血液循環(huán)生理學(xué)課件第二節(jié)心臟的電生理學(xué)及生理特性

心肌細(xì)胞跨膜電位及其形成機(jī)制一

心肌的生理特性二

體表心電圖三第2頁,共63頁，2024年2月25日，星期天心臟的生物電活動(dòng)第3頁,共63頁，2024年2月25日，星期天心肌細(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)胞的分類第4頁,共63頁，2024年2月25日，星期天心肌細(xì)胞的分類及生理特性第5頁,共63頁，2024年2月25日，星期天一、心肌細(xì)胞的跨膜電位及形成機(jī)制第6頁,共63頁，2024年2月25日，星期天(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（restingpotential）

Rp：-80～-90mV（心室肌）Whatisrestingpotential？第7頁,共63頁，2024年2月25日，星期天主要是Ek，K+經(jīng)內(nèi)向整流鉀通道(IK1通道)外流引起的K+平衡電位

但Ek

為-94mV，而RP為-90mV，表明還有其它因素參與（如鈉背景電流和泵電流引起的Na+的內(nèi)流）

心室肌細(xì)胞靜息電位形成機(jī)制：第8頁,共63頁，2024年2月25日，星期天IK1通道：◎內(nèi)向整流鉀通道（inwardrectifierK+channel）◎?yàn)榉情T控通道，但膜去極化時(shí)胞內(nèi)的Mg2+和多胺（腐胺、亞精胺、精胺）阻塞IK1通道口◎心肌細(xì)胞靜息時(shí)開放，是形成心室肌細(xì)胞靜息電位的基礎(chǔ)◎其對(duì)K+的通透性因膜的去極化而降低第9頁,共63頁，2024年2月25日，星期天2.心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位（actionpotential）心室肌Ap的主要特征:①復(fù)極化過程復(fù)雜②持續(xù)時(shí)間長、有平臺(tái)期③升支和降支不對(duì)稱④可分為0、1、2、3、4期Whatisactionpotential

？第10頁,共63頁，2024年2月25日，星期天心室肌細(xì)胞與神經(jīng)細(xì)胞動(dòng)作電位的比較2.心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位（actionpotential）第11頁,共63頁，2024年2月25日，星期天心室肌細(xì)胞AP分期和形成機(jī)制2.心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位（actionpotential）第12頁,共63頁，2024年2月25日，星期天（1）去極化過程：0期（phase0）

從-90mV→+30mV，約1～2ms,200-400V/S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)（后期有少量ICa-T）→去極化。Whatisthresholdpotential？2.心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位形成機(jī)制第13頁,共63頁，2024年2月25日，星期天快INa通道特點(diǎn)：快通道（fastchannel）：激活快－可引起再生性循環(huán)－失活快快INa通道可被河豚毒（TTX）阻斷，但心肌細(xì)胞敏感性低

(1/100～1/1000)神經(jīng)和骨骼肌細(xì)胞INa受抑制時(shí)，心內(nèi)興奮傳導(dǎo)減慢，臨床：Ⅰ類抗心律失常藥主要以抑制INa奎尼丁、普魯卡因胺、丙吡胺等第14頁,共63頁，2024年2月25日，星期天（2）復(fù)極化過程：

慢，歷時(shí)200-300ms

包括1期、2期、3期

1期復(fù)極（快速復(fù)極初期）

+30mV

0mV左右，歷時(shí)約10ms

0期和1期合稱鋒電位

(spikepotential)

2.心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位形成機(jī)制第15頁,共63頁，2024年2月25日，星期天1期快速復(fù)極：是由K+負(fù)載的瞬時(shí)外向電流（transientoutwardcurrent，Ito）所引起0期末：①Na+內(nèi)流停止（通道失活）②Ito通道開放（去極化達(dá)-30mv時(shí)激活，開放5--10ms）一過性K+外流膜電位從+30mV至0mV左右2.心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位形成機(jī)制ICl第16頁,共63頁，2024年2月25日，星期天2.心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位形成機(jī)制瞬時(shí)外向電流（transientoutwardcurrent，Ito）◎去極化達(dá)-30mv時(shí)激活，開放5--10ms◎Ito由K+負(fù)載◎

