心臓における興奮の発生と伝導。ペースメーカー電位の機序。ペースメーカー活動と興奮伝導の調節。

🧠 洞房結節sinoatrial (SA) node 洞房結節（sinoatrial (SA) node）sinoatrial (SA) node（洞房結節） （sinoatrial node, SA結節）の自動能 automaticity 自動能（automaticity） automaticity（自動能） は「funnyチャネルが緩徐に脱分極→T型Ca²⁺チャネル calcium channel Ca²⁺チャネル（calcium channel） calcium channel（Ca²⁺チャネル） が起爆→L型Ca²⁺チャネル calcium channel Ca²⁺チャネル（calcium channel） calcium channel（Ca²⁺チャネル） が本格的に脱分極させる」という3段ロケットだと捉える。交感神経はこのロケットの燃焼 combustion 燃焼（combustion） combustion（燃焼） を速め（If↑）、副交感神経はブレーキ（GIRK経由の過分極）をかける——この単純な図式に、伝導系conduction system 伝導系（conduction system）conduction system（伝導系） の「速い応答（心筋）vs遅い応答（結節）」という対比を重ねれば全体が繋がる。

心臓の2種類の活動電位

心臓は収縮細胞（心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte)心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)）cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞）, cardiac myocyte）と伝導細胞 conducting cell 伝導細胞（conducting cell） conducting cell（伝導細胞） から成り、ペースメーカー活動pacemaker activity ペースメーカー活動（pacemaker activity）pacemaker activity（ペースメーカー活動） は右房のSA結節に存在する。

ペースメーカー電位の機序

SA結節細胞 nodal cell 結節細胞（nodal cell） nodal cell（結節細胞） は自動能automaticity自動能（automaticity）automaticity（自動能）——刺激なしに自発的に脱分極してAPを発生する性質——を持つ。関与する電流とチャネルは以下の通り。

flowchart TD
  A["相4：再分極直後（約-60mV以下）"]
  A --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='HCN channel'>HCNチャネル</span>開口→If（Na+流入）で緩徐な脱分極"]
  B --> C["約-45mV到達→T型VDCC開口→初期脱分極（一過性）"]
  C --> D["約-25mV到達→T型VDCC不活性化＋L型VDCC開口"]
  D --> E["L型VDCC駆動のCa2+流入で本格的脱分極（約+20mVまで）"]
  E --> F["各種<span class='jp-term jp-term-diagram' title='voltage-gated'>電位依存性</span>K+チャネル開口→IK（外向き）で再分極"]
  F --> A

⭐ HCNチャネルHCN channel HCNチャネル（HCN channel）HCN channel（HCNチャネル） は「過分極で開く」という一見逆説的 paradoxically 逆説的（paradoxically） paradoxically（逆説的） な性質を持つ。 名前どおりhyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated チャネルで、不活性化しない点も骨格筋・心筋のNa⁺チャネルと対照的。cAMP濃度が上がるとより浅い電位でも開きやすくなり、これが交感神経刺激で心拍数が上がる分子基盤になる。

💡 ペースメーカーpacemakers ペースメーカー（pacemakers）pacemakers（ペースメーカー） 電位の起源はIf単独ではなく、膜電位クロック（Ifなどのイオンチャネル群）と細胞内Ca²⁺クロック（筋小胞体sarcoplasmic reticulum 筋小胞体（sarcoplasmic reticulum）sarcoplasmic reticulum（筋小胞体） からリアノジン受容体 ryanodine receptor (RyR) リアノジン受容体（ryanodine receptor (RyR)） ryanodine receptor (RyR)（リアノジン受容体） を介して自発的・周期的に生じるCa²⁺遊離）が相互作用する「coupled-clock system」として説明されるようになった。 動物（主にウサギ）の単離洞房結節 sinoatrial (SA) node 洞房結節（sinoatrial (SA) node） sinoatrial (SA) node（洞房結節） 細胞を用いた研究のレビューでは、両クロックが膜電位・細胞下Ca²⁺濃度・PKAおよびCaMKIIを介したリン酸化で協調し、頑健で安定したペースメーカー pacemakers ペースメーカー（pacemakers） pacemakers（ペースメーカー） 自動能 automaticity 自動能（automaticity） automaticity（自動能） を作り出すと総括されている¹。ただしIfが自動能 automaticity 自動能（automaticity） automaticity（自動能） 形成と自律神経による調節の主要な担い手であること自体は今も支持されている²。

