生理学课件循环2心脏的电生理学及生理特性

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 心肌生理特性心肌生理特性: : 兴奋性兴奋性（excitabilityexcitability） 自律性自律性（autorhythmicityautorhythmicity） 传导性传导性（conductivityconductivity） 收缩性收缩性（contractilitycontractility） 心肌细胞分类心肌细胞分类 1 1、根据电生理特性不同、根据电生理特性不同, ,分分： 工作细胞工作细胞 working cell： 心室肌细胞心室肌细胞 心房肌细胞心房肌细胞 有有兴奋性、传导性、收缩性，兴奋性、传导性、收缩性，无无自律性。自律性。 自律细胞自律细胞 autoautorhythmic cell： 窦房结细胞窦房结细胞 浦肯野细胞浦肯野细胞 有有兴奋性、传导性、自律性，兴奋性、传导性、自律性，无无收缩性。收缩性。 2 2、根据AP的0期去极化速度分： (1)快反应细胞： 心房肌细胞、心室肌细胞、房室束、束支、 浦肯野细胞 (2)慢反应细胞： 主要窦房结细胞、房室结细胞 一、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制 房室束 ( (一一) )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 1.1.静息电位静息电位 Rp =-90mV Rp =-90mV 主要是主要是K K + + 外流形成外流形成 ( (I Ik1 k1通道 通道，内向整流钾通道，非门控通道，内向整流钾通道，非门控通道) )。 有少量有少量Na+内流和生电内流和生电Na+泵活动活动 RPRP接近接近K K + + 平衡电位平衡电位 2.动作电位 Action potential (1) (1) 去极化过程去极化过程： 0 0期期: :由由-90+30mV左右,持续12ms, Na+内流引起内流引起（ I INa Na通道）。 通道）。 电压门控快电压门控快Na+通道通道, ,其开放与失活均快其开放与失活均快 ( (阈电位阈电位-70mV-70mV开放开放, ,正反馈，正反馈，0mV开始失活失活 ) ) (2) (2) 复极化过程复极化过程：历时：历时200200 300ms 300ms 1 1期期( (快速复极初期快速复极初期):): 由由+30+300mV0mV左右，历时左右，历时10ms10ms。 0 0期和期和1 1期合称锋电位期合称锋电位 I Ito to 电流 电流 ( (transient outward currenttransient outward current， 瞬时外向电流瞬时外向电流) ) K K + + 外流外流 I Ito to通道在去极化到 通道在去极化到-30mV-30mV时激活。时激活。 2 2期期( (平台期平台期,plateau,plateau): ): 稳定稳定于于0mV,0mV,历时历时100100150ms. 150ms. CaCa2+ 2+内流和 内流和KK+ + 外流 外流 L L型型CaCa2+ 2+通道 通道: :电压门控慢通道电压门控慢通道, , 阈电位阈电位-40mV,-40mV,阻断剂阻断剂:Mn:Mn2+ 2+、维拉帕米 、维拉帕米 I IK K 延迟整流钾电流 延迟整流钾电流（delayed rectifier currentdelayed rectifier current） 去极化去极化到到-40mV-40mV时激活时激活, K, K + + 外流，复极到外流，复极到-50mV-50mV时时 失活失活 。 3期(快速复极末期):0mV-90mV, 历时100150ms。 L型Ca2+通道关闭， IK 、IK1电流增强, K+外流所致。 4期:静息期，电位稳定于RP水平。 Na+-K+泵: 3Na+ : 2K+ , Ca2+-Na+交换体 : 3Na+ :Ca 2+ Ca2泵: Ca 2+ 细胞排出Ca2+和Na+，摄入K+,恢复细 胞内外离子正常浓度梯度。 ( (二二) )自律细胞的跨膜电位及形成机制自律细胞的跨膜电位及形成机制 1.