心肌细胞的生物电现象ppt课件

1、.,第 四 章 血 液 循 环,.,一、血液循环系统的构成,.,二、血液循环的功能,心 泵血;内分泌 循环系统 输送血液; 血管 调整器官血液分配 内分泌,.,三、本章的主要内容,心脏生理 血管生理 心血管活动的调节,.,心电周期 心动周期,.,心脏的基本结构,.,心肌组织的生理特性,兴奋性 自律性 传导性 收缩性 机械特性,电生理特性,.,心 肌 细 胞 的 类 型,工作细胞：收缩性、兴奋性、传导性 无自律性（心房肌和心室肌） 自律细胞：兴奋性、传导性、自律性 无收缩性（特殊传导系统）,.,第二节 心脏的生物电活动,内容1. 心肌细胞的生物电现象,内容2. 心肌电生理特性,.,一、心肌细胞的

2、生物电现象,（一）心室肌细胞的静息电位,电位值：- 90mV 形成机理：K+的向外扩散 K1通道,.,（二）心室肌细胞的动作电位,.,心室肌细胞动作电位的构成,除极过程（0期） 膜去极化，Ap上升支 复极过程 1期快速复极初期 2期平台期(主要特征） 3期快速复极末期 静息期（4期）膜电位稳定于Rp水平,.,（三）动作电位形成机制,.,0 期: 心室肌细胞在窦房结传来的动作电位刺激下,心肌细胞膜上Na+通道部分激活开放， 少量Na+内流 膜部分去极化 去极化达阈电位，膜上Na+通道大量开放 出现再生性Na+内流 膜完全去极化、反极化。,.,快Na+通道： Na+通道激活快、失活也快 ，开放时间

3、短，电压依赖性通道 阻断剂：河豚毒(tetrodotoxin,TTX) 快反应细胞：以Na+通道为0期去极的心 肌细胞 快反应动作电位：快反应细胞产生的动作电位。,.,1 期： Na+ 通道失活关闭，一过性外向电流（Ito)产生，成分主要为K+，导致膜快速复极化 2期：内向电流=外向电流 平台期，是心肌动作电位时程较长的主要原因，也区别于骨骼肌细胞的主要特征。这一期的特征是：Ca2+的内流抵消K+外流。,.,Ca2+ channel,L-type Ca2+ channel:激活、失活、复活均慢，开放时间长，为电压门控通道，是形成2期的主要离子，可被Mn2+和钙通道阻滞剂如维拉帕米等阻断。,.,

4、IK通道,IK通道在+20mV时激活，-40-50mV时失活，其激活和失活缓慢，可持续数百毫秒，又称延迟整流电流（delayed rectifier）。尽管IK通道在0期去极末开始激活，但通透性增加缓慢，从而形成平台期逐渐增大的外向K+电流。,.,3期：Ca2+通道失活，膜对K+通透性增高，K+外流进行性增加。,* IK 在平台期逐渐增大的IK电流导致平台期的终止和触发3期复极，直至3期复极到-50mV左右才关闭。 * IK1 去极化关闭，复极化恢复开放，膜对K+通透性进行性增大，K+外流不断增强，为再生性正反馈过程，导致膜快速复极化。,.,4期：膜电位数值已达静息电位水平，但细胞内外离子分布

5、发生变化，膜内多了Na+、Ca2+, 膜外多了K+，激活膜上Na+-K+泵，排Na+摄K+；由胞外进入细胞内的Ca2+ ，通过Na+-Ca2+交换、膜上Ca2+泵排出胞外，使细胞内外离子分布恢复到静息状态，保证心肌正常兴奋性。,.,内向电流：正离子由膜外向膜内流动或负离子由膜内向膜外流动，造成膜除极。 外向电流：正离子由膜内向膜外流动或负离子由膜外向膜内流动，导致膜复极或超极化。,.,动作电位及其形成机制,0期Na+内流（再生性钠电流） 1期K+外流(Ito) 2期K+外流和Ca2+内流处于平衡 3期K+外流（Ik再生性复极） 4期离子恢复（ Na+- K+泵和Na+-Ca2+ 交换、 Ca2

