《生理學：第四章 血液循環(huán)2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《生理學：第四章 血液循環(huán)2（63頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、第二節(jié)第二節(jié) 心臟的生物電活動和生理特性心臟的生物電活動和生理特性 心肌細胞心肌細胞工作細胞工作細胞 自律細胞自律細胞 心房肌細胞心房肌細胞 心室肌細胞心室肌細胞 竇房結細胞竇房結細胞房室結細胞房室結細胞 浦肯野細胞浦肯野細胞 快反應快反應快反應快反應快反應快反應慢反應慢反應具有穩(wěn)定的靜息電位具有穩(wěn)定的靜息電位主要執(zhí)行收縮功能主要執(zhí)行收縮功能. .沒有穩(wěn)定的靜息電位沒有穩(wěn)定的靜息電位可產生自動節(jié)律性興奮可產生自動節(jié)律性興奮動作電位去極相速度動作電位去極相速度內向電流與外向電流內向電流與外向電流u 內向電流：正離子內流或負離子外流形成的電流內向電流：正離子內流或負離子外流形成的電流去極化去極化u

2、 外向電流外向電流正離子外流或負離子內流形成的電流正離子外流或負離子內流形成的電流復極化復極化 或超極化或超極化整流：物理學名詞，電流易向一個方向流動，而不易整流：物理學名詞，電流易向一個方向流動，而不易向反方向流動向反方向流動u 內向整流：內流正離子通透性內向整流：內流正離子通透性或外流正離子通透性或外流正離子通透性u 外向整流：外流正離子通透性外向整流：外流正離子通透性或內流正離子通透性或內流正離子通透性相關概念相關概念: :Ik1K+一過性外向電流一過性外向電流Ito內向整流內向整流K電流電流Ik延遲整流延遲整流K電流電流Na+INa+ 快快Na+通道通道ICa-LCa2+Ca2+泵泵N

3、aNa+ +-Ca-Ca2+2+交換體交換體 雙向轉運蛋白，雙向轉運蛋白，NaNa+ + : Ca: Ca2+ 2+ = 3:1= 3:1NaNa+ +-K-K+ +泵泵 NaNa+ + : K: K+ + = 3:2= 3:2If 起搏電流起搏電流 ICa-T慢慢Ca2+通道通道( (一一). ).工作心肌細胞的跨膜電位及其形成機制工作心肌細胞的跨膜電位及其形成機制1.1.靜息電位靜息電位: (Resting Potential: (Resting Potential，RP)RP)主要離子流主要離子流:I :Ik1k1電流電流( (內向整流電流內向整流電流) )其它離子流其它離子流: :l

4、NaNa+ +背景內流；背景內流；l NaNa+ +-K-K+ +泵（生電性）泵（生電性）一一. .心肌細胞的跨膜電位及形成機制心肌細胞的跨膜電位及形成機制 工作細胞：心室肌、心房肌細胞工作細胞：心室肌、心房肌細胞跨膜電位：靜息電位和動作電位跨膜電位：靜息電位和動作電位人和哺乳類動物心室肌細胞的靜息電位約為人和哺乳類動物心室肌細胞的靜息電位約為-90mV-90mVIkIk1 1通道對通道對K K+ +的通透性因膜的去極化而降低的現(xiàn)象稱為的通透性因膜的去極化而降低的現(xiàn)象稱為內向整流。內向整流。6Inward Rectifier “gating”Extracellular solutionIntr

5、acellular Solution-80 mVK+K+Mg2+K+K+K+K+K+K+K+多胺多胺Mg2+2.2.動作電位動作電位: (: (Action Potential，AP) )2.2.動作電位動作電位: (: (Action Potential，AP) )刺激刺激復極過程復雜，復極過程復雜，持續(xù)時間很長，持續(xù)時間很長，降支與升支不對稱。降支與升支不對稱。刺激刺激RPRP閾電位閾電位激活快激活快NaNa+ +通道通道NaNa+ +再生式內流再生式內流NaNa+ +平衡電位平衡電位depolorization(depolorization(去極化去極化) )過程：過程：去極化過程又稱去

