ORGAANSYSTEMEN – HART EN VATEN: WERKCOLLEGES
WERKCOLLEGE 1: HET HART ALS ELEKTRISCHE POMP
Vraag 1: Diversiteit in actiepotentialen
a) Het hart bevat vele verschillende soorten hartspiercellen. Benoem er vijf, en geef aan of ze kunnen
contraheren
Soort hartspiercel Contraheren
Boezemcellen Wel
Sinusknoopcellen Niet
AV-knoop cellen Niet
Ventrikel cellen Wel
His-bundel cellen Niet
b) De soorten hartspiercellen vertonen verschillende actiepotentiaalvormen. Waardoor ontstaan
deze verschillen?
De verschillen in actiepotentialen ontstaan door het verschil in expressie van ionkanalen tussen de
soorten celtypen. Dit komt door het verschil in transcriptiefactoren, die tot uiting zijn gekomen bij
ontwikkeling hartbuis. Ook het ontstaan van de actiepotentialen is anders. In de sinus knoop
ontstaan de actiepotentialen vanzelf, terwijl in ventrikels, atria en AV knoop cellen er sprake is
geleiding vanuit de sinus knoop.
c) Teken in onderstaande figuur een actiepotentiaal van een sinusknoopcel en een ventriculaire
hartspiercel.
d) Wat zijn de overeenkomsten en verschillen tussen beide actiepotentialen, als je kijkt naar
rustmembraanpotentiaal, diastolische interval, depolarisatie, plateaufase en repolarisatie. Geef
hierbij aan welke ionstromen een rol spelen in iedere fase.
Sinusknoop Ventriculair
Minder negatief Langere plateaufase
Nauwelijks/geen plateaufase o Minder kalium uitstroom en meer
Hogere drempelwaarde calciuminstroom
Diastolische interval minder stabiel, Veel negatiever
waardoor er spontaan een actiepotentiaal Minder hogere drempelwaarde:
kan ontstaan makkelijker actiepotentiaal doorgegeven
Repolarisatie gaat sneller Diastolische interval (fase waarin hart
o Kalium uitstroom speelt hier een rol ontspant en volstroomt met bloed) is
, De diastolische interval is niet een losse korter door het langer duren van het
fase, het gaat meteen door naar actiepotentiaal
depolarisatie Diastolische fase is een losse fase
o Calcium speelt een rol voor Depolarisatie gaat sneller
depolarisatie o Instroom natrium speelt een rol
Rustmembraanpotentiaal niet duidelijk Repolarisatie duurt langer
o Kalium uitstroom speelt hier een rol
Rustmembraanpotentiaal stabiel
Vraag 2: Rustmembraanpotentiaal en ionconcentraties
De kaliumconcentraties binnen en buiten de hartspiercel zijn essentieel voor een goed functioneren
van het hart. Afwijkingen in de concentraties zorgen al snel voor een groot probleem.
a) Waarom heeft een kaliumoverdosis een grote invloed op de rustmembraan-potentiaal?
Een kaliumoverdosis zorgt ervoor dat er een hele hoge kaliumconcentratie is buiten de cel. Hierdoor
zal de rustmembraanpotentiaal veranderen. Dit rustmembraanpotentiaal is grotendeels afhankelijk
van kalium (want enige kanalen die open zijn dan) en zal door een te hoge concentratie minder
negatief zijn; meer naar de nul gaan. Hierdoor is het RMP minder negatief. Er kan minder kalium uit
de cel stromen bij de repolarisatie, waardoor het RMP positiever is. De RMP zit dichter bij de
drempelwaarde, waardoor er sneller een actiepotentiaal ontstaat.
b) Uitgaande van een circulerend volume van 5000 mL, hoeveel neemt de [K+] van de patiënt in deze
casus toe, en wat zal dan de nieuwe [K+] zijn?
Er is 30 mmol in 10 mL vloeistof aan de patiënt gegeven. Deze 10 mL is bijna te verwaarlozen.
30/5=6 mmol/L. De concentratie stijgt dus met 6 mmol/L. Een gezonde concentratie is tussen de 3,5-
5,1 mmol/L. De patiënt zal dus ongeveer 9,5-11.1 mmol/L kalium in het bloed hebben. Dit dus echt
veel te hoog.
c) Bereken de oorspronkelijke en nieuwe evenwichtspotentiaal voor K+ ionen. Gebruik hiervoor de
vereenvoudigde Nernstvergelijking geldig bij 37 ˙C: Eion = (61/z) log ([ion]out / [ion]in)
Oorspronkelijke E = (61/1) x log (4.3/140) = -92.27
Nieuwe E = (61/1) x log (10.3/140) = -69.13
d) Hoe zal de vorm van de actiepotentiaal veranderen? Teken de nieuwe vorm in onderstaande
figuur, en verklaar de veranderingen.
De rustmembraanpotentiaal is hoger en dichter in de buurt van de drempelwaarde. Daarna zal het
niet meer onder de drempelwaarde komen is het niet meer prikkelbaar. Ook de natriumkanalen zijn
minder prikkelbaar dus blijven er meer inactief, de depolarisatie wordt minder dus in het geheel
wordt het actiepotentiaal minder hoog.
