2013生理学第七版血液循环课件

1 血液循环 黄宏平 人文与管理系细胞电生理研究室 hphuang2007 2 第四章血液循环 第一节心脏的泵血功能第二节心脏的生物电活动和生理特性第三节血管生理第四节心血管活动的调节第五节器官循环 3 心血管系统 4 心血管系统功能 物质运输 营养物质 代谢产物 激素维持内环境稳定 体液调节 机体防御 内分泌功能 心房钠尿肽 内皮素等 5 第一节心脏的泵血功能一 心脏泵血的过程和机制二 心脏泵血功能的评定三 影响心输出量的因素四 心脏泵血功能的贮备 6 一 心脏泵血的过程和机制 一 心动周期 Cardiaccycle 1 概念 心脏一次收缩和舒张 构成一个机械活动周期 7 心房 或心室 的收缩和舒张交替进行 全心舒张期 0 4秒 心率加快 心动周期缩短 舒张期的缩短更明显 不利于心脏持久工作 2 特点 8 二 心脏的泵血过程 心室肌的收缩和舒张 血液的单方向流动 心房 心室 动脉 瓣膜的开启或关闭 房室压力变化并产生压力梯度 9 二 心脏的泵血过程 1 心室收缩期 1 等容收缩期 Periodofisovolumiccontraction 0 05s 心室肌收缩 室内压大幅度快速 室内压 房内压 室内压 主动脉压 房室瓣关闭 半月瓣关闭 等容收缩 第一心音 10 快速射血期 Periodofrapidejection 0 1s 2 射血期 心室肌收缩 室内压达峰值 大于主动脉压 半月瓣开放 射出血量占2 3 11 减慢射血期 Periodofslowejection 0 15s 室内压略低于主动脉压 但半月瓣未关 射出血量占1 3 12 2 心室舒张期 1 等容舒张期 Periodofisovolumicrelaxation 0 06 0 08s室内压大幅度快速下降并小于动脉压 半月瓣关闭 产生第二心音 但室内压仍大于心房压 房室瓣也关闭 心室容积不变 13 快速充盈期 Periodofrapidfilling 0 11s 2 心室充盈期 心室继续舒张 室内压进一步降低 并小于心房压 甚至负压 房室瓣开启 充盈血量占2 3 14 减慢充盈期 Periodofreducedfilling 0 22s 充盈血量较少 此期末 心房进一步挤压血液进入心室 心房收缩期 15 心房收缩期 0 1s左右初级泵 使心室充盈量增加10 30 增加初长度 射血增加 16 心室肌的收缩和舒张 血液的单方向流动 心房 心室 动脉 瓣膜的开启或关闭 房室压力变化并产生压力梯度 心动周期中心房和心室活动的顺序和时间关系 17 三 心动周期中房内压的变化 v 18 四 心音的产生1 第一心音 S1 心尖最清 音调低 持续时间长 标志着心脏收缩期的开始 由于等容收缩期房室瓣关闭 心室收缩时血流冲击房室瓣和室壁 心室射血撞击动脉壁和血液涡流所致 19 2 第二心音 S2 肺A瓣和主A瓣听诊区最清楚 音调高 持续时间短 由于等容舒张期心室舒张 肺A瓣和主A瓣关闭所致 标志着心室舒张的开始 20 3 第三心音 S3 低音调 低振幅 偶尔可听到 心室快速充盈期末 血液流速突然改变 使心室壁和瓣膜发生振动所致 4 第四心音 S4 心室舒张晚期 与心房收缩有关 心房音 正常心房收缩时一般不产生声音 心音 心动周期 21 二 心脏泵血功能的评定 一 心脏的输出量 射血分数 ejectionfraction 每搏输出量占心室舒张末期容积的百分比 正常为55 65 每搏输出量 Strokevolume 一次心搏由一侧心室射出的血量 约70ml 次 舒张末期容积 end diastolicvolume 125ml 收缩末期容积 end systolicvolume 55ml 1 每搏输出量和射血分数 22 心指数 Cardiacindex 单位体表面积的心输出量 5 1 6 1 7m2 3 0 3 5L min m2 静息心指数 安静 空腹状态下心指数 每分输出量 心输出量 