Ito存在種屬差異，存在Ito1

與Ito2◎

Ito可被鉀通道阻斷劑

4-氨基吡啶(4-AP)選擇性阻斷◎

Ito2(ICl-Ca)：鈣濃度增加激活的Cl-流

可被氯通道阻滯劑阻斷第17頁,共63頁，2024年2月25日，星期天

2期：平臺(tái)期(plateau)：膜電位水平在0mV上下，歷時(shí)100-150ms

是心室肌AP持續(xù)較長時(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.心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位形成機(jī)制第18頁,共63頁，2024年2月25日，星期天2.期形成機(jī)制:兩種電流內(nèi)向電流：ICa-L

(L型鈣電流)，慢失活I(lǐng)Na、INa-Ca

外向電流：IK(延遲整流鉀電流)，IK1、Ipump2.心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位形成機(jī)制

第19頁,共63頁，2024年2月25日，星期天T型（transientchannel)Ca2+通道

①介導(dǎo)T型鈣電流(T-typecalciumcurrent，ICa-T)

②屬于快通道，激活和失活均快③閾電位為-50~-60mV，參與0期去極過程④可被鎳（NiCl2）阻斷，一般鈣拮抗劑對(duì)ICa-T

無阻斷作用L型(long-lastingchannel)Ca2+通道

①介導(dǎo)L型鈣電流(L-typecalciumcurrent，ICa-L)

②屬于慢通道，激活、失活和復(fù)活均慢

③閾電位為-40mV，2期的主要內(nèi)向離子流④可被Mn2+、維拉帕米、地爾硫卓阻斷心肌細(xì)胞膜的Ca2+通道電流

：第20頁,共63頁，2024年2月25日，星期天3期復(fù)極(快速復(fù)極末期)0mV-90mV

歷時(shí)約為100～150ms

2.心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位形成機(jī)制第21頁,共63頁，2024年2月25日，星期天

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↑再生性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：2.心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位形成機(jī)制IK1INa-Ca/Ipump第22頁,共63頁，2024年2月25日，星期天IK通道：◎延遲整流鉀電流（delayedrectifierK+current,IK）◎介導(dǎo)心室肌動(dòng)作電位3期K+離子外流◎

IK受抑制時(shí)，3期復(fù)極會(huì)明顯延長，臨床：Ⅲ類抗心律失常藥主要以抑制IK

如：胺碘酮、索他洛爾◎有IKr、IKs等亞型第23頁,共63頁，2024年2月25日，星期天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):①Na+-Ca2+交換(繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn))②Ca2+泵活動(dòng)2.心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位形成機(jī)制Ca2+3Na+Ca2+3Na+2K+第24頁,共63頁，2024年2月25日，星期天心室肌生物電形成機(jī)制小結(jié)動(dòng)作電位時(shí)程(actionpotentialduration,APD)：0期～3期，200～300ms

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、Ik通道)K+外流(Ik通道)Na+、Ca2+出胞K+入胞4K+外流(Ik1通道)RP第25頁,共63頁，2024年2月25日，星期天2.心房肌細(xì)胞動(dòng)作電位第26頁,共63頁，2024年2月25日，星期天2.心房肌細(xì)胞跨膜電位心房肌細(xì)胞跨膜電位的特點(diǎn)：①靜息電位為-80mV，IK1通道密度稍低，Na＋內(nèi)漏稍多②0期、1期、3期產(chǎn)生的機(jī)制與心室肌細(xì)胞相似③AP歷時(shí)較短（150～200ms），無明顯2期復(fù)極（Ito通道發(fā)達(dá)）④心房肌細(xì)胞富含Ik－ACh通道心房顫動(dòng)—電學(xué)重構(gòu)（ICa、Ito、Ik－ACh、Ik1等多種電流改變）第27頁,共63頁，2024年2月25日，星期天(二)自律細(xì)胞的跨膜電位及其形成機(jī)制心室肌細(xì)胞竇房結(jié)P細(xì)胞浦肯野細(xì)胞三種心肌細(xì)胞動(dòng)作電位比較第28頁,共63頁，2024年2月25日，星期天1、竇房結(jié)P細(xì)胞(pacemakercell)

