《心肌细胞的生物电》演示PPT

1、1 第二节第二节 心肌的生物电现象心肌的生物电现象 一、心肌细胞的分类一、心肌细胞的分类 工作细胞工作细胞 n心房肌和心室肌细胞心房肌和心室肌细胞 n具有兴奋性和传导性具有兴奋性和传导性 / /具有收缩能力具有收缩能力 n非非自律细胞自律细胞 特殊分化的心肌细胞特殊分化的心肌细胞( (心脏的特殊传导系统心脏的特殊传导系统 ) ) n窦房结、房室交界窦房结、房室交界( (包括房结区、包括房结区、结区结区、结希区、结希区) )、 房室束（希氏束）及左右束支、浦肯野纤维组成房室束（希氏束）及左右束支、浦肯野纤维组成 n具有兴奋性和传导性具有兴奋性和传导性/ /不不具有收缩能力具有收缩能力 n自律细胞

2、自律细胞 2 3 窦房结窦房结 房室交界房室交界 房室束房室束（希氏束）及（希氏束）及左右束支左右束支 浦肯野纤维网浦肯野纤维网 房结区房结区 结结 区区 结希区结希区 心脏的特殊传导系统心脏的特殊传导系统 （cardiac conduction system） 4 心脏各部位不同类型的心肌细胞，其跨膜心脏各部位不同类型的心肌细胞，其跨膜 电位变化的幅度、波形、持续时间电位变化的幅度、波形、持续时间( (右图右图) )和和 形成的离子基础也有差别。形成的离子基础也有差别。 各类心肌细胞各类心肌细胞电活动电活动的不一致性，是不同类的不一致性，是不同类 别心肌细胞在心脏功能活动中作用不同的基别心肌

3、细胞在心脏功能活动中作用不同的基 本原因。本原因。 二、心肌细胞的跨膜电位二、心肌细胞的跨膜电位 5 6心肌细胞的动作电位变化示意图心肌细胞的动作电位变化示意图 7 1.1.静息电位静息电位（resting potential，RP） 以心室肌为例，其以心室肌为例，其RP约为约为-80-8090mV90mV。 （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 形成机制形成机制与神经和骨骼肌与神经和骨骼肌基本相同基本相同： K+ 外流形成外流形成Ik1平衡电位平衡电位( (内向整流内向整流Ik1通道通道) ) 少量少量Na+内流（钠背景电流）内流（钠背景电流） 生电性生电

4、性Na+-K+泵的活动（泵电流）泵的活动（泵电流） 8 膜通透性具选择性：膜通透性具选择性：K K+ +/Na/Na+ +100/1100/1 结果：结果：K K+ +顺浓度梯度由膜内向膜外扩散，达到顺浓度梯度由膜内向膜外扩散，达到K K+ +平衡平衡 电位。电位。 KK+ +i i KK+ + o o301301 NaNa+ +i i NaNa+ + o o112112 心室肌静息电位的形成机制 （1 1）幅度：）幅度：-90mV-90mV （2 2）机制：）机制：= K= K+ +平衡电位平衡电位 条件：条件：膜两侧存在浓度差：膜两侧存在浓度差： 9 2.2.工作细胞的工作细胞的动作电位动

5、作电位 心肌细胞的动作电位与神经和骨骼肌心肌细胞的动作电位与神经和骨骼肌明显不同明显不同 神经和骨骼肌的动作电位时程短，去极化和复极化的神经和骨骼肌的动作电位时程短，去极化和复极化的 速度几乎相等，动作电位的升支和降支基本对称，呈速度几乎相等，动作电位的升支和降支基本对称，呈 尖峰状。尖峰状。 心室肌细胞动作电位的特征是心室肌细胞动作电位的特征是复极复极过程较过程较复杂复杂，持续，持续 时间时间较长较长，动作电位的升支和降支不对称。为便于分，动作电位的升支和降支不对称。为便于分 析，一般将工作细胞动作电位和静息电位分为析，一般将工作细胞动作电位和静息电位分为0 0、1 1、2 2、 3 3、4

6、 4共共5 5个时期个时期 10 心心 室室 肌肌 的的 RPRP 和和 APAP 11 0 0期期( (去极化期去极化期) )：90mv90mv到到30mv30mv 1 1期期( (快速复极初期快速复极初期) )：30mv30mv下降到下降到0mv0mv 2 2期期( (平台期平台期) )：0mv0mv左右，复极缓慢左右，复极缓慢 3 3期期( (快速复极末期快速复极末期) )：0mv0mv下降到下降到90mv90mv 4 4期期( (静息期静息期) )：恢复至静息电位的时期：恢复至静息电位的时期 12 心室肌细胞动作电位的形成机制心室肌细胞动作电位的形成机制 0 0期：期： 刺激刺激 RP

