生理学基础血液循环特点和表现

1、生理学基础血液循环特点和表现本章需要解决的两个问题1）心脏是如何推动血液的？-心脏生理2）血液又是怎样在血管内流动的？-血管生理讲述内容心脏生理心脏是怎样收缩射血的？-心脏泵血的过程和机制好坏如何？ 1）心脏泵功能的评价 2）心脏泵功能的调节心脏舒缩时发生了什么变化？- 心肌的生物电现象和生理特性（伴随变化） 血管生理心脏射血后，血液如何从 动脉经静脉回到心脏？ 动脉、静脉血压的形成和影响在毛细血管中，是怎样进行 （物质交换）的 微循环与组织液的生成心血管活动受哪些因素 的影响？心血管活动的调节（神经、体液和自身调节）心脏活动的三个周期心电周期：动作电位（兴奋）的产生和传导心动周期：心肌的收缩

2、与舒张，导致房、室压力及容积的变化心音周期：由瓣膜的开闭及血液的流动引起一、心动周期 (Cardiac cycle)概念：心脏一次收缩和舒张的机械性活动，构成一个心动周期。心动周期= 60秒/心率Atrioventricular valves closeSemilunar valves openAtrioventricular valves openSemilunar valves closeTimeing of the contraction and relaxation of the atrium and ventricle in aheart beating at 75 per minu

3、teContraction of ventricleContraction of atriumWhole heart diastolerelaxation of ventricleACBCABACB水泵工作原理ACBCAB水泵工作原理瓣膜的关闭，血液的冲击+心肌收缩产生的振动心音二尖瓣关闭产生第一心音，S1收缩期的开始特点：调低，持续时间长主动脉瓣关闭产生第二心音，S2舒张期的开始特点：调高，持续时间短室缩室内压室内压等容收缩期isovolumic systole射血期ejection period快速射血期rapid ejection period减慢射血期reduced ejection

4、period关关关开房压动脉压房压动脉压室舒室内压室内压等容舒张期isovolumic diastole充盈期 filling period快速充盈期rapid filling period减慢充盈期reduced filling period关关开关房压动脉压小结：1 心脏收缩-射血的关键；心室舒张-受血2 心收期（等容收缩期）-升高室内压-利于射血心舒期（等容舒张期）-降低室内压-利于受血3 全心舒张期（秒）-受血最多； 最后秒，心房收缩，进一步增加受血4 心室收、舒变化- 容积变化-压力变化-加上瓣膜的活动-决定血流的方向房室瓣关闭-开始收缩期（S1）半月瓣关闭-舒张期开始（S2）5 心

5、室的收缩，并没有将所有的血液全部射出去心脏泵血功能的评价每搏输出量（Stroke volume，SV）概念：一侧心室、一次心跳所射出的血液量。 SV=收缩前心室容积 收缩后心室容积 = 舒张末期容积(end-diastolic volume,EDV ) 收缩末期容积(end-systolic volume,ESV）每分输出量(Minute Volume ,MV)心输出量（Cardiac output，CO） MV=SVHR心指数（Cardiac index，CI） 单位体表面积的MV射血分数（Ejection fraction，EF） EF=SV/EDV 100%心力储备（Cardiac re

6、serve，CR） MV随机体代谢需要而增加的能力。Cardiac function reserve MV HR EDV ESV SVAt rest 5L 75/min 145ml 75ml 70mlAt exercise 30L 180/min 160ml 140ml 25L 105 /min 15ml 55ml 70ml每搏功=搏出量（射血相左心室内压左室充盈压）+动能射血期平均左室内压平均动脉收缩压平均动脉压舒张压+1/3脉压（收缩压舒张压）平均心房压（=6mmHg)1/2mv21mmHg=1333达因/cm21达因cm=10-7焦耳四、心脏泵功能的调节（一）SV的调节1 心脏收缩的特点

7、：“全或无”影响单个细胞强度和速度的因素：前负荷后负荷心肌收缩能力2 SV的自身调节1）前负荷与自身调节 心肌的前负荷：相当于心室舒张末期压力（充盈压）心肌的初长度：相当于心室舒张末期容积异长自身调节：由于心肌本身初长度的改变而引起心肌收缩功能（收缩强度和速度）的改变，称为异长自身调节。 骨骼肌的长度张力曲线AT：主动张力 RT：静息张力（被动张力）Tmax:最大张力 Lopt:最适初长心肌的收缩性能与前负荷的关系如何呢？1895年，Frank离体蛙心实验充盈压 EDV 初长度 测心脏收缩时的心室内压1914年，Starling狗的离体实验（心肺） 灌注压回心血量 EDV 观察主动脉压的改变

