心血管系統(tǒng)課件：心臟活動(dòng)的電生理學(xué)基礎(chǔ)

心臟活動(dòng)的電生理學(xué)基礎(chǔ)心肌細(xì)胞工作細(xì)胞

cardiac

workingcell自律細(xì)胞

autorhythmiccellcontractibility,conductivity,excitabilityautorhythmicity,conductivity,excitability--特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)specializedconductionsystem特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)

specializedconductionsystem去極化內(nèi)向電流復(fù)極化外向電流超極化(一）心室肌細(xì)胞的跨膜電位及其形成機(jī)制一、心肌細(xì)胞的跨膜電位

transmembranepotential

及其形成機(jī)制跨膜電位靜息電位動(dòng)作電位心肌細(xì)胞中主要離子的濃度和平衡電位1.靜息電位restingpotential及其形成機(jī)制數(shù)值：-80~-90mVk流（Ik1通道）—靜息電位的主要離子流Na背景電流

Na+backgroundcurrent泵電流-生電性Na+-K+泵（pumpcurrent,Ipump）

內(nèi)向整流鉀通道（inwardrectifierK＋channel）鈉-鈣交換骨骼肌細(xì)胞（神經(jīng)細(xì)胞）AP與心肌細(xì)胞AP（1）去極化過(guò)程－(depolarization)0期＊?dú)v時(shí)1～2ms＊最大除極速率達(dá)200~400v/s

-90mV

+20mV～+30mV2.動(dòng)作電位actionpotential及其形成機(jī)制形成主要機(jī)制：有效刺激少量INa通道開放膜輕度去極化到達(dá)閾電位INa

通道大量開放（再生性循環(huán)）膜去極化至接近Na平衡電位（ENa）阻滯劑：河豚毒（tetrodotoxin，TTX）快反應(yīng)細(xì)胞和快反應(yīng)動(dòng)作電位（fastresponseactionpotential）INa通道電壓門控通道（voltage－gatedNa＋channel）兩扇門控制（激活門

失活門）快通道fastchannel激活快

失活快閾電位（thresholdpotential）：-70mV（心室?。?）1期（

phase1）—快速?gòu)?fù)極初期（2）復(fù)極化過(guò)程(repolariztion)200～300ms鋒電位

spikepotential持續(xù)時(shí)間—10ms形成機(jī)制—K+外流（Ito）

transientoutwardcurrent阻斷劑—4-氨基吡啶膜電位：

+30mV

0mV左右4-aminopyridine，4-AP2）2期（

phase2）—緩慢復(fù)極期—平臺(tái)期plateau持續(xù)時(shí)間—100~150ms形成機(jī)制：

內(nèi)向電流-Ca2+內(nèi)流（L型鈣通道慢通道）外向電流–K＋外流（Ik1和Ik）膜電位：停滯于接近于0的等電位狀態(tài)區(qū)別于神經(jīng)或骨骼肌細(xì)胞動(dòng)作電位的主要特征心室肌動(dòng)作電位持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的主要原因L型鈣通道（long-lastingcalciumchannel，

L-typechannel，Ica-Lchannel）激活、失活和復(fù)活過(guò)程慢—慢通道（slowchannel）閾電位：-30～-40mV阻斷劑：Mn2+和雙氫吡啶類藥物（如維拉帕米等）Ik1通道（內(nèi)向整流鉀通道inwardrectifierK+channel）縱坐標(biāo)正值代表外向電流負(fù)值代表內(nèi)向電流*膜去極化使Ik1通道通透性降低稱內(nèi)向整流*膜內(nèi)電位負(fù)于Ek：K內(nèi)流，Ik1電流強(qiáng)度與膜

電位變化呈線性*膜內(nèi)電位正于Ek：K外流，Ik1電流強(qiáng)度與膜

電位變化不呈線性*膜內(nèi)電位正于-20～-30mV：Ik1幾乎接近于零Ik1通道：Ik通道-延遲整流鉀通道

（delayedrectifierK+channel）0期去極化至-40mV時(shí)激活，復(fù)極至-50mV時(shí)去激活激活和去激活緩慢，持續(xù)數(shù)百毫秒；具有整流的特性，稱為延遲整流鉀通道IK電流有兩種成分（Ikr和Iks）IK電流有兩種成分（Ikr和Iks）Ikr通道---α亞基由HERG基因編碼Ⅱ型長(zhǎng)QT綜合癥Iks通道—α亞基由KvLQT1基因編碼

Ⅰ型長(zhǎng)QT綜合癥

輔助亞基由Mink基因編碼Ⅳ型長(zhǎng)QT綜合癥3）3期（

phase3）—快速?gòu)?fù)極末期0mV較快降至-90mV，約100～150ms形成機(jī)制：K+外流膜電位更負(fù)K+通透性↑再生性正反饋鈣通道失活關(guān)閉膜對(duì)K+通透性進(jìn)行性增大（Ik1與Ik參與）正反饋再生性過(guò)程（3）4期（

phase4）—靜息期4期Na+-K+交換：3Na+?