Ap的特點(diǎn)：①最大復(fù)極電位為-70mV，閾電位為-40mV②0期去極化幅度低（僅70~85mV）速度慢（約10v/s），時(shí)程長（約7ms）③只有0、3、4期，無1期和2期④4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(二)自律細(xì)胞的跨膜電位及其形成機(jī)制第29頁,共63頁，2024年2月25日，星期天(1)0期去極化過程：

Ca++內(nèi)流（L型慢鈣通道）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。竇房結(jié)細(xì)胞的動(dòng)作電位產(chǎn)生機(jī)制：

第30頁,共63頁，2024年2月25日，星期天(2)3期復(fù)極化過程:IK

——K+外流

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)極至最大舒張電位竇房結(jié)細(xì)胞的動(dòng)作電位產(chǎn)生機(jī)制：

第31頁,共63頁，2024年2月25日，星期天(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)向離子流竇房結(jié)細(xì)胞的動(dòng)作電位產(chǎn)生機(jī)制：

第32頁,共63頁，2024年2月25日，星期天If：超極化激活內(nèi)向離子電流(hyperpolarization-activatedinwardioncurrent，Ih或If）

◎由超極化激活環(huán)核苷酸門控離子（hyperpolarization-activatedcyclicnucleotide-gated，HCN)通道介導(dǎo)

◎內(nèi)向Na+電流占主導(dǎo)，亦存在少量K+外流

◎HCN通道受膜電位和cAMP的雙重調(diào)控，在膜電位為－50～－60mV時(shí)開始激活，最大激活電位為－100mV左右，可被銫（Cs）阻斷竇房結(jié)細(xì)胞的動(dòng)作電位產(chǎn)生機(jī)制研究進(jìn)展：

第33頁,共63頁，2024年2月25日，星期天竇房結(jié)細(xì)胞的動(dòng)作電位產(chǎn)生機(jī)制研究進(jìn)展：

研究表明，竇房結(jié)P細(xì)胞起搏活動(dòng)的遠(yuǎn)不止上述的離子流目前已知的還有：◎持續(xù)性內(nèi)向離子流（sustainedinwardcurrent，IST，一種對(duì)鈣通道阻滯劑敏感的鈉流）◎鈉-鈣交換電流（INa-Ca）◎背景電流（backgroundcurrent，包括鈉流和鉀流）◎ICa-L的亞型D型ICa-L（一般的ICa-L為C型）。但這些離子流在竇房結(jié)P細(xì)胞起搏原理中的重要性還有待進(jìn)一步明確第34頁,共63頁，2024年2月25日，星期天2、浦肯野細(xì)胞：是一種快反應(yīng)自律細(xì)胞特點(diǎn)：①Ap分為0期、1期、2期、3期、4期

②0期去極化速快，幅度大

③4期可自動(dòng)去極化，但速度慢（0.02V/S）

形成機(jī)制：

①0、1、2、3期與心室肌相似

②4期自動(dòng)去極化的離子基礎(chǔ):

外向電流(Ik)逐漸減弱內(nèi)向電流(If)逐漸增強(qiáng)4(二)自律細(xì)胞的跨膜電位及其形成機(jī)制第35頁,共63頁，2024年2月25日，星期天第36頁,共63頁，2024年2月25日，星期天

