大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理生物電

大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理生物電第1頁/共44頁

根據(jù)各類心肌細(xì)胞AP的O期去極化速率和4期有無自動(dòng)去極化,將心肌分為:①快反應(yīng)自律細(xì)胞：0期去極速率快，4期有自動(dòng)去極化。②快反應(yīng)非自律細(xì)胞：0期去極速率快，4期無自動(dòng)去極化。③慢反應(yīng)自律細(xì)胞：O期去極速率慢,4期有自動(dòng)去極化。④慢反應(yīng)非自律細(xì)胞：O期去極速率慢,其4期無自動(dòng)去極化。第2頁/共44頁(一)工作細(xì)胞的跨膜電位及其形成機(jī)制1．心室肌細(xì)胞RP形成機(jī)制（1）幅度：-90mV(較骨骼肌細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞大)。（2）機(jī)制：=K+平衡電位條件：①膜兩側(cè)存在濃度差：

②膜通透性具選擇性：K+/Na+＝100/1

結(jié)果：K+順濃度梯度由膜內(nèi)向膜外擴(kuò)散，達(dá)到K+平衡電位。[K+]i

＞[K+]o＝28∶1[Na+]i

＜[Na+]o＝1∶13第3頁/共44頁第4頁/共44頁

2.心室肌細(xì)胞AP的形成機(jī)制：

0期：刺激↓RP↓↓閾電位↓激活快Na+通道↓Na+再生式內(nèi)流↓Na+平衡電位（0期）快Na+通道：-70mV激活，-55mV失活，持續(xù)1-２ms，特異性強(qiáng)(只對(duì)Na+通透)，阻斷劑(TTX)，激活劑(苯妥因鈉)。

0期按任意鍵顯示動(dòng)畫2第5頁/共44頁1期：快Na+通道失活+激活I(lǐng)to通道↓K+一過性外流↓快速復(fù)極化（1期）Ito通道：70年代認(rèn)為Ito的離子成分為Cl-，現(xiàn)在認(rèn)為Ito可被K+通道阻斷劑（四乙基胺、4-氨基吡啶）阻斷，Ito的離子成分為K+。1期Na+K+按任意鍵顯示動(dòng)畫2第6頁/共44頁2期：O期去極達(dá)-40mV時(shí)已激活慢Ca2+通道+激活I(lǐng)K通道↓Ca2+緩慢內(nèi)流與K+外流處于平衡狀態(tài)↓緩慢復(fù)極化（2期=平臺(tái)期）慢Ca2+通道：激活與失活比Na+通道慢，特異性不高：Ca2+（53%）、Na+（27%）、K+（20%）都通透，阻斷劑：Mn2+和多種Ca2+阻斷劑（異搏定）。2期Na+K+Ca2+K+按任意鍵顯示動(dòng)畫2第7頁/共44頁圖4-7豚鼠心室肌細(xì)胞內(nèi)向整流鉀電流IK1的電流-電壓曲線

Em：膜電位

Er：轉(zhuǎn)向電位；Eth：閾電位（注意去極化時(shí)曲線的內(nèi)向移動(dòng)）

（引自ZazaA,RosenMR.AnIntroductiononCardiacCellularElectrophysiology.2000）

平臺(tái)期持續(xù)時(shí)間較長的原因第8頁/共44頁3期：慢Ca2+通道失活+IKIK1通道通透性↑↓K+再生式外流↓快速復(fù)極化至RP水平（3期）4期:因膜內(nèi)[Na+]和[Ca2+]升高,而膜外[K+]升高→激活離子泵→泵出Na+和Ca2+,泵入K+→恢復(fù)正常離子分布,3Na+和Ca2+交換體。3期Na+K+Ca2+K+K+○泵按任意鍵顯示動(dòng)畫2○泵3期第9頁/共44頁二、自律細(xì)胞的跨膜電位及其形成機(jī)制

概念：心臟在離體和脫離神經(jīng)支配下，仍能自動(dòng)地產(chǎn)生節(jié)律性興奮和收縮的特性。

起源：心內(nèi)特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)（房室結(jié)的結(jié)區(qū)除外），其自律性竇房結(jié)>房室交界>心室內(nèi)傳導(dǎo)組織。竇房結(jié)為正常起搏點(diǎn)，其它組織為潛在起搏點(diǎn)（搶先占領(lǐng)、超速抑制）。(一)自律細(xì)胞的跨膜電位及形成機(jī)制

