醫(yī)學(xué)電生理學(xué)(C1)課件

1、第四部分 心臟電生理學(xué) 第一章 心肌細(xì)胞電活動(dòng) 心肌細(xì)胞電活動(dòng)反映了心肌的基本特性自動(dòng)節(jié)律性、興奮性、傳導(dǎo)性。這些特性不僅反映了生命活動(dòng)的基本規(guī)律，它們的改變也是某些心臟疾?。ㄐ募∪毖獡p傷、心律失常）的重要發(fā)病機(jī)理。因此心肌細(xì)胞電活動(dòng)成為基礎(chǔ)和臨床醫(yī)學(xué)工作者共同關(guān)心的課題之一。本節(jié)擬以心肌細(xì)胞電活動(dòng)為中心，討論心臟電生理學(xué)研究的一些進(jìn)展。 第一節(jié) 心肌細(xì)胞電活動(dòng)的研究方法及其進(jìn)展 從上世紀(jì)五十年代開(kāi)始用細(xì)胞內(nèi)微電極記錄心肌細(xì)胞電活動(dòng)以來(lái)，在研究技術(shù)上的進(jìn)展大致可以分為四個(gè)階段，每個(gè)階段的特點(diǎn)如下：一、常規(guī)細(xì)胞內(nèi)微電極記錄階段 20世紀(jì)五十年代開(kāi)始，采用尖端小于1微米的玻管微電極插入心肌細(xì)胞內(nèi)記

2、錄跨膜電位。采用本技術(shù)可以觀察心肌細(xì)胞跨膜電位在安靜、興奮和起搏過(guò)程中的電位變化（靜息電位、動(dòng)作電位和起搏電位）。通過(guò)對(duì)不同類型的心肌細(xì)胞（竇房結(jié)、心房肌、房室結(jié)、浦肯野細(xì)胞、心室?。╇娀顒?dòng)的觀察，可以了解它們各自的生理特性并研究各種生理、病理、藥理因素對(duì)它們的影響，因此受到廣泛重視，成為心肌電生理學(xué)的奠基石。 心肌細(xì)胞內(nèi)分為在體和離體兩種記錄方法: 1.在體記錄法 優(yōu)點(diǎn)在于能觀察整體條件下的心肌細(xì)胞電活動(dòng)，研究各種因素通過(guò)神經(jīng)、體液途徑對(duì)心肌的調(diào)節(jié)和影響；缺點(diǎn)是微電極在細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)定性較差，很難維持在一小時(shí)以上，因此限制了它的應(yīng)用。 2.離體灌流記錄法 穩(wěn)定性佳，通常電極可以穩(wěn)定在同一細(xì)胞內(nèi)一

3、整天，并可任意改變灌流液成分，作為一種分析性的研究方法，為國(guó)際上普遍采用。 二、電壓鉗制術(shù)階段 心肌細(xì)胞電位變化是由于一系列的離子跨膜運(yùn)動(dòng)引起的。各種因素可以通過(guò)對(duì)一種或數(shù)種離子流的影響而改變心肌細(xì)胞活動(dòng)和生理特性。為了研究這些因素對(duì)心肌電生理的作用機(jī)理，有必要把個(gè)別單一的離子流從眾多的總跨膜離子流中分離出來(lái)，然后加以研究，唯一的方法就是采用電壓鉗制術(shù)。可以說(shuō)，目前我們對(duì)于心肌電生理的知識(shí)，大多來(lái)自電壓鉗制術(shù)的研究。 三、游離單個(gè)心肌細(xì)胞電生理的研究階段 自上世紀(jì)七十年代末期以來(lái)，國(guó)外采用酶解和機(jī)械分離的方法，已分離得到形態(tài)功能正常的游離單個(gè)心肌細(xì)胞，包括竇房結(jié)、房室結(jié)、心室肌和浦肯野細(xì)胞。本

4、法的特點(diǎn)是排除了多細(xì)胞標(biāo)本中相鄰細(xì)胞之間的相互干擾或影響（例如細(xì)胞間隙縫中離子濃度的改變等），避免實(shí)驗(yàn)偽差；另一方面還可以通過(guò)細(xì)胞內(nèi)注射技術(shù)，改變細(xì)胞內(nèi)液的成分，從細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)面研究其生理機(jī)能。四、小片膜單個(gè)離子通道活動(dòng)的研究階段 進(jìn)入20世紀(jì)八十年代以來(lái),國(guó)外開(kāi)始將小片膜電壓鉗制術(shù)應(yīng)用于心肌電生理的研究,開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新紀(jì)元。國(guó)內(nèi)近10年來(lái)已開(kāi)始從事這方面的研究工作，且不僅用于心肌電生理，還在藥理學(xué)研究以及中藥提取物的有效成分作用機(jī)理的研究中應(yīng)用。心臟各部分心肌細(xì)胞的跨膜電位Figure:Conducting system of the heart.Typical transmembrane a

5、ction potentials for the SA and AV nodes,other parts of the conduction system,and the atrial and ventricular muscles are shown along with the correlation to the extracellu|ar|y recorded electrical activity,ie,the electrocardiogram (ECG).The action potentia|s and ECG are plotted on the same time axis

6、 but with different zero points on the vertical scale. LAE.left anterior fascicle. 心肌細(xì)胞跨膜電位（transmembrane potentia1）產(chǎn)生的機(jī)制與神經(jīng)和骨骼肌細(xì)胞相似，都是由跨膜離子流形成的；但心肌細(xì)胞跨膜電位的產(chǎn)生涉及多種離子通道，故其波形和離子機(jī)制較骨骼肌和神經(jīng)纖維要復(fù)雜得多，不同類型心肌細(xì)胞的跨膜電位也不相同。各類心肌細(xì)胞電活動(dòng)的不一致性，使心臟興奮的產(chǎn)生以及興奮向整個(gè)心臟傳播的過(guò)程中呈現(xiàn)出特殊的規(guī)律。 在電生理學(xué)中，電流的方向以正離子流動(dòng)的方向來(lái)命名。 凡細(xì)胞外正離子跨膜向細(xì)胞內(nèi)流動(dòng)或細(xì)胞

7、內(nèi)負(fù)離子向細(xì)胞外流動(dòng)，稱為內(nèi)向離子電流，它可使膜內(nèi)電位向正電性轉(zhuǎn)化，促使膜去極化（depo1arization）；反之，凡是正離子外流或負(fù)離子內(nèi)流，稱為外向離子電流，引起膜發(fā)生復(fù)極化（repo1arization）或超極化（hyperpo1arization）。 表3-1-1總結(jié)了心肌細(xì)胞主要的跨膜離子電流。圖4. 跨膜離子流參與靜息電位和動(dòng)作電位時(shí)程的關(guān)系一、靜息電位 1心肌細(xì)胞靜息時(shí)呈極化狀態(tài)，細(xì)胞膜外帶正電，膜內(nèi)帶負(fù)電，膜內(nèi)外的電位差稱靜息電位。 在非自律性細(xì)胞如心房、心室肌細(xì)胞，靜息電位約為-90毫伏。 自律細(xì)胞舒張期有自動(dòng)緩慢除極活動(dòng)，膜電位逐步減小，無(wú)真正“靜息狀態(tài)”，如浦肯野細(xì)胞

8、的最大舒張電位約為-90毫伏，竇房結(jié)起搏細(xì)胞的舒張電壓約為-60毫伏。 在靜息狀態(tài)下，IK1通道的通透性遠(yuǎn)大于其它離子通道，由此形成的IKl電流是形成靜息電位的主要離子流。 (1) 靜息的心肌細(xì)胞膜除了對(duì)K+有較高的通透性外，對(duì)Na+、Ca2+、Cl-也存在一定的通透性。 (2) 膜上生電性Na+-K+泵的活動(dòng)，也可影響靜息電位， (3) 決定鉀離子跨膜運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力是處在游離狀態(tài)能夠自由活動(dòng)的那一部分鉀離子，也就是鉀離子的活度（activity） 活度=濃度活度系數(shù)，而不是鉀離子的濃度。細(xì)胞內(nèi)、外液的化學(xué)組成不同，鉀離子的活動(dòng)系數(shù)也不同。 心肌靜息電位數(shù)值的大小對(duì)其生理特性的維持正常至關(guān)重要。

