氯通道电流PPT学习教案

1、会计学1 氯通道电流氯通道电流 氯通道是在心肌细胞上研究较晚的一个离子通道。目前，从功能上，即从电生理特性上，已知主要有三种氯通道：氯通道是在心肌细胞上研究较晚的一个离子通道。目前，从功能上，即从电生理特性上，已知主要有三种氯通道： cAMP-cAMP-依赖性氯通道，即依赖性氯通道，即CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) 氯通道；氯通道； Ca-Ca-依赖性氯通道；依赖性氯通道； 细胞肿胀激活的氯通

2、道。细胞肿胀激活的氯通道。 第1页/共32页 （一）心肌细胞氯通道的电生理特性（一）心肌细胞氯通道的电生理特性 1. CFTR1. CFTR氯通道电流氯通道电流 特点特点: :非时间依赖性，而呈外向整流。正常生理条非时间依赖性，而呈外向整流。正常生理条 件下，心肌细胞内氯离子平衡电位在件下，心肌细胞内氯离子平衡电位在65 65 45mV45mV之间之间 。这一电压范围内。这一电压范围内, ,它既可产生内向电流也可产生外向电它既可产生内向电流也可产生外向电 流。当膜电位负于氯离子平衡电位时，流。当膜电位负于氯离子平衡电位时，I ICl Cl为内向电流， 为内向电流， 促进去极化促进去极化; ;

3、而当膜电位去极化时，如平台期，则而当膜电位去极化时，如平台期，则I ICl Cl为 为 外向电流，而促进复极。外向电流，而促进复极。 第2页/共32页 I ICl(cAMP) Cl(cAMP)的单通道电导 的单通道电导 为为12pS12pS，在，在cAMPcAMP作用下，作用下， 其开放概率较大（其开放概率较大（0.650.65） ，而且随时间而增加。，而且随时间而增加。 I I Cl(cAMP) Cl(cAMP)并非在所有心肌 并非在所有心肌 细胞都存在。目前发现在细胞都存在。目前发现在 豚鼠豚鼠心房肌及心室肌，心房肌及心室肌，兔兔 心室肌及心室肌及猫猫心室肌上有此心室肌上有此 通道通道,

4、,而在而在狗狗心室肌无此通心室肌无此通 道道。 cAMP-dependent ICl(cAMP) 第3页/共32页 2. Ca2. Ca2+2+依赖性氯通道电流依赖性氯通道电流 在兔心室肌细胞在兔心室肌细胞I I相复极电流中存在对相复极电流中存在对CaCa2+ 2+敏感的外 敏感的外 向氯离子流，它不被向氯离子流，它不被4-AP4-AP及及TEATEA所抑制，由所抑制，由CaCa2+ 2+所激活， 所激活， 阴离子阻断剂阴离子阻断剂SITSSITS或或DIDSDIDS可抑制该电流。单通道电导一般可抑制该电流。单通道电导一般 为为1.01.0 1.3pS1.3pS。 第4页/共32页 在心肌细胞

5、上在心肌细胞上, ,该电流主要包括两种成分：该电流主要包括两种成分： 一种是在心肌细胞活动时很快激活并在细胞内一种是在心肌细胞活动时很快激活并在细胞内 CaCa2+ 2+瞬流达高峰前衰减称为 瞬流达高峰前衰减称为I Ifast fast，即通常所称的 ，即通常所称的CaCa2+ 2+ - -依赖性氯离子流依赖性氯离子流； 另一种成分是另一种成分是慢激活氯离子流（慢激活氯离子流（I Islow slow） ）。 它只是在细胞内它只是在细胞内CaCa2+ 2+ i i瞬流很大时出现，其高峰是在 瞬流很大时出现，其高峰是在 CaCa2+ 2+ i i为最大值时。 为最大值时。 第5页/共32页 3

6、肿胀激活的氯通道电流通道电流 在心肌细胞上在心肌细胞上, ,如如狗狗心房肌心房肌, ,心室肌心室肌, ,兔兔心房肌心房肌, ,发现发现 氯通道在细胞肿胀时增强。氯通道在细胞肿胀时增强。 用低渗压或用正压向细胞内注入液体时用低渗压或用正压向细胞内注入液体时, ,在在I Ik k、I Ica ca、 、 I INa-Ca Na-Ca、 、I Ipump pump等被阻断时，可出现具有典型外向整流特性 等被阻断时，可出现具有典型外向整流特性 的的氯离子电流氯离子电流。SITSSITS和和DIDSDIDS可阻断该离子流。可阻断该离子流。 氯离子电流氯离子电流在正常情况下，对心肌细胞动作电位影在正常情况

