血液循环-生理学幻灯片-2

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1、第二节 心脏的电生理学及生理特性,心脏的生物电活动,心肌细胞,工作细胞：心房肌和心室肌细胞,自律细胞,房结区,结希区,结 区,心肌细胞的分类,心肌细胞的分类及生理特性,一、心肌细胞的跨膜电位及形成机制,(一) 工作细胞的跨膜电位及形成机制-心室肌,1、静息电位（resting potential） Rp：-80 -90mV（心室肌）,What is resting potential？,主要是Ek，K+经内向整流钾通道(IK1通道)外流引起的K+平衡电位 但Ek 为-94 mV，而RP为-90mV， 表明还有其它因素参与（如钠背景电流和泵电流引起的Na+的内流）,心室肌细胞静息电位形成机制 ：

2、,IK1通道：,内向整流钾通道（inward rectifier K+ channel） 为非门控通道，但膜去极化时胞内的Mg2+和多胺（腐胺、亚精胺、精胺）阻塞IK1通道口 心肌细胞静息时开放，是形成心室肌细胞静息 电位的基础 其对K+的通透性因膜的去极化而降低,2.心室肌细胞动作电位（action potential）,What is action potential ？,心室肌细胞与神经细胞动作电位的比较,2.心室肌细胞动作电位（action potential）,心室肌细胞AP分期和形成机制,2.心室肌细胞动作电位（action potential）,（1）去极化过程：0期（phase

3、 0） 从-90mV+30mV，约12ms, 200-400V/S 去极化到阈电位（-70mV）快INa通道开放，出现再生性Na+内流,Na+顺电-化学梯度进入细胞内（后期有少量ICa-T）去极化。,What is threshold potential ？,2.心室肌细胞动作电位形成机制,快INa通道特点：,奎尼丁、普鲁卡因胺、丙吡胺等,（2）复极化过程： 慢，历时200 - 300ms 包括1期、2期、3期 1期复极（快速复极初期） +30mV 0mV左右， 历时约10ms 0期和1期合称锋电位 (spike potential),2.心室肌细胞动作电位形成机制,1期快速复极：是由K+负载

4、的瞬时外向电流（transient outward current，Ito）所引起,2.心室肌细胞动作电位形成机制,ICl,2.心室肌细胞动作电位形成机制,瞬时外向电流（transient outward current，Ito）,去极化达-30mv时激活，开放5 -10ms Ito由 K+ 负载 Ito存在种属差异，存在Ito1 与Ito2 Ito可被钾通道阻断剂 4-氨基吡啶(4-AP)选择性阻断 Ito2(ICl-Ca)：钙浓度增加激活的Cl-流 可被氯通道阻滞剂阻断,2期：平台期(plateau)： 膜电位水平在0mV上下，历时100- 150ms 是心室肌AP持续较长时程的主要原因

5、是区别于神经或骨骼肌细胞动作电位的主要特征,2.心室肌细胞动作电位形成机制,2. 期形成机制: 两种电流 内向电流：ICa-L (L型钙电流) ，慢失活INa、INa-Ca 外向电流：IK(延迟整流钾电流)，IK1、Ipump,2.心室肌细胞动作电位形成机制,T型（transient channel)Ca2+通道 介导T型钙电流(T-type calcium current，ICa-T) 属于快通道，激活和失活均快 阈电位为-50-60mV，参与0期去极过程 可被镍（NiCl2）阻断，一般钙拮抗剂对ICa-T 无阻断作用 L型(long-lasting channel)Ca2+通道 介导L型钙

