心肌细胞动作电位的产生机制动作电位(action potential, AP)是指一个阈上刺激作用于心肌组织可引起一个扩布性的去极化膜电位波动AP 产生的基本原理是心肌组织受到刺激时会引起特定离子通道的开放及带电离子的跨膜运动,从而引起膜电位的波动由于不同心肌细胞具有不同种类和特性的离子通道,因而不同部位的心肌 AP 的开关及其它电生理特征不尽相同一)心室肌、心房肌和普肯耶细胞动作电位心室肌、心房肌和普肯耶细胞均属于快反应细胞,AP 形态相似心室肌 AP 复极时间较长(100~300ms ) ,其特征是存在 2 期平台AP 分为0,1,2,3,4 期0 期:除极期,膜电位由-80~-90mV 在 1~2ms 内去极化到+40mV,最大去极化速度可达 200~400V/s产生机制是电压门控性钠通道激活,Na +内流产生去极化1 期:快速复极早期,膜电位迅速恢复到+10±10mV 复极的机制是钠通道的失活和瞬间外向钾通道 Ito 的激活,K +外流在心外膜下心肌 Ito 电流很明显,使 AP 出现明显的尖锋;在心内膜下心肌该电流很弱,1 期几乎看不到2 期:平台期,形成的机制是内向电流与外向电流平衡的结果。
平台期的内向电流有ICa-L,I Na+/ Ca2+,以及慢钠通道电流其中最重要的是 I Ca-L,它失活缓慢,在整个平台期持续存在I Na+/ Ca2+在平台期是内向电流,参与平台期的维持并增加平台的高度慢钠通道电流是一个对 TTX 高度敏感的钠电流,参与平台期的维持参与平台期的外向电流有 Ik1,I k和平台钾通道电流 IkpI Ca-L 的失活和 Ik 的逐渐增强最终终止了平台期而进入快速复极末期(3 期) 3 期:快速复极末期,参与复极 3 期的电流有 Ik,I k1 和生电性 Na 泵电流3 期复极的早期主要是 Ik 的作用,而在后期 Ik1 的作用逐渐增强这是因为膜的复极使 Ik1 通道开放的概率增大,后者使 K+外流增加并加速复极,形成正反馈,使复极迅速完成4 期:自动除极期(又称舒张期自动除极期) ,主要存在于自律细胞,如普肯耶细胞和窦房结细胞普肯耶细胞 4 期除极的最重要的内向电流为 If 电流由于它激活速度较慢,故它的 4 期除极速率较慢在普肯耶细胞 4 期除极的后期,稳态的 Na+窗电流参与自动除极过程窦房结细胞参与 4 期除极的离子有延迟整流钾电流(I k) ,起搏电流(I f) ,电压门控性 ICa-L,I Ca-T。
这些离子电流没有一个能独立完成窦房结的 4 期除极,外向 Ik 衰减,相当于内向电流逐渐加强,在 4 期除极中起主要作用,也是 4 期除极的主要机制;I f 超极化激活,故在膜电位负值较大的细胞起较大作用;Ca 2+内流主要参与 4 期后半部分的除极心房肌动作电位与心室肌相比,主要特点是:①1 期复极较迅速,平台期不明显,因为心房肌 Ito 电流较强而 ICa-L 较弱;②3 期复极和静息期有乙酰胆碱激活的钾通道 KAch 参与普肯耶细胞属于快反应自律细胞,其 AP 与心室肌相比一个显著区别是具有 4 期自动除极过程普肯耶细胞 Ik1 电流较强, RP 可达-90mV 0 期最大除极速率高;它的 Ito 电流较强,1 期复极速度较快;它的平台期持续时间长,可达 300~500ms。