生理血液循环心肌的生物电现象和生理特性

生理血液循环心肌的生物电现象和生理特性第1页，共56页，2023年，2月20日，星期一

期中考试1.简述动作电位的形成机制。2.简述感受器的一般生理特性。3.简述生理性止血的基本过程。4.简述呼吸节律的调控机制。5.简述学习记忆的基本机制。第2页，共56页，2023年，2月20日，星期一第3页，共56页，2023年，2月20日，星期一李勃兴基础医学院神经生物学教研室lihuang@QQ:53815986第六章血液循环第4页，共56页，2023年，2月20日，星期一第六章血液循环第一节心肌的生物电现象和生理特性第三节心脏的射血与充盈第四节血管生理第二节心电图第五节心血管功能的调节第六节微循环、组织液与淋巴循环第七节重要器官循环的特点第5页，共56页，2023年，2月20日，星期一第一节心肌的生物电现象和生理特性

一、心肌细胞的分类

根据心肌细胞的组织学、功能和电生理特性，可将心肌细胞分为两类：（一）工作细胞与特殊分化的心肌细胞①工作细胞（非自律细胞）：心房肌、心室肌

有收缩性，兴奋性、传导性，无自律性②特殊传导系统（自律细胞）窦房结、房室交界（房结区、结区、结希区）、房室束（希氏束）左右束支、浦肯野纤维组成。

有自律性（结区除外）、兴奋性、传导性、无收缩性第6页，共56页，2023年，2月20日，星期一心肌细胞的分类第7页，共56页，2023年，2月20日，星期一（一）工作细胞的跨膜电位及其离子基础

1.心室肌细胞静息电位（RestingPotential，RP）

其RP约为-80mV～

-90mV

离子基础：同神经和骨骼肌一样，接近Ｋ+的平衡电位。K电流Na、Cl、Ca背景电流泵电流（3Na+出，2K+入）第8页，共56页，2023年，2月20日，星期一2.心室肌细胞的动作电位（ActionPotential，AP）心室肌细胞动作电位的幅度、波形、持续时间与神经、骨骼肌明显不同。①有平台，升降支不对称②持续时间长，复极缓慢（250-400ms）③有慢通道，多种离子参与复极第9页，共56页，2023年，2月20日，星期一分期和形成机制去极化到阈电位（-70mV）→快Na+通道开放，出现再生性Na+内流→

Na+顺电-化学梯度进入细胞内→去极化从-90mV→+30mV，约1ms快通道（fastchannel）快反应细胞（fastresponsecell）快反应动作电位（fastresponseactionpotential）去极化过程0期（phase0）

第10页，共56页，2023年，2月20日，星期一复极化过程1、2、3期（phase1，2，3）

Phase1

快速复极初期

+30mV→0mV10ms

外向Ito（钾电流transientoutwardcurrent）Phase2

平台期

0mV左右100-150ms

内向ICa-L外向IKPhase3

快速复极末期

0mv→-90mV100-150ms

外向IK第11页，共56页，2023年，2月20日，星期一静息期4期（phase4）恢复细胞内外各种离子的正常浓度Na+泵Na+-Ca2+交换体3Na+入

1Ca2+出钙泵第12页，共56页，2023年，2月20日，星期一小结：◄

0期（去极化期）：占时1~2mS

形成机制：Na+快速内流（快Na+通道，可被TTX阻断）◄

1期（快速复极初期）：占时10ms

形成机制：Na+内流迅速停止，Ｋ+外流（Ｋ+通道可被TEA、4-AP阻断）◄

2期（缓慢复极期、平台期）：占时100~150mS

平台期是区别于神经和骨骼肌细胞动作电位的主要特征。第13页，共56页，2023年，2月20日，星期一◄2期的形成机制：Ca2+缓慢内流、Ｋ+缓慢外流（L型钙通道，可被Mn2+、维拉帕米等钙拮抗药阻断）◄