6、+泵）,.,二、心肌的兴奋性,（一）心肌兴奋过程中兴奋性周期性变化 心肌细胞发生一次兴奋后，兴奋性会发生周期性变化，可用刺激阈值作为衡量指标,.,兴奋性的周期性变化,绝对不应期和有效不应期,相对不应期,超常期,.,心肌兴奋性的周期性变化,有效不应期,.,局部反应期,.,相对不应期,.,超 常 期,.,心肌细胞有效不应期特别长（约250ms） 骨骼肌有效不应期约2-3ms 神经有效不应期约1ms,.,不应期长的意义: 避免发生强直收缩,使心脏射血充盈交替进行,.,兴奋性周期性变化与收缩的关系 心肌收缩是在肌膜AP触发下,发生兴奋-收缩耦联,引起肌丝滑行实现的。 （1）不发生强直收缩 不应期相当于

7、收缩期和舒张早期，当刺激频率多数刺激落在有效不应期内，最多引起期前收缩，不会发生强直收缩。,.,（2）期前收缩与代偿间歇 期前收缩：心脏受到窦性节律之外的刺激，产生的收缩在窦性节律收缩之前,称为期前收缩。 代偿间歇：一次期前收缩之后所出现的一段较长的舒张期称为代偿性间歇。,.,.,.,.,（3）有关心肌收缩的几点说明 对Ca2+o有明显的依赖性 Ca2+oCa2+内流肌缩力 Ca2+oCa2+内流肌缩力 Ca2+o Ca2+内流无兴奋收缩脱耦联,.,影响收缩的因素 a.前负荷的影响 b.后负荷的影响,.,c.缺氧和酸中毒 缺氧和酸中毒H+H+与Ca2+竟争性地与原凝蛋白结合心缩力 d.交感神经

8、或儿茶酚胺 促进膜的钙通道开放,加速Ca2+内流,并促进肌质网终末池释放贮存的Ca2+和促进ATP释放供能,兴奋-收缩耦联加强，心缩力增强。 e.迷走神经或乙酰胆碱 增加膜对K+的通透性和抑制钙通道开放, Ca2+内流减少，心缩力减弱。,.,影响兴奋性因素 1.静息电位水平 RP距阈电位远需刺激阈值兴奋性 RP距阈电位近需刺激阈值兴奋性,.,2.阈电位水平 上移RP距阈电位远需刺激阈值兴奋性 下移RP距阈电位近需刺激阈值兴奋性,.,3.Na+通道的性状 Na+通道所处的机能状态,是决定兴奋性正常、低下和丧失的主要因素。,完全备用 失 活 刚复活 渐复活 基本备用 产生AP 绝对不应期 局部反应

9、期 相对不应期 超常期 兴奋性正常 兴奋性无 兴奋性低 兴奋性高,.,Na+通道状态,备用 （关）,激活 （开）,失活 （关）,.,三、心肌的自动节律性,自动节律性（自律性） 心肌能自动地、有节律地产生兴奋的能力 自律细胞： 心脏内特殊传导系统的细胞,.,产生自律性的基础,4期自动去极化 净内向电流？,.,（一）自律细胞的跨膜电位及其形成机制,1.浦肯野细胞的动作电位 及其形成机制 2.窦房结细胞的动作电位 及其形成机制,.,浦肯野细胞4期自动除极机制,1.进行性增强的内向电流 If （3期复极达-60mv时激活开放，-100mv时充分激活，去极化达-50mv时失活）。 2.复极化时外向电流K

