生理学第四章心脏的生物电活动

生理学第四章心脏的生物电活动第1页，共32页，2023年，2月20日，星期一本节重点：心肌细胞的跨膜电位及机制

心肌的电生理特性

心电图的形成以及临床意义

本节难点：同上第二节心脏的生物电活动

第2页，共32页，2023年，2月20日，星期一心肌生理特性:

兴奋性（excitability）

自律性（autorhythmicity）

传导性（conductivity）

收缩性（contractility）

第二节心脏的生物电活动

Bioelectricactivity

oftheheart第3页，共32页，2023年，2月20日，星期一心肌细胞分类

1、根据功能及生理特性不同,分：

①工作细胞workingcell：富含肌原纤维，主要执行收缩功能。

例如心室肌细胞心房肌细胞有兴奋性、传导性、收缩性，无自律性。

②自律细胞rhythmiccell：含肌原纤维少或缺乏，主要功能是产生和传导兴奋，控制心脏的节律性活动。

例如窦房结P细胞浦肯野细胞有兴奋性、传导性、自律性，无收缩性。第4页，共32页，2023年，2月20日，星期一2、根据生物电活动尤其AP的0期除极速度不同，分：

(1)快反应细胞：

①快反应非自律细胞:心房肌细胞和心室肌细胞

②快反应自律细胞:心房传导组织;房室

束和浦肯野纤维细胞

(2)慢反应细胞：

①慢反应自律细胞:窦房结细胞;房结区

和结希区自律细胞

②慢反应非自律细胞:结区细胞第5页，共32页，2023年，2月20日，星期一一、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制

心脏各部位不同

类型的心肌细胞

的动作电位。

第6页，共32页，2023年，2月20日，星期一(一)工作细胞的跨膜电

位及其形成机制

iNa+iCa2+iK1iK1iKito第7页，共32页，2023年，2月20日，星期一1.静息电位

Restingpotential

=－90mV

主要是K＋外流形成(Ik1通道)。另有少量Na+内流和

生电Na+泵活动

2.动作电位

Actionpotential

(1)去极化过程：

0期:由－90mV→＋30mV左右,持续1~2ms,

Na+内流引起,该钠通道（快通道）为电压门控快通道,

阈电位约为-70mV,其开放与失活均快(阈电位开放,持

续1ms,0mV开始失活)此类细胞称快反应细胞。

此类电位称快反应电位。阻断剂：河豚毒第8页，共32页，2023年，2月20日，星期一(2)复极化过程：历时200~300ms

1期(快速复极初期):由+30→0mV左右，

历时10ms。0期和1期合称锋电位

(spikepotential)

由Ito

电流(transientoutwardcurrent)

即K+外流引起的。Ito通道在去极化到-40

mV时激活，0mV时失活，开放5~10ms。

阻断剂：四乙基铵4氨基吡啶第9页，共32页，2023年，2月20日，星期一

2期(平台期,plateau):缓慢复极期

①稳定于0mV,历时100～150ms,成平台状,是心室肌

AP的特点,也是心室肌AP持续时程较长的主要原因。

②同时存在Ca2+和Na+内向离子流和K+外向离子流,初

期处于平衡,随后,前者渐弱,后者渐强,形成平台期

的晚期。

③前者为L型Ca2+通道:是激活、失活、再激活均慢的

电压门控慢通道,阈电位-40mV,阻断剂:Mn2+、Co2+

维拉帕米、异搏定、心痛定等。

④后者:此时IK1通道在0期去极化通透性下降(内向整流)

后,缓慢恢复,而IK通道开放,K+外流渐强,膜逐渐复极化。第10页，共32页，2023年，2月20日，星期一3期(快速复极末期):0mV→-90mV,历

时100～150ms。L型Ca2+通道关闭，

IK电流增强,K+外流所致。在3期末IK1

也参与。

4期(静息期,电舒张期):电位稳定于RP

水平。细胞排出Ca2+和Na+，摄入

K+,恢复细胞内外离子正常浓度梯度。

Na+-K+泵:排出3Na+,摄入2K+;

Ca2+-Na+交换体:3Na+入胞,1Ca2+出;

Ca2＋泵:泵出少量Ca2+

第11页，共32页，2023年，2月20日，星期一心室肌细胞(A)和窦房结细胞(B)跨膜电位比较-70mV-70mV1.窦房结P细胞的动作电位及离子基础

(1)与快反应细胞相比,窦房结细胞AP特点(二)自律细胞的跨膜电位及形成机制第12页，共32页，2023年，2月20日，星期一窦房结：P细胞是窦房结的起搏细胞，为慢反应自律细胞，跨膜电位特点如下：①最大复极电位(-70mV)和阈电位(-40mV)小于浦氏细胞(分别为-90mV和-60mV)；②0期去极化幅度小(70mV),速率慢(10V/s),

时程长(7ms)；③无明显复极1期和2期；④4期自动去极化速度(0.1V/s)快于浦氏细胞(0.02V/s)；第13页，共32页，2023年，2月20日，星期一(2)窦房结细胞AP的离子基础IK复极初期激活,IK通道时间依从性失活引起K+外流进行性衰减；4期前半部分还有If激活，后半部分Ica-T激活,Ca2+内流；自动去极化到阈电位Ica-L激活,形成AP上升支034第14页，共32页，2023年，2月20日，星期一①去极化过程：

