血液循环生理学课件

血液循环生理学课件第二节心脏的电生理学及生理特性

心肌细胞跨膜电位及其形成机制一

心肌的生理特性二

体表心电图三第2页,共63页，2024年2月25日，星期天心脏的生物电活动第3页,共63页，2024年2月25日，星期天心肌细胞

工作细胞：心房肌和心室肌细胞

自律细胞窦房结

房室交界（房室结）房室束（希氏束）浦肯野细胞房结区结希区结区心肌细胞的分类第4页,共63页，2024年2月25日，星期天心肌细胞的分类及生理特性第5页,共63页，2024年2月25日，星期天一、心肌细胞的跨膜电位及形成机制第6页,共63页，2024年2月25日，星期天(一)工作细胞的跨膜电位及形成机制-心室肌1、静息电位（restingpotential）

Rp：-80～-90mV（心室肌）Whatisrestingpotential？第7页,共63页，2024年2月25日，星期天主要是Ek，K+经内向整流钾通道(IK1通道)外流引起的K+平衡电位

但Ek

为-94mV，而RP为-90mV，表明还有其它因素参与（如钠背景电流和泵电流引起的Na+的内流）

心室肌细胞静息电位形成机制：第8页,共63页，2024年2月25日，星期天IK1通道：◎内向整流钾通道（inwardrectifierK+channel）◎为非门控通道，但膜去极化时胞内的Mg2+和多胺（腐胺、亚精胺、精胺）阻塞IK1通道口◎心肌细胞静息时开放，是形成心室肌细胞静息电位的基础◎其对K+的通透性因膜的去极化而降低第9页,共63页，2024年2月25日，星期天2.心室肌细胞动作电位（actionpotential）心室肌Ap的主要特征:①复极化过程复杂②持续时间长、有平台期③升支和降支不对称④可分为0、1、2、3、4期Whatisactionpotential

？第10页,共63页，2024年2月25日，星期天心室肌细胞与神经细胞动作电位的比较2.心室肌细胞动作电位（actionpotential）第11页,共63页，2024年2月25日，星期天心室肌细胞AP分期和形成机制2.心室肌细胞动作电位（actionpotential）第12页,共63页，2024年2月25日，星期天（1）去极化过程：0期（phase0）

从-90mV→+30mV，约1～2ms,200-400V/S去极化到阈电位（-70mV）→快INa通道开放，出现再生性Na+内流,Na+顺电-化学梯度进入细胞内（后期有少量ICa-T）→去极化。Whatisthresholdpotential？2.心室肌细胞动作电位形成机制第13页,共63页，2024年2月25日，星期天快INa通道特点：快通道（fastchannel）：激活快－可引起再生性循环－失活快快INa通道可被河豚毒（TTX）阻断，但心肌细胞敏感性低

(1/100～1/1000)神经和骨骼肌细胞INa受抑制时，心内兴奋传导减慢，临床：Ⅰ类抗心律失常药主要以抑制INa奎尼丁、普鲁卡因胺、丙吡胺等第14页,共63页，2024年2月25日，星期天（2）复极化过程：

慢，历时200-300ms

包括1期、2期、3期

1期复极（快速复极初期）

+30mV

0mV左右，历时约10ms

0期和1期合称锋电位

(spikepotential)

2.心室肌细胞动作电位形成机制第15页,共63页，2024年2月25日，星期天1期快速复极：是由K+负载的瞬时外向电流（transientoutwardcurrent，Ito）所引起0期末：①Na+内流停止（通道失活）②Ito通道开放（去极化达-30mv时激活，开放5--10ms）一过性K+外流膜电位从+30mV至0mV左右2.心室肌细胞动作电位形成机制ICl第16页,共63页，2024年2月25日，星期天2.心室肌细胞动作电位形成机制瞬时外向电流（transientoutwardcurrent，Ito）◎去极化达-30mv时激活，开放5--10ms◎Ito由K+负载◎