興奮性（excitability）

自律性（autorhythmicity）電生理特性傳導(dǎo)性（conductivity）

收縮性（contractility）機(jī)械特性二、心肌的生理特性第37頁,共63頁，2024年2月25日，星期天1、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（一）興奮性（excitability）Whatisexcitability?第38頁,共63頁，2024年2月25日，星期天-55mv-60mv-80mv-90mv局部反應(yīng)期有效不應(yīng)期：給任何刺激均不興奮原因：鈉通道失活相對(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)活超常期：閾下刺激可引起興奮。原因：鈉通道大部分部復(fù)活，此期的膜電位（-80→-90mv)與閾電位（-70mv)接近第39頁,共63頁，2024年2月25日，星期天圖4-13心室肌細(xì)胞復(fù)極電位與不應(yīng)期、興奮性的關(guān)系示意圖b、c、d的AP0期去極化速度和幅度均較小，APD和ERP較短。第40頁,共63頁，2024年2月25日，星期天2、影響興奮性的因素：

（1）靜息電位或最大復(fù)極電位水平小大若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？（一）興奮性（excitability）衡量興奮性高低的指標(biāo)？第41頁,共63頁，2024年2月25日，星期天（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奮性低閾電位水平上移距離小興奮性高閾電位水平下移（一）興奮性（excitability）高鈣奎尼丁低鈣第42頁,共63頁，2024年2月25日，星期天+30mv（3）引起0期去極化的離子通道性狀

（一）興奮性（excitability）第43頁,共63頁，2024年2月25日，星期天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——相當(dāng)于整個(gè)收縮期加舒張?jiān)缙?/p>

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。（一）興奮性（excitability）第44頁,共63頁，2024年2月25日，星期天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代償間歇期前收縮期前興奮心肌收縮第45頁,共63頁，2024年2月25日，星期天

概念：心肌組織在沒有外來刺激的情況下能自發(fā)生節(jié)律性興奮的能力或特性，簡稱自律性

衡量自動(dòng)節(jié)律性指標(biāo)

頻率規(guī)則性（二）自動(dòng)節(jié)律性（autorhythmicity）第46頁,共63頁，2024年2月25日，星期天

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（在體70次/分）房室交界50次/分浦肯野纖維25次/分（二）自動(dòng)節(jié)律性（autorhythmicity）第47頁,共63頁，2024年2月25日，星期天竇性節(jié)律：由竇房結(jié)起搏的心臟節(jié)律性活動(dòng)潛在起搏點(diǎn)

(latentpacemaker)異位起搏點(diǎn)

(ectopicpacemaker）正常起搏點(diǎn)(normalpacemaker）

：竇房結(jié)（二）自動(dòng)節(jié)律性（autorhythmicity）第48頁,共63頁，2024年2月25日，星期天竇房結(jié)對(duì)潛在起搏點(diǎn)的控制機(jī)制①搶先占領(lǐng)（capture）：

潛在起搏點(diǎn)4期去極化速度慢，在尚未達(dá)到其閾電位之前，竇房結(jié)的節(jié)律性興奮已經(jīng)下達(dá)。

②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（二）自動(dòng)節(jié)律性（autorhythmicity）第49頁,共63頁，2024年2月25日，星期天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：間差距小，自律性增高

（2）4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

（二）自動(dòng)節(jié)律性（autorhythmicity）第50頁,共63頁，2024年2月25日，星期天（三）傳導(dǎo)性

衡量傳導(dǎo)性的指標(biāo)：

動(dòng)作電位沿細(xì)胞膜傳播的速度來衡量

心肌傳導(dǎo)興奮的能力第51頁,共63頁，2024年2月25日，星期天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)全體心室肌第52頁,共63頁，2024年2月25日，星期天房室延擱的意義:

避免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(atrioventriculardelay)：

房室交界是興奮由心房傳向心室的唯一通道，房室交界區(qū)的細(xì)胞的傳導(dǎo)速度很慢，其興奮由心房傳至心室需經(jīng)一個(gè)0.1s時(shí)間延擱.

（三）傳導(dǎo)性

第53頁,共63頁，2024年2月25日，星期天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（三）