浦肯野细胞的动作电位及离子基础 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 If递增 IK递减 浦肯野细胞浦肯野细胞purkinje cellpurkinje cell属属快反应自律细胞快反应自律细胞 ，APAP波形及波形及0 0、1 1、2 2、3 3期离子基础与心室肌期离子基础与心室肌 细胞相似。细胞相似。 最大复极电位最大复极电位 - -100mV100mV 阈电位阈电位 -60mV-60mV 4期自动去极化离子基础: 内向电流： 随时间递增If （Na+) 外向电流：逐渐递减IK (K+) I I f f 通道复极至通道复极至-60mV-60mV时激活，时激活，-100mV-100mV完全激活完全激活 电压依赖性和时间依赖性电压依赖性和时间依赖性 I I f f 电流是浦肯野细胞电流是浦肯野细胞4 4期自动去极主要成分期自动去极主要成分, , 可被可被CsCs2+ 2+( (铯 铯) )阻断。阻断。 I I k k 通道去极通道去极-40mV-40mV时开放时开放, ,复极至复极至 -50mV-50mV开始开始 关闭，对关闭，对4 4期自动去极化作用较小期自动去极化作用较小. . 心室肌细胞(A)和窦房结细胞(B)跨膜电位比较 -70mV -70mV 2.2.窦房结窦房结P P细胞的动作电位及离子基础细胞的动作电位及离子基础 (1)(1)与快反应细胞相比与快反应细胞相比, ,窦房结细胞窦房结细胞APAP特点特点 阈电位 窦房结：P细胞是窦房结的起搏细胞，为慢 反应自律细胞，跨膜电位特点如下： 最大复极电位(-70mV)和阈电位(-40mV)小 于浦氏细胞(分别为-90mV和-60mV)； 0期去极化幅度小(70mV),速率慢(10V/s), 时程长(7ms)； 无明显复极1期和2期； 4期自动去极化速度(0.1V/s)快于浦肯野 细胞(0.02V/s)； (2)(2)窦房结细胞窦房结细胞APAP的离子基础的离子基础 去极化过程：去极化过程： 0 0期期: : L-L-型型CaCa2+ 2+通道激活 通道激活,Ca,Ca2+ 2+内流 内流(I (Ica-L ca-L) )。 。 慢慢CaCa2+ 2+通道，激活、失活均慢 通道，激活、失活均慢 复极化过程：复极化过程： 3 3期期: : L-L-型型CaCa2+ 2+通道失活 通道失活,Ca,Ca2+ 2+内流止 内流止, , I IK K去极期激活开放， 去极期激活开放，KK + + 外流。外流。 4 4期自动去极化期自动去极化 外向电流减弱外向电流减弱: : I IK K 进行性衰减 进行性衰减( (起主要作用起主要作用) ) 内向电流增强内向电流增强: : I I f f NaNa + + 内流内流( (起作用不大起作用不大) ) CaCa2+ 2+内流 内流(I (ICa-T Ca-T, ,后期起作用 后期起作用) ) 窦房结细胞的动作电位 0 0 3 3 4 4 二、心肌的生理特性二、心肌的生理特性 ( (一一) )兴奋性兴奋性 excitability excitability 1 1. .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)(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)(2)阈电位水平阈电位水平 (3)0(3)0期去极化离子通道性状：期去极化离子通道性状： 静息、激活、失活静息、激活、失活 通道是否处于静息状态是心肌是否具有兴奋性的前提通道是否处于静息状态是心肌是否具有兴奋性的前提 2. 2.心室肌兴奋性的周期性变化心室肌兴奋性的周期性变化 (1)(1)有效不应期有效不应期 ERPERP 绝对不应期绝对不应期 ARPARP 从从0 0期开始期开始复极至复极至-55mV,-55mV,兴奋性为兴奋性为0 0 局部反应期局部反应期 local response periodlocal response period 从从-55mV-60mV,-55mV-60mV,强刺激产生局部反应强刺激产生局部反应 (2)(2)相对不应期相对不应期 RRPRRP 从从-60mV-80mV,-60mV-80mV,兴奋性兴奋性 正常正常 3.3.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 期前收缩期前收缩 Premature Systole 心室肌在有效不应期后,下一次窦房结兴 奋到达前,若受到一次外来刺激,可提前产生一 次兴奋和收缩,称为期前兴奋和期前收缩。 