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1、Blood Circulation第二节第二节 心脏的电生理学及生理特性心脏的电生理学及生理特性一、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制一、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制二、心肌的生理特性二、心肌的生理特性三、体表心电图三、体表心电图Blood Circulation：主要执行：主要执行收缩收缩功能功能工作细胞工作细胞心肌细胞的分类心肌细胞的分类自律细胞自律细胞 ：可：可自动自动产生产生节律性节律性兴奋兴奋（如：心房肌、心室肌）（如：心房肌、心室肌）（如：窦房结（如：窦房结P细胞、浦肯野细胞）细胞、浦肯野细胞）1. 根据组织学和电生理学特点分类根据组织学和电生理学特点分类Blood Circulat
2、ion快反应细胞：快反应细胞：心肌细胞的分类心肌细胞的分类慢反应细胞：慢反应细胞：（心房肌、心室肌、浦肯野细胞等）（心房肌、心室肌、浦肯野细胞等）（窦房结（窦房结P细胞、房室结细胞等）细胞、房室结细胞等）2. 根据根据AP去极化的快慢及其产生机制分类去极化的快慢及其产生机制分类0期去极化由期去极化由快钠通道快钠通道介导介导0期去极化由期去极化由慢钙通道慢钙通道介导介导Blood Circulation复习复习：一、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制一、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制内向电流内向电流外向电流外向电流正电荷移动方向正电荷移动方向膜外膜外膜内膜内膜内膜内膜外膜外膜电位变化膜电位变化去极化
3、去极化复极化或超极化复极化或超极化离子流离子流Na+内流内流Ca2+内流内流K+外流外流Cl-内流内流Blood Circulation 主要形成机制主要形成机制RPK+外流（钾漏通道）外流（钾漏通道）少量少量Na+内流、钠泵活动内流、钠泵活动 升支（去极相）升支（去极相）AP 降支（复极相）降支（复极相）Na+内流（再生性循环）内流（再生性循环）Na+内流停止，内流停止，K+外流外流复习复习：骨骼肌细胞的跨膜电位及其产生机制骨骼肌细胞的跨膜电位及其产生机制一、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制一、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制Blood Circulation一、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制一
4、、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制心肌细胞膜上主要离子通道及特点心肌细胞膜上主要离子通道及特点:1.钾通道：钾通道：2.钠通道：钠通道：3.钙通道：钙通道：4.其他通道：其他通道：IK1、IK、ItoINaICa-L、 ICa-TIf（transient outward current）（long lasting）（transient）（funny）Blood Circulation1. （心室肌细胞心室肌细胞的）静息电位：的）静息电位：机制：机制： IK1通道开放引起的通道开放引起的K外流外流 少量少量Na内流（钠背景电流）内流（钠背景电流） 钠泵活动（泵电流）钠泵活动（泵电流）（一）工作细胞
5、的跨膜电位及其形成机制（一）工作细胞的跨膜电位及其形成机制- -90mV（内向整流钾通道）（内向整流钾通道）Blood Circulation-90膜膜电电位位+300 0 100 200 300 400 （ms）（mV）01234（快速复极初期）（快速复极初期）（平台期）（平台期）（快速复极末期）（快速复极末期）（静息期）（静息期）锋电位锋电位 是心室肌细胞是心室肌细胞AP持续时间较持续时间较长长的主要原因，的主要原因，也是也是区别于骨骼肌细胞区别于骨骼肌细胞AP的主要特征。的主要特征。（一）工作细胞的跨膜电位及其形成机制（一）工作细胞的跨膜电位及其形成机制Blood Circulation
