心肌的生物電現(xiàn)象-2

1、第四章第四章 血液循血液循環(huán)環(huán)blood circulation生理學與神經(jīng)生物學教研室生理學與神經(jīng)生物學教研室 李東亮李東亮第二節(jié)第二節(jié) 心臟生物電活動和生理特性心臟生物電活動和生理特性 心心肌肌細細胞胞跨跨膜膜電電位位心肌細胞的類型心肌細胞的類型1.根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能分類根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能分類工作細胞工作細胞 ：有興奮性，傳導性和收縮性，無自律性，有興奮性，傳導性和收縮性，無自律性，如如心房肌和心室肌心房肌和心室肌自律細胞（自律細胞（構(gòu)成心臟特殊傳導系統(tǒng)的細胞）構(gòu)成心臟特殊傳導系統(tǒng)的細胞）：有興奮有興奮性，傳導性和自律性，無收縮性，如性，傳導性和自律性，無收縮性，如竇房結(jié)細胞和竇房結(jié)細胞和浦肯野細

2、胞，（結(jié)區(qū)細胞無自律性）浦肯野細胞，（結(jié)區(qū)細胞無自律性）2.2.根據(jù)電生理特性分類根據(jù)電生理特性分類自律細胞：蒲肯野細胞自律細胞：蒲肯野細胞自律細胞：竇房結(jié)細胞、房結(jié)區(qū)、自律細胞：竇房結(jié)細胞、房結(jié)區(qū)、結(jié)希區(qū)細胞結(jié)希區(qū)細胞非自律細胞：結(jié)區(qū)細胞非自律細胞：結(jié)區(qū)細胞按按0 0期去極化速度期去極化速度慢反應細胞慢反應細胞快反應細胞快反應細胞非自律細胞：心房肌、心室肌細胞非自律細胞：心房肌、心室肌細胞一、心肌細胞的跨膜電位及其形成機制一、心肌細胞的跨膜電位及其形成機制靜息電位靜息電位(resting potential, RP) 動作電位動作電位(action potential, AP)（一）工作心肌

3、細胞的的跨膜電（一）工作心肌細胞的的跨膜電位及其形成機制位及其形成機制 (1)(1)幅度：幅度：-80-80-90mV-90mV (2) (2)機制：機制： a.a.內(nèi)向整流鉀通道內(nèi)向整流鉀通道(inward rectifier K+ (inward rectifier K+ channel) Ik1channel) Ik1通道通道( (非門控性通道，但受膜電位的影響）非門控性通道，但受膜電位的影響） b.b.鈉背景電流鈉背景電流(Na+ background current) (Na+ background current) c.c.泵電流泵電流(pump current)(pump cur

4、rent) (3)(3)結(jié)果：接近結(jié)果：接近EK，但比，但比EK略小略小 1.1.心室肌細胞心室肌細胞RPRP的形成機制的形成機制 2.2.心室肌細胞心室肌細胞APAP 的形成機制：的形成機制： 0 0期期0期期12ms，120mV， Vmax200400V/sINa(快通道）快通道）-70mV激活，激活，0mV開始失活。開始失活。心肌對心肌對TTX的敏感性是的敏感性是N/M的的1/100快快NaNa+ +通道失活通道失活+ +激活（激活（-30mV-30mV）I Itoto通道通道一過性外向電流流（一過性外向電流流（K K+ +） 1 1期（快速復極初期）期（快速復極初期）理早早早早早早理早

