心肌细胞的电生理特性.ppt

心肌细胞的电生理特性 北京大学人民医院王立群 心肌细胞的电生理特性 兴奋性excitability自律性autorhythmicity传导性contuctivity 一 心肌细胞的兴奋性 兴奋性 细胞在受到刺激时产生兴奋的能力 动作电位 1 影响心肌细胞兴奋性的影响因素 兴奋性的高低用刺激的阈值来表示 阈值高 兴奋性低阈值低 兴奋性高细胞兴奋包括两个过程 从静息电位去极化达到阈电位Na Ca 通道激活产生0相去极化 形成动作电位影响这两个过程的因素都会影响细胞的兴奋性 静息电位水平阈电位水平Na Ca 通道的状态 阈电位 静息电位 1 静息电位水平 静息电位 或自律细胞的最大舒张电位 与阈电位之间的距离是决定刺激阈值的重要因素 在阈电位不变的情况下 静息电位增大 膜超极化 所需刺激阈值增大 兴奋性降低静息电位减小 所需刺激阈值减小 兴奋性升高 阈电位 静息电位 在静息电位 RP 不变的情况下 阈电位水平降低 与RP间距减小所需刺激阈值减小 兴奋性升高阈电位水平升高 与RP间距增大所需刺激阈值增大 兴奋性降低 2 阈电位水平 3 Na 通道的状态 Na 通道的三种状态 激活 失活 备用 Na 通道处于何种状态 取决于当时膜电位水平和时间进程 即Na 通道的激活 失活和复活具有电压依从性和时间依从性 细胞膜上大部分Na 通道处于备用状态 3 Na 通道的状态 是心肌细胞具有兴奋性的前提 当膜电位处于正常静息电位 90mV 时 Na 通道处于备用状态 可在刺激作用下被激活 膜电位 当膜电位从 90mV去极化达阈电位 70mV 时 Na 通道几乎全部被激活 膜电位 去极化后Na 通道很快 数ms内 全部失活 处于失活状态的Na 通道不能再次被激活 膜电位 随着时间的推移 一直要等到膜电位复极重新达到 90mV时 Na 通道才全部恢复至备用状态 膜电位 2 心肌细胞兴奋性的周期性变化 1 绝对不应期 2 有效不应期 3 相对不应期 4 超常期 2 心肌细胞兴奋性的周期性变化 1 绝对不应期 2 有效不应期 3 相对不应期 4 超常期 心肌细胞兴奋后不能立即产生第二次兴奋的特性 不应性 2 心肌细胞兴奋性的周期性变化 1 绝对不应期 2 有效不应期 3 相对不应期 4 超常期 不应性表现为可逆的 短暂的兴奋性缺失或极度下降 1 绝对不应期和有效不应期 绝对不应期 0相 3相的 55mV 兴奋性 0 有效不应期 在3相的 55mV 60mV 兴奋性有所恢复 强刺激可以使局部膜产生较小的去极化 但不能形成动作电位 局部反应期 从0相 60mV刺激不产生AP 有效不应期 膜电位 绝对不应期 有效不应期 1 绝对不应期和有效不应期 绝对不应期 0相 3相的 55mV 兴奋性 0 有效不应期 在3相的 55mV 60mV 兴奋性有所恢复 强刺激可以使局部膜产生较小的去极化 但不能形成动作电位 局部反应期 从0相 60mV刺激不产生AP 有效不应期 膜电位 绝对不应期 有效不应期 有效不应期包括 绝对不应期与局部反应期 2 相对不应期 当膜电位复极到 60 80mV 用阈上强刺激才能产生动作电位此期产生的AP复极时程短 不应期亦短 易导致心律失常 3 超常期 复极至膜电位 80 90mV略低于正常阈值的刺激即可产生动作电位 兴奋性高于正常 超常期由于Na 通道开放能力仍未恢复正常 产生的动作电位的0相除极幅度和速度 兴奋传导的速度都低于正常 超常期 RRP mV 绝对不应期 有效不应期 相对不应期 超常期 4 应激期 复极过程完毕 膜电位恢复正常静息水平 兴奋性也恢复至正常水平 3 兴奋性变化与心肌收缩活动的关系 mV 心肌有效不应期特别长 约200 300ms 相当于心肌收缩活动的整个收缩期及舒张期早期 此期间 任何刺激均不发生兴奋和收缩 意义 心肌不发生完全强直收缩 保持心脏收缩与舒张交替的节律活动 使心脏泵血功能得以完成 