8、Left ventricular(LV) function curves （lcmH2）LV stroke workNEControlFailingLVEDP(cmH2O)心室舒张末期压搏出量搏功BAC 心室功能曲线（A 对照 、B 收缩能力增强、C 收缩能力减弱）B100200AC张力%最大值100200-35%Lopt+35% 骨骼肌的长度张力曲线AT 主动张力； RT 静息张力（被动张力）Tmax 最大张力； Lopt 最适初长TmaxATRT影响前负荷的因素：（1）静脉回流量A 心室充盈时间-与心率有关B 静脉回流速度-心房与心室间的压力差（2）剩余血量的影响：（双重影响）A 若回心血

9、量不变 -心室射血量增加B 若心房、心室间压力差降低-回心血量减少 -SV减少异长自身调节的生理意义对SV进行精确的调节2）心肌收缩能力（ Cardiac contractility, CC)通过改变心肌本身的收缩性能来调节心肌的收缩强度和速度，从而调节SV，它与心肌的初长度无关（也与前、后负荷无关）心肌收缩性能活化的横桥数胞浆内钙离子浓度肌钙蛋白对钙离子的亲和力肌球蛋白的ATP酶活性（横桥）影响因素 凡是能影响胞浆中钙离子浓度、肌钙蛋白与钙离子的亲和力、横桥中ATP酶活性的因素，均能影响心肌的收缩性能。 生理意义（1）对持续的、剧烈的循环变化具有强大的调节作用，（2）是神经-体液调节的基础3

10、）后负荷的影响（动脉压）BP 等容收缩期室内压峰值等容收缩期延长，射血期射血心室肌缩短的速度、和强度，导致射血速度SVSV 的 调 节引起调节的因素 效应 生理意义异长自身调节心肌本身初长度的改变初长度 收缩的速度 、强度精细调节心肌收缩能力心肌本身的收缩性能机能状态 收缩的速度、强度对持续、剧烈的循环变化有强大的调节作用后负荷的影响BP的变化BP射血速度射血期SV持续高血压心肌肥厚泵功能（病理意义）（二）心率（HR）对MV的影响MV=SV HR影响因素交感神经兴奋迷走神经兴奋去甲肾上腺素、肾上腺素、甲状腺激素体温升高第二节 心肌细胞生物电 心肌细胞的分类 兴奋性 传导性 收缩性 自律性心房肌

11、心室肌工作细胞 + + + + 自律细胞窦房结 + + + + + + 房结区 + + + + 结区 + + 结希区 + + + +浦氏细胞 + + + + + + 房室交界二、心肌细胞的电活动（一）工作细胞的跨膜电位 Action potential in ventricular cell RP: resting potential TP :threshold potentialRP特点1. RP稳定于-90mV2. AP不对称, 复极复杂, 时程长3. AP幅度大,-90+30mV(约+120mV)超过0的部分称为超射值除极历时短,约1-2ms, 故除极速率大称为快反应细胞4. AP曲线分

12、5期形成的机制(离子基础)1.内向离子流(inward current)正离子(阳离子)从细胞外流向细胞内或负离子(阴离子)从细胞内流向细胞外作用除极2. 外向离子流(outward current)正离子(阳离子)从细胞内流向细胞外或负离子(阴离子)从细胞外流向细胞内作用:复极或超极 Action potential in ventricular cell RP: resting potential TP :threshold potentialRP慢通道的特点:1.慢- 激活门和失活门的开闭均慢, 故称慢通道(slow channel)2. TP高(约-30-40mV)3. 特异性差4.

13、离子流量较小, 仅为I Na的1/105. 阻断剂:维拉帕米(异博定)、Mn2+钙通道的分类及其特性一、电压依从钙通道（Voltage-dependent Ca2+ Channels，VDCs）二、受体操纵钙通道（Receptor-voperated Ca2+ Channels，ROCs） 三、第二信使操纵钙通道（Second-messenger-operated Ca2+ Channels，SMOCs）四、牵张激活钙通道（Stretch-activated Ca2+ Channels ，SACs）五、背景钙通道（Background Ca2+ Channels ）细胞处与静息状态时可有少量通

