心脏电生理学基础

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1、心脏电生理学基础心脏电生理学基础 l l 心脏的机能主要是泵血，从而推动血液循环。其心脏的机能主要是泵血，从而推动血液循环。其所以有泵血功能，除心肌的形态结构外，还有以所以有泵血功能，除心肌的形态结构外，还有以电活动为基础的兴奋机能和以机械活动为基础的电活动为基础的兴奋机能和以机械活动为基础的收缩机能。收缩机能。l l心脏的兴奋机能以心肌细胞的电变化为基础，形心脏的兴奋机能以心肌细胞的电变化为基础，形成兴奋性、自律性、传导性等电生理特性，表现成兴奋性、自律性、传导性等电生理特性，表现为兴奋在心脏内的发生和传导，称为心脏电生理。为兴奋在心脏内的发生和传导，称为心脏电生理。l l近近4040多年来

2、，由于电生理和微电极技术的发展，多年来，由于电生理和微电极技术的发展，已从细胞、亚细胞或分子生物学水平作了比较深已从细胞、亚细胞或分子生物学水平作了比较深入的研究，使我们对心电图产生的基础有了比较入的研究，使我们对心电图产生的基础有了比较明确的认识。明确的认识。 一、心肌细胞的生物电现象一、心肌细胞的生物电现象 l l 心肌细胞的生物电现象与神经细胞、骨骼肌心肌细胞的生物电现象与神经细胞、骨骼肌细胞一样，表现为细胞膜内外两侧存在着电位差细胞一样，表现为细胞膜内外两侧存在着电位差及电位差变化，称为跨膜电位及电位差变化，称为跨膜电位(transmembrane (transmembrane pot

3、ential)potential)，简称膜电位。细胞安静时的膜电位称，简称膜电位。细胞安静时的膜电位称静息电位，也称膜电位；细胞兴奋时产生的膜电静息电位，也称膜电位；细胞兴奋时产生的膜电位称动作电位，是细胞兴奋的标志。位称动作电位，是细胞兴奋的标志。（一）心肌细胞生物电产生的基础 l l心肌细胞的生物电现象产生的基础是：心肌细胞的生物电现象产生的基础是：l l 细胞膜两侧带电离子不均匀分布细胞膜两侧带电离子不均匀分布( (表表3 31)1)；l l 细胞膜在不同情况下对离子选择通透性的变细胞膜在不同情况下对离子选择通透性的变化，造成选择性离子跨膜移动。化，造成选择性离子跨膜移动。l l 离子的

4、跨膜移动主要受下列四种因素的控制：离子的跨膜移动主要受下列四种因素的控制：即即l l 细胞膜对离子的通透性；细胞膜对离子的通透性；l l 细胞膜内外的电位梯度细胞膜内外的电位梯度( (电位差电位差) )；l l 细胞膜内外离子的化学梯度细胞膜内外离子的化学梯度( (浓度差浓度差) )；l l 钠钾泵机能。钠钾泵机能。 l l表表1 11 1心肌细胞膜内外两侧几种主要离子的浓度心肌细胞膜内外两侧几种主要离子的浓度 离子离子 细胞内液浓度细胞内液浓度(mmol/L) (mmol/L) 细胞外液浓度细胞外液浓度(mmol/L)(mmol/L) Na Na 30 140 30 140 K K 140

5、4.0 140 4.0 Ca2 Ca2 10 104 2.04 2.0 Cl Cl 30 104 30 104 一、心肌细胞电生理一、心肌细胞电生理1、心肌细胞膜内外离子分布、心肌细胞膜内外离子分布 膜外 膜内 K+ 5 150Na+ 145 15Cl- 120 6Ca+ 2 10 l l 心肌细胞膜内外离子的不均匀分布心肌细胞膜内外离子的不均匀分布l l 源于细胞膜中存在着一种源于细胞膜中存在着一种-钠钾泵结构钠钾泵结构( (简称钠泵简称钠泵) )，l l 是镶嵌在细胞膜中的一种特殊蛋白质是镶嵌在细胞膜中的一种特殊蛋白质(Na+(Na+K+K+依依赖式赖式ATPATP酶酶) )，l l 作用

