生理学原理学习笔记之心脏的电活动

1、+ + 心肌的跨膜电位 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心Created By ARTHUR + + 心肌动作电位 n快反应(fast response)动作电位： n发生在心脏的心房肌、心室肌即特殊传导纤维 n慢反应(slow response)动作电位： nSinoatrial (SA) node And Atrioventricular(AV) node n快慢反应的对比： n快反应细胞的静息膜电位(phase 4)负于慢反应 n快反应细胞动作电位上升支(phase 0)坡度、幅度都大于慢反应细胞 n慢反应心肌组织动作电位的传导速度慢于快反应心肌组织，兴奋 在慢反应组织中更容易收

2、到阻滞。 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心Created By ARTHUR + + 心肌动作电位 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心Created By ARTHUR + + 静息电位的形成(Phase 4) n心肌动作电位的不同时期与细胞膜离子通透性改变有关，主要涉 及Na+、K+和Ca2+ n心肌细胞内的K+浓度远远大于细胞外的K+浓度；Na+和Ca2+的浓度梯度 与K+相反 n静息细胞膜对K+的通透性高于Na+和Ca2+的通透性 nK+ 的跨膜移动： n基于浓度梯度的化学力，外向净扩散 n细胞内外静电差 n静息心肌细胞Na+的作用力方向与K+ 相反，因此实际静息膜电位

3、略正于方程 推导值。静息心肌细胞中，K+的电导 约为Na+的100倍。 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心Created By ARTHUR + + 快反应依赖于Na+(Phase 0) n上升支构成0期(Phase 0) nNa+通过快通道的方式说明了每个通道有两种调控 Na+ 流动的门： nM gate ,膜电位负电性减小时打开通道 激活门 nH gate ,膜电位负电性减小时关闭通道失活门 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心Created By ARTHUR n4期(phase 4)：化学力和静 电力推动Na+从胞外向内流。 但因激活门(M gate)关闭， 内流很小即静

4、息细胞几乎没 有Na+的内移 + + 快反应依赖于Na+ 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心Created By ARTHUR n使膜负电位减小的刺激打开M门， 激活快Na+通道。细胞内存负电 荷减少，从而开启更多的Na+通 道，加速了Na+的内流(再生性激 活) n快Na+通道的快速打开似的动作 电位0期Na+电导突然大量增大。 形成了动作电位陡峭的上升支 + + 快反应依赖于Na+ 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心Created By ARTHUR nNa+的快速内流瞬间减少了膜电 位的电负星。当膜电位达到0时， 吸引Na+内流的静电力小时。但 由于浓度梯度的原因，Na+

5、继续 进入细胞，膜电位变为正值(超 射)。 n扩散力仍然大于反向静电力， Na+继续进入胞内。但由于净驱 动力很小，而且此时大多数失 活门已经关闭，所以Na+内流变 慢(仍然为内向)。 + + 快反应依赖于Na+ 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心Created By ARTHUR n膜电位达到30mV时，H gate 关 闭， Na+ 内流停止。 n当所有 h 门关闭从而使快 Na+ 通道失活时，0期结束。（注意 M gate 打开速度快于 H gate 关闭速度） n第3期，细胞复极前h门保持关 闭状态，即c-d（ppt 第三页图） 细胞处于有效不应期（ERP）， 此时不能引起新的

6、兴奋。第3期 后期，从失活中恢复，细胞可 以产生新的兴奋，但一开始很 微弱，最后所有快Na+通道的h 门再次打开，m门再次关闭。 + + 小结1：Na+在快反应中 n0期的上升支：一个超过阈值的刺激激活Na+快速通道，膜电位去 极化，形成动作电位上升支;Na+在0期中起主要作用。 n3期：前半段处于有效不应期（ERP）；后半段处于相对不应期 （RRP），从失活中恢复。非主要性态影响因素。 n4期：非主要性态影响因素,Na+内流很小。 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心Created By ARTHUR + + 早期复极化（phase 1） n1期：早期、短暂的有限复极，形成上升支末端

7、到平台期开始前的一个切迹。 n瞬时外向电流 ito 的激活引起复极。 ito 的主 要成分为K+。 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心Created By ARTHUR n原因：细胞内呈正电性；胞 内K+大于胞外K+，带正电离 子瞬时外流导致细胞短暂而 部分复极化。 + + 平台期(phase 2) nCa2+在动作电位平台期通过Ca2+通道进 入心肌细胞。Ca2+的激活和失活所需 的时间都比快Na+通道长很多。 n2期的平坦部分，Ca2+的正电荷内流和 K+的正电荷外流相平衡。( ito 直到2 期结束仍未完全失活) nCa2+通道受到电压调控，在动作电位 上升支时期，膜电位负电性逐

8、渐消失 时已被激活。 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心Created By ARTHUR + + 平台期（K+电导） n动作电位平台期（2期）,膜两侧的K+浓度梯度几乎与4期相等 n2期跨膜电位为正，化学力与静电力外推K+。并且，在膜电位上 升到动作电位峰值附近时， gk 下降，伴有K+电流的减小，以此 确保平台区期间细胞不会有大量的K+流失。 Created By ARTHUR nGk的减少，称为内向整流 + + 终末复极(phase 3) 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心Created By ARTHUR nK+的外流开始超过Ca2+的内流，三种外 向K+电流： nik

