醫(yī)學電生理學C2第一頁，共55頁。

（一）正常起搏活動

1．浦肯野細胞的起搏原理

早在二十世紀60年代，Vassalle發(fā)現，浦肯野纖維在起搏過程中膜電導降低，起搏離子流在鉀平衡電位方向翻轉，提示是由于K+外流衰減引起舒張除極。Noble和Tsien（1968)進一步證明，該離子流不僅轉向電位接近鉀平衡電位，而且轉向電位隨細胞外K+濃度變化而變化，變化值符合鉀流。因此，命名之為IK2。IK2向外流動逐步衰減引起浦肯野纖維舒張除極這一學說提出后，得到廣泛的接受。

上世紀70年代，人們開始注意到在多細胞標本采用電壓鉗制時，細胞隙縫（cleft）中離子濃度可能發(fā)生變化。Vassalle和Noble，Tsien用的標本都是有蹄類哺乳動物浦肯野纖維，其中的浦肯野細胞表面80％為極狹窄的隙縫所復蓋，而細胞的內向整流鉀通道（IK1通道）又十分發(fā)達，在采用過度極化脈沖鉗制浦肯野纖維以研究起搏離子流時，細胞隙縫中的K+可以循IK1通道內流入細胞，造成隙縫中K+濃度降低（耗盡），改變了細胞膜內外的K+濃度差。這樣，測出的“轉向電位”并不一定反映離子流的方向翻轉，而可能是隙縫中K+濃度變化所引起的偽差。

第二頁，共55頁。

在上述基礎上，DiFrancesco（1981）用5mmo1／L鋇阻斷IK1通道后重復實驗，發(fā)現過度極化時膜電導不是降低，而是升高；用低濃度銫（0.5-1mmo1／L）阻斷起搏離子流，總電流向外向移位說明該離子流是內向的；再進一步的實驗發(fā)現這是一個因過度極化而激活的內向離子流，在-50mV開始激活，-120mV充分激活，其主要成分是Na+。由于它和一般的電壓依賴性離子通

道因除極而激活截然相反，十分奇特（funny），故DiFrancesco命名之為If（圖3-1-2）。

第三頁，共55頁。

If的發(fā)現，在當時引起很大的震動。對忽視細胞間隙縫中離子濃度變化引起實驗偽差而導致錯誤結論這一現象，很多學者嘆為這是一代人的錯誤。在If被人們普遍接受是浦肯野細胞的起搏離子流之后，在上個世紀80，90年代，人們發(fā)現鋇不僅能阻斷IK1，也能阻斷IK-ACh，IK-ATP，通道，低濃度銫除了可以阻斷If外，還可以阻斷鈉鉀泵流等。因而對DiFrancesco的結論提出了質疑。Vassalle等（1995）對浦肯野細胞起搏原理重新進行了研究，由于用的是單個犬浦肯野細胞，不存在細胞間隙縫的問題，所以他們不用任何阻滯劑，在正常生理溶液中進行研究。結果發(fā)現浦肯野細胞在過度極化過程中有兩種依賴時間的內向離子流（起搏離子流）。一種在-50mV水平發(fā)生，這時膜電導降低，其轉向電位接近鉀平衡電位，提示它是一種隨時間而衰減的外向鉀流，它被鋇阻斷。第四頁，共55頁。這種鉀流不是延遲整流鉀流（IK）去激活成分，而是一個新發(fā)現的發(fā)生在舒張除極期間的鉀流，故命名之為IKdd。據測定，在膜電位-75mV時，Ikdd的幅值可達44pA，以浦肯野細胞平均膜電容280pF估算，可以產生160mV／s的舒張除極速率，因此其重要性不容忽視。另一種起搏離子流在較負的膜電位被激活，在它產生時，膜電導升高，這種離子流幅值隨過度極化程度而增加，到-115mV也未見電流方向翻轉，它也不能被鋇所阻斷，這種離子流就是DiFrancesco發(fā)現的If。實驗又表明，Ikdd和If都可以被低濃度的銫所阻斷。Vassal1e等的工作不僅加深了人們對浦肯野細胞起博原理的理解，更具有普遍意義的是告戒我們，在研究工作中應用阻滯劑時，不能只及一點，不及其余，必須全面考慮阻滯劑可能產生的各方面的作用。第五頁，共55頁。

2．竇房結細胞起搏原理

竇房結（SAN）在結構和功能上是一個非勻質組織，由起搏細胞（P細胞）和過渡細胞組成。SAN中央部位的起搏細胞較小，胞內肌細絲較少，最大舒張電位為-50--60mV；周邊部位的起搏細胞較大，胞內肌細絲較多，最大舒張電位達-70mV或更負。在生理條件下，中央部位的起搏細胞自律性最高，周邊的是潛在起搏細胞。但在游離單細胞，周邊部位起搏細胞的自律性卻高于中央。在體的SAN周邊部位起搏細胞自律性較低是由于受到其周圍心房肌細胞的電緊張抑制之故。

SAN起搏細胞體積較小，細胞膜電容僅40pF左右。以舒張除極速率70-140mV／s估算，只需要2-5pA的凈內向離子流就足夠了。在SAN起搏細胞舒張除極過程中，有眾多離子流。何者是主要的起搏離子流，幾十年來一直有爭論，但也正是這些學術爭論促進了研究工作的不斷深入，逐步統(tǒng)一了認識。