14、透Ca2+的通道，可能与平滑肌和心肌细胞基础张力的维持有关。 除背景钙通道为静息钙通道外，其余四大类均为可兴奋钙通道，且以电压依从钙通道最为重要，普遍存在于各种组织中，为钙内流的主要途径。电压依从钙通道的分类及其特性L型通道： 电导较大。高电压激活，衰减慢；普遍存在于心肌、 骨骼肌、神经元及内分泌等不同细胞中，与兴奋-收缩 耦联有关。T型通道： 电导较小。低电压激活，衰减快；在窦房结细胞及 神经的起步活动与重复发放中起重要作用，并参与调 节细胞生长和增生N型通道： 电导大小与电压依从性介于L与T型间，它需要较强 的去极化激活，但失活较快。常存在于神经组织中。P型通道： 需高电压激活，对DHP（

15、双氢吡啶类）不敏感， 但可被蜘蛛毒素所阻断，它介导递质的释放和神经元 的高阈值发放。Q型通道： 需高电压激活，其药理学特性与其他通道电流不同 主要介导神经元递质的释放。R型通道： 需高电压激活，失活最快；对Ni2+敏感 它介导递质的释放。注： N、P、Q、R型钙通道几乎为神经组织所独有。 Action potential in ventricular cell RP: resting potential TP : threshold potentialRPRPRPK+Na+K+Ca2+ Na+K+K+Na+K+Ca2+Na+(二)浦氏细胞的跨膜电位TP Action potential in

16、purkinje cellTPNa+(If)K+(Ik)(三)窦房结细胞的跨膜电位-70-400mvAction potential in sinoatrial node(P- cell)波形特点:1. 最大复极电位(-70mV)和TP(-40mV)均高于浦氏细胞2. 无明显的超射3. 除极幅度小(70mV), 但除极时程长(长达7ms)故称为慢反应细胞4. 无明显的1, 2期5. 4期自动去极速度快(0.1V/S, 浦氏为0.02V/S)-70-400mvAction potential in sinoatrial node(P- cell)-70-400mv043TPK+(IK)Na+(I

17、f)Ca2+Na+心肌细胞的分类 快反应细胞 慢反应细胞非自律细胞 心房肌, 心室肌 结区 自律细胞 浦氏细胞 窦房结 房结区 结希区 房室束 快慢看0期 自律与非自律看4期心室肌（A）与窦房结（B）细胞跨膜电位的比较浦氏细胞与P细胞的比较 浦氏细胞 P细胞最大复极电位 90mv 70mv阈电位 -70mv -40mv激活与失活 快 慢 离子活动 Na+ Ca2+阻断剂 河豚毒 异搏定去极幅度 120mv 70mv去极速度 200-1000v/s 2-6v/s去极时程 1-2ms 7ms复极1,2期 明显 不明显4期自动去极离子流 If , IK,If,ICa4期自动去极速度 0 期 去 极三

18、、心电图(electrocardiagram, ECG) ECG是反映心脏兴奋的产生、传导和恢复过程的生物电变化，它记录的是已兴奋部位和未兴奋部位（或已复极部位）膜外两点之间的电位差。 NORMAL ECG典型ECG波型的意义P波：左右心房去极化时间0.11, 幅度QRS波群左右心室去过程时间0.11, 幅度不一度示心室肥大或室内传导阻滞T 波心室复极方向应QRS波的主波方向一致若倒置: 示心肌缺血P-R间期P波的起点至QRS波群起点间的距离若0.20, 示房室传导阻滞Q-T间期QRS波的起点到T波的终点,代表心室从去极到复极的全过程Q-T延长, 示室内传导阻滞或心肌缺血、低血钙ST段从QRS

19、波的终点到T波的起点之间的线段，代表心室各部分完全处于支极化状态上抬1小格或下移小格为异常示心肌缺血缺氧NORMAL ECG 心肌细胞电变化曲线与常规心电图的比较A：心房肌细胞电变化 V：心室肌细胞电变化四、心肌的电生理特性（指整个心脏的）生理特性包括：兴奋性自律性传导性收缩性电生理特性：兴奋性、自律性和传导性（一）心肌的兴奋性(excitability)活组织对刺激具有产生兴奋（AP）的能力衡量指标：阈值兴奋性1/阈值1 决定和影响兴奋性的因素AP的产生膜电位到TP的距离Na+ 通道的性状mmmhmmmhmmmh-90mv-70mv失活激活房室交界房室束浦氏纤维(100次/分)(50次/分)

