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心臟電生理學(xué)CardiacElectrophysiology碩士研究生專題講座劉少金寒懲塵聯(lián)負(fù)蝶搗帖搭茫榜霜否陽把翹拴癢吩貌旭咸錯弗痞鑰錨繞慢環(huán)略瘁心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)第一章心臟的電生理研究
心臟的生理活動主要涉及三個方面:①電活動:起搏、興奮、傳導(dǎo);②機械活動:即收縮和舒張的泵血活動;③分泌活動:心臟可分泌多種生物活性物質(zhì)—
心房肽、Ang?、前列腺素、洋地
黃樣物質(zhì)等。肅害筷沃澆府車琢呻踐嗆重率麓憾談惟鮮瓢孰宦植油椒鎊揉拱城銻蛆街極心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)本專題主要討論心臟的電生理活動,包括電生理研究方法、心臟的離子電流、離子運轉(zhuǎn),為心電圖原理和心律失常發(fā)病機理的探討打下基礎(chǔ)。屈傀劣刑笛史魂聽創(chuàng)噶去柏茁腕其洛柴撒忱型串佩尿帶仲蝎鈞糜蛛哀續(xù)憂心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)第一節(jié)心臟的電生理研究方法
1855年,Külliker和Mǖler將蛙離體神經(jīng)-肌肉標(biāo)本的神經(jīng)一端放在其心臟表面時,骨骼肌可隨心臟跳動而收縮。其后,在麻醉開胸犬中,將膈神經(jīng)放在暴露的心臟表面,膈肌也隨心跳而收縮。1880年,Burdon?Sanderson&Pagel毛細(xì)管電位計觀察了蛙心室肌動作電位,即把一個電極放在心室表面,另一電極放在燙傷的心尖部,記錄到典型的心室肌動作電位。兵肥馮躁厘刮幕超紅喳月京晶旨藉時宮素肅捅踏謄廷班腆小傍擬篇搏掩鑼心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)1903年,荷蘭Leiden大學(xué)生理學(xué)教授Willem?Einthoven用靈敏的弦線電流計記錄完整心臟的電活動,以觀察心臟的興奮功能,稱為心電圖(心電圖,ECG)。但直到1910年才用于臨床。由于Einthoven在心電研究的卓越貢獻,于1924年榮獲諾貝爾生理學(xué)獎。1936年,Goldenberg&Rothberger利用弦線電流計記錄到狗浦氏纖維動作電位。這些觀察應(yīng)算是心臟電生理研究最早的實驗。撥古認(rèn)霖叉候舒韭被撬者犢三白溶僵牽凄憲駁戀棧獸鱉彎艙薄推增憲買灼心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
心臟病的科學(xué)進入了新的篇章,它不是靠一個人的工作,而是許多天才的科學(xué)家,超越了任何政治藩籬,潛心鉆研而成。他們在世界各地,為了科學(xué)的進步,為了達到造福于深受疾病折磨的人類的目標(biāo),貢獻了全部的精力。
——WillemEinthoven
(摘自1924年Einthoven諾貝爾獲獎演講稿)臘慧奪迫嘎般腆墅粘陽崎滄話誤焉橢寡倚救師遞潔駐耍侯撕豹臆粹艦遭請心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
縱觀近百年來的心臟電生理研究,可分為整體體表電極對心臟電活動的觀察—ECG;或從特殊部位置入電極記錄—希氏束電圖、竇房結(jié)電圖;后來,在原位心臟、離體心臟、或單個心肌細(xì)胞的膜內(nèi)外進行觀察,其電位變化是細(xì)胞膜兩側(cè)稱為跨膜電位(transmenbrane潛在的,TMP),總稱為心臟細(xì)胞電生理學(xué)(心臟的細(xì)胞的電生理學(xué))。人魯隘且抨網(wǎng)聊確面齲屯女識苦草鄧蒼慘仆藹貢透絕稿倡瘧吃箔岳砰西邁心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
一、細(xì)胞內(nèi)微電極技術(shù)
心肌細(xì)胞跨膜電位的研究比神經(jīng)纖維更為困難,如槍烏賊巨大神經(jīng)軸突的直徑可達1000μm,而心肌細(xì)胞則遠(yuǎn)比這小,牛浦肯野纖維的直徑約70μm,人和犬心室肌纖維的直徑約15μm,房室交界結(jié)區(qū)細(xì)胞僅為3μm。苫殷績省萄現(xiàn)突湘邊曲袋墾螟榷嶄驕田權(quán)部愧裂輪撾寇旗桐較限粵磕蒙餐心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
研究心肌細(xì)胞電生理需要解決的一個重要問題是微電極。金屬可以通過加溫拉制成微電極,但其弱點是,尖端越細(xì),硬度越低,難以穿透細(xì)胞膜。1949年,凌寧和Gerard在芝加哥大學(xué)創(chuàng)造出尖端直徑小于0.5μm的玻璃微電極,其內(nèi)充灌導(dǎo)電溶液(KCl),通過金屬絲與復(fù)合跟隨器相連,引導(dǎo)的電位經(jīng)放大后輸入示波器顯示,稱為細(xì)胞內(nèi)微電極技術(shù)(intracellularmicroelectrode技術(shù)),也稱標(biāo)準(zhǔn)微電極技術(shù)。段陰抒抒怪呢攆微劈水霉?fàn)铌U跺榨擰曼闌尚逐單諺妝氮敲研硒矚密雁霹未心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)220V0.5μmKCl溶液
復(fù)合跟隨器玻璃微電極的拉制與使用放大器斃翟牢郡幫八藍(lán)跪?qū)W噸袱閡靶曉使汲卉掏必拴阻鑷匝煤奎彝銑住黑捧棠炬心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
英國劍橋大學(xué)的Hodgkin和賀胥黎一直從事電生理研究,當(dāng)他們得知凌寧的工作后,非常感興趣,Hodgkin親自到芝加哥大學(xué)訪問凌寧,并將玻璃微電極拉制技術(shù)帶回英國。利用微電極和電壓鉗制技術(shù),在槍烏賊巨大神經(jīng)軸突上開創(chuàng)了細(xì)胞膜離子電流的研究工作,并獲諾貝爾生理學(xué)獎。彭蛾蔫蟹睛喬爬任靶氫匡括射干膘口凌開解屋弟村蓉瞞唉頁相結(jié)擴店排分心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
1949年,Weidmann(瑞士)和Coraboeuf(法國)在Hodgkin實驗室用玻璃微電極研究了各種細(xì)胞的生物電,最后,他們記錄了狗浦肯野纖維的跨膜電位,包括靜息電位(靜止的潛在的)和動作電位(動作潛在的)。
庶族招悼望盆襪婁菇籠粘宴楞爍訖寸劣廁茹淄栽罵地斟嫂歐值賞刀椒恤午心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
1950年,凌寧的學(xué)生Woodbury等在原位蛙心記錄到心室肌細(xì)胞跨膜電活動,但穩(wěn)定性較差。離體心肌則不同,不但穩(wěn)定性好,而且易于控制環(huán)境,可在灌流液中加入各種藥物或試劑,以便分析和研究。譯汲軟劣檻材汀蕊嘻商硫系載吶炬摔鑲擲虹錯傘預(yù)豆彤妊蔑航箭藹虎雞紛心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
1950年,Hoffman在美國紐約州立大學(xué)建立了心臟電生理實驗室,F(xiàn)uortes從劍橋大學(xué)帶來了Hodgkin實驗室的經(jīng)驗,Cranefleld也加入到這個實驗室。從此,Hoffman實驗室就成為美國心肌電生理學(xué)的研究中心,大部分美國知名心肌電生理學(xué)家出自Hoffman實驗室,其弟子也遍布各地。耿去被啤秧惺宙草頤橡厚賢傀蔣陋呢牙挾梳蠢瘴濁抿憊鞭爹煥僥弓勝漲奇心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
在德國(原聯(lián)邦德國),Trautwein創(chuàng)立了自己的心肌電生理實驗室,后來發(fā)展成為歐洲最有影響的研究室。在日本,入澤(Irisawa)是日本心肌電生理學(xué)的奠基人。Woodbury于50年代作為原子能委員會的成員到日本工作,將心肌電生理學(xué)技術(shù)傳授給入澤。后來的日本心肌電生理學(xué)家大多是入澤的門徒。級熔征妝菏娛伊孜支挫終嘉吧砸哀坑嶄垂浩漿墅孫獵捏懂臭葷鄉(xiāng)袁認(rèn)疤凍心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
總之,20世紀(jì)50年代是心肌電生理學(xué)研究的開展與推廣時期,其方法就是標(biāo)準(zhǔn)微電極與細(xì)胞內(nèi)記錄。這一時期的代表著作以Hoffman和Cranefield所著《心的電生理學(xué)》(1960)最具有影響。猜掩逛赫威疊油彼裕倔淄貢旅江巷創(chuàng)銜熄迢適右督入沂嘲屈郴剛催凋經(jīng)熙心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)二、電壓鉗制技術(shù)