6、是分解作用是分解ATPATP使之释放能量，并利用此能量将使之释放能量，并利用此能量将细胞内的细胞内的Na+Na+逆浓度转移至细胞外，同时把细胞外逆浓度转移至细胞外，同时把细胞外的的K+K+度转移至细胞内，从而形成和维持细胞内高度转移至细胞内，从而形成和维持细胞内高K+K+细胞外高细胞外高Na+Na+的不均匀的离子分布状态。的不均匀的离子分布状态。 ; ;离子通道(ionicch-annelsl l 心肌细胞膜对离子的通透性是有选择性的，主要是由于心肌细胞膜中存在着心肌细胞膜对离子的通透性是有选择性的，主要是由于心肌细胞膜中存在着一类贯通细胞膜的离子通道蛋白质，简称离子通道一类贯通细胞膜的离子通

7、道蛋白质，简称离子通道(ionicch-annels)(ionicch-annels)，是离，是离子跨膜扩散的通道。离子通道有如下特性：子跨膜扩散的通道。离子通道有如下特性：l l 1 1离子通道分别对不同离子有选择性的通透能力，离子通道分别对不同离子有选择性的通透能力，l l 如如Na+Na+通道只允许通道只允许Na+Na+通过，通过，Ca2+Ca2+通道主要通透通道主要通透Ca2+Ca2+，对，对Na+Na+有较小的有较小的通透；通透； 2 2各种离子通道的开闭各需要特殊的条件，各种离子通道的开闭各需要特殊的条件，l l 在某些特定的条件下，某种通道蛋白质分子的构象或构型改变，分子内部在某

8、些特定的条件下，某种通道蛋白质分子的构象或构型改变，分子内部出现有小孔道，使通道处于开放状态出现有小孔道，使通道处于开放状态( (激活激活) )，可允许特定离子由膜的高浓度，可允许特定离子由膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散，此时膜对该种离子的通透性增大。而在另一种条件一侧向低浓度一侧扩散，此时膜对该种离子的通透性增大。而在另一种条件下，该离子通透处于关闭下，该离子通透处于关闭( (失活失活) )状态，膜变成对该离子不能通透。根据引起状态，膜变成对该离子不能通透。根据引起离子通透开闭的条件，离子通透开闭的条件，l l一般可将离子通透分为两大类：一般可将离子通透分为两大类：l l 电压依从性通道：其

9、开闭决定于膜电位水平；电压依从性通道：其开闭决定于膜电位水平；l l 化学依从性通道：其开闭决定于环境中是否存在某种化学信号。化学依从性通道：其开闭决定于环境中是否存在某种化学信号。 l l 3 3各种离子通透具有不同的特异阻断剂各种离子通透具有不同的特异阻断剂l l 如如Na+Na+通道可被河豚毒类通道可被河豚毒类(TTX)(TTX)特异性阻断；特异性阻断；l l 四乙铵可特异阻断四乙铵可特异阻断K+K+通道，通道，l l Ca2+ Ca2+通道可被硝苯吡啶类特异阻断。通道可被硝苯吡啶类特异阻断。 当带电离子经离子通道跨膜扩散时便形成离子电流。当带电离子经离子通道跨膜扩散时便形成离子电流。l

10、 l 正离子从细胞外扩散至细胞内或负离子外流，称为内向正离子从细胞外扩散至细胞内或负离子外流，称为内向离子电流；离子电流；l l 正离子外流或负离子内流，称外向离子电流。正离子外流或负离子内流，称外向离子电流。l l 内向离子电流可使膜内电位升高，内向离子电流可使膜内电位升高，l l 外向离子电流可使膜内电位降低。选择性离子跨膜移动外向离子电流可使膜内电位降低。选择性离子跨膜移动可形成跨膜电位。可形成跨膜电位。 （二）静息电位l l如用一台灵敏的电测量仪器的两个微电极，测量处于安静如用一台灵敏的电测量仪器的两个微电极，测量处于安静状态的心室肌细胞的表面各点，可以发现细胞表面各点之状态的心室肌细

11、胞的表面各点，可以发现细胞表面各点之间并无电位差存在，表明安静细胞的膜外各点是等电位的。间并无电位差存在，表明安静细胞的膜外各点是等电位的。但如把一个测量电极放在心肌细胞膜的外表面，把另一电但如把一个测量电极放在心肌细胞膜的外表面，把另一电极换成尖端只有极换成尖端只有1um1um左右的微电极刺入膜内左右的微电极刺入膜内( (图图2 21)1)，则，则在微电极刚穿膜的时候，测量仪器上立即出现一个明显的在微电极刚穿膜的时候，测量仪器上立即出现一个明显的电位变化，说明膜的内外两侧存在着电位差。其数值如以电位变化，说明膜的内外两侧存在着电位差。其数值如以膜外为零电位，则膜内电位即相当于膜外为零电位，则

