血液循环生物电2

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1、第二节 心脏的生物电活动,1.引起心脏收缩活动的兴奋来自何方?2.心脏为什么能自动地收缩和舒张?3.为什么心脏始终是舒缩交替而不出现强直收收缩?心脏的这些功能都依赖于心肌细胞的生物 电活动。,问 题,一、心肌细胞的分类(The classify of myocardial cell)普通心肌细胞（工作细胞/非自律细胞）：心房肌、心室肌细胞特点：无自律性。特化心肌细胞(自律细胞)：特殊传导系统的细胞，主要包括窦房结细胞、浦肯野细胞。特点：无收缩性,心脏各部分心肌细胞的跨膜电位,房室束,二、心肌细胞的跨膜电位 （一）工作细胞的跨膜电位（心室肌）,1.静息电位(Resting potential,R

2、P): -90mv 2.动作电位(Action potential,AP): 120mv除极过程: 0期去极化复极过程: 1期、2期 (平台期)、3期、4期。动作电位的产生是兴奋的标志。,(二)心室肌RP和AP的形成机制 1、心室肌细胞RP形成机制,膜两侧存在浓度差：K+i K+o 膜通透性有选择性：安静时对K+具有通透性高 生电性Na+ -K+泵的作用,2、心室肌细胞的AP,3.心室肌细胞AP的形成原理(The mechanism of formation),0期(0 phase)： 刺激 RP 阈电位 激活快Na+通道 Na+再生式内流 Na+平衡电位 （0期）,0期,Na+内流,以快Na

3、+通道开放引起快速去极的心肌细胞称快反应细胞 ：心房肌心室肌浦肯野纤维形成的动作电位，称快反应动作电位,1期（1 phase)： 快Na+通道失活 + 激活Ito通道 K+一过性外流 快速复极化Ito通道：Ito的主要离子成分为K+ ，可被四乙基胺阻断。,1期,2期(2 phase)： 已激活的K+通道 + 激活的慢Ca2+通道 Ca2+缓慢内流与K+外流处于平衡状态 缓慢复极化,2期,Ca2+内流与K+外流平衡,2期的特点：早期：外向电流Ik=内向电流，膜电位0mV左右晚期：外向电流内向电流，膜电位趋向降低 慢Ca2+ （L型钙通道）通道的特点：电压门控通道，膜电位40mV被激活。激活慢、失

4、活也慢（2期末）。可被异搏定、Mn2+阻断。 特异性低：也允许少量Na+通过。,心肌细胞膜上的K+通道有多种,静息状态下心室肌细胞：IK1通道对K+的通透性高 0期去极化过程中：IK1通道对K+的通透性降低IK通道开放， K+外流从低水平开始 IK1通道对K+的通透性因膜的去极化而降低的现象，称为内向整流,平台期的离子通道,L型Ca2+通道：电压门控通道 k通道：在平台期逐渐增大的k电流在 20mv激活至复极到-50mV左右关闭。 IK1通道：内向整流0期去极化过程中关闭，复极化至60mv恢复开放。平台期K+通透性较低，不能迅速复极化。,3期(3 phase)： 慢Ca2+通道失活 + IK

5、通道通透性 K+再生式外流 快速复极化 至RP水平,3期,3期,4期(4 phase): Na+- K+泵Na+- Ca2+ Ca2+泵,心室肌细胞的AP,(二)自律细胞的跨膜电位及形成机制1.窦房结细胞(慢反应自律细胞)的电位(1)最大复极电位：3期复极末的最大复极电位值。（2） AP：分0,3,4三个时期，无1期和2期。,(3)电位形成机制,0期：当4期自动去极化达到阈电位激活慢钙通道（Ica-L型）Ca2+内流,Ca2+,Ca2+,阈电位,零电位,3期：慢钙通道（Ica-L型）渐失活 + 激活钾 通道（IK） Ca2+内流+ K+递增性外流,K+,Ca2+,3期,4期：K+递减性外流 +

