公卫执业医师考试生理学复习要点：心肌的生物电现象和电生理特性

1、 心肌的生物电现象和电生理特性（一）工作细胞和自律细胞的跨膜电位及其形成机制根据组织学和电生理学特性，可粗略地将心肌细胞分为两大类型，一类是普通的心肌细胞，包括心房肌和心室肌，含有丰富的肌原纤维，执行收缩功能，故又称为工作细胞。另一类是一些特殊分化了的心肌细胞，组成心脏的特殊传导系统，其中主要包括起搏细胞（细胞）和浦肯野细胞。窦房结 主任 慢反应自律浦肯野细胞 主治 快反应自律心室肌细胞 住院医师 快反应非自律1.工作细胞的跨膜电位及其形成机制：人和哺乳类动物的心室肌细胞和骨骼肌细胞一样，在静息状态下膜两侧呈极化状态，膜内电位比膜外电位约低90mV，但两者的动作电位却有明显的不同。骨骼肌细胞动

2、作电位的时程很短，仅持续几个毫秒。心室肌细胞动作电位的主要特征在于复极过程比较复杂，持续时间很长，通常用0、1、2、3、4等数字分别代表心室肌细胞动作电位的各个时期。各期的特点和离子机制见表2-3。表2-3心室肌细胞动作电位的分期及形成机制去极化过程复极化过程分期0期（去极化期）1期（快速复极初期）2期（平台期）3期（快速复极末期）4期（静息期）电位变化90mV+30mV（除极速度极快,幅度可达120mV）+30mV0mV（与0期一起形成锋电位）基本停滞于0mV0mV-90mV90mV（膜电位稳定）历时12ms10ms左右100150ms100150ms形成机制Na+内流K+外流K+外流Ca2

3、+内流K+外流钠泵活动Na+-Ca2+交换2期复极又称平台期，是心室肌细胞区别于神经和骨骼肌细胞动作电位的主要特征，也是心室肌动作电位复极较长的主要原因。4期（静息期）心室肌细胞复极完毕，静息电位基本上稳定于-90mV，但此时钠泵活动，逆浓度差转运Na+和K+，同时Na+-Ca2+交换增强，使细胞内外各离子浓度梯度得以恢复。心房肌细胞动作电位分期及特点与心室肌细胞基本相同，不同的是心房肌细胞动作电位的时程较短，仅150200毫秒。2.自律细胞的跨膜电位及其形成机制（1）浦肯野细胞的跨膜电位及其形成机制：浦肯野细胞动作电位波形、分期和形成原理与心室肌细胞基本相同，其不同点在于4期膜电位并不稳定，

4、出现自动地缓慢去极化，当去极化达阈电位水平时即引发下一个动作电位。浦肯野细胞4期自动去极化的机制：目前认为4期有一种随着时间而逐渐增强的内向电流（If），主要是Na+内流，从而导致自动去极化。另外，4期内导致膜复极化的外向K+电流（Ik）逐渐减弱，亦有助于膜去极化。（2）窦房结细胞的跨膜电位及其形成机制；窦房结含有丰富的自律细胞，动作电位复极后出现明显的4期自动去极化，但它是一种慢反应自律细胞，其动作电位具有许多不同于心室肌（快反应细胞）和浦肯野快反应自律细胞的特征：窦房结细胞的最大复极电位（约-70mV）和阈电位（约-40mV）的绝对值均小于浦肯野细胞；0期是由于细胞膜上慢钙通道被激活，Ca

5、2+内流而形成。0期除极结束时，动作电位幅值为7085mY，超射小；其去极化幅度（7085mV）小于浦肯野细胞（为120mV），而0期除极时程（7毫秒左右）却比后者（12毫秒）长得多。因此，动作电位升支远不如后者那么陡峭；没有明显的复极1期和平台期；3期复极化达到最大复极电位后立即自动去极化，4期自动除极速度（约0.1V/s）比浦肯野细胞（约0.02V/s）快。窦房结细胞4期自动去极化机制：进行性衰减的K+外流是窦房结细胞4期去极化的重要离子基础之一；进行性增强的内向离子流If（主要是Na+内流。但它不同于心室肌0期除极的Na+内流。此钠流可被铯所阻断）；T型钙通道被激活，Ca2+内流。在自动

6、去极化过程的后半期，窦房结细胞上的T型钙通道被激活，Ca2+内流使膜电位进一步减小，当去极化达-40mV时，激活L型钙通道，引起下一个自律性动作电位。小结：1.快、慢反应细胞看0期：陡、高者为快（Na+）；斜、矮者为慢（Ca2+）2.自律、非自律细胞看4期：稳定者为非自律：不稳者为自律（二）心肌的兴奋性、自动节律性和传导性。心肌具有自律性、兴奋性、传导性和收缩性四种生理特性。前三者是以心肌生物电活动为基础的电生理特性；收缩性则是心肌的一种机械特性。1.心肌的兴奋性：心肌细胞与神经细胞相似，在发生一次兴奋的过程中，细胞的兴奋性也相应发生一次周期性变化。现以心室肌细胞为例说明其变化规律。（1）有效

7、不应期：从0期除极开始到复极3期膜电位达-55mV这段时间，无论给予多大的刺激，心肌细胞都不发生反应，即兴奋性为零（因为钠通道处于失活状态），此期称为绝对不应期。随后，膜电位由-55mV恢复到-60mV，在这段时间里，给予强刺激，可引起局部兴奋，但不能暴发动作电位（此时钠通道刚刚开始复活），此期为局部反应期。由于在绝对不应期和局部反应期内，细胞在无论多么强的刺激作用下都不能产生动作电位，故将这两期合称为有效不应期。（2）相对不应期：从复极-60mV到-80mV这段时间内，钠通道已逐渐复活，但其开放能力尚未恢复到正常水平，此时若用高于正常阈值的强刺激便可产生动作电位，故称相对不应期。（3）超常期

8、：从复极-80mV到-90mV这段时间内，由于膜电位已经基本恢复，但其绝对值尚低于静息电位，与阈电位的距离较近，故用略低于正常阈值的刺激便能产生动作电位，此时兴奋性高于正常，称为超常期。在相对不应期和超常期内引发的动作电位，其0期除极速度、动作电位幅度及传导速度均低于正常。这是因为此期内部分钠通道仍处于失活状态。这样的动作电位传播速度较慢，因此容易形成心律失常。最后，复极过程完毕，膜电位恢复正常，兴奋性也恢复至正常水平。兴奋性周期性变化的特点及意义：特点：有效不应期特别长（200300毫秒），相当于心肌收缩活动的整个收缩期及舒张早期；意义：心肌有效不应期特别长的特点保证心肌在收缩期和舒张早期以前不会接受刺激产生第二次兴奋和收缩，即保证心肌不会发生完全强直收缩，从而保证了心脏的收缩和舒张交替地进行，使心脏泵血功