心臟的電生理學(xué)及生理特性

心臟的電生理學(xué)及生理特性（一）根據(jù)組織學(xué)與電生理學(xué)的特點(diǎn)分為：工作細(xì)胞（執(zhí)行收縮功能）心房肌細(xì)胞心室肌細(xì)胞自律細(xì)胞（產(chǎn)生和傳導(dǎo)興奮）竇房結(jié)細(xì)胞浦肯野纖維細(xì)胞（二）根據(jù)心肌細(xì)胞動作電位去極化的快慢分為：快反應(yīng)細(xì)胞（去極化速度和幅度大）心房、心室肌、浦肯野細(xì)胞慢反應(yīng)細(xì)胞（去極化速度和幅度小）竇房結(jié)和房室結(jié)細(xì)胞一、心肌細(xì)胞的分類2021/3/1022021/3/1032021/3/104二、心肌電活動的離子基礎(chǔ)（一）工作細(xì)胞的跨膜電位及離子機(jī)制靜息電位動作電位（二）自律細(xì)胞的跨膜電位及離子機(jī)制2021/3/105靜息電位：即K+平衡電位。心機(jī)工作細(xì)胞（心房、心室肌細(xì)胞）的靜息電位穩(wěn)定，為-80~-90mV靜息電位產(chǎn)生的離子機(jī)制：由K﹢外流引起K﹢平衡電位而產(chǎn)生。（一）工作細(xì)胞的跨膜電位及其離子機(jī)制

（以心室肌細(xì)胞為例）2021/3/106與神經(jīng)細(xì)胞動作電位比較神經(jīng)細(xì)胞動作電位心室肌細(xì)胞動作電位心室肌動作電位有一個平臺期2021/3/107心肌細(xì)胞動作電位分期0期：去極化期1期：快速復(fù)極初期2期：平臺期3期：快速復(fù)極末期4期：靜息期心室肌細(xì)胞動作電位2021/3/1081）去極化期：-90mV–+30mV2）閾電位：-70mV3）時間：約1ms4）產(chǎn)生機(jī)制：Na+內(nèi)流，形成快鈉內(nèi)向電流

1、0期2021/3/1090期產(chǎn)生機(jī)制刺激靜息電位（RP）閾電位足夠的快Na+通道開放Na+正反饋性內(nèi)流Na+平衡電位2021/3/10101）快速復(fù)極初期:+30mV–0mV2）時間：約10ms3）形成機(jī)制：心肌細(xì)胞膜對鈉離子的通透性迅速下降，加上快鈉通道關(guān)閉，鈉離子停止內(nèi)流。同時膜外鉀離子快速外流，造成膜內(nèi)外電位差，與0期構(gòu)成鋒電位。2、1期2021/3/10111期產(chǎn)生機(jī)制快Na+通道失活激活I(lǐng)to通道K+快速外流快速復(fù)極初期2021/3/10121）平臺期：0mv左右2）時間：約100-150ms3）Ca2+通道、K+通道開放；Ca2+緩慢內(nèi)流與K+外流處于平衡狀態(tài)。3、2期2021/3/10132期產(chǎn)生機(jī)制Ca2+通道、K+通道開放；Ca2+緩慢內(nèi)流與K+外流處于平衡狀態(tài)。2021/3/10141）快速復(fù)極末期:0mV–-90mV2）產(chǎn)生機(jī)制：鈣離子通道失活，鈣離子停止內(nèi)流，此時心肌細(xì)胞膜對鉀離子的通透性恢復(fù)并增高，鉀離子迅速外流，膜電位恢復(fù)到靜息電位（內(nèi)負(fù)外正）完成復(fù)極化過程。4、3期2021/3/10151）靜息期：膜電位基本穩(wěn)定在靜息電位。2）形成機(jī)制：通過鈉-鉀泵和鈣--鈉離子交換作用，將內(nèi)流的鈉離子和鈣離子排出膜外，將外流的鉀離子轉(zhuǎn)運(yùn)入膜內(nèi)，使細(xì)胞內(nèi)外離子分布恢復(fù)到靜息狀態(tài)水平，從而保持心肌細(xì)胞正常的興奮性Na+-K+泵（3:2）