3期（快速复极末期）：占时100~150mS

形成机制：Ca2+内流停止，Ｋ+外流加快◄

4期（静息期）形成机制：Na+—Ｋ+泵、Na+—Ca2+交换体，

3：23：１使离子分布恢复原态第14页，共56页，2023年，2月20日，星期一动作电位小结恢复Na+、K+、Ca2+的分布第15页，共56页，2023年，2月20日，星期一（二）自律细胞的跨膜电位及其离子基础最大复极电位（Maximaldiastolicpotential，MDP）：自律细胞复极化达最大值的电位。4期自动去极化：是心肌自律细胞自动产生节律性兴奋的基础，是能够自动产生兴奋的原因。不同类型的自律细胞，4期自动去极化的离子本质并不完全相同。第16页，共56页，2023年，2月20日，星期一1.窦房结P细胞

P细胞是窦房结的起搏细胞，与心室肌细胞相比，其动作电位的特点：◄分期为0、3、4期，无明显的1、2期。◄最大舒张电位-70mV，阈电位-40mV◄0期去极化速度慢、幅度小、时程较长◄

4期自动去极化速度快第17页，共56页，2023年，2月20日，星期一形成机制：0期去极化：Ca2+内流，（L型钙通道）3期复极化：Ca2+内流停止，k+外流4期自动去极化：机制较复杂，是多种离子流

共同作用的结果。目前认为主要有两种离子流：1.k+外流进行性衰减，形成背景内向电流2.T型钙通道激活，Ca2+内流，激活L型钙通道，又产生一次动作电位。第18页，共56页，2023年，2月20日，星期一2.浦肯野细胞：其动作电位的形态和各期形成的离子基础与工作细胞基本相同。所不同的是浦肯野细胞4期膜电位不稳定，能自动去极化，产生另一个动作电位。故属于自律细胞。形成机制：形成4期的自动去极化是随时间而逐渐增加的内向离子流，称为If内向离子流，又称起搏电流。If通道也是Na+通道。第19页，共56页，2023年，2月20日，星期一If通道与膜电位的关系：◄

3期：膜电位达-60mV，If通道被激活而开放，达-100mV，If通道超极化激活◄

4期：自动去极化◄

0期：膜电位达-50mV（阈电位）产生一次动作电位的同时If通道失活而关闭。第20页，共56页，2023年，2月20日，星期一第21页，共56页，2023年，2月20日，星期一第22页，共56页，2023年，2月20日，星期一第23页，共56页，2023年，2月20日，星期一二、心肌细胞的生理特性

生理特性自律性兴奋性传导性电生理特性机械特性——收缩性第24页，共56页，2023年，2月20日，星期一（一）自动节律性，简称自律性定义：心肌细胞在无外来刺激的情况下，能自动发生节律性兴奋的特性。衡量自律性高低的指标：频率（次/分）1.心脏的起搏点窦房结＞房室交界＞房室束及左右束支＞浦肯野纤维

100次/分50次/分40次/分25次/分

窦房结是心脏的正常起搏点，称窦性心律（50-90次/分）。第25页，共56页，2023年，2月20日，星期一潜在起搏点：安全因素（备用）危险因素（异常节律）异位起搏点：交界性节律（40~60次/分）为次级起搏点。室性节律（15~40次/分）为三级起搏点。2.窦房结对潜在起搏点的控制方式◆抢先占领（capture）◆超速抑制（overdrivesuppression）

被动兴奋＞固有兴奋具有频率依从性第26页，共56页，2023年，2月20日，星期一抢先占领超速抑制第27页，共56页，2023年，2月20日，星期一3.决定和影响自律性的因素◆

4期自动去极化速度儿茶酚胺(NE、E)加速窦房结细胞4期自动去极化速度，提高自律性，使心率加快。◆最大舒张（复极）电位与阈电位之间的差距迷走神经兴奋时释放Ach可使窦房结自律降低细胞K＋外流增加，最大舒张电位绝对值增大，故自律性降低，心率减慢。第28页，共56页，2023年，2月20日，星期一第29页，共56页，2023年，2月20日，星期一NA可促进窦房结细胞If通道和Ca2+通道的开放，使If和ICa增大，4期自动去极化速度和自律性增高

