心脏生理

心脏生理,1,心脏的生物电活动 心肌生理特性: 兴奋性 自律性 传导性 收缩性,心肌电生理特性,2,心肌细胞分类1、根据功能及生理特性不同,分： 工作细胞 working cell： 富含肌原纤维，主要执行收缩功能。 例如 心室肌细胞 心房肌细胞 无自律性 自律细胞 rhythmic cell： 含肌原纤维少或缺乏，主要功能是产生 和传导兴奋，控制心脏的节律性活动。 例如 窦房结P细胞 浦肯野细胞 无收缩性,3,心肌细胞:工作心肌特殊传导系统.窦房结:有P细胞(pacemaker cell)和过渡细胞,P细胞位于中心,起搏.过渡细胞位于周边,将冲动传给心房.,4,关于结间束:应该说是存在前、中、后结间束的。前结间束从窦房结头部发生，向左前行，弓状绕过上腔静脉和右心房前壁，在这里分为2束纤维，一束继续延伸进入左心房体部和左心耳，成为房间束-Bachman束。中结间束从窦房结尾部发生弓状绕过上腔静脉后方，下行进入房间隔后部，然后沿房间隔右侧下降进入房室结后上缘，相当于Weckebach束。后结间束，从窦房结尾部发生后进入界嵴，向下至下腔静脉，越过冠状窦口至房室结后上方，而后急转直下如房室结下部，Thorel束。您具体可以看隋鸿锦、高连君等主编的介入治疗解剖学图谱.心脏，那里有解剖图供你参考。是用解剖铸型后的照片说明的。也可以看马长生，赵学主编的心脏电生理及射频消融，那里有解剖详细介绍。2007年版本的Cecil Essentials of Medicine，7th Edition是这样描述的：The electric impulse that initiates cadiac contraction originates in the SA nodeThe impulse then spreads through the atrial tissure through preferential internodal tracts,ultimately reaching the AV node.这里用一个preferential internodal tracts优先通过的结间束来说事的其实还有TOPOL的TEXTBOOK OF CARDIOVASCULAR MEDICINE 现在已经是第三版了，这个是比较激进的心脏病学作者,最新版的国内还没有获得版权,Textbook of Medical Physiology 11th edition A.C.Guyton和 J.E.Hall编著的，里面提到这个就是直接写internodal pathways,说一般心房肌 传导速度是0.3m/sec，而这个结间束就是1.0m/sec。还说结构有点类似于浦肯野氏纤维。当然浦肯野氏纤维速度要更快些了。我们的生理学课本上是0.4m/sec,1.2m/sec.既然存在不同的传导速度，当然就说明这个是和一般的心房肌是完全不同的.,5,心脏各部分心肌细胞的跨膜电位,房室束,6,Phase 1快速复极初期：钾离子外流,Phase 0 快速或上升钠离子内流入进入细胞进行除极,Phase 2 平台期: 持续的钠离子内流和缓慢钙离子内流和钾离子外流,Phase 3 快速复极末期: 钾离子外流,Phase 4 静息期,5 Phases,心肌工作细胞的动作电位,7,(二)自律细胞的跨膜电位及形成机制,3期末达最大复极电位后，4期电位不稳定，存在自动去极化,8,4期自动除极,（1）浦肯野细胞：4期自动除极主要是由随时间推移而逐渐增强的内向电流（If）所引起，也有逐渐衰减的外向电流的参与。内向电流的主要离子成分为Na+。 浦肯野细胞的4期自动去极化速度远较窦房结为慢，其自律性也较窦房结为低。（2）窦房结细胞：3种跨膜离子流参与窦房结细胞4期自动去极。进行性衰减的K+外流 进行性增强的内向离子流If（主要是钠流）； T型Ca2+通道的激活和钙内流，T型钙通道的阈电位为-50mV-60mV 一般钙通道阻断剂对其无阻滞作用，不受儿茶酚胺调控，但可被镍阻断,9,心室肌兴奋性的周期性变化,有效,相对,超常,AP,收缩,绝对,局部,10,心室肌兴奋性的周期性变化,(1)有效不应期 绝对不应期 从0期开始复极至-55mV,兴奋性为0 局部反应期 从-55mV-60mV,强刺激产生局部反应(2)相对不应期 从-60mV-80mV,兴奋性有恢复正常,11,心肌传导性 0期去极化速度快、幅度大： 局部电流形成快,强度大传导快； 邻近部位膜兴奋性低,传导慢: 如邻近部位膜最大复极电位与阈电位差距增大时或处于有效不应期时,12,关于心肌的离子,一.