第六頁，共55頁。

SAN細胞的起搏原理十分復雜，其中舒張早期IKr的去激活衰減、If的激活和Ib起著重要作用，舒張晚期ICa-T也參與。在區(qū)域性差異中，中央部位ICa-L較重要，而If和Ina在周邊部位的起搏中起作用。圖3-1-3為目前大家所公認的竇房結動作電位和起搏電位的離子機制。

第七頁，共55頁。

（二）起搏功能的調控

在SAN的起搏原理被初步闡明后，20世紀90年代中后期心肌電生理工作者的興趣逐步轉向其起搏功能的調控，發(fā)現了許多物質對它具有調控作用，如腺苷，NO，血管緊張素等。本文僅就自主神經及其遞質對SAN起搏功能調節(jié)的研究進展作一介紹。

通常認為：

ACh通過激活IK-ACh通道和抑制ICa-L通道，引起SAN細胞膜過度極化，減慢起搏頻率。

腎上腺素通過增強ICa-L和If，引起SAN起搏頻率加快。

近年來對這一問題有了進一步的認識。DiFrancesco等發(fā)現，極低濃度的異丙腎上腺素（10nmo1／L）和ACh（3nmo1／L）就可以加快和減慢游離單個SAN起搏細胞的舒張除極速率和起搏頻率，而不影響最大舒張電位和動作電位形態(tài)。這提示輕度交感和副交感神經興奮不需要通過IK-ACh和ICa-L改變SAN起搏頻率。新近Demir等的工作也提示，低濃度ACh減慢SAN起搏頻率不需要通過IK-ACh。

第八頁，共55頁。

DiFrancesco進行了ACh對If，IK-ACh，ICa-L三種離子流的相對作用強度研究，發(fā)現ACh對竇房結If離子流的半最大抑制濃度為0.013μmo1／L，而對IK-ACh的半最大抑制濃度需要0.2μmom/L，兩者相差10倍以上。ACh0.03μmo1／L對ICa-L沒有影響，需要增加到1-3μmo1／L才有明顯影響。但也有作者報道0.05μmo1／L就可以使ICa-L，幅值降低18％。這一研究表明，在這三種離子流中，以If對ACh的敏感性最高。

在迷走神經輕度興奮時，ACh和M受體結合后，抑制腺苷酸環(huán)化酶，減少cAMP產生，使If通道受抑制，開放速率減慢，單通道開放概率降低，激活曲線左移，If幅值降低，SAN起搏頻率降低。

腎上腺素在低濃度時加快SAN細胞起搏頻率看來是通過If離子流發(fā)揮作用的。Choi等（1999）報道，3×10-8mo1／L異丙腎上腺素就可以加快SAN起搏頻率和DiFrancesco的報道相符。1μmo1／L異丙腎上腺素可以使If激活曲線右移，通道開放速率和開放概率增加，If離子流幅值增加，SAN起搏頻率增加。其機制是和β受體結合，激活腺苷酸環(huán)化酶，使細胞內cAMP增加而引起的。

第九頁，共55頁。

用同時測定細胞內鈉離子活度和起搏電位的方法，Choi等證明異丙腎上腺素和氨甲酰膽堿在低濃度時的作用主要通過If引起，If的主要成分是Na+。

cAMP作為第二信使，一般認為它對離子通道的作用是通過激活蛋白激酶A（PKA），引起通道蛋白磷酸化而激活。但新近的研究發(fā)現，cAMP對If通道的作用與上述的不同。是通過一個非磷酸化途徑或非代謝途徑引起的。cAMP直接作用于If通道的細胞內側面使之激活，不僅cAMP可以，cGMP，cCMP都可以激活If通道，只是作用較弱。用鏈霉蛋白酶（Pronase）處理SAN起博細胞膜的內側面后，If通道仍能被過度極化所激活，但不能再被cAMP激活，這說明If通道存在兩種門控系統(tǒng)——電壓門控系統(tǒng)和環(huán)核苷酸門控系統(tǒng)，兩者在通道蛋白分子結構上的部位是不同的。

關于SAN起搏功能調控的研究，目前尚在起步階段，各種神經體液因素如何整合來調節(jié)SAN起搏功能以適應生理功能的需要，以及它們作用的分子機制，都有待于進一步研究闡明。

第十頁，共55頁。

（三）異常起搏活動

在病理條件下起搏活動不僅見于特殊傳導組織，也可以發(fā)生于工作心肌。異常起搏活動的命名，各家不一。Cranefield從基本電生理學出發(fā)，把異常起搏活動分為兩大類，一類是早期后除極（earlyafterdepolarization，EAD），另一類是延遲后除極（delayedafterdepolarization，DAD），被各家所廣泛接受。以下分別討論其發(fā)生機理。

