【醫(yī)學(xué)課件】心臟的生物電活動(dòng)和生理特性

1、第二節(jié) 心臟的生物電活動(dòng)和生理特性心肌細(xì)胞 工作細(xì)胞：心房肌和心室肌細(xì)胞 自律細(xì)胞竇房結(jié) 房室交界（房室結(jié)）房室束 （希氏束）浦肯野細(xì)胞房結(jié)區(qū)結(jié)希區(qū)結(jié) 區(qū)心肌細(xì)胞的分類心肌細(xì)胞的分類及生理特性一、心肌細(xì)胞的跨膜電位及形成機(jī)制(一) 工作細(xì)胞的跨膜電位及形成機(jī)制-心室肌1、靜息電位resting potential Rp：-80 -90mV心室肌What is resting potential ？心室肌細(xì)胞靜息電位形成機(jī)制 ： 主要是Ek，K+經(jīng)IK1通道外流 但Ek 為-94 mV，而RP為-90mV， 說(shuō)明還有其它因素參與如Na+的內(nèi)流 2.心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位action potentia

2、l心室肌Ap的主要特征:復(fù)極化過(guò)程復(fù)雜 持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、有平臺(tái)期 升支和降支不對(duì)稱 可分為0、1、2、3、4期What is action potential ？ 心室肌細(xì)胞與神經(jīng)細(xì)胞動(dòng)作電位的比較心室肌細(xì)胞AP分期和形成機(jī)制1去極化過(guò)程：0期phase 0 從-90mV+30mV，約12ms去極化到閾電位-70mV快INa通道開放，出現(xiàn)再生性Na+內(nèi)流,Na+順電-化學(xué)梯度進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)去極化。What is threshold potential ？快通道fast channel 激活開放的速度快,失活關(guān)閉的速度快快反響動(dòng)作電位fast response action potential 0期去極

3、化由快INa通道介導(dǎo)的動(dòng)作電位快反響細(xì)胞fast response cell 由快Na+通道開放引起快速去極化的心肌細(xì)胞 如:心房肌、心室肌、浦肯野細(xì)胞 2復(fù)極化過(guò)程： 慢，歷時(shí)200 - 300ms 包括1期、2期、3期1期復(fù)極快速?gòu)?fù)極初期 +30mV 0mV左右， 歷時(shí)約10ms 0期和1期合稱鋒電位 (spike potential) 0期末： Na+內(nèi)流停止 通道失活 Ito通道開放去極化達(dá)-40mv時(shí)激活，開放5 -10ms一過(guò)性K+外流膜電位從+30mV至0mV左右1期快速?gòu)?fù)極：是由K+負(fù)載的一過(guò)性外向電流transient outward current，Ito所引起 2期：平臺(tái)

4、期(plateau)： 膜電位水平停滯于0mV，占100- 150ms 是心室肌AP持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)程的主要原因 是區(qū)別于神經(jīng)或骨骼肌細(xì)胞動(dòng)作電位的主要特征2期形成機(jī)制: 兩種電流：內(nèi)向Ca 2+電流ICa-L、 外向K+電流IK心肌細(xì)胞膜的電壓門控Ca2+通道 ： T型(transient channel)Ca2+通道 閾電位為-50-60mV 激活和失活均快 參與0期去極過(guò)程 L型(long-lasting channel)Ca2+通道 閾電位為-40mV 激活、失活和復(fù)活均慢,稱慢通道 可被Mn2+和維拉帕米阻斷 2期的主要內(nèi)向離子流 3期復(fù)極(快速?gòu)?fù)極末期) 0mV - 90mV 歷時(shí)約為1

5、00150ms。 Ca2+和少量Na+的遞減性內(nèi)流停止Ca2+通道完全失活膜對(duì)K+的通透性K+外流Ik通道3期復(fù)極1期2期0期2期末3期3期復(fù)極機(jī)制：4期：靜息期，也稱電舒張期. 排出細(xì)胞內(nèi)Na+和Ca2+ ，攝回細(xì)胞外K+ Na+-K+泵活動(dòng) Ca2+主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) Na+ - Ca2+交換(繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)) Ca2+泵活動(dòng)心室肌動(dòng)作電位小結(jié) Na+內(nèi)流(快INa通道) K+外流(Ito通道)Ca2+內(nèi)流(ICa-L通道)K+外流(Ik1通道)K+外流(Ik通道)Na+、Ca2+出胞K+入胞4(二)自律細(xì)胞的跨膜電位及其形成機(jī)制竇房結(jié)P細(xì)胞心室肌細(xì)胞浦肯野細(xì)胞1、竇房結(jié)P細(xì)胞(pacemaker)

