心肌的生物电现象-2课件

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,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,*,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,*,第四章 血液循环,blood circulation,生理学与神经生物学教研室 李东亮,第二节 心脏生物电活动和生理特性,心肌细胞跨膜电位,心肌细胞的类型,1.,根据结构和功能分类,工作细胞 ：,有兴奋性，传导性和收缩性，无自律性，如,心房肌和心室肌,自律细胞（,构成心脏特殊传导系统的细胞）,：,有兴奋性，传导性和自律性，无收缩性，如,窦房结细胞和浦肯野细胞，（结区细胞无自律性）,2.,根据电生理特性分类,自律细胞：蒲肯野细胞,自律细胞：窦房结细胞、房结区、结希区细胞,非自律细胞：结区细胞,按,0,期去极化速度,慢反应细胞,快反应细胞,非自律细胞：心房肌、心室肌细胞,一、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制,静息电位,(resting potential, RP),动作电位,(action potential, AP),（一）工作心肌细胞的的跨膜电位及其形成机制,(1),幅度：,-80,-90mV, (2),机制：,a.,内向整流钾通道,(inward rectifier K+ channel) Ik1,通道,(,非门控性通道，但受膜电位的影响）,b.,钠背景电流,(Na+ background current),c.,泵电流,(pump current),(3),结果：接近,E,K,，但比,E,K,略小,1.,心室肌细胞,RP,的形成机制,2.,心室肌细胞,AP,的形成机制：,0,期,0,期,1,2ms,，,120mV,，,V,max,200,400V/s,I,Na,(,快通道）,-70mV,激活，,0mV,开始失活。,心肌对,TTX,的敏感性是,N/M,的,1/100,快,Na,+,通道失活,+,激活（,-30mV,）,I,to,通道,一过性外向电流流（,K,+,）,1,期（快速复极初期）,理早早早早早早,去极达,-40mV,时,已激活慢,Ca,2+,通道,+,I,k,通道激活,Ca,2+,缓慢内流与,K,+,外流处于平衡状态,2,期（平台期）,慢,Ca,2+,通道,：,激活与失活比,Na,+,通道慢，特异性不高，阻断剂：,Mn,2+,和,多种,Ca,2+,阻断剂,早期二者负载的跨膜电荷基本平衡，相互抵消，随后,L,型,Ca,2,通道失活，,k,增强，并逐渐延续为,3,期是心肌动作电位的主要特点,慢,Ca,2+,通道失活,+,I,k,通道通透性增加,K,+,再生式外流,快速复极化,至,RP,水平,3,期（快速复极末期）,因膜内,Na,+,和,Ca,2+,升高,而膜外,K,+,升高,激活离子泵,排出,Na,+,和,Ca,2+,泵入,K,+,恢复正常离子分布。,4,期（静息期）,小结：心室肌,RP,和,AP,的形成机制,工作细胞,自律细胞,工作细胞和自律细胞跨膜电位,(,二,),窦房结细胞,(,慢反应自律细胞,),的,RP,和,AP,的形成机制,0,期：当,4,期自动去极化达到阈电位激活,L,型,Ca,2+,通道（慢钙通道）, Ca,2+,内流,(,I,Ca,-L,) 0,期去极化。,0,期,慢反应动作电位,慢反应细胞,3,期：慢钙通道,(,I,Ca,- L,型,),逐渐失活,+,激活钾通道（,I,K,）,Ca,2+,内流,+,K,+,外流的逐渐增加,3,期膜电位逐渐复极化。,4,期：,K,+,递减性外流,(I,K,),+,Na,+,递增性内流（,I,f,）,+ Ca,2+,内流（,I,Ca,-T,型钙通道激活）缓慢自动去极化,小结：慢反应自律细胞的电位形成机制,复极化至,-60mV,时,I,f,通道递增性激活,3,期末,I,k,通道,去激活关闭,自动去极后,1/3,期,Ca,2+,通道（,T,型）开放,K,+,递减性外流,Na,+,递增性内流,Ca,2+,内流,自 动 去 极 达 阈 电 位（,-40mV,）,慢,Ca,2+,通 道（,L,型）开 放,Ca,2+,内 流,产 生,AP,的,0,期,(,三,),浦肯野细胞,(,快反应自律细胞,),的电位,1.,机制：,0,、,1,、,2,、,3,期：,与心室肌细胞基本相似。