1．早期后除極

浦肯野細胞的膜電位除極到一定水平時，其膜電位不穩(wěn)定而傾向于產生自發(fā)震蕩，這種膜電位的震蕩發(fā)生于-40mv-+10mv之間，接近動作電位平臺期的電位水平，故又名平臺震蕩（plateauoscillation）。平臺震蕩也可以發(fā)生于工作心肌，例如由于低鉀、缺血缺氧或酸中毒等因素造成心肌細胞動作電位復極受阻而膜電位徘徊于上述數值時，膜電位即可發(fā)生震蕩除極而產生一連串的異位起搏（圖3-1-4）。正由于這種除極發(fā)生在完全復極化以前，故稱之為早期后除極。

第十一頁，共55頁。

在平臺的膜電位水平，快鈉通道已處在失活狀態(tài)，震蕩波的除極和復極分別由慢內向離子流（isi）和延遲復極離子流（ixi）所引起。例如豚鼠乳頭肌的平臺震蕩除極是由于Ca2+、Na+內流引起的（Ca2+、Na+是豚鼠乳頭肌isi的主要成分），減少細胞外Ca2+或Na+的濃度都可以使震蕩的波幅減小，尤其以Ca2+的影響更為明顯。當細胞外Ca2+濃度從正常的1.8mM/L降低到0.9mM/L時，平臺震蕩停止；而增加細胞外Ca2+濃度可引起震蕩波幅增加。

N-乙酰普魯卡因酰胺、-腎上腺制劑的中毒，Sotalol中毒都可引發(fā)早期后除極，導致心律失常。第十二頁，共55頁。

2．延遲后除極

浦肯野細胞洋地黃中毒時，在電刺激引起的動作電位復極完畢后往往以一個短暫的震蕩除極波，這個除極波如果達到閾電位，就可以誘發(fā)產生一個新的動作電位，形成一次異位搏動（圖3-1-5）。這種除極波由于發(fā)生在前一動作電位充分復極以后，故稱為延遲后除極。第十三頁，共55頁。

延遲后除極的波幅和除極速率隨著刺激頻率的增加而增加。在高頻刺激下，延遲后除極的波幅增加，除極速率也加快，因而由它所誘發(fā)的異位搏動和前一動作電位的聯律間距縮短。這可能就是洋地黃中毒時出現超速興奮的機理。

延遲后除極不僅見于洋地黃中毒，凡是能引起細胞內Ca2+超負荷的因素都可以誘發(fā)或加強之，如兒茶酚胺、高鈣、低鉀和高頻刺激等。第十四頁，共55頁。

Lederer和Tsien在小牛浦肯野纖維的電壓鉗制術研究發(fā)現，延遲后除極是由于一種短暫性的內向離子（Transientinwardcurrent，iti）引起的。iti在鈣超負荷的情況下增大，使人很容易想到它可能由于鈣離子內流引起的。但Kass的實驗否定了這一點，因為iti的轉向電位約為-5mv，和鈣離子的電化學平衡電位相去甚遠。去掉細胞外液中的氯離子，大幅度的改變細胞外鈣離子濃度（2.7-16.2mM）或鉀離子濃度(1-8mM)對上述iti的轉向電位影響都不大，表明它的主要離子成分是Na+。但這種以Na+為主要成分的iti不受河豚毒素(TTX)的直接影響，說明它不是通過快鈉通道內流的。Kass認為，iti可能通過原先存在于細胞膜上的背景鈉離子通道或叫做“漏”通道流入的；另一種可能是細胞內鈣超負荷時鈣的排出引起的生電性鈉—鈣交換所致。

綜上所述，目前對延遲后除極發(fā)生機理的認識是：在各種因素導致的細胞內鈣離子超負荷情況下，細胞內肌漿網等鈣貯存處有鈣的震蕩性釋放，這改變了細胞膜的通透性，從而導致延遲后除極。

第十五頁，共55頁。附：

心律失常的電生理機制與抗心律失常藥的分類

心律失常是臨床上的一種表現,不論心臟有無器質性病變均可發(fā)生心律失常。臨床上大多數心肌梗死病人會發(fā)生室性心律失常,尤其在發(fā)病早期常常由于突發(fā)性惡性心律失常引起心室顫動而猝死。因此終止或預防心律失常的發(fā)生頗為重要。由于心律失常的病因、種類比較復雜,加上近年來抗心律失常藥發(fā)展迅速,品種繁多,作用機制和發(fā)生不良反應尚不完全清楚,特別近年來通過多中心臨床試驗發(fā)現某些藥物抑制心律失常的效果很強,但死亡率反而增加,因此進一步深入研究藥物的作用機制、觀察臨床效果、不良反應及預后等,為正確合理選用抗心律失常藥進行治療顯得十分重要。

第十六頁，共55頁。

1．心律失常的分類

臨床上的心律失常分類大多按心率的快、慢將心律失常分為兩大類:

（1）快速型心律失常

房性早搏、房性心動過速、心房顫動、心房撲動、陣發(fā)性室上性心動過速、室性早搏、室性心動過速、心室顫動等。

（2）緩慢型心律失常

竇性心動過緩、傳導阻滯等。

也有臨床學家按心律失常引起循環(huán)障礙嚴重程度及預后,而將心律失常分為致命性、潛在致命性和良性三大類。

尚有按心律失常發(fā)生機制分為沖動發(fā)生異常、沖動傳導異常以及沖動發(fā)生與沖動傳導異常而進行分類,這種方法不完全適合臨床應用。

近年來有人提出調節(jié)受體學說和離子通道調節(jié)分類法,了解心房、心室肌的各種離子通道的空間差異,這對抗心律失常藥的選擇有重要意義。但目前,仍以心率的快、慢的分類對臨床診斷和治療有實用意義。

