四心脏的电生理学和生理特性课件

1、第二节 心脏的电生理学和生理特性心肌细胞的类型工作细胞或非自律细胞： 主要执行收缩功能 心房肌和心室肌自律细胞或特殊传导系统： 产生和传播兴奋，控制心脏的节律活动 窦房结、房室交界、 房室束和浦肯野纤维一、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制心室肌 细胞 AP浦肯野 细胞 AP 神经 骨骼肌 AP几种细胞动作电位的比较窦房结 细胞 AP一、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制按离子选择性分类： K+ （ IK1 ， IK ， Ito ，Ik-Ach ） Na+ （I Na , I f） Ca2 + （ICa-L , ICa-T ） 按是否有门控特性分类： 门控通道：电压 化学 机械 非门控通道（少）：内向

2、整流钾通道 （ inward rectifier K+ channel， IK1 ） 通道分类药理学第二十一章 离子通道概论及钙拮抗药【教学内容】第一节： 离子通道概论离子通道概念、研究简史，离子通道的特性：离子选择性及门控特性。离子通道分类：钠、钾、钙（电压门控性和受体调控兴）及氯通道。离子通道的生理功能，通道分子结构及门控机制。第二节： 作用于离子通道的药物作用于钠通道药物、钾离子的药物（阻滞药和开放药）的应用。第三节： 钙通道阻滞药钙通道阻滞药分类及作用机制；钙通道阻滞药的药理作用及临床应用。 第二十二章 抗心律失常药第一节 心脏的电生理学基础快反应细胞和慢反应细胞第二节 心律失常发生机

3、制 自律性升高、后除极（早后除极和迟后除极)等。第三节 抗心律失常药物的基本作用机制和分类1、机制：降低自律性、减少后除极和消除折返激动。2、药物分类：I类钠通道阻滞药、类肾上腺素受体拮抗药、类延长动作电位时程药、类钙通道阻滞药和其他类。第四节 常用抗心律失常药药物动态 0 1 2 3 ms 150 300 ms一、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制(一) 工作细胞的跨膜电位及其形成机制IK1通道，K+外流少量Na+内流 （钠背景电流）生电性Na+ - K+泵 （泵电流） RP1 心室肌细胞的静息电位Ik1通道对K+的通透性因膜的去极化而降低的现象，称为内向整流（inward rectificat

4、ion）。快速去极化（0期）1-2ms 膜去极化，Ap上升支( -90mv+30mv) 200400v/s复极过程 200-300ms 1期-快速复极初期(+30mv0mv) 10ms 2期-平台期(主要特征） 0mv 100-150ms 3期-快速复极末期(0mv-90mv) 100-150ms静息期或完全复极期（4期） -膜电位稳定于RP水平2 心室肌细胞动作电位（1）0期（去极化）膜电位:90 30 mV（幅度120 mV）历时：12ms机制：Na+内流达到平衡电位。 （T型钙电流参与0期末段形成。）0 期: 心肌细胞外来刺激Na+通道部分开放少量Na+内流膜去极化达阈电位Na+通道大量

5、开放再生性Na+内流Na+平衡电位。快Na+通道：-70mV激活，0mV失活，持续1- ms，特异性强(只对Na+通透) 。快Na+通道： 激活快、失活也快， 开放时间短，电压依赖性通道阻断剂：河豚毒(tetrodotoxin,TTX) 敏感性低快反应细胞：以快Na+通道为0期去极化 心肌细胞。类抗心律失常药：主要抑制INa的作用。（2）1期（快速复极初期）膜电位：30 mV0 mV历时：10ms产生机制：瞬时外向电流(Ito),其离子成分为K 。（还有氯电流参与）（3）2期（平台期，Plateau） 膜电位：0 mV；历时：100150ms产生机制：K外流（Ik1、IK）与 Ca2+内流（I

6、Ca-L)达到平衡 。 2期：平台期（100-150ms），是心肌动作电位时间较长的主要原因，也是区别于骨骼肌细胞的主要特征平台期的形成和许多离子流有关：内向电流：ICa-L、慢失活的INa、INa-Ca外向电流： Ik1、 Ik、泵电流初期：内向电流（ICa-L）=外向电流（IK）后期：内向电流（ICa-L ）外向电流（IK ） （4）3期（快速复极末期）膜电位：0 mV90mV；历时：100150ms；产生机制： K+外流再生性复极。 （ INa-Ca、泵电流也参与其中。）类抗心律失常药：抑制IK，使AP延长。3期： Ca2+通道失活，Ca2+内流终止。 K+外流(Ik) 进一步增加 随着

7、膜电位负值的增加，外向的Ik1电流也增加，使膜的复极化过程进一步加快，造成再生性复极。（5）4期（静息期） 膜复极完毕，膜电位稳定于静息电位水平（90mV）。有活跃的离子跨膜转运：Na+- K+泵和 Na+-Ca2+ 交换体、Ca2+泵。 4期：膜电位恢复至静息电位水平。但此时细胞膜的离子主动转运(Na+-K+泵、Na+-Ca2+交换体、Ca2+泵)仍在进行，使细胞内外离子浓度恢复到正常水平，保持心肌的正常兴奋性。-90mVK+ Na+ K+ K+ K+ K+ Ca2+ Ca2+ 3Na+ 2K+ 3Na+ Ca2+ 细胞外细胞内0123440mV心室肌跨膜电位形成机制K+总 结心室肌细胞动作