9、高血鉀、心肌損傷細(xì)胞內(nèi)鉀外逸時(shí)由于細(xì)胞內(nèi)外的K+濃度/活度差減小，靜息電位負(fù)值減小，發(fā)生除極。這種除極的心肌由于細(xì)胞膜上的快鈉通道部分失活，興奮時(shí)Na+內(nèi)流量減少減慢，除極速度減慢，動(dòng)作電位幅值減小，傳導(dǎo)速度因而減慢，易于發(fā)生傳導(dǎo)阻滯和折返激動(dòng)而導(dǎo)致心律失常。另方面心肌除極時(shí)自動(dòng)節(jié)律性增高，易于形成異位起搏點(diǎn)，導(dǎo)致早搏或快速型心律失常。 洋地黃類藥物可部分抑制Na+-K+泵活動(dòng)，使心肌靜息電位降低。乙酰膽堿通過(guò)激活乙酰膽堿激活的K+通道，可提高心肌細(xì)胞膜對(duì)K+的通透性，有利于K+外流，使膜電位負(fù)值增大，更接近于K+平衡電位，引起膜超極化。 (1）快反應(yīng)細(xì)胞 指心房肌、心室肌和房室束浦肯野系統(tǒng)的

10、細(xì)胞。它們的動(dòng)作電位特征是除極速度快、波幅大、傳導(dǎo)速度快，每秒0.4-4米，故名。浦肯野細(xì)胞的動(dòng)作電位可以分為五個(gè)時(shí)相（或期），心室肌動(dòng)作電位的形態(tài)視動(dòng)物種類不同而異，人心室肌也可分為五個(gè)時(shí)相，以下分別討論動(dòng)作電位各期的發(fā)生原理。 0相又稱除極化期 時(shí)間短，人心室肌占1-2毫秒。心肌細(xì)胞受刺激后，膜電位從-90mv降低到-60-70mv（閾電位）時(shí)，引起細(xì)胞膜上的鈉通道（快通道）激活開(kāi)放，心肌細(xì)胞膜對(duì)Na+的通透性徒增。與此同時(shí)，K+的通透性卻忽然降低，PK：PNa從靜息狀態(tài)的1：0.01變成1:10，Na+順濃度差從細(xì)胞外涌入心肌細(xì)胞,使膜內(nèi)電位急劇上升，從-90mv升到+30mv，產(chǎn)生除極

11、。 鈉通道的激活、失活（開(kāi)放、關(guān)閉）過(guò)程極為迅速，當(dāng)心肌細(xì)胞除極到-55mv左右鈉通道開(kāi)始失活，到除極完畢，完全失活，全過(guò)程僅12毫秒。 鈉通道失活后，再次激活開(kāi)放能力的恢復(fù)過(guò)程卻十分緩慢。鈉通道再次開(kāi)放能力的恢復(fù)既依賴于電壓，也依賴于時(shí)間。電壓方面，在心肌復(fù)極化到-55mv以前，任何強(qiáng)大的刺激都不能使之產(chǎn)生反應(yīng)；時(shí)間方面，鈉通道再次開(kāi)放能力的恢復(fù)隨復(fù)極程度而快慢不同，復(fù)極越完全，恢復(fù)越快，在部分除極的心肌恢復(fù)很慢。 當(dāng)心肌缺血損傷而發(fā)生除極時(shí)，一方面快鈉通道處在部分失活狀態(tài)，另方面在每次心搏后，鈉通道從失活中恢復(fù)的過(guò)程減慢，使傳導(dǎo)速度更形減慢而易于發(fā)生傳導(dǎo)阻滯。 河豚毒素（TTX）可以選擇性

12、的阻斷鈉通道，使心肌細(xì)胞不能產(chǎn)生快反應(yīng)動(dòng)作電位，第一類抗心律失常藥物如利多卡因、奎尼丁等都能抑制快鈉通道使傳導(dǎo)速度減慢，阻斷折返激動(dòng)而發(fā)揮抗心律失常作用；烏頭堿和藜蘆堿可以使鈉通道保持在持續(xù)開(kāi)放狀態(tài)，誘發(fā)心肌細(xì)胞反復(fù)發(fā)放沖動(dòng)而產(chǎn)生心律失常。 當(dāng)心肌細(xì)胞除極到-40mv時(shí)，心肌細(xì)胞膜上的另一條離子通道慢通道或鈣通道被激活開(kāi)放。慢通道的反應(yīng)特點(diǎn)是： 興奮的閾電位和快通道不同； 專一性差，它允許Ca2+通過(guò)，也允許Na+通過(guò)； 激活過(guò)程緩慢，需要十毫秒左右。事實(shí)上是在快通道失活后數(shù)毫秒時(shí)它才充分激活開(kāi)放； 失活過(guò)程也緩慢，比快鈉通道慢20倍； 電流小，僅為快鈉通道的1/10； 河豚毒素不能阻斷慢通道

13、，而異搏定（verapamil）等可阻斷之。 如果快反應(yīng)細(xì)胞的靜息膜電位由于高血鉀或心肌嚴(yán)重缺血等原因而降低到-60mv以下（快通道逐漸失活，僅剩下慢通道），傳導(dǎo)速度也就大大減慢，易于發(fā)生傳導(dǎo)阻滯。這種極慢傳導(dǎo)也為折返激動(dòng)創(chuàng)造了條件，從而易發(fā)心律失常。1相又稱快速?gòu)?fù)極初期 主要存在于浦肯野細(xì)胞和心房肌，人心室肌也存在，膜內(nèi)電位由+30mV迅速恢復(fù)到0mV左右，歷時(shí)約10ms。0期去極和1期復(fù)極速度均較快，記錄圖形上表現(xiàn)為尖鋒狀，習(xí)慣上把這兩部分合稱為鋒電位。1期復(fù)極是由一種短暫的一過(guò)性外向電流（transient outward current，Ito）引起。Ito通道在去極化到約-20mV時(shí)

14、激活，約開(kāi)放510ms。由于Ito可受細(xì)胞外Cl-濃度的影響，因此曾推測(cè)認(rèn)為Cl-內(nèi)流是Ito的主要成分。有的作者徑直把Ito稱為氯流。進(jìn)入上世紀(jì)八十年代以后，上述看法有了改變。首先是對(duì)Ito的離子實(shí)質(zhì)看法有了改變，比較傾向于認(rèn)為Ito是由于鉀離子外流引起的。其理由如下： 人為地把細(xì)胞外液中的 Cl-濃度降低到正常值的10%時(shí)，Ito的幅值只減弱20%，兩者相關(guān)性很差； Ito可以被選擇性的鉀通道阻斷劑四乙基胺和4-氨基吡啶阻斷； 采用重復(fù)多次激活I(lǐng)to的電壓鉗制術(shù)方法，可以使Ito增大，放射性同位素K+的外流量也增加，而4-氨基吡啶可同時(shí)阻斷這兩者，證明Ito的主要離子成分是K+。 目前認(rèn)為

15、，K+外流是Ito的主要離子成分，即K+外流所致的一過(guò)性外向電流是心室肌1期復(fù)極的主要原因。 Ca2+的內(nèi)流需通過(guò)Ca2+通道。在心肌細(xì)胞膜上存在L（long-1asting）型和T（transient）型兩種Ca2+通道，兩者均為電壓門控通道，其中L型Ca2+通道最為重要。 T型Ca2+通道與Na+通道相似，閾電位為-50-60mV，激活和失活均快，其單通道電導(dǎo)小于L型Ca2+通道，所形成的Ca2+內(nèi)流參與0期去極過(guò)程，因其電流微弱和失活快，故在0期去極和平臺(tái)期的形成中作用不大。 L型Ca2+通道激活的閾電位為-30-40mV，明顯小于Na+通道的-70mV。L型Ca2+通道激活、失活和復(fù)活