6、内向电流：内向电流：外向电流：外向电流：（快）（快）INa通道开放引起的通道开放引起的Na+内流内流ICa-L （L型钙通道开放引起的型钙通道开放引起的Ca2+内流内流）IK1通道开放引起的通道开放引起的K外流外流IK通道开放引起的延迟整流通道开放引起的延迟整流钾流钾流K外流外流负载的负载的Ito（一过性外向电流）（一过性外向电流）（一）工作细胞的跨膜电位及其形成机制（一）工作细胞的跨膜电位及其形成机制-90膜膜电电位位+300 0 100 200 300 400 （ms）（mV）012343Na+2K+Ca2+钠泵钠泵IK1ItoIKIKIK1INaICa-LBlood Circulatio
7、n小结小结膜电位变化膜电位变化 产生机制产生机制RP90mv0 1 2 3 4 从从90mv到到30mv钾钾离子外流离子外流钠钠离子内流离子内流从从30mv 到到0mv钾钾离子外流离子外流维持在维持在0mv左右左右钙钙内流和内流和钾钾外流外流从从0mv到到90mv钾钾离子外流离子外流90mv钠泵和钠钠泵和钠-钙交换体钙交换体AP：工作细胞的跨膜电位及其形成机制：工作细胞的跨膜电位及其形成机制Blood Circulation（二）自律细胞的跨膜电位及其形成机制（二）自律细胞的跨膜电位及其形成机制1. 窦房结窦房结P细胞细胞-650（mV）034 0期去极化慢（慢反应细胞）期去极化慢（慢反应细胞
8、） 复极化无复极化无1、2期期 4期自动去极化（自律性）期自动去极化（自律性）Blood Circulation1. 窦房结窦房结P细胞细胞-650（mV）ICa-LIK激活激活IK去激活去激活IfICa-T4期自动去极化机制期自动去极化机制外向电流减弱（主）：外向电流减弱（主）：IK内向电流增强：内向电流增强：If 、ICa-T（二）自律细胞的跨膜电位及其形成机制（二）自律细胞的跨膜电位及其形成机制Blood Circulation2. 浦肯野细胞浦肯野细胞内向电流内向电流If(主主)外向电流外向电流Ik（4期自动去极化）期自动去极化）（二）自律细胞的跨膜电位及其形成机制（二）自律细胞的跨膜
9、电位及其形成机制Blood Circulation小结：心肌细胞的跨膜电位小结：心肌细胞的跨膜电位快反应细胞快反应细胞慢反应细胞慢反应细胞工作细胞工作细胞自律细胞自律细胞Blood Circulation二、心肌的生理特性二、心肌的生理特性（一）兴奋性（一）兴奋性（二）传导性（二）传导性（三）自动节律性（三）自动节律性（四）收缩性（四）收缩性电生理特性电生理特性机械特性机械特性Blood Circulation（一）兴奋性（一）兴奋性复习复习：1. 兴奋性的概念？兴奋性的概念？2. 衡量兴奋性的指标？衡量兴奋性的指标？阈强度（阈值）阈强度（阈值）3. 细胞兴奋后兴奋性的变化？细胞兴奋后兴奋性的
10、变化？绝对不应期绝对不应期相对不应期相对不应期超常期超常期低常期低常期mh关闭状态关闭状态hm+Nahm激活状态激活状态失活状态失活状态激活门激活门失活门失活门复习复习：4. 去极化过程中钠通道状态的变化去极化过程中钠通道状态的变化?有效不应期有效不应期膜膜电电位位（mV）相对不应期相对不应期-100+200时间时间（ms）300200100-60超常期超常期-80-40-200绝对不应期绝对不应期机制：钠通道处于机制：钠通道处于失活失活状态。状态。机制：相当数量的钠通道机制：相当数量的钠通道 恢复至恢复至关闭关闭状态。状态。机制：钠通道已基本恢复机制：钠通道已基本恢复 至关闭状态；至关闭状态
11、；且与阈电位的差距较小且与阈电位的差距较小阈电位阈电位1. 兴奋性的周期性变化（以心室肌为例）兴奋性的周期性变化（以心室肌为例）Blood Circulation（一）兴奋性（一）兴奋性2. 影响心肌细胞兴奋性的因素影响心肌细胞兴奋性的因素（1）静息电位或最大复极电位水平）静息电位或最大复极电位水平（2）阈电位水平）阈电位水平（3）引起）引起0期去极化的离子通道性状期去极化的离子通道性状与两者的距离与两者的距离成成负相关负相关有效不应期有效不应期膜膜电电位位（mV）-100+200时间时间（ms）300200100-60-80-40-200机械收缩机械收缩有效不应期有效不应期特别长特别长，相当
12、于整个收缩期和相当于整个收缩期和舒张早期。舒张早期。3. 兴奋性的周期性变化与收缩活动的关系兴奋性的周期性变化与收缩活动的关系期前兴奋（期前兴奋（premature excitation）期前收缩（期前收缩（premature systole）3. 兴奋性的周期性变化与收缩活动的关系兴奋性的周期性变化与收缩活动的关系 有效不应期特别长有效不应期特别长，使心肌，使心肌不会发生不会发生完全强直收缩完全强直收缩，而，而始终始终进行收缩和舒张交进行收缩和舒张交替的活动，从而保证心脏的泵血功能。替的活动，从而保证心脏的泵血功能。 代偿性间歇代偿性间歇（compensatory pause）Blood C