9、 ：延迟整流通道 nik1: 内向整流通道 nito:瞬时外向电流通道 nito与ik促进复极化开始 nIk1通道影响了3期的复极化速度 + + 快反应心脏冲动快速传递的基础 n快反应是心脏冲动快速传导的基础 n动作电位沿纤维传导的速度直接与其幅度和0期电位变化率有关 n动作电位幅度越大，去极化的扩散速度就越快 n动作电位的幅度等于完全去极化和完全极化的电位差 n电位差决定局部电流 n局部电流将膜电位转换到阈值 n类似与局部刺激，将纤维邻近的静息部分去极化达到阈电位 n若纤维兴奋部分去极化缓慢，则纤维上每个未兴奋部分需要更多时间 达到阈值（0位变化率：dVm/dt ） n静息膜电位水平也是传导

10、速度的一个决定因素 n影响动作电位的幅度和上升相的斜率 nH gate 是电压门控的（Na+通道） 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心Created By ARTHUR + + 慢反应动作电位 n与快反应对比： n上升支变得缓慢 n早期复极化消失 n平台期变短 n平坦程度减少 n平台期到复极化末期的界限也不再明显 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心Created By ARTHUR TTX阻断反应细胞的Na+通道 + + 慢反应动作电位 n慢反应电位扩布的部分原因也是由于局部电流的存在，但其传导 过程的特点与快反应传导有量的区别 n慢反应传导更容易被阻滞 n快反应纤维对重复频率

11、的反应要毕慢反应纤维快很多 n慢反应的相对不应期常常延续超过复极3期，甚至细胞完全复极 化后，仍有一段时间内不能诱发可传导的兴奋复极后不应性 n相对不应期初期诱发的电位小，而且上升支也不陡峭 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心Created By ARTHUR + + 心肌的兴奋性 nNa+电流的激活和失活造成不应期 n一个动作电位开始到能产生下一个动作电位的间隔(ERP) n快反应纤维：0期到3期的-50mV时。（许多快Na+通道的电化学m门 和h门已经恢复静息状态） n彻底复极化前，当刺激大到足以在4期激发动作电位的强度时，才能 诱发动作电位。（RRP） nCa2+电流导致慢反应

12、n慢反应纤维的相对不应期常常延续超过复极3期。 n甚至可能在细胞完全复极化后一段时间不能诱发可传导的兴奋（复极 后不应性） n刺激周期的长度决定动作电位的持续时间 n周期长度的改变是某些心律失常发生和终止的重要因素 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心Created By ARTHUR + + 总结 n心肌细胞上记录所得的跨膜动作电位的5个时期： n0期：超过阈值的刺激激活快Na+通道，膜电位快速去极化，形成动作 电位的上升支 n1期：K+通过介导瞬时外向电流ito的跨膜通道外流，产生早期部分复 极化，形成切迹 n2期：Ca2+通过跨膜Ca2+通道内流，K+通过集中K+通道外流，两者之

13、间达到平衡，形成平台区 n3期：当K+的外流超过Ca2+的内流，进入复极化默契。复极化加速了 K+电导的增加，细胞快速恢复到完全复极化状态 n4期：完全复极化细胞的静息电位主要由细胞膜上ik1通道的电导性决 定 n心房肌、心室肌和心室特殊传导纤维上可记录到快反应动作电位。 这些动作电位幅度大，上升支陡峭，平台期相对较长。 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心Created By ARTHUR + + 总结 n快反应纤维的有效不应期从动作电位的上升支开始，终止于3期 中部。3期中期以后，纤维表现为相对不应期。纤维完全复极化 （4期）后，再次表现出完全的可兴奋性。 n正常的房室结细胞、窦房细

14、胞以及部分去极化的异常心肌细胞上 科技路到慢反应动作电位。-区别。 n慢反应纤维在上升支开始就表现为绝对的不应性，直到3期结束 甚至是纤维完全复极化之后，才可重新获得部分的兴奋性。 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心Created By ARTHUR + + 心肌的跨膜电位 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心Created By ARTHUR + + 快反应心脏冲动快速传递的基础 n快反应是心脏冲动快速传导的基础 n动作电位沿纤维传导的速度直接与其幅度和0期电位变化率有关 n动作电位幅度越大，去极化的扩散速度就越快 n动作电位的幅度等于完全去极化和完全极化的电位差 n电位差决定局部电流 n局部电流将膜电位转换到阈值 n类似与局部刺激，将纤维邻近的静息部分去极化达到阈电位 n若纤维兴奋部分去极化缓慢，则纤维上每个未兴奋部分需要更多时间 达到阈值（0位变化率：dVm/dt ） n静息膜电位水平也是传导速度的一个决定因素 n影响动作电位的幅度和上升相的斜率 nH gate 是电压门控的（Na+通道） 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心Create