6、 Ap的特點(diǎn)： 最大復(fù)極電位為-70mV，閾電位為 - 40mV 0期去極化幅度低僅7085mV 速度慢約10v/s，時(shí)程長(zhǎng)約7ms 無(wú)明顯1期和2期復(fù)極 4期自動(dòng)去極化速度快約0.1V/s， 明顯快于浦肯野細(xì)胞0.02V/s 3404竇房結(jié)細(xì)胞的動(dòng)作電位產(chǎn)生機(jī)制： (1)0期去極化過(guò)程： Ca+內(nèi)流 L型慢鈣通道由于L型Ca2+通道激活、失活緩慢， 故0期去極化緩慢，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)最大復(fù)極電位(-70mv) 自動(dòng)去極達(dá)閾電位-40mV L型Ca2+通道激活 Ca2+內(nèi)流3404慢反響細(xì)胞 (slow response sell): 由L型慢Ca+通道開放引起緩慢去極化的 心肌細(xì)胞慢反響動(dòng)作電位(

7、slow response Ap): 0期去極化過(guò)程由L型慢Ca+介導(dǎo)的動(dòng)作電位(2)3期復(fù)極化過(guò)程: IK K+外流 0期3期4期 0期去極化0mv左右 L型Ca2+通道逐漸失活 IK通道的開放 Ca2+內(nèi)流逐 漸K+外流逐漸 3期復(fù)極至最大舒張電位(3)4期自動(dòng)去極化 外向電流(K+)的減弱 內(nèi)向電流(Na+、Ca2+)的增強(qiáng)一種外向電流IK:K+外流衰減兩種內(nèi)向電流If ：Na+內(nèi)流ICa-T ：Ca2+內(nèi)流凈內(nèi)向離子流3K+(IK)Na+(If)Ca2+(ICa-T)4042、浦肯野細(xì)胞：是一種快反響自律細(xì)胞 特點(diǎn)： Ap分為0期、1期、2期、3期、4期 0期去極化速快，幅度大 4期不

8、穩(wěn)定,能自動(dòng)去極化 形成機(jī)制： 0、1、2、3期與心室肌相似 4期自動(dòng)去極化的離子根底: 外向電流(Ik)逐漸減弱 內(nèi)向電流(If)逐漸增強(qiáng) 快、慢反響心肌細(xì)胞動(dòng)作電位的特征比較 快反響動(dòng)作電位 慢反響動(dòng)作電位動(dòng)作電位波形分5個(gè)期： 動(dòng)作電位波形分3個(gè)期： 0、1、2、3、4期 0、3、4期 電位幅度高 電位幅度低 0期去極速度快 0期去極速度慢 0期主要與Na+內(nèi)流有關(guān) 0期主要與Ca2+內(nèi)流有關(guān) 具有快、慢通道 只有慢通道 以快通道為主 靜息電位大： 靜息電位?。?85mv - 90mv -60mv -65mv 不穩(wěn)定自律細(xì)胞4期膜電位穩(wěn)定 4期膜電位不穩(wěn)定(自律細(xì)胞) 普通心肌細(xì)胞通道阻

9、斷劑：河豚毒 通道阻斷劑：Mn2+、異搏定二、心肌的生理特性 興奮性excitability 自律性autorhythmicity 電生理特性 傳導(dǎo)性conductivity 收縮性contractivity 機(jī)械特性 一興奮性excitability 1、影響興奮性的因素： 1靜息電位或最大復(fù)極電位水平 小大假設(shè)閾電位水平不變閾電位與閾電位的距離小興奮性增高靜息電位或最大復(fù)極電位 水平絕對(duì)值減小與閾電位的距離大興奮性降低靜息電位或最大復(fù)極電位水平絕對(duì)值增大臨床：高血鉀時(shí)心肌興奮性有何影響？ What is excitability?2閾電位水平小靜息電位或最大復(fù)極電位水平不變閾電位大距離大興

10、奮性低閾電位水平上移距離小興奮性高閾電位水平下移+30mv3引起0期去極化的離子通道性狀 2、心室肌興奮性的周期性變化 (1)有效不應(yīng)期(ERP) 0期3期復(fù)極- 55mv-60mv (2)相對(duì)不應(yīng)期RRP 3期復(fù)極-60mv -80mv (3)超常期SNP 3期復(fù)極-80mv - 90mv-55mv-60mv-80mv-90mvaba+bcda:絕對(duì)不應(yīng)期：給任何刺激，無(wú)任何反響b:局部反響期a+b: 有效不應(yīng)期：原因： 鈉通道失活c:相對(duì)不應(yīng)期：給閾上刺激可興奮，原因：相當(dāng)數(shù)量鈉通道復(fù)活d:超常期 ：閾下刺激 可引起興奮。原因：鈉通道全部復(fù)活，此期的膜電位-80-90mv)與閾電位-70m