心肌动作电位与张力骨骼肌动作电位与张力 自律性的定义 在没有外来刺激的条件下 心肌能自动地 按一定节律发生兴奋的能力 称为自动节律性 auto rhythmicity 简称自律性 心肌的自律性起源于心肌细胞本身 二 心肌细胞的自律性 衡量自律性的指标 单位时间内自动产生兴奋的次数 规则性 1 心肌细胞自律性的等级 生理情况下 心脏的自律性来源于特殊传导系统的自律细胞 病理情况下 非自律细胞的心房肌细胞和心室肌细胞也可能表现自律性 各部位的自律性有等级差别 窦房结最高 约100次 分 房室交界居中 约50次 分 希氏束 左右束支 约40次 分 浦肯野纤维最低 约25次 分 正常起搏点 窦房结的自律性最高 心脏按窦房结的节律活动 潜在起搏点 窦房结以外的其他自律组织并不表现出其自身的自律性 只起兴奋传导作用 故称之为潜在起搏点 2 心脏的起搏点 正常情况下 心脏整体只能由一个起搏点主宰 窦房结 正常起搏点 控制心律的机制 抢先占领 preoccupation 窦房结兴奋驱动 潜在起搏点的兴奋不易出现 超速驱动抑制 overdriesuppression 长期超速驱动 潜在起搏点被抑制窦房结驱动中断 潜在起搏点恢复自身节律 窦性心律 由窦房结为起搏点的心脏节律性活动 异位心律 以窦房结以外的部位为起搏点的心脏节律性活动 3 影响自律性的因素 凡是具有4相自动除极特性的细胞称为自律细胞 4相自动除极速度最大舒张电位水平阈电位水平 3 影响自律性的因素 自律细胞复极4相所达到的最大膜电位称为最大复极电位 或最大舒张电位 4相自动除极速度最大舒张电位水平阈电位水平 1 4相自动除极速度 4相自动除极速度快 到达阈电位时间短 自律性 4相自动除极速度慢 到达阈电位时间长 自律性 受体激活 内向电流If 4相自动除极加快 自律性升高 HR 最大舒张电位上移 到达阈电位时间短 自律性 2 最大舒张电位 最大舒张电位下移 到达阈电位时间长 自律性 迷走神经兴奋 K 外流 最大舒张电位增大 自律性降低 心率 阈电位水平下移 自动除极达到阈电位快 自律性 3 阈电位水平 阈电位水平上移 达到阈电位慢 自律性 三 心肌细胞的传导性 心肌细胞某处发生兴奋后 局部电流 能沿细胞膜扩布到整个细胞 而且可通过缝隙连接传布到相邻的心肌细胞 从而引起整块心肌兴奋 这种特性被称为心肌细胞的传导性 心肌细胞的结构 窦房结 闰盘 桥粒 线粒体 细胞核 缝隙连接 心房与心室之间有纤维环相隔 所以整个心脏可以看成是心房 心室两个 功能合胞体 心脏 功能性合胞体 心肌细胞间闰盘上缝隙连接为低电阻通道 局部电流可以通过闰盘传到另一个心肌细胞 从而引起整块心肌的兴奋和收缩 所以心肌细胞在结构上虽然互相隔开 但在功能上却如同一个细胞 即心肌是功能性合胞体 1 心肌细胞间的直接电传递2 特殊传导系统的有序传播 1 心脏内兴奋传导途径 1 房室交界区传导很慢 0 02m s 兴奋通过房室交界区的传导需延迟一段时间 0 1s 称为房室延搁 2 心脏内兴奋传导的特点及意义 生理意义 使心室在心房收缩之后才开始收缩 不会发生房室同时收缩重叠现象 保证心室血液充盈及泵血功能的完成缺点 易发生房室传导阻滞 2 浦肯野纤维传导速度最快 4m s 生理意义 保证心室同步兴奋和收缩 有利于心室射血 窦房结的兴奋传导心肌各部所需时间 2 心脏内兴奋传导的特点及意义 1 结构因素 兴奋传导速度与细胞直径呈正变关系 2 生理因素 1 动作电位0期除极速度和幅度0期除极速度快 局部电流形成快0期除极幅度大 与未兴奋部位 局部电流强之间的电位差大 传导速度 影响传导性的因素 例 浦肯野细胞0期除极速度快 幅度大传导速度快房室交界0期除极速度慢 幅度小传导速度慢 2 邻近部位膜的兴奋性取决于 静息电位和阈电位水平的差距 邻近部位的兴奋性 即膜电位和阈电位的差距小 传导速度 离子通道性状 兴奋落在通道处于失活状态的 A 有效