6、 Na+递增性内流（If）+ Ca2+内流（Ica-T型钙通道激活）缓慢自动去极化,K+,具“自我”启动 “自我”发展 “自我”终止的离子流现象。,Na+,Ca2+,4期,2.浦肯野细胞(快反应自律细胞)的电位,1.形成机制： 0、1、2、3、4期：与心室肌细胞基本相似,注：If通道：复极化的3期-60mV开始激活、-100mV充分激活(超极化激活)，去极化的0期-50mV失活。超极化激活、具有时间依从性的非特异性通道，不是快Na+通道。,2.特点：（1）0期去极化速度快，幅度高。 （2）4期自动去极化速度比窦房结细胞的慢，故自律性低,心肌细胞分为四类：,快反应细胞,非自律细胞-心房肌和心室肌

7、细胞,自律细胞-浦氏细胞,慢反应细胞,自律细胞-窦房结、房结区、结希区细胞,非自律细胞-结区细胞,激活 失活 阈电位 离子流 电位,快 Na+ 通道 慢 Ca2+ 通道,快 慢,快 慢,- 70mV - 40mV,Na+ Ca2+,大、快反应电位 小、慢反应电位,心房肌、窦房结、浦氏纤维跨膜电位,心脏的生理特性心肌细胞的生理特性：兴奋性、自律性、传导性、收缩性。普通心肌细胞只有兴奋性、传导性、收缩性无自律性。自律细胞只有兴奋性、自律性、传导性、无收缩性。,一、兴奋性 (一)兴奋性的周期性变化,心室肌兴奋性的周期性变化 周期变化 对应位置 机 制 新AP产生能力 有效不应期 去极复极-60mV

8、不能产生绝对不应期： -55mV 局部反应期： -60mV 相对不应期 能产生(但0期幅度-80mV 传导、时程等较正常小) 超 常 期 Na+通道基本-90mV 恢复到备用状态 同相对不应期,Na+通道处于完全失活状态,Na+通道刚开始复活,Na+通道大部分复活,完全备用 失 活 刚复活 渐复活 基本备用 产生AP 绝对不应期 局部反应期 相对不应期 超常期 ,Na通道与兴奋性的关系,兴奋性正常,兴奋性无,兴奋性低,兴奋性高,心肌兴奋时兴奋性变化的主要特点是有效不应期特别长,相当于心肌整个收缩期和舒张早期。它是骨骼肌与神经纤维有效不应期的100倍和200倍。这一特性是保证心肌能收缩和舒张交替

9、进行,不出现完全强直收缩的生理学基础。有效不应期的长短主要取决2期,(二)影响兴奋性因素1.静息电位水平 RP距阈电位远需刺激阈值兴奋性 RP距阈电位近需刺激阈值兴奋性,2.阈电位水平 （为少见的原因） 上移RP距阈电位远需刺激阈值兴奋性 下移RP距阈电位近需刺激阈值兴奋性,3.引起0期去极化的离子通道的性状离子通道所处的机能状态,是决定兴奋性正常、低下和丧失的主要因素,而通道处于何种状态则取决于当时的膜电位以及有关的时间进程。心肌细胞每次兴奋,其膜通道存在静息、激活和失活的过程。,2.兴奋性周期性变化与收缩的关系（1）不发生完全强直收缩,心肌的有效不应期特别长,相当于整个收缩期加舒张早期，任

10、何刺激落在此期内，心肌都不会发生兴奋反应。,（2）期前收缩与代偿间歇期前收缩：如果在心室肌的有效不应期之后，下一次窦房结的兴奋到达之前，心室受到一次外来刺激，则可产生一次提前出现的兴奋和收缩,称为期前收缩。代偿间歇：一次期前收缩之后所出现的一段较长的舒张期称为代偿性间歇。,二、心肌的自动节律性概念：心肌组织能够在没有外来刺激的情况下自动地发生节律性兴奋的特性。,(一)心脏各部的自动节律性 各部位的自律细胞的自律性高低不一：窦房结-房室交界-浦氏纤维（100次/分） （50次/分） （25次/分） 1.窦房结为正常起搏点,其它自律组织为潜在起搏点或异位起搏点。 2.以窦房结的自律兴奋所形成的心脏