6、电流(L-type calcium current，ICa-L) 属于慢通道，激活、失活和复活均慢 阈电位为- 40mV， 2期的主要内向离子流 可被Mn2+、维拉帕米、地尔硫卓阻断,心肌细胞膜的Ca2+通道电流 ：,3期复极(快速复极末期) 0mV - 90mV 历时约为100150ms,2.心室肌细胞动作电位形成机制,Ca2+（和少量Na+）的递减性内流停止,Ca2+通道完全失活,膜对K+的通透性,再生性K+外流（Ik通道）,3期复极,3期复极机制：,2.心室肌细胞动作电位形成机制,IK通道：,延迟整流钾电流（delayed rectifier K+ current, IK） 介导心室肌动

7、作电位 3期K+离子外流 IK受抑制时，3期复极会明显延长， 临床：类抗心律失常药主要以抑制IK 如：胺碘酮、索他洛尔 有IKr、IKs等亚型,4期：静息期，也称电舒张期. 排出细胞内Na+和Ca2+ ，摄回细胞外K+ Na+-K+泵活动 Ca2+主动转运: Na+ - Ca2+交换(继发性主动转运) Ca2+泵活动,2.心室肌细胞动作电位形成机制,3Na+,Ca2+,3Na+,2K+,心室肌生物电形成机制小结,动作电位时程(action potential duration,APD)：0期 3期，200 300ms,2.心房肌细胞动作电位,2.心房肌细胞跨膜电位,心房肌细胞跨膜电位的特点：

8、静息电位为-80mV，IK1通道密度稍低，Na内漏稍多 0期、1期、3期产生的机制与心室肌细胞相似 AP历时较短（150200ms），无明显2期复极（Ito通道发达） 心房肌细胞富含IkACh通道,心房颤动电学重构（ICa、Ito、 IkACh 、Ik1等多种电流改变）,(二)自律细胞的跨膜电位及其形成机制,心室肌细胞,三种心肌细胞动作电位比较,1、窦房结P细胞(pacemaker cell),Ap的特点： 最大复极电位为-70mV，阈电位为 - 40mV 0期去极化幅度低（仅70 85mV） 速度慢（约10v/s），时程长（约7ms） 只有0、3、4期，无1期和2期 4期自动去极化速度快（约

9、0.1V/s）， 明显快于浦肯野细胞（0.02V/s）,(二)自律细胞的跨膜电位及其形成机制,(1)0期去极化过程： Ca+内流（ L型慢钙通道）,由于L型Ca2+通道激活、失活缓慢， 故0期去极化缓慢，持续时间长。,窦房结细胞的动作电位产生机制：,(2) 3期复极化过程: IK K+外流,0期去极化0mv左右 L型Ca2+通道逐渐失活 IK通道的开放 Ca2+内流逐 渐 K+外流逐渐 3期复极至最大舒张电位,窦房结细胞的动作电位产生机制：,(3) 4期自动去极化 外向电流(K+)的减弱 内向电流(Na+、Ca2+)的增强,窦房结细胞的动作电位产生机制：,If：超极化激活内向离子电流 (hyp

10、erpolarization-activated inward ion current，Ih或If） 由超极化激活环核苷酸门控离子（hyperpolarization- activated cyclic nucleotide-gated，HCN) 通道介导 内向Na+电流占主导，亦存在少量K+外流 HCN通道受膜电位和cAMP的双重调控，在膜电位为 5060mV时开始激活，最大激活电位为 100mV左右，可被铯（Cs）阻断,窦房结细胞的动作电位产生机制研究进展：,窦房结细胞的动作电位产生机制研究进展：,研究表明，窦房结P细胞起搏活动的远不止上述的离子流 目前已知的还有： 持续性内向离子流（su

11、stained inward current，IST，一种对钙通道阻滞剂敏感的钠流） 钠-钙交换电流（INa-Ca） 背景电流（background current，包括钠流和钾流） ICa-L的亚型D型ICa-L（一般的ICa-L为C型）。 但这些离子流在窦房结P细胞起搏原理中的 重要性还有待进一步明确,2、浦肯野细胞：是一种快反应自律细胞 特点：Ap分为0期、1期、2期、3期、4期 0期去极化速快，幅度大 4期可自动去极化，但速度慢（0.02V/S）,形成机制： 0、1、2、3期与心室肌相似 4期自动去极化的离子基础: 外向电流(Ik)逐渐减弱 内向电流(If)逐渐增强,4,(二)自律细胞