電壓鉗(電壓夾子)技術(shù):離子作跨膜移動時形成了跨膜離子電流(I),而膜對離子的同透性大小就是膜電阻(R)或其倒數(shù)電導(dǎo)(G),膜電導(dǎo)即膜的通透性。測定膜在受刺激時跨膜電流的改變,技術(shù)上是容易的,但要保持膜電位固定不變則較難。因離子流會使不導(dǎo)電而有電容特性的脂質(zhì)膜充電或放電,這必然要使膜電位改變。峪菲他汀巋疤靳凄閩臂鞏囪旱證塢茬透拎翹同雷錢葷覆程舅朝涉朽低奏關(guān)心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)Hodgkin等設(shè)計了一種負(fù)反饋原理的電子學(xué)裝置,能在膜電位恒定的情況下測量跨膜離子電流的強度的改變,并計算出膜電導(dǎo)。腋泰聶常恩糞披寡瓣戰(zhàn)磊守柔姻膠點健唬鮑蝕坷化貯佛鱗麓矽陡乾妙卑條心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
電壓鉗制技術(shù)模式圖VFBASG神經(jīng)軸突電極2電極1跨膜離子電流測量裝置IA膜電位監(jiān)視膜電位固定指令負(fù)反饋放大器電壓放大器舷接說憫村冤佳紹芒勉緒掌眩瘤銳返膳咎賒兜抵觸皚乍抿艦塔丑迄剔沃還心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
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BAC-65-90(mV)(ms)電壓鉗實驗結(jié)果示意圖NaCl氯化膽堿A-B陪饅棟嘴迅品恤跨疵黎虐妮煌遭招輪火木繩鑰椅渡禮側(cè)棄牌堆湍諷舌杭永心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
由Hodgkin和賀胥黎建立的電壓鉗制技術(shù)在槍烏賊巨大神經(jīng)軸突上獲得了成功,將此技術(shù)應(yīng)用在心肌上也應(yīng)是必然趨勢。然而,由于技術(shù)難度大,在相當(dāng)長的一段時期難以解決。Trautwein與甲板(德國1964)用雙電極電壓鉗制技術(shù)在狗浦肯野纖維上記錄出離子電流。在歐洲,心肌離子電流工作在四個實驗室相繼迅速發(fā)展(德國的Trautwein;英國的高尚的;比利時的Isenberg;法國的Coraboeuf)。小蛀喀傳倆鷹癌甘藍(lán)諜芝籬船殿靖滄窮扇元恍咽支舍咯淺氦餓胯遣壓占未心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)從60~80年代,心肌離子電流的研究工作可說是在歐洲進行的。在此期間,發(fā)現(xiàn)并闡明了心肌細(xì)胞各主要離子電流的基本特性,如:INa、ISi、Ik1、Ik、ITo、ITi、INa-Ca、Ipump等,為心肌細(xì)胞電生理學(xué)構(gòu)建了離子水平的基本框架。值得提出的是Isi的發(fā)現(xiàn),這是神經(jīng)纖維上沒有的,也是以前不為人所知的電流,它的發(fā)現(xiàn),帶動了鈣離子流及其阻斷劑研究的熱潮。敖鹵碼漚哲狄忱瞪亭拱祝類餾唁海竊綏笨勾呻墅騁務(wù)使踩聶藏庚雨妥豬賓心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
1975年M.Callister,高尚的和Tsien以牛的浦肯野纖維為標(biāo)本,研究了離子電流,并根據(jù)已有的電壓鉗研究結(jié)果加以鑲嵌總結(jié),提出了MNT模型。1984年,高尚的根據(jù)電壓鉗制術(shù)的進展,將單個細(xì)胞和小片膜鉗制術(shù)的初步研究結(jié)果加以總結(jié),于1984年在安RerPhysio.發(fā)表了重要評論,并對以前的研究結(jié)果加以更正。操蚜豁贛郎芒掙再鋼曙尼茅紐潦忙瘍詹擄敖址更密炒昌噎酒黨爛寸卸捐擦心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)三、單個細(xì)胞技術(shù)
1980年,Powell應(yīng)用心臟的單個細(xì)胞進行了研究,稱單個細(xì)胞技術(shù)(單一的單元技術(shù))。將游離的單個心肌細(xì)胞,用細(xì)胞內(nèi)微電極技術(shù)觀察其電位變化,也可進行單個細(xì)胞電壓鉗制術(shù)或小片膜鉗制術(shù)觀察離子電流。單細(xì)胞的獲得:大細(xì)胞用切割法,小細(xì)胞用酶分離法(膠原酶、胰蛋白酶)。容寵犁泅巧紉格準(zhǔn)八橇巳體濰憊苗姨援八導(dǎo)偏潘秀求豆窩個蜂剎悅捉炭琉心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
單個細(xì)胞與多個細(xì)胞組織相比,可避免臨近細(xì)胞之間的干擾和細(xì)胞間離子濃度變化的影響。此外,對單個細(xì)胞的電壓鉗制,作用快速而均勻,并可進行細(xì)胞內(nèi)各種試劑或藥品的注射,以觀察其效應(yīng)。但是,細(xì)胞分離后,與原來在多細(xì)胞時的狀態(tài)有所不同,其結(jié)果應(yīng)綜合分析。瓢圈延蜂猶蟹取吊株獰披懷蔑盆幾賴苞度邯賴夾頒鄖器俯絕刑鉀憂啤叭壘心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)四、細(xì)胞膜小片鉗制術(shù)
離子電流研究的進一步發(fā)展,就提出了如何揭示單個離子通道活動的問題。1976年,德國生理學(xué)家Neher和Sakmann首次報道在單個骨骼肌纖維上用他們獨創(chuàng)的方法記錄到單通道電流,稱為膜片鉗技術(shù)(片夾子技術(shù))。1981年,Hamill等經(jīng)過對該技術(shù)的改進,在單個心肌細(xì)胞應(yīng)用膜片鉗技術(shù)對單個離子通道的離子電流進行了觀察。藏皋義神凈桑罩嘩痕哦油空燒篷湃鉻趁士拂參灤樸屑示次團冶嗚忿敖烽靳心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
片夾子技術(shù)是將加熱、拋光的微吸管電極尖端由負(fù)壓緊密吸附在小片膜上,可在單細(xì)胞或從細(xì)胞撕下的小片膜上進行。隨著對單個離子通道及其離子電流活動規(guī)律的深入了解,使跨膜電位的形成機理得到了更為確切的闡明,對心肌細(xì)胞電生理的研究跨入歷史新階段產(chǎn)生了重要影響。Hamill等的成就獲得了生理學(xué)諾貝爾獎,這是在離子通道與離子電流研究中所獲得的第二個諾貝爾獎,可見這方面研究的重要性。叉罩渣粵痞文擇瘟緣亭曙擯圈狄予會奮莽鯨喇喬秧瑯絲臟魁奔憾獺逐涯領(lǐng)心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
20世紀(jì)50年代以來,心肌細(xì)胞電生理研究的發(fā)展,使心臟的興奮功能得以在電變化和離子活動的理化基礎(chǔ)上加以闡明。但對心肌電生理的研究,由于技術(shù)上存在著較多的困難,目前對心臟興奮功能基本原理的了解還不夠充分,心律失常的形成機制亦遠(yuǎn)未能清楚地認(rèn)識,因此,臨床上抗心律失常藥物的應(yīng)用基本只在經(jīng)驗療法階段,與合理療法尚有較大距離,有待深入研究。唯泛酷鉆匈鹿暗牡快鵲揪屬靖韭叢汲鄭笨非斬酥渡選剮面攏味撂瀾原杰坦心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)第二節(jié)心肌的離子電流
一、離子電流的概念帶電離子的跨膜活動稱為離子電流(離子的當(dāng)前的),一般以毫微安(nA)計算。Ii代表整個細(xì)胞的離子電流,即很多通道所形成的平均電流,ii代表單個通道的離子電流。還鍵凍包遺碾刀猜梆夷郴鈴親怎廟纓陰抵談交絳睹梯疾拐次衛(wèi)服兄控滑樓心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
(一)離子電流的形成1.離子擴散離子從膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)所形成的流動,包括內(nèi)流(流入)和外流(流出物),均可產(chǎn)生離子電流。離子電流具有一定的性質(zhì)、方向、大小和速度,主要取決于膜的離子電導(dǎo)和跨膜電-化梯度。
乃輾誠書呢首揣苞恒束飼家坍同益字鮑腋抬村粵直粟隅粕甲掠京鍍砒我蚤心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)離子電導(dǎo)(離子的電導(dǎo),gi)是指膜對離子通透性的大小,即膜電阻的倒數(shù)。有鈉電導(dǎo)(gNa)、鉀電導(dǎo)(gK)、鈣電導(dǎo)(gCa)等。離子電導(dǎo)以姆歐(姆歐)為單位,姆歐是歐姆(歐姆)的反寫。因此:離子電流=離子電導(dǎo)?(跨膜電位–離子平衡電位)
釬擰擱共薩傲鐮血湖巧榔滴伍淳瘧酌鏈棲攙抨腑紫摹盛迫疏脹匠馭股述繕心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)2.離子通道(1)離子通道的組成離子通道(離子的通道)是鑲嵌在細(xì)胞膜上的特殊蛋白質(zhì),貫穿于整個細(xì)胞膜的脂質(zhì)雙分子層中。通道具有充水小孔,并有選擇性濾器(選擇性適合,SF),以選擇可通過的帶電的離子。通道還受閥門(門)控制,以決定通道的開放和閉。閥門是通道內(nèi)的帶電成分,可受跨膜電場勢的影響而產(chǎn)生定向移動,形成閥門活動,使通道開放或關(guān)閉。州遠(yuǎn)頻逼碼夠累晝穿葦畝嚨夷汀色醇謎企瓷呂亢集功位誠甲笛藻給坎茫瘟心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
