心肌電生理特性課件

1、,第六章 心肌細(xì)胞電生理特性 興奮性 傳導(dǎo)性 自律性,1,學(xué)習(xí)交流PPT,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?。℅Na）、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（liminal length LL）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。,2,學(xué)習(xí)交流PPT,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

2、；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； 。,3,學(xué)習(xí)交流PPT,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。,4,學(xué)習(xí)交流PPT,二、心肌細(xì)胞興奮性

3、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,5,學(xué)習(xí)交流PPT,（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)期稱為絕對(duì)不應(yīng)期（Absolute refractory period，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)期合稱為心肌興奮性變化的有效不應(yīng)期（Effective refract

4、ory period，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)。,6,學(xué)習(xí)交流PPT,（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，稱為相對(duì)不應(yīng)期（Relative refractory period，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

5、興奮易于形成折返激動(dòng)而導(dǎo)致快速性心律失常。,7,學(xué)習(xí)交流PPT,（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（Supranormal period，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。,8,學(xué)習(xí)交流PPT,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

6、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。,9,學(xué)習(xí)交流PPT,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)QT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。,10,學(xué)習(xí)交流PPT,11,學(xué)習(xí)交流PPT,第二節(jié) 心肌的傳導(dǎo)性,興

7、奮在心肌細(xì)胞間擴(kuò)布的能力稱為心肌的傳導(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)生部位向周圍的擴(kuò)布。,12,學(xué)習(xí)交流PPT,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。,13,學(xué)習(xí)交流PPT,心

8、臟各個(gè)部分興奮傳導(dǎo)速度： 竇房結(jié)： 100 ms 心房?。?.81.0 m/s 房室結(jié)：0.020.2 m/s 房室束、左右束支：24 m/s 浦肯野纖維系統(tǒng)：4 m/s 心室?。?.4 m/s,14,學(xué)習(xí)交流PPT,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

9、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。,15,學(xué)習(xí)交流PPT,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（70m）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)。,16,學(xué)習(xí)交流PPT,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

10、、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。,17,學(xué)習(xí)交流PPT,(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

11、遠(yuǎn)的部位受到刺激而興奮，故傳導(dǎo)加速。,18,學(xué)習(xí)交流PPT,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）具有電壓依賴性，它依賴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?？梢?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。,19,學(xué)習(xí)交流PPT,3、 鄰近

12、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Na+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)。,20,學(xué)習(xí)交流PPT,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

13、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。,21,學(xué)習(xí)交流PPT,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+

14、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 。,22,學(xué)習(xí)交流PPT,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（INab），穩(wěn)定、持續(xù)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，無(wú)時(shí)間依賴性。 5、其它如鈉-鉀泵電流、鈉鈣交換電流、乙酰膽依賴性鉀電

15、流、ATP依賴性鉀電流都可以參與影響竇房結(jié)細(xì)胞的起搏活動(dòng)。,23,學(xué)習(xí)交流PPT,(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內(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。,24,學(xué)

16、習(xí)交流PPT,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。,25,學(xué)習(xí)交流PPT,(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)

17、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。,26,學(xué)習(xí)交流PPT,(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。,27,學(xué)習(xí)交流PPT,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),28,學(xué)習(xí)交流PPT,四、心臟自律組織間的關(guān)系,二是超速驅(qū)動(dòng)壓抑（Over-drive suppression）。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。 超速驅(qū)動(dòng)