第十七頁，共55頁。2．心律失常的發(fā)生機制

心律失常發(fā)生機制早已為人們所認知,其電生理機制有三種:

(1)沖動發(fā)生異常

(2)沖動傳導異常

(3)兩者兼有之

第十八頁，共55頁。（1）沖動發(fā)生異常

分為自律性異常和觸發(fā)激動二類：

自律性異常:

自律性異常又可分為正常自律性改變和異常自律性形成兩種。

①正常自律性改變:竇房結的正常自律性受抑,竇房結的優(yōu)勢起搏點位相4除極過快或過慢,沖動發(fā)放節(jié)律不當而引起正常自律性改變。竇房結的正常自律性活動是受自主神經的調控,如迷走神經活性加強,可減慢甚至停止竇房結的起搏功能,若交感神經活性加強,則提高竇房結的自律性。臨床上正常自律性改變所致心律失常有竇性心律失常和逸搏心律。

②異常自律性形成:心房和心室肌非自律性的快反應細胞和具有自律性浦肯野氏纖維快反應細胞,由于病變可使膜電位降低達-50~_-

60mV時,都會出現異常自律性,表現為自律性增高,沖動頻率高于竇房結頻率。臨床上出現房室交接處或心室自主節(jié)律,平行收縮,房性或室性快速心律失常。

第十九頁，共55頁。觸發(fā)激動:

是由一次動作電位后除極所引起的異常沖動形成。是繼發(fā)于前一次動作電位復極過程中或復極完畢后閾下除極。根據出現的時間而分為:

早期后除極(eariyafterdepolarisation，EAD)和延遲后除極(delayedafterdepolarisation,DAD)。

①EAD是發(fā)生在動作電位第2相或第3相復極期出現的振蕩性除極,誘發(fā)的動作電位是單個或多個；甚至膜電位不出現明顯復極化，停留在平臺期水平上,引起持續(xù)性觸發(fā)激動。它常發(fā)生在不同原因所致心肌細胞復極過程顯著延長時,如細胞外K+濃度增高,藥物誘發(fā)扭轉型心動過速,高濃度兒茶盼胺的作用以及浦肯野纖維牽拉性損傷等。

②DAD是發(fā)生在動作電位完全復極或接近完全復極時繼發(fā)的后除極,可觸發(fā)1次或一系列異常的動作電位。它與洋地黃毒性作用或其他原因導致細胞內Ca2十增高有關。

第二十頁，共55頁。（2）沖動傳導異常

可分為單純性傳導障礙和折返激動兩類。

單純性傳導障礙

①單純性傳導障礙:包括傳導減慢、傳導阻滯和單向傳導阻滯等。心臟的正常沖動在傳導系統(tǒng)中不同部位向下傳導減慢或被阻滯如竇性傳出阻滯、房室結阻滯、束支阻滯以及希氏束內或向下阻滯。

特殊情況下,可在傳導通路上的一部分發(fā)生單向傳導阻滯而使心臟沖動沿該通路的另一部分緩慢下傳,而又逆行重返原處。單向傳導阻滯的發(fā)生可能與鄰近細胞有效不應期長短不一,或與心肌細胞和解剖結構特別或與心肌受損后的病理性遞減傳導有關。第二十一頁，共55頁。

②折返激動:是指一個沖動經傳導通路下傳后,又可順著另一條通路返回原處,如此反復運行,建立起折返環(huán)或自主循環(huán)運動。

形成折返的基本條件:

一是解剖結構上或功能上形成電生理性能顯著不同的兩條傳導途徑,作為折返回路的順傳支和逆行支。

二是沖動傳導途徑中有單向傳導阻滯區(qū)。

三是逆?zhèn)鞯募訒r程必須比原已興奮的心肌不應期要長,這樣逆?zhèn)鞯募拥竭_該處心肌時,激動不落在有效不應期內,又可重新興奮。這樣一個沖動就會反復激動心肌,導致快速型心律失常。如單次折返引起1次早搏,連續(xù)折返則可引起陣發(fā)性心動過速、撲動或顫動。

第二十二頁，共55頁。

（3）沖動發(fā)生異常合并沖動傳導異常形成平行收縮心律

一個異位起搏點,其周圍有傳入或傳出阻滯保護,不受鄰近激動波的影響,始終保持自身的除極規(guī)律,不受竇房結的影響而能間斷性發(fā)出沖動興奮周圍心肌。這樣,心臟受二個并存的起搏點的支配,形成平行心律。臨床上表現為快、慢不等的各種心律失常。

第二十三頁，共55頁。3．抗心律失常藥的分類:

1971年VaughanWilliams根據抗心律失常藥作用于跨膜動作電位為基礎分為四大類:

I類：鈉通道阻滯劑(膜穩(wěn)定)劑。

Ⅱ類：β-受體阻滯劑（普萘洛爾、納多洛爾）。

Ⅲ類：延長動作電位時程藥（胺碘酮、索他洛爾）。

Ⅳ類：鈣通道阻滯劑（維拉岶米、地爾硫卓）。

以后對這一分類法又作了修正和補充,將第I類對鈉通道作用強度和對復極期的影響,又分為三個亞類：IA（奎尼?。?、IB（利多卡因）、IC（氟卡尼）第二十四頁，共55頁。