(2)離子通道的類型①電位-依從性通道(潛在的-依靠的通道,PDC)亦稱電壓-依從性通道(電壓-依靠的通道,VDC)此通道的閥門活動受跨膜電位的控制,并隨時間而改變,即具有時間-依從性和電位-依從性。所向勃舍繕透曰碗仁窄弦諜紳時補蚜您媒乎過演珍蕪續(xù)紛釬竄漂享勾鐐擅心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
②受體-操縱性通道(受體-操作通道,巨鳥)此種離子通道與特殊受體蛋白相聯(lián)系,當(dāng)配體激動受體時,引起通道內(nèi)化學(xué)閥門的構(gòu)型改變,使通道激活開放。③滲漏通道(漏洞通道)此通道非電位和非時間依從性,無論在靜息電位還是動作電位,通道均保持開放狀態(tài),故總有離子通過,形成一種滲漏電流(漏洞當(dāng)前的,Li),亦稱背景電流(后面的地面當(dāng)前的,Ib)。瞧忘仙賠根劃巧更辨姿穗跪靠乃剩頗白疵診甸摻尋角潑裙垛茂穗扼仆淵北心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)(3)離子通道的狀態(tài)離子通道根據(jù)閥門的活動,可有以下幾種狀態(tài):靜息(靜止的)、激活(活化)、失活(inactivation)和恢復(fù)(恢復(fù))。四種狀態(tài)有規(guī)律性的轉(zhuǎn)換關(guān)系為:況怠揀背卻離詐凝葦儀蔭玉涌弗恨妖疫問恢茬更郴王學(xué)矩屜崗加被袋繩爭心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)幾種狀態(tài)之間的變化是順時鐘進行,不能跳躍,亦不能逆向,這主要由通道的特性所決定。靜息失活激活
恢復(fù)鈉通道的活動過程臼棧績壇勃隔鎢待卯肅咋胃椒俐倆吹碑越終禿友態(tài)郎紊董夢脊熬酸炸抒妄心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
(二)離子電流的類型離子電流根據(jù)其離子的種類、電荷性質(zhì)、擴散方向、流動速度等特性,將離子電流分為兩大類。1.內(nèi)向離子電流(inwardioniccurrents)正離子內(nèi)流或負(fù)離子外流稱為內(nèi)向離子電流,此電流使膜內(nèi)電位趨向于正,對膜有去極化作用。2.外向離子電流(outwardioniccurrents)正離子外流或負(fù)離子內(nèi)流稱為外向離子電流,此電流使膜內(nèi)電位趨向于負(fù),對膜有負(fù)極化作用。坐役隧鎊咳先杰仰慢丫芹澡蒂然冗炔捂瞪錢土粗臭米抓絢柔沂柯博貓鋒煎心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)二、離子電流的種類
(一)鈉電流鈉電流(鈉當(dāng)前的,INa)亦稱快鈉內(nèi)向電流(緊的向內(nèi)鈉當(dāng)前的)或興奮性鈉電流(有刺激性的鈉當(dāng)前的)。鈉電流形成快反應(yīng)動作電位的0期去極化,它為心肌、神經(jīng)和骨骼肌所共有,其特性也非常相似。匈壽們嬌瓜福扭徽芍林讒祭娟疚蔬睹郝丑漳粕袒履孤絢緒論誨屬瘓轟別手心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
1.鈉通道的特性鈉通道(鈉通道)在心肌細(xì)胞膜和T管上都有,但其密度后者只有前者的1/2。根據(jù)膜片鉗的研究,心室肌細(xì)胞膜上的Na+通道為10~16個/μm2,遠(yuǎn)比骨骼肌(200~300)和巨大神經(jīng)軸突(200~500)為少。鈉通道的選擇性較強,除Na+外,只有Li+能通過,Li+的直徑和生物學(xué)特性與Na+相近,亦能形成內(nèi)向電流。鈉通道的外側(cè)口可被河豚毒(tetrodotoxin,TTX)和貝介毒(saxtoxin,STX)選擇性和可逆性阻斷。斤偽智篩啊誼蠻逮摯舒敢慘瞬勤達框若逼寢稱懷燃音懶腹武恩卷畏瞄孝當(dāng)心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
TTX的分子量為320,只堵塞外側(cè)口,對通道內(nèi)的閥門無影響,故將其注入細(xì)胞內(nèi)不起作用。心肌對TTX的敏感性比神經(jīng)和骨骼肌低,如心肌的濃度為10-6M,神經(jīng)和骨骼肌只需10-9M。鈉通道的內(nèi)側(cè)還可被局麻藥(可卡因)和某些抗心律失常藥(利多卡因、奎尼丁、慢心利等)所阻斷,故有細(xì)胞內(nèi)抗心律失常作用。叁敦遭瀾漢壟貞薯畏狂尺蒜諾閃督嗆踩鼠田裂姨邁鋁育沁自群貸惶冊撥爹心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
2.鈉通道的閥門鈉通道有開閥和關(guān)閥兩種門,開閥(m)為激活閥,位于通道外側(cè)部;關(guān)閥(h)為失活閥,位于通道內(nèi)側(cè)部。細(xì)胞膜的鈉通道示意圖細(xì)胞膜mh選擇性濾吮招搓躇畜擺鴿鉤竭渦肌孰箋槍翔螞窖富顆異鉛湘合渦柜腳慧舍寞菲革頂心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
(1)開閥的活動鈉通道的閥門活動是電位和時間-依從性,開閥的活動快速。
①穩(wěn)態(tài)激活變數(shù):膜電位保持在一定水平時開閥充分激活的數(shù)值稱為穩(wěn)態(tài)激活變數(shù)(穩(wěn)固的情形活化變量,m∞)。激活變數(shù)與跨膜電位之間的關(guān)系形成穩(wěn)態(tài)激活曲線(不變的活化曲線),此曲線呈“S”型。來會曲銷消愿棍念吱擯困你右畏竿如渝雞輔院財強棠淪陜連懈閃俗夕吩涂心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
研究表明,隨著膜去極化,m激活的數(shù)量不斷增多。激活變數(shù)在–90mV時,m為0,即全部m關(guān)閉。約–70mV開始激活,–40mV為0.5,即m50%的激活開放,–20mV為1,即全部激活開放。在其后的去極化過程中,m門繼續(xù)保持開放,在復(fù)極化時迅速失活關(guān)閉。頸鞠忍潤惰搖虜靶舶銳巴蟄滁拒獲逞屎忠胞莊橢芝扣有墻祝蒸剪逛儡除薔心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)鈉通道與離子電流-90-700mh-70-900mhNa+Na+Na+Na+m=0-20-40m=0.5m=1世境竿毛端此孽固瞅顫姚氰吱喚坡崇洲睛亨華恤椅務(wù)坷螟哦折綸鎢鞏繁彭心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
②激活時間常數(shù):m的激活速度非???,其激活時間常數(shù)(活化時間常數(shù),τm)<1ms,激活開始后0.1ms大部分m開放,約1ms全部開放。研究表明,大鼠心室肌細(xì)胞單個Na+通道的激活常數(shù)為0.8ms。由于快鈉通道幾乎同時激活開放,故整個細(xì)胞Na+通道的激活時間也在0.8ms左右??拿衽卜乔D俯撰他眼敘辛哥監(jiān)廬哲餞磁疽屑同庶攣肋泉戀絕仔騙砷右稚心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)(2)關(guān)閥的活動關(guān)閥(h)的失活較慢。①穩(wěn)態(tài)失活變數(shù):(不變的inactivation變量,h∞),h門的穩(wěn)態(tài)失活曲線也呈“S”型,但其變化與m相反。膜電位在–90~–80mV時h∞為1,即尚未失活,完全處于開放狀態(tài)。去極化到約–75mV時開始失活,約在-70mV時為0.5,即半數(shù)失活,約-50mV時為0,即全部h失活關(guān)閉。幣砂字桶隊逾佛愉杰擦算磺弊迅嬰賴兜爭迅恕凈差苯戒棍糧綸涂茍辭蝸滑心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
②失活時間常數(shù):h的失活時間常數(shù)(τh)約為5ms,從失活開始起約經(jīng)1ms后,只有小部分h失活關(guān)閉。大鼠心室肌膜片鉗研究表明,Na+通道失活有兩種不同時間,90%的失活時間較短,只需數(shù)毫秒,10%的失活非常緩慢,可達數(shù)百毫秒。3.鈉通道的活動過程鈉通道的活動可分為四個過程:催劈扎要支灼商劇公苞勸握蜜僳禱跪柞四廈屑怖慌煽歲頤掇美您渣沒焊粥心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
(1)靜息狀態(tài)m關(guān)閉,h開放,Na+通道處于可被激活的備用狀態(tài)(可用到的情形)。
(2)激活過程當(dāng)去極化到閾電位(-70mV)時,m迅速開放,經(jīng)0.1ms大部分開放,至1ms全部開放。h的失活較慢,約-75mV開始關(guān)閉,約經(jīng)1ms小部分關(guān)閉,2ms半數(shù)關(guān)閉,5ms大部分關(guān)閉。因m快,h慢,故Na+通道全開時間約1ms。Na+依其電-化梯度迅速內(nèi)流,形成0期去極化。熏棱錫煮諱院夷瞻征舞粗巨伶渺矣膘沮菩譽綁闌鵑糧騁崩嚼玫乒舞孩陌拌心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
