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Role of I K and I f in the pacemaker mechanisms of sino-atrial node myocytes

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The role of I K (delayed rectifier current) and I f (hyperpolarization-activated current) in dominant and subsidiary pacemaker ranges was studied in single myocytes isolated from the guinea pig sino-atrial node by means of a perforated patch-clamp technique. In the dominant pacemaker range (approx. –55 to –40 mV), I K tails are present whereas I f is not activated. In the subsidiary pacemaker range (approx. –80 to –70 mV), I f is large whereas I K is minimal and reversing. The threshold for I f activation is more negative at short time intervals. Larger or longer depolarizations to –40 mV and +20 mV deactivate I f more and are followed by faster reactivation of I f. Steps of 200–300 ms duration to +20 mV completely deactivate I f. The slope conductance decreases during depolarizations at –40 and +20 mV and quickly re-increases after the steps. The I f deactivation range is between –70 and +10 mV, with a V 1/2 of –35 mV. Depolarizations from –80 to +20 mV at a rate of 120/min limit the subsequent I f reactivation owing to the short diastole. We conclude that I K plays a predominant role in the dominant pacemaker range and I f does so in the subsidiary pacemaker range. Either pacemaker mechanism is used by sino-atrial node cells depending on the diastolic potential range. A previous depolarization markedly increases the amplitude and rate of I f reactivation.Key words: dominant and subsidiary pacemaker ranges, sinus discharge and dual pacemaker mechanisms, delayed rectifier current I K, hyperpolarization-activated current I f, factors regulating I f, pacemaker shifts.

Le rôle des courants I K et I f dans les plages d'activité rythmogène dominante et subsidiaire a été examiné dans des myocytes individuels isolés du nœud sino-auriculaire de cobaye, en utilisant une technique de patch clamp avec perforation de la membrane. Dans la plage dominante (approx. –55 à –40 mV), on note la présence de queues I K alors que I f n'est pas activé. Dans la plage subsidiaire (approx. –80 à –70 mV), I f est imposant alors que I K est minimal et s'inverse. Le seuil d'activation de I f est plus négatif aux intervalles de temps courts. Des dépolarisations plus fortes ou plus longues à –40 mV et +20 mV désactivent davantage I f et sont suivies d'une réactivation plus rapide de I f. Des échelons de 200–300 ms à +20mV désactivent complètement I f. La conductance diminue durant les dépolarisations à –40 mV et +20 mV et augmente de nouveau rapidement après l'application des échelons. La plage de désactivation de I f est comprise entre –70 et +10 mV avec un V 1/2 de –35 mV. Des dépolarisations entre –80 et +20 mV à un taux de 120/min limitent la réactivation subséquente de I f à cause de la brève diastole. Nous concluons que I K joue un rôle prédominant dans la plage d'activité rythmogène dominante et I f dans la plage subsidiaire. Les cellules du NSA utilisent l'un ou l'autre mécanisme d'activité rythmogène selon la plage du potentiel diastolique. Une dépolarisation préalable augmente de façon marquée l'amplitude et le taux de réactivation du courant I f.Mots clés : plages d'activé rythmogène dominante et secondaire, décharge sinusale et doubles mécanismes d'activité rythmogène, courant I K à rectification retardée, courant I f activé par hyperpolarisation, facteurs régulant I f, déplacements de l'activité rythmogène.[Traduit par la Rédaction]
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Keywords: courant IK à; courant If activé; delayed rectifier current IK; dominant and subsidiary pacemaker ranges; décharge sinusale et doubles mécanismes d'activité; déplacements de l'activité; facteurs régulant If; factors regulating If; hyperpolarization-activated current If; pacemaker shifts; par hyperpolarisation; plages d'activé; rectification retardée; rythmogène; rythmogène dominante et secondaire; sinus discharge and dual pacemaker mechanisms

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2001

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