心肌電生理特性.pptx

第六章心肌細(xì)胞電生理特性興奮性傳導(dǎo)性自律性 第一節(jié)心肌細(xì)胞的興奮性 一 決定細(xì)胞興奮性因素及其相互關(guān)系 興奮性 Excitability 心肌細(xì)胞和組織具有對(duì)刺激產(chǎn)生反應(yīng)的能力 表現(xiàn)為產(chǎn)生動(dòng)作電位 可以說(shuō)興奮性是心肌細(xì)胞產(chǎn)生動(dòng)作電位的能力 靜息電位 RP 閾電位 TP 鈉電導(dǎo)大小 GNa 膜電阻 Rm 空間常數(shù) 和作為整體興奮性量度的閾限長(zhǎng)度 liminallengthLL 等六個(gè)因素決定心肌細(xì)胞興奮性 且相互制約 呈現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)平衡 1 靜息電位增大時(shí) 心肌興奮降低 反之 當(dāng)靜息電位降低時(shí) 興奮性升高 胞內(nèi)外離子濃度比 膜選擇性 膜電阻 2 閾電位水平上移 與靜息電位之間的差距增大 興奮性降低 閾電位水平下移 則興奮性升高 反映離子通道的電壓依賴(lài)性 在什么條件下鈉 鈣通道激活 3 鈉電導(dǎo)強(qiáng)度 既與膜內(nèi)外鈉離子濃度之比有關(guān) 又與鈉通道的開(kāi)放速率和平均開(kāi)放時(shí)間有關(guān) 鈉通道有三種狀態(tài) 即備用態(tài) 激活態(tài)和失活態(tài) 鈉通道是否處于備用狀態(tài) 是心肌細(xì)胞是否具有興奮性的前提 4 長(zhǎng)度常數(shù)或空間常數(shù) 反映產(chǎn)生動(dòng)作電位的心肌細(xì)胞所產(chǎn)生的電緊張擴(kuò)布的距離 對(duì)于激發(fā)相鄰細(xì)胞產(chǎn)生動(dòng)作電位保證興奮傳導(dǎo)有重要意義 5 LL 閾限長(zhǎng)度 反映細(xì)胞整體狀態(tài)的一種表示 二 心肌細(xì)胞興奮性的周期性的變化 心肌細(xì)胞每產(chǎn)生一次興奮 其膜電位將發(fā)生一系列規(guī)律性變化 膜離子通道由備用狀態(tài)經(jīng)歷激活 失活和復(fù)活等過(guò)程 興奮性也因之而產(chǎn)生相應(yīng)的周期性變化 以心室肌為例可分為下列幾個(gè)時(shí)期 一 有效不應(yīng)期 定義 心肌細(xì)胞發(fā)生興奮后 由去極化開(kāi)始到復(fù)極3期膜電位達(dá)到 55mV這一時(shí)間內(nèi) 無(wú)論給心肌多大的刺激 都不會(huì)引起一次新的興奮 此時(shí)期稱(chēng)為絕對(duì)不應(yīng)期 Absoluterefractoryperiod ARP 從 55mV至 60mV期間 閾上刺激雖可引起局部反應(yīng) 但不會(huì)產(chǎn)生新的動(dòng)作電位 上述兩段時(shí)期合稱(chēng)為心肌興奮性變化的有效不應(yīng)期 Effectiverefractoryperiod ERP 特點(diǎn) 表現(xiàn)為可逆的 短暫的興奮性缺失或極度下降 原因 Na 通道完全失活或尚末恢復(fù)到可以被激活的備用狀態(tài) 二 相對(duì)不應(yīng)期 定義 從有效不應(yīng)期完畢到復(fù)極化基本上完成 60 80mV 的這段期間 給與閾上刺激 可以再次引起擴(kuò)布性興奮 稱(chēng)為相對(duì)不應(yīng)期 Relativerefractoryperiod RRP 原因 此時(shí)膜電位低于正常值 Na 通道開(kāi)放能力尚未恢復(fù)正常 特點(diǎn) 期前興奮0期去極速度和幅度都低于正常水平 興奮的傳導(dǎo)速度也必然較慢 這一新的動(dòng)作電位的時(shí)程較短 不應(yīng)期也較短 此期內(nèi) 心臟各部分的興奮性恢復(fù)程度不一 產(chǎn)生的興奮易于形成折返激動(dòng)而導(dǎo)致快速性心律失常 三 超常期 定義 心肌細(xì)胞繼續(xù)復(fù)極 膜電位由 80mV恢復(fù)到 90mV這一段時(shí)期 其膜電位值低于靜息電位 