7、下，对心肌细胞动作电位影 响不大，但在异常条件下，它也可以引起心律失常。响不大，但在异常条件下，它也可以引起心律失常。 第6页/共32页 超极化激活的电流（超极化激活的电流（I I f f） ） 是具有起搏活动心肌细胞特有的是具有起搏活动心肌细胞特有的 阳离子流，由阳离子流，由Na+Na+及及K+K+介导。其介导。其 反转电位是反转电位是 -20mV-20mV左右，激活范左右，激活范 围在围在-45-45 -100mV -100mV之间。大小与之间。大小与 细胞外细胞外NaNa+ +浓度有关，显示浓度有关，显示NaNa+ +依依 赖性。细胞外赖性。细胞外ClCl- -对对I If f有明显影响

8、有明显影响 但不改变但不改变I If f的电压依赖性，细胞的电压依赖性，细胞 内内CaCa2+ 2+浓度也影响 浓度也影响I If f，增加细胞，增加细胞 内内Ca Ca 2+ 2+浓度， 浓度，I If f的幅度加大。的幅度加大。 第7页/共32页 2. I2. If f的单通道电流的单通道电流 I If f的单通道电流极小，其幅度的单通道电流极小，其幅度100 fA(1fA=10100 fA(1fA=10-3 -3A) A) 。由于正于。由于正于-60mV-60mV时电流幅度太小，而无法记出。从单时电流幅度太小，而无法记出。从单 通道电流的曲线可以计算出单通道电导约为通道电流的曲线可以计算

9、出单通道电导约为1pS1pS。 第8页/共32页 3. If的调制的调制 小剂量小剂量ISOISO（0.1mol/L0.1mol/L）或）或AChACh（ 0.03mol/L 0.03mol/L ）作）作 用下，只改变舒张期去极化速率，而不改变动作电位形状用下，只改变舒张期去极化速率，而不改变动作电位形状 。在。在ISOISO作用下，作用下，IfIf的激活曲线向右移，其结果是使的激活曲线向右移，其结果是使IfIf激激 活加速。活加速。AChACh的作用则相反，它使曲线左移，即使的作用则相反，它使曲线左移，即使IfIf的激活的激活 变慢。变慢。无论无论-肾上腺能或是毒蕈碱刺激，都是通过肾上腺能或

10、是毒蕈碱刺激，都是通过cAMPcAMP而而 起作用的，起作用的，前者增加，而后者降低细胞内前者增加，而后者降低细胞内cAMPcAMP。 第9页/共32页 4. I4. If f的阻断剂的阻断剂 CsCs+ +是最早的是最早的I If f阻断剂，阻断剂，2mmol/LCs2mmol/LCs+ +就足以阻断就足以阻断I If f。CsCs+ +对对I If f具有特异性阻断作用。具有特异性阻断作用。它能降低分离的窦房结起搏频率的它能降低分离的窦房结起搏频率的3030% %，对全窦房结标本也有类似作用。因此，对全窦房结标本也有类似作用。因此即使完全阻断即使完全阻断I If f也不会发生停搏，因此通过

11、抑制也不会发生停搏，因此通过抑制I If f减慢心率是一种很安全的途径。减慢心率是一种很安全的途径。 第10页/共32页 5. I5. If f在窦房结细胞起搏活动中的作用及起搏机制问题在窦房结细胞起搏活动中的作用及起搏机制问题 目前认为，参与心脏起搏点作用的电流有目前认为，参与心脏起搏点作用的电流有4 4种：种：I IK K、I If f 、I ICa Ca和背景 和背景NaNa+ +电流，电流， 起搏机制：起搏机制：当前一个动作电位复极达最大超极化时，当前一个动作电位复极达最大超极化时，I If f 激活，并在几百毫秒内逐渐去极化激活，并在几百毫秒内逐渐去极化20-30mV20-30mV，