13、irculation窦房结窦房结心房肌心房肌优势传导通路优势传导通路房室交界房室交界房室束房室束左右束支左右束支 浦肯野纤维网浦肯野纤维网心室肌心室肌（二）传导性（二）传导性（conductivity）1. 心脏内兴奋传播的途径和特点心脏内兴奋传播的途径和特点Blood Circulation兴奋在心脏各部分的传导速度：兴奋在心脏各部分的传导速度：（快慢不一快慢不一） 心房肌细胞：心房肌细胞： 0.4 m/s 优势传导通路：优势传导通路： 1.01.2 m/s 房室交界的结区房室交界的结区： 0.02 m/s 末稍浦肯野纤维网末稍浦肯野纤维网： 4 m/s 心室肌细胞：心室肌细胞： 1 m/s
14、（房（房- -室延搁）室延搁） 使心室的收缩必定发生在心房收缩完毕使心室的收缩必定发生在心房收缩完毕 之后，有利于心室在充分充盈后实现其正常之后，有利于心室在充分充盈后实现其正常 射血功能。射血功能。 使左、右心室肌能同步收缩（功能合胞体）使左、右心室肌能同步收缩（功能合胞体），产生较大力量，有利于心室射血。，产生较大力量，有利于心室射血。（二）传导性（二）传导性（conductivity）Blood Circulation2. 影响传导性的因素影响传导性的因素（1）结构因素）结构因素细胞直径（细胞直径（正正相关）相关）细胞间缝隙连接的数量和功能状态细胞间缝隙连接的数量和功能状态（二）传导性（
15、二）传导性（conductivity）Blood Circulation2. 影响传导性的因素影响传导性的因素（1）结构因素）结构因素细胞直径（细胞直径（正正相关）相关）细胞间缝隙连接的数量和功能状态细胞间缝隙连接的数量和功能状态ab（二）传导性（二）传导性（conductivity）Blood Circulation2. 影响传导性的因素影响传导性的因素（1）结构因素）结构因素（2）生理因素）生理因素 0期去极化的速度和幅度期去极化的速度和幅度（正正相关）相关）+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - -
16、 - - - - - - - - - -（二）传导性（二）传导性（conductivity）Blood Circulation2. 影响传导性的因素影响传导性的因素（1）结构因素）结构因素（2）生理因素）生理因素 0期去极化的速度和幅度期去极化的速度和幅度（正正相关）相关）+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -（二）传导性（二）传导性（conductivity）Blood Circulation2. 影响传导性的因素影响传导性的因素（1）结构因素）结构因素（2）生理因素
17、）生理因素 0期去极化的速度和幅度期去极化的速度和幅度（正正相关）相关） 膜电位水平膜电位水平（二）传导性（二）传导性（conductivity）膜反应曲线膜反应曲线Blood Circulation2. 影响传导性的因素影响传导性的因素（1）结构因素）结构因素（2）生理因素）生理因素 0期去极化的速度和幅度期去极化的速度和幅度（正正相关）相关） 膜电位水平膜电位水平 邻旁未兴奋部位膜的兴奋性（邻旁未兴奋部位膜的兴奋性（正正相关）相关）+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - -
18、 - - -（二）传导性（二）传导性（conductivity）Blood Circulation（三）自动节律性（三）自动节律性（autorhythmicity，自律性），自律性） 心肌在心肌在无外来刺激无外来刺激条件下能条件下能自动产生自动产生节律性节律性兴奋的能力或特性。兴奋的能力或特性。Blood Circulation自律细胞的自动兴奋频率：自律细胞的自动兴奋频率：窦房结窦房结P细胞细胞100次次/分分房室交界（结区除外）房室交界（结区除外）50次次/分分房室束房室束40次次/分分末梢浦肯野细胞末梢浦肯野细胞25次次/分分正常起搏点正常起搏点潜潜在在起起搏搏点点（三）自动节律性（三）
19、自动节律性 心脏起搏点（控制心脏兴奋和搏动的部位）？心脏起搏点（控制心脏兴奋和搏动的部位）？Blood Circulation自律细胞的自动兴奋频率：自律细胞的自动兴奋频率：窦房结窦房结P细胞细胞100次次/分分房室交界（结区除外）房室交界（结区除外）50次次/分分房室束房室束40次次/分分末梢浦肯野细胞末梢浦肯野细胞25次次/分分正常起搏点正常起搏点潜潜在在起起搏搏点点 窦性节律？异位节律？窦性节律？异位节律？（三）自动节律性（三）自动节律性Blood Circulation窦房结对潜在起搏点的控制：窦房结对潜在起搏点的控制：（1）抢先占领）抢先占领浦肯野细胞浦肯野细胞（三）自动节律性（三）
