第2节 心脏的生物电活动

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二节 心脏的生物电活动,心肌生理特性,:,兴奋性,（,excitability,）,自律性,（,autorhythmicity,）,传导性,（,conductivity,）,收缩性,（,contractility,）,Bioelectric activity,of the heart,心肌细胞分类,1,、根据功能及生理特性不同,分,：,工作细胞,working cell,：,富含肌原纤维，主要执行收缩功能。,例如,心室肌细胞 心房肌细胞,有,兴奋性、传导性、收缩性，,无,自律性。,自律细胞,rhythmic cell,：,含肌原纤维少或缺乏，主要功能是产生,和传导兴奋，控制心脏的节律性活动,。,例如,窦房结,P,细胞 浦肯野细胞,有,兴奋性、传导性、自律性，,无,收缩性。,2,、,根据生物电活动尤其,AP,的,0,期除极速度,不同，分,：,(1),快反应细胞：,快反应非自律细胞,:,心房肌细胞,和,心 室肌细胞,快反应自律细胞,:,心房传导组织,;,房室 束,和,浦肯野纤维细胞,(2),慢反应细胞：,慢反应自律细胞,:,窦房结细胞,;,房结区,和,结希区自律细胞,慢反应非自律细胞,:,结区细胞,一、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制,心脏各部位不同类型的心 肌细胞的动作电位。,心脏各部分心肌细胞的跨膜电位,房室束,(,一,),工作细胞 的跨膜电位 及其形成机制,i,Na,+,i,Ca,2+,i,K1,i,K1,i,K,i,to,1.,静息电位,Resting potential,=,90mV,主要是,K,外流形成,(,I,k,1,通道,),。,另有少量,Na,+,内流和生电,Na,+,泵,活动,2.,动作电位,Action potential,(,1,),去,极化过程,：,0,期,:,由,90,30mV,左右,持续,12ms,Na,+,内流引起,该,钠,通道为电压门控快通 道,阈电位约为,-70mV,其,开放与失活均 快,(,阈电位开放,持续,1ms,0mV,开始,失活,),此类细胞称快反应细胞。此类电位称快反应电位。,(2),复,极化过程,：历时,200,300,ms,1,期,(,快速复极初期,):,由,+30,0mV,左右，历时,10,ms,。,0,期和,1,期合称锋电位,(,spike potential,),由,I,to,电流,(,transient outward current,),即,K,+,外流引起的。,I,to,通道在去极化到,-40 mV,时激活，开放,510ms,。,2,期,(,平台期,plateau,):,稳定,于,0mV,历时,100,150ms,成平台 状,是心室肌,AP,的特点,也是心室肌,AP,持续时程较长的主要原因。,同时存在,Ca,2+,和,Na,+,内向,离子流和,K,+,外向,离子流,初期处于平衡,随后,前者,渐弱,后者,渐强,形成平台期的晚期。,前者,为,L,型,Ca,2+,通道,:,是激活、失活、再激活均慢的,电压门控慢通道,阈电 位,-40mV,阻断剂,:,Mn,2+,、,维拉帕米等。,后者,:,此时,I,K,1,通道在,0,期去极化通透性 下降,(,内向整流,),后,缓慢恢复,而,I,K,通 道开放,K,+,外流渐强,膜逐渐复极化。,3,期,(,快速复极末期,),:,0mV,-90mV,历 时,100,150ms,。,L,型,Ca,2+,通道关闭，,I,K,电流增强,K,+,外流所致。在,3,期末,I,K1,也参与,。,4,期,(,静息期,电舒张期,),:,电位稳定于,RP,水平。细胞排出,Ca,2+,和,Na,+,，,摄入,K,+,恢复细胞内外离子正常浓度梯度。