6、極化過程又稱0 0期。在適宜的外來刺激作用下，心室肌期。在適宜的外來刺激作用下，心室肌細胞發(fā)生興奮，膜內電位由靜息時的細胞發(fā)生興奮，膜內電位由靜息時的-90 mV-90 mV迅速上升到迅速上升到+30 +30 mVmV左右，形成動作電位的升支。左右，形成動作電位的升支。u時間短（時間短（1 12 ms2 ms）u幅度大（幅度大（120 mV120 mV）u速度快（速度快（V Vmaxmax可達可達200200300 V/s300 V/s）決定心室肌細胞決定心室肌細胞0 0期去極化的期去極化的NaNa+ +通道特點：通道特點：l快：激活開放的速度和失活關閉的速度快快：激活開放的速度和失活關閉的速

7、度快, ,開放時間短，約開放時間短，約1 ms1 ms；l閾電位水平：閾電位水平： 70mV70mV；l河豚毒（河豚毒（tetrodotoxin, TTXtetrodotoxin, TTX）可阻斷）可阻斷。（2 2）復極化過程：）復極化過程： 1 1期：快速復極初期，占時約期：快速復極初期，占時約10 ms,10 ms,常把這部常把這部分稱為分稱為鋒電位鋒電位。 主要原因主要原因: :瞬時外向瞬時外向電流（電流（transient transient outward current, outward current, I Itoto）引起。）引起。lI Itoto通道在去極化到通道在去極化到

8、-30 -30 mVmV時被激活時被激活l開放開放510 ms510 mslK K+ +是是I Itoto的主要離子成分。的主要離子成分。（2 2）復極化過程：）復極化過程： 2 2期期：平臺期，持續(xù)約：平臺期，持續(xù)約100150 ms，是心，是心室肌細胞動作電位區(qū)別于骨骼肌和神經細胞動室肌細胞動作電位區(qū)別于骨骼肌和神經細胞動作電位的主要特征。作電位的主要特征。初期：相對平衡狀態(tài)，初期：相對平衡狀態(tài)，隨后：內向逐弱，外向漸強隨后：內向逐弱，外向漸強結果：出現(xiàn)結果：出現(xiàn)隨時間推移而逐隨時間推移而逐漸增強的、微弱的外漸增強的、微弱的外向電流向電流（2）復極化過程）復極化過程 2期期 （平臺期）（平

9、臺期）l 內向離子流主要由內向離子流主要由Ca2+（少量（少量Na+）負載）負載 ：I Ca2+L l 慢；慢；l 閾電位：閾電位：40mV；l 阻斷劑：阻斷劑：Mn2+、多種鈣通道阻斷劑（如維拉帕米）、多種鈣通道阻斷劑（如維拉帕米）l外向離子流主要外向離子流主要是由是由K+負載負載 ：I K 和和 I K13 3期：快速復極晚期期：快速復極晚期快速復極化至快速復極化至RPRP水平水平慢慢Ca2+通道通道失失 活活IK 通道通道通透性增加通透性增加K+外流外流動作電位時程動作電位時程:從從0期去極化到期去極化到3期復極化完畢的這段時間期復極化完畢的這段時間.心室肌細胞的動作電位時程為心室肌細胞

10、的動作電位時程為200-300ms.（2）動作電位）動作電位 4期期 （靜息期（靜息期 恢復膜內外的離子分布）恢復膜內外的離子分布）lNa+-K+泵：泵：1分子分子ATP，轉運，轉運3個個Na+，2個個K+ ；lNa+- Ca2+交換體交換體: 是存在于心肌細胞膜上的一種雙是存在于心肌細胞膜上的一種雙向轉運蛋白，其向轉運蛋白，其Na+:Ca2+轉運比為轉運比為3:1。 ( (二二) )自律細胞的跨膜電位及其形成機制自律細胞的跨膜電位及其形成機制 l自律細胞與非自律細胞跨膜電位的最大區(qū)別在自律細胞與非自律細胞跨膜電位的最大區(qū)別在4期；期；l4期自動去極化期自動去極化是自律細胞產生自動節(jié)律性興奮的

