心肌细胞的生物电现象.ppt

1 普通心肌细胞 工作细胞富含肌原纤维 主要执行收缩功能如 心室肌细胞 心房肌细胞有兴奋性 传导性 收缩性 2 组成特殊传导系统的心肌细胞 自律细胞含肌原纤维少或缺乏 主要功能是起搏 传导兴奋 控制心脏节律如 窦房结P细胞 房室交界 除结区 房室束 左右束支 普肯野纤维有兴奋性 传导性 自律性 一 心肌细胞分类 二 心肌细胞的跨膜电位 心脏各部分心肌细胞的跨膜电位 1 心肌细胞的静息电位 心肌细胞的静息电位 80 90mV 较骨骼肌细胞 神经细胞大 机制 静息状态下对K 有选择性通透性 K 平衡电位 2 心肌细胞的动作电位 心肌细胞的动作电位 骨骼肌细胞的动作电位 心肌细胞内液 外液中几种主要离子的分布 离子浓度 mmol L 平衡电位 mV 细胞内液细胞外液Na 10145 70K 1404 94Ca2 10 42 132Cl 9104 65 2 心室肌细胞AP的形成机制 刺激 去极化 RP 阈电位 激活快Na 通道开放 再生性Na 内流 Na 平衡电位 0期 快Na 通道 70mV激活 55mV失活 持续1 ms 阻断剂 TTX 0期 INa通道激活 快Na 通道失活 激活Ito通道 K 一过性外流 快速复极化 1期 Ito通道 70年代认为Ito的离子成分为Cl 现在认为Ito可被K 通道阻断剂 四乙基胺 4 氨基吡啶 阻断 Ito的离子成分为K K 1期 0期和1期合称锋电位 Ito通道激活 Na O期去极达 40mV时已激活慢Ca2 通道 激活IK通道 Ca2 缓慢内流与K 外流处于平衡状态 缓慢复极化 2期 平台期 慢Ca2 通道 L 型钙通道 激活 失活 复活都比Na 通道慢阻断剂 Mn2 硝苯地平 维拉帕米 Na K Ca2 K 2期 Ica L通道激活 慢Ca2 通道失活 IK通道通透性 K 再生式外流 快速复极化至RP水平 3期 Na K Ca2 K K 泵 3期 IK1通道激活 Na K 泵 Na Ca2 交换 因膜内 Na 和 Ca2 升高 而膜外 K 升高 激活离子泵 泵出Na 和Ca2 泵入K 恢复正常离子分布 4期 小结 二 自律细胞跨膜电位及机制 3期复极化末期达最大值后 4期的膜电位并不稳定于这一水平 而是自动产生缓慢去极化 4期自动去极化是自律细胞产生节律性兴奋的基础 也是工作细胞与自律细胞跨膜电位的最大区别最大舒张电位 自律细胞复极化达最大值的电位称为最大舒张电位 自律细胞动作电位的特点 浦肯野细胞的动作电位 分期 0 1 2 3 4期 4期特别 AP时程比心肌细胞长 约500ms0 1 2 3期的形态和形成的离子基础机制与心肌细胞基本相同 只是0期去极化更快 幅度大 4期 产生自动去极化 但速度 0 02V s 比窦房结细胞的慢 0 1V s 故自律性低 去极化达到阈电位水平产生动作电位 浦肯野细胞动作电位的特点 If Na 内流为主 主要作用 If电流也称起搏电流 K 外流逐渐衰减作用小 次要作用 If通道 复极化3期 60mV开始激活 100mV充分激活 去极化到 50mV失活 是超极化激活 非特异性通道 Na K通透 以Na 为主 不是快Na 通道 TTX不能阻断 阻断剂 Cs 浦肯野细胞4期自动除极 舒张去极化 机制 2 窦房结P细胞 起搏细胞 动作电位 1 电位特征 RP 不稳定 能自动去极化 最大复极电位小 约 70mV AP 分0 3 4三个时期 无1期和2期 AP幅度低 约60 70mV 0期去极化V慢 10V s 4期自动除极化快 0 1V s 浦肯野 0 02V s 2 电位形成机制 0期 当4期自动去极化达到阈电位 激活慢钙通道 Ica L型 Ca2 内流 Ca2 Ca2 0期 阈电位 零电位 40mV 3期 慢钙通道 Ica L型 渐失活 激活钾通道 IK Ca2 内流 K 外流增加 因钾通道 50mV失活 K 呈递减性外流 K Ca2 3期 4期 K 外流 Na 内流 If Ca2 内流 Ica