12、膜内电位即相当于-90mV-90mV。由于这一电。由于这一电位差存在于安静心肌细胞膜的两侧，故称静息电位位差存在于安静心肌细胞膜的两侧，故称静息电位(resting polential)(resting polential)，或称膜电位。通常以膜内电位的负，或称膜电位。通常以膜内电位的负值来表示静息电位的值，正常心室肌细胞静息电位的值为值来表示静息电位的值，正常心室肌细胞静息电位的值为-90mV-90mV，是一种稳定的直流电位。，是一种稳定的直流电位。l l图图2 21 1 心肌细胞的膜电位心肌细胞的膜电位（1 1）两个微电极都放置在细胞外，在电极之间没有电位差别，电位线在）两个微电极都放置在

13、细胞外，在电极之间没有电位差别，电位线在0 0水平。水平。（2 2）将一个微电极插入细胞内，可以记录到细胞内外的电位差别，当细胞在静）将一个微电极插入细胞内，可以记录到细胞内外的电位差别，当细胞在静止期细胞内的电位为止期细胞内的电位为-90mV-90mV。（3 3）当细胞激动时，出现快速除极的上升相，与细胞外相比，细胞内的电位高）当细胞激动时，出现快速除极的上升相，与细胞外相比，细胞内的电位高达达+30mV+30mV。（4 4）这一时间代表复极的终末部分，逐渐回复到静止期的膜电位水平。）这一时间代表复极的终末部分，逐渐回复到静止期的膜电位水平。 静息电位的形成原理静息电位的形成原理 l l由于

14、细胞膜内外由于细胞膜内外Na+Na+、K+K+等离子分布的不均匀及膜对这些离子的通透等离子分布的不均匀及膜对这些离子的通透性不同，性不同，l l正常情况下膜外正常情况下膜外Na+Na+多而多而K+K+少，膜内少，膜内K+K+多而多而Na+Na+少。少。l l安静状态时膜对安静状态时膜对K+K+的通透性高，对的通透性高，对Na+Na+的通透性很低，对有机负离子的通透性很低，对有机负离子(A-)(A-)的通透性最低，此时的通透性最低，此时K+K+可自由的通透细胞膜而扩散，可自由的通透细胞膜而扩散，Na+Na+则不易则不易扩散，扩散，A-A-几乎不通透。几乎不通透。K+K+便顺浓度差经便顺浓度差经K

15、+K+通道向膜外侧净扩散，而膜通道向膜外侧净扩散，而膜内带负电的内带负电的A-A-又不能随之扩散，因此随着又不能随之扩散，因此随着K+K+的外移，就在膜的两侧产的外移，就在膜的两侧产生了内负外正的电位差，称浓差电势。生了内负外正的电位差，称浓差电势。静息电位的形成原理静息电位的形成原理l l 浓差电势有抵制浓差电势有抵制K+K+继续外流的作用，随着继续外流的作用，随着K+K+外流的增外流的增多，浓差电势继续增大，它阻止多，浓差电势继续增大，它阻止K+K+扩散的力也愈大。当驱扩散的力也愈大。当驱动动K+K+外流的浓差电势能与阻止外流的浓差电势能与阻止K+K+外流的电位差势达到平衡外流的电位差势达

16、到平衡时，净的钾外流停止，膜电位保持相对稳定，此时即时，净的钾外流停止，膜电位保持相对稳定，此时即-K+-K+平衡电位，平衡电位，l l 所以静息电位主要是所以静息电位主要是K+K+平衡电位组成。平衡电位组成。静息电位的形成原理静息电位的形成原理l l因为静息电位是因为静息电位是K+K+外流所形成的平衡电位，主要外流所形成的平衡电位，主要取决于膜对取决于膜对K+K+的通透性和膜内外的的通透性和膜内外的K+K+的浓度差的浓度差l l，故当细胞膜对，故当细胞膜对K+K+的通透降低或细胞外的通透降低或细胞外K+K+度降低度降低时，均可称静息电位减小。时，均可称静息电位减小。 （三）动作电位三）动作电