⭐ イバブラジンivabradine イバブラジン（ivabradine）ivabradine（イバブラジン） はIf電流 funny current (If) If電流（funny current (If)） funny current (If)（If電流） を選択的に遮断する薬剤である。 ウサギ洞房結節 sinoatrial (SA) node 洞房結節（sinoatrial (SA) node） sinoatrial (SA) node（洞房結節） 細胞の膜電位固定法実験で、イバブラジンivabradine イバブラジン（ivabradine）ivabradine（イバブラジン） は開いたf-channel（HCNチャネルHCN channelHCNチャネル（HCN channel）HCN channel（HCNチャネル））を電流依存性・使用依存性use-dependent 使用依存性（use-dependent）use-dependent（使用依存性） に遮断し、自発拍動頻度が高いほど遮断効果（＝心拍数減少効果）が強まることが確認されている（動物実験animal testing動物実験（animal testing）animal testing（動物実験））³。この選択性のため、副作用の少ない心拍数調節 rate control 心拍数調節（rate control） rate control（心拍数調節） 薬として臨床（安定狭心症stable angina 安定狭心症（stable angina）stable angina（安定狭心症） 治療など）で用いられている²。

GIRK

副交感神経はM2受容体（Gi）を介してGIRKを開口させ、結節細胞nodal cell 結節細胞（nodal cell）nodal cell（結節細胞） を過分極させる。これによりペースメーカー pacemakers ペースメーカー（pacemakers） pacemakers（ペースメーカー） 電位が閾値に到達するまでの時間が延び、心拍数が低下する。

ペースメーカー活動の調節

1. 自律神経系による調節

⚠️ 迷走神経は心室を支配しない。 そのため副交感神経刺激は心室の収縮力低下（陰性変力作用negative inotropic effect陰性変力作用（negative inotropic effect）negative inotropic effect（陰性変力作用）, negative inotropy）をもたらさない（1-10-parasympathetic-and-sympathetic-efferent-mechanisms参照）。

💡 副交感神経の効果は交感神経より強い（vagal dominance）。 β1遮断薬プロプラノロールpropranololプロプラノロール（propranolol）propranolol（プロプラノロール）は心拍数を約10bpmしか下げないが、M2遮断薬アトロピンatropineアトロピン（atropine）atropine（アトロピン）は心拍数を約50bpm上げる。両方を投与すると洞房結節 sinoatrial (SA) node 洞房結節（sinoatrial (SA) node） sinoatrial (SA) node（洞房結節） 固有の頻度である約100bpmに収束する——これは安静時心拍数 resting heart rate 安静時心拍数（resting heart rate） resting heart rate（安静時心拍数） （約70bpm）が常に副交感神経による抑制を受けていることを意味する。

2. 循環ホルモン

甲状腺機能亢進症→頻脈、甲状腺機能低下症→徐脈。循環血中エピネフリンは交感神経と同様の機序で頻脈をもたらす。

SA結節が機能しない場合

伝導系conduction system 伝導系（conduction system）conduction system（伝導系） の他の細胞もHCNチャネル HCN channel HCNチャネル（HCN channel） HCN channel（HCNチャネル） を持つため、自発的脱分極能力を持つ。最も脱分極速度（固有頻度, intrinsic rate）が高い部位がペースメーカー pacemakers ペースメーカー（pacemakers） pacemakers（ペースメーカー） の役割を引き継ぐ。優先順位はAV結節＞房室束 bundle of His 房室束（bundle of His） bundle of His（房室束） （His束AV bundle (of His)His束（AV bundle (of His)）AV bundle (of His)（His束））＞脚（bundle branch、Tawara束）＞プルキンエ線維 Purkinje fiber プルキンエ線維（Purkinje fiber） Purkinje fiber（プルキンエ線維） ＞異所性焦点 ectopic foci 異所性焦点（ectopic foci） ectopic foci（異所性焦点） の順で、下位lower 下位（lower）lower（下位） ほど固有頻度は低い。