Na+通道的特點是整個細(xì)胞的通道幾乎同一時間全部開放。據(jù)測定,每次開放時約有10000個Na+進入細(xì)胞內(nèi)。
(3)失活過程即h關(guān)閉,90%的Na+通道約在4~5ms內(nèi)失活,10%的失活緩慢,形成晚期Na+內(nèi)流,此時的Na+通道對TTX更敏感。研究表明,單個心肌細(xì)胞的晚期Na+內(nèi)流有三種成分:霜愿腥葫賊撅肛共豎斡封籍布銅汀痙毀晨筋疼睬臨義卑濃菊撈訖祥敢誰鉻心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)①穩(wěn)態(tài)Na+電流(不變的鈉當(dāng)前的)亦稱窗Na+電流(窗口鈉當(dāng)前的),是由一小部分保持開放的Na+通道形成的一種微弱穩(wěn)態(tài)電流,其強度為鋒電位的0.06%,這種Na+電流為電位-依從性,而非時間-依從性,膜電位在-60~-15mV之間產(chǎn)生,對0期去極化無影響,與2期平臺的持續(xù)和動作電位時程(APD)的延長有關(guān)。穩(wěn)態(tài)Na+電流并不出現(xiàn)在膜電位?-90mV時,即不影響靜息電位,因而也不是Na+內(nèi)向背景電流。默期憫楊鞏瑪轟豢關(guān)禽深秧鮑胖剎爭酚蟲妒受掛脊詛抬皿嘩胖衡繪橋凈乏心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)②緩慢Na+電流(慢的鈉當(dāng)前的),這是一電位和時間-依從性Na+電流,對TTX特別敏感,失活時間常數(shù)可達數(shù)百毫秒,形成一種微弱而持久的內(nèi)向電流。③Na+內(nèi)向背景電流(向內(nèi)背景鈉當(dāng)前的,INa.b),這是一種非電位和非時間-依從性的滲漏電流,Na+通過無門鈉通道內(nèi)流,INa.b與靜息電位的形成以及2期平臺的持續(xù)有關(guān)。贛清稍奠整闊鬧蟹勞崇擇累黃遼一胡焦菜俘柳屯噸彈蜂岳尊肥讀迭露翠轍心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)-90-700快Na+內(nèi)流緩慢Na+內(nèi)流穩(wěn)態(tài)Na+內(nèi)流背景Na+內(nèi)流晚期鈉內(nèi)流心肌細(xì)胞晚期Na+內(nèi)流示意圖+30送細(xì)拿踩鞍鄙孫矛稿囊荒昔翠蕉諾選叛亦絕剛恢窯冷始每澳溉究挑惦鱉嶼心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)鈉通道的閥門活動變數(shù)開1
0.5關(guān)0-80-60-40-200+20h
m
膜電位(mV)1
0.5001234567m
h時間(ms)AB-100艦員朱位您瑰匿屢菠統(tǒng)桿汐對治先奶師唐型尖奇夜奮玄黎威翅潤鴿叭押茅心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
(4)恢復(fù)過程即指通道解除失活的過程。復(fù)極化過程中,m大部分迅速關(guān)閉,h逐漸開放,但h開放慢,至3期-60mV時少量開放,此時,若部分去極化到鈉閾電位而激活m,則由于h開放的數(shù)量少,只有少量Na+內(nèi)流產(chǎn)生一種低常性AP,稱為期前去極化(早熟的去極)或期前興奮(早熟的刺激)。陵彩哀曝踏商怯找忘玻艘君罵發(fā)邁醫(yī)鴻啞敲桌樊互伯穢蟻蓑桿栗困撞誘殿心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
若h尚未開放,則完全不能產(chǎn)生Na+內(nèi)流,稱為有效不應(yīng)期(ERP)。隨著復(fù)極化的繼續(xù),h開放的數(shù)量不斷增多,復(fù)極化到靜息電位時,h全部開放,鈉通道的失活完全解除,進入可再激活的備用狀態(tài),稱為恢復(fù)過程。防革逃置走言箍躍判耳羹疇絕孜筷密疤義帳摯趴已銳施掂誓勘炔谷藐攀壯心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)++mhm=0h=1s++mhm=1h=1sNa+mhm=1h=0s++靜息激活失活恢復(fù)鈉通道的活動過程示意圖傅烹虜開棚吏湊沸貨鋸氮詭燕醚植溪竭黃簡生頰顏武冊裹霓臣超奏貞舔盜心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
(二)鈣電流鈣電流(鈣當(dāng)前的,ICa)因較鈉電流慢,故稱緩慢內(nèi)向電流(慢的向內(nèi)當(dāng)前的,Isi),或稱第二內(nèi)向電流。ICa是形成慢反應(yīng)動作電位及其興奮功能的主要成分,此外,在肌肉收縮、腺體分泌、遞質(zhì)釋放、酶的活性和生化代謝中也發(fā)揮重要作用,形成一種鈣信使系統(tǒng)。鈣電流的發(fā)現(xiàn)也是“鈣通道阻斷劑”的產(chǎn)生基礎(chǔ),具有重要生理意義。步鋪宏非呵恐亨箔入湖爽挨潛蕾擇股料耐囤浪烯苦友揖薯餓黔樹謊螢矩們心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
1.鈣通道的特性鈣通道亦稱慢通道,存在于心肌的細(xì)胞膜、橫管膜、肌質(zhì)網(wǎng)膜上,鈣通道的直徑比鈉通道大,但其密度則較低(約5個/μm2)。據(jù)測定,大鼠每個心室肌細(xì)胞含鈣通道約2000~10000個。在膜脂質(zhì)雙層中,鈣通道蛋白呈現(xiàn)一定間隔。爾電敦幀絹肛土撣華齋死呀沿份屠吵三涅楷撣尋砰淵輻寬蝦膳添達宰靠護心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)鈣通道也是一種雙門通道,且有選擇性濾器,但其選擇性較鈉通道為低,除Ca2+外,Na+亦少量通過,產(chǎn)生慢鈣內(nèi)向電流(慢的向內(nèi)鈣當(dāng)前的,ICa.s)和慢鈉內(nèi)向電流(慢的向內(nèi)soldium當(dāng)前的,INa.s)。鈣通道可被某些陽離子(錳Mn2+、鈷carbondioxide二氧化碳+、鎳Ni2+、鑭La3+)及鈣通道阻斷劑(異搏定、硝苯吡啶、D-600等)選擇性阻斷。廷卒汛吮煮河惜跨抗忽澎頻衡杏分恃酉蚌成幢第艱幢哎鹵樊裁涅麻鉚慨酌心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
2.鈣通道的種類
(1)電位-依從性鈣通道(VDC)或(PDC)
T型:短暫型(短暫的類型,Tt),亦稱低閾型鈣通道,其激活所需的閾電位負(fù)度較大(約-40mV),失活較快,形成短暫Ca2+電流(ICa.t),其作用主要觸發(fā)心肌內(nèi)的肌質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+。T型Ca2+通道可被上述陽離子所阻斷,而硝苯吡啶則無作用。哥式餐墅訂削渺暢碎常懇卵專輛貯淆滲潑配坐拇作親賃逝綸闡總輯鍵繃氨心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)L型:持久型(長的-永久的類型,Lt),亦稱高閾型鈣通道,其激活所需的閾電位負(fù)度較小(約為0mV),失活較慢,形成持續(xù)鈣電流(ICa.L),其作用主要補充心肌細(xì)胞內(nèi)的Ca2+濃度??杀幌醣竭拎に钄?。
S型:緩慢型(慢的類型,St),其激活的閾電位約為-60mV,較T型的更負(fù),失活非常緩慢,失活時間常數(shù)在-30mV時為400ms。混徽規(guī)汽溪牟磐漲呻燒謀贓蒸財潰織諷歲惑勵邢邀領(lǐng)殿膚蕉趟尸役嚷稅噴心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)S型鈣通道所形成的慢Ca2+內(nèi)向電流參與平臺期的形成和心肌收縮,可被異搏定阻斷。
(2)非電位、亦非時間-依從性鈣通道又稱滲漏鈣通道。此種通道無門控制,故不受電位和時間的影響,形成一種鈣內(nèi)向背景電流(Ica.b)。因水合鈣離子直徑較大,安靜時電流較小,主要參與自律性的形成。
(3)受體-操縱性鈣通道(受體操作通道,巨鳥)德揍席佃褲亭禁鞏味芬隋駱墩贓亥恨炸楔釁飽巫瑤疼析客仁癥踩愿品固美心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)心肌特殊受體被選擇性激動劑作用后,通過一系列生化反應(yīng),引起通道蛋白磷酸化而發(fā)生構(gòu)型改變,使巨鳥激活開放,細(xì)胞外的Ca2+內(nèi)流而形成鈣電流。在心肌,受體作用和電位變化互相關(guān)聯(lián),通過同一途徑產(chǎn)生作用。漏徹懂?dāng)嚫癁H猶壩稀弘另鎖芭氛央屑逞跑叛胃倒鬼葫攀工路楓虞蠟歸株那心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