1.竇房結(jié)細(xì)胞(慢反應(yīng)自律細(xì)胞)的電位

(1)電位特征：

RP：不穩(wěn)定，能自動(dòng)去極化，=最大復(fù)極電位。

AP：分0,3,4三個(gè)時(shí)期，無1期和2期。第10頁/共44頁（2）電位形成機(jī)制

0期：當(dāng)4期自動(dòng)去極化達(dá)到閾電位→激活慢鈣通道（Ica-L型）→Ca2+內(nèi)流Ca2+Ca2+0期閾電位零電位按任意鍵顯示動(dòng)畫1、2第11頁/共44頁3期：慢鈣通道（Ica-L型）漸失活+激活鉀通道（IK）→Ca2+內(nèi)流↓+K+遞減性外流

（因鉀通道的失活K+呈遞減性外流）K+Ca2+3期按任意鍵顯示動(dòng)畫1、2第12頁/共44頁4期：K+遞減性外流+Na+遞增性內(nèi)流（If）+Ca2+內(nèi)流（Ica-T型鈣通道激活）→緩慢自動(dòng)去極化K+具“自我”啟動(dòng)→“自我”發(fā)展→“自我”終止的離子流現(xiàn)象。Na+Ca2+4期按任意鍵顯示動(dòng)畫1、2第13頁/共44頁小結(jié)：慢反應(yīng)自律細(xì)胞的電位形成機(jī)制復(fù)極化至-60mV時(shí)If通道遞增性激活3期末Ik通道遞增性失活自動(dòng)去極后1/3期Ca2+通道（T型）開放K+遞減性外流Na+遞增性內(nèi)流Ca2+內(nèi)流自動(dòng)去極達(dá)閾電位（-40mV）慢Ca2+通道（L型）開放Ca2+內(nèi)流↑產(chǎn)生AP的0期注：Ik失活∶If激活＝6∶1，故4期自動(dòng)去極If作用不大；但若在超極化時(shí)，4期自動(dòng)去極If的作用為主要離子流成分。自我啟動(dòng)自我發(fā)展自我終止第14頁/共44頁2.浦肯野細(xì)胞(快反應(yīng)自律細(xì)胞)的電位1.形成機(jī)制：

0、1、2、3期：心室肌細(xì)胞基本相似。

4期：為遞增性Na+為主的內(nèi)向離子流（If）+遞減性外向K+電流所引起的自動(dòng)去極化。2.特點(diǎn)：（1）0期去極化速快，幅度大。（2）4期自動(dòng)去極化速度比竇房結(jié)細(xì)胞的慢，故自律性低。注：If通道：復(fù)極化的3期-60mV開始激活、-100mV充分激活，去極化的0期-50mV失活。是超極化激活、具有時(shí)間依從性的非特異性通道，不是快Na+通道，∵TTX不能阻斷。第15頁/共44頁小結(jié)：快反應(yīng)自律細(xì)胞的電位形成機(jī)制

斷3期末K+通道的遞增性失活電位復(fù)極至-60mV時(shí)If通道的遞增性激活

K+遞減性外流Na+遞增性內(nèi)流自動(dòng)去極達(dá)閾電位快Nａ+通道開放Na+再生式內(nèi)流去極化→產(chǎn)生AP的0期當(dāng)去極化電位至-50mV時(shí)→If通道失活，自動(dòng)去極化終止自我啟動(dòng)自我發(fā)展自我終止第16頁/共44頁快、慢反應(yīng)心肌細(xì)胞AP的特征比較

快反應(yīng)AP慢反應(yīng)AP①AP波形分5個(gè)期：①AP波形分3個(gè)期：

0、1、2、3、4期0、3、4期②電位幅度高②電位幅度低③0期去極速度快③0期去極速度慢④0期主要與Na+內(nèi)流有關(guān)④0期主要與Ca2+內(nèi)流有關(guān)⑤具有快、慢通道⑤只有慢通道（以快通道為主）⑥RP大：-85mv～-90mv⑥RP?。?85mv～-90mv⑦Rp穩(wěn)定（普通心肌細(xì)胞）⑦Rp不穩(wěn)定（自律細(xì)胞）不穩(wěn)定（自律細(xì)胞）⑧通道阻斷劑：河豚毒⑧通道阻斷劑：Mn2+、異搏定第17頁/共44頁

二、心肌的生理特性（一）興奮性：細(xì)胞受到刺激產(chǎn)生興奮的能力第18頁/共44頁1.一次興奮過程中興奮性的周期性變化：

心肌細(xì)胞每次興奮,其膜通道存在備用狀態(tài)、激活、失活和復(fù)活過程；其興奮性也隨之發(fā)生相應(yīng)的周期性改變。第19頁/共44頁心室肌興奮性的周期性變化程因周期變化對(duì)應(yīng)位置機(jī)制新AP產(chǎn)生能力有效不應(yīng)期去極相→復(fù)極相-60mV不能產(chǎn)生絕對(duì)不應(yīng)期：↓

