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生理學(xué)循環(huán)心臟現(xiàn)在是1頁\一共有87頁\編輯于星期一第一節(jié)心臟的泵血功能第三節(jié)血管生理第四節(jié)心血管活動的調(diào)節(jié)第二節(jié)心臟電活動和生理特性第五節(jié)器官循環(huán)OutlinesoftheChapter現(xiàn)在是2頁\一共有87頁\編輯于星期一第一節(jié)心臟的泵血功能PumpingFunctionoftheHeartMainContentsoftheSection一、心臟泵血的過程和機制二、心臟泵血功能的評價三、影響心輸出量的因素四、心臟泵血功能的儲備現(xiàn)在是3頁\一共有87頁\編輯于星期一右心:泵血入肺循環(huán)左心:泵血入體循環(huán)TheHeartasaPump現(xiàn)在是4頁\一共有87頁\編輯于星期一Weightoftheheart300g(Thesize?)Work:75/min,10000beats/day35millionbeats/year,2.5billionbeats/life70ml/beat,7200L/dayTheworkoftheheartinonelifeisequivalenttolifting30tonstotheMountEverestThebusyandhard-workingheart!Workloadoftheheart現(xiàn)在是5頁\一共有87頁\編輯于星期一一、心臟泵血的過程和機制(一)心動周期1、概念:心房或心室每收縮和舒張一次稱心動周期。
分為收縮期和舒張期(通常指心室)2、時程:T∝1/HR=60s/75=0.8s房縮0.1s房舒0.7s室縮0.3s室舒0.5s全心舒張期(收縮?)現(xiàn)在是6頁\一共有87頁\編輯于星期一3、特點:①舒張期時間>收縮期時間②全心舒張期0.4s→利心肌休息和室充盈③心率快慢主要影響舒張期:④心動周期:通常指心室的活動周期。
4、心率:單位時間內(nèi)心臟舒縮的次數(shù)稱心率?,F(xiàn)在是7頁\一共有87頁\編輯于星期一(二)心臟泵血過程:左右心室?guī)缀跬交顒?,一般以左心室為例說明心臟泵血機制。1.心室收縮期:分為等容收縮期和射血期(快速和減慢期)(1)等容收縮期:心室開始收縮→室內(nèi)壓急劇↑(左室內(nèi)壓↑近80mmHg)→房室瓣關(guān)閉(動脈瓣仍處于關(guān)閉狀態(tài):容積不變、血液不流)→繼續(xù)收縮→直到心室射血(快速射血期)?,F(xiàn)在是8頁\一共有87頁\編輯于星期一
特點:①房室瓣、動脈瓣處關(guān)閉狀態(tài)(容積不變);②室內(nèi)壓上升速最快;③等容收縮末的動脈壓最低;④其時程長短與與肌縮力、后負荷有關(guān):肌縮力↓→等容收縮期↑后負荷↑→等容收縮期↑
現(xiàn)在是9頁\一共有87頁\編輯于星期一(2)射血期:①快速射血期:心室繼續(xù)收縮→室內(nèi)壓>動脈壓→動脈瓣開放(房室瓣仍處于關(guān)閉狀態(tài))→迅速射血入動脈(占射血量2/3)→心室容積迅速↓(之后進入減慢射血期)特點:快速射血期末室內(nèi)壓與主動脈壓最高;用時少(≈收縮期1/3),射血量大?,F(xiàn)在是10頁\一共有87頁\編輯于星期一②減慢射血期:迅速射血入動脈后→心室容積繼續(xù)↓→室內(nèi)壓略<動脈壓→射血能=血液的動能→繼續(xù)射血入動脈(占射血量30%)→心室容積繼續(xù)↓→心室舒張前期特點:用時長(≈收縮期2/3),射血量少;因外周血管的阻力作用,血液的動能在主動脈轉(zhuǎn)變?yōu)閴簭娔埽箘用}壓略>室內(nèi)壓?,F(xiàn)在是11頁\一共有87頁\編輯于星期一2.心室舒張期(1)等容舒張期:心室開始舒張→室內(nèi)壓迅速↓(室內(nèi)壓=動脈壓)→動脈瓣關(guān)閉→心室繼續(xù)舒張→室內(nèi)壓急劇迅速↓(∵室內(nèi)壓仍>房內(nèi)壓,∴房室瓣仍處于關(guān)閉狀態(tài)。容積不變、血液不流)→快速充盈期。