17、位l l 动作电位动作电位动作电位动作电位-指细胞兴奋时发生的短暂而剧烈的膜电位波动过程。指细胞兴奋时发生的短暂而剧烈的膜电位波动过程。指细胞兴奋时发生的短暂而剧烈的膜电位波动过程。指细胞兴奋时发生的短暂而剧烈的膜电位波动过程。l l 当安静细胞受到当安静细胞受到当安静细胞受到当安静细胞受到 一次外加刺激一次外加刺激一次外加刺激一次外加刺激( ( ( (人工给予或由邻接细胞的兴奋所引起人工给予或由邻接细胞的兴奋所引起人工给予或由邻接细胞的兴奋所引起人工给予或由邻接细胞的兴奋所引起) ) ) )而兴奋时，受刺激部位的细胞膜两侧电位发生短暂的变化，细胞膜外突而兴奋时，受刺激部位的细胞膜两侧电位发生

18、短暂的变化，细胞膜外突而兴奋时，受刺激部位的细胞膜两侧电位发生短暂的变化，细胞膜外突而兴奋时，受刺激部位的细胞膜两侧电位发生短暂的变化，细胞膜外突然由正变负，膜内由负变正，称为除极化或反极化。然由正变负，膜内由负变正，称为除极化或反极化。然由正变负，膜内由负变正，称为除极化或反极化。然由正变负，膜内由负变正，称为除极化或反极化。l l 稍后，膜两侧的电位又恢复到受刺激前的状态稍后，膜两侧的电位又恢复到受刺激前的状态稍后，膜两侧的电位又恢复到受刺激前的状态稍后，膜两侧的电位又恢复到受刺激前的状态( ( ( (即膜外为正，膜内为即膜外为正，膜内为即膜外为正，膜内为即膜外为正，膜内为负负负负) )

19、) )，称为复极化。，称为复极化。，称为复极化。，称为复极化。l l心肌细胞的动作电位分为五期（图心肌细胞的动作电位分为五期（图心肌细胞的动作电位分为五期（图心肌细胞的动作电位分为五期（图2-22-22-22-2）。）。）。）。图2-2 心室肌细胞的动作电位曲线与细胞内外离子运动的关系l l l l（1 1）心电图）心电图 （2 2）动作电位曲线）动作电位曲线 （3 3）细胞内外离子运动）细胞内外离子运动 （4 4）离子通透性）离子通透性2、心肌细胞动作位与离子流、心肌细胞动作位与离子流1.除极(除极)化过程l l又称又称“0”“0”时相。时相。l l 当心肌细胞受到外来刺激当心肌细胞受到外来

20、刺激( (在体内是来自窦房结在体内是来自窦房结产生并下传的兴奋产生并下传的兴奋) )作用后，心室肌细胞的膜内电作用后，心室肌细胞的膜内电位由静息状态下位由静息状态下-90mV-90mV迅速上升到迅速上升到+30mV+30mV左右，左右，构成动作电位的升肢。构成动作电位的升肢。l l “0” “0”时相除极化不仅是原有极化状态的消除，而时相除极化不仅是原有极化状态的消除，而且膜内外极性发生倒转，超过且膜内外极性发生倒转，超过“0”“0”电位的正电位电位的正电位部分称为超射。部分称为超射。“0”“0”时相占时时相占时1 12ms2ms，幅度可，幅度可达达120mV120mV。 形成原理形成原理 l

21、 l 在外来刺激在外来刺激( (在体内是传导而来的兴奋在体内是传导而来的兴奋) )的作用下，引起的作用下，引起Na+Na+通道的部分开放，通道的部分开放，Na+Na+从膜外少量扩散至膜内，使膜从膜外少量扩散至膜内，使膜部分除极化，膜电位由静息电位部分除极化，膜电位由静息电位(-90mV)(-90mV)减少至阈电位水平减少至阈电位水平(-70mV)(-70mV)时，细胞膜上的时，细胞膜上的Na+Na+通道大量激活而开放。此时通道大量激活而开放。此时膜上膜上Na+Na+通道的开放数目和开放概率都明显增加。由于细通道的开放数目和开放概率都明显增加。由于细胞外的钠浓度远比细胞内为高胞外的钠浓度远比细胞