心臓内の興奮伝導

局所電流local current 局所電流（local current）local current（局所電流） により、脱分極した領域から静止電位のままの領域へ興奮が伝わる。駆動する内向き電流は速い組織（心筋）ではNa⁺、遅い組織（結節細胞nodal cell結節細胞（nodal cell）nodal cell（結節細胞））ではCa²⁺。

伝導速度conduction velocity 伝導速度（conduction velocity）conduction velocity（伝導速度） を決める2因子：

1. 内向き電流の大きさ： 大きいほど速い。
2. 抵抗： ギャップ結合gap junction ギャップ結合（gap junction）gap junction（ギャップ結合） （介在板intercalated discs介在板（intercalated discs）intercalated discs（介在板）, intercalated disc）による低抵抗、太い細胞径（His束AV bundle (of His)His束（AV bundle (of His)）AV bundle (of His)（His束）・プルキンジ線維）ほど速い。

⭐ AV結節の伝導遅延 conduction delay 伝導遅延（conduction delay） conduction delay（伝導遅延） （約100ms、SA結節から心室最遠部までの総時間の約半分）は「バグ」ではなく設計。 線維性骨格fibrous skeleton 線維性骨格（fibrous skeleton）fibrous skeleton（線維性骨格） による電気的絶縁 electrical insulation 電気的絶縁（electrical insulation） electrical insulation（電気的絶縁） と、貫通部の細い線維という2要因により意図的 intentional 意図的（intentional） intentional（意図的） に遅延させ、心房収縮atrial contraction 心房収縮（atrial contraction）atrial contraction（心房収縮） による心室充満 ventricular filling 心室充満（ventricular filling） ventricular filling（心室充満） の時間を確保している。

伝導経路： SA結節→AV結節→His束 AV bundle (of His) His束（AV bundle (of His)） AV bundle (of His)（His束） →脚 Tawara branches 脚（Tawara branches） Tawara branches（脚） →プルキンエ線維 Purkinje fiber プルキンエ線維（Purkinje fiber） Purkinje fiber（プルキンエ線維） →心室筋。最後に脱分極するのは心室の心外膜側 epicardial side 心外膜側（epicardial side） epicardial side（心外膜側） （房室溝付近）。

正常洞調律normal sinus rhythm 正常洞調律（normal sinus rhythm）normal sinus rhythm（正常洞調律） の条件： ①APがSA結節由来 ②規則的な60〜100回/分 ③正しい順序とタイミングで心筋が興奮すること。

不応期

神経性調節と伝導

まとめ

• SA結節の自動能 automaticity 自動能（automaticity） automaticity（自動能） はHCN（If）→T型VDCC→L型VDCCの順で駆動され、電位依存性K⁺チャネルvoltage-gated K+ channel 電位依存性K⁺チャネル（voltage-gated K+ channel）voltage-gated K+ channel（電位依存性K⁺チャネル） で再分極する。
• 交感神経（β1-Gs-cAMP↑-If↑）は心拍数を上げ、副交感神経（M2-Gi-GIRK開口）は心拍数を下げる。迷走神経の効果の方が強い（vagal dominance）。
• 伝導速度conduction velocity 伝導速度（conduction velocity）conduction velocity（伝導速度） はNa⁺/Ca²⁺電流の大きさと細胞径・ギャップ結合gap junction ギャップ結合（gap junction）gap junction（ギャップ結合） 抵抗で決まり、AV結節が最も遅く（意図的intentional 意図的（intentional）intentional（意図的） 遅延）、プルキンエ線維Purkinje fiber プルキンエ線維（Purkinje fiber）Purkinje fiber（プルキンエ線維） が最も速い。
• 不応期refractory period 不応期（refractory period）refractory period（不応期） は有効不応期 effective refractory period 有効不応期（effective refractory period） effective refractory period（有効不応期） （チャネル不活性化）と相対不応期 relative refractory period 相対不応期（relative refractory period） relative refractory period（相対不応期） （回復途上）に分かれる。