代偿间歇 Compensatory Pause 期前收缩之后出现的一段较长的心室舒 张期。 期前收缩与代偿间歇期前收缩与代偿间歇 (二)自动节律性 autorhythmicity autorhythmicity 定义定义: :心肌具有自动地产生心肌具有自动地产生节律性兴奋的节律性兴奋的 能力称自动节律性。能力称自动节律性。 只有自律细胞才有自律性。只有自律细胞才有自律性。 动作电位动作电位4 4期自动去极化是自律性的期自动去极化是自律性的基础基础。 衡量自律性的指标衡量自律性的指标: :频率频率和和规则性规则性 1.1.心脏的起搏点心脏的起搏点 传导系统各部位均有自律性。传导系统各部位均有自律性。 自动兴奋频率为衡量自律性高低的指标自动兴奋频率为衡量自律性高低的指标: : 窦房结约为窦房结约为100100次次/ /分分 房室交界约为房室交界约为5050次次/ /分分 房室束约为房室束约为4040次次/ /分分 浦肯野纤维约为浦肯野纤维约为2525次次/ /分分 窦房结为窦房结为正常起搏点正常起搏点normal pacemakernormal pacemaker 窦房结主导的心脏节律为窦房结主导的心脏节律为窦性心律窦性心律 其他自律组织为其他自律组织为潜在起搏点潜在起搏点 latent pacemaker latent pacemaker 窦房结对潜在起搏点的控制：窦房结对潜在起搏点的控制： 抢先占领抢先占领 capture 超速驱动压抑超速驱动压抑overdrive suppressionoverdrive suppression 2.2.影响自律性的因素影响自律性的因素 A:A:起搏电位 斜率由a减小 到b(自动去 极速度减慢), 自律性 B:B:最大复极 电位水平由 a到d,或阈 电位由TP-1 升到TP-2, 自律性 4期自动去极化速度的影响： 最大复极电位或阈电位水平的影响： 1.1.最大复极最大复极( (舒张舒张) )电位的水平电位的水平 例如例如: :AChACh使窦房结细胞膜使窦房结细胞膜K K + + 通道通道 开放概率增高开放概率增高3 3期复极期复极K K + + 外流增外流增 加加最大复极电位增大最大复极电位增大自律性降自律性降 低低心率减慢心率减慢 。 2.2.阈电位的水平阈电位的水平 3.43.4期自动去极化速度期自动去极化速度 例如例如: :CACA促进窦房结细胞促进窦房结细胞I I f f 和和I ICa-T Ca-T通道 通道 开放开放 I I f f 和和I ICa-T Ca-T增大 增大加快加快4 4期自动去极期自动去极 化的速率化的速率自律性增高自律性增高心率加快心率加快。 ( (三三) )心肌的传导性心肌的传导性 conductivityconductivity 1 1. .心脏兴奋的传导途径和速度心脏兴奋的传导途径和速度: : 左、右心房肌左、右心房肌(0.4m/s)(0.4m/s) 心房肌组成的优势传导心房肌组成的优势传导 路路(1.01.2m/s)(1.01.2m/s)房室交界房室交界( (房结区、结房结区、结 区区(0.02m/s)(0.02m/s)、结希区、结希区)房室束房室束左右左右 束支束支浦肯野纤维浦肯野纤维(4m/s)(4m/s)心室肌心室肌(1m/s)(1m/s)。 兴奋传导原理兴奋传导原理局部电流局部电流( (功能合胞体功能合胞体) ) 窦房结窦房结 2 2. .心脏内兴奋传导途径的特点心脏内兴奋传导途径的特点 房室束 房室交界 心房内存在心房内存在优势传导通路优势传导通路 preferential pathwaypreferential pathway 房室交界速度最慢称房室交界速度最慢称房室延搁房室延搁 atrioventricular delayatrioventricular delay 房室延搁意义房室延搁意义: : 可避免房室可避免房室收缩出现重叠收缩出现重叠; ; 但容易产生但容易产生传导阻滞传导阻滞 conduction blockconduction block 兴奋从窦房结开始传导到心脏各处所需的时间(s) 3. 3. 影响心肌传导性的因素影响心肌传导性的因素 (1)(1)心肌细胞的结构因素心肌细胞的结构因素 细胞直径大小细胞直径大小: :细胞直径小，细胞直径小， 内电阻大，传导速度慢内电阻大，传导速度慢； 细胞间缝隙连接数量和功能细胞间缝隙连接数量和功能 状态状态: :