洞房結節

SAノードは、右心房の壁（心外膜）にあり、上大静脈の入口の外側にある静脈洞（sino- + atrial）と呼ばれる領域に位置しています。^{[ 5 ]}心臓の内面にある終末稜と呼ばれる溝と、外面にある対応する終末溝の間にほぼ位置しています。 ^{[ 2 ]}これらの溝は、上大静脈の入口と下大静脈の間を走っています。^{[ 6 ]}

SAノードの細胞は、神経、血管、コラーゲン、脂肪を含む結合組織の網状構造の中に広がっています。SAノード細胞のすぐ周囲には傍節細胞があります。^{[ 2 ]}これらの細胞は、SAノード細胞と心房の残りの部分の中間の構造を持っています。^{[ 7 ]}結合組織は傍節細胞とともに、SAノードを心房の残りの部分から絶縁し、心房細胞の電気的活動がSAノード細胞に影響を与えるのを防ぎます。^{[ 2 ]} SAノード細胞は周囲の心房細胞よりも小さく淡く、平均的な細胞は直径が約8マイクロメートル、長さが20～30マイクロメートルです（1マイクロメートル＝0.000001メートル）。^{[ 8 ]}心房細胞とは異なり、SAノード細胞にはミトコンドリアと筋線維が少なく、筋小胞体も小さくなっています。これは、洞房結節細胞は心房細胞や心室細胞に比べて収縮能力が低いことを意味する。^{[ 9 ]} 

結節内には、特定の領域に特定のペースメーカー細胞が明確に分布している。洞房結節の中心領域には、心臓ペースメーカー細胞、房室結節細胞、プルキンエ線維という 3 つの主要なペースメーカー細胞が均一に分布している。^{[ 10 ]}房室結節 (AVN) 細胞とプルキンエ線維は、ペースメーカー活動を行う能力を持つ潜在的ペースメーカー細胞である。^{[ 10 ]}終末稜領域では、心房細胞が優勢な細胞タイプ (63±18%) ^{[ 11 ]}であり、細長い紡錘形結節細胞のサブセットを伴う。一方、中隔領域は主に心房細胞 (88±19%) ^{[ 11 ]}で構成され、細長い紡錘形細胞、紡錘形細胞、クモ細胞、心房細胞という 4 つのタイプの洞房結節細胞が均一に存在している。^{[ 12 ]}

活動電位は、ギャップ結合と呼ばれる孔を通って心筋細胞から次の心筋細胞へと伝わります。これらのギャップ結合は、コネキシンと呼ばれるタンパク質でできています。洞房結節内にはギャップ結合が少なく、サイズも小さいです。これもまた、洞房結節を周囲の心房細胞から絶縁する上で重要です。^{[ 2 ] [ 9 ]}

洞房結節は洞房結節動脈から血液供給を受けます。しかし、この血液供給は個人によって大きく異なります。たとえば、ほとんどの人間ではこれは単一の動脈ですが、場合によっては洞房結節に血液を供給する洞房結節動脈が2本または3本存在することもあります。また、洞房結節動脈は主に右冠動脈の枝として起始しますが、一部の人では左冠動脈の枝である回旋動脈から起始することもあります。最後に、洞房結節動脈は通常、洞房結節に到達する前に上大静脈の後ろを通りますが、場合によっては前を通ります。これらの多くの違いにもかかわらず、洞房結節動脈の数や起始部位に利点はないようです。^{[ 13 ]}

心筋の大部分とは異なり、洞房結節には血液還流のための大きな心外膜静脈がありません。代わりに、その静脈還流は主に小さな細静脈と類洞のネットワークによって処理されます。これらの血管は、しばしばテベシウス静脈と呼ばれ、脱酸素化された血液を直接右心房に排出します。^{[ 14 ]}このネットワークは結節にある程度の保護を提供すると考えられています。^{[ 15 ]}これは、これらの血管が結節組織と連絡しており、主要な動脈供給が部分的に損なわれた場合に生存可能な状態を維持するのに役立つ可能性があるためです。^{[ 15 ]}