11、v)很接近 3、興奮性的周期性變化與收縮活動(dòng)的關(guān)系 心肌興奮性變化特點(diǎn)： 有效不應(yīng)期長(zhǎng)相當(dāng)于整個(gè)收縮期加舒張?jiān)缙?心肌不會(huì)發(fā)生強(qiáng)直收縮 意義：保證心收縮和舒張交替的節(jié)律活動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)其泵血功能。 期前收縮與代償間歇竇房結(jié)心室肌額外刺激或病理興奮源期前興奮期前收縮代償間歇額外刺激或病理興奮源心室期前興奮心室期前收縮竇房結(jié)的興奮落在心室期前興奮的不應(yīng)期內(nèi)代償間歇二自動(dòng)節(jié)律性autorhythmicity 概念：心肌組織在沒有外來(lái)刺激的情況下能自發(fā)生節(jié)律性興奮的能力或特性，簡(jiǎn)稱自律性 衡量自動(dòng)節(jié)律性指標(biāo) 頻率規(guī)那么性 1.心臟的起搏點(diǎn) 自動(dòng)起搏頻率每min內(nèi)自動(dòng)產(chǎn)生興奮的次數(shù))竇 房 結(jié) 100次/分

12、在體70次/分房室交界 50次/分 浦肯野纖維 25次/分竇性心律：由竇房結(jié)起搏的心臟節(jié)律性活動(dòng) 潛在起搏點(diǎn) (latent pacemaker)異位起搏點(diǎn) (ectopic pacemaker正常起搏點(diǎn)(normal pacemaker ：竇房結(jié)竇房結(jié)對(duì)潛在起搏點(diǎn)的控制機(jī)制 搶先占領(lǐng)capture： 潛在起搏點(diǎn)4期去極化速度慢，在尚未到達(dá)其閾電位之前，竇房結(jié)的節(jié)律性興奮已經(jīng)下達(dá)。 超速驅(qū)動(dòng)壓抑：A.超速驅(qū)動(dòng)：自律細(xì)胞受到高于自身固有頻率的刺激而發(fā)生節(jié)律性興奮B.超速驅(qū)動(dòng)壓抑：超速驅(qū)動(dòng)后自律細(xì)胞自身固有的自律活動(dòng)暫受壓抑的現(xiàn)象臨床：安裝人工起搏器時(shí)應(yīng)注意什么？2.影響自律性的因素1最大復(fù)極電位

13、與閾電位之間的差距： 間差距小，自律性增高 24期自動(dòng)去極化速度： 4期自動(dòng)去極化速度增快，自律性增高 三傳導(dǎo)性 衡量傳導(dǎo)性的指標(biāo)： 動(dòng)作電位沿細(xì)胞膜傳播的速度來(lái)衡量 心肌傳導(dǎo)興奮的能力 1.心傳導(dǎo)途徑慢快慢快竇房結(jié)(0.05m/s)全體心房肌“優(yōu)勢(shì)傳導(dǎo)通路” (1.0-1.2m/s) 相鄰心房肌之間的閏盤(0.4m/s)房室交界 (0.02m/s) 房室束(2.0m/s)相鄰心室肌之間的閏盤浦肯野纖維網(wǎng)(4.0m/s)全體心室肌房室延擱的意義: 防止了心房和心室收縮的重疊，使心室收縮必定發(fā)生在心房收縮完畢之后，有利于心室的充盈和射血。房室延擱(atrioventricular delay)：

14、 竇性節(jié)律興奮通過(guò)房室交界區(qū)時(shí)，出現(xiàn)傳導(dǎo)速度顯著減慢，使興奮在此延擱一段時(shí)間的現(xiàn)象。2、影響傳導(dǎo)性的因素結(jié)構(gòu)因素生理因素細(xì)胞的直徑細(xì)胞間縫隙連接的數(shù)量 和功能0期去極化的速度和幅度局部電流形成的速度和強(qiáng)度鄰近未興奮部位的興奮性傳導(dǎo)速度加快(四) 心肌收縮的特點(diǎn)1.對(duì)細(xì)胞外Ca2+的依賴性 與骨骼肌相比，心肌的肌質(zhì)網(wǎng)不興旺，Ca2+ 的儲(chǔ)存量較少。 如果去除細(xì)胞外Ca2+ ，心肌可產(chǎn)生動(dòng)作電位，但不能收縮“興奮收縮脫藕聯(lián) 在平臺(tái)期，少量的細(xì)胞外Ca2+ 內(nèi)流，可觸發(fā)肌質(zhì)網(wǎng)大量釋放Ca2+ -鈣觸發(fā)鈣釋放calcium-induced calcium release 心肌收縮后Ca2+ 的去向：肌質(zhì)網(wǎng)鈣泵回收 細(xì)胞膜的Na+-Ca2+ 交換 細(xì)胞膜的鈣泵 2、“全或無(wú)式收縮在骨骼肌，整塊肌肉中的肌纖維的收縮靠支配該肌肉的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)同步發(fā)放沖動(dòng)。因?yàn)橄噜彽墓趋兰〖?xì)胞之間沒有閏盤。而在心肌，相鄰的心肌細(xì)胞之間有閏盤，興奮可由此迅速彼此傳導(dǎo) 只要有一個(gè)心室肌細(xì)胞興奮，全體心室肌幾乎同步興奮收縮 心房肌的情況也是如此 3、心肌不發(fā)生強(qiáng)直收縮原因：心肌的有效不應(yīng)期長(zhǎng) 三、體