16、均慢，經(jīng)L型Ca2+通道Ca2+跨膜內(nèi)流起始慢，開(kāi)放后持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，故稱為L(zhǎng)（long-1asting）型，在平臺(tái)期的形成中起重要作用。 L型Ca2+通道可被Mn2+和多種Ca2+通道阻斷劑（如維拉帕米）阻斷，而對(duì)可阻斷快Na+通道的河豚毒（TTX）和細(xì)胞膜內(nèi)-50mV的持續(xù)去極化狀態(tài)不敏感。Ca2+通道阻斷劑可使平臺(tái)期提前結(jié)束，并降低平臺(tái)期的電位水平。 與平臺(tái)期K+外流有關(guān)的通道主要是IK1和IK通道。 IK1通道是決定靜息時(shí)K+外流的主要通道。如圖所示，當(dāng)膜內(nèi)電位被鉗制在負(fù)于K+平衡電位EK的水平時(shí)，由于此時(shí)促進(jìn)K+內(nèi)流的電場(chǎng)力大于促進(jìn)K+外流的濃度勢(shì)能，K+將內(nèi)流；IK1電流強(qiáng)度與細(xì)胞膜電

17、位變化成線性關(guān)系，且曲線較陡峭，表明此時(shí)K+通透性較大。當(dāng)膜內(nèi)電位被鉗制在正于EK水平時(shí)，此時(shí)促進(jìn)K+外流的濃度勢(shì)能大于阻礙K+外流的電場(chǎng)力，K+將外流，但I(xiàn)K1的電流強(qiáng)度與膜電位不成線性關(guān)系，且曲線平坦，表明膜對(duì)K+的通透性降低，尤其是當(dāng)膜電位鉗制在正于-30mV的水平時(shí)，IK1已接近于零。這種鉀電導(dǎo)（K+通透性）因膜去極化而降低的現(xiàn)象稱為內(nèi)向整流（inward retification），IKl通道的內(nèi)向整流特性，使它在0期去極過(guò)程中關(guān)閉，并造成平臺(tái)期中K+的通透性較低，不能迅速?gòu)?fù)極化。 IK通道在+20mV時(shí)激活，-40-50mV時(shí)失活，其激活和失活緩慢，可持續(xù)數(shù)百毫秒。因?yàn)樗せ罹徛?/p>

18、被稱為延遲整流電流（de1ayed rectifier）。因此，盡管IK通道在0期去極未開(kāi)始激活，但通透性增加緩慢，從而形成平臺(tái)期逐漸增大的外向K+電流。 由于平臺(tái)期有多種離子流參與，膜電阻又高，只要其中有任何一種離子流變化，就可以引起膜電位的變化，造成平臺(tái)期的延長(zhǎng)或縮短平臺(tái)的膜電位水平抬高或降低。因此動(dòng)作電位平臺(tái)期是心肌細(xì)胞對(duì)各種因素最敏感的時(shí)期。 心電圖的S-T段大致相當(dāng)于心室肌動(dòng)作電位的2期，因此S-T段易于受各種因素的影響而發(fā)生改變。 3相：又稱快速?gòu)?fù)極末期 此期內(nèi)心室肌細(xì)胞膜的復(fù)極速度加快，膜電位由平臺(tái)期的0mV左右迅速恢復(fù)到-90 mV，完成復(fù)極過(guò)程，歷時(shí)100150ms。2期與3

19、期之間無(wú)明顯界限。 3期復(fù)極是由于L型Ca2+通道關(guān)閉，Ca2+內(nèi)流停止，而K+外流進(jìn)行性增加所致。3期復(fù)極的K+外流有賴于IK和IK1通道的參與。在平臺(tái)期逐漸增大的IK電流導(dǎo)致平臺(tái)期的終止和觸發(fā)3期復(fù)極，直至3期復(fù)極膜電位降到-50mV左右才關(guān)閉，如圖所示，當(dāng)膜內(nèi)電位由-20mV變化到-60mV時(shí)，由于內(nèi)向整流作用的減弱，IK1通道開(kāi)放增多，故隨著膜的復(fù)極化，膜對(duì)K+的通透性進(jìn)行性增大，K+外流不斷增強(qiáng)，為再生性正反饋過(guò)程，導(dǎo)致膜快速?gòu)?fù)極化。 從0期去極化開(kāi)始至3期復(fù)極化完畢的時(shí)間稱為動(dòng)作電位時(shí)程（action potential duration，APD），心室肌細(xì)胞約為200-300ms

20、。 動(dòng)作電位時(shí)程的長(zhǎng)短可隨心率的增快而縮短。如前所述，IK通道失活緩慢，可持續(xù)數(shù)百毫秒，當(dāng)心率增快時(shí)，在前一動(dòng)作電位所激活的IK通道尚未完全失活的基礎(chǔ)上又發(fā)生新的動(dòng)作電位，此時(shí)因膜對(duì)K+通透性較大，K+外流增多，故平臺(tái)期和 APD 縮短。 3相時(shí)間的長(zhǎng)短，主要取決于細(xì)胞膜對(duì)鉀離子的通透性。當(dāng)細(xì)胞外鉀離子濃度升高時(shí)，細(xì)胞膜對(duì)鉀離子的通透性升高，3相復(fù)極加速；反之則3相復(fù)極時(shí)間延長(zhǎng)。反映在心電圖上表現(xiàn)為高血鉀時(shí)Q-T間期縮短而低血鉀時(shí)T波增寬變平，Q-T間期可以延長(zhǎng)。Figure 28-16. Long QT syndrome due to genetic abnormality that blo

21、cks HERG K+ channels.This predisposes to ventricular arrhythmias because it s|ows K+ efflux|,prolongirlg the cardiac action potentialand hence the QT interval.(Modified from keating M, Sanguinetti MC Molecu1ar genetic insights into cardiovascular disease Science 1996;272:681.) 4相又稱恢復(fù)期 膜電位已恢復(fù)到靜息膜電位水平

22、，此期內(nèi)膜電位雖穩(wěn)定在-90mV，但在動(dòng)作電位期間進(jìn)入細(xì)胞的Na+、Ca2+和流出細(xì)胞的K+所造成的細(xì)胞內(nèi)外離子分布的變化并未恢復(fù)。因此，在4期內(nèi)仍有活躍的離子轉(zhuǎn)運(yùn)，以恢復(fù)細(xì)胞內(nèi)外離子的正常濃度梯度，從而保持心肌細(xì)胞正常的興奮性， (1) 通過(guò)膜上Na+-K+泵的活動(dòng)，每消耗1分子ATP排出3個(gè)Na+、攝取2個(gè)K+。 (2)Ca2+的主動(dòng)外運(yùn)主要通過(guò)細(xì)胞膜上Na+-Ca2+交換體（Na+-Ca2+exchanger）進(jìn)行，Na+-Ca2+交換體是Ca2+的雙向轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，按3：1的比例進(jìn)行Na+-Ca2+交換。 (3)此外，尚有少量的Ca2+可通過(guò)膜上Ca2+泵主動(dòng)排出細(xì)胞。 3：2的Na+-K

23、+耦聯(lián)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)產(chǎn)生的凈正電荷外流稱為泵電流（Ip）；而3：1的Na+-Ca2+交換產(chǎn)生的凈正電荷內(nèi)流稱為Na+-Ca2+交換電流（INa-Ca）。因此，心室肌細(xì)胞4期膜電位雖然穩(wěn)定于靜息電位水平，但并不意味著各種跨膜電流的停止。實(shí)際上，靜息電位是各種內(nèi)向和外向電流綜合平衡的結(jié)果。 心房肌細(xì)胞的動(dòng)作電位時(shí)程較短，歷時(shí)僅150ms左右，其形成機(jī)制與心室肌細(xì)胞大致相同。由于心房肌細(xì)胞膜對(duì)K+的通透性大于心室肌，故平臺(tái)期和動(dòng)作電位時(shí)程較短。 在非自律細(xì)胞，4相內(nèi)膜電位穩(wěn)定，處在靜息電位水平。在具有自動(dòng)節(jié)律性活動(dòng)的快反應(yīng)細(xì)胞如浦肯野細(xì)胞，動(dòng)作電位3相復(fù)級(jí)達(dá)到最大舒張水平后，在4相電舒張期內(nèi)自動(dòng)發(fā)生緩慢的