T型钙通道激活 缓慢自动去极化 K Na Ca2 4期 1 时间性的Ik通道迅速失活 导致K 外流逐渐减少 2 进行性增强的内向离子流If 3 T型钙通道激活 钙内流 自动去极化 50mv时激活 小结 窦房结P细胞的电位形成机制 复极化至 60mV时If通道递增性激活 3期末Ik通道失活 自动去极后1 3期Ca2 通道 T型 开放 K 递减性外流 Na 递增性内流 Ca2 内流 自动去极达阈电位 40mV 慢Ca2 通道 L型 开放 Ca2 内流 产生AP的0期 注 Ik失活 If激活 6 1 故4期自动去极If作用不大 但若在超极化时 4期自动去极If的作用为主要离子流成分 自我启动 自我发展 自我终止 快反应AP慢反应AP AP波形分5个期 AP波形分3个期 0 1 2 3 4期0 3 4期 电位幅度高 电位幅度低 0期去极速度快 0期去极速度慢 兴奋传导快 兴奋传导慢 0期主要与Na 内流有关 0期主要与Ca2 内流有关 具有快 慢通道 只有慢通道 以快通道为主 RP大 85mv 90mv RP小 60mv 70mv Rp稳定 普通心肌细胞 Rp不稳定 自律细胞 不稳定 自律细胞 通道阻断剂 河豚毒 通道阻断剂 Mn2 异搏定 快 慢反应心肌细胞AP的特征比较 第三节心肌细胞的生理特性 自律性兴奋性传导性收缩性 电生理特性 自律细胞 工作细胞 一 心肌细胞的电生理特性 概念 心肌细胞在没有外来刺激的条件下 能自动发生节律性兴奋的特性 称为自动节律性 简称自律性 自动节律性产生基础 自律细胞动作电位4期自动去极化 心脏的特殊传导系统具有自律性 自动兴奋频率为衡量自律性高低的指标窦房结约为100次 分 75次 分 迷走N抑制 房室交界约为40 50次 分浦肯野纤维约为25次 分 一 自动节律性 1 心脏的起搏点 窦房结是心脏的正常起搏点心跳节律是窦性心律其他自律组织是潜在起搏点 引起异位心律 窦房结功能降低 或兴奋下传受阻 作为备用起搏点维持心脏的兴奋和搏动 当自律性异常增高时 大于窦房结 控制部分或整个心脏的活动 引起心律失常 成为异位起搏点 交界性心律 室性心律 潜在起搏点 2 窦房结控制潜在起搏点的机制 1 抢先占领 2 超驱动阻抑 窦房结的自律性高于其他潜在起搏点 潜在起搏点4期自动去极未达阈电位之前 已经受到窦房结传播过来的兴奋激动作用而产生动作电位 其自身的自动兴奋就不能出现 当自律细胞在受到高于其固有频率的刺激时 就按外加刺激频率发生兴奋 称为超速驱动 窦房结的快速节律活动对潜在起搏点较低频率的兴奋有直接抑制的作用 称为超驱动阻抑 频率差越大 抑制越强 恢复越慢 3 影响自律性高低的因素 1 4期自动除极速度 2 最大复极电位与阈电位间的差距 a 自动去极化速快 达到阈电位的时间短 兴奋频率高 自律性高 b 自动去极化速慢 达到阈电位的时间长 兴奋频率低 自律性低 最大舒张电位水平小 距阈电位近 自动去极化达到阈电位的时间短 自律性高 最大舒张电位水平大 距阈电位远 自动去极化达到阈电位的时间长 自律性低 d 迷走N兴奋 窦房结细胞K 外流 最大舒张电位绝对值 与阈电位距离 自律性 心律 c d e 组织或细胞对刺激产生动作电位的能力 所有心肌细胞都具有兴奋性兴奋性高低 浦肯野细胞 心房肌心室肌 房室结衡量指标 阈值 二 兴奋性 1 影响兴奋性的因素 1 RP或最大复极电位与阈电位之间的距离静息电位水平RP绝对值大 与阈电位的距离 刺激阈值大 兴奋性 反之则 阈电位水平 为少见的原因 上移 RP距阈电位远 需刺激阈值 兴奋性 下移 RP距阈电位近 需刺激阈值 兴奋性 1 备用状态 兴奋性正常2 激活或失活状态 兴奋性 或消失所以 通道是否处于静息状态是具有兴奋性的前提 2 0期去极化离子通道的性状 主要因素 2 兴奋性的周期性变化 1 有效不应期 effectiverefractoryperiod ERP 指AP从0期除极至复极 60mV 强刺激也不能再产生AP的时期 