钾离子钾离子(K+)是心肌细胞内主要的阳离子，细胞内液中K+浓度(K+i)高达140mmol/L，为细胞的正常生化代谢活动必需。血清或细胞外液的K浓度(K+。)为3.55.5mmol儿，平均约4mmolL。心肌细胞膜上的外向钾电流是形成静息电位(resting potential，RP)或最大复极电位和动作电位(action potential，AP)复极化的基础，此外还参与自律性细胞的4期自动去极化的形成。,13,关于心肌的离子,心肌细胞膜上有810种不同类型的钾电流。例如，内向整流性钾电流(IK1)是形成RP或最大复极电位的离子流，还参与AP复极化的平台期和3期的形成；延迟整流性钾电流(Ik)参与AP复极化的平台期和3期的形成，在自律性细胞复极化的4期，该电流又呈进行性衰减，是形成4期自动去极化的主要原因；短暂的外向钾电流(Ito)则是形成快反应细胞AP复极化l期的主要离子流。心肌细胞对K+。变化很敏感，快反应细胞(心房肌、心室肌和浦肯野纤维)比慢反应细胞(窦房结和房室结自律性细胞)更为敏感，其中以心房肌最为敏感，希氏束浦肯野纤维次之，窦房结最不敏感。,14,K+o高于5.5mmolL称为高钾血症。K+o 5.57.OmmolL为轻度高钾，K+。79mmolL为中度高钾，K+超过9mmolL为重度高钾。1、膜电位的变化(1)RP：高钾时，膜内、膜外K+浓度梯度减小，RP绝对值减小，这种现象称为高钾去极化。 (2)AP：在AP期间，由于RP减小，钠通道的激活程度和Na+内流的电位梯度减小，均使钠电流(INa)减小，动作电位幅度(action potential amplitude，APA)和0期去极化速度(Vmax）降低。而在AP复极化期，由于Ko增高，心肌细胞膜对K 的通透性提高(其机制不详)，外向钾电流(主要是Ik，IK1)增强，使动作电位时程(action potential duration，APD)缩短，平台期和有效不应期(effective refractory period，ERP)也相应缩短。,(一)高钾,15,2、生理特性变化(1)兴奋性的变化 轻度高钾时，由于RP略有减小，RP与阈电位之间的距离缩短而更为接近，可使引起兴奋所需的阈刺激减小，亦即兴奋性增高。中度或重度高钾时，由于RP过低，钠通道的激活程度和钠内流的电位梯度过低，使钠电流减小，则引起兴奋所需的阈刺激增大，兴奋性降低。若Ko过高而使RP减小到-60mV以下时，则钠通道全部失活，钠电流不能产生，快反应电位转变为部分失活，钠电流不能产生，快反应电位转变为慢反应电位。因此，在K+。逐步增高过程中，心肌的兴奋性呈先升高而后降低的双向性变化。如果K+o迅速增高，则兴奋性将立即降低甚至消失。此外，由于AP复极化加速，APD缩短，故ERP(有效不应期)也随之缩短。,16,(2)传导性的变化 轻度高钾时，由于RP略有减小，与阈电位更为接近，则局部电位更易达到阈电位而形成兴奋扩布，故传导性略有增高。但中度以上高钾时，由于RP显著减小，Na+内流的电位梯度显著降低和钠通道的部分失活，使APA和Vamx显著降低，传导性也随之降低而形成传导阻滞。因此，当血钾逐渐增高时，对传导性也有双向性影响。但若血钾迅速增高则立即出现传导性降低，可形成窦房间、心房内、房室间或心室内传导阻滞。由于窦房结对高钾不敏感，而心房肌对高钾最敏感，因此当心房的兴奋性和传导性消失而心电图中不出现P波时，窦房结所产生的兴奋仍可通过心房内优势传导通路传向房室结并进入心室，形成窦室传导。,17,(3)自律性的变化 窦房结起搏细胞由于缺乏IkI钾通道，故对高钾不敏感，高钾对其自律性略有降低。而在快反应自律性细胞，由于在AP复极化期K+外流增强，4期自动去极化速度降低，故自律性降低。,(4)收缩性的变化 K+。增高可以激活细胞膜上的Na+ - K+ATP ase，使细胞外间隙中的Na+浓度增高而导致:细胞外Na+竞争性抑制Ca2+内流，使钙电流减少，Ca2+内流减少。细胞外Na+促进跨膜Na+-Ca2+交换，使细胞内液Ca2+外运增多。这两者均使Ca2+降低，Ca2+激发心肌兴奋-收缩耦联作用减弱。