,Na,+,-K,+,泵,:,排出,3,Na,+,摄入,2,K,+,;,Ca,2+,-Na,+,交换体,:3,Na,+,入胞,1 Ca,2+,出,;,Ca,2,泵,:,泵出少量,Ca,2+,(,二,),自律细胞的跨膜电位及形成机制,1.,浦肯野细胞的动作电位及离子基础,I,f,的,离子电导,I,K,的,离子电导,3,期末达最大复极电位后，,4,期电位不稳定，存在自动去极化,-90mV,I,f,递增,I,K,递减,浦肯野细胞,purkinje,cell,属快,反应自律细 胞,AP,波形及,0,、,1,、,2,、,3,期离子基础与心 室肌细胞相似。,4,期自动去极化离子基础,:,是随时间递增的 内向电流,I,f,(,Na,+,),和递减的外向,I,K,电流,(K,+,),所致。自动去极速率较窦房结为慢。当自 动去极至阈电位,(,-60mV,),时爆发新的,AP,。,I,k,通道,0,期去极时开放,复极至,-60mV,开始,关 闭,故对,4,期自动去极化作用较小。,I,f,通道复极至,-60mV,时激活,-100 mV,完全 激活,并随时间推移渐强,膜,去极化,-50mV,左右关闭。,I,f,电流,是,自动去极主要成分,为 起搏电流，可被,Cs,2+,(,铯,),阻断。,心室肌细胞,(,A,),和窦房结细胞,(,B,),跨膜电位比较,-,70mV,-70mV,2.,窦房结,P,细胞的动作电位及离子基础,(1),与快反应细胞相比,窦房结细胞,AP,特点,阈电位,窦房结,：,P,细胞是窦房结的起搏细胞，为,慢,反应自律细胞，跨膜电位特点如下：,最大复极电位,(-70mV),和,阈电位,(-40mV),小于,浦氏细胞,(,分别为,-90mV,和,-60mV),；,0,期,去极化幅度,小,(70mV),速率,慢,(10V/s),时程长,(7ms),；,无明显复极,1,期和,2,期；,4,期自动,去极化速度,(0.1V/s),快于,浦氏细胞,(0.02V/s),；,(2),窦房结细胞,AP,的离子基础,窦房结细胞的动作电位及起搏电位的,离子机制,I,K,复极初期激活,I,K,通道时间依从性失活引起,K,+,外流进行性衰减,；,4,期前半部分还有,I,f,激活，后,半部分,I,ca-T,激活,Ca,2+,内流,；,自动去极化到,阈电,位,I,ca-L,激活,形成,AP,上升支,0,3,4,去,极化过程：,0,期,:,当,4,期自动,去,极到阈电位时,L-,型,Ca,2+,通道激活,Ca,2+,内流,(,I,ca-L,),。,复,极化过程：,3,期,:0,期,去,极到,0mV,时,L-,型,Ca,2+,通道失 活,Ca,2+,内流止,而,I,K,于,复极初期激 活开放，,K,+,外流,。,自动去极化,I,K,进行性衰减,(,起主要作用,),4,期,:,I,f,Na,+,内流,(,起作用不大,),Ca,2+,内流,(,I,Ca,-T,后期起作用,),激、失活均慢,为慢,Ca,2+,通道,阻断剂,Ni,2+,(,镍,),二、心肌的电生理特性,(,一,),兴奋性,excitability,1,.,影响心肌细胞兴奋性的因素,(1),静息电位或最大复极电位水平,(2),阈电位水平,静息,(3)0,期去极化离 激活,子通道性状 失活,2,.,心室肌兴奋性的周期性变化,有效,相,对,超,常,AP,收缩,绝对,局部,(1),有效不应期,effective refractory period,绝对不应期,absolute refractory period,从,0,期,开始,复极至,-55mV,兴奋性为,0,局部反应期,local response period,从,-,55mV,-60mV,强刺激产生局部反应,(2),相对不应期,relative refractory period,从,-60mV,-80mV,兴奋性有恢复,正常,3,.,兴奋性的周期性变化与收缩的关系,期前收缩,Premature,Systole,代偿间歇,Compensatory,Pause,有效不应期,长,延续到舒,张期开始后,(,二,),自动节律性,automaticity,定义,:,心肌具有自动地产生,节律性兴 奋的能力称自动节律性。