12、达到激活，达到激活T T型型 CaCa2+ 2+通道的阈值，产生 通道的阈值，产生CaCa2+ 2+峰电位，其后 峰电位，其后I IK K激活，使膜复极化激活，使膜复极化 ，并在几百毫秒内渐渐失活，单独，并在几百毫秒内渐渐失活，单独I IK K失活不能导致膜再次去失活不能导致膜再次去 极化，而需其它离子流参与，如背景极化，而需其它离子流参与，如背景NaNa+ +电流和电流和I If f。 第11页/共32页 七、钠七、钠- -钙交换电流（钙交换电流（I INa-Ca Na-Ca） ） 心肌细胞内的心肌细胞内的CaCa2+ 2+在许多方面起着重要作用。外 在许多方面起着重要作用。外 源性的源性的

13、C aC a2 +2 +流入，然后需要及时排除。心肌细胞膜上的钙流入，然后需要及时排除。心肌细胞膜上的钙 泵作用甚弱，细胞内的泵作用甚弱，细胞内的C aC a2+2+外排主要靠钠外排主要靠钠- -钙交换机制。钙交换机制。 心肌细胞上的钠心肌细胞上的钠- -钙交换是以钙交换是以3 3个分子的钠与一个分子个分子的钠与一个分子 的钙相交换，因此每次交换都是产电性的。的钙相交换，因此每次交换都是产电性的。产生的电产生的电 流称为流称为Na-CaNa-Ca交换电流，是一种交换电流，是一种净内向电流净内向电流。 第12页/共32页 1.1.钠钠- -钙交换体的分子结构钙交换体的分子结构 有12个跨膜结构，

14、其中第一个为前导肽，断裂后剩 下11个跨膜螺旋，细胞内侧有一个由520个氨基酸形成的 亲水性环处于第5与第6个螺旋之间，与钠-钙交换的调节 有关。目前发现交换体抑制肽（exchanger inhibitory peptide,XIP）是其抑制剂。 第13页/共32页 2.I2.INa-CaNa-Ca的电生理学特性的电生理学特性 表现为施与去极化电压后突然复极时出现的表现为施与去极化电压后突然复极时出现的尾电尾电 流流，为外向电流呈指数衰减，时间常数为，为外向电流呈指数衰减，时间常数为4s4s。细胞内的细胞内的 NaNa+ +及及CaCa2+ 2+浓度对该电流有重要影响 浓度对该电流有重要影响。

15、当细胞内。当细胞内NaNa+ +浓度增浓度增 高时，外向电流加大，同时高时，外向电流加大，同时NaNa+ +依赖性失活也加速。而微依赖性失活也加速。而微 摩尔级摩尔级CaCa2+ 2+浓度的增高，则刺激外向电流。 浓度的增高，则刺激外向电流。 第14页/共32页 3.I3.INa-CaNa-Ca在心肌细胞动作电位中的意义在心肌细胞动作电位中的意义 在大鼠心室肌细胞上，用在大鼠心室肌细胞上，用LiLi+ +代替细胞外代替细胞外NaNa+ +，则阻止了，则阻止了 钠钠- -钙交换，就明显影响缓慢复极期，而使复极变快。用钙交换，就明显影响缓慢复极期，而使复极变快。用 ryanodineryanodi

16、ne消除细胞内消除细胞内CaCa2+ 2+的释放也可得到相似的结果。 的释放也可得到相似的结果。I INa-Ca Na-Ca 既依赖于细胞外既依赖于细胞外Na+Na+浓度与胞内浓度与胞内Ca2+Ca2+浓度，同时又是电压依赖浓度，同时又是电压依赖 性的。性的。负于钠负于钠- -钙交换的平衡电位（钙交换的平衡电位（E ENa-Ca Na-Ca）的电位时 ）的电位时I INa-Ca Na-Ca表现 表现 为内向电流，即为内向电流，即CaCa2+ 2+外流同时 外流同时NaNa+ +内流。而当正于内流。而当正于E ENa-Ca Na-Ca时，为外 时，为外 向电流。在正常生理条件下，动作电位平台期以