Ach提高膜对K+的通透性，使4期膜对K+的通透性↑，K+外流衰减↓；Ach抑制If和L型Ca2+通道的开放，使4期自动去极化速度↓，自律性↓

第30页，共56页，2023年，2月20日，星期一

（二）兴奋性

（excitability）

心肌的兴奋性是指心肌细胞对适宜刺激能够产生兴奋的能力或特性。

其兴奋性高低用刺激的阈值来衡量，阈值大表示兴奋性低；阈值小表示兴奋性高。心肌兴奋时兴奋性的周期变化第31页，共56页，2023年，2月20日，星期一心肌细胞动作电位与兴奋性的变化第32页，共56页，2023年，2月20日，星期一1.决定和影响兴奋性的因素心肌细胞的兴奋包括两个过程：◆即从静息电位去极化达到阈电位，◆激活Na+通道或Ca2+通道从而产生产生动作电位凡能影响这两个过程的因素，都可影响心肌的兴奋性。第33页，共56页，2023年，2月20日，星期一（1）静息电位（最大舒张电位）与阈电位之间的差值

RP绝对值↑→距阈电位远→需刺激阈值↑→兴奋性↓

RP绝对值↓→距阈电位近→需刺激阈值↓→兴奋性↑第34页，共56页，2023年，2月20日，星期一阈电位水平上移→RP距阈电位远→需刺激阈值↑→兴奋性↓阈电位水平下移→RP距阈电位近→需刺激阈值↓→兴奋性↑第35页，共56页，2023年，2月20日，星期一

（2）Na+通道的性状

Na+通道所处的机能状态,是决定兴奋性正常、低下和丧失的主要因素。以快反应细胞为例，Na+通道具有备用(或静息，resting)、激活（activation）和失活（inactivation）三种状态。

备用激活→

失活→刚复活→渐复活→基本备用

‖‖‖‖‖

产生AP

绝对不应期局部反应期

相对不应期

超常期

‖‖‖‖兴奋性正常兴奋性无兴奋性低

兴奋性高第36页，共56页，2023年，2月20日，星期一心肌兴奋性变化的主要特点：

◆有效不应期长(平均200～250ms),相当于心肌整个收缩期和舒张早期。是骨骼肌与神经纤维的100倍和200倍。心肌有效不应期的长短主要取决于2期（平台期）。生理意义：

不发生强直收缩，实现心脏泵血功能。第37页，共56页，2023年，2月20日，星期一

（3）期前收缩与代偿间歇代偿间歇：一次期前收缩之后所出现的一段较长的舒张期称为代偿性间歇。在下一次窦房结传来的兴奋到达之前，受到一次人工的刺激或异位节律点发放的冲动的作用,则心房肌和心室肌而可产生一次期前兴奋，引起一次提前出现的收缩，称期前收缩或早搏第38页，共56页，2023年，2月20日，星期一◆期前收缩：指心肌比正常情况时提前发生的收缩，也称早搏，为心律不齐的表现。产生原因：足够大的额外阈上刺激恰好落于心室兴奋的有效不应期之后。◆代偿间歇：因期前收缩而紧随出现的一个较长的心室舒张期。产生原因：正常传来的窦房结冲动又恰好落于期前收缩的有效不应期之内。◆生理意义：防止心脏发生强直收缩，维持正常节律。第39页，共56页，2023年，2月20日，星期一（三）传导性心肌具有传导兴奋的能力，称传导性。

心肌的兴奋(动作电位)沿着心肌细胞膜向外扩布的特性。

传导方式：局部电流。

传导特点：①闰盘(缝隙连接)