5、4期2021/3/1016（二）自律細(xì)胞的跨膜電位及離子機(jī)制竇房結(jié)P細(xì)胞跨膜電位及產(chǎn)生機(jī)制2021/3/1017心室肌細(xì)胞動作電位竇房結(jié)P細(xì)胞動作電位-70mV-40mV心室肌細(xì)胞與竇房結(jié)細(xì)胞動作電位比較最大區(qū)別：竇房結(jié)細(xì)胞動作電位4期發(fā)生了自動去極，在自動去極基礎(chǔ)上產(chǎn)生新的動作電位！2021/3/10180期：Ca2+內(nèi)流，速度慢、時程長、幅度小3期：Ca2+內(nèi)流停止，K+外流增強(qiáng)4期：a.K+外流進(jìn)行性衰減b.Na+內(nèi)流進(jìn)行性加強(qiáng)c.Ca2+內(nèi)流增強(qiáng)P細(xì)胞動作電位形成的離子基礎(chǔ)2021/3/1019三、心肌的生理特性興奮性Excitability傳導(dǎo)性Autorhythmicity自動節(jié)律性Conductivity收縮性Contractility2021/3/1020(1)心肌細(xì)胞興奮性的周期變化●心肌細(xì)胞在一次興奮過程中，興奮性發(fā)生周期性變化，該周期性變化包括有效不應(yīng)期、相對不應(yīng)期、超常期。與神經(jīng)纖維、骨骼肌細(xì)胞相比，心肌興奮性變化的特點(diǎn)是：有效不應(yīng)期特別長，相當(dāng)于收縮期加舒張?jiān)缙?。有效不?yīng)期特別長的原因是心肌細(xì)胞的動作電位有2期平臺期，復(fù)極緩慢。其意義是：心肌不會像骨骼肌那樣產(chǎn)生完全強(qiáng)直收縮。1、興奮性（心肌具有在受到刺激時產(chǎn)生興奮的能力）2021/3/1021（心肌細(xì)胞興奮性的周期變化（有效不應(yīng)期、相對不應(yīng)期和超常期)

興奮性閾值有效不應(yīng)期0無窮大相對不應(yīng)期低于正常高于正常超常期高于正常低于正常●衡量指標(biāo)：閾值Threshold2021/3/1022●期前收縮與代償間歇在心房或心室的有效不應(yīng)期之后，下一次竇性節(jié)律興奮到達(dá)之前，受到竇房結(jié)以外的刺激，則心房或心室可產(chǎn)生一次提前出現(xiàn)的收縮，稱為期前收縮。期前收縮也有自己的有效不應(yīng)期，在期前收縮之后的竇房結(jié)興奮傳到心房或心室時，常常落在此期前收縮的有效不應(yīng)期之內(nèi)，結(jié)果不能引起心房或心室興奮和收縮。必須等到下一次竇房結(jié)興奮傳來時，才能引起心房和心室興奮和收縮。所以在一次期前收縮之后，往往有一段較長的舒張期，稱為代償間歇。2021/3/1023（2）影響心肌細(xì)胞興奮性的因素●靜息電位與閾電位之間的差距：靜息電位下移或閾電位水平上移，均使二者間的差距加大，引起興奮所需刺激強(qiáng)度增大，興奮性下降；反之，興奮性升高?！疋c通道的狀態(tài)：Na+通道具有三種機(jī)能狀態(tài)，即備用、激活和失活。Na+通道處于何種狀態(tài)，取決于當(dāng)時膜電位的水平以及時間進(jìn)程。當(dāng)膜電位處于正常靜息水平時，Na+通道處于備用狀態(tài)，此時興奮性正常。