Ito存在种属差异，存在Ito1

与Ito2◎

Ito可被钾通道阻断剂

4-氨基吡啶(4-AP)选择性阻断◎

Ito2(ICl-Ca)：钙浓度增加激活的Cl-流

可被氯通道阻滞剂阻断第17页,共63页，2024年2月25日，星期天

2期：平台期(plateau)：膜电位水平在0mV上下，历时100-150ms

是心室肌AP持续较长时程的主要原因

是区别于神经或骨骼肌细胞动作电位的主要特征2.心室肌细胞动作电位形成机制第18页,共63页，2024年2月25日，星期天2.期形成机制:两种电流内向电流：ICa-L

(L型钙电流)，慢失活INa、INa-Ca

外向电流：IK(延迟整流钾电流)，IK1、Ipump2.心室肌细胞动作电位形成机制

第19页,共63页，2024年2月25日，星期天T型（transientchannel)Ca2+通道

①介导T型钙电流(T-typecalciumcurrent，ICa-T)

②属于快通道，激活和失活均快③阈电位为-50~-60mV，参与0期去极过程④可被镍（NiCl2）阻断，一般钙拮抗剂对ICa-T

无阻断作用L型(long-lastingchannel)Ca2+通道

①介导L型钙电流(L-typecalciumcurrent，ICa-L)

②属于慢通道，激活、失活和复活均慢

③阈电位为-40mV，2期的主要内向离子流④可被Mn2+、维拉帕米、地尔硫卓阻断心肌细胞膜的Ca2+通道电流

：第20页,共63页，2024年2月25日，星期天3期复极(快速复极末期)0mV-90mV

历时约为100～150ms

2.心室肌细胞动作电位形成机制第21页,共63页，2024年2月25日，星期天

Ca2+（和少量Na+）的递减性内流停止Ca2+通道完全失活膜对K+的通透性↑再生性K+外流（Ik通道）3期复极1期2期0期2期末3期3期复极机制：2.心室肌细胞动作电位形成机制IK1INa-Ca/Ipump第22页,共63页，2024年2月25日，星期天IK通道：◎延迟整流钾电流（delayedrectifierK+current,IK）◎介导心室肌动作电位3期K+离子外流◎

IK受抑制时，3期复极会明显延长，临床：Ⅲ类抗心律失常药主要以抑制IK

如：胺碘酮、索他洛尔◎有IKr、IKs等亚型第23页,共63页，2024年2月25日，星期天4期：静息期，也称电舒张期.

排出细胞内Na+和Ca2+，摄回细胞外K+

Na+-K+泵活动

Ca2+主动转运:①Na+-Ca2+交换(继发性主动转运)②Ca2+泵活动2.心室肌细胞动作电位形成机制Ca2+3Na+Ca2+3Na+2K+第24页,共63页，2024年2月25日，星期天心室肌生物电形成机制小结动作电位时程(actionpotentialduration,APD)：0期～3期，200～300ms

Na+内流(快INa通道)

K+外流(Ito通道)Ca2+内流(ICa-L通道)K+外流(Ik1、Ik通道)K+外流(Ik通道)Na+、Ca2+出胞K+入胞4K+外流(Ik1通道)RP第25页,共63页，2024年2月25日，星期天2.心房肌细胞动作电位第26页,共63页，2024年2月25日，星期天2.心房肌细胞跨膜电位心房肌细胞跨膜电位的特点：①静息电位为-80mV，IK1通道密度稍低，Na＋内漏稍多②0期、1期、3期产生的机制与心室肌细胞相似③AP历时较短（150～200ms），无明显2期复极（Ito通道发达）④心房肌细胞富含Ik－ACh通道心房颤动—电学重构（ICa、Ito、Ik－ACh、Ik1等多种电流改变）第27页,共63页，2024年2月25日，星期天(二)自律细胞的跨膜电位及其形成机制心室肌细胞窦房结P细胞浦肯野细胞三种心肌细胞动作电位比较第28页,共63页，2024年2月25日，星期天1、窦房结P细胞(pacemakercell)

Ap的特点：①最大复极电位为-70mV，阈电位为-40mV②0期去极化幅度低（仅70~85mV）速度慢（约10v/s），时程长（约7ms）③只有0、3、4期，无1期和2期④4期自动去极化速度快（约0.1V/s），明显快于浦肯野细胞（0.02V/s）