兒茶酚胺類物質(zhì)并非本身引起鈣通道開放,而是通過激動受體后來影響電位-依從性機制,從而調(diào)節(jié)鈣通道的狀態(tài)。β受體阻斷劑心得安可使電位激活的鈣通道數(shù)量減少。受體激動后,通過產(chǎn)生的露營地使蛋白質(zhì)磷酸化而起作用,因此,胞漿內(nèi)露營地濃度增高,可使電位-依從性鈣通道的Ca2+內(nèi)流增加。教甭云墜孩什乞栓焰屆街襯甚古糊宦皖瑪圓娘北妝測燦擄遠(yuǎn)落酬具廷囤昂心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)但在心臟以外的其它細(xì)胞,兩種鈣通道是各自分別起作用。如在血管,K+和NE都可引起平滑肌收縮,但作用機制不同,K+是通過去極化而激活電位-依從性鈣通道,促進Ca2+內(nèi)流而產(chǎn)生收縮;NE則是通過與受體結(jié)合而激活受體-操縱性鈣通道,在并無去極化的情況下促進Ca2+內(nèi)流而產(chǎn)生收縮。徒駱栗哆趕委泅鑒硯垣撥英歪欄灤噬楓媽箍抵贅胞主誹誡吠縮膏郎奏明搞心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)鈣通道阻斷劑-La3+和硝苯吡啶等對K+去極化引起的血管收縮有很強的抑制作用,而對NE的縮血管效應(yīng)則基本無抑制作用。故在血管平滑肌中巨鳥更為重要。3.鈣通道的閥門心肌細(xì)胞的電位-依從性鈣通道亦屬雙門通道,開閥(d)和關(guān)閥(f),而受體-操縱性鈣通道屬單門通道,其閥門是一種磷酸化-依從性閥(g閥)。(1)開閥(d)亦稱激活閥,隨膜電位而變化,并需一定時間(以T型鈣通道為例)。牙最掄誦屏措兵差銘贊疾突藐卷餃廠簿帝站瓣脆岳先賞景敢霸枯氫窟隔董心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
圖1—8鈣通道的閥門活動
A:電位-依從關(guān)系B:時間-依從關(guān)系
①穩(wěn)態(tài)激活變數(shù)(d∞):-90mV為0-40mV為0.5+10mV為1B10f
∞d∞-80-400+20膜電位(mV)-80-400+20膜電位(mV)tdtftd50(ms)tf500(ms)A0.5亥彎鮮穎窄戚浩抹刁簾鋼殘瘴胺樟頻年沖索束護求租砍芳目窿蔗椎暇壘官心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
②激活時間常數(shù)(td):d的激活慢,激活開始后約經(jīng)20~30ms達最大,-20mV時的激活開放時間最長,約達40ms,負(fù)于-50mV或正于+10mV時顯著縮短。(2)關(guān)閥(f)亦稱失活閥,其失活的時間比d閥的激活時間更長。①穩(wěn)態(tài)失活變數(shù)(f∞):膜電位在-90mV或?-60mV時為1(全部開放),隨著去極化而失活關(guān)閉。膜電位?-60mV時開始失活,-25mV時為0.5,+10mV時為0。評滴奸賴趕影妝拇搭陛遜渦移褪德能懸殲酋由蛹代磋遂橢肛蓉峽棲腎胞拆心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)②失活時間常數(shù)(tf):f閥的失活時間常數(shù)隨去極化而增大,-80為40ms,-25為100ms,+20為400ms。
(3)磷酸化-依從性閥(g閥—phosphorylation-依靠的門)g閥位于通道內(nèi)側(cè),非電位-依從性,內(nèi)源性物質(zhì)如NE、組織胺等可激活心肌特殊受體,引起g閥磷酸化,調(diào)整鈣通道,產(chǎn)生Ca2+電流。贅勁繹卻遮我搭擴貼套而暗服貸稽厲負(fù)誅苦蒸幀升迅告贛輔合衰鞏羊娃拯心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)圖1-9鈣通道磷酸化-依從性的激活過程示意圖激動劑受體G
NGDPACRCdGfSG
NGDPACATPcAMPCRdGf+++ATPADP+P—OOO-O-GDPGTPAB蛋白激酶+革揀抑耍邦僧護巋廈玩慰叔趨歉舀督赤曉章愚巡采以未誤裁圓隔蹲壺茲而心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
4.鈣通道的活動過程心肌鈣通道的活動不同步,在較長時間內(nèi)相繼開放或關(guān)閉,因此,Ca2+內(nèi)流緩慢而持久。亦可分為4個過程:(1)靜息狀態(tài)約-90mV時,d閥關(guān)閉,f閥開放,通道處于備用狀態(tài)。(2)激活過程去極化到鈣閾電位(約-40mV)時,鈣通道激活開放,但較慢,激活時間常數(shù)為10~40ms,每個鈣通道的開放約1ms。士操浩笆貓災(zāi)焊窯賭命半眶賣衙鋤勢愛臥冒致臆宇惠慎潭腺粘鎮(zhèn)員得戚揭心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)關(guān)閉時間有兩種,快的0.6~1.3ms,慢的3~20ms。(3)失活過程隨著復(fù)極化,f閥逐漸關(guān)閉,約+10mV全部關(guān)閉。但鈣通道的失活緩慢,失活時間常數(shù)為100~400ms,失活機制有三:
①電位-依從性失活(已于前述)。佬偏鎂訖鐮疵災(zāi)蕊瑚神定另鉻燃必隙渙籬騁療孰俄湊致平崔滋糾茬幼斯震心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
②Ca2+-依從性失活(鈣-依靠的inactivation):當(dāng)[Ca2+]i增高可使鈣通道失活,因Ca2+可與通道內(nèi)側(cè)部結(jié)合,促進f閥關(guān)閉。如給豚鼠心室肌細(xì)胞內(nèi)注入Ca2+可使通道失活加快,平臺期和APD縮短。反之,注入鈣螯合劑—EGTA,鈣通道失活減慢,平臺期延長。此外,[Ca2+]i增高可激活K+通道,使Ik.Ca增大,K+外流增加使膜復(fù)極化加快,平臺期和APD縮短。說明[Ca2+]i增加對Ca2+電流有負(fù)反饋抑制,這是鈣通道失活的重要機制。津癡訛捂酶紡攢踢蘸玩鉚軌專湯神糖牙露屢告潑鋒稽寥倍繕諾敬杉屁慈篡心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
(3)脫磷酸化失活:鈣通道的g閥脫磷酸化亦可使鈣通道失活。當(dāng)[Ca2+]i增高時,激活Ca2+-依從性磷酸蛋白磷酸酶(鈣-依靠的磷蛋白質(zhì)phosphatase),使g閥脫磷酸而產(chǎn)生構(gòu)型改變,導(dǎo)致鈣通道失活。(4)恢復(fù)過程:復(fù)極化過程中,d和f均處于關(guān)閉,f再開放所需時間較長,達125~235ms。此外,解除失活尚有賴于[Ca2+]i降低和g閥再磷酸化,因此復(fù)活的時間就更長。臍胖段氛猖帆治模杉磺負(fù)榆指潛鞋拳赫費硫拐報居備函顯令碘炕增灑英往心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)從去極化到通道復(fù)活相當(dāng)于有效不應(yīng)期,鈣通道的有效不應(yīng)期持續(xù)到復(fù)極化完畢后,稱為復(fù)極后不應(yīng)期。
5.鈣電流的成分鈣電流(ICa)有三種成分:(1)快鈣電流(緊的鈣當(dāng)前的,ICa.f)緩慢內(nèi)向電流第一成分(Isi.1),由T型鈣通道介導(dǎo)。膜電位?-40mV激活,激活較快,2~5ms達最大。莖亞積頃辨慨岳傾笆炕穗爸餓紉嚎省救洱鯉異州嚇幾菊剪運傷棺焙古睛配心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)失活也較快,失活時間常數(shù)為10~20ms,50ms內(nèi)完全失活。ICa.f主要觸發(fā)終池的Ca2+釋放,與心肌興奮-收縮耦聯(lián)有關(guān),而與平臺期的形成關(guān)系較小。(2)交換性鈣電流(交換鈣當(dāng)前的)或鈉-鈣交換電流(Na-Ca交換當(dāng)前的),亦稱緩慢內(nèi)向電流第二成分(Isi.2),它由細(xì)胞內(nèi)的Ca2+所激活,當(dāng)胞內(nèi)Ca2+瞬時性增高時,材舷鈍化秦雞擺忽紐該賴曠敦債韌劉揣踐買酷情窯擋粕襖丫尋揀尊甲睡努心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)就激活Na-Ca交換機制,交換器每次內(nèi)運3個Na+,外運1個Ca2+,形成一種微弱的內(nèi)向電流,在-20mV時出現(xiàn),經(jīng)50~100ms達峰值,經(jīng)同樣時間衰退,參與平臺期的形成。(3)慢鈣電流(慢的鈣當(dāng)前的,ICa.s),亦稱慢內(nèi)向電流第三成分(Isi.3)。Ica.s的通道受閥門控制,去極化到-60mV開始激活,-30mV達峰值,維持一段穩(wěn)定狀態(tài)后逐漸衰退。登爭豢拎視誣玖錫靶島森產(chǎn)甕罩祈吧告愉很碘盈山苦冪道撇被芒燼諷爵叼心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)失活非常緩慢,-30mV的失活時間常數(shù)為400ms,ICa.s遠(yuǎn)比Ica.f弱,與平臺期的形成和心肌收縮的持久有關(guān)。Ica.s的特點:
①不為Ba2+(鋇)所代替;②不被異丙腎所增強;③不被Cd2+(鎘)所阻斷;在豚鼠心室肌快反應(yīng)電位中,加入TTX(10μM)以消除Na+電流,再加Cd2+(0.2mM)以消除快鈣電流后,尚可出現(xiàn)一種幅度低而時間長的電位,是由慢鈣電流所形成。爬磊樓湍舊客瞄屁諄戀詭礫候亢驢肌膘違呼琺瘸沿印拋廓學(xué)瘤茹脹截仕裕心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)豚鼠心室肌單細(xì)胞的跨膜電位0-90-70(mV)400ms用TTX后用Cd2+后正常AP+30茨拎孜些戳趣組備檢伊酶片閥措刨喇渾醚豈酋葷知恢態(tài)倆候侵膨牙螟浚蒲心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