洞房結節細胞の主な役割は、心筋細胞を伝わって収縮を引き起こす心臓の活動電位を発生させることです。活動電位とは、荷電原子（イオン）の移動によって生じる膜電位の急速な変化です。刺激がない場合、非ペースメーカー細胞（心室細胞や心房細胞など）は比較的一定の膜電位を持ち、これを静止電位と呼びます。この静止期（心臓活動電位、第4相を参照）は、活動電位が細胞に到達すると終了します。これにより、脱分極と呼ばれる膜電位の正の変化が生じ、これが心臓全体に伝播して筋肉の収縮を引き起こします。しかし、ペースメーカー細胞には静止電位がありません。代わりに、再分極直後に、これらの細胞の膜電位は自動的に再び脱分極し始めます。この現象はペースメーカー電位と呼ばれます。ペースメーカー電位が一定の値、閾値電位に達すると、活動電位が発生します。^{[ 2 ]}心臓内の他の細胞（プルキンエ線維^{[ 16 ]}や房室結節を含む）も活動電位を発生させることができますが、その発生速度は遅いため、洞房結節が正常に機能している場合は、通常、洞房結節の活動電位が他の組織によって発生する活動電位を上回ります。^{[ 17 ]}

以下に、洞房結節活動電位の3つの段階を示します。心臓活動電位には5つの段階（0～4）がありますが、ペースメーカー活動電位には明確な第1段階や第2段階はありません。

フェーズ4

この段階はペースメーカー電位としても知られています。再分極直後、膜電位が非常に負（過分極）になると、電圧はゆっくりと上昇し始めます。これは、カリウムチャネルが閉じることによって、カリウムイオン（I _k）が細胞外に流出する量が減少するためです（下のフェーズ 2 を参照）。 ^{[ 18 ]}過分極は、過分極活性化環状ヌクレオチドゲート（HCN）チャネルの活性化も引き起こします。非常に負の膜電位でのイオンチャネルの活性化は珍しいため、活性化された HCN チャネルを通るナトリウム（Na ⁺）と一部のカリウム（K ^{+ ）の流れは、}ファニー電流（I _f）と呼ばれます。^{[ 19 ]} ファニー電流では、細胞が弛緩している（負電荷）ときにチャネルが開き、ナトリウムとカリウムの両方がチャネルを通過し、正電荷が細胞内に「漏れる」のです。^{[ 20 ]}この電流は、内向きと外向きの両方向に大きな駆動力を提供するので、洞房結節筋細胞の膜電位振動を駆動します。^{[ 20 ]}ファニー電流は、膜時計または筋形質膜の電圧依存性イオンチャネルの主要な駆動力です。^{[ 21 ]このファニー電流により、正電荷（Na +}と K ⁺）が細胞内に流入するため、細胞の膜電位が徐々に増加します。ペースメーカー電位に関与するもう 1 つのメカニズムは、カルシウム時計として知られています。これは、カルシウムスパークとしても知られる、筋小胞体（カルシウム貯蔵庫）から筋形質（筋細胞の細胞質）へのカルシウムの自発的な放出を指します。細胞内のカルシウムの増加は、ナトリウム-カルシウム交換体（NCX）を活性化します。ナトリウム-カルシウム交換体は、細胞から 1 つの Ca ²⁺を除去し、細胞内に 3 つの Na ⁺を導入します。この交換により、膜電位がさらに増加し​​ます。カルシウムはその後、 SERCAおよび細胞膜上に存在するカルシウムチャネルを介して細胞内に再流入する。 ^{[ 22 ]}これらのメカニズムによって生じる膜電位の上昇は、T型カルシウムチャネルを活性化し、続いてL型カルシウムチャネルを活性化する。^{（これらは非常にゆっくりと開きます。）これらのチャネルはCa2 +}の細胞内への流入を可能にし、膜電位をさらに正にします。

フェーズ0

これは脱分極段階です。膜電位が閾値電位（約-20～-50 mV）に達すると、細胞は急速に脱分極（より正になる）し始めます。^{[ 23 ]これは主に、完全に開いたL型カルシウムチャネルを介したCa2 +}の流れによるものです。この段階では、T型カルシウムチャネルとHCNチャネルは不活性化します。

フェーズ3

この段階は再分極段階です。これは、L型カルシウムチャネルの不活性化（Ca2 ⁺の細胞内への移動を阻止）とカリウムチャネルの活性化によって起こり、これによりK ⁺が細胞外に流出し、膜電位がより負になります。^{[ 24 ]}