第三節(jié)心肌的電生理特性

心肌細胞具有興奮性、自律性、傳導性和收縮性四種基本生理特性，其中興奮性、自律性和傳導性是以心肌細胞膜的生物電活動為基礎，屬電生理特性。收縮性是以收縮蛋白的功能活動力基礎，是心肌的一種機械特性。在心臟內，通過電生理特性形成興奮的產生和傳導，并影響心肌的收縮特性。

一、興奮性

興奮性（excitabiliiy）是指具有對刺激產生興奮的能力或特性，興奮性的高低可用閾值作為衡量指標。閾值高表示興奮性低，閾值低表示興奮性高。

1．決定和影響心肌興奮性的因素

心肌細胞興奮的產生包括靜息電位去極化達到閾電位水平以及Na+通道（快反應細胞）或Ca2+通道（慢反應細胞）的激活這兩個基本過程。任何影響這兩個基本過程的因素都可改變心肌的興奮性。

第二十五頁，共55頁。

（1）靜息電位與閾電位之間的差值：靜息電位（或最大復極電位）絕對值增大或閾電位水平上移，均可致二者間差值增大，將使引起興奮所需的刺激強度增大，即興奮性降低。反之，在一定范圍內二者之間的差值減小，則興奮性增高。例如，乙酰膽堿通過M受體可激活乙酰膽堿激活的K+通道，使膜對K+的通透性增加，促進K+外流(IK-Ach），細胞膜發(fā)生超極化，興奮性降低。在通常情況下，心肌的閾電位水平較少發(fā)生改變，不如靜息電位水平變化對心肌興奮性的影響多見?？岫】梢种芅a+通道的激活過程，使閾電位上移，心肌興奮性降低。

第二十六頁，共55頁。

（2）離子通道的性狀：Na+通道和Ca2+通道均有備用（或稱靜息，resting）、激活（activation）和失活（inactivation）三種功能狀態(tài)；處于何種狀態(tài)，取決于當時膜電位的水平以及有關的時間進程，表現為電壓依從性和時間依從性。在快反應細胞，當膜電位處于正常靜息電位水平（-90mV）時，Na+通道處于關閉的備用狀態(tài)；當膜電位從靜息電位去極化達到閾電位水平（-70mV）時，大量Na+通道被激活開放，Na+通透性增加，其激活過程歷時約1ms，Na+通道激活后即迅速失活關閉，且在一定時間內不能被再次激活，即喪失反應性，其失活過程歷時數毫秒到10ms。只有在膜電位復極到靜息電位時，Na+通道才完全恢復到備用狀態(tài)，即恢復再興奮的能力，此過程稱為復活（reactivation）。

因此，Na+通道是否處于備用狀態(tài)，是快反應細胞當時是否具有興奮性的前提，而正常靜息電位水平又是決定Na+通道是否處于或復活到備用狀態(tài)的關鍵。在慢反應細胞，L型Ca2+通道的激活、失活和復活的速度均較慢，其激活的閾電位約在-40mV，但直至+10mV時才完全失活；而其復活則需待膜電位完全復極后才開始。第二十七頁，共55頁。Na+通道的性狀

Na+通道所處的機能狀態(tài),是決定興奮性正常、低下和喪失的主要因素。以快反應細胞為例，Na+通道具有備用(或靜息，resting)、激活（activation）和失活（inactivation）三種狀態(tài)。完全備用→

失活→剛復活→漸復活→基本備用‖‖‖‖‖產生AP絕對不應期局部反應期相對不應期超常期‖‖‖‖興奮性正常興奮性無

興奮性低興奮性高第二十八頁，共55頁。2．與神經細胞相似，心肌細胞在一次興奮過程中，興奮性也發(fā)生一系列的周期性變化。這種興奮性的周期性變化主要是由于膜電位變化引起離子通道的狀態(tài)發(fā)生變化的結果。

（1）有效不應期：從動作電位0期去極化開始到3期復極化至-60mV的這一段時間內，即使給予很強的刺激，心肌也不會產生新的動作電位，稱為有效不應期（effectiverefractoryperiod，ERP）。不應期的實質就是由于膜電位絕對值過低，Na+通道完全失活或復活的數目太少。

（2）相對不應期：從復極化-60mV至-80mV的時間內，若給予閾上刺激可使膜產生動作電位，這一段時間稱為相對不應期（re1ativerefractoryperiod）。在此期內，Na+通道已逐漸復活，但開放能力尚未恢復正常，故心肌興奮性仍低于正常水平。

（3）超常期：膜內電位由-80mV恢復到-90mV的這段時間內，由于Na+通道已基本復活，而膜電位的絕對值小于靜息電位值，即與閾電位之間的差距較小，故其興奮性高于正常，稱為超常期（supranorma1period）。

第二十九頁，共55頁。圖.心肌的動作電位與興奮性的變化(1)在復極化的不同時期給予刺激所引起的反應（a,b,c,d,e,）。(2)用閾值變化曲線表示興奮后興奮性的變化。圖.心肌快、慢反應細胞的有效不應期慢反應細胞興奮性的周期性變化，由于ICa-L通道的復活速率很慢，往往在動作電位完全復極化以后，