22、内为高( (约约2020：1)1)，而且细胞内的电，而且细胞内的电位远比细胞外负，膜内外的化学浓差电势和电位差势都促使位远比细胞外负，膜内外的化学浓差电势和电位差势都促使Na+Na+向细胞内弥散，而此时膜对向细胞内弥散，而此时膜对K+K+的通透性大为降低，的通透性大为降低，Na+Na+带着正电荷从快带着正电荷从快Na+Na+通道迅速内流，形成快钠内向电流通道迅速内流，形成快钠内向电流(iNa)(iNa)，使膜内电位急剧上升，直至由负变正。这样形成的，使膜内电位急剧上升，直至由负变正。这样形成的膜内外电位差有抑制膜内外电位差有抑制Na+Na+继续内流的作用。当膜内外的钠浓继续内流的作用。当膜内外

23、的钠浓差电势及其所形成的电位差势两种拮抗的力量相等时，即达差电势及其所形成的电位差势两种拮抗的力量相等时，即达到了到了“ “电电- -化平衡化平衡” ”，此时，膜内电位可从安静状态时的，此时，膜内电位可从安静状态时的- -90mV90mV上升至上升至+30mV+30mV，亦即瞬间内上升，亦即瞬间内上升120mV(120mV(即超射值即超射值) )，此值相当于此值相当于Na+Na+平衡电位。按平衡电位。按NernstNernst公式计算：公式计算： 形成原理形成原理l l RT Na+i RT 140 Ena = log = log = +41.0mV ZF Na+o ZF 30 Na+的平衡电

24、位约+41mV，而实际测得的动作电位为+30mV，这是由于膜对其他离子，如K+也有少量通透之故。 形成原理形成原理l l “0” “0”时相的时相的Na+Na+内流内流: :所经过的所经过的Na+Na+通道称快钠通道或快通通道称快钠通道或快通道，其离子电流称为快钠内向电流。道，其离子电流称为快钠内向电流。l l 快钠通道不但激活开放速度快，而且失活也快，当膜除快钠通道不但激活开放速度快，而且失活也快，当膜除极到膜内的负度极到膜内的负度-60mV-60mV以后，于几毫秒之内即失活而关以后，于几毫秒之内即失活而关闭，中止了闭，中止了Na+Na+继续内流。此时快钠通道尽管已关闭，但继续内流。此时快钠

25、通道尽管已关闭，但除极化仍在进行，在快通道开放时大量流入细胞内的除极化仍在进行，在快通道开放时大量流入细胞内的Na+Na+内流电流，其电荷平衡在当时还来不及表现出来，需要以内流电流，其电荷平衡在当时还来不及表现出来，需要以后慢慢的表现。快钠通道失活后，膜电位需要复极做到膜后慢慢的表现。快钠通道失活后，膜电位需要复极做到膜内电位绝对值内电位绝对值-60mV-60mV以上，以上，Na+Na+通道才恢复到能再被激通道才恢复到能再被激活开放的备用状态活开放的备用状态( (或静息状态或静息状态) )。l l Na+ Na+通道的恢复过程称复活。通道的恢复过程称复活。l l 快快Na+Na+通道是电压依从

26、性通道，可被河豚毒阻断。通道是电压依从性通道，可被河豚毒阻断。l l 由于快由于快Na+Na+通道激活开放速度快，通道激活开放速度快，Na+Na+内流快，故心肌内流快，故心肌细胞细胞”0”0”时相除极速度快，动作电位升肢陡峭。时相除极速度快，动作电位升肢陡峭。l l 除极化过程除极化过程“0”“0”时相是动作电位的主要部分，时相是动作电位的主要部分，也就是也就是“ “兴奋兴奋” ”（扩布性兴奋（扩布性兴奋) )。l l膜电位的急剧变化起一种膜电位的急剧变化起一种“ “引发引发” ”作用，作用，l l可以引起细胞的其他机能活动，可以引起细胞的其他机能活动，l l如肌细胞的收缩如肌细胞的收缩l l