WERKCOLLEGE 1: HET HART ALS ELEKTRISCHE POMP
Vraag 1: Diversiteit in actiepotentialen
a) Het hart bevat vele verschillende soorten hartspiercellen. Benoem er vijf, en geef aan of ze kunnen
contraheren
Soort hartspiercel Contraheren
Boezemcellen Wel
Sinusknoopcellen Niet
AV-knoop cellen Niet
Ventrikel cellen Wel
His-bundel cellen Niet
b) De soorten hartspiercellen vertonen verschillende actiepotentiaalvormen. Waardoor ontstaan
deze verschillen?
De verschillen in actiepotentialen ontstaan door het verschil in expressie van ionkanalen tussen de
soorten celtypen. Dit komt door het verschil in transcriptiefactoren, die tot uiting zijn gekomen bij
ontwikkeling hartbuis. Ook het ontstaan van de actiepotentialen is anders. In de sinus knoop
ontstaan de actiepotentialen vanzelf, terwijl in ventrikels, atria en AV knoop cellen er sprake is
geleiding vanuit de sinus knoop.
c) Teken in onderstaande figuur een actiepotentiaal van een sinusknoopcel en een ventriculaire
hartspiercel.
d) Wat zijn de overeenkomsten en verschillen tussen beide actiepotentialen, als je kijkt naar
rustmembraanpotentiaal, diastolische interval, depolarisatie, plateaufase en repolarisatie. Geef
hierbij aan welke ionstromen een rol spelen in iedere fase.
Sinusknoop Ventriculair
Minder negatief Langere plateaufase
Nauwelijks/geen plateaufase o Minder kalium uitstroom en meer
Hogere drempelwaarde calciuminstroom
Diastolische interval minder stabiel, Veel negatiever
waardoor er spontaan een actiepotentiaal Minder hogere drempelwaarde:
kan ontstaan makkelijker actiepotentiaal doorgegeven
Repolarisatie gaat sneller Diastolische interval (fase waarin hart
o Kalium uitstroom speelt hier een rol ontspant en volstroomt met bloed) is
, De diastolische interval is niet een losse korter door het langer duren van het
fase, het gaat meteen door naar actiepotentiaal
depolarisatie Diastolische fase is een losse fase
o Calcium speelt een rol voor Depolarisatie gaat sneller
depolarisatie o Instroom natrium speelt een rol
Rustmembraanpotentiaal niet duidelijk Repolarisatie duurt langer
o Kalium uitstroom speelt hier een rol
Rustmembraanpotentiaal stabiel
Vraag 2: Rustmembraanpotentiaal en ionconcentraties
De kaliumconcentraties binnen en buiten de hartspiercel zijn essentieel voor een goed functioneren
van het hart. Afwijkingen in de concentraties zorgen al snel voor een groot probleem.
a) Waarom heeft een kaliumoverdosis een grote invloed op de rustmembraan-potentiaal?
Een kaliumoverdosis zorgt ervoor dat er een hele hoge kaliumconcentratie is buiten de cel. Hierdoor
zal de rustmembraanpotentiaal veranderen. Dit rustmembraanpotentiaal is grotendeels afhankelijk
van kalium (want enige kanalen die open zijn dan) en zal door een te hoge concentratie minder
negatief zijn; meer naar de nul gaan. Hierdoor is het RMP minder negatief. Er kan minder kalium uit
de cel stromen bij de repolarisatie, waardoor het RMP positiever is. De RMP zit dichter bij de
drempelwaarde, waardoor er sneller een actiepotentiaal ontstaat.
b) Uitgaande van een circulerend volume van 5000 mL, hoeveel neemt de [K+] van de patiënt in deze
casus toe, en wat zal dan de nieuwe [K+] zijn?
Er is 30 mmol in 10 mL vloeistof aan de patiënt gegeven. Deze 10 mL is bijna te verwaarlozen.
30/5=6 mmol/L. De concentratie stijgt dus met 6 mmol/L. Een gezonde concentratie is tussen de 3,5-
5,1 mmol/L. De patiënt zal dus ongeveer 9,5-11.1 mmol/L kalium in het bloed hebben. Dit dus echt
veel te hoog.
c) Bereken de oorspronkelijke en nieuwe evenwichtspotentiaal voor K+ ionen. Gebruik hiervoor de
vereenvoudigde Nernstvergelijking geldig bij 37 ˙C: Eion = (61/z) log ([ion]out / [ion]in)
Oorspronkelijke E = (61/1) x log (4.3/140) = -92.27
Nieuwe E = (61/1) x log (10.3/140) = -69.13
d) Hoe zal de vorm van de actiepotentiaal veranderen? Teken de nieuwe vorm in onderstaande
figuur, en verklaar de veranderingen.
De rustmembraanpotentiaal is hoger en dichter in de buurt van de drempelwaarde. Daarna zal het
niet meer onder de drempelwaarde komen is het niet meer prikkelbaar. Ook de natriumkanalen zijn
minder prikkelbaar dus blijven er meer inactief, de depolarisatie wordt minder dus in het geheel
wordt het actiepotentiaal minder hoog.