故一個(gè)低于閾值的刺激即可引起一次新的興奮 此即超常期 Supranormalperiod SNP 原因 Na 通道已基本恢復(fù)到可被激活的正常備用狀態(tài) 特點(diǎn) 由于此時(shí)膜電位低于正常值 故超常期興奮的0期去極速度和幅度仍低于正常 興奮的傳導(dǎo)亦低于正常 三 心肌不應(yīng)期的分散度 單個(gè)心肌細(xì)胞的不應(yīng)期主要反映細(xì)胞膜離子通道的狀態(tài) 一塊心肌中細(xì)胞的不應(yīng)期是否均勻 其不應(yīng)期的分散度如何 才能說(shuō)明心肌的不應(yīng)期對(duì)于興奮傳導(dǎo)的影響 心室前壁 側(cè)壁或后壁中各個(gè)細(xì)胞之間 各細(xì)胞群之間的ERP并不均勻 用分散度表示ERP的不均勻性 ERP的分散度與復(fù)極過(guò)程的分散度平行 復(fù)極的分散度取決于不同心肌細(xì)胞的激動(dòng)時(shí)差 AT 和不同細(xì)胞APD的時(shí)差 通常不同細(xì)胞APD時(shí)差的變動(dòng)較大 三 心肌不應(yīng)期的分散度 如果激動(dòng)時(shí)差 AT 不變 心率慢時(shí) 復(fù)極的分散度大 ERP的分散度大 心率快時(shí) ERP的分散度小 先天性長(zhǎng)Q T間期綜合征患者的APD時(shí)差增大 ERP的分散度大大增加 由于某些誘因 早搏 可引起尖端扭轉(zhuǎn)型室速 第二節(jié)心肌的傳導(dǎo)性 興奮在心肌細(xì)胞間擴(kuò)布的能力稱(chēng)為心肌的傳導(dǎo)性 Conductivity 興奮性和傳導(dǎo)性是兩個(gè)相關(guān)而又彼此獨(dú)立的概念 前者涉及動(dòng)作電位的產(chǎn)生 而后者涉及動(dòng)作電位從興奮發(fā)生部位向周?chē)臄U(kuò)布 一 興奮在心臟內(nèi)的傳導(dǎo) 心臟各個(gè)部分都能傳導(dǎo)動(dòng)作電位 但它們傳導(dǎo)動(dòng)作電位的能力和速度不同 傳導(dǎo)系包括竇房結(jié) 房室結(jié) 房室束 左右束支和浦肯野纖維系統(tǒng) 動(dòng)作電位的傳導(dǎo)包括去極的傳播和復(fù)極過(guò)程的推進(jìn) 去極和復(fù)極的傳導(dǎo)都是重要的 通常先除極的細(xì)胞先復(fù)極 先除極的心肌部位先復(fù)極 但在原位心臟心室肌中 盡管內(nèi)膜下細(xì)胞先于外膜下細(xì)胞開(kāi)始復(fù)極 但完成復(fù)極時(shí)間落后于外膜下心肌 心臟各個(gè)部分興奮傳導(dǎo)速度 竇房結(jié) 100ms心房肌 0 8 1 0m s房室結(jié) 0 02 0 2m s房室束 左右束支 2 4m s浦肯野纖維系統(tǒng) 4m s心室肌 0 4m s 正常的起搏點(diǎn)為竇房結(jié) 其興奮能直接傳給心房肌纖維 心房中還一些小的肌束 稱(chēng)為結(jié)間束 NB 因?yàn)槠淅w維較粗 方向較直之故 可將興奮直接傳到房室結(jié) 房室延擱 使心臟的沖動(dòng)不能過(guò)快地傳進(jìn)心室 從而保證心房的血液在心室收縮之前得以排入心室 這一區(qū)域的傳導(dǎo)速度慢可能有三方面的原因 纖維很細(xì) 故傳導(dǎo)慢 細(xì)胞間閏盤(pán)上的縫隙連接比普通心肌少 故降低了轉(zhuǎn)運(yùn)速度 這些纖維是由更為胚胎型的細(xì)胞所構(gòu)成的 其分化程度低 也降低了沖動(dòng)傳導(dǎo)的能力 興奮在浦肯野纖維內(nèi)的傳導(dǎo)速度很快 這是由于浦肯野纖維十分粗大 70 m 且含肌原纖維很少 而縫隙連接數(shù)量很多 故離子很容易由一個(gè)細(xì)胞到另一個(gè)細(xì)胞 加快了動(dòng)作電位的傳布 興奮在心室肌的傳導(dǎo)速度約為浦肯野纖維的1 6 1 10 由于心室肌纖維呈雙螺旋狀環(huán)線心室腔而排列 故沖動(dòng)不是直接向外表面?zhèn)鲗?dǎo) 而是呈一定角度 沿螺旋方向傳導(dǎo) 二 決定和影響傳導(dǎo)性的因素 一 解剖因素1 心肌細(xì)胞的直徑 是決定傳導(dǎo)性的主要解剖因素 