5、早早早早早去極達去極達-40mV-40mV時時已激活慢已激活慢CaCa2+2+通道通道+ +I Ik k 通道激活通道激活CaCa2+2+緩慢內(nèi)流與緩慢內(nèi)流與K K+ +外流處于平衡狀態(tài)外流處于平衡狀態(tài) 2 2期（平臺期）期（平臺期）慢慢CaCa2+2+通道通道：激活與失活比：激活與失活比NaNa+ +通道慢，特異性不高，阻通道慢，特異性不高，阻斷劑：斷劑：MnMn2+2+和和多種多種CaCa2+2+阻斷劑阻斷劑早期二者負載的跨膜電荷基本平衡，相互抵消，早期二者負載的跨膜電荷基本平衡，相互抵消，隨后隨后L L型型CaCa2 2通道失活，通道失活，k 增強，并逐漸延增強，并逐漸延續(xù)為續(xù)為3 3期

6、是心肌動作電位的主要特點期是心肌動作電位的主要特點慢慢CaCa2+2+通道失活通道失活+ +I Ik k 通道通透性增加通道通透性增加K K+ +再生式外流再生式外流快速復極化快速復極化至至RPRP水平水平3 3期（快速復極末期）期（快速復極末期）因膜內(nèi)因膜內(nèi)NaNa+ + 和和CaCa2+2+ 升高升高, ,而膜外而膜外KK+ + 升高升高 激活離子泵激活離子泵 排出排出NaNa+ +和和CaCa2+2+, ,泵入泵入K K+ + 恢復正常離子分布?；謴驼ｋx子分布。4 4期（靜息期）期（靜息期）小結(jié)：心室肌小結(jié)：心室肌RPRP和和APAP的形成機制的形成機制工作細胞工作細胞自律細胞自律細胞

7、工作細胞和自律細胞跨膜電位工作細胞和自律細胞跨膜電位( (二二) )竇房結(jié)細胞竇房結(jié)細胞( (慢反應自律細胞慢反應自律細胞) )的的RPRP和和APAP的形成機制的形成機制 0 0期：當期：當4 4期自動去極期自動去極化達到閾電位化達到閾電位激活激活L L型型CaCa2+2+通道（慢鈣通道）通道（慢鈣通道） Ca Ca2+2+內(nèi)流內(nèi)流( (I ICaCa-L-L) ) 00期去極化。期去極化。0 0期期慢反應動作電位慢反應動作電位慢反應細胞慢反應細胞 3 3期：慢鈣通道期：慢鈣通道( (I ICaCa- L- L型型) )逐漸失活逐漸失活 + + 激活激活鉀通道（鉀通道（I IK K） CaC

8、a2+2+內(nèi)流內(nèi)流+ + K K+ +外流的逐外流的逐漸增加漸增加3 3期膜電位期膜電位逐漸復極化。逐漸復極化。4 4期：期：K K+ +遞減性外遞減性外流流(I(IK K) ) + + NaNa+ +遞增遞增性內(nèi)流（性內(nèi)流（I If f）+ + CaCa2+2+內(nèi)流（內(nèi)流（I ICaCa-T-T型型鈣通道激活）鈣通道激活）緩慢自動去極化緩慢自動去極化小結(jié)：慢反應自律細胞的電位形成機制小結(jié)：慢反應自律細胞的電位形成機制復極化至復極化至-60mV-60mV時時I If f 通道遞增性激活通道遞增性激活3 3期末期末I Ik k通道通道去激活關(guān)閉去激活關(guān)閉自動去極后自動去極后1/31/3期期CaC

9、a2+2+通道（通道（T T型）開放型）開放K K+ +遞減性外流遞減性外流NaNa+ +遞增性內(nèi)流遞增性內(nèi)流CaCa2+2+內(nèi)流內(nèi)流自自 動動 去去 極極 達達 閾閾 電電 位（位（-40mV-40mV）慢慢 CaCa2+ 2+ 通通 道（道（L L型）開型）開 放放CaCa2+ 2+ 內(nèi)內(nèi) 流流 產(chǎn)產(chǎn) 生生 AP AP 的的 0 0 期期( (三三) )浦肯野細胞浦肯野細胞( (快反應自律細胞快反應自律細胞) )的電位的電位1.1.機制：機制： 0 0、1 1、2 2、3 3期：期：與心室肌細胞基本相似。與心室肌細胞基本相似。 4 4期：遞增性期：遞增性NaNa+ +為主的內(nèi)向離子流為主的