24、舒張除極，達(dá)到閾電位水平就產(chǎn)生一個(gè)新的動(dòng)作電位。這種舒張期自動(dòng)除極就是正常心肌自律細(xì)胞起搏活動(dòng)的基礎(chǔ)，其發(fā)生原理將于下面進(jìn)行討論。（2）慢反應(yīng)細(xì)胞 包括竇房結(jié)和房室結(jié)的心肌細(xì)胞。細(xì)胞膜上快通道數(shù)目較少；同時(shí)由于其最大舒張電位低，鈉通道處在失活狀態(tài)，興奮時(shí)只有慢通道激活開(kāi)放，故除極速率慢，動(dòng)作電位波幅小，傳導(dǎo)速度慢。如用通電的方法或用氨甲酰膽堿（carbamylcholine）處理竇房結(jié)細(xì)胞，使其最大舒張電位增加，則興奮時(shí)鈉通道也能被激活，動(dòng)作電位的除極速率可以稍增快。 由于慢反應(yīng)細(xì)胞興奮時(shí)只有慢通道激活，傳導(dǎo)速度很慢，每秒僅0.01-0.1米，同時(shí)其不應(yīng)期長(zhǎng)，在復(fù)極完畢后還有一段時(shí)間的不應(yīng)期，

25、因而易于發(fā)生傳導(dǎo)阻滯。 應(yīng)該指出，快通道、快反應(yīng)電流只有快反應(yīng)細(xì)胞具有，而慢通道、慢反應(yīng)電流則是所有心肌細(xì)胞所共有的電生理特性。它和正常竇性節(jié)律的發(fā)生、房室交界處的傳導(dǎo)延擱以及心肌興奮收縮偶聯(lián)都密切有關(guān)。當(dāng)快反應(yīng)細(xì)胞靜息電位減小而導(dǎo)致快通道失活后，僅剩下慢通道，這時(shí)傳導(dǎo)速度將大大減慢而自律性異常升高，易于發(fā)生傳導(dǎo)阻滯、折返激動(dòng)、異位節(jié)律而形成心律失常。快反應(yīng)和慢反應(yīng)的電生理特性比較參見(jiàn)表3-1-2。 表4 快反應(yīng)和慢反應(yīng)的生理特征 電生理特性 快反應(yīng) 慢反應(yīng) 靜息膜電位 -80-95mv -40-70mv 閾電位 -60-70mv -30-40mv 動(dòng)作電位幅度 100130mv 3575mv

26、 最大除極速率（Vmax） 2001000v/秒 110v/秒 膜通道的激活、失活 快 慢 依賴細(xì)胞外離子 Na+ Ca2+、Na+ 阻斷劑 河豚毒素 異搏定等 傳導(dǎo)速度 0.54.0m/s 0.010.1m/s 傳導(dǎo)的安全系數(shù) 高 低 不應(yīng)期 短,在復(fù)極完畢前終止 長(zhǎng),延長(zhǎng)到復(fù)極化完成后對(duì)刺激的反應(yīng) 全或無(wú) 隨刺激強(qiáng)度而變?nèi)?、心臟起搏原理 胚胎心肌就具有起搏功能。隨著個(gè)體發(fā)育，心肌細(xì)胞逐步分化特化。一部分成為在生理情況下不表現(xiàn)起搏功能的工作心肌，另一部分成為具有起搏功能的心臟特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)。后者又可分為傳導(dǎo)功能較差而起搏功能較強(qiáng)的竇房結(jié)和房室結(jié)以及傳導(dǎo)功能強(qiáng)而起搏功能較弱的希氏-浦肯野系統(tǒng)。

27、起搏細(xì)胞的共同電生理學(xué)特征是在電舒張期有自動(dòng)發(fā)生的舒張除極，除極達(dá)到閾電位水平產(chǎn)生一個(gè)新的動(dòng)作電位。因此，對(duì)起搏原理的研究就集中在對(duì)舒張除極的發(fā)生原理上。 心肌細(xì)胞在任一瞬間都有離子流在跨膜流動(dòng)。工作心肌在靜息狀態(tài)下，內(nèi)流和外流的跨膜離子流量相等，其凈流量為零，所以膜電位穩(wěn)定在靜息電位水平。正離子內(nèi)流量增加或者外流量減少，都可以引起細(xì)胞膜除極。起搏細(xì)胞舒張除極的發(fā)生，上述兩種可能性都存在，但何者為主以及有哪些離子流參加，卻一直存在爭(zhēng)論?？傮w來(lái)看，在認(rèn)識(shí)上有一個(gè)螺旋式上升的過(guò)程。（一）正常起搏活動(dòng) 1浦肯野細(xì)胞的起搏原理 早在二十世紀(jì)60年代，Vassalle發(fā)現(xiàn)，浦肯野纖維在起搏過(guò)程中膜電導(dǎo)降

28、低，起搏離子流在鉀平衡電位方向翻轉(zhuǎn)，提示是由于K+外流衰減引起舒張除極。Noble和Tsien（1968)進(jìn)一步證明，該離子流不僅轉(zhuǎn)向電位接近鉀平衡電位，而且轉(zhuǎn)向電位隨細(xì)胞外K+濃度變化而變化，變化值符合鉀流。因此，命名之為IK2。IK2向外流動(dòng)逐步衰減引起浦肯野纖維舒張除極這一學(xué)說(shuō)提出后，得到廣泛的接受。 上世紀(jì)70年代，人們開(kāi)始注意到在多細(xì)胞標(biāo)本采用電壓鉗制時(shí)，細(xì)胞隙縫（cleft）中離子濃度可能發(fā)生變化。Vassalle和Noble，Tsien用的標(biāo)本都是有蹄類哺乳動(dòng)物浦肯野纖維，其中的浦肯野細(xì)胞表面80為極狹窄的隙縫所復(fù)蓋，而細(xì)胞的內(nèi)向整流鉀通道（IK1通道）又十分發(fā)達(dá)，在采用過(guò)度極化

29、脈沖鉗制浦肯野纖維以研究起搏離子流時(shí)，細(xì)胞隙縫中的K+可以循IK1通道內(nèi)流入細(xì)胞，造成隙縫中K+濃度降低（耗盡），改變了細(xì)胞膜內(nèi)外的K+濃度差。這樣，測(cè)出的“轉(zhuǎn)向電位”并不一定反映離子流的方向翻轉(zhuǎn)，而可能是隙縫中K+濃度變化所引起的偽差。 在上述基礎(chǔ)上，DiFrancesco（1981）用5mmo1L鋇阻斷IK1通道后重復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)過(guò)度極化時(shí)膜電導(dǎo)不是降低，而是升高；用低濃度銫（0.5-1mmo1L）阻斷起搏離子流，總電流向外向移位說(shuō)明該離子流是內(nèi)向的；再進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)因過(guò)度極化而激活的內(nèi)向離子流，在-50mV開(kāi)始激活，-120mV充分激活，其主要成分是Na+。由于它和一般的電壓依賴

30、性離子通道因除極而激活截然相反，十分奇特（funny），故DiFrancesco命名之為If（圖3-1-2）。 If 的發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)時(shí)引起很大的震動(dòng)。對(duì)忽視細(xì)胞間隙縫中離子濃度變化引起實(shí)驗(yàn)偽差而導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)論這一現(xiàn)象，很多學(xué)者嘆為這是一代人的錯(cuò)誤。在If被人們普遍接受是浦肯野細(xì)胞的起搏離子流之后，在上個(gè)世紀(jì)80，90年代，人們發(fā)現(xiàn)鋇不僅能阻斷IK1，也能阻斷IK-ACh，IK-ATP，通道，低濃度銫除了可以阻斷If外，還可以阻斷鈉鉀泵流等。因而對(duì)DiFrancesco的結(jié)論提出了質(zhì)疑。Vassalle等（1995）對(duì)浦肯野細(xì)胞起搏原理重新進(jìn)行了研究，由于用的是單個(gè)犬浦肯野細(xì)胞，不存在細(xì)胞間隙縫的問(wèn)

31、題，所以他們不用任何阻滯劑，在正常生理溶液中進(jìn)行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)浦肯野細(xì)胞在過(guò)度極化過(guò)程中有兩種依賴時(shí)間的內(nèi)向離子流（起搏離子流）。一種在-50mV水平發(fā)生，這時(shí)膜電導(dǎo)降低，其轉(zhuǎn)向電位接近鉀平衡電位，提示它是一種隨時(shí)間而衰減的外向鉀流，它被鋇阻斷。這種鉀流不是延遲整流鉀流（IK）去激活成分，而是一個(gè)新發(fā)現(xiàn)的發(fā)生在舒張除極期間的鉀流，故命名之為IKdd。據(jù)測(cè)定，在膜電位-75mV時(shí)，Ikdd的幅值可達(dá)44pA，以浦肯野細(xì)胞平均膜電容280pF估算，可以產(chǎn)生160mVs的舒張除極速率，因此其重要性不容忽視。另一種起搏離子流在較負(fù)的膜電位被激活，在它產(chǎn)生時(shí)，膜電導(dǎo)升高，這種離子流幅值隨過(guò)度極化程度而增