Na+通道處于

-55mV

完全失活狀態(tài)局部反應(yīng)期：↓

Na+通道

-60mV

剛開始復(fù)活

相對(duì)不應(yīng)期↓Na+通道能產(chǎn)生(但0期

-80mV大部復(fù)活幅度、傳導(dǎo)、時(shí)程超常期↓Na+通道基本

等較正常小)

-90mV恢復(fù)到備用狀態(tài)同相對(duì)不應(yīng)期

第20頁/共44頁局部反應(yīng)期第21頁/共44頁相對(duì)不應(yīng)期第22頁/共44頁超常期第23頁/共44頁2、影響興奮性因素（1）靜息電位水平（閾電位水平不變）RP↑→距閾電位遠(yuǎn)→需刺激強(qiáng)度閾值↑→興奮性↓RP↓→距閾電位近→需刺激強(qiáng)度閾值↓→興奮性↑第24頁/共44頁

（2）.閾電位水平（為少見的原因）上移→RP距閾電位遠(yuǎn)→需刺激閾值↑→興奮性↓下移→RP距閾電位近→需刺激閾值↓→興奮性↑第25頁/共44頁

（3）.引起0期去極化的離子通道性狀：（靜息、激活、失活）

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,而通道處于何種狀態(tài)則取決于當(dāng)時(shí)的膜電位以及有關(guān)的時(shí)間進(jìn)程。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

興奮性低興奮性高第26頁/共44頁3.興奮性周期性變化與收縮的關(guān)系

心肌收縮是在肌膜AP觸發(fā)下,發(fā)生興奮-收縮耦聯(lián),引起肌絲滑行實(shí)現(xiàn)的。（1）不發(fā)生強(qiáng)直收縮∵心肌的有效不應(yīng)期特別長,相當(dāng)于整個(gè)收縮期加舒張?jiān)缙?，任何刺激落在此期?nèi)，心肌都不會(huì)發(fā)生興奮反應(yīng)?！喈?dāng)刺激頻率↑→多數(shù)刺激落在有效不應(yīng)期內(nèi)，最多引起期前收縮，不會(huì)發(fā)生強(qiáng)直收縮。

但在離體蛙心灌流實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)[Ca2+]o過高時(shí)→鈣僵（∵Ca2+利于收縮不利于舒張，出現(xiàn)持續(xù)收縮狀態(tài)）。第27頁/共44頁

心肌興奮時(shí)興奮性變化的主要特點(diǎn)是有效不應(yīng)期特別長(平均250ms),相當(dāng)于心肌整個(gè)收縮期和舒張?jiān)缙?。它是骨骼肌與神經(jīng)纖維有效不應(yīng)期的100倍和200倍。這一特性是保證心肌能收縮和舒張交替進(jìn)行,不出現(xiàn)強(qiáng)直收縮的生理學(xué)基礎(chǔ)。有效不應(yīng)期的長短主要取決2期（平臺(tái)期）。第28頁/共44頁期前收縮與代償間歇

期前收縮：心臟受到竇性節(jié)律之外的刺激，產(chǎn)生的收縮在竇性節(jié)律收縮之前,稱為期前收縮。

代償間歇：一次期前收縮之后所出現(xiàn)的一段較長的舒張期稱為代償性間歇。因竇性節(jié)律的興奮是規(guī)律下傳的，當(dāng)竇性興奮落在期前收縮的有效不應(yīng)期內(nèi),就不能引起心室的興奮和收縮,而出現(xiàn)一次竇律“脫失”，需等待下次竇律刺激引起興奮才產(chǎn)生收縮，此等待期間為代償性間歇。第29頁/共44頁第30頁/共44頁

（三）、傳導(dǎo)性

心肌細(xì)胞的傳導(dǎo)性

1．傳導(dǎo)原理：局部電流?！唛c盤(縫隙連接)為低電阻區(qū),局部電流很容易通過特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)。

2．傳導(dǎo)特點(diǎn):⑴浦氏纖維最快→房、室內(nèi)快→同步收縮，利射血。⑵房室交界最慢→房室延擱→利房排空、室充盈。⑶房室交界是傳導(dǎo)必經(jīng)之路，易出現(xiàn)傳導(dǎo)阻滯（房室阻滯）。