10、內(nèi)向離子流( (I If f) )+ + 遞減性外遞減性外向向K K+ +電流電流所引起的自動去極化所引起的自動去極化2.2.特點：特點：(1) 0(1) 0期去極化速快，幅度大期去極化速快，幅度大( (快反應快反應) )(2) 4(2) 4期自動去極化速度比竇房結(jié)細胞的慢，期自動去極化速度比竇房結(jié)細胞的慢， 故自律性低。故自律性低。小結(jié)：快反應自律細胞的電位形成機制小結(jié)：快反應自律細胞的電位形成機制斷斷3 3 期期 末末 K K+ + 通通 道道的的 遞遞 增增 性性 失失 活活電電 位位 復復 極極 至至 -60mV -60mV 時時I If f 通通 道道 的的 遞遞 增增 性性 激激

11、活活 K K+ + 遞遞 減減 性性 外外 流流NaNa+ + 遞遞 增增 性性 內(nèi)內(nèi) 流流自自 動動 去去 極極 達達 閾閾 電電 位位快快 N N+ + 通通 道道 開開 放放NaNa+ + 再再 生生 式式 內(nèi)內(nèi) 流流去去 極極 化化產(chǎn)產(chǎn) 生生 AP AP 的的 0 0 期期膜去極化達膜去極化達50mV50mV時自動關(guān)閉終止時自動關(guān)閉終止 快反應自律細胞快反應自律細胞: :0 0期期去極速率快，去極速率快，4 4期有自動期有自動去極化。去極化。 快反應非自律細胞快反應非自律細胞: :0 0期去極速率快，期去極速率快，4 4期無自期無自動去極化。動去極化。 慢反應自律細胞慢反應自律細胞:

12、:O O期期去極速率慢去極速率慢, 4, 4期有自動期有自動去極化。去極化。 鉀通道鉀通道I Itoto 一過性一過性K K外流，去極化達外流，去極化達-30mV-30mV時開放，開時開放，開放放5-10ms5-10ms關(guān)閉，參與快反應細胞關(guān)閉，參與快反應細胞1 1期復極化，阻期復極化，阻斷劑斷劑4 4氨基吡啶氨基吡啶內(nèi)向整流鉀通道內(nèi)向整流鉀通道:I:IK1K1 參與快反應細胞靜息電位參與快反應細胞靜息電位及及3 3期復極化，阻斷劑期復極化，阻斷劑BaBa2 2、CsCs延遲整流鉀通道延遲整流鉀通道I IK K 去極化去極化-40mV-40mV開放，阻斷劑開放，阻斷劑BaBa2 2，參與快反應

13、細胞，參與快反應細胞2 2、3 3期復極化，自律細期復極化，自律細胞胞4 4期自動去極化期自動去極化心肌細胞膜的離子通道心肌細胞膜的離子通道鈣通道鈣通道L L型鈣通道型鈣通道: : 慢通道，閾電位慢通道，閾電位-40mV-40mV，參與快反應，參與快反應細胞平臺期、慢反應自律細胞細胞平臺期、慢反應自律細胞0 0期去極化，阻斷劑期去極化，阻斷劑MnMn2 2、維拉帕米、維拉帕米T T型鈣通道型鈣通道: : 瞬時鈣通道，去極化達瞬時鈣通道，去極化達-50mV-50mV激活，激活，阻斷劑阻斷劑NiNi2 2，參與慢反應自律細胞，參與慢反應自律細胞4 4期自動去極化期自動去極化鈉通道鈉通道INaINa