細(xì)胞直徑與細(xì)胞內(nèi)電阻呈反比關(guān)系 細(xì)胞直徑大 電阻小 局部電流大 傳導(dǎo)速度快 2 細(xì)胞間的連接方式 細(xì)胞間縫隙連接構(gòu)成了細(xì)胞間的低電阻通道 這種細(xì)胞間結(jié)合越多 則傳導(dǎo)性越良好 3 細(xì)胞分化程度 分化程度低則傳導(dǎo)慢 解剖因素是決定傳導(dǎo)性的固定的因素 對(duì)于各種生理或某些病理情況下心肌傳導(dǎo)性的變化 不起重要的作用 二 生理因素 1 動(dòng)作電位0期去極速度和幅度由于興奮部位的0期去極 使得興奮部位與鄰近未興奮部位之間出現(xiàn)一電位差 從而產(chǎn)生一局部電流 故興奮部位0期去極速度越快 這種局部電流的形成也越快 故傳導(dǎo)能很快進(jìn)行 0期去極的幅度越大 興奮與未興奮部位之間的電位差也越大 局部電流也越強(qiáng) 故興奮傳導(dǎo)也越快 局部電流大 其擴(kuò)布的距離也大 使更遠(yuǎn)的部位受到刺激而興奮 故傳導(dǎo)加速 2 膜電位水平心肌細(xì)胞動(dòng)作電位0期去極的速度與幅度還受興奮前膜電位水平的影響 在快反應(yīng)細(xì)胞 Na 通道性狀決定著膜去極化達(dá)閾電位水平后通道開(kāi)放的速度與數(shù)量 從而決定0期去極的速度和幅度 Na 通道的效率 可利用率 具有電壓依賴(lài)性 它依賴(lài)于受刺激前的靜息膜電位值 如果膜電位大于正常值 最大除極速度并不增加 這可能是Na 通道效率已達(dá)最大值之故 可見(jiàn) 當(dāng)靜息電位減小時(shí) 動(dòng)作電位升支的幅度和速度都降低 這將導(dǎo)致傳導(dǎo)的減慢乃至障礙 期前興奮的傳導(dǎo)減慢 正是由于期前興奮是在膜電位較小的條件下發(fā)生的原故 3 鄰近未興奮部位膜的興奮性未興奮部位興奮性的高低 必然影響到興奮沿細(xì)胞的傳導(dǎo) 當(dāng)靜息膜電位 在自律細(xì)胞為舒張期最大電位 增大或閾電位水平抬高時(shí) 都可導(dǎo)致興奮性降低 在此條件下 膜除極達(dá)到閾電位所需時(shí)間延長(zhǎng) 故傳導(dǎo)速度減慢 反之 則傳導(dǎo)加快 此外 如果鄰近未興奮部位膜電位過(guò)低 使其N(xiāo)a 通道處于一種失活的狀態(tài) 則興奮部位傳來(lái)的沖動(dòng)亦不能使其產(chǎn)生新的動(dòng)作電位 傳導(dǎo)將在此發(fā)生障礙 由此可見(jiàn)鄰近未興奮部位的興奮性同樣影響著興奮在心臟內(nèi)的傳導(dǎo) 第三節(jié)心肌的自律性 自律性 Autorhythmicity 是指心肌在無(wú)外刺激存在的條件下能自動(dòng)產(chǎn)生節(jié)律性興奮的能力 能產(chǎn)生自律性的細(xì)胞屬于特殊傳導(dǎo)系統(tǒng) 包括竇房結(jié) P細(xì)胞 房室結(jié) 房室束以及心室內(nèi)的浦肯野細(xì)胞等 這些細(xì)胞具有以下共同特征 在舒張期中產(chǎn)生自動(dòng)除極 亦稱(chēng)為舒張期除極 在不同的起搏組織 這種自動(dòng)除極的速度不同 最快的舒張期除極速度見(jiàn)于竇房結(jié)細(xì)胞 一 自律性產(chǎn)生的機(jī)制 一 竇房結(jié)舒張期自動(dòng)除極機(jī)制 1 延遲整流鉀流 IK 的進(jìn)行性衰減是竇房結(jié)細(xì)胞4期自動(dòng)除極的重要離子基礎(chǔ)之一 在舒張期自動(dòng)去極化過(guò)程中 單純降低外向電流 減少正電荷 K 外流本身并不能產(chǎn)生去極化達(dá)到閾電位 內(nèi)向電流 正電荷進(jìn)入細(xì)胞內(nèi) 是舒張期自動(dòng)去極化所必需的 2 超極化激活內(nèi)向離子電流 If 此電流由Na 攜帶 If的最大激活電位為100mV 正常情況下 竇房結(jié)的最大復(fù)極電位為 70mV 在這一電位水平 If激活非常緩慢 電流強(qiáng)度小 故If它在竇房結(jié)細(xì)胞起搏活動(dòng)中 不是主要起搏離子流 If可被Cs 所阻斷 Cl 不是If的載體 