27、腺细胞的分泌腺细胞的分泌l l兴奋的传导等。兴奋的传导等。 l l除极化除极化(“0”(“0”时相时相) )主要是钠内流形成，主要是钠内流形成，l l受到膜对受到膜对Na+Na+的通透性的通透性l l膜内外钠的浓度差膜内外钠的浓度差l l电位差电位差( (静息电位静息电位) )的影响。的影响。l l膜外膜外Na+Na+的通透性降低，膜内外的钠浓度差或静的通透性降低，膜内外的钠浓度差或静息电位减少，均可使息电位减少，均可使“0”“0”时相除极化的幅度和速时相除极化的幅度和速度降低。度降低。l l“0”“0”时相的后期还有钙电流成分在内。时相的后期还有钙电流成分在内。l l钙电流是慢电流钙电流是慢

28、电流(Isi),(Isi),也有快成分。钙电流由也有快成分。钙电流由Ca2+Ca2+携带，从携带，从Ca2+Ca2+通道内流，通道内流，Ca2+Ca2+通道的开放通道的开放始于始于“0”“0”时相，但在时相，但在“0”“0”时相动作电位中辨认时相动作电位中辨认不出钙电流。不出钙电流。 2.复极化过程 膜从除极化状态恢复到静息电位和极化状态膜从除极化状态恢复到静息电位和极化状态的过程称为复极化过程，可分为四期：的过程称为复极化过程，可分为四期： “I I”时时相相( (快速复极初期快速复极初期) ) “2 2”时时相相( (缓缓慢复极期，平台期慢复极期，平台期) ) “3 3”时时相相( (快速

29、复极末期快速复极末期) ) “4 4”时时相相( (静息期或恢复期静息期或恢复期) ) “I”时相(快速复极初期) l l 膜电位从膜电位从+30mV+30mV迅速下降至迅速下降至0mV0mV左右，占时左右，占时约约10ms10ms，为早期复极相。，为早期复极相。l l“1”“1”时相和时相和“0”“0”时相一样，膜电位的变化极为时相一样，膜电位的变化极为迅速，常合称为峰电位。迅速，常合称为峰电位。l l形成的机制形成的机制-是由于快是由于快Na+Na+通道失活，同时通道失活，同时出现一过性外向电流。过去认为这种外向电流为出现一过性外向电流。过去认为这种外向电流为CL-CL-内流所致，内流所致

30、，l l现在认为现在认为-“1”-“1”时相复极的机制包括：时相复极的机制包括：l l钠电流幅度开始下降。决定钠电流幅度开始下降。决定“0”“0”时相除极的时相除极的Na+Na+通道通道是一种快通道，是电压依从性的，其特点是迅速激活、开是一种快通道，是电压依从性的，其特点是迅速激活、开放，接着又迅速失活、关闭放，接着又迅速失活、关闭( (在在15ms15ms以内以内) )。当膜除极到。当膜除极到一定程度一定程度(0mV(0mV左右左右) )时，时，Na+Na+通道就开始失活而关闭，最通道就开始失活而关闭，最后终止后终止Na+ Na+ 的继续内流。的继续内流。l l与此同时，一种以往称为瞬时性外

31、向离子流的短暂性钾与此同时，一种以往称为瞬时性外向离子流的短暂性钾电流电流(Ito)(Ito)被激活被激活, ,使膜电位迅速复极到平台期电位水平使膜电位迅速复极到平台期电位水平(0(0-20mV)-20mV)。l l关于关于ItoIto离子成分离子成分, ,过去曾认为是过去曾认为是Cl-(Cl-Cl-(Cl-内流内流) )，l l 近来根据近来根据ItoIto可被四乙基铵和可被四乙基铵和4-4-氨基吡啶等氨基吡啶等K+K+通透性阻滞通透性阻滞剂所阻滞的研究结果，认为剂所阻滞的研究结果，认为-K+-K+才是才是ItoIto的主要离子的主要离子成分。成分。“2”时相(缓慢复极期，平台期)l l此期

32、膜电位复极缓慢，初期停留在此期膜电位复极缓慢，初期停留在0mV0mV左右，记录图形平坦，持左右，记录图形平坦，持续时间续时间100100150ms150ms。l l此期形成的机制是此期形成的机制是: :l l同时存在缓慢的同时存在缓慢的Ca2+Ca2+内流与内流与K+K+外流。外流。l l“0”“0”时相除极化达到一定程度时相除极化达到一定程度( (膜内负度约膜内负度约-55mV-55mV后，膜的慢后，膜的慢Ca2+Ca2+通道被激活开放，通道被激活开放，l l由于细胞外液的由于细胞外液的Ca2+Ca2+浓度远比细胞内为高（约浓度远比细胞内为高（约10 000:110 000:1）。）。l l