特點:動脈瓣、房室瓣都處于關(guān)閉狀態(tài);動脈瓣關(guān)閉產(chǎn)生第二心音。現(xiàn)在是12頁\一共有87頁\編輯于星期一(2)快速充盈期:等容舒張期末→室內(nèi)壓↓(室內(nèi)壓<房內(nèi)壓)→房室瓣開放→心室繼續(xù)舒張→室內(nèi)壓↓(=負壓)→心房和大V內(nèi)的血液快速入室(占總充盈量2/3)→心室容積迅速↑。特點:快速充盈期末的室內(nèi)壓最低。現(xiàn)在是13頁\一共有87頁\編輯于星期一(3)減慢充盈期:隨著心室內(nèi)血液的充盈,心室與心房、大V間的壓力差減小,血液流入心室的速度減慢。其中,前半期為大V的血液經(jīng)心房流入心室;后半期為心房收縮期(0.1s)的擠血入心室。現(xiàn)在是14頁\一共有87頁\編輯于星期一①心動周期中的4對矛盾:心臟縮與舒(主要矛盾)壓力升與降瓣膜開與關(guān)血液進與出②心動周期中的瓣膜變化:房室瓣關(guān):等容收縮期初房室瓣開:快速充盈期初動脈瓣關(guān):等容收縮期初動脈瓣開:快速射血期初③心動周期中的壓力變化:最高:室內(nèi)壓:快速射血期末動脈壓:快速射血期末最低:室內(nèi)壓:快速充盈期末動脈壓:等容收縮期末④后負荷:后負荷↑↓等容收縮期延長↓射血期縮短↓射血量↓心臟泵血過程小結(jié)現(xiàn)在是15頁\一共有87頁\編輯于星期一(三)心動周期中房內(nèi)壓的變化:a,c,和v
波現(xiàn)在是16頁\一共有87頁\編輯于星期一(四)心音的產(chǎn)生第一心音第二心音第三心音第四心音特點音調(diào)低沉持續(xù)較長音調(diào)高清持續(xù)較短音調(diào)低濁持續(xù)短音調(diào)低沉持續(xù)較長成因心室肌收縮和房室瓣關(guān)閉的振動;射血大A擴張及渦流。動脈瓣關(guān)閉;射血突停導(dǎo)致大A和室壁振動。心室充盈減慢,流速突變導(dǎo)致室壁及瓣膜振動。心房強烈收縮,擠血擊撞室壁。標(biāo)志心室開始收縮(心尖區(qū))心室開始舒張(動脈瓣區(qū))快速充盈期末(心尖)房縮強烈意義心室收縮力與房室瓣功能狀態(tài)動脈瓣功能狀態(tài)部分健康青年部分老年和心舒末期壓力高現(xiàn)在是17頁\一共有87頁\編輯于星期一二、心臟泵血功能的評定(一)心臟的輸出量:
1、每搏輸出量及射血分數(shù)(1)每搏輸出量:一側(cè)心室每次搏出的血量(70ml)。搏出量=心室舒張末容積-收縮末期容積=125-55=70ml
(2)射血分數(shù):=每搏輸出量/心舒張末期容積=60~80ml/120~130ml=55~65%
特點:①心舒張末期容積與心縮力有關(guān);②心縮↑→每搏輸出量↑→射血分數(shù)↑③心室擴大、心室功能↓病人(搏出量不變)→射血分數(shù)↓現(xiàn)在是18頁\一共有87頁\編輯于星期一2、每分輸出量與心指數(shù)(1)每分輸出量(心輸出量):一側(cè)心室每分鐘射出的血量=每搏輸出量×心率=4.5~6L/min(2)心指數(shù):以每平方米體表面積計算的心輸出量。
靜息心指數(shù)(安靜、空腹)=3.0~3.5L/min.m2
意義:評定不同個體心功能。(二)心臟做功量:心臟所做的功分為兩類:外功(壓力-容積功):心室收縮升高室內(nèi)壓和推動血液流動(射血)的機械功。內(nèi)功:心臟活動用于完成離子主動轉(zhuǎn)運、維持室壁張力和心肌組織的粘滯阻力等消耗的能力。現(xiàn)在是19頁\一共有87頁\編輯于星期一心臟效率:心臟外功占心臟總能量的百分比。
計算公式:心臟效率=外功/耗氧量×100%)。
實際上,內(nèi)功遠大于外功。下面主要討論外功。1、每搏功(搏功):心室一次收縮射血所做的功。主要表現(xiàn)為壓力容積功和血液流動的動能。搏功=搏出量×射血壓+血流動能射血壓=左室內(nèi)壓-心室舒張末壓=MAP-平均心房壓血流動能=1/2(血流質(zhì)量×流速2)2、每分功:=搏功×心率現(xiàn)在是20頁\一共有87頁\編輯于星期一三、影響心輸出量的因素
CO=SV×HR,而SV則取決于前負荷、后負荷和心肌收縮力等。(一)前負荷:相當(dāng)于=心舒末期壓力(或容量)