2K+4期Na+-Ca2+交換：3Na+

?

Ca2+鈣泵Na+-Ca2+交換體反向轉(zhuǎn)運(yùn)體動(dòng)作電位時(shí)程

actionpotentialdurationAPD心房肌細(xì)胞快反應(yīng)細(xì)胞動(dòng)作電位分0、1、2、3、4期動(dòng)作電位復(fù)極化快，沒有明顯的平臺(tái)期，動(dòng)作電位幾乎呈三角形靜息電位-80mV，容易產(chǎn)生波動(dòng)(二)自律細(xì)胞的跨膜電位及其離子基礎(chǔ)

自律細(xì)胞動(dòng)作電位的特點(diǎn)：最大舒張電位maximaldiastolicpotential4期自動(dòng)去極化（phase4spontaneousdepolarization）-隨時(shí)間而增長(zhǎng)的凈內(nèi)向電流*內(nèi)向電流增加*外向電流衰減*兩者都有1.

浦肯野細(xì)胞快反應(yīng)自律細(xì)胞0期Na+內(nèi)流1期Ito(K+)2期Ca2+內(nèi)流K＋外流3期K＋外流4期緩慢自動(dòng)除極，自動(dòng)除極速率較竇房結(jié)慢0期去極化速度最快平臺(tái)期較長(zhǎng)4期自動(dòng)除極的離子基礎(chǔ)：隨時(shí)間而逐漸增強(qiáng)的內(nèi)向電流(If)逐漸衰減的外向K+電流（IK）

超極化激活的內(nèi)向離子電流（hyperpolarization-activatedinwardioncurrent，If）成分—主要是Na＋激活—3期復(fù)極-60mV-100mV最大激活失活—0期去極-50mV阻斷劑—Cs-起搏電流（pacemakercurrent）

超極化激活cAMP門控陽(yáng)離子通道If通道2.

竇房結(jié)（sinoatrialnode，SAN）P細(xì)胞動(dòng)作電位特點(diǎn)

動(dòng)作電位分3個(gè)時(shí)期（0，3，4）MDP：-60~-65mV0期去極化幅度小，去極

化速率慢（<10V/s）4期自動(dòng)去極化速率快

（與INa通道、Ito通道、IK通道表達(dá)水平較低有關(guān)）跨膜動(dòng)作電位的離子流機(jī)制0期：Ca2+內(nèi)流（ICaL）慢反應(yīng)細(xì)胞（竇房結(jié)P細(xì)胞，房室結(jié)細(xì)胞）3期：鉀外流（IK）4期：自動(dòng)去極化隨時(shí)間而增長(zhǎng)的凈內(nèi)向離子流4期：

（自動(dòng)去極化）竇房結(jié)P細(xì)胞4期離子基礎(chǔ)：*IK外流進(jìn)行性衰減*T型Ca2+流（transientCa2+current，T-typeCa2+current，Ica-T）*超極化激活的內(nèi)向離子電流(If)L型與T型鈣通道的比較閾電位激活/失活速度阻斷劑L型鈣通道T型鈣通道去極化至-30~-40mV去極化至-50~-60mV慢相對(duì)快維拉帕米、Mn等Ni二、心肌的生理特性興奮性(excitability)

自律性(autorhythmicity)

傳導(dǎo)性(conductivity)

電生理特性收縮性(contractibility)機(jī)械特性（一）興奮性excitability(1)靜息電位水平或最大復(fù)極電位水平

［K+］

對(duì)興奮性的影響1.影響心肌興奮性的因素(2)閾電位水平TPRP(3)引起0期去極化的離子通道性狀

（INa通道

和ICa-L通道）inactivated

state失活狀態(tài)通道的三種狀態(tài)：resting

state靜息或備用狀態(tài)activated

state激活狀態(tài)電壓依從性Voltage-dependence時(shí)間依從性Time-dependencereactivation復(fù)活2.心室肌細(xì)胞一次興奮過(guò)程中興奮性的周期性變化1）有效不應(yīng)期(effectiverefractoryperiod，ERP)絕對(duì)不應(yīng)期