32、加，到-115mV也未見(jiàn)電流方向翻轉(zhuǎn)，它也不能被鋇所阻斷，這種離子流就是DiFrancesco發(fā)現(xiàn)的If。實(shí)驗(yàn)又表明，Ikdd和If都可以被低濃度的銫所阻斷。Vassal1e等的工作不僅加深了人們對(duì)浦肯野細(xì)胞起博原理的理解，更具有普遍意義的是告戒我們，在研究工作中應(yīng)用阻滯劑時(shí)，不能只及一點(diǎn)，不及其余，必須全面考慮阻滯劑可能產(chǎn)生的各方面的作用。 2竇房結(jié)細(xì)胞起搏原理 竇房結(jié)（SAN）在結(jié)構(gòu)和功能上是一個(gè)非勻質(zhì)組織，由起搏細(xì)胞（P細(xì)胞）和過(guò)渡細(xì)胞組成。SAN中央部位的起搏細(xì)胞較小，胞內(nèi)肌細(xì)絲較少，最大舒張電位為-50-60mV；周邊部位的起搏細(xì)胞較大，胞內(nèi)肌細(xì)絲較多，最大舒張電位達(dá)-70mV或更負(fù)

33、。在生理?xiàng)l件下，中央部位的起搏細(xì)胞自律性最高，周邊的是潛在起搏細(xì)胞。但在游離單細(xì)胞，周邊部位起搏細(xì)胞的自律性卻高于中央。在體的SAN周邊部位起搏細(xì)胞自律性較低是由于受到其周圍心房肌細(xì)胞的電緊張抑制之故。 SAN起搏細(xì)胞體積較小，細(xì)胞膜電容僅40pF左右。以舒張除極速率70-140mVs估算，只需要2-5pA的凈內(nèi)向離子流就足夠了。在SAN起搏細(xì)胞舒張除極過(guò)程中，有眾多離子流。何者是主要的起搏離子流，幾十年來(lái)一直有爭(zhēng)論，但也正是這些學(xué)術(shù)爭(zhēng)論促進(jìn)了研究工作的不斷深入，逐步統(tǒng)一了認(rèn)識(shí)。 SAN細(xì)胞的起搏原理十分復(fù)雜，其中舒張?jiān)缙贗Kr的去激活衰減、If的激活和Ib起著重要作用，舒張晚期ICa-T也參

34、與。在區(qū)域性差異中，中央部位ICa-L較重要，而If和Ina在周邊部位的起搏中起作用。圖3-1-3為目前大家所公認(rèn)的竇房結(jié)動(dòng)作電位和起搏電位的離子機(jī)制。 （二）起搏功能的調(diào)控 在SAN的起搏原理被初步闡明后，20世紀(jì)90年代中后期心肌電生理工作者的興趣逐步轉(zhuǎn)向其起搏功能的調(diào)控，發(fā)現(xiàn)了許多物質(zhì)對(duì)它具有調(diào)控作用，如腺苷，NO，血管緊張素等。本文僅就自主神經(jīng)及其遞質(zhì)對(duì)SAN起搏功能調(diào)節(jié)的研究進(jìn)展作一介紹。通常認(rèn)為： ACh通過(guò)激活I(lǐng)K-ACh通道和抑制ICa-L通道，引起SAN細(xì)胞膜過(guò)度極化，減慢起搏頻率。 腎上腺素通過(guò)增強(qiáng)ICa-L和If，引起SAN起搏頻率加快。 近年來(lái)對(duì)這一問(wèn)題有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)

35、。DiFrancesco等發(fā)現(xiàn)，極低濃度的異丙腎上腺素（10nmo1L）和ACh（3nmo1L）就可以加快和減慢游離單個(gè)SAN起搏細(xì)胞的舒張除極速率和起搏頻率，而不影響最大舒張電位和動(dòng)作電位形態(tài)。這提示輕度交感和副交感神經(jīng)興奮不需要通過(guò)IK-ACh和ICa-L改變SAN起搏頻率。新近Demir等的工作也提示，低濃度ACh減慢SAN起搏頻率不需要通過(guò)IK-ACh。 DiFrancesco進(jìn)行了ACh對(duì)If，IK-ACh，ICa-L三種離子流的相對(duì)作用強(qiáng)度研究，發(fā)現(xiàn)ACh對(duì)竇房結(jié)If離子流的半最大抑制濃度為0.013mo1L，而對(duì)IK-ACh的半最大抑制濃度需要0.2mom/L，兩者相差10倍以上

36、。ACh 0.03mo1L對(duì)ICa-L沒(méi)有影響，需要增加到1-3mo1L才有明顯影響。但也有作者報(bào)道0.05mo1L就可以使ICa-L，幅值降低18。這一研究表明，在這三種離子流中，以If對(duì)ACh的敏感性最高。 在迷走神經(jīng)輕度興奮時(shí)，ACh和M受體結(jié)合后，抑制腺苷酸環(huán)化酶，減少cAMP產(chǎn)生，使If通道受抑制，開(kāi)放速率減慢，單通道開(kāi)放概率降低，激活曲線左移，If幅值降低，SAN起搏頻率降低。 腎上腺素在低濃度時(shí)加快SAN細(xì)胞起搏頻率看來(lái)是通過(guò)If離子流發(fā)揮作用的。Choi等（1999）報(bào)道，310-8mo1L異丙腎上腺索就可以加快SAN起搏頻率和DiFrancesco的報(bào)道相符。1mo1L異丙腎

37、上腺素可以使If激活曲線右移，通道開(kāi)放速率和開(kāi)放概率增加，If離子流幅值增加，SAN起搏頻率增加。其機(jī)制是和受體結(jié)合，激活腺苷酸環(huán)化酶，使細(xì)胞內(nèi)cAMP增加而引起的。 用同時(shí)測(cè)定細(xì)胞內(nèi)鈉離子活度和起搏電位的方法，Choi等證明異丙腎上腺素和氨甲酰膽堿在低濃度時(shí)的作用主要通過(guò)If引起，If的主要成分是Na+。 cAMP作為第二信使，一般認(rèn)為它對(duì)離子通道的作用是通過(guò)激活蛋白激酶A（PKA），引起通道蛋白磷酸化而激活。但新近的研究發(fā)現(xiàn)，cAMP對(duì)If通道的作用與上述的不同。是通過(guò)一個(gè)非磷酸化途徑或非代謝途徑引起的。cAMP直接作用于If通道的細(xì)胞內(nèi)側(cè)面使之激活，不僅cAMP可以，cGMP，cCMP都

38、可以激活I(lǐng)f通道，只是作用較弱。用鏈霉蛋白酶（Pronase）處理SAN起博細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)面后，If通道仍能被過(guò)度極化所激活，但不能再被cAMP激活，這說(shuō)明If通道存在兩種門控系統(tǒng)電壓門控系統(tǒng)和環(huán)核苷酸門控系統(tǒng)，兩者在通道蛋白分子結(jié)構(gòu)上的部位是不同的。 關(guān)于SAN起搏功能調(diào)控的研究，目前尚在起步階段，各種神經(jīng)體液因素如何整合來(lái)調(diào)節(jié)SAN起搏功能以適應(yīng)生理功能的需要，以及它們作用的分子機(jī)制，都有待于進(jìn)一步研究闡明。 （三）異常起搏活動(dòng) 在病理?xiàng)l件下起搏活動(dòng)不僅見(jiàn)于特殊傳導(dǎo)組織，也可以發(fā)生于工作心肌。異常起搏活動(dòng)的命名，各家不一。Cranefield從基本電生理學(xué)出發(fā)，把異常起搏活動(dòng)分為兩大類，一類