3404(二)自律细胞的跨膜电位及其形成机制第29页,共63页，2024年2月25日，星期天(1)0期去极化过程：

Ca++内流（L型慢钙通道）最大复极电位(-70mv)

自动去极达阈电位（-40mV）

L型Ca2+通道激活

Ca2+内流由于L型Ca2+通道激活、失活缓慢，故0期去极化缓慢，持续时间长。窦房结细胞的动作电位产生机制：

第30页,共63页，2024年2月25日，星期天(2)3期复极化过程:IK

——K+外流

0期去极化0mv左右

L型Ca2+通道逐渐失活

IK通道的开放

Ca2+内流逐渐K+外流逐渐

3期复极至最大舒张电位窦房结细胞的动作电位产生机制：

第31页,共63页，2024年2月25日，星期天(3)4期自动去极化

外向电流(K+)的减弱

内向电流(Na+、Ca2+)的增强一种外向电流（IK:K+外流衰减）两种内向电流If

：Na+内流ICa-T

：Ca2+内流净内向离子流窦房结细胞的动作电位产生机制：

第32页,共63页，2024年2月25日，星期天If：超极化激活内向离子电流(hyperpolarization-activatedinwardioncurrent，Ih或If）

◎由超极化激活环核苷酸门控离子（hyperpolarization-activatedcyclicnucleotide-gated，HCN)通道介导

◎内向Na+电流占主导，亦存在少量K+外流

◎HCN通道受膜电位和cAMP的双重调控，在膜电位为－50～－60mV时开始激活，最大激活电位为－100mV左右，可被铯（Cs）阻断窦房结细胞的动作电位产生机制研究进展：

第33页,共63页，2024年2月25日，星期天窦房结细胞的动作电位产生机制研究进展：

研究表明，窦房结P细胞起搏活动的远不止上述的离子流目前已知的还有：◎持续性内向离子流（sustainedinwardcurrent，IST，一种对钙通道阻滞剂敏感的钠流）◎钠-钙交换电流（INa-Ca）◎背景电流（backgroundcurrent，包括钠流和钾流）◎ICa-L的亚型D型ICa-L（一般的ICa-L为C型）。但这些离子流在窦房结P细胞起搏原理中的重要性还有待进一步明确第34页,共63页，2024年2月25日，星期天2、浦肯野细胞：是一种快反应自律细胞特点：①Ap分为0期、1期、2期、3期、4期

②0期去极化速快，幅度大

③4期可自动去极化，但速度慢（0.02V/S）

形成机制：

①0、1、2、3期与心室肌相似

②4期自动去极化的离子基础:

外向电流(Ik)逐渐减弱内向电流(If)逐渐增强4(二)自律细胞的跨膜电位及其形成机制第35页,共63页，2024年2月25日，星期天第36页,共63页，2024年2月25日，星期天

兴奋性（excitability）

自律性（autorhythmicity）电生理特性传导性（conductivity）

收缩性（contractility）机械特性二、心肌的生理特性第37页,共63页，2024年2月25日，星期天1、心室肌兴奋性的周期性变化

(1)有效不应期(ERP)0期～3期复极-55mv～-60mv(2)相对不应期（RRP）

3期复极-60mv～

-80mv(3)超常期（SNP）

3期复极-80mv～

-90mv（一）兴奋性（excitability）Whatisexcitability?第38页,共63页，2024年2月25日，星期天-55mv-60mv-80mv-90mv局部反应期有效不应期：给任何刺激均不兴奋原因：钠通道失活相对不应期：给阈上刺激可兴奋

原因：相当数量钠通道复活超常期：阈下刺激可引起兴奋。原因：钠通道大部分部复活，此期的膜电位（-80→-90mv)与阈电位（-70mv)接近第39页,共63页，2024年2月25日，星期天图4-13心室肌细胞复极电位与不应期、兴奋性的关系示意图b、c、d的AP0期去极化速度和幅度均较小，APD和ERP较短。第40页,共63页，2024年2月25日，星期天2、影响兴奋性的因素：