17、后主要为内向向电流。在正常生理条件下，动作电位平台期以后主要为内向 电流，以排电流，以排CaCa2+ 2+为主。 为主。若在异常条件下，细胞内若在异常条件下，细胞内NaNa+ +浓度增高时浓度增高时 ，有可能产生，有可能产生CaCa2+ 2+内流，这在病理条件下是有重要意义的 内流，这在病理条件下是有重要意义的。 第15页/共32页 八八. . 钠钾泵电流钠钾泵电流 IpumpIpump 正常细胞内外的离子浓度差的维持需要一种耗能正常细胞内外的离子浓度差的维持需要一种耗能 的活动。的活动。Na-KNa-K泵以其不停的活动，在以细胞内泵以其不停的活动，在以细胞内ATPATP 为能源，逆着细胞外高

18、钠及细胞内高钾，将为能源，逆着细胞外高钠及细胞内高钾，将NaNa+ +从从 细胞内泵出而将细胞内泵出而将K K+ +从细胞外泵入。这种细胞内外从细胞外泵入。这种细胞内外 离子浓度差作为驱动力可保持细胞膜上的各种转离子浓度差作为驱动力可保持细胞膜上的各种转 运，以维持细胞的正常活动。例如保持静息电位运，以维持细胞的正常活动。例如保持静息电位 ，pHpH，细胞内，细胞内Ca2+Ca2+稳态，调节细胞容积等稳态，调节细胞容积等。 第16页/共32页 1. 1. 钠钾泵的分子结构钠钾泵的分子结构 钠-钾泵属于P-型ATP酶家族，包括和两 个亚单位。目前已公认， P-型ATP酶家族具有10 个跨膜螺旋，

19、在第4与第5螺旋之间有一个很大 的内环，ATP结合的位点就在该环上，第4、第5和 第6螺旋是与离子结合的部位。 第17页/共32页 2. Ipump2. Ipump的电生理学特性的电生理学特性 I Ipump pump是一种外向电流，在 是一种外向电流，在生理条件范围内，在各种电压条生理条件范围内，在各种电压条 件下，均为外向电流，件下，均为外向电流，即，在生活的心肌细胞上，时时刻刻都即，在生活的心肌细胞上，时时刻刻都 有外向的有外向的I Ipump pump产生。但是，该电流的强度大小与细胞内外的 产生。但是，该电流的强度大小与细胞内外的NaNa+ + 与与K K+ +的浓度有极重要的关系。

20、细胞外的浓度有极重要的关系。细胞外NaNa+ +浓度的降低，使浓度的降低，使I Ipump pump变 变 大；细胞内大；细胞内NaNa+ +浓度的增高，可使浓度的增高，可使I Ipump pump加大；而细胞外 加大；而细胞外K K+ +浓度的浓度的 降低，则使降低，则使I Ipump pump变小。 变小。 第18页/共32页 第五章第五章 心肌细胞动作电位及离子流心肌细胞动作电位及离子流 第19页/共32页 第一节：心室肌细胞动作电位及离子流第一节：心室肌细胞动作电位及离子流 一一. .动作电位动作电位0 0相的离子流相的离子流 心室肌细胞的心室肌细胞的0 0相去极化，以相去极化，以I

21、INa Na为主。习惯上以 为主。习惯上以0 0相最相最 大去极化速率（大去极化速率（dV/dtmax,dV/dtmax,或或VmaxVmax）来表示）来表示I INa Na的强度。 的强度。 VmaxVmax的变化与的变化与I INa Na的强度并非呈线性关系。 的强度并非呈线性关系。 第二个离子流是第二个离子流是I ICa.T Ca.T， ，即即T T型钙离子流，其激活电位与型钙离子流，其激活电位与 I INa Na相似，也是快速的内向离子流。由于该离子流较弱，在 相似，也是快速的内向离子流。由于该离子流较弱，在 促进心室肌促进心室肌0 0相去极化过程中作用不大。相去极化过程中作用不大。

22、当当I INa Na受抑制时， 受抑制时， VmaxVmax降低，表现出去极化速率变慢，降低，表现出去极化速率变慢， 上升支幅度降低。其结果导致兴奋传导变慢。上升支幅度降低。其结果导致兴奋传导变慢。I I类抗心律失类抗心律失 常药是以抑制常药是以抑制I INaNa的作用为特征。的作用为特征。 第20页/共32页 二二. . 动作电位动作电位1 1相的离子流相的离子流 1 1相快速复极化主要是相快速复极化主要是ItoIto作用作用 的结果。有些动物具备两个成分：的结果。有些动物具备两个成分： Ito1 Ito1 和和Ito2Ito2。豚鼠心室肌。豚鼠心室肌1 1相复极相复极 很小，不具备很小，不