20、(40次/分)(25次/分)蛙心起搏点实验结扎静窦与心房之间(第一结)心房与心室之间 (第二结)各自频率不同加温加温静脉窦整个HR加快加温心室HR不变由此可见，正常心率是由静脉(窦房结)的频率所控制。窦房结为正常的起搏点其它的自律组织称为潜在起搏点。潜在起搏点的意义1） 安全2） 潜在的危险心律失常2 影响自律性的因素1） 最大复极电位水平2） TP水平3） 4期自动去极的速度（三）心肌的传导性(conductivity)1 心脏内兴奋传导的途径窦房结心房肌（优势传导通路）房室交界（结区）房室束左右束支浦氏纤维网心室肌房室延搁意义：保证心房收缩后心室才开始收缩，使房、室不同步收缩，有利于心脏泵

21、血。 兴奋在心室内迅速传导的意义： 有利于心室同步收缩射血（即可增加心肌的收缩能力.2.决定和影响传导性的因素1）解剖因素-心肌细胞的直径与直径成反比2）生理因素浦氏纤维窦房结结区（1）邻近未兴奋部位膜的兴奋性（2）局部电流的形成局部电流的形成与传导有关？因为局部电流是由动作电位0期去极所引起的所以，0期去极速度快 局部电流形成快0期去极幅度大电位差大局部电流强扩布距离远传导快0期去极的速度与幅度Na通道开放的速度、数量膜电位Na通道开放速度和数量受膜电位变化的这种特性， 称为 Na 通道的效率（或利用率）。 膜反应曲线邻近未兴奋部位膜的兴奋性（1）邻近膜电位与TP差距大兴奋性低膜去极化达TP

22、所需时间延长传导性（2）邻近膜兴奋性的变化如果邻近膜产生期前收缩，正处于有效不应期内这时若有兴奋传来，则不能引起兴奋传导阻滞心肌收缩性的特点1 收缩呈“全或无”2 不产生强直收缩3 对细胞外钙离子浓度有明显的依赖性Physiology of VasculatureSection Three 一、不同血管的结构功能特点血管 结 构 功能特点 功能主动脉、 富含弹性 弹性大 弹性贮备 大中动脉 纤维小动脉 富含平滑肌 舒缩性大 产生阻力的微动脉 主要部位 调节阻力，阻力血管）毛细血管 仅一层内皮 通透性大 物质交换 细胞 （交换血管）小静脉、 壁薄、 扩张性大 容量贮存大静脉 管腔大 容量大 （容

23、量血管 60-70%贮存）二、血压（一）几个概念1 血流量（Q）在单位时间内血液流经某一截面的血流量，也称为容积速度。QP / R 泊肃叶定律Q = ( P1-P2 )r4 / 8L 2血流阻力（R）-血液在血管内流动时所遇到的阻力R = 8L / r4 3 血压- 血管内的血液对单位面积血管壁的侧压力（侧压强）单位：mmHg（二）动脉血压1 正常值收缩压：90-140mmHg 舒张压：60-90mmHg收缩压：心室收缩时，主动脉内血压所达到的最高值舒张压：心室舒张时，主动脉内血压所达到的最低值。脉（搏）压-收缩压（SP）-舒张压（DP）平均动脉压：一个动周期中动脉血压的平均值。平均动脉压=D

24、P+1/3脉压=1/3SP+2/3DP2 动脉血压形成的条件四个条件1）血液充盈量-形成BP的前提循环系统中血液充盈量的程度可用循环系统平均充盈压来表示（约7mmHg)。2）心脏收缩-动力3）外周阻力4）大动脉的弹性阻力作用：贮能-维持心舒张期血压及血液流动；缓冲血压-使动脉内压力变化不如心室变化大影响血压的因素 SP DP pulse pressure外周阻力心率 搏出量 循环系统充盈程度大动脉壁弹性（二）静脉血压）1 静脉血压的特点较低微血管处约15-20mmHg，右心房约为0mmHg中心静脉压(CVP)-右心房和胸腔内大静脉内的血压正常值：4-12 cmH2OCVP取决于（1）心脏射血能

25、力CVP（2）静脉回心血量CVP2 静脉回心血量及其影响因素Q=外周静脉压-CVP/ 静脉阻力1）体循环平均充盈压体循环平均充盈压回心血量体循环平均充盈压回心血量2）心脏的收缩能力右心衰右心房压回心血量颈外静脉怒张肝充血（肝大）下肢浮肿左心衰左心压肺静脉压肺瘀血肺水肿3）体位4）骨骼肌的挤压作用（肌肉泵）5）呼吸运动（呼吸泵）吸气时胸内负压胸内大静脉、右心房扩张CVP回心血量呼气时相反三、微循环 （microcirculation，MC）MC是指微动脉到微静脉之间的循环。它是血液与组织之间的物质交换场所。组成经典的微循环模型包括七个组成部分：三条通路：二套闸门微动脉、后微动脉、毛细血管前括约肌