（1）静息电位或最大复极电位水平小大若阈电位水平不变阈电位与阈电位的距离小兴奋性增高静息电位或最大复极电位水平绝对值减小与阈电位的距离大兴奋性降低静息电位或最大复极电位水平绝对值增大临床：高血钾时心肌兴奋性有何影响？（一）兴奋性（excitability）衡量兴奋性高低的指标？第41页,共63页，2024年2月25日，星期天（2）阈电位水平小静息电位或最大复极电位水平不变阈电位大距离大兴奋性低阈电位水平上移距离小兴奋性高阈电位水平下移（一）兴奋性（excitability）高钙奎尼丁低钙第42页,共63页，2024年2月25日，星期天+30mv（3）引起0期去极化的离子通道性状

（一）兴奋性（excitability）第43页,共63页，2024年2月25日，星期天3、兴奋性的周期性变化与收缩活动的关系心肌兴奋性变化特点：有效不应期长——相当于整个收缩期加舒张早期

心肌不会发生强直收缩意义：保证心收缩和舒张交替的节律活动，以实现其泵血功能。（一）兴奋性（excitability）第44页,共63页，2024年2月25日，星期天期前收缩与代偿间歇窦房结心室肌额外刺激或病理兴奋源代偿间歇期前收缩期前兴奋心肌收缩第45页,共63页，2024年2月25日，星期天

概念：心肌组织在没有外来刺激的情况下能自发生节律性兴奋的能力或特性，简称自律性

衡量自动节律性指标

频率规则性（二）自动节律性（autorhythmicity）第46页,共63页，2024年2月25日，星期天

1.心脏的起搏点

自动起搏频率（每min内自动产生兴奋的次数)窦房结100次/分（在体70次/分）房室交界50次/分浦肯野纤维25次/分（二）自动节律性（autorhythmicity）第47页,共63页，2024年2月25日，星期天窦性节律：由窦房结起搏的心脏节律性活动潜在起搏点

(latentpacemaker)异位起搏点

(ectopicpacemaker）正常起搏点(normalpacemaker）

：窦房结（二）自动节律性（autorhythmicity）第48页,共63页，2024年2月25日，星期天窦房结对潜在起搏点的控制机制①抢先占领（capture）：

潜在起搏点4期去极化速度慢，在尚未达到其阈电位之前，窦房结的节律性兴奋已经下达。

②超速驱动压抑：A.超速驱动：自律细胞受到高于自身固有频率的刺激而发生节律性兴奋B.超速驱动压抑：超速驱动后自律细胞自身固有的自律活动暂受压抑的现象（二）自动节律性（autorhythmicity）第49页,共63页，2024年2月25日，星期天2.影响自律性的因素（1）最大复极电位与阈电位之间的差距：间差距小，自律性增高

（2）4期自动去极化速度：

4期自动去极化速度增快，自律性增高

（二）自动节律性（autorhythmicity）第50页,共63页，2024年2月25日，星期天（三）传导性

衡量传导性的指标：

动作电位沿细胞膜传播的速度来衡量

心肌传导兴奋的能力第51页,共63页，2024年2月25日，星期天1.心传导途径慢快慢快窦房结(0.05m/s)全体心房肌“优势传导通路”

(1.0-1.2m/s)

相邻心房肌之间的闰盘(0.4m/s)房室交界

(0.02m/s)

房室束(2.0m/s)相邻心室肌之间的闰盘浦肯野纤维网(4.0m/s)全体心室肌第52页,共63页，2024年2月25日，星期天房室延搁的意义:

避免了心房和心室收缩的重叠，使心室收缩必定发生在心房收缩完毕之后，有利于心室的充盈和射血。房室延搁(atrioventriculardelay)：

房室交界是兴奋由心房传向心室的唯一通道，房室交界区的细胞的传导速度很慢，其兴奋由心房传至心室需经一个0.1s时间延搁.

（三）传导性

第53页,共63页，2024年2月25日，星期天2、影响传导性的因素结构因素生理因素细胞的直径细胞间缝隙连接的数量和功能0期去极化的速度和幅度局部电流形成的速度和强度邻近未兴奋部位的兴奋性传导速度加快（三）