0期:当4期自动去极到阈电位时,L-型Ca2+通道激活,

Ca2+内流(Ica-L)。

②复极化过程：

3期:0期去极到0mV时,L-型Ca2+通道失活,Ca2+内流止,

而IK于复极初期激活开放，K+外流。

③自动去极化IK进行性衰减(起主要作用)甲磺酰苯胺

4期:IfNa+内流(起作用不大)铯

Ca2+内流(ICa-T,后期起作用)Ni2+(镍)激、失活均慢,为慢Ca2+通道阻断剂第15页，共32页，2023年，2月20日，星期一2.浦肯野细胞的动作电位及离子基础If的离子电导IK的离子电导3期末达最大复极电位后，4期电位不稳定，存在自动去极化-90mVIf递增IK递减第16页，共32页，2023年，2月20日，星期一①浦肯野细胞purkinjecell属快反应自律细胞,AP波形及

0、1、2、3期离子基础与心室肌细胞相似。

②4期自动去极化离子基础:是随时间递增的内向电流If(Na+)

和递减的外向IK电流(K+)所致。自动去极速率较窦房结为

慢。当自动去极至阈电位(-60mV)时爆发新的AP。

③Ik通道0期去极时开放,复极至-60mV开始关闭,故对4期自

动去极化作用较小。

④If通道复极至-60mV时激活,-100mV完全激活,并随时间

推移渐强,膜去极化-50mV左右关闭。If电流是自动去极主

要成分,为起搏电流，可被Cs2+(铯)阻断。第17页，共32页，2023年，2月20日，星期一二、心肌的电生理特性

(一)兴奋性excitability

1.影响心肌细胞兴奋性的因素

(1)静息电位或最大复极电位水平

(2)阈电位水平

静息(备用)

(3)0期去极化离激活子通道性状失活第18页，共32页，2023年，2月20日，星期一2.心室肌兴奋性的周期性变化有效

相对超常AP

收缩绝对局部第19页，共32页，2023年，2月20日，星期一(1)有效不应期effectiverefractoryperiod

绝对不应期

absoluterefractoryperiod

从0期开始→复极至-55mV,兴奋性为0

局部反应期

localresponseperiod

从-55mV→-60mV,强刺激产生局部反应(2)相对不应期

relativerefractoryperiod

从-60mV→-80mV,兴奋性有恢复<正常(3)超常期

supranormalperiod

从-80mV→-90mV,兴奋性>正常第20页，共32页，2023年，2月20日，星期一3.兴奋性的周期性变化与收缩的关系期前收缩PrematureSystole代偿间歇CompensatoryPause有效不应期长,延续到舒张期开始后第21页，共32页，2023年，2月20日，星期一(二)自动节律性automaticity

①定义:心肌具有自动地产生节律性兴奋的能力

称自动节律性。

②只有自律细胞才有自律性。

③动作电位4期自动去极化是自律性的基础。

④衡量自律性的指标:频率和规则性频率:

自动每分钟兴奋次数(心率)

规则性:自动节律性兴奋在时间分布上是否规则(心律)第22页，共32页，2023年，2月20日，星期一1.心脏的起搏点

传导系统各部位均有自律性。

自动兴奋频率为衡量自律性高低的

指标:窦房结约为100次/分

房室交界约为50次/分

房室束约为40次/分

浦肯野纤维约为25次/分第23页，共32页，2023年，2月20日，星期一窦房结为正常起搏点normalpacemaker。

窦房结主导的心脏节律为窦性心律

其他自律组织为潜在起搏点

latent~。

病理情况下,其他自律组织自律性升高可成为异位起搏点

ectopicpacemaker。

*窦房结对潜在起搏点的控制：

①抢先占领

capture

②超速驱动压抑overdrivesuppression

A.频率依赖性:两个起搏点频率差别愈大,压抑

愈强,驱动中断后停止的活动时间也愈长。

B.生理意义:有利于防止异位搏动的发生。

C.机制:心肌细胞膜Na+-K+泵活动增强。第24页，共32页，2023年，2月20日，星期一2.影响自律性的因素

A:起搏电位斜率由a减小到b(自动去极速度减慢),自律性B:最大复极电位水平由a到d,或阈电位由TP-1升到TP-2,自律性4期自动去极化速度的影响：最大复极电位或阈电位水平的影响：第25页，共32页，2023年，2月20日，星期一1.最大复极(舒张)电位的水平

例如:ACh使窦房结细胞膜K+通道

开放概率增高→3期复极K+外流增

加→最大复极电位增大→自律性降

低→心率减慢。

2.阈电位的水平

3.4期自动去极化速度

例如:CA促进窦房结细胞If和ICa-T通道

开放→If和ICa-T增大→加快4期自动去极

化的速率→自律性增高→心率加快。第26页，共32页，2023年，2月20日，星期一(三)心肌的传导性conductivity

1.心脏兴奋的传导途径和速度:

→左、右心房肌(0.4m/s)

→心房肌组成的优势传导

路(1.0~1.2m/s)→房室交界(房结区、结

区(0.02m/s)、结希区)→房室束→左右

束支→浦肯野纤维(4m/s)→心室肌(1m/s)。

兴奋传导原理—局部电流(功能合胞体)

窦房结耗时0.06s耗时0.06s第27页，共32页，2023年，2月20日，星期一2.心脏内兴奋传导途径的特点

房室束房室