前負荷效應(yīng):前負荷↑→心肌初長度↑→肌縮力↑→搏出量↑。心室功能曲線:心室舒張末期壓力改變與相應(yīng)搏出量或搏功之間的關(guān)系曲線(又叫Frank-Starling曲線)。
這種:通過改變心肌初長度而引起心肌收縮力改變的調(diào)節(jié)叫異長自身調(diào)節(jié)?,F(xiàn)在是21頁\一共有87頁\編輯于星期一2、異長調(diào)節(jié)機制:可通過心室功能曲線進步說明:
左中右
左段:較陡。心功正常工作段(5-6mmHg)
:表明初長度在未達到最適前負荷時,搏功隨初長度↑而↑。
中段:稍平。說明前負荷-初長度達上限(15-20mmHg)
,但對搏出量影響不大。
右段:平坦或略降(>20mmHg)
。說明心室肌有抵抗過度延伸特性,保持搏功基本不變?,F(xiàn)在是22頁\一共有87頁\編輯于星期一3、異長調(diào)節(jié)的意義:能精細調(diào)節(jié)每搏輸出量,維持搏出量與回心血量之間平衡關(guān)系,使心室舒張末期容積和壓力維持在正常范圍——這就是Starling定律。但調(diào)節(jié)范圍小(∵心肌初長度≯2.25~2.30um)】。4、影響前負荷的因素:整體情況下,心室前負荷主要取決于心室舒張末期充盈的血量(=靜脈回心血量+射血后剩余血量)。V血回流速:大V壓>房壓→回流速、量↑剩余血量:心縮力↓→剩余量↑充盈時程:心率↓→舒張期↑→充盈量↑心室順應(yīng)性:心肌肥厚→順應(yīng)性↓→充盈量↓現(xiàn)在是23頁\一共有87頁\編輯于星期一(二)后負荷:=ABP意義:ABP在一定范圍內(nèi)升高,可通過異長和等長自身調(diào)節(jié),維持接近正常的CO。臨床:ABP持續(xù)↑→心肌肥厚→泵血功能↓搏出量恢復(fù)正常異長自身調(diào)節(jié)↑+等長自身調(diào)節(jié)(N-體液)前負荷↑剩余量↑+回流量不變搏出量↓射血期↓+射血速↓等容收縮期↑+心肌縮速↓后負荷↑(一定范圍內(nèi))現(xiàn)在是24頁\一共有87頁\編輯于星期一(三)心肌收縮能力:=等長自身調(diào)節(jié)概念:指心肌不依賴于前、后負荷而改變其力學(xué)活動(收縮強度、速度)的內(nèi)在特性。通過改變心肌收縮能力的心臟泵功能調(diào)節(jié),稱為等長自身調(diào)節(jié)。意義:對持續(xù)劇烈的循環(huán)變化,具有強大的調(diào)節(jié)作用。影響因素:凡影響興奮-收縮偶聯(lián)過程各環(huán)節(jié)的因素,均可影響心肌收縮力?;罨瘷M橋數(shù)目(比例)和肌球蛋白頭部ATP酶活性是其中的主要環(huán)節(jié)?;罨瘷M橋比例主要取決于興奮心肌細胞內(nèi)[Ca2+]和肌鈣蛋白對Ca2+的親和力.現(xiàn)在是25頁\一共有87頁\編輯于星期一
收縮能力↑:NE→β受體→cAMP↑→Ca2+通道開放幾率↑+開放時間↑→[Ca2+]i↑→心縮力↑。收縮能力↓:ACh→M受體→抑Ca2+通道+激活K+通道→Ca2+內(nèi)流↓→心縮力↓。
現(xiàn)在是26頁\一共有87頁\編輯于星期一(四)心率:∵HR×SV=COHR
40~150次/分:HR↑→CO↑HR
>150次/分→心動周期縮短(尤其心舒期)→充盈量↓→每搏出量↓→CO↓。HR
<40次/分→心動周期延長(尤其心舒期)→充盈量達極限,而HR太慢→CO↓。
注:SV在恒定的條件下,心率是調(diào)節(jié)CO的主要因素。一定范圍內(nèi),HR↑可使CO↑?,F(xiàn)在是27頁\一共有87頁\編輯于星期一每分輸出量血壓↑心率心肌收縮性前負荷每搏出量充盈時程靜脈血回流速剩余量
后負荷
神經(jīng)體液調(diào)節(jié)等長自身調(diào)節(jié)異長自身調(diào)節(jié)現(xiàn)在是28頁\一共有87頁\編輯于星期一四、心臟泵血功能的儲備(心力儲備)
1、概念:心輸出量能隨機體代謝的需要而增加的能力。
2、意義:反映心臟的健康程度、心臟泵血功能。