當(dāng)膜電位從靜息電位去極化達(dá)閾電位時，大量Na+通道處于激活狀態(tài)，Na+大量內(nèi)流，產(chǎn)生興奮。Na+通道激活后，迅速失活，此時興奮性為零。只有在膜電位恢復(fù)到原來的靜息電位時，Na+通道才完全恢復(fù)到備用狀態(tài)，其興奮性也恢復(fù)到正常。因此，Na+通道是否處于備用狀態(tài)，是細(xì)胞是否具有興奮性的前提。2021/3/10242、傳導(dǎo)性（心肌細(xì)胞具有傳導(dǎo)興奮的能力，稱為傳導(dǎo)性）（1）心內(nèi)興奮傳導(dǎo)的途徑與特點(diǎn)：不同心肌細(xì)胞的傳導(dǎo)性是不同的，即興奮傳導(dǎo)速度不同。普通心房肌傳導(dǎo)速度較慢，優(yōu)勢傳導(dǎo)通路傳導(dǎo)速度較快，普肯耶纖維傳導(dǎo)速度最快，而房室交界的結(jié)區(qū)傳導(dǎo)速度最慢。心房肌與心室肌之間有結(jié)締組織形成的纖維環(huán)相隔，房室之間無直接的電聯(lián)系，心房的興奮不能直接傳給心室。房室交界是興奮傳人心室的唯一通路，而此處侍導(dǎo)速度最慢，造成興奮傳導(dǎo)的房—室延擱。由于房室延擱使得心房收縮結(jié)束后，心室才開始收縮，心室和心房不可能同時收縮。這對于心室的克盈和射血是十分重要的。2021/3/1025（2）影響傳導(dǎo)性的因素1)結(jié)構(gòu)因素：心肌細(xì)胞的直徑。心肌細(xì)胞的直徑房室交界結(jié)區(qū)的細(xì)胞直徑最小，傳導(dǎo)速度最慢；普肯耶纖維的直徑最大，傳導(dǎo)速度最快2)生理因素：●動作電位0期去極化的速度和幅度：0期去極化的幅度愈大，興奮部位與未興奮部位間的電位差也愈大．形成的局部電流也越愈強(qiáng)，對未興奮部位的影響也愈強(qiáng)，傳導(dǎo)也愈快。0期去極化的速度愈快，局部電流的形成也愈快，對未興奮部位的影響也愈快，傳導(dǎo)也愈快。●鄰近未興奮部位膜的興奮：鄰近膜的靜息電位與閾電位之間的差距增大．去極化達(dá)閾電位所需時間延長，則興奮性降低．興奮傳導(dǎo)速度減慢2021/3/10263、自動節(jié)律性（心肌細(xì)胞在沒有外來刺激的條件下，自動地產(chǎn)生節(jié)律性興奮的特性）1）心臟的起搏點(diǎn)●心內(nèi)特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)中的自律細(xì)胞均具有自律性。其中竇房結(jié)細(xì)胞的自律性最高(100次/min)，房室交界次之(50次/min)，普肯耶纖維最低(25次/min)。●正常起搏點(diǎn)：竇房結(jié)控制著整個心臟興奮和收縮。以竇房結(jié)為起搏點(diǎn)的心臟節(jié)律性活動稱為竇性節(jié)律?！窀]房結(jié)以外的自律細(xì)胞在正常情況下，其自律性得不到表現(xiàn)，因此稱為潛在起搏點(diǎn)。潛在起搏點(diǎn)的自律性升高或竇房結(jié)的興奮傳導(dǎo)阻滯時，潛在起搏點(diǎn)可取代竇房結(jié)成為異位起搏點(diǎn)，控制心臟的活動。由異位起搏點(diǎn)引起的心臟節(jié)律稱為異位節(jié)律2）竇房結(jié)對潛在起搏點(diǎn)的控制機(jī)制(1)搶先占領(lǐng)Capture(2)超速抑制OverdriveSuppression2021/3/10273）影響自律性的因素●4期自動去極化速度：4期自動去極化速度快，從最大復(fù)極電位到閾電位所需時間短，單位時間內(nèi)產(chǎn)生興奮次數(shù)多．