11、基是自律細胞產生自動節(jié)律性興奮的基礎；礎；l不同類型的自律細胞不同類型的自律細胞4期自動去極化的速度和機制不期自動去極化的速度和機制不完全相同。完全相同。1竇房結竇房結P(pacemaker)細胞細胞 l慢反應自律細胞慢反應自律細胞 l最大復極電位：最大復極電位：-70mV-70mVl閾電位：閾電位： -40mV-40mVl0 0期幅度?。ㄆ诜刃。?0mV70mV） 、速度慢（、速度慢（10V/s10V/s） 、時程長（時程長（7ms7ms）心室肌細胞（心室肌細胞（A)A)與竇房結細胞與竇房結細胞(B)(B)跨膜電位的比較跨膜電位的比較 l0期：期：L型鈣通道（型鈣通道（ ICa-L ）開放

12、，鈣離子內流；）開放，鈣離子內流；竇房結細胞跨膜電位形成機制：竇房結細胞跨膜電位形成機制：u 外向電流：外向電流：IK進行性衰減，為主要原因；進行性衰減，為主要原因； l3期：鈣通道失活，期：鈣通道失活，K外流，外流，IK；l4期：自動去極化期：自動去極化(去極化速度最快去極化速度最快-自律性最高自律性最高)l無明顯的無明顯的1期和期和2期期.u 內向電流：內向電流：If T型鈣流型鈣流 2 2浦肯野細胞浦肯野細胞 l快反應自律細胞快反應自律細胞 lMaximal repolarization potention(Maximal repolarization potention(最大最大復極電

13、位復極電位) )：-90mV-90mVl閾電位：閾電位： -70mV-70mVl0 0期幅度大（期幅度大（120mV120mV） 、速度快（、速度快（200 200 1000V/s1000V/s） 、時程短（、時程短（12ms12ms）l動作電位分期：動作電位分期：0 0期、期、1 1期、期、2 2期、期、3 3期和期和4 4期期l4 4期自動去極化速度：期自動去極化速度：0.02V/s0.02V/s I IK K （延遲整流電流）（延遲整流電流） l慢；慢； lK K負載為主負載為主 l去極化至去極化至-40mV-40mV開始激活開始激活l3 3期復極至期復極至-50mV-50mV開始關閉開

14、始關閉l電流的衰減在浦肯野細胞電流的衰減在浦肯野細胞自動去極化過程所起的作自動去極化過程所起的作用不大用不大 I If f（起搏電流）（起搏電流） l慢；慢； lNaNa負載為主負載為主 l3 3期復極至期復極至60mV60mV開始激活開始激活l時間依從性增強時間依從性增強l100mV 100mV 最大開放最大開放l阻斷劑：阻斷劑： CsCs2+2+lIf電流的增強是浦肯野細胞電流的增強是浦肯野細胞自動去極化過程的主要原因自動去極化過程的主要原因浦肯野細胞自動去極化機制浦肯野細胞自動去極化機制二二. .心肌的生理特性心肌的生理特性 傳導性：傳導電活動傳導性：傳導電活動收縮性：機械收縮活動收縮性

15、：機械收縮活動興奮性：產生動作電位興奮性：產生動作電位自律性：自動去極產生動作電位自律性：自動去極產生動作電位電生理特性電生理特性概概 念：心肌細胞在受到刺激時產生興奮的能力念：心肌細胞在受到刺激時產生興奮的能力衡量指標：刺激閾值衡量指標：刺激閾值 （一）興奮性（一）興奮性1.1.興奮性的周期性變化興奮性的周期性變化 心肌細胞每發(fā)生一次興奮心肌細胞每發(fā)生一次興奮, ,其其膜電位膜電位會發(fā)生一系列會發(fā)生一系列有規(guī)律的變化有規(guī)律的變化, ,其其膜通道膜通道存在備用狀態(tài)、激活、失活和存在備用狀態(tài)、激活、失活和復活過程；同時心肌細胞的復活過程；同時心肌細胞的興奮性興奮性也隨之發(fā)生相應的也隨之發(fā)生相應的

16、周期性改變周期性改變, ,使心肌細胞在不同時期內對重復刺激表現(xiàn)使心肌細胞在不同時期內對重復刺激表現(xiàn)出不同的反應能力或特性。出不同的反應能力或特性。興奮性的周期性變化興奮性的周期性變化 （1 1）有效不應期：）有效不應期： 絕對不應期：絕對不應期：0 0期期3 3期期-55mV-55mV 局部反應期：局部反應期：3 3期期-55-55-60mV-60mV（2 2）相對不應期：）相對不應期： 3 3期期-60mV-60mV-80mV-80mV（3 3）超常期：）超常期： 3 3期期-80mV-80mV-90mV-90mVlocal response periodrelative refractor