Cardiacoutput 每分钟由一侧心室射出的血量 正常为4 5 6L min 平均5L min 心输出量 搏出量 心率 2 每分输出量和心指数 23 二 心脏作功量 心泵功能较敏感指标 每搏功 70ml 92mmHg 6mmHg 0 847J 每搏功 搏出量 平均动脉压 平均左房压 搏出量 射血相左心室内压 左心室舒张末压 安静时所占比例小 可忽略 每搏功 搏出量 射血压力 动能 1 每搏功 心室一次收缩射血所做的功 心脏的效率 心脏所完成的外功 心脏耗氧量 100 20 25 24 每分功 每搏功 心率 0 847 75 63 5J min 肺动脉平均压仅为主动脉平均压的1 6 故右心室做功量仅为左心室做功量的1 6 2 每分功 25 三 影响心输出量的因素影响搏出量和心率的因素均可影响心输出量搏出量取决于前负荷 后负荷和心肌收缩能力 一 前负荷 肌肉在收缩前所承受的负荷 1 心室前负荷 心室舒张末期容积 衡量心室前负荷的指标 心室舒张末期容积 心室舒张末期心室充盈量心室舒张末期压力 心房内压力 26 2 心室功能曲线 Frank Starling曲线1914年 Starling 狗离体心肺标本 心室舒张末期容积适量增大可增强心室收缩力 心脏能自动的调节并平衡心搏出量和回心血量的关系 生理范围内 心脏能将回流的血液全部泵出 27 3 对搏出量的微小变化进行精细调节 使心室射血量和静脉回心血量之间能保持平衡 异长调节的主要作用 初长度对心肌收缩力影响的机制 异长调节 heterometricregulation 通过改变心肌初长度而引起心肌收缩力改变的调节 28 骨骼肌长度 张力关系 29 4 为什么心室功能曲线无明显的降支 心肌细胞外间质内含有大量劲度较大的胶原纤维 心肌的伸展性较小 从而阻止心肌细胞过度拉长 使心肌肌小节的初长度一般不会超过2 25 2 30 m 意义 可使心脏在前负荷明显增加时一般不会发生搏出量和作功能力的下降 30 5 影响前负荷的因素心室充盈量 静脉回心血量 射血后心室内的剩余血量 射血后心室内的剩余血量 心包内压 心包积液时 心包内压增高 可妨碍心脏充盈 搏出量减少 静脉回流速度 静脉回流增快 心室充盈量增多 搏出量增大 心室充盈时间 心率增快 心室舒张期和充盈时间均缩短 心室充盈减少 心室顺应性 指心室壁受外力作用时能发生变形的难易程度 心室顺应性高时 心室充盈量增多 31 二 后负荷 大动脉血压 异长调节机制 搏出量恢复 搏出量暂时减小 等容收缩期延长 射血期缩短 心室肌缩短的程度和速度下降 等长调节机制 射血速度减慢 当大动脉血压 后负荷 等容收缩期室内压峰值将 剩余血量 32 等长调节 homometricregulation 通过改变心肌收缩能力调节心脏泵血功能 三 心肌收缩能力 cardiaccontractility 1 概念 心肌不依赖于前负荷和后负荷而改变其力学活动 包括收缩的强度和速度 的内在特性 又称为心肌的变力状态 inotropicstate 33 1 活化的横桥数目和肌球蛋白头部ATP酶的活性 2 影响心肌收缩能力的主要因素 凡能影响心肌细胞兴奋 收缩耦联过程中各个环节的因素都可影响收缩能力 34 横桥周期 35 2 兴奋时 Ca2 i和肌钙蛋白对Ca2 的亲和力 36 Ca2 激活收缩蛋白 37 儿茶酚胺 NE E等 受体 cAMP 钙通道开放机率 开放时间 钙离子内流 通过CICR使 Ca2 i 心肌收缩能力 搏出量 c 甲状腺激素能够提高肌球蛋白ATP酶的活性 b 茶碱 Ca2 增敏剂 可使钙与肌钙蛋白亲和性增加 活化的横桥数目 38 四 心率正常值60 100次 分 平均75次 分 在一定范围内 心率加快可使心输出量增加 阶梯现象 staircasephenomenon treppe 心率增快或刺激频率增高引起心肌收缩能力增强的现象 可能与心率增快时细胞内钙离子浓度增高有关 39 1 心率过快 160 