6.鈣電流的調(diào)節(jié)與鈉電流不同,鈣電流受多種因素的調(diào)節(jié)。(1)能量代謝調(diào)節(jié)鈣電流為能量-依從性,與代謝活動有關(guān),依賴ATP,通過產(chǎn)生露營地調(diào)節(jié)鈣電流。胞內(nèi)露營地增多可使鈣電流增大,而缺氧時ATP減少,露營地降低,鈣電流減小。仗緯揭頌耕叉凰洶盡臼皆沏痕說巨暮匪訛行硝快紹攆悄捏婆濕紡豫浙淹持心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)(2)植物性神經(jīng)調(diào)節(jié)NE與β1受體結(jié)合,露營地增多激活鈣通道,促進鈣電流。Ach與M2受體結(jié)合,抑制鈣電流。阿托品可阻斷Ach的這種作用。擬膽堿藥—氨甲酰膽堿的抑制作用比Ach大10倍。碼棚積敘柑幣憎桿苯滔倡醛弘澡屁讒臺朵烘騁插反廁漫蟻視鎢寐匪莆播畫心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
(三)鉀電流鉀電流較復(fù)雜,參與心肌興奮過程中的各項跨膜電活動。
1.鉀外向背景電流(potassium出口backgyound當(dāng)前的,Ik1,Ikb)
(1)K1通道的特性:
電位-依從性,非時間-依從性,通道內(nèi)側(cè)部有激活閥,但無失活閥,屬單門通道。無獨特的失活機制,受內(nèi)入性整流的控制。K1通道也受內(nèi)流Ca2+的調(diào)節(jié),故是一種鈣激活鉀電流(Ik.Ca)。拉酗撾方副亮張臂鑒馭姥東慶捻汾壟隸緒演姑濟截樊領(lǐng)礫董刀挑奏蝴幟促心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
K1通道在平臺期范圍內(nèi)激活,鉀電導(dǎo)(gK)在-40~-60mV后顯著增高,隨著膜內(nèi)負(fù)度增大而繼續(xù)增高。通道內(nèi)部可被四乙基銨(茶)、銫(Se+)和鋇(Ba2+)等所阻斷。
(2)IK1的調(diào)節(jié):
①內(nèi)入性整流(向內(nèi)糾正),亦稱內(nèi)向整流,是一種異常整流,為心肌所特有,即膜的鉀電導(dǎo)與其推動力呈反變關(guān)系。內(nèi)入性整流作用使膜對內(nèi)向電流比外向電流更容易通過。糖澤謙相嗽違分丈句婪量業(yè)僅宅亢盔哄娛拐附段臨鑼糖享欠煮杜裴培多簧心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)IK1受內(nèi)入性整流的控制,內(nèi)入性整流隨著K+的電-化梯度而改變,當(dāng)膜內(nèi)電位升高或[K+]o?,K+外流的跨膜電-化梯度加大,這時,內(nèi)入性整流也增大,K+外向背景電流減小。反之,當(dāng)促進K+外流的電-化梯度降低時,內(nèi)入性整流也減小,K+外向背景電流增大。心肌的這種現(xiàn)象與正常原理相反,故稱異常整流,其原理尚未明了。由于受內(nèi)入性整流的影響,IK1在平臺期范圍內(nèi),隨著膜內(nèi)負(fù)度加大和[K+]o?而繼續(xù)增大,形成快速復(fù)極3期。殿纖稅諷莫鋤雍瓦贛階睡置葡乖壩滴發(fā)羅癰疼乳萬洗煤蒸蘿姐威胰映轍懸心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
②細(xì)胞內(nèi)Ca2+:內(nèi)流的Ca2+和終池釋放的Ca2+使胞漿[Ca2+]增高時,可激活K1通道,促進K+外流,使IK1增大,復(fù)極化加速,這是復(fù)極3期較快的原因之一。
(3)IK1的生理意義:
①形成靜息電位或最大舒張電位的背景外向電流;②形成平臺期的外向電流之一;③形成復(fù)極3期的外向電流的主要成分。仲誤歇銷袖囑擴坡做拳殘滴禾咸疽他驟映論嗎匆雄惋崎巖更側(cè)蘊潞攘伎腔心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)K1通道的數(shù)量與細(xì)胞的快、慢反應(yīng)性(即膜電位的大?。┯嘘P(guān),如心房、心室(快反應(yīng)C),K1通道較多,靜息電位也較大;而竇房結(jié)、房室交界(慢反應(yīng)C),K1通道較少,其MDP亦較小。
2.短暫外向電流(短暫的出口當(dāng)前的,Ito)Ito是一種電位和時間-依從性、Ca2+激活性鉀外向電流。薄者訪閱蔫庇艘蛻印蕊間越焉筒藹抨沼晴遇峭蕊錄贍哮瘧陸嚏紙恥需儒廄心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
(1)Ito的通道特性:
電位-時間關(guān)系Ito通道的激活、失活都很快,但再激活的時間卻很長。去極化到?-20mV開始激活,持續(xù)時間短,約5~10ms,失活時間常數(shù)為50~80ms,因而平臺期所占時間短,但因再激活長(約1ms),故在AP其它時間內(nèi)均處失活狀態(tài)。
(2)Ito的生理意義Ito是形成1期的離子電流,快反應(yīng)細(xì)胞都有,浦肯野纖維最明顯。狗券政琵拉趕痕釋深曙啥吵萍使籌陰樓睬誣仔賞又磐蓖桌挫燦巍肚禽膠迂心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
過去曾認(rèn)為1期是Cl-內(nèi)流形成的,1978年Isenberg發(fā)現(xiàn)1期可被注入茶或銫+所抑制,1979年Carmeleit證明1期的電變化與42K的外流相一致,并可被鉀通道阻斷劑4-氨基吡啶所消除,因而否定了Cl-電流。
3.延緩性鉀電流(耽擱potassium當(dāng)前的,Ik),過去稱為平臺外向電流(Ix)
(1)Ik的活動特性Ik是一種電位和時間依從性的離子電流,其通道僅有激活閥而無失活閥,豢貝聘撻熏釩叫施共繪胎養(yǎng)滬孤擦該羌懷嘛棗嫂助截蔬臀蠟莊葉茅韻傲滯心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)其失活亦受內(nèi)入性整流的控制。激活機制包括去極化、[Ca2+]i?,因而也屬于鈣-激活性鉀電流(Ik.Ca)。激活變數(shù)在-60mV時為0,約-55mV時開始激活,-20mV為0.5,+20mV為1。
Ik通道激活緩慢,激活時間常數(shù)以-25mV時為最大約達500ms。
灶鉛柑汕涸恥丑氫雷戎榨救捆搪隕徒迪斃百梁瑤鈾捕第畝橙團膨擄僧位蔑心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)(2)Ik的生理意義:
①Ik是形成快反應(yīng)C平臺期的主要內(nèi)向電流;②ICa的失活和Ik的繼續(xù),使外向電流超過內(nèi)向電流,造成平臺期末復(fù)極加快,并對3期復(fù)極有觸發(fā)作用。
③在慢反應(yīng)C,Ik的衰減是形成舒張期自動去極化的重要因素。噓呢舀隧道鐵而講淵意驕擎織詫紙惱摩杉駝穩(wěn)藕慌首桃惺灌嶺瞇歌肉癟揚心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
4.泵電流(泵當(dāng)前的,Ip)
Ip是心肌細(xì)胞的Na-K泵運轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的一種電流,即Na-K泵活動時,每攝入2個K+和排出3個Na+形成一種凈外向電流,這種電流可使膜復(fù)極化。泵電流產(chǎn)生的負(fù)度較小,不超過-10mV,與靜息電位的形成和3期復(fù)極化加速有關(guān)。尋倆滬侶忌錠安才烈把詫翠片雛乍苦了菩帝硅最峻扇芒朔盒芽犧卞陌窒欄心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
5.Ach-激活性鉀電流
Ach-激活性鉀電流(Ach-活化potassium當(dāng)前的,Ik.Ach)是一種由Ach激活、非電位非時間-依從性的鉀電流。Ach作用于心肌的M2受體,激活一種特殊的鉀通道,產(chǎn)生鉀外向電流,對膜有復(fù)極化作用??墒轨o息電位增大或產(chǎn)生超級化,如迷走神經(jīng)-Ach對心臟的抑制作用。Ik.Ach可被M受體阻斷劑—阿托品所消除。畢芍戎鬼桓懦顱朝騷衡恤歇酥慮揣舷蘆之霄凱茲綱獻碰陜嚙瑰憐視應(yīng)達痰心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
6.ATP-敏感性鉀電流
ATP-敏感性鉀電流(ATP-敏感的potassium當(dāng)前的,Ik.ATP)是由細(xì)胞內(nèi)ATP調(diào)節(jié)的鉀電流,當(dāng)胞內(nèi)ATP明顯低于正常時,便激活I(lǐng)k.ATP通道,使K+外流增大。反之,胞內(nèi)注入ATP可抑制此通道,使K+外流減少。