26、真毛细血管、通血毛细血管、A-V吻合支、微V迂回通路（真毛细血管）又名营养通路直捷通路（通血毛细血管）动-静脉短路（ A-V吻合支） 肠系膜微循环模式图微循环微动脉动静脉吻合支微静脉后微动脉通血毛细血管毛细血管前括约肌真毛细血管动 静 脉 短 路直 捷 通 路迂 回 通 路微循环开闭的调控后微动脉毛细血管前括约肌关闭局部代谢产物堆积后微动脉毛细血管 开放前括约肌血液带走代谢产物全身缩血管物质作用前闸门总闸门（微动脉 ）分闸门（毛细血管前括约肌）控制整个微循环血量控制相应毛细血管的开闭后闸门微静脉流出 毛细血管前括约肌对儿茶酚胺类敏感性高，对代谢产物耐受性差。 微静脉对儿茶酚胺类敏感性低，对代谢

27、产物耐受性好。灌入微循环与休克的关系休克早期交感神经-肾上腺髓质兴奋（CA）血管平滑肌收缩（前、后闸门关闭）少灌重吸收组织水肿1 毛细血管血压2 血浆胶体渗透压3 淋巴回流受阻4 毛细血管壁的通透性Regulation of Cardiovascular systemSection Four一、神经调节调节方式：反射心脏的神经支配心交感神经心迷走神经星状神经节颈交感神经节T1-5侧角心脏各部分（-受体）正性变时变力变传导胆碱能神经肾上腺神经右侧心交感神经 窦房结 正性变时作用左侧心交感神经 房室交界 正性变传导作用主要右侧心迷走神经 窦房结 负性变时作用左侧心迷走神经 房室交界 负性变传导作用

28、主要延髓的迷走神经背核、疑核心内神经节（换元） 心肌（M-受体）负性变时变力变传导胆碱能神经胆碱能神经交感神经兴奋的作用NE4期If 4期自动去极速度 自律性受体 PCa2+ 慢反应细胞 0期去极速度 、幅度传导性Ca2+内流 收缩性复极相K+外流 复极 不应期 配合协调HR迷走神经兴奋的影响 ACh（M-R）Pk+ K+外流 RP 兴奋性 窦房结最大复极电位3期K+外流衰减 自动去极速度自律性 HR复极K+外流 复极加快 有效不应期AP时程 Ca2+内流 收缩力抑制Ca 2+通道 Ca 2+内流房室交界慢反应细胞APA 传导性支配血管的神经 缩血管神经纤维： 均为交感神经纤维 舒血管神经纤维

29、：交感舒血管神经纤维副交感舒血管神经纤维脊髓背根舒血管纤维 血管活性肠肽神经元(VIP)延髓心血管中枢心迷走中枢心交感中枢缩交感血管中区特点：（1）紧张性(tonicity)活动生理学中将持续性活动称为紧张。（2）交互性抑制交感兴奋时，迷走活动受抑制迷走兴奋时，交感活动受抑制（3）紧张性可随呼吸周期变化呼气迷走兴奋，交感抑制吸气迷走抑制，交感兴奋窦性心律不齐 效应器（心、血管）心血管中枢 （延髓） 感受器（颈动脉窦、主动脉弓）交感缩血管神经心交感神经心迷走神经迷走神经窦神经BP搏动性变化心 血 管 活 动 的 神 经 调 节颈动脉窦区与主动脉弓区的压力感受器与化学感受器窦神经迷走神经BP颈动脉

30、窦主动脉弓心输出量外周阻力心收缩力心率血管紧张度( 延 髓 )心迷走中枢紧张性心交感中枢紧张性缩血管中枢紧张性外周阻力颈动脉窦主动脉弓BP( 延 髓 )心迷走中枢紧张性心交感中枢紧张性缩血管中枢紧张性血管紧张度心收缩力心率心输出量窦神经迷走神经生理意义缓冲动脉血压的波动，维持动脉血压的相对稳定。特点：1 当BP在60180mmHg范围内波动时才起作用在实验中测得的颈动脉窦内压力与动脉血压的关系）特点：1 当BP在60180mmHg范围内波动时才起作用2 压力感受器对迅速变化的BP起作用，对持续变化的高BP不敏感。 调定点增加减少对照血压平均动脉压颈动脉窦内压颈动脉窦内压与动脉血压相关曲线与调定点模式图 颈动脉体、 主动脉体（化学受体）HR PO2动