細胞乃處在不應期內，稱為復極后不應狀態(tài)（postrepolarizationrefractoriness).慢反應細胞未發(fā)現存在超常期。

復極后不應狀態(tài)對高頻率興奮的過濾保護作用第三十頁，共55頁。

二、自律性

組織、細胞能夠在沒有外來刺激的條件下自動發(fā)生節(jié)律性興奮的特性稱為自動節(jié)律性（autorhythmicity），簡稱自律性。具有自動節(jié)律性的組織或細胞稱為自律組織或自律細胞。自律性的高低可用單位時間（每分鐘）內自動發(fā)生興奮的次數，即自動興奮的頻率來衡量。

1.心臟的起搏點

100504025次/分

自律性：竇房結>房室交界>房室束及其分支>浦肯野纖維

正常起搏點（竇性心律）潛在起搏點→異位起搏點(normalpacemaker)(sinusrhythm)(latentpacemaker)(ectopic~)①搶先占領①安全因素（備用）②超驅動壓抑

②潛在的危險因素第三十一頁，共55頁。

在正常情況下，竇房結的自律性最高，對心臟興奮起主導作用，是心臟興奮的正常開始部位，稱為正常起搏點（norma1pacemaker），所形成的心臟節(jié)律稱為竇性節(jié)律（sinusrhythm）。而竇房結之外的其它自律組織在正常情況下并不自動產生興奮，只起興奮傳導作用，稱為潛在起搏點（1atentpacemaker）。潛在起搏點的存在一方面是一種安全因素，即當正常起搏點的活動發(fā)生障礙時，可作為備用起搏點以較低的頻率繼續(xù)保持心臟搏動，故具有重要的生理意義；另一方面，它也是一種潛在的危險因素，當潛在起搏點自律性增高并超過竇房結時，可引起心律失常，是心律失常發(fā)生的重要因素之一。當潛在起搏點控制部分或整個心臟的活動時，就成為異位起搏點（ectopicpacemaker）。

第三十二頁，共55頁。

竇房結對潛在起搏點的控制通過兩種方式實現：

（1）搶先占領（capture）。由于竇房結的自律性高于其它潛在起搏點，故當潛在起搏點4期自動去極化尚未達到閾電位水平時，已被竇房結傳來的沖動所激動而產生動作電位，其自身的自律性無法表現出來。

(2)超速驅動壓抑（overdrivesuppression）。當自律細胞在受到快于其固有自律頻率的刺激時，按外加的刺激頻率發(fā)生興奮，稱為超速驅動。在外來超速驅動刺激停止后，自律細胞不能立即呈現其固有的自律性活動，需經一段靜止期后才逐漸恢復其自律性。這種現象稱為超速驅動壓抑。超速驅動的頻率和自律細胞的固有頻率相差越大，受壓抑的時間越長。

第三十三頁，共55頁。超速驅動壓抑的生理意義：

當發(fā)生一過性的竇性頻率減慢時，潛在起搏點自律性不會立即表現出來，故有利于防止異位搏動。

產生原理：

超速驅動壓抑的產生與細胞膜上生電性Na+-K+泵活動增強有關。

在某些病態(tài)竇房結綜合征的患者，竇房結細胞常周期性短暫地停止起搏，此時由于超速驅動壓抑的作用，潛在起博點并不能立即起搏，患者可因心臟短時停搏引起腦缺血而出現意識喪失，嚴重者甚至可危及生命。

同樣，在人工起搏的情況下，如需要暫停人工起搏器，應逐漸降低其驅動頻率，以免發(fā)生心搏停止。第三十四頁，共55頁。第三十五頁，共55頁。

（1）最大復極電位與閾電位之間的差距：最大復極電位的絕對值變小和（或）閾電位下移，均使二者間差距縮小，如果4期自動去極化的速度不變，則自動去極化到達閾電位所需的時間縮短，自律性增高；反之則自律性降低。

乙酰膽堿通過激活乙酰膽堿激活的K+

通道，可促進K+外流（IK-Ach），使最大復極電位值增大，故自律性降低。2．決定和影響自律性的因素自律細胞自動興奮是通過4期自動去極化使膜電位從最大復極電位達到閾電位水平而引起的。因此，自律性的高低主要取決于4期自動去極化的速度及最大復極電位與閾電位之間的差距，其中以4期自動去極化速度更為重要。第三十六頁，共55頁。（2）4期自動去極化的速度：4期自動去極化的速度增快，達到閾電位所需的時間就縮短，單位時間內發(fā)生興奮的次數就增多，自律性增高，反之則自律性降低。

交感神經興奮通過釋放去甲腎上腺素可促進竇房結細胞的If通道和Ca2+通道開放，使If和ICa增大，故4期自動去極化速度和自律性增高。迷走神經興奮時末梢釋放的乙酰膽堿可提高膜對K+的通透性，使4期膜對K+的通透性增大，K+外流衰減減慢；同時，乙酰膽堿還可抑制If和L型Ca2+通道的開放，均使4期自動去極化速度減慢，自律性降低。第三十七頁，共55頁。

