من النوع L (العقد الجيبية الأذينية والأذينية البطينية).
• المرحلة 1 (إعادة الاستقطاب الأولي): خروج سريع لـ K⁺.
• المرحلة 2 (الهضبة): توازن بين دخول Ca²⁺ وخروج K⁺ - وهي خاصة بالقلب حصراً.
• المرحلة 3 (إعادة الاستقطاب): تنغلق قنوات Ca²⁺، ويستمر خروج K⁺.
• المرحلة 4 (الراحة): −90 ملي فولت في الخلايا العاملة؛ وفي الخلايا منظمة النظم (Pacemakers) — إزالة استقطاب انبساطي بطيئة (If، ثم قنوات Ca²⁺ من نوع T).

8. حاصرات ومستحضرات دوائية

• المخدرات الموضعية (ليدوكائين، بوبيفاكائين) — حصار قنوات Na²⁺ من الداخل، وتأثير أكبر على الحالات النشطة والمثبطة (use-dependent).
• مضادات اضطراب النظم وفقاً لتصنيف Vaughan-Williams:
• — IA (كينيدين) — تبطئ المرحلة 0، وتطيل جهد الفعل (ПД).
• — IB (ليدوكائين، مكسيليتين) — تأثير ضعيف، تقصر جهد الفعل.
• — IC (فليكاينيد، بروبافينون) — تبطئ بشكل كبير، ولا تغيّر جهد الفعل.
• — II (حاصرات بيتا)، III (أميودارون، سوتالول — حصار K⁺)، IV (حاصرات Ca²⁺).
• مضادات الاختلاج: كاربامازيبين، فينايتوين، لاموتريجين — حصار قنوات Na²⁺.
• تترادوتوكسين (سمكة الفوجو)، ساكسيتوكسين — حصار قنوات Na²⁺.

9. اعتلالات القنوات الأيونية

• متلازمة QT الطويلة (LQT): طفرات في قنوات K⁺ (KCNQ1، KCNH2/HERG) أو قنوات Na⁺ (SCN5A)؛ خطر الإصابة بتنقيص الرأس (Torsades de pointes).
• متلازمة بروغادا: SCN5A — تزيد من خطر تسرع القلب البطيني.
• الشلل الدوري فرط بوتاسيوم الدم: طفرة SCN4A.
• الشلل الدوري نقص بوتاسيوم الدم: CACNA1S.
• الرعاش التوبي (المتكرر) من النوع 1: KCNA1.
• الصداع النصفي الفالجي العائلي: CACNA1A.
• التوتر العضلي الخلقي لبيكر: CLCN1.

10. زال النخاعين (إزالة الميالين)

• التصلب المتعدد — زال نخاعين مناعي ذاتي في الجهاز العصبي المركزي.
• متلازمة غيان-باريه — زال نخاعين التهابي حاد في الجهاز العصبي المحيطي.
• اعتلال الأعصاب المتعدد الالتهابي المزمن زال النخاعين (CIDP).
• الموروثة: مرض شاركو-ماري-توت (النوع 1 — مزيل للنخاعين).
• التأثير: تباطؤ جهد الفعل، حصار التوصيل، التشتت → الأعراض السريرية (خزل، اضطرابات حسية، اضطرابات في الرؤية).

11. القياس السريري

• مخطط أمواج الدماغ (EEG) — النشاط الكهربائي الإجمالي للقشرة؛ تشخيص الصرع، اعتلالات الدماغ.
• مخطط كهربية القلب (ECG) — جهود الفعل الإجمالية لخلايا عضلات القلب.
• تخطيط كهربية العضل والأعصاب (EMG) — تحفيز العصب + تسجيل جهد الفعل في العضلة؛ سرعة التوصيل، التناقص (الوهن العضلي الوبيل)، السعة.
• جهود الفعل المستحثة (البصرية، السمعية، الحسية الجسدية) — تقييم متكامل للمسارات الصاعدة (المواردة).
• تقنية المشبك الجهدائي (Patch-clamp) — تسجيل التيارات عبر القنوات المفردة (طريقة بحثية).

12. FAQ

لماذا توجد فترة هضبة (Plateau) في خلايا عضلات القلب؟
بسبب دخول Ca²⁺ عبر القنوات من نوع L، والذي يستمر لمدة ~200 ملي ثانية ويوازن خروج K⁺. يوفر ذلك وقتاً كافياً للتقلص، ومقاومة استثارة (Refractoriness)، ويمنع الكزاز العضلي (Tetanus).

كيف يختار الليدوكائين خلايا القلب المريضة؟
حصار يعتمد على الاستخدام (Use-dependent): يرتبط الدواء تفضيلياً بقنوات Na⁺ النشطة والمثبطة. مع إزالة الاستقطاب المتكررة (تسرع القلب الشاذ) — يزداد الارتباط ويكون التأثير أقوى.

لماذا يُعد فرط بوتاسيوم الدم خطيراً؟
↑ K⁺ خارج الخلية → إزالة استقطاب الراحة → تثبيط قنوات Na⁺ → انخفاض الاستثارة → توقف القلب (الأسطول) والرجفان (عند وصوله إلى ≥ 7 ميليمول/لتر).

ما الفرق بين التصلب المتعدد ومتلازمة غيان-باريه؟
التصلب المتعدد هو مرض مزمن في الجهاز العصبي المركزي (زال نخاعين الخلايا قليلة التغصن)، يتميز بنوبات وهجعات. متلازمة غيان-باريه هي اعتلال عصبي متعدد حاد في الجهاز العصبي المحيطي (خلايا شوان)، تتميز بضعف صاعد وغالباً ما تحدث بعد العدوى.

ما هو حصار الاعتماد على الاستخدام (Use-dependent block)؟
هو تأثير الدواء بقوة أكبر على القنوات التي يتم تنشيطها بشكل متكرر. يوفر هذا انتقائية: حيث تؤثر مضادات اضطراب النظم على تسرع القلب أكثر من النظم الطبيعي.

انظر أيضاً: اضطرابات النظم · التصلب المتعدد · الصرع · متلازمة غيان-باريه · فهرس علم الفسيولوجيا