180次 分 3 影响因素 自主神经系统活动 体温 可使心率加快 NE E T3 T4 2 心率过慢 40次 分 心脏耗能 心肌收缩能力 心脏舒张期缩短 心舒末期容积和压力 心输出量 搏出量 心率 搏出量 心脏舒张期过长 搏出量可正常 心输出量 搏出量 心率 40 四 心脏泵血功能的贮备心率搏出量心输出量安静75次 分70ml5L 分运动180 200次 分140ml25L 30L 分 一 搏出量贮备 收缩期贮备 55ml 20ml 35ml舒张期贮备 140ml 125ml 15ml 心泵功能贮备 心力贮备 cardiacreserve 心输出量随机体代谢的需要而增加的能力 41 心肌收缩能力 收缩期贮备 肌肉泵作用 静脉回流量 舒张期贮备 膜对离子的通透性 心率贮备 心输出量 2 心率贮备 增加心率可使输出量增加2 2 5倍 运动 交感神经兴奋 42 第四章血液循环第一节心脏的泵血功能一 心脏泵血的过程和机制心动周期与心率的概念 心脏泵血的过程 心脏泵血过程中 心室 心房内压力 容积 瓣膜活动和血流的变化 心房 心室舒缩和瓣膜在心脏泵血活动中的作用 二 心脏泵血功能的评定 每搏输出量 搏出量 和射血分数 每分输出量 心输出量 和心指数三 影响心输出量的因素心泵功能的调节 影响心输出量的因素 自身调节 Starling机制 含心功能曲线 心肌收缩能力 后负荷 心率 四 心脏泵血功能的贮备 小结 43 掌握 心脏的泵血功能及其调节 熟悉 心脏和心肌细胞的结构特点 44 思考题 1 试述一个心动周期中心房 心室内压力 容积 瓣膜活动和血流的变化 2 试述心房 心室舒缩和瓣膜在心脏泵血活动中的作用 3 试述第一 第二心音的特点 成因和意义 4 试述心脏泵血功能的各项评定指标 5 试述调节和影响心输出量的因素 45 心脏泵血过程中 心室 心房内压力 容积 瓣膜活动和血流的变化 46 SV 单位体表面积的心输出量 比较不同个体心功能 心脏泵血功能的评定指标 47 异长调节 等长调节 缩强度和做功能力增加 影响心输出量的因素 48 心脏泵血功能的贮备 49 第二节心脏的生物电活动和生理特性一 心肌细胞的跨膜电位及其形成机制 重点掌握 一 工作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二 心肌的生理特性 重点掌握 一 兴奋性 二 自动节律性 三 传导性 四 收缩性三 体表心电图 熟悉 50 心肌细胞的分类 自律细胞 rhythmiccell 组成心内特殊传导系统 无收缩性 工作细胞 workingcardiaccell 心房肌 心室肌 51 心肌细胞的分类及生理特性 心房肌心室肌 兴奋性 自律性 收缩性 传导性 工作细胞 自律细胞 窦房结房室交界浦肯野细胞 52 心脏各部分心肌细胞的跨膜电位 53 一 心肌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 54 一 工作细胞的跨膜电位及其形成机制 静息电位 约为 80 90mV 相当于EK K 经心肌细胞膜上IK1通道外流 静息时 心肌细胞膜对K 通透性高 对Na 只有很小的通透性 55 2 动作电位 AP 特点 去极和复极过程不对称 复极时间长 有明显平台期 从去极化开始到复极达 60mV时 给予刺激均不能产生AP 兴奋性为0 心室肌动作电位 心房肌动作电位 56 1 去极化过程 动作电位的0期 膜内电位由 90mV 30mV 时间1 2ms 阈电位为 70mV 57 刺激引起少量Na 内流 达阈电位后 引起快Na 通道的大量开放 INa 形成Na 内流的再生性循环 K 通透性 IK1 下降 内向整流 0期去极化的离子机制 58 心室肌细胞快Na 通道特点 电压 时间依赖式激活 失活和恢复快对河豚毒 TTX 敏感性低 59 2 复极化过程 60 1 1期 快速复极初期 10ms 膜电位由 20mV 0mV 