33、细胞内的负电位又促使细胞内的负电位又促使Ca2+Ca2+向细胞内弥散。向细胞内弥散。Ca2+Ca2+带着正电荷从慢带着正电荷从慢Ca2+Ca2+通道缓慢内流，形成缓慢而持久的慢内向电流通道缓慢内流，形成缓慢而持久的慢内向电流(ica)(ica)，l l同时也有少量钠同时也有少量钠(Na+)(Na+)离子通过慢通道内流离子通过慢通道内流( (因此时快钠通道已关闭因此时快钠通道已关闭) )，l l与之平衡的是氯离子同时内流。与之平衡的是氯离子同时内流。l l这种正负离子较活跃的内流使膜内电位保持于较高，而且平衡的水平。这种正负离子较活跃的内流使膜内电位保持于较高，而且平衡的水平。l l “2” “

34、2”时相平台形成的另一重要因素是时相平台形成的另一重要因素是-K+K+的外流。的外流。l l此期膜内外此期膜内外K+K+的浓度差及电位差，均驱使的浓度差及电位差，均驱使K+K+通过通过K+K+通道通道(ik1(ik1，ix1ix1及及ix2)ix2)外流，外流，l l由于细胞对由于细胞对K+K+外流存在外流存在“ “内向内向( (自动自动) )整流的规律，整流的规律，即即-膜电位与钾离子的平衡电位膜电位与钾离子的平衡电位(-90mV)(-90mV)差别越大时差别越大时( (即膜电位的负值愈小时即膜电位的负值愈小时) K+) K+外流较少，外流较少，进一步保持进一步保持“2”“2”时相平台期长达

35、时相平台期长达100ms100ms以上。以上。 “3”时相(快速复极末期) l l是继平台期之后的晚期快速复极时相。是继平台期之后的晚期快速复极时相。l l该期膜电位复极快速直达静息电位水平，完成复极过该期膜电位复极快速直达静息电位水平，完成复极过程，占时程，占时100100150ms150ms。l l形成的机制：形成的机制：-在平台期后期在平台期后期Ca2+(Ca2+(及小部分及小部分Na+)Na+)的慢通道失活关闭，的慢通道失活关闭，Ca2+Ca2+内流停止，膜电位下降，内流停止，膜电位下降，K+K+通过通过K+K+通道通道(ik(ik，ix ix通道通道) )外流，外流，ik ik通道的

36、通道的K+K+外流比外流比较恒定且较少，而较恒定且较少，而ix ix通道的通道的K+K+外流随着其内向整流作外流随着其内向整流作用，即当膜电位愈接近用，即当膜电位愈接近K+K+平衡电位平衡电位(-90mV)(-90mV)时，就愈时，就愈促使促使K+K+外流，因而复极速度加快，直至恢复到静息膜外流，因而复极速度加快，直至恢复到静息膜电位水平电位水平(-90mV)(-90mV)。 “4”时相(静息期或恢复期) l l 此期心肌细胞膜电位基本上稳定于静息电位水此期心肌细胞膜电位基本上稳定于静息电位水平，但有离子恢复过程。平，但有离子恢复过程。l l离子的恢复机制：离子的恢复机制：-通过肌膜上的通过肌

37、膜上的Na+K+Na+K+泵的作用，将除极时进入细胞内的泵的作用，将除极时进入细胞内的Na+Na+外运，同外运，同时将复极的外流的时将复极的外流的K+K+内运。内运。l lCa2+Ca2+的外排机制目前尚未完全清楚，多数学者认的外排机制目前尚未完全清楚，多数学者认为为Ca2+Ca2+浓度差外运是与浓度差外运是与Na+Na+顺浓度的内流相耦联顺浓度的内流相耦联而进行的，形成而进行的，形成Na+- Ca2+Na+- Ca2+交换。交换。l l由于细胞内外的由于细胞内外的Na+Na+浓度是依靠浓度是依靠Na+K+Na+K+泵维持泵维持的，所以的，所以Ca2+Ca2+逆浓度差的外运也是由逆浓度差的外运也是由Na+- K+Na+- K+泵泵提供能量。提供能量。