因此高血钾时心肌的收缩性降低，收缩力减弱。,18,3、心电图的变化 高钾时，由于APA和Vmax降低，心电图中显示心房的P波电压降低和波幅增宽,心室的R波电压低而QRS综合波增宽。心室复极化加速，显示T波高耸狭窄，为高血钾心电图的主要特点。心室肌APD缩短，则Q-T间期缩短，但也可因QRS综合波增宽而延长。房室传导减慢，故P-R间期延长。,19,4、心律失常 由于高钾对正常起搏点窦房结自律性活动的影响很小，而对潜在起搏点自律性活动有强大的抑制作用，因此高血钾可使心脏在正常起搏点的控制下更有效地制止异位起搏点的自律性活动，而不伴有传导性降低和不应期缩短，所以应用钾盐以提高血钾浓度可以治疗异位起搏点所形成的自律性异常的心律失常。当血钾浓度显著增高时，由于传导性降低和不应期缩短，易发生兴奋折返，可形成各种折返型心律失常，包括心室纤维颤动。心电图中QRS综合波显著增宽往往是高血钾引起严重心律失常的信号，增宽达50左右时需做紧急处理。在浦肯野纤维末梢发生传导阻滞时可形成心室停搏。心室停搏或心室颤动是应用钾盐过量或血钾浓度过高导致心性猝死的主要原因。但在心脏手术时，钾盐可作为选择性心脏停搏的药物之一，形成心脏麻痹，可以延长心脏手术时间，并保护心脏组织而减轻缺血性损伤。,20,高血钾使心脏停搏在哪一期？为什么,？,高钾使心脏停搏在舒张期。原因要从钾离子对心肌生理特性谈起。 兴奋性：当K+大幅度升高时， RP的绝对值减小到-55mv时，钠通道的开放效率降低，钠通道逐渐失活，细胞的兴奋性降低或丧失，严重时，可导致心肌停搏于舒张状态。此时，仅由Ca2+来构成动作电位，故上升支小而缓慢，使兴奋传导性降低。 收缩性：高钾对心肌收缩功能有抑制作用。因为细胞外的钾和钙在细胞膜上有竞争性抑制，因此当膜外K+时，平台期内流的Ca2+减少，心肌细胞内的Ca2+浓度难于升高，减小了Ca2+的兴奋-收缩偶联作用从而减低了心肌的收缩能力，心脏收缩与肌质网释放钙有关，肌质网不能有效释放钙，不能引起收缩，使心脏停在舒张期。,21,5、防治原则(1)防治原发病，消除引起高血钾的原因。(2)降低体内总钾量：一方面减少K+的摄入量；另一方面可用透析疗法(腹膜透析或血液透析)增加机体排钾量。 (3)使K+由细胞外液转入到细胞内：应用葡萄糖和胰岛素大剂量静脉输入，促进糖原合成。或输入碱性药物，如碳酸氢钠或乳酸钠，提高血液PH，通过机体的缓冲机制，一方面使肾小管Na+- H+交换减弱，刺进K+- H+交换增强，促进K+向细胞内转移，从而降低血钾浓度。 (4)应用钙盐和钠盐拮抗高血钾对心肌的毒性作用：注射钙盐，使Ca2+o增加，AP的平台期Ca2+内流量增多，可提高心肌的收缩能力。应用钠盐，增加Na+。，AP的0期Na+内流量增多，APA和Vamx增大，可改善心肌的传导性。,22,关内向整流性内向钾通道,细胞膜上的离子通道是否就是简单的能容纳离子进进出出的小孔呢？对大多数离子通道来说是这样的，但对于整流性的钾离子通道情况就不太一样了，这种离子通道对离子流入更有效，就是所谓内向整流的钾离子通道（IRK）。在Cell上发表的一篇最新报道对这一奇特性质的结构基础进行了研究.IRK离子通道对于神经细胞在兴奋过后恢复静息的膜电位非常重要。在动作电位产生过程中，钠离子流入细胞，这时如果钾离子通道开放的话，钾离子就会被驱逐出神经细胞，如果这样细胞内集聚的正电荷就会被消减。IRK离子通道在这时被一些细胞内的阳离子如多胺所封闭，保证细胞内的正常生理过程能够进行。这些多胺先在细胞内封闭IRK离子，当动作电位完成后，IRK离子通道会再开放，让钾离子进入细胞恢复静息的膜电位。那么IRK离子通道能够产生这种整流特性的结构特点是什么呢？曾经有人怀疑是羧基末端有重要作用，因为这些区域突变影响到了封闭因子如多胺的结合。Nishida and MacKinnon检测了一个小鼠的G蛋白偶联门控IRK离子通道的氨基端和羧基端。这两个末端都位于细胞内。他们发现这些末端能够形成一个四聚体，并组成孔道结构将整个离子通道的长度延伸至60。这个孔道位于负电荷氨基侧链上，提供了多胺结合的一个很好的位点。多胺的封闭效应在细胞膜处于去极化的状态下是更有效。研究者发现被延长的离子通道能够更多的聚集钾离子，抑制钾离子向细胞外的外流。Nishida and MacKinnon的研究提供了对整流性离子通道非常有价值的研究，为其他联系的整流性