与0期合称锋电位 离子机制 INa 失活 Ito激活 Ito是K 电流 可被四乙基铵和4 氨基吡啶阻断 61 2 2期 平台期 100 150ms 膜电位停滞于接近0mV的等电状态 62 平台期离子机制 一过性外向电流Ito 慢失活Na 电流 缓慢并逐渐减弱的Ca2 内流 逐渐增强的K 外流 IK IK1 63 平台期慢Ca2 通道 L 型Ca2 通道 的特点 电压依赖式 40mV左右激活激活 失活 恢复慢 可被Mn2 异搏定 维拉帕米阻断 64 3期 慢钙通道失活 内向电流消失 IK1和IK增强 形成快速复极 3 3期 快速复极末期 100 150ms 膜电位由0mV 90mV 65 3 静息期 4期Na Ca2 交换 3个Na 进入 1个Ca2 运出 继发性主动转运 Na K 泵主动转运 3Na 2K Ca2 泵 66 二 自律细胞的跨膜电位及其形成机制 最大复极电位 4期自动去极化是自律细胞产生自动节律性兴奋的基础 67 1 窦房结P pacemaker 细胞 1 去极化过程 0期去极速度和幅度小 70mV 持续时间长 超射小 由慢Ca2 通道 L 型Ca2 通道 开放 Ca2 内流所致 慢反应动作电位 慢反应细胞 68 2 复极化过程 无明显的复极1期和2期 3期复极由IK造成 69 三种与4期自动去极化有关的离子电流 3 4期自动去极化过程 速度快 0 1V s a 时间依赖性的IK通道逐渐失活 使K 外流进行性衰减 70 b 进行性增强的内向离子流If If的特征 主要是Na 也有少量K 起搏电流 pacemakercurrent 电压依赖式 去极 50mV关闭 复极 60mV开始激活 100mV充分激活 可被绝阻断 对TTX不敏感 71 T型钙通道 ICa T 特点 阈电位 50 60mV可被镍阻断 对一般钙通道阻断剂不敏感 c T型钙通道 ICa T 的激活和钙内流 72 2 浦肯野细胞 特点 动作电位波形与工作细胞相似 形成的离子基础也相似 为快反应细胞 4期可自动去极化 去极化速度较窦房结慢 4 0 73 浦肯野细胞4期自动去极化机制 A If电流的逐渐增强 B 外向K 电流 IK 的逐渐衰减 IK If 74 心肌的电生理特性 二 心肌生理特性 第二节心脏的生物电活动和生理特性 心肌的机械特性 兴奋性 excitability 自律性 autorhythmicity 传导性 conductivity 收缩性 contractivity 75 一 兴奋性 可兴奋细胞受刺激产生兴奋 动作电位 的能力 刺激阈值是衡量兴奋性的指标 1 兴奋性的周期性变化有效不应期 effectiverefractoryperiod ERP 从0期除极开始到复极达 60mV这段时期内 给予刺激均不能产生新的AP 76 绝对不应期 absoluterefractoryperiod 从除极至复极达 55mV 无论给予多大刺激 心肌均不产生反应 Na 通道处于失活状态 局部反应期 从复极 55mV 60mV 给予强刺激可使膜局部兴奋 少量Na 通道刚开始复活 77 2 相对不应期 relativerefractoryperiod RRP 大部分Na 通道已复活 心肌兴奋性已逐渐恢复 但仍低于正常 复极化3期 60 80mV 高于正常阈值的刺激能产生AP 78 3 超常期 supranormalperiod SNP 心肌的兴奋性超过正常 复极化3期 80 90mV 低于正常阈值的刺激可引起AP 注意 相对不应期和超常期引起的AP 其0期的幅度和上升速度均低于正常 主要由于部分Na 通道仍处于失活状态 79 2 影响兴奋性的因素 2 阈电位水平 1 静息电位或最大复极电位的水平 80 3 引起0期去极化的离子通道性状 关闭 90mV 静息 激活 70mV 失活 55 60mV 复活 Na 通道的活动是电压依赖性和时间依赖性的 例如 Na 通道具有静息 激活和失活三种状态 81 3 