10、+逐渐衰减（当复极达-60mv时Ik就开始关闭，至最大复极电位时接近完全关闭。）,.,.,If电流与快钠通道比较,离子 作用 激活电压 阻断剂,.,浦肯野细胞动作电位,.,窦房结细胞动作电位,.,窦房结细胞(慢反应自律细胞)的电位特征： RP：不稳定，能自动去极化，=最大舒张电位。（缺乏K1通道） AP：分0,3,4三个时期，无1期和2期。,.,（2）电位形成机制,0期：当4期自动去极化达到阈电位激活慢钙 通道（Ica-L型）Ca2+内流,Ca2+,Ca2+,0期,阈电位,零电位,按任意键显示动画1、2,.,3期：慢钙通道（Ica-L型）渐失活 + 激活钾 通道（IK） Ca2+内流+ K+递

11、减性外流 （因钾通道的失活K+呈递减性外流）,K+,Ca2+,3期,按任意键显示动画1、2,.,K+,Na+,Ca2+,4期,按任意键显示动画1、2,.,窦房结细胞4期自动除极机制,1. Ik通道逐渐失活，K+外流进行性衰减 2. Na+内流进行性增强（If ） 3. T型Ca2+通道的激活， Ca2+内流,.,窦房结细胞0期去极化机制,1. 与Na +无关 2. Ca2+内向电流（L型Ca2+ 通道）,.,窦房结细胞与浦肯野细胞比较？ 心肌细胞分类？,.,快、慢反应心肌细胞AP的特征比较 快反应AP 慢反应AP 电位幅度高 电位幅度低 0期去极速度快 0期去极速度慢 0期主要与Na+内流有关

12、 0期主要与Ca2+内流有关 具有快、慢通道 只有慢通道 （以快通道为主） Rp稳定（普通心肌细胞）Rp不稳定（自律细胞） 不稳定（自律细胞） 通道阻断剂：河豚毒 通道阻断剂：Mn2+、异搏定,.,(二) 心脏传导系统的自律性 及影响因素,.,窦房结,心房内传导,房室交界,房室束,浦氏纤维,100次/分,50次/分,50次/分,40次/分,25次/分,依 次 降 低,.,.,正常起搏点窦房结 潜在起搏点房室结等传导系统 窦性心律：心脏节律性活动以窦房 结为起搏点 异位心律：以窦房结以外的部位为 起搏点的心脏活动,.,窦房结对潜在起搏点的控制方式,抢先占领 超速驱动压抑,.,抢先占领,超速抑制,

13、.,抢先占领：,由于窦房结自律性高于其它潜在起搏点，当潜在起搏点4 期限自动去极化尚未达到阈电位水平时，已被窦房结传来的冲动所激动而产生动作电位，其自身的自律性无法表现出来。,.,超速驱动压抑,当自律细胞受到高于它的固有自律频率的刺激时，按外加刺激的频率发生兴奋，称超速驱动。 当外来超速驱动刺激停止后，自律细胞不能立即恢复其固有自律性活动，需经一段时间才恢复其自律性。,.,影响自律性的因素,4期自动去极化的速度 最大复极化电位（最大舒张期电位） 阈电位水平,.,.,自动去极化的速度,快,慢,到达阈电位所需时间,缩短,延长,单位时间爆发AP的次数,多,少,自律性,最大复极化电位水平,小,大,与阈

14、电位差距,大,小,.,四、心肌细胞的传导性和兴奋在心脏的传导,（一）心肌细胞的传导性 电传导 （二）兴奋在心脏内的传导过程和特点,.,.,传导过程,.,窦房结,心房内传导,房室交界 (结区）,房室束,浦氏纤维,0.05米/秒,0.4米/秒,0.05米/秒 (0.02米/秒),0.2米/秒,4米/秒,.,房室延搁及生理意义: 兴奋由心房向心室传导过程中在房室 交界处速度突然减慢的现象。 使房缩在前,室缩在后,使心室得到更 好的充盈。,.,影响传导性的因素,（1）结构因素： 细胞直径大，横截面积大，电阻小，兴奋传导快,.,（2）生理因素： 0期除极化速度和幅度 邻近部位膜的兴奋性,.,心肌细胞,粗,细,细胞内电阻,小,大,局部电流,大,小,传导速度,快,慢,.,0期去极化 速度 幅度,局部电流形成 速度 强度,未兴奋区产生A