17、y periodsupranormal period有效不應期有效不應期 ERPERP絕對不應期絕對不應期局部反應期局部反應期相對不應期相對不應期RRPRRP超常期超常期SNPSNP對應位置對應位置去極去極復極復極- -55mV55mV-55mV -60mV-55mV -60mV-60mV-80mV -60mV-80mV -80mV-90mV-80mV-90mV機機 制制NaNa+ +通道處于通道處于完全失活狀態(tài)完全失活狀態(tài)NaNa+ +通道通道剛開始復活剛開始復活 NaNa+ +通道通道大部分復活大部分復活 NaNa+ +通道基本恢通道基本恢復到備用狀態(tài)，復到備用狀態(tài)，距離閾電位近距離閾電位

18、近 新新APAP產產生情況生情況不能產生不能產生不能產生，但不能產生，但給強刺激可以給強刺激可以產生局部反應產生局部反應較強刺激可以較強刺激可以產生產生0 0期幅度、期幅度、傳導、時程等傳導、時程等較正常小的較正常小的APAP 較小刺激可以較小刺激可以產生產生0 0期幅度、期幅度、傳導、時程等傳導、時程等較正常小的較正常小的APAP 興奮性興奮性0 00 0低于正常低于正常高于正常高于正常心室肌細胞興奮性的周期性變化心室肌細胞興奮性的周期性變化2. 2. 影響心肌細胞興奮性的因素影響心肌細胞興奮性的因素 ： （1) 1) 靜息電位靜息電位/ /最大復極電位水平：最大復極電位水平： 絕對值絕對值

19、興奮性興奮性 引起興奮所需引起興奮所需的刺激閾值的刺激閾值距閾電位的差距距閾電位的差距絕對值絕對值興奮性興奮性 引起興奮所需引起興奮所需的刺激閾值的刺激閾值距閾電位的差距距閾電位的差距絕對值絕對值興奮性興奮性 引起興奮所需引起興奮所需的刺激閾值的刺激閾值距閾電位的差距距閾電位的差距部分鈉通道失活部分鈉通道失活 閾電位上移閾電位上移（2 2）閾電位水平：）閾電位水平： 奎尼丁可抑制鈉通道的激活，使閾電位上移，興奮性下降。奎尼丁可抑制鈉通道的激活，使閾電位上移，興奮性下降。 （3 3）引起）引起0 0期去極化的離子通道性狀期去極化的離子通道性狀 l通道的三種功能狀態(tài)：通道的三種功能狀態(tài)： 備用、激

20、活、失活；備用、激活、失活；l通道處在正常備用狀態(tài)是細胞具有興奮性的前提；通道處在正常備用狀態(tài)是細胞具有興奮性的前提；l通道處于何種狀態(tài)是電壓依從性和時間依從性的。通道處于何種狀態(tài)是電壓依從性和時間依從性的。NaNa+ +通道的三種狀態(tài)通道的三種狀態(tài)3.3.興奮性的周期性變化與收縮活動的關系興奮性的周期性變化與收縮活動的關系骨骼肌骨骼肌收縮期和舒張早期收縮期和舒張早期舒張晚期舒張晚期心肌不會發(fā)心肌不會發(fā)生興奮收縮生興奮收縮心肌可以心肌可以興奮收縮興奮收縮第二次收縮不會與第二次收縮不會與第一次收縮疊加第一次收縮疊加第二次收縮能夠與第二次收縮能夠與第一次收縮疊加第一次收縮疊加心心肌肌不不會會發(fā)發(fā)生

21、生完完全全強強直直收收縮縮期前興奮和期前收縮期前興奮和期前收縮: : 在心室肌的有效不應期后在心室肌的有效不應期后, ,下一次竇房結興奮到達前下一次竇房結興奮到達前, ,心室受到一次外來刺激心室受到一次外來刺激, ,可提前產生一次興奮和收縮可提前產生一次興奮和收縮. .代償性間歇代償性間歇: :在一次期前收縮之后往往會出現(xiàn)一段較長的心室舒張期在一次期前收縮之后往往會出現(xiàn)一段較長的心室舒張期.（二）傳導性（二）傳導性概概 念：心肌細胞具有傳導興奮的能力或特性。念：心肌細胞具有傳導興奮的能力或特性。衡量指標：興奮的傳播速度衡量指標：興奮的傳播速度 (1)(1)傳導原理：局部電流。傳導原理：局部電流