包含 1 绝对不应期 AP0期到复极致 55mV强S 无任何反应 原因INa处于失活状态2 局部反应期 AP复极 55 60mV强S 局部去极化 不能产生AP 原因少量INa通道复活 其开放不足以引起AP 2 相对不应期 RRP AP复极 60 80mV阈上S AP 部分Na 通道恢复 兴奋性在恢复 仍 正常 3 超常期 SNP AP复极 80 90mV阈下S AP 兴奋性 正常 因Na 通道基本恢复 MP 正常 与TP差值小注 在RRP SNP中产生的AP均 正常 慢反应细胞 L型钙通道激活 失活和复活速度均较慢 有效不应期持续到完全复极之后 不存在超常期 各期受刺激引起的电位变化 a 心肌不产生完全强直收缩 原因 有效不应期特别长 从收缩期到舒张早期 意义 使收缩 舒张交替进行 实现心脏泵血功能的重要前提 3 期前收缩与代偿间歇 期前收缩 在有效不应期之后 下一次窦房结兴奋到达前 心肌受到人工或来自异位起搏点的刺激 则可提前产生一次兴奋和收缩 代偿间歇 一次期前收缩后出现一段较长的心室舒张期 代偿间歇的机制 窦性兴奋冲动落在期前收缩的有效不应期上 三 传导性 衡量传导快慢指标 AP沿细胞膜传导的速度 1 传导原理 局部电流刺激 2 心肌细胞间的兴奋传导 闰盘 心房或心室成为功能合胞体 全或无式收缩 窦房结 心房肌 优势传导通路 房室结 房室束 左 右束支 浦肯野纤维 心室肌 1 心脏内兴奋传播的途径和特点 传播的途径 各部分传导速度不同 浦氏纤维 4m s 优势传导通路 1 8m s 心室肌 1m s 心房肌 0 4m s 结区 0 02m s 房室交界除最慢 房室延搁心房内 房室交界 心室内 0 06s 0 1s 0 06s 房室延搁意义 保证心房收缩完毕后心室方才收缩 有利于心室的充盈和射血 传导特点 1 细胞的直径直径粗大 胞内电阻小 传导速度快直径细小 胞内电阻大 传导速度慢 2 影响传导性的因素 部位纤维直径 m传导速度m s窦房结5 10 0 05心房肌120 5房室束151 1 5浦肯野细胞40 703 4房室结 结区 30 02 0期速度去极化速度快 形成部电流快 达阈电位时间短 产生新AP快 传导快0期幅度高 与邻旁的电位差大 局部电流强 传播距离远 传导快 2 0期去极化的速度和幅度 膜反应性 静息电位水平与0期去极化速度的关系 0期去极化的速度和幅度取决于 Na 通道开放效率 速度和数量 Na 通道效率有电压依从性 取决于临受刺激前的静息电位水平 0期去极化的速度和幅度受兴奋前膜电位水平的影响 心肌细胞的兴奋传导是沿着细胞膜的兴奋扩散的过程 只有邻近未兴奋部位膜的兴奋性正常 兴奋才能正常地传导通过 3 邻旁部位细胞膜的兴奋性 部分失活状态 心肌细胞电生理特性 总结 1 同步收缩 全或无式收缩 心肌细胞间以闰盘相连心脏的特殊传导系统传导很快 同时到达心房肌或心室肌 可产生同步电活动 所有心房肌或心室肌同时兴奋和收缩 心肌收缩性的特点 心肌收缩是在肌膜AP触发下 发生兴奋 收缩耦联 引起肌丝滑行实现的 心肌收缩的特点 2 不产生强直收缩 心肌的有效不应期特别长 平均250ms 相当于整个收缩期加舒张早期 任何刺激落在此期内 心肌都不会发生兴奋而收缩 保证心脏射血和充盈的正常进行 3 对细胞外液中的Ca2 离子有明显的依赖性 Ca2 是肌细胞兴奋 收缩耦联的媒介 但心肌细胞的肌质网很不发达 容积较小 贮Ca2 量比骨骼肌少 心肌细胞收缩所需Ca2 除从终池释放外 还需由细胞外液Ca2 内流补充 故心肌收缩对 Ca2 o依赖性较大 在一定范围内 Ca2 o Ca2 内流 肌缩力 Ca2 o Ca2 内流 肌缩力 Ca2 o 明显 或无 Ca2 内流无 兴奋收缩脱耦联 心肌收缩性的特点 影响心肌收缩性的因素 1 血浆中的Ca2 浓度2 缺氧和酸中毒缺氧和酸中毒 H H 与Ca2 竟争性地与肌钙蛋白结合 心缩力 缺氧 ATP生成量减少 心缩力 3 交感神经或儿茶酚胺此二者能激活心