3、組成心率貯備搏出量貯備收縮期貯備量:35~40ml(射血分數(shù)↑)∧舒張期貯備量:15ml(∵不能無限擴張)(最大舒張140-靜息125)(靜息收縮55-最大縮15~20)現(xiàn)在是29頁\一共有87頁\編輯于星期一第二節(jié)心臟的生物電活動和生理特性
BioelectricalActivitiesandPropertiesofCardiacCellsMainContentsoftheSection一、心肌細胞的跨膜電位及其形成機制二、心肌的電生理特性三、體表心電圖現(xiàn)在是30頁\一共有87頁\編輯于星期一心臟——動力器官(pump)心臟——動力器官?心肌收縮和舒張——實現(xiàn)泵血、推動血液循環(huán)心肌收縮和舒張?象骨骼肌一樣——先產(chǎn)生興奮(AP),再通過興奮-收縮耦聯(lián)引發(fā)心肌收縮與舒張?!嘈募〖毎腁P是觸發(fā)心肌收縮和泵血的動因?,F(xiàn)在是31頁\一共有87頁\編輯于星期一心肌細胞的類型按組織學(xué)和電生理學(xué)特點分:工作細胞:心房肌和心室?。ㄓ惺湛s性,但無自律性)。自律細胞:竇房結(jié)、房室交界、房室束和浦肯野纖維(有自律性,但無收縮性)。按心肌細胞AP去極相速度和機制不同分:快反應(yīng)細胞(心房肌、心室肌和浦肯野C等)慢反應(yīng)細胞(竇房結(jié)P細胞、房室結(jié)細胞等)現(xiàn)在是32頁\一共有87頁\編輯于星期一一、心肌細胞的跨膜電位及其形成機制(一)工作細胞的跨膜電位及其形成機制心房和心室肌細胞跨膜電位相似,故重點介紹以心室肌細胞膜電位及其形成機制。
1、靜息電位(RestingPotentials):(1)電位值:-80~-90mV
(2)機制:K+的向外擴散(K+的平衡電位)。由Ik1通道介導(dǎo)(內(nèi)向整流鉀通道)。另外,還有少量(背景)Na+內(nèi)流、生電性鈉泵作用?,F(xiàn)在是33頁\一共有87頁\編輯于星期一2.動作電位(ActionPotentials)心室肌細胞AP組成:2個過程:去極化和復(fù)極化5個時期:
0期、1期、2期、3期、4期現(xiàn)在是34頁\一共有87頁\編輯于星期一(1)去極化過程(0期)1)過程:在適宜的外來刺激作用下,細胞興奮,膜內(nèi)電位迅速上升,形成陡峭的AP上升支(-90mv~+30mv)
特點:持續(xù)時間極短(1-2ms),但去極化幅度(120mv)和速度(200-400V/s)很大。-70mvNa+IN2)機制:大量、快速的Na+內(nèi)流引起(Na+平衡電位)。具體說來:
外來刺激→心肌細胞Na+通道部分開放→少量Na+內(nèi)流→膜部分去極化→達閾電位→Na+通道大量開放→再生性Na+內(nèi)流→Na+平衡電位?,F(xiàn)在是35頁\一共有87頁\編輯于星期一可見:0期去極化的關(guān)鍵是Na+通道!Na+通道特性:Na+通道激活快(-70mV激活),失活快(0mV失活);開放時間短(1ms);電壓依賴性通道;特異性強(只對Na+通透)
;阻斷劑:河豚毒(tetrodotoxin,TTX)。快反應(yīng)細胞:由Na+通道開放引起0期去極化的心肌細胞。(心房肌、心室肌、蒲氏纖維)現(xiàn)在是36頁\一共有87頁\編輯于星期一(2)復(fù)極化過程:1期、2期、3期。
1)1期:快速復(fù)極初期(+30mv~0mv)。
機制:在1期,Na+通道失活關(guān)閉,而一過性外向電流(Ito)激活(主要K+),K+外流,導(dǎo)致膜快速復(fù)極化(到2期平臺水平)。Ito通道:在膜電位去極化到-40mv時激活,開放時間5-10ms,主要離子成分是K+
。峰電位:0期+1期=鋒電位現(xiàn)在是37頁\一共有87頁\編輯于星期一2)2期(平臺期,在0mv左右):是心肌細胞AP持續(xù)時間較長的主要原因,也是區(qū)別于骨骼肌細胞AP的主要特征。機制:平臺期主要有兩種離子流決定著膜電位水平。