39、是早期后除極（early afterdepolarization，EAD），另一類是延遲后除極（delayed afterdepolarization，DAD），被各家所廣泛接受。以下分別討論其發(fā)生機(jī)理。 1早期后除極 浦肯野細(xì)胞的膜電位除極到一定水平時(shí)，其膜電位不穩(wěn)定而傾向于產(chǎn)生自發(fā)震蕩，這種膜電位的震蕩發(fā)生于-40mv+10mv之間，接近動(dòng)作電位平臺(tái)期的電位水平，故又名平臺(tái)震蕩（plateau oscillation）。平臺(tái)震蕩也可以發(fā)生于工作心肌，例如由于低鉀、缺血缺氧或酸中毒等因素造成心肌細(xì)胞動(dòng)作電位復(fù)極受阻而膜電位徘徊于上述數(shù)值時(shí)，膜電位即可發(fā)生震蕩除極而產(chǎn)生一連串的異位起搏（圖3-

40、1-4）。正由于這種除極發(fā)生在完全復(fù)極化以前，故稱之為早期后除極。 在平臺(tái)的膜電位水平，快鈉通道已處在失活狀態(tài)，震蕩波的除極和復(fù)極分別由慢內(nèi)向離子流（isi）和延遲復(fù)極離子流（ixi）所引起。例如豚鼠乳頭肌的平臺(tái)震蕩除極是由于Ca2+、Na+內(nèi)流引起的（Ca2+、Na+是豚鼠乳頭肌isi的主要成分），減少細(xì)胞外Ca2+或Na+的濃度都可以使震蕩的波幅減小，尤其以Ca2+的影響更為明顯。當(dāng)細(xì)胞外Ca2+濃度從正常的1.8mM/L降低到0.9mM/L時(shí)，平臺(tái)震蕩停止；而增加細(xì)胞外Ca2+濃度可引起震蕩波幅增加。 2延遲后除極 浦肯野細(xì)胞洋地黃中毒時(shí)，在電刺激引起的動(dòng)作電位復(fù)極完畢后往往以一個(gè)短暫的

41、震蕩除極波，這個(gè)除極波如果達(dá)到閾電位，就可以誘發(fā)產(chǎn)生一個(gè)新的動(dòng)作電位，形成一次異位搏動(dòng)（圖3-1-5）。這種除極波由于發(fā)生在前一動(dòng)作電位充分復(fù)極以后，故稱為延遲后除極。 延遲后除極的波幅和除極速率隨著刺激頻率的增加而增加。在高頻刺激下，延遲后除極的波幅增加，除極速率也加快，因而由它所誘發(fā)的異位搏動(dòng)和前一動(dòng)作電位的聯(lián)律間距縮短。這可能就是洋地黃中毒時(shí)出現(xiàn)超速興奮的機(jī)理。 延遲后除極不僅見(jiàn)于洋地黃中毒，凡是能引起細(xì)胞內(nèi)Ca2+超負(fù)荷的因素都可以誘發(fā)或加強(qiáng)之，如兒茶酚胺、高鈣、低鉀和高頻刺激等。 Lederer和Tsien在小牛浦肯野纖維的電壓鉗制術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，延遲后除極是由于一種短暫性的內(nèi)向離子（T

42、ransient inward current，iti）引起的。iti在鈣超負(fù)荷的情況下增大，使人很容易想到它可能由于鈣離子內(nèi)流引起的。但Kass的實(shí)驗(yàn)否定了這一點(diǎn)，因?yàn)閕ti的轉(zhuǎn)向電位約為-5mv，和鈣離子的電化學(xué)平衡電位相去甚遠(yuǎn)。去掉細(xì)胞外液中的氯離子，大幅度的改變細(xì)胞外鈣離子濃度（2.7-16.2mM）或鉀離子濃度(1-8mM)對(duì)上述iti的轉(zhuǎn)向電位影響都不大，表明它的主要離子成分是Na+。但這種以Na+為主要成分的iti不受河豚毒素(TTX)的直接影響，說(shuō)明它不是通過(guò)快鈉通道內(nèi)流的。Kass認(rèn)為，iti可能通過(guò)原先存在于細(xì)胞膜上的背景鈉離子通道或叫做“漏”通道流入的；另一種可能是細(xì)胞內(nèi)

43、鈣超負(fù)荷時(shí)鈣的排出引起的生電性鈣鈣交換所致。 綜上所述，目前對(duì)延遲后除極發(fā)生機(jī)理的認(rèn)識(shí)是：在各種因素導(dǎo)致的細(xì)胞內(nèi)鈣離子超負(fù)荷情況下，細(xì)胞內(nèi)肌漿網(wǎng)等鈣貯存處有鈣的震蕩性釋放，這改變了細(xì)胞膜的通透性，從而導(dǎo)致延遲后除極。附： 心律失常的電生理機(jī)制與抗心律失常藥的分類 心律失常是臨床上的一種表現(xiàn), 不論心臟有無(wú)器質(zhì)性病變均可發(fā)生心律失常。 臨床上大多數(shù)心肌梗死病人會(huì)發(fā)生室性心律失常, 尤其在發(fā)病早期常常由于突發(fā)性惡性心律失常引起心室顫動(dòng)而猝死。因此終止或預(yù)防心律失常的發(fā)生頗為重要。由于心律失常的病因、種類比較復(fù)雜, 加上近年來(lái)抗心律失常藥發(fā)展迅速, 品種繁多, 作用機(jī)制和發(fā)生不良反應(yīng)尚不完全清楚,

44、特別近年來(lái)通過(guò)多中心臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)某些藥物抑制心律失常的效果很強(qiáng), 但死亡率反而增加, 因此進(jìn)一步深入研究藥物的作用機(jī)制、觀察臨床效果、不良反應(yīng)及預(yù)后等, 為正確合理選用抗心律失常 藥進(jìn)行治療顯得十分重要。 1心律失常的分類 臨床上的心律失常分類大多按心率的快、慢將心律失常分為兩大類: （1）快速型心律失常 房性早搏、房性心動(dòng)過(guò)速、心房顫動(dòng)、心房撲動(dòng)、陣發(fā)性室上性心動(dòng)過(guò)速、室性早搏、室性心動(dòng)過(guò)速、心室顫動(dòng)等。 （2） 緩慢型心律失常 竇性心動(dòng)過(guò)緩、傳導(dǎo)阻滯等。 也有臨床學(xué)家按心律失常引起循環(huán)障礙嚴(yán)重程度及預(yù)后, 而將心律失常分為致命性、潛在致命性和良性三大類。 尚有按心律失常發(fā)生機(jī)制分為沖動(dòng)發(fā)生

45、異常、沖動(dòng)傳導(dǎo)異常以及沖動(dòng)發(fā)生與沖動(dòng)傳導(dǎo)異常而進(jìn)行分類, 這種方法不完全適合臨床應(yīng)用。 近年來(lái)有人提出調(diào)節(jié)受體學(xué)說(shuō)和離子通道調(diào)節(jié)分類法, 了解心房、心室肌的各種離子通道的空間差異, 這對(duì)抗心律失常藥的選擇有重要意義。但目前, 仍以心率的快、慢的分類對(duì)臨床診斷和治療有實(shí)用意義。 第三節(jié) 心肌的電生理特性 心肌細(xì)胞具有興奮性、自律性、傳導(dǎo)性和收縮性四種基本生理特性，其中興奮性、自律性和傳導(dǎo)性是以心肌細(xì)胞膜的生物電活動(dòng)為基礎(chǔ)，屬電生理特性。收縮性是以收縮蛋白的功能活動(dòng)力基礎(chǔ)，是心肌的一種機(jī)械特性。在心臟內(nèi)，通過(guò)電生理特性形成興奮的產(chǎn)生和傳導(dǎo)，并影響心肌的收縮特性。 一、興奮性 興奮性（excitab

46、iliiy）是指具有對(duì)刺激產(chǎn)生興奮的能力或特性，興奮性的高低可用閾值作為衡量指標(biāo)。閾值高表示興奮性低，閾值低表示興奮性高。 1決定和影響心肌興奮性的因素 心肌細(xì)胞興奮的產(chǎn)生包括靜息電位去極化達(dá)到閾電位水平以及Na+通道（快反應(yīng)細(xì)胞）或Ca2+通道（慢反應(yīng)細(xì)胞）的激活這兩個(gè)基本過(guò)程。任何影響這兩個(gè)基本過(guò)程的因素都可改變心肌的興奮性。 （1）靜息電位與閾電位之間的差值：靜息電位（或最大復(fù)極電位）絕對(duì)值增大或閾電位水平上移，均可致二者間差值增大，將使引起興奮所需的刺激強(qiáng)度增大，即興奮性降低。反之，在一定范圍內(nèi)二者之間的差值減小，則興奮性增高。例如，乙酰膽堿通過(guò)M受體可激活乙酰膽堿激活的K+通道，使膜

