心血管生理学

1、掌握自律性、窦房结、起搏细胞及迷走神经的基本概念和掌握自律性、窦房结、起搏细胞及迷走神经的基本概念和基本的生理活动。基本的生理活动。理解交感、副交感神经对心律的调节。理解交感、副交感神经对心律的调节。理解心肌工作细胞动作电位的理解心肌工作细胞动作电位的5个时期及其机制。个时期及其机制。列举心肌与骨骼肌的关键不同点（至少两个）。列举心肌与骨骼肌的关键不同点（至少两个）。明确心肌细胞兴奋性中的有效不应期和相对不应期。明确心肌细胞兴奋性中的有效不应期和相对不应期。理解和解释下列物质对心脏功能的影响：肾上腺素、毛果理解和解释下列物质对心脏功能的影响：肾上腺素、毛果芸香碱、阿托品、洋地黄、温度、芸香碱、

2、阿托品、洋地黄、温度、Na+、Ca2+、K+。实验目的实验目的实验对象实验对象 离体蛙心离体蛙心实验原理实验原理 心肌工作细胞动作电位的时相及其机制心肌工作细胞动作电位的时相及其机制时相时相0期：去极相，约期：去极相，约12ms，短暂而迅速。，短暂而迅速。1期复极：又叫快速复极初期，约期复极：又叫快速复极初期，约10ms。2期复极：又叫期复极：又叫平台期平台期，约，约100150ms，波形平坦，膜电，波形平坦，膜电位基本停留在位基本停留在0mV。（这是心肌细胞动作电位区别于骨。（这是心肌细胞动作电位区别于骨骼肌和神经纤维的主要特征）骼肌和神经纤维的主要特征）3期复极：又叫快速复极末期，约期复极

3、：又叫快速复极末期，约100150ms。4期复极：又叫静息期，膜复极完毕。期复极：又叫静息期，膜复极完毕。去极相去极相复极相复极相合称合称“峰位峰位”心肌工作细胞动作电位的时相及其机制心肌工作细胞动作电位的时相及其机制机制机制0期：快期：快Na+通道开放，通道开放， Na+内流内流导致去极化，并形成正反馈，在膜电位升导致去极化，并形成正反馈，在膜电位升 至至0mV时通道关闭；时通道关闭；K+通透性随去极化而降低，通透性随去极化而降低， K+外流被抑制。外流被抑制。1期：期： Na+通道失活；通道失活； K+通道瞬时激活、短暂开放通道瞬时激活、短暂开放，出现，出现K+负载的一过性负载的一过性 外

4、流。外流。2期：期： K+通透性逐渐恢复，通透性逐渐恢复， K+外流增加；电压门控的外流增加；电压门控的慢慢Ca2+通道通道逐渐开放逐渐开放 （在膜去极化达到膜电位（在膜去极化达到膜电位-40mV时被激活），时被激活）， Ca2+内流。二者达到电内流。二者达到电 荷平衡。平台期晚期，荷平衡。平台期晚期， Ca2+通道逐渐失活通道逐渐失活, Ca2+内流逐渐停止。内流逐渐停止。3期：期： Ca2+通道失活；由于膜电位向负电性转化，使膜的钾电导突然显著增通道失活；由于膜电位向负电性转化，使膜的钾电导突然显著增 加，加， K+外流迅速增加外流迅速增加。4期：膜电位基本稳定在静息电位，通过膜上的期：膜

5、电位基本稳定在静息电位，通过膜上的Na+-K+泵泵的作用，从细胞内的作用，从细胞内 排出多余的排出多余的Na+ 、 Ca2+ ，从膜外摄回，从膜外摄回K+ 。转运过程引起跨膜交换的电。转运过程引起跨膜交换的电 荷量基本相等。荷量基本相等。有效不应期和相对不应期有效不应期和相对不应期有效不应期有效不应期(Effecitve refractory period，ERP) 从从0期开始，到膜电位复极至期开始，到膜电位复极至-60mV的这段时期，无论多大的刺激都不能产生可扩布的这段时期，无论多大的刺激都不能产生可扩布的动作电位。的动作电位。 其中从其中从0期到膜电位复极至期到膜电位复极至-55mV这个

6、阶段又称为绝对不应期。这个阶段又称为绝对不应期。 有效不应期的产生原因是快有效不应期的产生原因是快Na+通道尚未恢复活性。通道尚未恢复活性。相对不应期相对不应期(Relative refractory period，RRP) 从从ERP结束到膜复极化基本完成（膜电位约结束到膜复极化基本完成（膜电位约-80mV）的这段时期，给予高于心肌细胞正常阈值的刺）的这段时期，给予高于心肌细胞正常阈值的刺激，可以引起扩布性的兴奋激，可以引起扩布性的兴奋。 此期细胞的兴奋性较低，是因为膜电位仍高于静此期细胞的兴奋性较低，是因为膜电位仍高于静息电位，且快息电位，且快Na+通道尚未完全恢复活性。通道尚未完全恢复活