,只有自律细胞才有自律性。,动作电位,4,期自动去极化是自律性的 基础。,衡量自律性的指标,:,频率,和,规则性,频率,:,自动每分钟兴奋次数,(,心率,),规则性,:,自动节律性兴奋在时间分布 上是否规则,(,心律,),1.,心脏的起搏点 传导系统各部位均有自律性。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,房室交界约为,50,次,/,分 房室束约为,40,次,/,分,浦肯野纤维约为,25,次,/,分,窦房结为,正常起搏点,normal pacemaker,。,窦房结主导的心脏节律为,窦性心律,其他自律组织为,潜在起搏点,latent,。,病理情况下,其他自律组织自律性升高可成为,异位起搏点,ectopic,pacemaker,。,*,窦房结对潜在起搏点的控制：,抢先占领,capture,超速驱动压抑,overdrive suppression,A.,频率依赖性,:,两个起搏点频率差别愈大,压抑 愈强,驱动中断后停止的活动时间也愈长。,B.,生理意义,:,有利于防止异位搏动的发生。,C.,机制,:,心肌细胞膜,Na,+,-K,+,泵活动增强。,2.,影响自律性的因素,A:,起搏电位,斜率由,a,减小,到,b,(,自动去,极速度减慢,),自律性,B:,最大复极,电位水平由,a,到,d,或,阈,电位由,TP-,1,升到,TP-,2,自律性,4,期自动去极化速度的影响：,最大复极电位或阈电位水平的影响：,1.,最大复极,(,舒张,),电位的水平,例如,:,ACh,使,窦房结细胞膜,K,+,通道 开放概率增高,3,期复极,K,+,外流增 加,最大复极电位增大,自律性降 低,心率减慢,。,2.,阈电位的水平,3.4,期自动去极化速度,例如,:,CA,促进窦房结细胞,I,f,和,I,Ca,-T,通道 开放,I,f,和,I,Ca,-T,增大,加快,4,期自动去极 化的速率,自律性增高,心率加快,。,(,三,),心肌的传导性,conductivity,1,.,心脏兴奋的传导途径和速度,:,左、右心房肌,(0.4m/s),心房肌组成的优势传导路,(1.01.2m/s),房室交界,(,房结区、结区,(0.02m/s),、,结希区,),房室束,左右束支,浦肯野纤维,(4m/s),心室肌,(1m/s),。,兴奋传导原理,局部电流,(,功能合胞体,),窦房结,耗时,0.06s,耗时,0.06s,0.020.05m/s,耗时,0.1s,2,.,心脏内兴奋传导途径的特点,房室束,房室交界,心房内存在,优势传导通路,preferential pathway,房室交界速度最慢称,房室延搁,atrioventricular,delay,房室延搁意义,:,可避免房室,收缩出现重叠,;,但容易产生,传导阻滞,conduction block,兴奋从窦房结开始传导到心脏各处所需的时间,(,s,),3.,影响心肌传导性的因素,(1),心肌细胞的结构因素,细胞直径大小,:,细胞直径小，内电阻大，传导速度慢,；,心房肌、心室肌、浦肯野细胞直径,大于,窦房结和房室交界,细胞间缝隙连接数量和功能 状态,:,如,细胞间缝隙连接少，传导速度慢,；窦房结和房室交界缝隙连接数量较少；心肌缺血可使缝隙连接通道关闭,(2),生理因素,0,期去极化速度快、幅度大：局部电流形成快,强度大,传 导快；,邻近部位膜兴奋性低,传导慢,:,如,邻近部位膜最大复极电位与 阈电位差距增大时,或,处于有效 不应期时。,四、体表心电图,elecrocardiogram,ECG,1.,正常心电图的波形及生理意义,.,08,.11s,0.25mV,.12.20s,.,05,.25s,0.10.8mV,.,06,.10s,2.,心肌动作电位与心电图的关系,心房,AP,心室,AP,心房：,心房去极化,对应于,P,波；,心房复极化,对应于,PR,段,并部分重叠于,QRS,波,;,心室,：,心室,0,期去极化,对