②心脏特殊传导系统

心脏特殊传导系统具有起搏和传导兴奋的功能。兴奋在心脏内的传播是通过心脏特殊传导系统完成的。第40页，共56页，2023年，2月20日，星期一1.心脏内兴奋传播的途径和特点1.心脏内兴奋传播的途径第41页，共56页，2023年，2月20日，星期一（2）心脏内兴奋传导的特点及生理意义

传导时间

心房内---房室交界---心室内(0.06s)(0.10s)(0.06s)特点：房-室延搁：利于心室的充盈和射血。第42页，共56页，2023年，2月20日，星期一

（3）决定和影响心肌传导性的因素不同心肌细胞之间比较，兴奋传导的速度与细胞直径的粗细有关：直径粗大→胞内电阻小→传导速度快直径细小→胞内电阻大→传导速度慢在同一心肌细胞,兴奋传导快慢主要受局部电流形成和邻近部位膜兴奋性的影响。

1.动作电位0期去极化的速度和幅度

0期速度与邻旁间产生局传导新AP0期幅度→的电位差→部电流→速度→产生快高大大快易慢低小小慢不易第43页，共56页，2023年，2月20日，星期一

2.邻近未兴奋部位膜的兴奋性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。（0期慢、小）减慢处于相对不应期部分失活状态处于绝对不应期 失活状态 阻滞邻近部位膜兴奋性 Na+通道状态 传导性第44页，共56页，2023年，2月20日，星期一

二、心肌细胞的机械特性——收缩性

心肌工作细胞兴奋时首先产生动作电位，然后再由电变化引起机械性收缩，这一特性，称为收缩性。由心肌细胞的电变化诱发机械收缩的过程称为兴奋—收缩耦联。这一过程包括下列三个步骤：①心肌细胞兴奋产生的动作电位沿肌膜由横管扩布到细胞内部。②动作电位引起复极2期Ca2＋内流以及细胞内肌浆网Ca2＋的释放。③胞浆内增多的Ca2＋与心肌收缩蛋白的Ca2＋受体结合引起收缩反应。第45页，共56页，2023年，2月20日，星期一心肌收缩的特点（一）同步收缩（全或无式收缩）同步收缩，力量大，有利于心脏射血。（二）不发生强直收缩保持收缩后必有舒张的节律性活动，保证心脏射血和充盈过程的正常进行。（三）对细胞外Ca2+的依赖性细胞外液Ca2+浓度高，内流增多，收缩力增强，反之Ca2+浓度若过低，则出现兴奋－收缩脱耦联。第46页，共56页，2023年，2月20日，星期一影响心肌收缩性的因素1.血浆中的钙浓度2.神经和体液因素3.低氧和酸中毒第47页，共56页，2023年，2月20日，星期一体表心电图

每个心动周期中，由窦房结产生的兴奋依次向心房和心室传布。这种兴奋的产生和传布所出现的生物电变化，其传播方向、途径、顺序和时间均有一定规律，是反映心脏各部分电生理活动的良好指标，可作为临床诊断心脏某些疾病的依据。这种电位变化可传播到全身各处，用仪器把这种电位变化曲线记录在图纸上，就称为心电图(ECG)。第48页，共56页，2023年，2月20日，星期一（一）心电图的导联描记心电图时，在肢体或躯干一定部位安放电极（称为引导电极），并用导线与心电图机联成电路，其导线的连接方法称为导联（lead）。目前，国际上通用导联有标准导联Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，单极胸导联V1、V2、V3、V4、V5、V6和加压单极肢体导联aVR、aVL、aVF共12个导联。1.标准导联（双极导联）

Ⅰ导联右臂左臂标准导联Ⅱ导联右臂左足

Ⅲ导联左臂左足

2.加压单极肢体导联

aVR、aVL、aVF第49页，共56页，2023年，2月20日，星期一V1V2V3V4V5第50页，共56页，2023年，2月20日，星期一第51页，共56页，2023年，2月20日，星期一（二）正常典型体表心电图的波形及其意义

第52页，共56页，2023年，2月20日，星期一

名称时间（S）幅度（mV)意义

P波＜0.11

＜0.25