7、性。 由于此期处于由于此期处于3期复极，期复极，K+外流大，故形成的期外流大，故形成的期前收缩的时程和不应期都比正常的动作电位短前收缩的时程和不应期都比正常的动作电位短。ERP一直持续到心肌收缩反应的舒张早期，在此之后刺激心肌才有可能产生第二次兴奋和机械收缩。一直持续到心肌收缩反应的舒张早期，在此之后刺激心肌才有可能产生第二次兴奋和机械收缩。期前收缩和代偿间歇期前收缩和代偿间歇期前收缩期前收缩(Premature systole) 心室在有效不应期之后受到异常刺激，可以产生一次心室在有效不应期之后受到异常刺激，可以产生一次期前兴奋，引起的收缩叫期前收缩。期前兴奋，引起的收缩叫期前收缩。代偿间歇

8、代偿间歇(Compensatory pause) 期前兴奋之后来自窦房结的一次兴奋常常落在期前兴期前兴奋之后来自窦房结的一次兴奋常常落在期前兴奋的有效不应期内，因此不能引起心室兴奋和收缩，形成收奋的有效不应期内，因此不能引起心室兴奋和收缩，形成收缩的缩的“脱失脱失”，出现一段较长的心室舒张，叫代偿间歇。，出现一段较长的心室舒张，叫代偿间歇。 心肌的自律性心肌的自律性窦房结和房室交界部位的心肌细胞具有自动节律性，即细胞的窦房结和房室交界部位的心肌细胞具有自动节律性，即细胞的动作电位在动作电位在3期复极达到最大复极电位后，在期复极达到最大复极电位后，在4期又立即开始自期又立即开始自动缓慢除极，直到

9、引发新的动作电位动缓慢除极，直到引发新的动作电位。机制机制窦房结细胞窦房结细胞0期去极化：依靠低阈值的期去极化：依靠低阈值的Ca2+内流内流4期自动除极：依靠期自动除极：依靠K+外流的进行性衰减，和一种进外流的进行性衰减，和一种进行性增强的行性增强的Na+内流。内流。房室交界细胞房室交界细胞4期自动除极：由背景性期自动除极：由背景性Na+内流（快内流（快Na+通道仍然失通道仍然失活）和低阈值的活）和低阈值的Ca2+内流共同作用形成，并以延迟内流共同作用形成，并以延迟的的K+外流为条件。外流为条件。心肌相对于骨骼肌的特点心肌相对于骨骼肌的特点心肌细胞膜上有慢心肌细胞膜上有慢Ca2+通道，在兴奋过

10、程中产生缓慢而持续的通道，在兴奋过程中产生缓慢而持续的Ca2+内流，形成复极电位的平台期，使心肌细胞的动作电位时内流，形成复极电位的平台期，使心肌细胞的动作电位时程远远长于骨骼肌细胞，心肌细胞能在有效不应期内进入舒张程远远长于骨骼肌细胞，心肌细胞能在有效不应期内进入舒张状态，不会发生强直收缩。状态，不会发生强直收缩。一些心肌细胞具有自主节律性，能按一定的频率自发的兴奋。一些心肌细胞具有自主节律性，能按一定的频率自发的兴奋。一个心肌细胞的兴奋可以通过闰盘结构扩布到整个心脏，构成一个心肌细胞的兴奋可以通过闰盘结构扩布到整个心脏，构成功能合胞体，形成心脏整体收缩的功能合胞体，形成心脏整体收缩的“全或

11、无全或无”现象，而一个骨现象，而一个骨骼肌细胞的兴奋一般不能引起相邻的其他骨骼肌细胞的兴奋。骼肌细胞的兴奋一般不能引起相邻的其他骨骼肌细胞的兴奋。实验步骤实验步骤 按上机读本的指导逐项进行。按上机读本的指导逐项进行。实验报告中写实验实验报告中写实验1 1和实验和实验2 2的结果、讨论和结论。的结果、讨论和结论。实验结果实验结果 实验1 实验结果实验结果 实验2 心迷走神经心迷走神经ACh+MACh+M受体受体负性变时、变力、变传导作用负性变时、变力、变传导作用 效应效应: : 心率减慢，心房收缩力减弱，房室传导减慢心率减慢，心房收缩力减弱，房室传导减慢 机制：机制： 1 1、ACh+MACh+

12、M受体受体对对K K通透增大，外流加快，使最大复极单位增大通透增大，外流加快，使最大复极单位增大 与阈电位距离增大与阈电位距离增大自律性下降。自律性下降。 2 2、ACh+MACh+M受体受体抑制抑制4 4期内向电流期内向电流 K K通道失活速度减慢通道失活速度减慢自律性下降。自律性下降。 3 3、ACh+MACh+M受体受体腺苷酸环化酶抑制腺苷酸环化酶抑制 cAMPcAMP增加增加胞浆网释放钙减少胞浆网释放钙减少 收缩力减弱收缩力减弱 相关的机制解释相关的机制解释实验二实验二nPilocarpine：拟胆碱药，：拟胆碱药， M型型ACh受体激动剂，降低自律性。受体激动剂，降低自律性。nAtr