,4,期：递增性,Na,+,为主的内向离子流,(,I,f,),+,递减性外向,K,+,电流,所引起的自动去极化,2.,特点：,(1),0,期去极化速快，幅度大,(,快反应,),(2) 4,期自动去极化速度比窦房结细胞的慢，,故自律性低。,小结：,快反应自律细胞的电位形成机制,断,3,期 末,K,+,通 道,的 递 增 性 失 活,电 位 复 极 至,-60mV,时,I,f,通 道 的 递 增 性 激 活,K,+,递 减 性 外 流,Na,+,递 增 性 内 流,自 动 去 极 达 阈 电 位,快,N,+,通 道 开 放,Na,+,再 生 式 内 流,去 极 化,产 生,AP,的,0,期,膜去极化达,50mV,时自动关闭终止,快反应自律细胞,:,0,期去极速率快，,4,期有自动去极化。,快反应非自律细胞,:,0,期去极速率快，,4,期无自动去极化。,慢反应自律细胞,:,O,期去极速率慢, 4,期有自动去极化。,钾通道,I,to,一过性,K,外流，去极化达,-30mV,时开放，开放,5-10ms,关闭，参与快反应细胞,1,期复极化，阻断剂,4,氨基吡啶,内向整流钾通道,:I,K1,参与快反应细胞静息电位及,3,期复极化，阻断剂,Ba,2,、,Cs,延迟整流钾通道,I,K,去极化,-40mV,开放，阻断剂,Ba,2,，参与快反应细胞,2,、,3,期复极化，自律细胞,4,期自动去极化,心肌细胞膜的离子通道,钙通道,L,型钙通道,:,慢通道，阈电位,-40mV,，参与快反应细胞平台期、慢反应自律细胞,0,期去极化，阻断剂,Mn,2,、维拉帕米,T,型钙通道,:,瞬时钙通道，去极化达,-50mV,激活，阻断剂,Ni,2,，参与慢反应自律细胞,4,期自动去极化,钠通道,INa,快通道,阈电位,-70mV,，失活电位,0mV,，参与快反应细胞,0,期去极化，阻断剂河豚毒,(TTX),I,f,Na,+,为主的电流,复极化达,60mV,激活，逐渐增强至,100mV,最大，阻断剂,Cs,，参与自律细胞,4,期自动去极化,电生理特性,兴奋性,excitability,传导性,conductivity,自律性,autorhythmicity,二、心肌细胞的生理特性,（一）兴奋性,Excitability,1.,影响兴奋性因素,Factors Affecting Excitability,静息电位或最大复极电位水平,RP,距阈电位近需刺激阈值兴奋性,RP,距阈电位远需刺激阈值兴奋性,（一）兴奋性,Excitability,1.,影响兴奋性因素,Factors Affecting Excitability,静息电位水平,RP,距阈电位近需刺激阈值兴奋性,RP,距阈电位远需刺激阈值兴奋性,阈电位水平,上移,RP,距阈电位远需刺激阈值兴奋性,下移,RP,距阈电位近需刺激阈值兴奋性,（一）兴奋性,Excitability,1.,影响兴奋性因素,Factors Affecting Excitability,静息电位水平,RP,距阈电位近需刺激阈值兴奋性,RP,距阈电位远需刺激阈值兴奋性,阈电位水平,上移,RP,距阈电位远需刺激阈值兴奋性,下移,RP,距阈电位近需刺激阈值兴奋性,引起,0,期去极化的离子通道的状态,快,Na,+,通道,有激活、失活、和静息三种状态 。,这些通道处于那一种状态，取决于当时的膜电位,水平和有关的时间进程,.,静息（备用）,（关）,激活,（开）,失活,（关）,复活,复活：通道从失活状态恢复到静息状态的过程,周期变化 对应位置 机 制,(,Na,+,通道,),新,AP,产生能力,有效不应期 去极复极,-60mV,绝对不应期 ,-55mV,完全失活状态 不能产生,局部反应期 ,-60mV,刚开始复活,相对不应期 能产生,(,但,0,期,-80mV,大部复活,幅度、传导、时程,超 常 期 ,等较正常小,),-90mV,基本恢复备用状态 同相对不应期,2.,兴奋性的周期性变化,局部反应期,不发生强直收缩,期前收缩与代偿间歇,3.,兴奋性周期性变化与收缩的关系,期前收缩,premature systole,：,在心室肌的有效不应期,之后，下一次窦房结兴奋到达之前，心室受到一次外来刺,激，产生一次提前的收缩，称作期前收缩。,代偿间歇,compensatory pause,：,在一次期前收缩之后往,往会出现一段比较长的心室舒张期，称为代偿性间歇。,在实验中观察,期前收缩与代偿间歇的模拟图,落在不同时期的刺激对心脏收缩的影响,心肌细胞有效不应期特别长,(,平均,250ms),，一直延续到心肌细胞的舒张期开始之后，不会象骨骼肌那样发生强直收缩，而,始终作收缩和舒张的,交替活动，从而保证,了心脏的泵血功能。