總的結(jié)果是:平臺早期,緩慢的L型Ca2+內(nèi)流和緩慢增強的延遲性K+外流(Ik)基本平衡;但隨著時間的推移,外向電流逐漸超過內(nèi)向電流,導(dǎo)致膜電位緩慢復(fù)極化。Ito和慢失活的鈉電流也有作用,但很小?,F(xiàn)在是38頁\一共有87頁\編輯于星期一在平臺早期,Ca2+內(nèi)流與K+外流基本平衡,形成平臺。而胞內(nèi)Ca2+觸發(fā)肌細胞收縮。現(xiàn)在是39頁\一共有87頁\編輯于星期一Ca2+通道(L型)特性:激活慢(-40mv),失活慢,再復(fù)活也慢,開放時間長(稱慢鈣通道)。特異性不高:Ca2+(53%)、Na+(27%)、K+(20%)都通透。阻斷劑:Mn2+,多種Ca2+阻斷劑(維拉帕米)。Ik通道特性:Ik通道對K+的通透性隨膜的去極化降低(此現(xiàn)象稱為內(nèi)向型整流)。激活和失活慢(故Ik電流稱為延遲整流性鉀電流)膜去極到-40mv時激活,復(fù)極到-50mv時去激活。Ik電流作用:早期對抗L型Ca內(nèi)流,晚期為復(fù)極的主要離子流?,F(xiàn)在是40頁\一共有87頁\編輯于星期一3)3期:快速復(fù)極末期(0mv~-90mv)。機制:此期內(nèi),Ca2+通道失活,而Ik通道開放,K+外流(Ik)
進一步增加,使膜內(nèi)電位進一步變負(復(fù)極化)。【膜電位越負,K+外流越快,造成再生性復(fù)極(正反饋)
】。IK通道通透性↑——
K+再生性外流——膜快速復(fù)極現(xiàn)在是41頁\一共有87頁\編輯于星期一(3)靜息期(4期,電舒張期):機制:膜電位靜息,但離子主動轉(zhuǎn)運非?;钴S(Na+-K+泵、Na+-Ca2+交換體、Ca2+泵)——恢復(fù)細胞內(nèi)外離子濃度,保證心肌的正常興奮性。
現(xiàn)在是42頁\一共有87頁\編輯于星期一Phase0Phase1Phase2Phase3Phase4心室肌細胞AP各期主要離子流變化小結(jié)
心室肌細胞AP及其形成機制0期——Na+內(nèi)流(再生性鈉電流)1期——K+外流(Ito)2期——K+外流和Ca2+內(nèi)流處于平衡3期——K+外流(Ik再生性復(fù)極)4期——離子恢復(fù)(Na+-K+泵、
Na+-Ca2+交換體、Ca2+泵)現(xiàn)在是43頁\一共有87頁\編輯于星期一(二)自律細胞的跨膜電位及其形成機制自律細胞的特點:
4期膜電位不穩(wěn)定,能自動產(chǎn)生緩慢的去極化,叫4期自動去極化。這是自律細胞和非自律細胞的最大區(qū)別,也是自律細胞產(chǎn)生自律性興奮的基礎(chǔ)。最大復(fù)極電位現(xiàn)在是44頁\一共有87頁\編輯于星期一4期自動去極化的特點:①隨時間而遞增;②自動去極化速度較0期去極化緩慢;③不同自律細胞的4期自動去極化速度和機制不一致(但都是由凈內(nèi)向電流引起的)。
下面以竇房結(jié)P細胞和浦肯野細胞為例,討論自律細胞的膜電位及其形成機制?,F(xiàn)在是45頁\一共有87頁\編輯于星期一2.竇房結(jié)P細胞:竇房結(jié)含有豐富的自律細胞(稱為P細胞,慢反應(yīng)自律細胞)。其跨膜電位明顯不同于心室肌細胞。(1)電位特征:靜息期:不穩(wěn)定(能自動去極化,=最大復(fù)極電位)0期去極化:幅度小(70~85mv),速度慢(10V/s),時程長(7ms)AP分期:0,3,4三個時期,無明顯復(fù)極1期和2期;最大復(fù)極電位和閾電位絕對值:小(-70mv和-40mv)現(xiàn)在是46頁\一共有87頁\編輯于星期一(2)電位形成機制:①去極化過程(0期)機制:②復(fù)極化過程(3期)機制:激活膜上的L型Ca2+通道(Ca2+內(nèi)流)導(dǎo)致0期去極化