14、 快通道快通道 閾電位閾電位-70mV-70mV，失活電位，失活電位0mV0mV ，參與快反應細胞參與快反應細胞0 0期去極化，阻斷劑河豚毒期去極化，阻斷劑河豚毒(TTX)(TTX) I If f Na Na+ +為主的電流為主的電流, ,復極化達復極化達60mV60mV激活，逐激活，逐漸增強至漸增強至100mV100mV最大，阻斷劑最大，阻斷劑CsCs，參與自，參與自律細胞律細胞4 4期自動去極化期自動去極化電生理特性電生理特性興奮性興奮性 excitability傳導性傳導性 conductivity自律性自律性 autorhythmicity二、心肌細胞的生理特性二、心肌細胞的生理特性

15、（一）興奮性（一）興奮性 ExcitabilityExcitability1.1.影響興奮性因素影響興奮性因素 Factors Affecting Excitability靜息電位或最大復極電位水平靜息電位或最大復極電位水平RPRP距閾電位近距閾電位近需刺激閾值需刺激閾值興奮性興奮性RPRP距閾電位遠距閾電位遠需刺激閾值需刺激閾值興奮性興奮性 （一）興奮性（一）興奮性 ExcitabilityExcitability1.1.影響興奮性因素影響興奮性因素 Factors Affecting Excitability靜息電位水平靜息電位水平RPRP距閾電位近距閾電位近需刺激閾值需刺激閾值興奮性興奮

16、性RPRP距閾電位遠距閾電位遠需刺激閾值需刺激閾值興奮性興奮性閾電位水平閾電位水平上移上移RPRP距閾電位遠距閾電位遠需刺激閾值需刺激閾值興奮性興奮性下移下移RPRP距閾電位近距閾電位近需刺激閾值需刺激閾值興奮性興奮性 （一）興奮性（一）興奮性 ExcitabilityExcitability1.1.影響興奮性因素影響興奮性因素 Factors Affecting Excitability靜息電位水平靜息電位水平RPRP距閾電位近距閾電位近需刺激閾值需刺激閾值興奮性興奮性RPRP距閾電位遠距閾電位遠需刺激閾值需刺激閾值興奮性興奮性閾電位水平閾電位水平上移上移RPRP距閾電位遠距閾電位遠需刺激閾

17、值需刺激閾值興奮性興奮性下移下移RPRP距閾電位近距閾電位近需刺激閾值需刺激閾值興奮性興奮性 引起引起0 0期去極化的離子通道的狀態(tài)期去極化的離子通道的狀態(tài) 快快NaNa+ +通道通道有激活、失活、和靜息三種狀態(tài)有激活、失活、和靜息三種狀態(tài) 。這些通道處于那一種狀態(tài)，取決于當時的膜電位這些通道處于那一種狀態(tài)，取決于當時的膜電位水平和有關(guān)的時間進程水平和有關(guān)的時間進程.靜息（備用）靜息（備用）（關(guān)）（關(guān)）激活激活（開）（開）失活失活（關(guān)）（關(guān)）復活復活復活：通道從失活狀態(tài)恢復到靜息狀態(tài)的過程復活：通道從失活狀態(tài)恢復到靜息狀態(tài)的過程 周期變化周期變化 對應位置對應位置 機機 制制 (Na+通道通道

18、) 新新AP產(chǎn)生能力產(chǎn)生能力 有效不應期有效不應期 去極去極復極復極-60mV 絕對不應期絕對不應期 -55mV 完全失活狀態(tài)完全失活狀態(tài) 不能產(chǎn)生不能產(chǎn)生 局部反應期局部反應期 -60mV 剛開始復活剛開始復活 相對不應期相對不應期 能產(chǎn)生能產(chǎn)生(但但0期期 -80mV 大部復活大部復活 幅度、傳導、時程幅度、傳導、時程 超超 常常 期期 等較正常小等較正常小) -90mV 基本恢復備用狀態(tài)基本恢復備用狀態(tài) 同相對不應期同相對不應期 2.興奮性的周期性變化興奮性的周期性變化局部反應期局部反應期不發(fā)生強直收縮不發(fā)生強直收縮期前收縮與代償間歇期前收縮與代償間歇3.興奮性周期性變化與收縮的關(guān)系興奮