,心肌细胞有效不应期长的临床意义,（二）自动节律性,Autorhythmicity,概念：,是指心肌组织能够在没有外来刺激的情况下，仍能自动地产生节律性兴奋的特性。,起源：,心内特殊传导系统（房室结的结区除外）,1,.,心脏的起博点,正常起搏点：窦房结,潜在起搏点：房室束等传导系统,异位起博点：,窦性心律：,异位心律：,窦房结,房室交界,房室束,浦氏纤维,100,次,/,分,50,次,/,分,40,次,/,分,25,次,/,分,窦房结对潜在起搏点的控制,:,抢先占领,窦房结对潜在起搏点的控制,:,高于固有频率的刺激时，自律细胞就按外加刺激的频率发生兴奋，称为超速驱动。外加刺激停止后，自律细胞需经一段静止期后才逐渐恢复期自律性，这种现象称为超速驱动压抑。,4,期自动去极化速度,2.,影响自律性的因素,threshold potential,a,b,最大复极电位水平,threshold potential,b,a,threshold potential,a,b,阈电位水平,（三）传导性,（,Conductivity,）,1.,心脏内兴奋传播的途径和特点,(1),传导途径,窦房节,结间束 房间束,（优势传导通路）,房室交界,心房肌,房室束,左、右束支,浦肯野纤维,心室肌,0,1,2,3,4,传导速度,(m/s),心房肌,优势传导通路,结区,房室束,心室肌,左右束支,浦肯野纤维,0.4,1.3,1.5,0.02,3,4,1,最慢,心脏内兴奋传播的特点,：有快有慢,1.,房室交界传导最慢,(,房室延搁,),需时,0.13s,。,意义：保证心房和心室顺序活动和心室的足够充盈,2.,心室内传导快，同步收缩，利于射血。,2.,影响传导的因素,结构因素,细胞直径,细胞缝隙连接,生理因素,膜反应曲线,0,期去极化的速度和幅度,邻近部位膜的兴奋性,一、心肌收缩的特点,1.,对细胞外,Ca,2,的,依赖性,钙触发钙释放：由少量,Ca,2,内流引起细胞内钙库释放大量,Ca,2+,的过程。,Ca,2+,o,Ca,2+,内流肌缩力,Ca,2+,o,Ca,2+,内流肌缩力,Ca,2+,o,=0 Ca,2+,内流无兴奋收缩脱耦联,在离体蛙心灌流实验中，当,Ca,2+,o,过高时 钙僵,2.,“,全或无,”,式收缩,心肌细胞之间存在缝隙连接，兴奋可在细胞间迅速传播，使所有心肌细胞几乎同步发生收缩。,3.,不发生强直收缩：,心肌细胞的有效不应期特别长。,三、体表心电图,Electrocardiogram,ECG,：将引导电极置于身体一定部位，记录整个,心动周期中心电变化（细胞的综合电变化）,的波形图。,正常心电图的波形及临床意义,1.P,波：左右两心房的去极化,2.QRS,波群：左右两心室去极化,3.T,波：是心室复极化,4.QT,间期：心室去极至复极,5.ST,段：心室肌细胞平台期,6.PR,间期：兴奋由心房传到心室,心肌细胞动作电位与心电图的关系,动作电位 心电图,细胞内 细胞外,单个细胞 整个心脏的心肌细胞,细胞膜内外电位差 体表两电极间电位差,电位幅度大,(,可,100mV),幅度小,(,数,mV),心肌细胞的电生理特性,兴奋性,excitability,自律性,autorhythmicity,传导性,conductivity,体表心电图,Electrocardiogram,小 结,收缩性,contractivity,excitability,兴奋性,autorhythmicity,自律性,conductivity,传导性,effective refractory period,有效不应期,relative refractory period,相对不应期,supranormal,period,超常期,premature systole,期前收缩,compensatory pause,代偿性间歇,pacemaker,起搏点,capture,抢先占领,overdrive suppression,超速驱动压抑,electrocardiagram,心电图,心肌细胞的跨膜电位,Transmembrane,Potentials of Myocardiac Cell,返 回,窦房节细胞 心室肌细胞,自律细胞四期自动去极化,返 回,传导原理,返 回,0,+20,20,40,60,80,100,（,mV,）,阈电位,RP,距阈电位远需刺激阈值兴奋性,返 回,0,+20,20,40,60,80,100,（,mV,）,阈电位,下移,RP,距阈电位近需刺激阈值兴奋性,返 回,相对不应期,局部反应期,相对不应期,超 常 期,超 常 期,返 回,