三、傳導性

心肌細胞具有傳導興奮的能力，稱為傳導性（conductivity）。傳導性的高低可用興奮的傳播速度來衡量。竇房結是心臟的正常起搏點，由竇房結發(fā)出的興奮沿一定途徑傳遍整個心臟，控制心臟的節(jié)律性活動。若心臟內興奮傳播速度和傳播途徑發(fā)生異常，可導致心律失常的發(fā)生。

第三十八頁，共55頁。

1．心臟內興奮傳播的特點

（1）心肌細胞間的直接電傳遞：心肌細胞間存在閏盤，相鄰細胞之間可以通過縫隙連接（gapjunction）處的細胞間通道發(fā)生相互聯系。細胞間通道可允許分子量小于1000的物質通過，并構成細胞間的低電阻區(qū)，具有高度的通透性，興奮可以局部電流的形式通過這些低電阻區(qū)直接進入相鄰細胞，在細胞間迅速傳播，實現同步性活動，使整個心室（或整個心房）構成一個功能性合胞體，由于心房和心室之間有結締組織相隔離，在正常情況下，二者間除通過房室交界相互連接外，并無其它心肌纖維相互聯系，故心房和心室各自構成一個功能單位。

第三十九頁，共55頁。

（2）興奮通過特殊傳導系統(tǒng)的有序傳播：雖然心肌細胞間存在直接電傳遞，但興奮在心臟內的傳播并非雜亂無章的，而是通過傳導速度較快的特殊傳導系統(tǒng)完成的。在正常情況下，由竇房結產生的興奮通過心房肌傳播到左、右心房，同時沿由心房肌組成的“優(yōu)勢傳導通路”迅速傳播到房室交界區(qū)，經房室束、左和右束支、浦肯野纖維網傳播到心內膜側心室肌，再通過心室肌將興奮由心內膜側向心外膜側的心室肌擴播，引起整個心室興奮。第四十頁，共55頁。

（3）心臟內興奮的傳導速度：由于各種心肌細胞的傳導性高低不等，興奮在心臟各個部位傳播的速度不相同。

在心房，一般心房肌的傳導速度較慢，約為0.4m／S，而“優(yōu)勢傳導通路”的傳導速度較快，約為1.0-1.2m／s，竇房結的興奮可由此途徑較快地傳播到房室交界區(qū)。

心室內傳導系統(tǒng)的傳導速度最快，為2-4m／S，比心室肌的傳導速度（約1m/s）快得多，且末梢浦肯野纖維呈網狀分布于心室壁，使由房室交界傳入心室的興奮能迅速傳遍左，右心室，保證全部心室肌幾乎完全同步收縮，產生較好的射血效果。若心室內興奮傳導速度降低，心室肌不能產生同步性收縮，其泵血效率可降低20％-30%。第四十一頁，共55頁。

房室交界區(qū)細胞的傳導性很低，其中又以結區(qū)傳導最慢，傳導速度僅0.02m／S，在人類，房室交界區(qū)約2.2mm長，但興奮在此處傳導耗時達0.1s，而興奮由竇房結傳到房室交界邊緣及在整個心室內的傳播，分別僅耗時0.06s。興奮在房室交界區(qū)傳導速度緩慢而使興奮在此延擱一段時間的現象稱為房室延擱（atrioventriculardelay）。

房室延擱使心室的收縮發(fā)生于心房收縮完畢之后，因而不致產生房室收縮的重疊，有利于心室充盈和射血。第四十二頁，共55頁。1.傳導速度浦氏纖維(4m/s)↓

束支(2m/s)

↓

心室肌(1m/s)

↓

心房肌(0.4m/s)

↓

結區(qū)(0.02m/s)

2.傳導時間心房內——房室交界——心室內(0.06s)(0.10s)(0.06s)

心臟內興奮傳導的速度

第四十三頁，共55頁。

（4）特殊傳導系統(tǒng)對高頻率興奮的過濾保護作用：房室交界的細胞產生慢反應動作電位，其不應期持續(xù)到復極化完畢之后，當心房傳來較高頻率的興奮（如室上性心動過速、心房顫動等）時，必定有一部分興奮落在房室交界的不應期內而不能下傳，因而可減少異常的心房節(jié)律對心室節(jié)律的干擾，保證心室有足夠的充盈時間和行使泵血功能。

例如當心房以200次/分鐘的頻率興奮時，大約只有一半的興奮能下傳到心室，使心室率維持在100次/分鐘左右。在心室浦肯野纖維網的遠端，興奮時動作電位的時程和有效不應期都很長，對經房室交界下傳的過早興奮也有過濾保護作用。這一保護作用在心率較慢的情況下尤為明顯。由于浦肯野細胞的動作電位時程和有效不應期的長短隨心率的增快而縮短，故興奮頻率增快時，浦肯野纖維的保護效應降低。在一定范圍內，房室交界細胞的有效不應期不隨心率增快而縮短（甚至反而延長），故在高頻率興奮的情況下，主要由房室交界來過濾保護心室節(jié)律。此外，末梢浦肯野纖維的不應期長，也可防止心室肌的興奮向浦肯野纖維逆向傳播，