8、电位及其形成机制 0期Na+内流（再生性钠电流。INa） 1期K+外流(Ito) 2期K+外流和Ca2+内流处于平衡(ICa-L、Ik、Ik1) 3期K+外流（Ik、Ik1再生性复极） 4期膜电位恢复并稳定于静息电位水平（Na+- K+泵、 Na+-Ca2+ 交换体、Ca2+泵）总 结（二）自律细胞的跨膜电位及其形成机制 自律细胞跨膜电位的特点： 无静息电位，只有最大复极电位 （maximal repolarization potential） 4期自动去极化(自律细胞自律性的基础） 1. 窦房结P细胞（慢反应自律细胞）的AP ： 0期：Ca2+内流（速度慢、幅度小 、L型）3期：K+外流 4

9、期：自动去极期Ik随时间递减（主）ICa-T通道电流If随时间递增（pacemaker）2.浦肯野细胞（快反应细胞）的AP 0、1、2、3期产生机制与普通心肌基本一致。 4期自动去极化机制:进行性增强的内向电流 If(主要作用)复极化时外向电流IK逐渐衰减 比较If通道与0期的快Na+通道If 通道快Na+通道激活电位复极至-60mV时开始激活，-100mV时完全激活除极至-70mV时激活失活电位除极至-50mV时失活除极至0mV时失活阻断剂铯（Cs2+）TTX注：If 奇异（funny）通道，超极化激活膜通道总 结4期自动去极化机制:Na快反应非自律细胞快反应自律细胞慢反应自律细胞快、慢反应

10、细胞看0期：快（Na+）；慢（Ca2+）自律、非自律细胞看4期二、心肌的生理特性 心肌细胞的四大生理特性：兴奋性（excitability）传导性（conductivity）自律性（autorhythmicity）收缩性（contractility）电生理特性机械特性(一) 兴奋性 excitability1、兴奋性的周期性变化绝对不应期（ARP）局部反应期相对不应期（RRP)超常期（SNP）有效不应期(ERP) 局部反应期 (local)从去极化0期开始复极化 -55mv复极化 -60mv复极化-80mv静息电位-90mv ARP (Absolute refractory period)RR

11、P(relative)SNP(supernormal)ERP (effective)兴奋性对S反应机理0对任何刺激无反应Na+通道 失活极低阈上刺激，局部反应Na+通道部分复活低于正常阈上刺激，低幅度Ap相当数量Na+通道复活高于正常阈下刺激，幅度稍低的ApNa+通道基本复活 1）静息电位或 最大复极电位水平 2）阈电位水平 3）引起0期去极化的 离子通道的状态RPTP2、影响兴奋性的因素RPTP 1）静息电位或 最大复极电位水平 2）阈电位水平 3）引起0期去极化的 离子通道的状态 通道的激活、失活和复活具有电压依从性和时间依从性，因此通道处于何种状态，取决于当时膜电位水平和时间进程， 膜上

12、大部分通道是否处于备用状态，是该心肌细胞具有兴奋性的前提。3、兴奋性周期变化与心肌收缩活动的关系 (1) 不发生强直收缩 有效不应期特别长，相当于心肌收缩活动的整个收缩期及舒张期早期。 意义：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。（2）期前收缩与代偿间歇期前收缩（premature systole）： 心室在有效不应期之后受到人工的或窦房结之外的病理性异常刺激，产生一次正常节律以外的收缩。代偿间歇（compensatory pause）： 期前收缩后出现的一段较长的心室舒张期 心房肌(0.3m/s) 窦房结 0.05m/s 房室交界 房室束 浦肯野纤维 0.020.05m/

13、s 1.5m/s 4.0m/s 心室肌 0.5m/s 优势传导通路房-室延搁（二）传导性 conductivity :指心肌细胞之间传导兴奋的能力。高低用兴奋的传播速度来衡量 影响传导性的因素 （1）结构因素：细胞直径和缝隙连接的多少 （2）生理因素0期去极化的速度和幅度 速度快 局部电流形成快 幅度大与未兴奋部局部电流强 位间电位差大 膜电位水平邻近膜的兴奋性 兴奋性高 容易产生AP 传导快 传导速度（三）自律性 autorhythmicity 1.几个概念： （1）自动节律性（自律性）：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或特性。 “兴奋频率”(2) 心脏的起搏点： 窦房结(100次/分)；房室交界（50次/分）；房室束（40次/分）；浦肯野（25次/分） 正常起搏点：窦房结 由窦房结为起搏点的心脏节律性活动， 称为窦性心律。 潜在起搏点：窦房结以外的其他自律细胞 以窦房结以外的部位为起搏点的心脏活 动，称为异位心律。 抢先占领 超速驱动压抑超速驱动压抑具有频率依赖性，即超速驱动压抑的程度与两个起搏点自律性的差值呈平行关系2.影响自动节律性的因素 （1）最大复极电位与阈电位差距:小自律性（2）4期自动除极速度：快自律性 同步收缩-机能合胞体 心肌细胞的闰盘缝隙连接（四）收缩