23、具备ItoIto。而鼠类。而鼠类ItoIto作用作用 很强，甚至使平台不显著，动作电很强，甚至使平台不显著，动作电 位呈三角形，这对鼠类心率快有重位呈三角形，这对鼠类心率快有重 要意义。要意义。 I ICl Cl是另一个在 是另一个在1 1相中活动的离子流相中活动的离子流 。正常条件下其离子流强度小，在正常条件下其离子流强度小，在 1 1相中作用甚微相中作用甚微。 第21页/共32页 三三. . 动作电位动作电位2 2相的离子流相的离子流 心室肌细胞的心室肌细胞的2 2相形成动作电位相形成动作电位 的平台期，主要是内向的的平台期，主要是内向的I ICa.L Ca.L随时间 随时间 减弱与外向减

24、弱与外向I IK K随时间增强相互作用的随时间增强相互作用的 结果。由于大部分的结果。由于大部分的I ICa.L Ca.L阻断剂同时 阻断剂同时 也促进也促进I IK K，所以使平台的缩短更为显，所以使平台的缩短更为显 著。著。以抑制以抑制IKIK为目的的药物，为目的的药物，类类 抗心律失常药抗心律失常药，则使动作电位明显，则使动作电位明显 延长。鼠类心肌细胞延长。鼠类心肌细胞I IK K在在2 2相活动相相活动相 对较弱对较弱, ,而其它哺乳动物的而其它哺乳动物的I IK K则是该则是该 相复极的主要因素。相复极的主要因素。 第22页/共32页 三三. . 动作电位动作电位2 2相的离子流相

25、的离子流 内向电流： ICa.L 为主要的去极化电流 INa 为慢失活的内向电流 INa-Ca表现为内向电流而使动作电位延长 外向电流: Ik1 是在动作电位的2相中,保持持续活动的外向电流 Ipump是保持持续活动的外向电流 Ik 随时间而逐渐加强.它的增强或减弱对平台的长短有重要 意义. 第23页/共32页 四四. . 动作电位动作电位3 3相的离子流相的离子流 心室肌细胞的3相是动作电位的复极相，此时的离子流 主要是外向电流。 I IK K的逐渐增强是促进动作电位复极的重要因素； I IK1 K1在3相复极也起明显作用，它在3相中突然加强； I INa Na微弱且持续活动 Na-CaNa

26、-Ca交换电流在不同哺乳动物心室肌细胞上的3相复 极中作用不一致； Na-KNa-K泵电流，因为从静息电位水平起就是外向电流， 任何去极化都使这一电流加大。 第24页/共32页 五五. . 动作电位动作电位4 4相的离子流相的离子流 心室肌细胞的4相是动 作电位的完全复极，此时 静息电位是内向与外向电 流平衡的结果。少数不失 活或慢失活的INa仍继续活 动，Na-Ca交换电流以内 向电流方式将Ca2+排除细 胞。Na-K泵的泵电流则是 持续的外向电流。 第25页/共32页 第二节第二节 不同心肌细胞动作电位中的离子流不同心肌细胞动作电位中的离子流 一一. .蒲氏细胞动作电位及离子流蒲氏细胞动作电位及离子流 在狗、猪以及羊等大型哺乳 动物心脏中，蒲氏纤维动作电位 在1相与2相之间，有个明显的切 迹，小型哺乳动物心脏却无此特 征。蒲氏纤维是具有自发节律活 动的细胞，这是与心室肌有重要 区别的。If是4相去极化的主要 内向电流。 第26页/共32页 二二. . 心房肌细胞动作电位及离子流心房肌细胞动作电位及离子流 心房肌细胞在功能上分为两类：心房特殊纤维及心心房肌细胞在功能上分为两类：心房特殊纤维及心 房肌细胞。前者具有自发节律活动，后者为工作细房肌细胞。前者具有自发节律活动，后者为工作细