(absoluterefractoryperiod，ARP)

除極開始→復(fù)極至-55mV除極開始→復(fù)極至-60mV鈉通道完全失活或復(fù)活的數(shù)目太少

復(fù)極至-55mV→復(fù)極至-60mV局部反應(yīng)期（localresponseperiod）興奮性：零有效不應(yīng)期的原因2）相對(duì)不應(yīng)期(relativerefractoryperiod，RRP)從復(fù)極-60mV到-80mV興奮性低Na+通道還沒完全復(fù)活，處于逐步恢復(fù)到備用狀態(tài)的過(guò)程中特點(diǎn)：原因：3）超常期(supranormalperiod，SNP)從復(fù)極-80mV到-90mV原因：通道已基本恢復(fù)到備用狀態(tài)；且

膜電位距離閾電位較原先更近特點(diǎn)：興奮性輕度升高慢反應(yīng)細(xì)胞興奮性的周期性變化復(fù)極后不應(yīng)狀態(tài)沒有超常期心肌不會(huì)產(chǎn)生完全強(qiáng)直收縮

（1）不發(fā)生強(qiáng)直收縮有效不應(yīng)期特別長(zhǎng)：收縮期到舒張?jiān)缙?.興奮性的周期性變化與收縮的關(guān)系心室肌細(xì)胞興奮性變化與其機(jī)械收縮的關(guān)系骨骼肌細(xì)胞一次期前收縮后有較長(zhǎng)的心室舒張期(2)期前收縮與代償間隙期前收縮(prematuresystole)或期外收縮（extrasystole）也稱早搏額外刺激作用于心臟引起提前的收縮期前收縮發(fā)生的條件代償間歇(compensatorypause)

代償間歇產(chǎn)生的原因自動(dòng)節(jié)律性(autorhythmicity)的定義

（二）自律性

特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)各組織自律性的差異竇房結(jié)＞房室交界區(qū)＞房室束＞浦肯野纖維衡量自律性高低的指標(biāo)SinusnodeBundlebranchsA-VnodeBundleofHisPurkinjefibers

atriumventricle(100beats/min)(25beats/min)(40beats/min)(50beats/min)Internodalpathways主導(dǎo)起搏點(diǎn)

dominant

pacemaker竇性節(jié)律sinusrhythm潛在起搏點(diǎn)

latentpacemaker異位起搏點(diǎn)

ectopicpacemaker1.心臟的起搏點(diǎn)-竇房結(jié)*被動(dòng)性異位心律或逸搏節(jié)律（escaperhythm）*主動(dòng)性異位心律搶先占領(lǐng)

capture或奪獲超速驅(qū)動(dòng)壓抑

overdrivesuppression返回竇房結(jié)控制潛在起搏點(diǎn)的主要機(jī)制意義？

（1）最大復(fù)極電位與閾電位之間的差距

2.影響自律性的因素

（2）4期自動(dòng)去極化的速率（三）傳導(dǎo)性

conductivity1.

心臟內(nèi)興奮傳播的途徑和特點(diǎn)（1）同一心肌細(xì)胞興奮的傳遞局部電流（2）心肌細(xì)胞間的直接電傳遞gapjunctionfunctionalsyncytium（3）興奮通過(guò)特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)的有序傳播竇房結(jié)

左右心房房室交界區(qū)優(yōu)勢(shì)傳導(dǎo)通路preferentialpathway心房肌0.4m/s1.0~1.2m/s房室結(jié)

0.02m/s房結(jié)區(qū)結(jié)區(qū)結(jié)希區(qū)房室束

左右束支

浦肯野纖維網(wǎng)心室肌4m/s0.4~0.5m/s0.05m/s心內(nèi)膜心外膜（4）心臟內(nèi)興奮的傳導(dǎo)速度

優(yōu)勢(shì)傳導(dǎo)通路preferentialpathway

房室延擱atrioventriculardelay

心室內(nèi)傳導(dǎo)系統(tǒng)

（1）心肌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)：細(xì)胞直徑

縫隙連接數(shù)量

及功能狀態(tài)2.

影響傳導(dǎo)性的因素（2）0期去極化速度和幅度

（如快反應(yīng)細(xì)胞和慢反應(yīng)細(xì)胞）（3）鄰近的未興奮部位的興奮性

a.靜息電位和閾電位的距離b.鈉（或鈣）通道的性狀

心肌收縮的特點(diǎn)：對(duì)細(xì)胞外液Ca2+的依賴性同步收縮不發(fā)生完全強(qiáng)直收縮（四）收縮性三、