7、RP上升上升 阈电位阈电位 激活快激活快NaNa+ +通道通道 NaNa+ +再生式内流再生式内流 12ms12ms很快到达很快到达 NaNa+ +平衡电位平衡电位 （0 0期）期） 快快NaNa+ +通道通道：-70mV-70mV激活，激活，-55mV-55mV失活，持失活，持 续续1-1-msms，特异性强，特异性强( (只对只对NaNa+ +通透通透) )，阻，阻 断剂断剂河鲀毒素河鲀毒素 (TTX)(TTX)，激活剂，激活剂( (苯妥因苯妥因 钠钠) )。 0 0期期 按任意键显示动画2 13 1 1期：期： 快快NaNa+ +通道失活通道失活 + + 激活激活ItoIto通道通道 K

8、 K+ +一过性外流一过性外流 膜内电位迅速向负膜内电位迅速向负 值转化值转化 快速复极化快速复极化 （1 1期）期） ItoIto通道通道： Ito Ito （一过性外向电流（一过性外向电流 ） 的离子成分为的离子成分为K K+ + ，因为 ，因为ItoIto可被可被K K+ +通道通道 阻断剂阻断剂（四乙基胺、四乙基胺、4-4-氨基吡啶）阻断。氨基吡啶）阻断。 1 1期期 NaNa+ + K K+ + 14 2 2期：期： O O期去极达期去极达-40mV-40mV时时 已激活慢已激活慢CaCa2+ 2+通道 通道 + + 激活激活I IK K 通道 通道 CaCa2+ 2+缓慢内流 缓慢

9、内流 与与K K+ +外外 流处于平衡状态流处于平衡状态 电位稳定在零电位水电位稳定在零电位水 平达平达l00l00150ms150ms之久之久 缓慢复极化（缓慢复极化（2 2期期= =平平 台期）台期） 慢慢CaCa2+ 2+通道 通道：激活与失活比：激活与失活比NaNa+ +通道慢，通道慢， 特异性不高：特异性不高：CaCa 2+ 2+ （ （53%53%）、）、NaNa + + （27%27%）、）、K K+ + （ （20%20%）都通透，阻断）都通透，阻断 剂：剂：MnMn 2+2+和多种 和多种CaCa 2+2+阻断剂（异搏 阻断剂（异搏 定）。定）。 2 2期期 NaNa+ +

10、K K+ + CaCa2+ 2+ K K+ + 按任意键显示动画2 15 3 3期：期： 慢慢CaCa2+ 2+通道失活 通道失活 + + I IK K 通道通透性 通道通透性 K K+ +再生式外流再生式外流 快速复极化快速复极化 至至RPRP水平水平 （3 3期）期） 3 3期期 NaNa+ + K K+ + CaCa2+ 2+ K K+ + K K+ + 3 3期期 NaNa+ + Ca Ca2+ 2+ 16 4 4期期: :因膜内因膜内NaNa+ + 和和CaCa2+ 2+ 升高升高, ,而膜外而膜外KK+ + 升高升高激活激活 离子泵离子泵泵出泵出Na+Na+和和CaCa2+ 2+,

11、 ,泵入 泵入K K+ +恢复正常离子分布。恢复正常离子分布。 泵泵 17 心室肌细胞动作电位及其离子机制心室肌细胞动作电位及其离子机制 心室肌动作电位可分为心室肌动作电位可分为5 5个时相：个时相： 0 0期期 为快速去极化过程，包括超射和锋电位，由快速为快速去极化过程，包括超射和锋电位，由快速NaNa+ +内内 流所致流所致 1 1期期 为快复极初期，主要由为快复极初期，主要由I Ito to产生，主要是 产生，主要是K K+ +外流外流 2 2期期 为平台期，由为平台期，由CaCa2+ 2+内流与 内流与K K+ +外流共同形成外流共同形成 3 3期期 为快速复极末期，主要是由为快速复极

12、末期，主要是由K K+ +外流所致外流所致 4 4期期 为静息期，膜电位恢复到静息水平，主要是为静息期，膜电位恢复到静息水平，主要是NaNa+ +与与K K+ +恢恢 复过程。复过程。 18 1 1、浦肯野细胞、浦肯野细胞(快反应快反应自律自律心肌细胞心肌细胞) )的的电位电位 1.1.形成机制：形成机制： 0 0、1 1、2 2、3 3期：心室肌细期：心室肌细 胞基本相似。胞基本相似。 4 4期：为递增性期：为递增性NaNa+ +为主的内为主的内 向离子流（向离子流（I If f）+ + 递减性外向递减性外向 K K+ +电流所引起的自动去极化。电流所引起的自动去极化。 2.2.特点：特点：