19、性周期性變化與收縮的關(guān)系 期前收縮期前收縮 premature systolepremature systole：在心室肌的有效不應期在心室肌的有效不應期之后，下一次竇房結(jié)興奮到達之前，心室受到一次外來刺之后，下一次竇房結(jié)興奮到達之前，心室受到一次外來刺激，產(chǎn)生一次提前的收縮，稱作期前收縮。激，產(chǎn)生一次提前的收縮，稱作期前收縮。代償間歇代償間歇 compensatory pausecompensatory pause：在一次期前收縮之后往在一次期前收縮之后往往會出現(xiàn)一段比較長的心室舒張期，稱為代償性間歇。往會出現(xiàn)一段比較長的心室舒張期，稱為代償性間歇。在實驗中觀察在實驗中觀察期前收縮與代償間歇

20、的模擬圖期前收縮與代償間歇的模擬圖落在不同時期的刺激對心落在不同時期的刺激對心臟收縮的影響臟收縮的影響心肌細胞有效不應期特別長心肌細胞有效不應期特別長(平均平均250ms)，一直延，一直延續(xù)到心肌細胞的舒張期開始之后，不會象骨骼肌那續(xù)到心肌細胞的舒張期開始之后，不會象骨骼肌那樣發(fā)生強直收縮，而樣發(fā)生強直收縮，而始終作收縮和舒張的始終作收縮和舒張的交替活動，從而保證交替活動，從而保證了心臟的泵血功能。了心臟的泵血功能。 心肌細胞有效不應期長的臨床意義心肌細胞有效不應期長的臨床意義 （二）自動節(jié)律性（二）自動節(jié)律性 AutorhythmicityAutorhythmicity 概念：概念：是指心肌

21、組織能夠是指心肌組織能夠在沒有外來刺激的情況下，在沒有外來刺激的情況下，仍能自動地產(chǎn)生節(jié)律性興奮仍能自動地產(chǎn)生節(jié)律性興奮的特性。的特性。起源：起源：心內(nèi)特殊傳導系統(tǒng)心內(nèi)特殊傳導系統(tǒng)（房室結(jié)的結(jié)區(qū)除外）（房室結(jié)的結(jié)區(qū)除外） 1 1.心臟的起博點心臟的起博點 正常起搏點：竇房結(jié)正常起搏點：竇房結(jié)潛在起搏點：房室束等傳導系統(tǒng)潛在起搏點：房室束等傳導系統(tǒng)異位起博點：異位起博點：竇性心律：竇性心律：異位心律：異位心律：竇房結(jié)對潛在起搏點的控制竇房結(jié)對潛在起搏點的控制:搶先占領搶先占領竇房結(jié)對潛在起搏點的控制竇房結(jié)對潛在起搏點的控制:高于固有頻率的刺激時，自律細胞就按外加刺激的頻率發(fā)生興奮，高于固有頻率的

22、刺激時，自律細胞就按外加刺激的頻率發(fā)生興奮，稱為超速驅(qū)動。外加刺激停止后，自律細胞需經(jīng)一段靜止期后才逐稱為超速驅(qū)動。外加刺激停止后，自律細胞需經(jīng)一段靜止期后才逐漸恢復期自律性，這種現(xiàn)象稱為超速驅(qū)動壓抑。漸恢復期自律性，這種現(xiàn)象稱為超速驅(qū)動壓抑。4 4期自動去極化速度期自動去極化速度 2.2.影響自律性的因素影響自律性的因素threshold potentialab最大復極電位水平最大復極電位水平 threshold potentialbathreshold potentialab閾電位水平閾電位水平 （三）傳導性（三）傳導性（ConductivityConductivity） 1.1.心臟內(nèi)興