自律性高；反之，自律性低?！褡畲髲?fù)極電位與閾電位之間的差距：最大復(fù)極電位上移或閾電位下移，均使二者間的差距減小，自動去極化達(dá)閾電位所需時間縮短，自律性升高；反之，自律性降低。說明：（1）去極化速度(a，b)對自律性的影響（2）閾電位水平(TP1，TP2)和最大復(fù)極電位(c，d)對自律性的影響2021/3/10284、收縮性（心肌能夠在肌膜電位觸發(fā)下產(chǎn)生收縮反應(yīng)）特點(diǎn)：1）心肌細(xì)胞收縮性明顯依賴于細(xì)胞外Ca2+。因?yàn)樾募〖?xì)胞肌質(zhì)網(wǎng)不發(fā)達(dá)，Ca2+儲存少，故血Ca2+濃度降低，影響心肌收縮。2）心肌收縮有“全或無”的特點(diǎn)。原因是心肌細(xì)胞間的閏盤區(qū)電阻小，興奮易通過。3）心肌不會發(fā)生強(qiáng)直收縮。原因是心肌有效不應(yīng)期長。2021/3/1029四、體表心電圖將測量電極放置在人體表面的一定部位記錄出來的心臟電變化曲線，就是臨床上記錄的心電圖2021/3/1030（1）心電圖的基本形成原理心肌細(xì)胞在靜息狀態(tài)時，膜外排列陽離子帶正電荷，膜內(nèi)排列同等比例陰離子帶負(fù)電荷，保持平衡的極化狀態(tài)，不產(chǎn)生電位變化。當(dāng)細(xì)胞一端的細(xì)胞膜受到刺激（閾刺激），其通透性發(fā)生改變，使細(xì)胞內(nèi)外正、負(fù)離子的分布發(fā)生逆轉(zhuǎn)，受刺激部位的細(xì)胞膜出現(xiàn)除極化，使該處細(xì)胞膜外正電荷消失而其前面尚未除極的細(xì)胞膜外仍帶正電荷，從而形成一對電偶（dipole）。電源（正電荷）在前，電穴（負(fù)電荷）在后，電流自電深流入電穴，并沿著一定的方向迅速擴(kuò)展，直到整個心肌細(xì)胞除極完畢。此時心肌細(xì)胞膜內(nèi)帶正電荷，膜外帶負(fù)電荷，稱為除極（depolarization）狀態(tài)。此后，由于細(xì)胞的代謝作用，使細(xì)胞膜又逐漸復(fù)原到極化狀態(tài)，這種恢復(fù)過程稱為復(fù)極（repolarization）過程，復(fù)極與除極先后程序一致，但復(fù)極化的電偶是電穴在前，電源在后，并較緩慢向前推進(jìn)，直至整個細(xì)胞全部復(fù)極為止（圖4-1-l）。2021/3/1031（2）.正常典型體表心電圖波形的生理意義P波、QRS波群、T波、U波、PR間期、ST段、QT間期●P波：在一個心動周期中，首先出現(xiàn)的一個小而圓頓的波，它反映左、右兩心房的去極化過程?！馫RS波：繼P波之后，出現(xiàn)的一個短時程、較高幅度及波形尖銳的波群，反映的是左、右兩心室的去極化過程?！馮波：繼QRS波群后一個持續(xù)時間較長、波幅較低的向上的波。反映的是心室復(fù)極化過程?！馯波：在T波后0.02~0.04秒可能出現(xiàn)的一個低而寬的波，U波可能與浦肯野纖維網(wǎng)的復(fù)極化有關(guān)。●PR間期：是從P波起點(diǎn)到QRS波起點(diǎn)之間的時程，反映興奮通過心房后在向心室傳導(dǎo)過程中的電位變化。2021/3/1032PRsegment●QT期：QRS波起點(diǎn)到T波終