但對(duì)If起調(diào)制作用 高Ca2 可促進(jìn)If 一 自律性產(chǎn)生的機(jī)制 3 T型鈣電流 ICa T 在竇房結(jié)起搏性去極后期中起作用 生理作用在于使細(xì)胞去極化達(dá)到能使ICa L激活的閾電位 后者的激活產(chǎn)生動(dòng)作電位的上升支 4 內(nèi)向背景鈉電流 INa b 穩(wěn)定 持續(xù)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi) 無(wú)時(shí)間依賴(lài)性 5 其它如鈉 鉀泵電流 鈉 鈣交換電流 乙酰膽依賴(lài)性鉀電流 ATP依賴(lài)性鉀電流都可以參與影響竇房結(jié)細(xì)胞的起搏活動(dòng) 二 浦肯野細(xì)胞舒張期除極機(jī)制 浦肯野纖維屬于快反應(yīng)自律性細(xì)胞 它具有舒張期自動(dòng)除極過(guò)程 參與浦肯野纖維起搏除極的電流主要是超極化激活內(nèi)向電流 If 延遲整流鉀電流 IK 和內(nèi)向整流鉀電流 IK1 可能還有微弱的背景鈉電流 INa b 的參與 IK使細(xì)胞達(dá)到最大舒張電位 然后IK減弱 浦肯野細(xì)胞達(dá)到最大舒張電位 約 90mV 時(shí) 較強(qiáng)地激活I(lǐng)f 出現(xiàn)逐漸增強(qiáng)的自動(dòng)除極 這是主要效應(yīng) 同時(shí)IK1相應(yīng)加強(qiáng) K 外流有助于平衡非特異性?xún)?nèi)向電流If INa b盡管很微弱 對(duì)自動(dòng)除極仍有一定作用 三 決定和影響自律性的因素 一 舒張期最大電位水平當(dāng)舒張期最大電位 MDP 減小時(shí) 其與閾電位之間的差距減小 在去極速率不變的情況下更易達(dá)到閾電位值 即達(dá)到閾電位水平所需時(shí)間縮短 故自律性增高 反之 則自律性降低 迷走神經(jīng)興奮時(shí) 末稍釋放的ACh與膜受體相結(jié)合 使竇房結(jié)細(xì)胞對(duì)K 通透性增加 結(jié)果舒張期最大電位增大 導(dǎo)致其自律性降低 心率減慢 二 閾電位水平閾電位 TP 水平上移 將加大它與舒張期最大電位之間的距離 在除極速度不變的情況下 達(dá)到閾電位所需的時(shí)間延長(zhǎng) 導(dǎo)致自律性降低 反之 則自律性升高 細(xì)胞外鈣離子濃度升高時(shí) 閾電位水平上移 結(jié)果自律性降低 一般條件下閾電位變化不大 故它不是影響自律性的主要因素 三 舒張期自動(dòng)去極速度自動(dòng)去極速度越快 達(dá)到閾電位所需時(shí)間越短 自律性越高 反之 則自律性降低 凡一切在舒張期中使外向電流失活加速 或使內(nèi)向電流激活加速的因素都使這種自動(dòng)除此以外極加速 反之 則除極速度降低 腎上腺素使ICa T和If增加 結(jié)果使自律性升高 乙酰膽堿增加外向鉀電流而降低內(nèi)向電流 結(jié)果使自律性降低 四 心臟自律組織間的關(guān)系 竇房結(jié)是心臟的優(yōu)勢(shì)起搏點(diǎn) 其它的起搏組織則為輔助起搏點(diǎn) 優(yōu)勢(shì)起搏點(diǎn)可定義為 首先達(dá)到閾電位并產(chǎn)生擴(kuò)布性沖動(dòng)的起搏組織 然而起搏組織之間存在著一定的特殊關(guān)系 優(yōu)勢(shì)起搏點(diǎn)控制輔助起搏點(diǎn)的主要機(jī)制有二 一是搶先占領(lǐng)或奪獲 capyure 即優(yōu)勢(shì)起搏點(diǎn)的自律性高于其它起搏點(diǎn) 結(jié)果它能首先達(dá)到閾電位 產(chǎn)生擴(kuò)布性沖動(dòng) 從而控制心臟的節(jié)律活動(dòng) 四 心臟自律組織間的關(guān)系 二是超速驅(qū)動(dòng)壓抑 Over drivesuppression 即竇房結(jié)的自律性遠(yuǎn)較其它起搏組織自律性為高 它的活動(dòng)對(duì)其它組織而言是一種長(zhǎng)期的超速的驅(qū)動(dòng) 這種超速的驅(qū)動(dòng)造成了對(duì)其它組織的抑制作用 超