13、opine：抗胆碱药，抗胆碱药，M型型ACh受体拮抗剂。阻断窦房结起搏点受体拮抗剂。阻断窦房结起搏点M2受体，解受体，解除迷走神经对心脏的抑制作用，使心率加速。除迷走神经对心脏的抑制作用，使心率加速。nEpinephrine：作用于心肌细胞膜作用于心肌细胞膜 -肾上腺素能受体。肾上腺素能受体。nDigitalis：负性频率作用，增加迷走神经传出冲动，降低窦房结自律性，保负性频率作用，增加迷走神经传出冲动，降低窦房结自律性，保护心室免受心房过多冲动的影响，减少心室频率。护心室免受心房过多冲动的影响，减少心室频率。n温度对心率的影响：高温使细胞膜对离子的通透性增高，引起自律性兴奋过温度对心率的影响

14、：高温使细胞膜对离子的通透性增高，引起自律性兴奋过程加快，使心率增加。程加快，使心率增加。第二部分第二部分细胞内外细胞内外K+浓度差减小浓度差减小Rp负值变小负值变小与阈电位差距与阈电位差距 兴奋性兴奋性 （当（当Rp达到达到55至至60mV时，快时，快Na+通道失活，兴奋性反而下降）通道失活，兴奋性反而下降）窦房结起搏细胞缺乏窦房结起搏细胞缺乏IK1钾通道，对高钾不敏感，高钾时自律性略有减弱。钾通道，对高钾不敏感，高钾时自律性略有减弱。浦肯野自律细胞：高钾时浦肯野自律细胞：高钾时K+外流增强，在外流增强，在AP复极复极4期期IK自动衰减的作用减弱。自动衰减的作用减弱。最大复极电位减小，极化起

15、搏电流（最大复极电位减小，极化起搏电流（If）通道的激活程度降低，内向）通道的激活程度降低，内向If电流减弱。电流减弱。4期自动除极速度减弱，自律性降低。期自动除极速度减弱，自律性降低。K+ 干扰干扰Ca2+内流（竞争抑制作用）内流（竞争抑制作用） 影响兴奋收缩耦联，收缩性影响兴奋收缩耦联，收缩性 离子的影响离子的影响对对Na内流竞争抑制作用（膜屏障作用）内流竞争抑制作用（膜屏障作用） 阈电位上移，兴奋性阈电位上移，兴奋性 ，自律性，自律性 Ap平台期平台期Ca2+内流加速内流加速平台期缩短平台期缩短4期进入细胞内期进入细胞内Ca2+ ，收缩力，收缩力 Na+ Na+ 跨膜钠离子浓度增大，跨膜

16、钠离子浓度增大，0期期APA增大，阈电位下移增大，阈电位下移兴奋性增加。兴奋性增加。快反应自律细胞：快反应自律细胞：Na+ 细胞内外跨膜钠离子浓度增大细胞内外跨膜钠离子浓度增大跨膜钠离子浓度跨膜钠离子浓度增大增大 If和和INa，b电流增大电流增大4期自动除速度加快期自动除速度加快自律性增加。自律性增加。实验讨论和结论实验讨论和结论实验实验1讨论：讨论： 在心室刚收缩时、心室收缩顶峰附近、心室收缩的下降期给在心室刚收缩时、心室收缩顶峰附近、心室收缩的下降期给予单个刺激，前两者的收缩曲线均无变化，第三种情况下会出现予单个刺激，前两者的收缩曲线均无变化，第三种情况下会出现期前收缩和代偿间歇，说明前

17、两种情况下心肌细胞的兴奋性极低，期前收缩和代偿间歇，说明前两种情况下心肌细胞的兴奋性极低，在第三种情况下有较高的兴奋性。连续刺激也不会产生总和效应，在第三种情况下有较高的兴奋性。连续刺激也不会产生总和效应，说明心肌的有效不应期比机械收缩期长，兴奋性恢复时心肌已经说明心肌的有效不应期比机械收缩期长，兴奋性恢复时心肌已经进入舒张状态。进入舒张状态。结论：结论： 在心室肌收缩期和舒张早期，额外刺激不会改变心室节律；在心室肌收缩期和舒张早期，额外刺激不会改变心室节律；在心室肌舒张中晚期，额外刺激可引起期前收缩和代偿间歇在心室肌舒张中晚期，额外刺激可引起期前收缩和代偿间歇; ;心心肌细胞有效不应期持续到肌细胞进入舒张状态，保证了心脏做功肌细胞有效不应期持续到肌细胞进入舒张状态，保证了心脏做功时的充盈时的充盈。实验实验2讨论：讨论： 刺激迷走神经似的心率变慢，心肌收缩幅度减小，甚至出现刺激迷走神经似的心率变慢，心