12、的跨膜电位及其形成机制,兴奋性（excitability） 自律性（autorhythmicity） 电生理特性 传导性（conductivity） 收缩性（contractility） 机械特性,二、心肌的生理特性,1、心室肌兴奋性的周期性变化 (1)有效不应期(ERP) 0期3期复极- 55mv-60mv (2)相对不应期（RRP） 3期复极-60mv -80mv (3)超常期（SNP） 3期复极-80mv - 90mv,（一）兴奋性（excitability）,What is excitability?,有效不应期：给任何刺激均不兴奋 原因： 钠通道失活,相对不应期：给阈上刺激可兴奋 原

13、因：相当数量钠通道复活,超常期 ：阈下刺激 可引起兴奋。 原因：钠通道大部分部复活，此期的膜电位（-80-90mv)与阈电位（-70mv)接近,图4-13 心室肌细胞复极电位与不应期、兴奋性的关系示意图,b、c、d 的AP 0期去极化速度和幅度均较小，APD和ERP较短。,2、影响兴奋性的因素： （1）静息电位或最大复极电位水平,小,大,若阈电位水平不变,阈电位,临床：高血钾时心肌兴奋 性有何影响？,（一）兴奋性（excitability）,衡量兴奋性高低的指标？,（2）阈电位水平,小,静息电位或最大复极电位水平不变,阈电位,大,（一）兴奋性（excitability）,高钙 奎尼丁,低钙,+

14、30mv,（3）引起0期去极化的离子通道性状,（一）兴奋性（excitability）,3、兴奋性的周期性变化与收缩活动的关系 心肌兴奋性变化特点： 有效不应期长相当于整个收缩期加舒张早期,（一）兴奋性（excitability）,期前收缩与代偿间歇,窦房结,心室肌,心肌收缩,概念：心肌组织在没有外来刺激的情况下能自发生节律性兴奋的能力或特性，简称自律性 衡量自动节律性指标,（二）自动节律性（autorhythmicity）,1.心脏的起搏点 自动起搏频率（每min内自动产生兴奋的次数),窦 房 结 100次/分（在体70次/分）,房室交界 50次/分,浦肯野纤维 25次/分,（二）自动节律性

15、（autorhythmicity）,窦性节律：由窦房结起搏的心脏节律性活动,潜在起搏点 (latent pacemaker),异位起搏点 (ectopic pacemaker）,正常起搏点(normal pacemaker） ：窦房结,（二）自动节律性（autorhythmicity）,窦房结对潜在起搏点的控制机制,抢先占领（capture）： 潜在起搏点4期去极化速度慢，在尚未达到其 阈电位之前，窦房结的节律性兴奋已经下达。,超速驱动压抑：,A.超速驱动：自律细胞受到高于自身固有频 率的刺激而发生节律性兴奋,B.超速驱动压抑：超速驱动后自律细胞自身固有的自律活动暂受压抑的现象,（二）自动节律性（autorhythmicity）,2.影响自律性的因素,（1）最大复极电位与阈电位之间的差距： 间差距小，自律性增高,（2）4期自动去极化速度： 4期自动去极化速度增快，自律性增高,（二）自动节律性（autorhythmicity）,（三）传导性,衡量传导性的指标： 动作电位沿细胞膜传播的速度来衡量,心肌传导兴奋的能力,1.心传导途径,房室延搁的意义: 避免了心房和心室收缩的重叠，使心室收缩必定发生在心房收缩完毕之后，有利于心室的充盈和射血。,房室延搁(atrioventricular delay)： 房室交界是兴奋由心房传向心室的唯一通道，房室交界区