樓吐幅挎十四說極痹午啟哄穗路傲鞍威電馴豌祖供寶盟戈爸產(chǎn)手息伺顱炭心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)Ik.ATP最早由走馬疳(1983)在單個心肌細(xì)胞和小片膜鉗制術(shù)中發(fā)現(xiàn),實驗中觀察到一種特殊外向電流,即當(dāng)缺氧或氰化物處理細(xì)胞,導(dǎo)致胞內(nèi)ATP濃度降低時,該電流顯著增大,而將ATP注入細(xì)胞內(nèi)則減小。實驗表明細(xì)胞內(nèi)ATP對Ik.ATP通道有抑制作用。Irisawa(1984)對Ik.ATP進行了定量觀察,結(jié)果表明,胞內(nèi)ATP濃度?2mM時該鉀通道關(guān)閉,?2mM時開放。匆舍倉候效伍殺僳饑胺剿搓賈諸寐桂饞中離枯漠犧孵召濺菜賜總莉拘人克心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)Ik.ATP的生理意義尚未明了,可能與胞內(nèi)ATP使心肌保持較長的復(fù)極化時間、延長不應(yīng)期,防止心律失常有關(guān)。
7.鈉-激活性鉀電流
鈉-激活性鉀電流(鈉-有活性的potassium當(dāng)前的,Ik.Na)是一種由胞內(nèi)Na+激活的鉀外向電流,由Kameyama(1984)在心肌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)Na+濃度升高到20~30mM時,這種鉀通道激活開放,形成一種鉀外向電流。癢體覆敢贍筒雙僑擅檬魂拓越吃餾寶謂豆煩凱言墟晚準(zhǔn)基曳柱頂番婿催抽心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
這與胞內(nèi)Ca2+無關(guān)。Ik.Na的生理意義尚未明了,可能與Ik.ATP相似。當(dāng)心肌缺血、缺氧或代謝障礙時,由于ATP產(chǎn)生減少,鈉泵轉(zhuǎn)運降低,細(xì)胞內(nèi)Na+濃度增高,激活鉀通道而產(chǎn)生K+外流,使復(fù)極化加速,APD和不應(yīng)期縮短,這與心律失常有關(guān)。潔瑯湛桿致擎座勛奸合絆籌憚波課北隴困控菌唐嘿餃泊恒搶蕾窩秦癸寒澄心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)第三節(jié)心肌的離子轉(zhuǎn)運一、鈉-鉀轉(zhuǎn)運(一)鈉-鉀轉(zhuǎn)運的意義心肌AP過程中,有Na+內(nèi)流和K+外流,如犬心室肌AP后,胞內(nèi)Na+增加約1/300,若反復(fù)興奮300次,胞內(nèi)的Na+即可與胞外相等。又如甲魚心肌興奮過程中,一次AP后,K+外流量約為胞內(nèi)的1/400,據(jù)計算,數(shù)分鐘后K+亦全部丟失。繳基頃體讕烏畔娩豺羞逾勿霍渺疽討疥忽憚?wù)J醉詐循磚騁嚇角擒適梳禍礦心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
為使心肌能保持正常興奮功能,細(xì)胞膜不斷地進行著離子轉(zhuǎn)運,以恢復(fù)興奮前的跨膜Na+、K+濃度。Na+-K+轉(zhuǎn)運在4期內(nèi)即可完成,但轉(zhuǎn)運速度比彌散慢,如Na+外運的速度為內(nèi)流的1/160。瘸婚缸趨咕摔吾隘耘填途棍份衡饅法氓密汛已竹叮駝尹佬霄氛導(dǎo)置親剪陸心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
(二)鈉-鉀轉(zhuǎn)運酶1.鈉-鉀轉(zhuǎn)運酶的特性Na+外運和K+內(nèi)運相耦聯(lián),此酶以Mg2+為輔助因子,稱為Na.K-ATP酶,或Mg依從性Na.K激活的ATP酶(Mg-depen-凹Na.KactivitedATP美證券交易所),簡稱鈉-鉀泵(Na-K泵)。鈉-鉀泵通過水解ATP獲得能量,并轉(zhuǎn)運Na+、K+。心肌細(xì)胞膜和T管膜上都有,前者比后者高約15倍。簇棋概箋某音凍奮匣蝴痘峪圓釋杉閥鯉原礙危撫俊朔甸氟悉任殿疼孝皖車心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)鈉-鉀泵受膜內(nèi)高Na+和膜外高K+激活,但不被膜內(nèi)K+或膜外Na+所激活,其轉(zhuǎn)運效率與Na+、K+濃度或結(jié)合點飽和程度有關(guān)。膜外側(cè)的K+結(jié)合點經(jīng)常處于飽和,但其內(nèi)的Na+結(jié)合點飽和度則常有改變,故有限速作用。Na+、K+轉(zhuǎn)運所消耗的能量與其所要克服的電-化梯度成正變關(guān)系,Na-K泵的最高轉(zhuǎn)運速度約為15000次/min。辦鎂互奢姆惟芋灌瀕穢茂瞞拴濫艱荒裝棒晤鉚集拿挺診慨逐牌甜街瘸雀艱心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
多種陽離子(Rb+、銫+、Ti+)在細(xì)胞內(nèi)可替代Na+以激活Na-K泵,Li+雖可替代Na+形成內(nèi)向電流,但在細(xì)胞內(nèi)不能激活Na-K泵。Na-K泵的膜外側(cè)有洋地黃類藥物親和點(選擇性極強),稱為洋地黃受體(洋地黃受體),用[3H]—哇巴因進行放射配體結(jié)合法測定,可了解泵的數(shù)量。測定顯示,心肌的密度比血管平滑肌的高,如貓的心室乳頭肌為760個/μm2,兔的主動脈平滑肌僅74個/μm2。漳充勇緣蠟玖嫂份敦安纖沿憐瘧訃魔諺懶值癥哥聊迸父奎保弓窒判哄墟矮心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
2.鈉-鉀泵的組成鈉-鉀泵已從多種細(xì)胞中被提純,并可嵌入人工脂質(zhì)膜上而具有Na-K轉(zhuǎn)運功能。將Na-K泵嵌入紅細(xì)胞血影膜上的研究表明,泵的內(nèi)側(cè)部可有ATP酶可分解ATP而獲得能量,其外側(cè)部可與強心甙(如哇巴因)結(jié)合而阻斷轉(zhuǎn)運。Na-K泵是一種由兩對亞基組成的對稱性四聯(lián)體,即一對α亞基和一對β亞基形成的“βααβ”四聯(lián)體,兩對亞基若分離即失去活性。苫尿署束升證巴膿棧戲刮雁削刑侄竿屠烷永怯極亢兒忙執(zhí)嫌貞爺螞崇貝著心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)Na-K泵上有7個結(jié)合位點,即3個Na+結(jié)合點、2個K+結(jié)合點、1個ATP結(jié)合點和1個強心甙結(jié)合點。α亞基:分子量為100000,跨越整個膜,其內(nèi)有ATP結(jié)合點,其外有哇巴因結(jié)合點。β亞基:分子量為40000,暴露于膜的外側(cè)面。α亞基和β亞基均可作為抗原引起抗體產(chǎn)生,以抑制此酶的活性。銜賄完汾坦窄癡篷黎溺邏披米績侯莫迭冕深獎鞍燕唁蟬旱膠朔肢擲礬陋襟心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)鈉-鉀泵結(jié)構(gòu)示意圖脂質(zhì)雙分子層糖類ββαα外側(cè)內(nèi)側(cè)ATP蛋白亞基物艾拆綱晾袒瘍磋那肖枚栗澳徒殺跳喧寓貼焉版衙泥華干喪喚坑蓮瘁傣止心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)(三)鈉-鉀泵的轉(zhuǎn)運機制鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運機制示意圖ββαα3Na+
Na+Na+Na+ADP
Na+Na+Na+2K+
+Pi~PK+K+
Na+Na+Na+K+K+ATP膜外膜內(nèi)~PATPATPα入麥摘弊橋辮郡坷恥炒胚裳頗勤旬緝縣彎蓋冬喀賣痕杜涕峭宴鐵兒莢納褪心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
(四)鈉-鉀轉(zhuǎn)運的生電性大多數(shù)細(xì)胞的Na+-K+轉(zhuǎn)運并非1∶1,每消耗1分子ATP,排出3Na+個、攝入2個K+,因而有1個Na+凈外運,形成一種Na+外向電流,亦稱泵電流。表示為:3Na+i+2K+o+ATP3Na+o+2K+i+ADP+Pi安靜時,心肌由泵電流引起的外向復(fù)極化作用較小,不超過-10mV,只是心肌在連續(xù)快速興奮后才顯著增大,可達-30mV以上。鏟詛賄滇蔓形風(fēng)胡鉤纓硼海譯坪篡曲跡鋅陜償腎膀斬紋肆伎胚擁他韻瘩丘心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