當(dāng)4期自動去極化到閾電位時(-40mv)(-40mv)Ca2+通道失活關(guān)閉Ik通道開放逐漸↑K+外流↑膜電位復(fù)極化到最大舒張電位現(xiàn)在是47頁\一共有87頁\編輯于星期一③4期自動去極化:其離子機制主要有三Ik衰減:Ik通道逐漸失活,K+外流進行性衰減(時間依從性衰減,最重要的離子基礎(chǔ)。Ik通道在復(fù)極到-50mv時開始去激活而逐漸關(guān)閉,K外流逐漸減少)。阻斷劑:甲磺酰苯胺類藥物。If漸強:進行性增強的Na+內(nèi)流(If通道的最大激活電位約-100mv,而P細胞最大復(fù)極電位-70mv,∴If通道激活緩慢,故在4期的作用不大)。阻斷劑:銫(Cs)。ICa-T:T型Ca2+通道激活,少量Ca2+內(nèi)流(4期自動去極化到-50mv時激活,故在4期的后1/3起作用)。阻斷劑:鎳(NiCl2)?,F(xiàn)在是48頁\一共有87頁\編輯于星期一竇房結(jié)P細胞AP的形成機制現(xiàn)在是49頁\一共有87頁\編輯于星期一2.浦肯野細胞(1)蒲肯野細胞:是一種快反應(yīng)自律細胞(0期去極化以快Na+通道為基礎(chǔ))。(2)其AP分5期:其形態(tài)和離子基礎(chǔ)與心室肌細胞AP相似。但根本不同在4期:自動去極化。(3)4期自動去極化機制:其離子基礎(chǔ)主要有二
①Ik衰減:復(fù)極化(-50mv)時,K+外流逐漸衰減。
②If漸強:進行性增強的Na+內(nèi)流(主要作用)。允許Na+內(nèi)流,隨時間逐漸↑(時間依從性),但激活緩慢。復(fù)極-60mv開始激活,以后漸強,-100mv完全激活。膜去極化到-50mv時失活關(guān)閉。阻斷劑:可被Cs2+阻斷?,F(xiàn)在是50頁\一共有87頁\編輯于星期一關(guān)鍵:If通道逐漸被激活,Na+內(nèi)流逐漸增強現(xiàn)在是51頁\一共有87頁\編輯于星期一自律細胞的跨膜電位及其形成機制小結(jié)復(fù)極化至-60mV時If通道遞增性激活3期末Ik通道遞增性失活4期后1/3期T型Ca2+通道開放K+遞減性外流Na+遞增性內(nèi)流Ca2+內(nèi)流自動去極達閾電位(-40mV),慢Ca2+
通道(L型)開放Ca2+內(nèi)流↑0期去極化,產(chǎn)生AP注:Ik失活∶If激活=6∶1,故4期自動去極If作用不大;但若在超極化時,4期自動去極If的作用為主要離子流成分。自我啟動自我發(fā)展自我終止慢反應(yīng)自律細胞的電位形成機制現(xiàn)在是52頁\一共有87頁\編輯于星期一快反應(yīng)自律細胞的電位形成機制復(fù)極末,K+通道遞增性失活復(fù)極至-60mV時If通道遞增性激活
K+遞減性外流Na+遞增性內(nèi)流自動去極達閾電位,快Na+通道開放Na+
再生性內(nèi)流0期去極化→產(chǎn)生AP當(dāng)去極化電位至-50mV時→If
通道失活,自動去極化終止自我啟動自我發(fā)展自我終止現(xiàn)在是53頁\一共有87頁\編輯于星期一快、慢反應(yīng)心肌細胞AP的特征比較指標(biāo)快反應(yīng)AP慢反應(yīng)APAP波形5個期3個期AP幅度高低0期去極速度快慢0期主要離子流Na+內(nèi)流Ca2+內(nèi)流通道種類快、慢通道(以快為主)只有慢通道RP大小-90mv-70mvRP穩(wěn)定情況穩(wěn)定(房、室?。┎环€(wěn)定(自律細胞)不穩(wěn)定(自律細胞)通道阻斷劑河豚毒(TTX)Mn2+、異搏定現(xiàn)在是54頁\一共有87頁\編輯于星期一
心肌的生理特性興奮性(Excitability)自律性(Autorhthmicity)傳導(dǎo)性(Conductivity)收縮性(Contractility)——
機械特性電生理特性二、心肌的電生理特性
ElectrophysiologicalPropertiesofCardiacCells現(xiàn)在是55頁\一共有87頁\編輯于星期一(一)興奮性定義?細胞在受到刺激時產(chǎn)生興奮(AP)的能力或特性。衡量興奮性的指標(biāo)?刺激閾值興奮性的周期性變化:心室肌細胞的一次興奮過程中,其興奮性會發(fā)生周期性變化(有效不應(yīng)期、相對不應(yīng)期和超常期)。這些變化與心肌細胞膜上的離子通道性狀有關(guān)?,F(xiàn)在是56頁\一共有87頁\編輯于星期一(1)有效不應(yīng)期:從0期開始到3期復(fù)極化-60mv這段對強刺激不能再產(chǎn)生新AP的時間。[包括絕對不應(yīng)期和局部反應(yīng)期(-55mv~-60mv)]