20、自动节律性Blood Circulation2. 窦房结对潜在起搏点的控制：窦房结对潜在起搏点的控制：（1）抢先占领）抢先占领（2）超速驱动压抑）超速驱动压抑窦房结窦房结P细胞细胞100次次/分分房室交界（结区除外）房室交界（结区除外）50次次/分分房室束房室束40次次/分分末梢浦肯野细胞末梢浦肯野细胞25次次/分分两点自律性差别愈大，压抑效应愈强两点自律性差别愈大，压抑效应愈强（三）自动节律性（三）自动节律性Blood Circulation窦房结对潜在起搏点的控制：窦房结对潜在起搏点的控制：（1）抢先占领）抢先占领（2）超速驱动压抑）超速驱动压抑两点自律性差别愈大，压抑效应愈强两点自律性差
21、别愈大，压抑效应愈强机制：钠泵活动增强机制：钠泵活动增强（三）自动节律性（三）自动节律性Blood Circulation-80-60-40-200mV3. 影响自律性的因素影响自律性的因素（1）最大复极电位与阈电位之间的差值）最大复极电位与阈电位之间的差值阈电位水平阈电位水平最大复极电位水平最大复极电位水平阈电位水平阈电位水平上移上移abc（三）自动节律性（三）自动节律性Blood Circulation-80-60-40-200mV3. 影响自律性的因素影响自律性的因素（1）最大复极电位与阈电位之间的差值）最大复极电位与阈电位之间的差值 (负相关负相关)阈电位水平阈电位水平最大复极电位水平
22、最大复极电位水平最大复极电位水平最大复极电位水平下移下移abc（三）自动节律性（三）自动节律性Blood Circulation3. 影响自律性的因素影响自律性的因素（1）最大复极电位与阈电位之间的差值）最大复极电位与阈电位之间的差值 (负相关负相关)（2）4期自动去极化速率期自动去极化速率 (正相关正相关)-80-60-40-200+20mV阈电位水平阈电位水平最大复极电位水平最大复极电位水平（三）自动节律性（三）自动节律性Blood Circulation（四）收缩性（四）收缩性（1）同步收缩）同步收缩特点：特点：（功能合胞体）（功能合胞体）（2）不发生（完全）强直收缩）不发生（完全）强直
23、收缩（3）对细胞外）对细胞外Ca2+依赖性依赖性（钙触发钙释放）（钙触发钙释放）L型钙通道型钙通道Ca2+肌膜或肌膜或横管膜横管膜JSRLSR钙泵钙泵+ + + + + + + + + + - - - - - - - - - - 横纹肌肌质网释放机制之一：电横纹肌肌质网释放机制之一：电-机械耦联机制机械耦联机制胞质胞质胞质胞质p48 图图2-29钙泵钙泵+ + + + + + + + + + - - - - - - - - - - 动作电位动作电位钙泵钙泵 肌膜肌膜去极化去极化引起引起L型钙通道型钙通道位移，导致位移，导致“拔塞拔塞”样作用的构象改变，使样作用的构象改变，使JSR膜上钙释放通道
24、膜上钙释放通道开放开放p48 图图2-29+ + + + +- - - - -Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+钙触发钙释放钙触发钙释放Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+ + +- - -Ca2+p48 图图2-29Blood Circulation小结：心肌的生理特性小结：心肌的生理特性（一）兴奋性（一）兴奋性（二）传导性（二）传导性（三）自动节律性（三）自动节律性（四）收缩性（四）收缩性电生理特性电生理特性机械特性机械特性Blood C
25、irculation心电图（心电图（electrocardiogram，ECG） 反映整个心脏兴奋的反映整个心脏兴奋的产生产生、传导传导和和兴奋兴奋恢复恢复过程中的生物电变化，与心脏过程中的生物电变化，与心脏的机械收缩活动的机械收缩活动无无直接关系。直接关系。三、体表心电图三、体表心电图ST段段PQRST QT间期间期 PR间期间期0.04s0.1mVU P波：两心房去极化过程波：两心房去极化过程 QRS波群：波群： 两心室去极化过程两心室去极化过程T波：两心室复极过程波：两心室复极过程PR间期（间期（PQ间期）间期）:兴奋从窦房结经心房、房室交界和兴奋从窦房结经心房、房室交界和房室束到达心室并引起心室开始兴奋所需的时间房室束到达心室并引起心室开始兴奋所需的时间QT间期：心室从去极化间期：心室从去极化到完全复极化的时间到完全复极化的时间ST段段:心室各部分心肌细胞心室各部分心肌细胞均处于去极化状态均处于去极化状态