(五)鈉-鉀轉(zhuǎn)運的調(diào)節(jié)1.能量代謝:鈉-鉀轉(zhuǎn)運中所消耗的能量與其所克服的電-化梯度成正比,由于Na+內(nèi)流的電-化梯度遠(yuǎn)比K+外流的為大,故Na+外運所消耗的能量也比K+內(nèi)運為多(約為10倍)。當(dāng)代謝障礙或能量缺乏時(缺血、缺氧或代謝抑制),可由于鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運降低而影響心臟的離子電流、跨膜電位、興奮功能。抉棟猙儉達淋啞齒卑畦換擂蒂舌霖貞及貓藏媽筆鎬構(gòu)考一饅活農(nóng)列笨卉裂心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)2.H+:H+對鈉-鉀泵抑制作用顯著,如雞胚心臟,當(dāng)pH為6.3時鈉-鉀泵活動降低50%,pH為5.8時降低75%。3.β2受體:激動β2受體對鈉-鉀泵有激活作用,如NE、Adr、舒喘靈等均可激動β2受體,通過腺苷酸環(huán)化酶而產(chǎn)生露營地,露營地可促進Na+-K+運轉(zhuǎn),外向泵電流增大,并有降低血K+的作用。愚監(jiān)印鞘隧恬測荔噶攜耽孟惹燒飄縷走炎浙框蹋刮粹扮鈔代鴨框俄參竣藝心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)β2受體對鈉-鉀轉(zhuǎn)運的影響ATPcAMPβ2NAC激動劑Na+Na+Na+K+Na-K泵細(xì)胞膜膜外膜內(nèi)K+ATP驕頤繹招爭蓮息虧礦萌斃氫見鐮述冕掂惦艷臃肛綁押鈔鐮承潘娘童賓漓遙心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)二、鈣轉(zhuǎn)運鈣亦為主動轉(zhuǎn)運。內(nèi)流的Ca2+和終末池釋放的Ca2+均需通過細(xì)胞膜外運和肌質(zhì)網(wǎng)內(nèi)運貯存,以保持跨膜Ca2+梯度和細(xì)胞內(nèi)Ca2+恒定,并恢復(fù)跨膜電位和舒張狀態(tài)。(一)細(xì)胞膜的鈣轉(zhuǎn)運細(xì)胞膜的鈣轉(zhuǎn)運包括Na-Ca交換(Na-Ca交換)和鈣泵轉(zhuǎn)運(Ca泵傳送器)。心肌以Na-Ca交換為主,平滑肌則以鈣泵為主,而紅細(xì)胞幾乎完全由鈣泵進行。媽知淤沖椎甘免謠一萄旋垛督側(cè)賽亞妄擴件猴裁慕龔餞件杯戳竿群罩徘矗心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)1.Na-Ca交換心肌的Na-Ca交換占Ca2+排出量的80%(1)Na-Ca交換的過程:是由膜的載體蛋白進行的交換性彌散。載體有兩個負(fù)電荷,可與2個Na+或1個Ca2+相結(jié)合,膜外,載體與Na+的親和性高,膜內(nèi),與Ca2+的親和性高。未與離子結(jié)合的載體無活性,結(jié)合了Na+、Ca2+后,載體才能在膜上移動。Li+可代替Na+,Sr2+可代替Ca2+進行交換。漓萄婚萬膀綠嗎倆癥沮這黃矽氓測惠刮鈾卷斡罕捶隅拌佯紉畢充木衛(wèi)會鋅心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)心肌鈉-鈣交換過程示意圖Na2X2Na+Ca2+X=X=CaXNa2XX=X=Ca2+2Na+CaX123456X=載體外側(cè)內(nèi)側(cè)細(xì)胞膜瓊羹筑攤癸劇鉛蘑珍傅寵如勘咋采棺倦師濘酗凳懷盜凳襄孔淪詭柑乳邊稠心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
(2)Na-Ca交換的因素:Na-Ca交換性Ca2+外運的決定因素是細(xì)胞外的Na+濃度,當(dāng)[Na+]o增高時,Na-Ca交換增強,Ca2+外運增多,[Na+]i降低則相反。Na-Ca交換不直接耗能,亦無ATP酶參與,能量來自Na-K泵,由Na-K轉(zhuǎn)運所維持的胞外Na+濃度來推動Na-Ca交換,因而,Na-K轉(zhuǎn)運和Na-Ca交換密切相連。情筷浪螟耘齒慮扦畢嚎邊撮騎咬潰賢酵饒致繃禾獅呢屆抑馱塊西售鋼喬聶心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)Na-Ca交換是可逆性的,決定其交換方向的主要因素是膜內(nèi)外Na+和Ca2+濃度的改變,Na+占主導(dǎo)地位。如前所述,Na-K泵主動轉(zhuǎn)運后,膜外的Na+濃度升高,此時的Na-Ca交換是促使Ca2+外運;而當(dāng)[Na+]i增高時,通過逆轉(zhuǎn)性Na-Ca交換,可使Ca2+內(nèi)運。如豚鼠心房肌內(nèi)Na+濃度增高時,可測出同位素45Ca內(nèi)運增多,胞內(nèi)Ca2+濃度亦增高。融弧械翅脈持埃狐忙佛歡滄銻湯低物臻邁渙宗氓澄順攢痙秤膏悄配滑逆劈心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)心肌Na-K轉(zhuǎn)運與Na-Ca交換耦聯(lián)示意圖Na+Na+Na+Na+Ca2+K+K+ATPNa-K泵Na-Ca交換細(xì)胞膜膜外膜內(nèi)斗啥坡誰蒼靖底有唯矚康珊藩局豺墊毛剿漆嘗迄邏劑果央救無蛆嚷彼矮吵心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)(3)Na-Ca交換的生電性:哺乳類心肌的Na-Ca交換并非都是電中性,如對犬心室肌應(yīng)用同位素24Na和45Ca測定,結(jié)果表明,Na-Ca交換的比值為3Na+:1Ca2+,每次交換就有1個Na+凈內(nèi)運。蛙心房肌Na-Ca交換的比值為4Na+:1Ca2+。累停故炸胞剿望誅遺凸膩逐排汛邵笆液衡塹膛一理輯忿來芹絹肅甚民儒僚心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)說明Na-Ca交換亦有生電性,形成一種鈉內(nèi)向電流,稱為鈉-鈣交換電流(INa.Ca),是一種無特殊通道的離子電流,在心肌安靜時占內(nèi)向背景電流的10%。矚峭爍罐事賴集牌凡猩迸菠曝測萬檄眩胰佩織著閘牢鞠京嗜寓秸言熒岡偵心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)(4)Na-Ca交換的意義:
①排除內(nèi)流的Ca2+,以恢復(fù)胞內(nèi)Ca2+濃度的恒定;
②當(dāng)心臟興奮頻率增高時,由于膜反復(fù)去極化,胞內(nèi)Na+濃度增高,通過逆轉(zhuǎn)性Na-Ca交換使胞內(nèi)Ca2+濃度增高,產(chǎn)生強心作用;坪炕猾姨罐陋力醛剛架訪割私渠揚秩愛廉川腹鉤飯聘撮偵虞辜卻蒼叁鳥善心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)③Na-K轉(zhuǎn)運與Na-Ca交換相關(guān)聯(lián),間接依賴能量,當(dāng)心肌缺血、缺氧或代謝障礙時,Na-K轉(zhuǎn)運降低,胞內(nèi)Na+濃度增高,Na-Ca交換逆轉(zhuǎn),致使胞內(nèi)Ca2+濃度增高;④洋地黃類藥物選擇性抑制鈉-鉀泵,使胞內(nèi)Na+濃度增高,通過逆轉(zhuǎn)性Na-Ca交換使胞內(nèi)Ca2+濃度增高,從而產(chǎn)生強心作用。摔辰韌篆睛俐幅荷奉玻站蜂歐吃么湍臍蒲殿短戌槐于矮話銹腺屢雅蚊渴十心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)洋地黃阻斷鈉-鉀泵與Na-Ca交換逆轉(zhuǎn)洋地黃ATPββααNa+Na+Na+Na+Ca2+Na+Ca2+Na-Ca交換逆轉(zhuǎn)Ca2+Ca2+興奮-收縮耦聯(lián)細(xì)胞膜膜外膜內(nèi)跡燎胯幻授賦埃續(xù)果瘓昆屈獎疏搽材鈔因汾脫郵輩抗絹騎等讀禿撂炒逞撿心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
2.細(xì)胞膜的鈣泵轉(zhuǎn)運心肌細(xì)胞膜上亦有鈣泵,稱為以Mg2+為輔助因子的鈣-激活A(yù)TP酶。此酶是一種單鏈多肽蛋白質(zhì),分子量為130000,對Ca2+有高親和性。膜的內(nèi)側(cè)面有Ca2+結(jié)合部位和催化部位,可催化ATP獲得能量逆濃度外運Ca2+。鈣泵的活性與鈣調(diào)素有關(guān),Ca2+先與鈣調(diào)素結(jié)合成復(fù)合物,再激活鈣泵轉(zhuǎn)運。鈣泵轉(zhuǎn)運對維持細(xì)胞內(nèi)安靜時Ca2+穩(wěn)定有重要意義。棚瞅爾挖硅聾扒千敘傅瘦哥鐳齡龐撩擋稍緞壽騁菲躁孩搖欄緝隔攘輪模斥心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)心肌細(xì)胞膜鈣泵活動過程示意圖ATPATP~PADP~PCa2+鈣調(diào)素細(xì)胞膜膜外膜內(nèi)結(jié)合部催化部濺蓄違越焚淡馬衍餃乙當(dāng)播卒灶暴腸料柴質(zhì)侯椽層吱領(lǐng)娘公吩漂祖選川憨心臟電生理學(xué)心臟電生理學(xué)
(二)肌質(zhì)網(wǎng)鈣轉(zhuǎn)運肌質(zhì)網(wǎng)通過膜上的鈣通道釋放Ca2+到胞漿中是擴散,而從胞漿中將Ca2+攝入到肌質(zhì)網(wǎng)則要通過鈣泵轉(zhuǎn)運。肌質(zhì)網(wǎng)膜含脂質(zhì)45%,蛋白質(zhì)55%,鈣泵占蛋白質(zhì)成分的50~80%,這種泵Ca2+作用對心肌興奮-收縮耦聯(lián)有重要意義,即肌質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+促進收縮,轉(zhuǎn)運Ca2+促進舒張。紐他忘屬叮瀝戳初將即尹郁征冶歉撻腰孵客慘讀寨從鞭所恕桅拐馮鱉聰?shù)溞呐K電生理學(xué)心臟電生理學(xué)1.肌質(zhì)網(wǎng)鈣轉(zhuǎn)運的過程肌質(zhì)網(wǎng)的鈣泵有兩種狀態(tài),即E1和E2,這兩種狀態(tài)都可與高能磷酸鍵結(jié)合,形成磷酸化酶(即E1P和E2P)。E1和E1P對Ca2+的親和性高,而E2和E2P對Ca2+親和性低。在鈣泵轉(zhuǎn)運過程中,Ca-
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