機制:Na通道完全失活或剛開始復(fù)活,但還沒恢復(fù)到靜息狀態(tài)。(興奮性幾乎等于零)現(xiàn)在是57頁\一共有87頁\編輯于星期一(2)相對不應(yīng)期:從復(fù)極化-60mv到-80mv這段時間。閾上刺激可引起新的AP。機制:相當(dāng)數(shù)量的Na通道恢復(fù)靜息狀態(tài),但未完全恢復(fù)。(興奮性低于正常)(3)超常期:從復(fù)極化-80mv到-90mv這段時間。閾下刺激即可引起新的AP(但AP的幅度小、時程短、傳播慢)。機制:Na通道恢復(fù)靜息狀態(tài),而膜電位與閾電位的距離較小。(興奮性高于正常)現(xiàn)在是58頁\一共有87頁\編輯于星期一局部反應(yīng)期現(xiàn)在是59頁\一共有87頁\編輯于星期一相對不應(yīng)期現(xiàn)在是60頁\一共有87頁\編輯于星期一超常期現(xiàn)在是61頁\一共有87頁\編輯于星期一2.影響興奮性的因素心肌細胞AP產(chǎn)生包括兩個環(huán)節(jié):膜電位去極化到閾電位,引起0期去極化的離子通道激活。凡影響細胞興奮或產(chǎn)生AP的因素均可以改變心肌興奮性。主要有三:靜息電位(或最大復(fù)極電位)水平閾電位的水平0期去極化的離子通道性狀(Na+、Ca2+通道)現(xiàn)在是62頁\一共有87頁\編輯于星期一(1)靜息電位(或最大復(fù)極電位)水平:(2)閾電位的水平:現(xiàn)在是63頁\一共有87頁\編輯于星期一Na+通道和Ca2+通道都有三種狀態(tài)(靜息、激活、失活)。這些功能狀態(tài)可以隨著膜電位和時間變化而變化(電壓依從性和時間依從性)。(3)0期去極化的離子通道性狀RestingstateActivationInactivationReactivation失活狀態(tài)在復(fù)極化后可恢復(fù)靜息狀態(tài),稱為復(fù)活開放(0期)關(guān)閉,不能再激活關(guān)閉,可激活現(xiàn)在是64頁\一共有87頁\編輯于星期一3.興奮周期性變化與心肌收縮關(guān)系(1)不發(fā)生完全強直收縮:∵心肌細胞ERP特別長(持續(xù)到舒張早期)。
∴心肌不發(fā)生完全強直收縮(收縮特性之一)。現(xiàn)在是65頁\一共有87頁\編輯于星期一(2)期前收縮與代償間歇期前收縮:在心室肌興奮的ERP之后(下次竇房結(jié)興奮到達之前),外來刺激使心室肌細胞提前產(chǎn)生的興奮和收縮,分別稱為期前興奮和期前收縮。代償間歇:期前收縮之后,往往會出現(xiàn)一段較長的心室舒張期。為何在期前收縮之后會出現(xiàn)代償間歇?外來刺激竇性節(jié)律收縮曲線動作電位現(xiàn)在是66頁\一共有87頁\編輯于星期一(二)自動節(jié)律性(自律性)定義:
心肌細胞在沒有外來刺激的情況下,能夠自動發(fā)生節(jié)律性興奮的特性。(心內(nèi)特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)的自律細胞引起)衡量自律性的指標(biāo)頻率規(guī)則性現(xiàn)在是67頁\一共有87頁\編輯于星期一1.心臟的起搏點
(1)心臟各部的自律性高低自律性依次降低100次/分50次/分40次/分25次/分竇房結(jié)房室交界房室束浦肯野纖維現(xiàn)在是68頁\一共有87頁\編輯于星期一
整個心臟活動受自律性最高部位自律性的控制。正常起搏點:竇房結(jié)(正常時,自律性最高)。
由竇房結(jié)自動興奮所形成的心臟節(jié)律叫竇性心律。潛在起搏點:在正常情況下,竇房結(jié)以外的其他部位自律組織(只傳導(dǎo)興奮,不表現(xiàn)自身自律性,叫“潛在”…)異位起搏點:竇房結(jié)以外的部位為起搏點,控制心臟活動(這些部位叫“異位”…)?,F(xiàn)在是69頁\一共有87頁\編輯于星期一(2)竇房結(jié)對潛在起搏點的控制方式與機制:
搶先占領(lǐng)+超速驅(qū)動壓抑①搶先占領(lǐng)(capture)