23、奮傳播的途徑和特點心臟內(nèi)興奮傳播的途徑和特點(1)(1)傳導途徑傳導途徑竇房節(jié)竇房節(jié)結(jié)間束結(jié)間束 房間束房間束（優(yōu)勢傳導通路）（優(yōu)勢傳導通路）房室交界房室交界心房肌心房肌房室束房室束左、右束支左、右束支浦肯野纖維浦肯野纖維心室肌心室肌0 01 12 23 34 4傳導速度傳導速度(m/s)(m/s)心房肌心房肌優(yōu)勢傳導通路優(yōu)勢傳導通路結(jié)區(qū)結(jié)區(qū)房室束房室束心室肌心室肌左右束支左右束支浦肯野纖維浦肯野纖維0.40.41.31.31.51.50.023 34 41 1最慢最慢心臟內(nèi)興奮傳播的特點心臟內(nèi)興奮傳播的特點：有快有慢：有快有慢 1.1.房室交界傳導最慢房室交界傳導最慢( (房室延擱房室延擱)

24、 ) 需時需時0.13s0.13s。 意義：保證心房和心室順序活動和心室的足夠充盈意義：保證心房和心室順序活動和心室的足夠充盈2.2.心室內(nèi)傳導快，同步收縮，利于射血。心室內(nèi)傳導快，同步收縮，利于射血。2.2.影響傳導的因素影響傳導的因素結(jié)構(gòu)因素結(jié)構(gòu)因素細胞直徑細胞直徑細胞縫隙連接細胞縫隙連接生理因素生理因素v 膜反應曲線0 0期去極化的速度和幅度期去極化的速度和幅度鄰近部位膜的興奮性鄰近部位膜的興奮性一、心肌收縮的特點 1.1.對細胞外對細胞外CaCa2 2的的依賴性依賴性鈣觸發(fā)鈣釋放：由少量鈣觸發(fā)鈣釋放：由少量CaCa2 2內(nèi)流引起細胞內(nèi)流引起細胞內(nèi)鈣庫釋放大量內(nèi)鈣庫釋放大量CaCa2+2

25、+的過程。的過程。vCaCa2+2+ o oCaCa2+2+內(nèi)流內(nèi)流肌縮力肌縮力vCaCa2+2+ o oCaCa2+2+內(nèi)流內(nèi)流肌縮力肌縮力vCaCa2+2+ o o=0 Ca=0 Ca2+2+內(nèi)流無內(nèi)流無興奮收縮脫耦聯(lián)興奮收縮脫耦聯(lián)v在離體蛙心灌流實驗中，當在離體蛙心灌流實驗中，當CaCa2+2+oo過高時過高時 鈣僵鈣僵2.“2.“全或無全或無”式收縮式收縮 心肌細胞之間存在縫隙連接，興奮可在細心肌細胞之間存在縫隙連接，興奮可在細胞間迅速傳播，使所有心肌細胞幾乎同步胞間迅速傳播，使所有心肌細胞幾乎同步發(fā)生收縮。發(fā)生收縮。3.3.不發(fā)生強直收縮：不發(fā)生強直收縮： 心肌細胞的有效不應期特別長。心肌細胞的有效不應期特別長。 三、體表心電圖三、體表心電圖 Electrocardiogram ECG：將引導電極置于身體一定部位，記錄整個：將引導電極置于身體一定部位，記錄整個心動周期中心電變化（細胞的綜合電變化）心動周期中心電變化（細胞的綜合電變化）的波形圖。的波形圖。正常心電圖的波形及臨床意義正常心電圖的波形及臨床意義1.P1.P波：左右兩心房的去極化波：左右兩心房的去極化2.QRS2.QRS波群：左右兩心室去極化波群：左右兩心室去極化3.T3.T波：是心室復極化波：是心室復極化4.QT4.QT間期：心室去極至復極間期：心室去極至復極5.ST5.ST段：