11、节律称窦性节律，以窦外为起搏点的心跳为异位节律（结性心律、室性心律）。,产生机制: 抢先占领: 抢先达到阈电位产生AP。超速驱动压抑:当自律细胞在受到高于其固有频率的刺激时就按外加刺激的频率发生兴奋称超速驱动。超速驱动压抑具有频率依赖性。,1.4期自动去极化速度a.自动去极化速快达到阈电位的时间短自律性高。b.自动去极化速慢达到阈电位的时间长自律性低。,（二）影响自律性的因素,2.最大复极电位水平与阈电位水平之间的差距。,三、心肌细胞的传导性：(The conductivity of myocardial cell )(一)传导原理：局部电流：在兴奋部位和静息部位之间存在着电位差，膜内外电荷移

12、动形成局部电流。,窦房结结间束房室交界 房室束 左、右束支 浦肯野纤维 心室肌,（二）传导过程：,浦氏纤维 (4m/s) 束支 (2m/s) 心室肌 (1m/s) 心房肌 (0.4m/s) 结区 (0.02m/s),（三）传导速度,1兴奋传导的特点: 浦氏纤维传导速度最快 房室交界区传导速度最慢房室延搁 易出现传导阻滞（房室阻滞）。 2.意义：保证心房和心室的收缩交替进行 有利于心室肌同步收缩，有利于心脏射血,3. 影响传导性的因素,（1）结构因素 细胞直径正变 直径粗大胞内电阻小传导速度快 直径细小胞内电阻大传导速度慢 （但在同一心肌细胞，兴奋传导快慢主要受局部电流形成和邻近部位膜兴奋性的影

13、响） 缝隙连接数量和功能状态。,(2)生理因素： 期去极速度和幅度正变0期速度 与邻旁间 产生局 RP距 新AP 传导0期幅度的电位差部电流阈电位产生 速度(快、 高) (大) (大) ( 近) (易） （快） 邻近部位膜的兴奋性, 邻近部位膜的兴奋性心肌细胞的兴奋传导是沿着细胞膜的兴奋扩散的过程,只有邻近未兴奋部位膜的兴奋性正常,兴奋才能正常地传导通过。,（0期慢、小） 减慢,处相对不应期 部分失活状态,处绝对不应期 失活状态 阻滞,邻近部位膜兴奋性 Na+通道状态 传导性,1、心肌的收缩的特点1、同步收缩（全或无式收缩）2、不发生强直收缩3、对Ca2+o依赖性大,四、收缩性,心脏起搏器,三

14、、体表心电图,ECG： 将引导电极置于身体一定部位，可以记录到心脏兴奋过程中发生的电变化，所记录到的图形。,（一）正常心电图的波形及生理意义,名 称 时间（S） 幅度（mV) 意 义P波 0.080.11 0.050.25 两心房兴奋QRS波 0.060.10 0.52.0 两心室兴奋T波 0.050.25 0.10.8 两心室复极化过程 P-R间期 0.120.20 兴奋：房室的时 S-T段 0.050.15 心室肌处于AP平台 Q-T间期 0.4 心室去极+复极时间,（二）心肌动作电位与心电图的关系,P波：心房肌的AP QRS： S-T段： T波：,心室肌AP的0期,心室肌AP的2期,心室肌AP的复极化过程，因先后不一，故T波较 宽。,0期：1期：2期：3期：4期：,小 结,1.心室肌动作电位:,主要由Na+内流形成,主要由K+外流形成。,Ca2+内流和K+外流平衡,主要由K+外流形成,Na+-K+泵和Ca2+泵的活动,2兴奋传导的特点:3.引起心脏收缩活动的兴奋来自4.心房、心室肌产生动作电位继而引起心脏 的收缩和舒张。,