13、 （1 1）0 0期去极化速期去极化速 快，幅度大。快，幅度大。 （2 2）4 4期自动去极化速度比期自动去极化速度比 窦房结细胞的慢，故自律性窦房结细胞的慢，故自律性 低。低。 注：注：I If f通道：复极化的通道：复极化的3 3期期-60mV-60mV开始激活、开始激活、-100mV-100mV充分激活，充分激活， 去极化的去极化的0 0期期-50mV-50mV失活。是超极化激活、具有时间依从性的失活。是超极化激活、具有时间依从性的 非特异性通道，不是快非特异性通道，不是快NaNa+ +通道，通道，TTXTTX不能阻断。不能阻断。 （二）自律细胞的跨膜电位及离子基础（二）自律细胞的跨膜电

14、位及离子基础 19 2 2、窦房结细胞窦房结细胞的电位形成机制的电位形成机制 慢反应自律心肌细胞（慢反应自律心肌细胞（O O期去极速率慢）期去极速率慢） Ca2+Ca2+ 0 0期期 阈电位阈电位 零电位零电位 0 0期期：当：当前次前次4 4期自动去极化达到阈电位期自动去极化达到阈电位激活慢钙通道（激活慢钙通道（Ica-Ica- L L型）型）CaCa2+ 2+内流 内流 20 3 3期期：慢钙通道（：慢钙通道（ICa-ICa-L L型）渐失活型）渐失活 + + 激活钾激活钾 通道（通道（IkIk） Ca Ca2+ 2+内流 内流+ K+ K+ +递减性外流递减性外流 （因钾通道的失活（因钾

15、通道的失活K K+ +呈递减性外流）呈递减性外流） K+ Ca2+ 3 3期期 21 4 4期期：K K+ +递减性外流递减性外流 + Na+ Na+ +递增性内流（递增性内流（IfIf）+ Ca+ Ca2+ 2+内流（ 内流（ICa-ICa- T T型钙通道激活）型钙通道激活）缓慢自动去极化缓慢自动去极化 具具“自我自我”启动启动 “自我自我”发展发展 “自我自我”终止的离子流现终止的离子流现 象。象。 K+ Na+Ca2+ 4 4期期 22 窦房结细胞动作电位及其离子机制窦房结细胞动作电位及其离子机制 窦房结细胞动作电位可分为窦房结细胞动作电位可分为3 3个时相：个时相： 0 0期期：去极

16、过程，由：去极过程，由CaCa2+ 2+内流所致（ 内流所致（L L型）型） 3 3期期：复极期，主要是由：复极期，主要是由K K+ +外流所致外流所致 4 4期期：自动去极，主要由：自动去极，主要由3 3种离子流形成种离子流形成 n衰减的衰减的K K+ +外流（外流（I IK K） nT T型型CaCa2+ 2+通道激活和 通道激活和CaCa2+ 2+内流 内流 nNaNa+ +递增性内流（递增性内流（I If f） 23 三、心肌细胞的电生理类型三、心肌细胞的电生理类型 根据各类心肌细胞根据各类心肌细胞APAP的的O O期去极化速率和期去极化速率和4 4期有无自动去期有无自动去 极化极化,

17、 ,将心肌分为将心肌分为: : 快反应自律细胞快反应自律细胞房室束和浦肯野细胞房室束和浦肯野细胞 0 0期去极速率快，期去极速率快，4 4期有自动去极化。期有自动去极化。 快反应快反应非非自律细胞自律细胞心房肌和心室肌细胞心房肌和心室肌细胞 0 0期去极速率快，期去极速率快，4 4期无自动去极化。期无自动去极化。 慢反应自律细胞慢反应自律细胞窦房结细胞、房室交界的房结区和结窦房结细胞、房室交界的房结区和结 希区的自律细胞希区的自律细胞 O O期去极速率慢期去极速率慢, 4, 4期有自动去极化。期有自动去极化。 慢反应慢反应非非自律细胞自律细胞只存在于房室交界的只存在于房室交界的结区结区细胞细胞

18、 ，O O 期去极速率慢期去极速率慢, ,其其4 4期无自动去极化。期无自动去极化。 24 快、慢反应心肌细胞快、慢反应心肌细胞APAP的特征比较的特征比较 快反应快反应AP AP 慢反应慢反应APAP APAP波形分波形分5 5个期：个期： APAP波形分波形分3 3个期：个期： 0 0、1 1、2 2、3 3、4 4期期 0 0、3 3、4 4期期 电位幅度高电位幅度高 电位幅度低电位幅度低 0 0期去极速度快期去极速度快 0 0期去极速度慢期去极速度慢 0 0期主要与期主要与NaNa+ +内流有关内流有关 0 0期主要与期主要与CaCa2+ 2+内流有关 内流有关 具有快、慢通道具有快、慢通道 只有慢通道只有慢通道 （以快通道为主）（以快通道为主） RPRP大：大：-85mv-85mv-90mv RP-90mv RP小：小：-60mv-60mv-70mv