47、對(duì)K+的通透性增加，促進(jìn)K+外流(IK-Ach），細(xì)胞膜發(fā)生超極化，興奮性降低。在通常情況下，心肌的閾電位水平較少發(fā)生改變，不如靜息電位水平變化對(duì)心肌興奮性的影響多見(jiàn)。奎尼丁可抑制Na+通道的激活過(guò)程，使閾電位上移，心肌興奮性降低。 （2）離子通道的性狀：Na+通道和Ca2+通道均有備用（或稱靜息，resting）、激活（activation）和失活（inactivation）三種功能狀態(tài)；處于何種狀態(tài)，取決于當(dāng)時(shí)膜電位的水平以及有關(guān)的時(shí)間進(jìn)程，表現(xiàn)為電壓依從性和時(shí)間依從性。在快反應(yīng)細(xì)胞，當(dāng)膜電位處于正常靜息電位水平（-90mV）時(shí)，Na+通道處于關(guān)閉的備用狀態(tài)；當(dāng)膜電位從靜息電位去極化達(dá)到閾

48、電位水平（-70mV）時(shí)，大量Na+通道被激活開(kāi)放，Na+通透性增加，其激活過(guò)程歷時(shí)約1ms，Na+通道激活后即迅速失活關(guān)閉，且在一定時(shí)間內(nèi)不能被再次激活，即喪失反應(yīng)性，其失活過(guò)程歷時(shí)數(shù)毫秒到10ms。只有在膜電位復(fù)極到靜息電位時(shí)，Na+通道才完全恢復(fù)到備用狀態(tài)，即恢復(fù)再興奮的能力，此過(guò)程稱為復(fù)活（reactivation）。 因此，Na+通道是否處于備用狀態(tài)，是快反應(yīng)細(xì)胞當(dāng)時(shí)是否具有興奮性的前提，而正常靜息電位水平又是決定Na+通道是否處于或復(fù)活到備用狀態(tài)的關(guān)鍵。在慢反應(yīng)細(xì)胞，L型Ca2+通道的激活、失活和復(fù)活的速度均較慢，其激活的閾電位約在-40mV，但直至+10mV時(shí)才完全失活；而其復(fù)活

49、則需待膜電位完全復(fù)極后才開(kāi)始。Na+通道的性狀 Na+通道所處的機(jī)能狀態(tài),是決定興奮性正常、低下和喪失的主要因素。以快反應(yīng)細(xì)胞為例，Na+通道具有備用(或靜息，resting)、激活（activation）和失活（inactivation）三種狀態(tài)。完全備用 失 活 剛復(fù)活 漸復(fù)活 基本備用 產(chǎn)生AP 絕對(duì)不應(yīng)期 局部反應(yīng)期 相對(duì)不應(yīng)期 超常期 興奮性正常 興奮性無(wú) 興奮性低 興奮性高2與神經(jīng)細(xì)胞相似，心肌細(xì)胞在一次興奮過(guò)程中，興奮性也發(fā)生一系列的周期性變化。這種興奮性的周期性變化主要是由于膜電位變化引起離子通道的狀態(tài)發(fā)生變化的結(jié)果。 （1）有效不應(yīng)期：從動(dòng)作電位0期去極化開(kāi)始到3期復(fù)極化至-

50、60mV的這一段時(shí)間內(nèi)，即使給予很強(qiáng)的刺激，心肌也不會(huì)產(chǎn)生新的動(dòng)作電位，稱為有效不應(yīng)期（effective refractory period，ERP）。不應(yīng)期的實(shí)質(zhì)就是由于膜電位絕對(duì)值過(guò)低，Na+通道完全失活或復(fù)活的數(shù)目太少。 （2）相對(duì)不應(yīng)期：從復(fù)極化-60mV至-80mV的時(shí)間內(nèi)，若給予閾上刺激可使膜產(chǎn)生動(dòng)作電位，這一段時(shí)間稱為相對(duì)不應(yīng)期（re1ative refractory period）。在此期內(nèi)，Na+通道已逐漸復(fù)活，但開(kāi)放能力尚未恢復(fù)正常，故心肌興奮性仍低于正常水平。 （3）超常期：膜內(nèi)電位由-80mV恢復(fù)到-90mV的這段時(shí)間內(nèi)，由于Na+通道已基本復(fù)活，而膜電位的絕對(duì)值小于

51、靜息電位值，即與閾電位之間的差距較小，故其興奮性高于正常，稱為超常期（supranorma1 period）。 圖.心肌的動(dòng)作電位與興奮性的變化(1)在復(fù)極化的不同時(shí)期給予刺激所引起的反應(yīng)（a,b,c,d,e,）。(2)用閾值變化曲線表示興奮后興奮性的變化。 圖.心肌快、慢反應(yīng)細(xì)胞的有效不應(yīng)期(1)在復(fù)極化的不同時(shí)期給予刺激所引起的反應(yīng)（a,b,c,d,e,）。(2)用閾值變化曲線表示興奮后興奮性的變化。 慢反應(yīng)細(xì)胞興奮性的周期性變化，由于ICa-L通道的復(fù)活速率很慢，往往在動(dòng)作電位完全復(fù)極化以后， 細(xì)胞乃處在不應(yīng)期內(nèi)，稱為復(fù)極后不應(yīng)狀態(tài)（postrepolarization refracto

52、riness). 慢反應(yīng)細(xì)胞未發(fā)現(xiàn)存在超常期。 二、自律性 組織、細(xì)胞能夠在沒(méi)有外來(lái)刺激的條件下自動(dòng)發(fā)生節(jié)律性興奮的特性稱為自動(dòng)節(jié)律性（autorhythmicity），簡(jiǎn)稱自律性。具有自動(dòng)節(jié)律性的組織或細(xì)胞稱為自律組織或自律細(xì)胞。自律性的高低可用單位時(shí)間（每分鐘）內(nèi)自動(dòng)發(fā)生興奮的次數(shù)，即自動(dòng)興奮的頻率來(lái)衡量。 1. 心臟的起搏點(diǎn) 100 50 40 25 次/分 自律性：竇房結(jié) 房室交界 房室束及其分支 浦肯野纖維 正常起搏點(diǎn)（竇性心律） 潛在起搏點(diǎn)異位起搏點(diǎn)(normal pacemaker)(sinus rhythm) (latent pacemaker)(ectopic ) 搶先占領(lǐng)

53、安全因素（備用） 超驅(qū)動(dòng)壓抑 潛在的危險(xiǎn)因素 在正常情況下，竇房結(jié)的自律性最高，對(duì)心臟興奮起主導(dǎo)作用，是心臟興奮的正常開(kāi)始部位，稱為正常起搏點(diǎn)（norma1 pacemaker），所形成的心臟節(jié)律稱為竇性節(jié)律（sinus rhythm）。而竇房結(jié)之外的其它自律組織在正常情況下并不自動(dòng)產(chǎn)生興奮，只起興奮傳導(dǎo)作用，稱為潛在起搏點(diǎn)（1atent pacemaker）。潛在起搏點(diǎn)的存在一方面是一種安全因素，即當(dāng)正常起搏點(diǎn)的活動(dòng)發(fā)生障礙時(shí)，可作為備用起搏點(diǎn)以較低的頻率繼續(xù)保持心臟搏動(dòng)，故具有重要的生理意義；另一方面，它也是一種潛在的危險(xiǎn)因素，當(dāng)潛在起搏點(diǎn)自律性增高并超過(guò)竇房結(jié)時(shí)，可引起心律失常，是心律失