第31頁/共44頁3.傳導(dǎo)過程

竇房結(jié)↓↓結(jié)間束房間束（優(yōu)勢(shì)傳導(dǎo)通路）↓↓房室交界心房肌↓房室束↓左、右束支↓浦肯野纖維↓心室肌第32頁/共44頁4.傳導(dǎo)速度浦氏纖維(4m/s)

↓

束支(2m/s)

↓

心室肌(1m/s)

↓

心房肌(0.4m/s)

↓

結(jié)區(qū)(0.02m/s)傳導(dǎo)時(shí)間

心房?jī)?nèi)---房室交界（房室延擱）---心室內(nèi)(0.06s)(0.1s)(0.06s）第33頁/共44頁

影響傳導(dǎo)性的因素

1.細(xì)胞的直徑直徑粗大→胞內(nèi)電阻小→傳導(dǎo)速度快直徑細(xì)小→胞內(nèi)電阻大→傳導(dǎo)速度慢（SA,AV)（但在同一心肌細(xì)胞,興奮傳導(dǎo)快慢主要受局部電流形成和鄰近部位膜興奮性的影響）

2.0期去極化的速度和幅度

0期速度與鄰旁間產(chǎn)生局RP距新AP傳導(dǎo)

0期幅度→的電位差→部電流→閾電位→產(chǎn)生→速快高大大近易快

慢低小小遠(yuǎn)不易慢第34頁/共44頁3.靜息電位或舒張期電位的水平在一定范圍內(nèi)：RP絕對(duì)值大→0期去極的速快、幅高→傳導(dǎo)快RP絕對(duì)值小→0期去極的速慢、幅低→傳導(dǎo)慢與鈉通道處于最佳的可利用狀態(tài)有關(guān)靜息時(shí)最大，-55mV失活

第35頁/共44頁4.鄰旁部位細(xì)胞膜的興奮性心肌細(xì)胞的興奮傳導(dǎo)是沿著細(xì)胞膜的興奮擴(kuò)散的過程,只有鄰近未興奮部位膜的興奮性正常,興奮才能正常地傳導(dǎo)通過。（0期慢、?。p慢處相對(duì)不應(yīng)期部分失活狀態(tài)處絕對(duì)不應(yīng)期 失活狀態(tài) 阻滯鄰近部位膜興奮性 Na+通道狀態(tài) 傳導(dǎo)性第36頁/共44頁（三）心肌的自律性∵自律細(xì)胞4期的緩慢自動(dòng)去極速率的不同，∴各部位的自律細(xì)胞的自律性高低不一：竇房結(jié)-------房室結(jié)-------浦氏纖維（90-100次/分）（40-60次/分）（20-40次/分）

心肌自律性與心律的關(guān)系是：節(jié)律高者控制節(jié)律低者：∵節(jié)律高者具有搶先奪獲（搶先達(dá)到閾電位產(chǎn)生AP)和超速驅(qū)動(dòng)壓抑（搶先奪獲壓抑節(jié)律低者的“被動(dòng)”節(jié)律性興奮）的機(jī)制。[注]：①竇房結(jié)為正常起搏點(diǎn),其它自律組織為潛在起搏點(diǎn)或異位起搏點(diǎn)。②以竇為起搏點(diǎn)的心跳為竇性節(jié)律，以竇外為起搏點(diǎn)的心跳為異位節(jié)律（結(jié)性心律、室性心律）。第37頁/共44頁搶先占領(lǐng)超速抑制第38頁/共44頁4期自動(dòng)去極化速度

a.自動(dòng)去極化速快→達(dá)到閾電位的時(shí)間短→自律性高。

b.自動(dòng)去極化速慢→達(dá)到閾電位的時(shí)間長→自律性低。2.影響自律性的因素最大復(fù)極電位與閾電位之間的差距

最大復(fù)極電位與距閾電位差距小→自動(dòng)去極化達(dá)到閾電位的時(shí)間短→自律性高。最大復(fù)極電位與距閾電位差距大→自動(dòng)去極化達(dá)到閾電位的時(shí)間長→自律性低。第39頁/共44頁（四）、心肌收縮的特點(diǎn)

1.對(duì)[Ca2+]o有明顯的依賴性∵Ca2+是肌細(xì)胞興奮收縮耦聯(lián)的媒介。但心肌細(xì)胞的肌質(zhì)網(wǎng)很不發(fā)達(dá),容積較小,貯Ca2+量比骨骼肌少?！嘈募〖?xì)胞收縮所需Ca2+除從終池釋放外,