潛在起搏點,在4期自動去極化尚未達到閾電位水平之前,已被竇房結(jié)傳來的沖動所興奮,產(chǎn)生AP,其自身的自律性無法表現(xiàn)出來?,F(xiàn)在是70頁\一共有87頁\編輯于星期一②超速驅(qū)動壓抑(overdrivesuppression)超速驅(qū)動:當(dāng)自律細胞受到高于其自身固有頻率的刺激時,就按外加刺激的頻率發(fā)生興奮,稱超速驅(qū)動。超速驅(qū)動壓抑:當(dāng)外來超速驅(qū)動刺激停止后,自律細胞不能立即恢復(fù)其固有自律性,需經(jīng)一段時間才恢復(fù),這一現(xiàn)象稱為超速驅(qū)動壓抑。機制:被超速驅(qū)動的自律細胞產(chǎn)生過多的AP,導(dǎo)致Na+內(nèi)流和K+外流增加,Na-K泵激活作用增強(生電性鈉泵),使細胞超極化。現(xiàn)在是71頁\一共有87頁\編輯于星期一2.影響自律性的因素(1)最大復(fù)極電位與閾電位之間的差距單位時間爆發(fā)AP的次數(shù)——自律性現(xiàn)在是72頁\一共有87頁\編輯于星期一(2)4期自動去極化的速度(速率)單位時間爆發(fā)AP的次數(shù)——自律性現(xiàn)在是73頁\一共有87頁\編輯于星期一(三)傳導(dǎo)性:心肌細胞傳導(dǎo)AP的能力或特性。
衡量指標(biāo):
AP的傳播速度1、心臟內(nèi)興奮傳播的途徑和特點(1)傳播途徑:現(xiàn)在是74頁\一共有87頁\編輯于星期一(2)傳播特點:不同形態(tài)和功能的心肌細胞傳播速度不同。
AP的傳播形式:通過“閏盤”(低電阻),以“局部電流”形式傳到相鄰細胞。心房肌:傳導(dǎo)速度慢,但優(yōu)勢傳導(dǎo)通路傳導(dǎo)速度快,∴竇房結(jié)的興奮可同時到達左、右心房,使之同步收縮。房室交界:傳導(dǎo)速度最慢(房室延擱)浦肯野纖維網(wǎng):傳導(dǎo)速度最快,房室交界傳來的興奮,很快到達心室,產(chǎn)生同步收縮。現(xiàn)在是75頁\一共有87頁\編輯于星期一01234傳導(dǎo)速度(m/s)竇房結(jié)心房肌優(yōu)勢傳導(dǎo)通路結(jié)區(qū)房室束心室肌左右束支浦氏纖維0.050.41.31.50.02341現(xiàn)在是76頁\一共有87頁\編輯于星期一房室延擱:定義:房室交界是心房興奮傳入心室的唯一通路,傳導(dǎo)速度緩慢(特別是結(jié)區(qū)),興奮由心房傳至心室要經(jīng)過一段延擱。意義:使心室在心房收縮完成后(心室充分充盈)才開始收縮,以確保心房、心室收縮不重疊(對心室充盈與射血十分重要)。現(xiàn)在是77頁\一共有87頁\編輯于星期一2.影響傳導(dǎo)性的因素(1)結(jié)構(gòu)因素:細胞直徑大電阻小,興奮傳導(dǎo)快。反之,傳導(dǎo)慢。心肌細胞細胞內(nèi)電阻局部電流傳導(dǎo)速度粗細大小大小快慢浦氏纖維直徑:70um結(jié)區(qū)細胞直徑:3um現(xiàn)在是78頁\一共有87頁\編輯于星期一(2)生理因素:
①0期去極化速度和幅度
0期去極化速度幅度局部電流形成速度和強度未興奮區(qū)產(chǎn)生AP時間短局部電流傳播的距離傳導(dǎo)速度b.膜反應(yīng)曲線:概念:以膜電位為橫坐標(biāo),以0期最大去極化速度為縱坐標(biāo),所得到的膜電位與0期最大去極化速度之間的“S”型關(guān)系曲線(課本P96,圖4-14)。意義:反映的是鈉通道效應(yīng)的電壓依賴性。a.機制:現(xiàn)在是79頁\一共有87頁\編輯于星期一鄰近部位膜興奮性高RP和TP間差距小去極化到TP的時間短傳導(dǎo)速度機制:心肌細胞AP的0期去極化幅度和速度受膜電位影響(電壓依賴性)。而膜電位改變主要是對離子通道開放速度(效應(yīng))和數(shù)量(可利用率)的影響。當(dāng)膜電位處于或低于靜息電位水平時(RP絕對值大),0期速率保持最大(曲線上段:平坦)當(dāng)膜電位去極化-55mv時,鈉通道開始失活關(guān)閉,0期速率很低(曲線下段)。膜電位在一定范圍內(nèi)變化時,負值越大,0期速率越高。②鄰近部位膜的興奮性現(xiàn)在是80頁\一共有87頁\編輯于星期
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