兴奋性的周期性变化与收缩活动的关系 1 心肌不发生强直收缩 有效不应期很长 动作电位和收缩曲线的关系 82 2 期前收缩与代偿间歇 曲线1 3 刺激落在有效不应期 不引起反应 曲线4 6 刺激落在相对不应期 引起期前收缩和代偿间歇 83 仍需 期前收缩与代偿间歇 84 二 自动节律性 autorhythmicity 简称自律性 指心肌组织在没有外来刺激的情况下自动发生节律性兴奋的能力或特性 1 心脏的起搏点窦房结自律性最高 90 100次 分 房室交界为40 60次 分 浦肯野纤维15 40次 分 由于窦房结的高频控制作用 使其成为心脏的正常起搏点 其余为潜在起搏点 异位起搏点 85 窦房结对潜在起搏点的控制机制 抢先占领 preoccupation 潜在起搏点4期自动除极尚未达阈电位水平时 已因受窦房结传来的兴奋激动作用而产生AP 其自身的自动兴奋便不可能出现 窦房结 抢先占领 潜在起搏点 86 超速驱动压抑 overdrivesuppression 超速驱动 自律细胞在受到高于其固有频率的刺激时 就按外加刺激的频率发生兴奋的现象 超速驱动压抑 外来的超速驱动刺激停止后 自律细胞不能立即呈现其固有的自律性活动 需经一段静止期后才逐渐恢复其自律性 87 窦房结 潜在起搏点超速驱动 超极化电流 压抑程度与两个起搏点的自律性频率差别呈平行关系 意义 发生短时间的窦性频率减慢时 潜在起搏点的自律性不会立即表现出来 有利于防止异位搏动的发生 高频率去极化电流 超速驱动压抑机制 88 2 影响自律性的因素 最大复极电位与阈电位之间的差距 心迷走神经递质可增加膜对K 通透性 使最大复极电位加大 89 4期自动去极化的速度 交感神经递质儿茶酚胺可促进If 90 三 传导性 心肌细胞具有传导兴奋的能力 兴奋的传播速度是衡量传导性的指标 1 心脏内兴奋传播的途经和特点 1 途径 心脏的特殊传导系统 优势传导通路 心房肌纤维排列方向一致 结构整齐 传导速度较快 1 1 2m s 91 兴奋在心脏各部位出现的时间传导总时间0 22s 92 2 特点 心房优势传导通路与浦肯野纤维的传导速度最快 使两心房或心室产生同步收缩 房室交界传导最慢 形成房 室延搁 有利于心房和心室交替收缩和舒张 93 2 影响传导性的因素 1 结构因素 细胞直径细胞间缝隙连接的数量 94 2 生理因素 动作电位0期去极化速度和幅度 动作电位0期去极化速度和幅度受膜电位的影响 膜反应曲线反映的是钠通道效应的电压依赖性 S型的膜反应曲线 95 邻近未兴奋部位膜的兴奋性 RP阈电位Na 通道性状 或慢反应细胞Ca2 通道性状 动作电位0期去极化幅度愈大 形成的局部电流愈强 达到阈电位的速度愈快 传导速度愈快 动作电位0期去极化速度愈快 达到阈电位的速度愈快 传导速度愈快 96 1 心肌收缩的特点 四 收缩性 1 同步收缩 也称 全或无 式收缩 当刺激强度达到阈值后所有心肌细胞都参加收缩 反之则都不兴奋 意义 有效地完成心脏泵血功能 机制 心肌间存在闰盘 兴奋可在细胞间迅速传播 97 2 不发生强直收缩机制 心肌细胞有效不应期特别长 意义 保证心肌收缩和舒张交替进行 保证心脏射血与充盈的交替 维持心脏正常泵血功能 98 3 对细胞外Ca2 的依赖性心肌收缩强度因细胞外Ca2 内流量而变化 99 机制 心肌的兴奋 收缩耦联有赖于细胞外Ca2 内流 钙触发钙释放 calcium inducedcalciumrelease 触发肌浆网释放大量的Ca2 心肌收缩 100 2 影响心肌收缩的因素 影响搏出量的因素都能影响心肌的收缩 101 三 体表心电图 electrocardiogram ECG 定义 将测量电极置于肢体或躯体表面一定部位记录到的心电变化波形 反映了心脏兴奋产生 传导和恢复过程中的生物电变化 与心脏的机械收缩无直接关系 随引导电极位置的不同 各波的形态 幅度均有差异 102 1 P波 代表两心房的去极化过程 0 08