可見，心臟內興奮的傳播途徑和特殊傳導系統(tǒng)的功能特點，對于保證心臟各部分有序、協調地進行收縮活動具重要意義。

第四十四頁，共55頁。

2．決定和影響傳導性的因素

心肌傳導性的高低取決于心肌細胞的結構特點和電生理特性：

（1）心肌細胞的結構：肌細胞的傳導性也是以其電纜特性為基礎的，包括膜電阻、膜電容以及細胞內電阻和細胞外電阻等?？v向的細胞內電阻受細胞的直徑及閏盤處細胞間通道的數量和開放狀態(tài)的影響。細胞直徑較大，則細胞內的電阻較低，空間常數較大，即興奮部位的電位變化所引起的電緊張擴播范圍較遠，局部電流向前影響的范圍較大，傳導速度較快。心房肌，心室肌和浦肯野細胞的直徑大于竇房結和房室交界的細胞，其中末梢浦肯野細胞的直徑最大，興奮傳導最快；而竇房結細胞的直徑較小（約5-10μm），傳導速度較慢，結區(qū)細胞的直徑更小（僅3μm），傳導速度最慢。另一方面，房室交界的細胞間通道數目較少，縱向細胞內電阻較大，局部電流難以從一個細胞進入相鄰的細胞，故傳導速度很慢。

在心肌細胞受損、細胞內Ca2+或H+濃度過高等情況下，細胞間通道將關閉，導致細胞間興奮傳導減慢。第四十五頁，共55頁。

（2）0期去極化的速度和幅度：雖然心肌細胞的結構可影響心肌的傳導性，但在通常情況下，心肌細胞的電生理特性是決定和影響心肌傳導性的主要因素。心肌細胞興奮的傳播和神經纖維一樣，也是通過形成局部電流而實現的。

0期去極化是產生局部電流的動力，在決定傳導性方面起著重要作用。0期去極的速度愈快，局部電流的形成也愈快，可促使鄰近未興奮部位膜迅速去極化并達到閾電位水平，故興奮傳導愈快。

0期去極的幅度愈大，興奮部位與未興奮部位之間的電位差愈大，形成的局部電流也就愈強，向前影響的范圍也愈廣，興奮傳導愈快。反之，則傳導減慢。竇房結及房室交界區(qū)為慢反應細胞，其0期去極化的速度慢、幅度低，故傳導速度慢。

第四十六頁，共55頁。

在快反應細胞，0期去極的速度和幅度取決于膜去極化達到閾電位水平后Na+通道開放的速度和數量。

Na+通道被激活后開放的速度和數量稱為Na+通道的效率或可利用率，Na+通道的效率是電壓依從性的，取決于臨受刺激前的靜息電位值。若以0期去極化最大速度反映Na+通道的開放速度，以膜電位值作為橫坐標，分析不同膜電位水平時Na+通道激活開放的速度，可得到膜反應曲線。膜反應曲線呈S形。

膜反應曲線（membraneresponsivenesscurve）第四十七頁，共55頁。在心室肌細胞，當膜電位在正常靜息水平（-90mV）時，膜受刺激后0期去極化最大速度達500V／s，但若增大膜電位值，0期去極化速度并不因膜電位的增大而相應增加。膜電位絕對值降低時，0期去極化速度降低，當膜電位值降低至-55mV時，0期去極化速度幾乎為零，即Na+通道處于失活狀態(tài)，不能開放。上述這種現象稱為Na+通道效率的電壓依從性下降。除靜息電位外，Na+通道的開放速度還受一些藥物的影響。苯妥英鈉可使膜反應曲線向左上方移位，即提高傳導性；奎尼丁則相反，使膜反應曲線向右下方移位，即降低傳導性。

同樣，由Na+通道開放數量所決定的0期去極化幅度也依從于靜息電位值。在正常靜息電位下，Na+通道開放速度快，開放數量多，動作電位0期去極化速度快，幅度高；若靜息電位絕對值降低，則動作電位0期去極化速度減慢，幅度降低。當膜電位降低至-55mV而使Na+通道全部失活時，則膜喪失產生快反應動作電位的能力，但由于此時Ca2+通道尚未失活，仍可產生由Ca2+內流所產生的慢反應動作電位，其傳導速度也明顯減慢。第四十八頁，共55頁。改變浦氏纖維細胞外鉀時對動作電位的影響第四十九頁，共55頁。

由于0期去極化的幅度和速度主要取決于發(fā)生興奮時的膜電位水平，在某些疾病情況下，可因膜電位水平降低而導致傳導減慢或傳導中斷，這兩種情況統(tǒng)稱為傳導阻滯（conductiob1ock）。

若不同部位心肌的膜電位因病變輕重不等而降低的程度不一，在興奮傳導過程中可因前方組織的膜電位越來越低而使傳導速度越來越慢，稱遞減性傳導（decrementalconduction）。膜電位的降低可由復極化不全或部分去極化引起。

如果當期前興奮傳來時（如房性早搏），前一動作電位尚處于3期復極之中，則可因膜電位低而使傳導減慢，稱為3相阻滯（phase3block）。

高血鉀、心肌缺血等都可引起心肌的部分去極化，使膜電位降低而傳導減慢。此外，自律細胞由于4期自動去極化，膜電位逐漸降低。心動過緩時，在一個長的間歇期后