54、常發(fā)生的重要因素之一。當(dāng)潛在起搏點(diǎn)控制部分或整個(gè)心臟的活動(dòng)時(shí)，就成為異位起搏點(diǎn)（ectopic pacemaker）。竇房結(jié)對(duì)潛在起搏點(diǎn)的控制通過(guò)兩種方式實(shí)現(xiàn)： （1）搶先占領(lǐng)（capture）。由于竇房結(jié)的自律性高于其它潛在起搏點(diǎn)，故當(dāng)潛在起搏點(diǎn)4期自動(dòng)去極化尚未達(dá)到閾電位水平時(shí)，已被竇房結(jié)傳來(lái)的沖動(dòng)所激動(dòng)而產(chǎn)生動(dòng)作電位，其自身的自律性無(wú)法表現(xiàn)出來(lái)。 (2)超速驅(qū)動(dòng)壓抑（overdrive suppression）。當(dāng)自律細(xì)胞在受到快于其固有自律頻率的刺激時(shí)，按外加的刺激頻率發(fā)生興奮，稱為超速驅(qū)動(dòng)。在外來(lái)超速驅(qū)動(dòng)刺激停止后，自律細(xì)胞不能立即呈現(xiàn)其固有的自律性活動(dòng)，需經(jīng)一段靜止期后才逐漸恢復(fù)其

55、自律性。這種現(xiàn)象稱為超速驅(qū)動(dòng)壓抑。超速驅(qū)動(dòng)的頻率和自律細(xì)胞的固有頻率相差越大，受壓抑的時(shí)間越長(zhǎng)。超速驅(qū)動(dòng)壓抑的生理意義： 當(dāng)發(fā)生一過(guò)性的竇性頻率減慢時(shí)，潛在起搏點(diǎn)自律性不會(huì)立即表現(xiàn)出來(lái)，故有利于防止異位搏動(dòng)。產(chǎn)生原理： 超速驅(qū)動(dòng)壓抑的產(chǎn)生與細(xì)胞膜上生電性Na+-K+泵活動(dòng)增強(qiáng)有關(guān)。 在某些病態(tài)竇房結(jié)綜合征的患者，竇房結(jié)細(xì)胞常周期性短暫地停止起搏，此時(shí)由于超速驅(qū)動(dòng)壓抑的作用，潛在起博點(diǎn)并不能立即起搏，患者可因心臟短時(shí)停搏引起腦缺血而出現(xiàn)意識(shí)喪失，嚴(yán)重者甚至可危及生命。 同樣，在人工起搏的情況下，如需要暫停人工起搏器，應(yīng)逐漸降低其驅(qū)動(dòng)頻率，以免發(fā)生心搏停止。 （1）最大復(fù)極電位與閾電位之間的差距：

56、最大復(fù)極電位的絕對(duì)值變小和（或）閾電位下移，均使二者間差距縮小，如果4期自動(dòng)去極化的速度不變，則自動(dòng)去極化到達(dá)閾電位所需的時(shí)間縮短，自律性增高；反之則自律性降低。 乙酰膽堿通過(guò)激活乙酰膽堿激活的K+ 通道，可促進(jìn)K+外流（IK-Ach），使最大復(fù)極電位值增大，故自律性降低。2決定和影響自律性的因素 自律細(xì)胞自動(dòng)興奮是通過(guò)4期自動(dòng)去極化使膜電位從最大復(fù)極電位達(dá)到閾電位水平而引起的。因此，自律性的高低主要取決于4期自動(dòng)去極化的速度及最大復(fù)極電位與閾電位之間的差距，其中以4期自動(dòng)去極化速度更為重要。 （2）4期自動(dòng)去極化的速度：4期自動(dòng)去極化的速度增快，達(dá)到閾電位所需的時(shí)間就縮短，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生興奮

57、的次數(shù)就增多，自律性增高，反之則自律性降低。 交感神經(jīng)興奮通過(guò)釋放去甲腎上腺素可促進(jìn)竇房結(jié)細(xì)胞的If通道和Ca2+通道開(kāi)放，使If和ICa增大，故4期自動(dòng)去極化速度和自律性增高。 迷走神經(jīng)興奮時(shí)末梢釋放的乙酰膽堿可提高膜對(duì)K+的通透性，使4期膜對(duì)K+的通透性增大，K+外流衰減減慢；同時(shí)，乙酰膽堿還可抑制If和L型Ca2+通道的開(kāi)放，均使4期自動(dòng)去極化速度減慢，自律性降低。 三、傳導(dǎo)性 心肌細(xì)胞具有傳導(dǎo)興奮的能力，稱為傳導(dǎo)性（conductivity）。傳導(dǎo)性的高低可用興奮的傳播速度來(lái)衡量。竇房結(jié)是心臟的正常起搏點(diǎn)，由竇房結(jié)發(fā)出的興奮沿一定途徑傳遍整個(gè)心臟，控制心臟的節(jié)律性活動(dòng)。若心臟內(nèi)興奮傳播

58、速度和傳播途徑發(fā)生異常，可導(dǎo)致心律失常的發(fā)生。 1心臟內(nèi)興奮傳播的特點(diǎn) （1）心肌細(xì)胞間的直接電傳遞：心肌細(xì)胞間存在閏盤，相鄰細(xì)胞之間可以通過(guò)縫隙連接（gap junction）處的細(xì)胞間通道發(fā)生相互聯(lián)系。細(xì)胞間通道可允許分子量小于1000的物質(zhì)通過(guò)，并構(gòu)成細(xì)胞間的低電阻區(qū)，具有高度的通透性，興奮可以局部電流的形式通過(guò)這些低電阻區(qū)直接進(jìn)入相鄰細(xì)胞，在細(xì)胞間迅速傳播，實(shí)現(xiàn)同步性活動(dòng)，使整個(gè)心室（或整個(gè)心房）構(gòu)成一個(gè)功能性合胞體，由于心房和心室之間有結(jié)締組織相隔離，在正常情況下，二者間除通過(guò)房室交界相互連接外，并無(wú)其它心肌纖維相互聯(lián)系，故心房和心室各自構(gòu)成一個(gè)功能單位。 （2）興奮通過(guò)特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)

59、的有序傳播：雖然心肌細(xì)胞間存在直接電傳遞，但興奮在心臟內(nèi)的傳播并非雜亂無(wú)章的，而是通過(guò)傳導(dǎo)速度較快的特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)完成的。在正常情況下，由竇房結(jié)產(chǎn)生的興奮通過(guò)心房肌傳播到左、右心房，同時(shí)沿由心房肌組成的“優(yōu)勢(shì)傳導(dǎo)通路”迅速傳播到房室交界區(qū)，經(jīng)房室束、左和右束支、浦肯野纖維網(wǎng)傳播到心內(nèi)膜側(cè)心室肌，再通過(guò)心室肌將興奮由心內(nèi)膜側(cè)向心外膜側(cè)的心室肌擴(kuò)播，引起整個(gè)心室興奮。 （3）心臟內(nèi)興奮的傳導(dǎo)速度：由于各種心肌細(xì)胞的傳導(dǎo)性高低不等，興奮在心臟各個(gè)部位傳播的速度不相同。 在心房，一般心房肌的傳導(dǎo)速度較慢，約為0.4mS，而“優(yōu)勢(shì)傳導(dǎo)通路”的傳導(dǎo)速度較快，約為1.0-1.2ms，竇房結(jié)的興奮可由此途徑較快

60、地傳播到房室交界區(qū)。 心室內(nèi)傳導(dǎo)系統(tǒng)的傳導(dǎo)速度最快，為2-4mS，比心室肌的傳導(dǎo)速度（約1m/s）快得多，且末梢浦肯野纖維呈網(wǎng)狀分布于心室壁，使由房室交界傳入心室的興奮能迅速傳遍左，右心室，保證全部心室肌幾乎完全同步收縮，產(chǎn)生較好的射血效果。若心室內(nèi)興奮傳導(dǎo)速度降低，心室肌不能產(chǎn)生同步性收縮，其泵血效率可降低20-30%。 房室交界區(qū)細(xì)胞的傳導(dǎo)性很低，其中又以結(jié)區(qū)傳導(dǎo)最慢，傳導(dǎo)速度僅0.02mS，在人類，房室交界區(qū)約2.2mm長(zhǎng)，但興奮在此處傳導(dǎo)耗時(shí)達(dá)0.1s，而興奮由竇房結(jié)傳到房室交界邊緣及在整個(gè)心室內(nèi)的傳播，分別僅耗時(shí)0.06s。興奮在房室交界區(qū)傳導(dǎo)速度緩慢而使興奮在此延擱一段時(shí)間的現(xiàn)象稱