22、。 興奮在心肌細胞膜上的傳導興奮在心肌細胞膜上的傳導1.1.心臟內興奮傳播的途徑和特點心臟內興奮傳播的途徑和特點 竇竇 房房 結結 結間束結間束 房間束房間束（優(yōu)勢傳導通路）（優(yōu)勢傳導通路） 房室交界房室交界 心房肌心房肌 房室束房室束 左左、右束支右束支 浦肯野纖維浦肯野纖維 心室肌心室肌(2)(2)傳導途徑傳導途徑-特殊傳導系統(tǒng)特殊傳導系統(tǒng)浦氏纖維浦氏纖維(4m/s)(4m/s) 束支束支(2m/s)(2m/s) 心室肌心室肌(1m/s)(1m/s) 心房肌心房肌(0.4m/s)(0.4m/s) 結區(qū)結區(qū)(0.02m/s)(0.02m/s)傳導時間傳導時間 心房內心房內-房室交界房室交界-

23、心室內心室內(0.06s) (0.1s) (0.06s) (0.06s) (0.1s) (0.06s) 興興奮奮在在心心臟臟各各部部分分的的傳傳導導速速度度不不同同l興奮傳播的時空有序性；興奮傳播的時空有序性；l不同部位興奮傳導速度的差異；不同部位興奮傳導速度的差異；l房房- -室延擱室延擱 浦肯野纖維最快浦肯野纖維最快同步收縮，利于射血同步收縮，利于射血; ; 房室交界最慢房室交界最慢房室延擱房室延擱0.13s0.13s利房排空、室充盈利房排空、室充盈; ; 房室交界是傳導必經之路，易出現(xiàn)傳導阻滯。房室交界是傳導必經之路，易出現(xiàn)傳導阻滯。2.2.影響傳導性的因素影響傳導性的因素 影影響響傳傳

24、導導性性的的因因素素結構結構因素因素 生理生理因素因素 細胞的細胞的直徑直徑 細胞間縫隙細胞間縫隙連接的數(shù)量連接的數(shù)量和功能狀態(tài)和功能狀態(tài) 0 0期去極化的速度和幅度期去極化的速度和幅度 鄰近未興奮部位膜的興奮性鄰近未興奮部位膜的興奮性 小直徑小直徑細胞細胞 竇房結細胞竇房結細胞 大直徑大直徑細胞細胞 房室交界區(qū)細胞房室交界區(qū)細胞 心房肌細胞心房肌細胞心室肌細胞心室肌細胞浦肯野細胞浦肯野細胞 ( (三三) )自動節(jié)律性自動節(jié)律性思考:心臟離體后為什么還能有節(jié)律地跳動?概概 念：心肌在無外來刺激條件下自動產生節(jié)律性興奮的能念：心肌在無外來刺激條件下自動產生節(jié)律性興奮的能力或特性。力或特性。衡量指

25、標：頻率和規(guī)整性衡量指標：頻率和規(guī)整性 1 1心臟自律性的來源心臟的起搏點心臟自律性的來源心臟的起搏點 主導整個心臟興奮和跳動的主導整個心臟興奮和跳動的正常部位，稱為正常起搏點正常部位，稱為正常起搏點正常不表正常不表現(xiàn)其自律現(xiàn)其自律性，稱為性，稱為潛在起搏潛在起搏點點自律性表現(xiàn)出來，自律性表現(xiàn)出來，控制心肌的興奮跳控制心肌的興奮跳動，稱為異位起搏動，稱為異位起搏點點某些情某些情況下況下( (二二) )自動節(jié)律性自動節(jié)律性搶先占領搶先占領: : 潛在起搏點在潛在起搏點在4 4期自動去極化尚未達到閾電位水平之前期自動去極化尚未達到閾電位水平之前, ,已已經受到來自竇房結的激動作用而產生動作電位經受

26、到來自竇房結的激動作用而產生動作電位, ,使其自身的自使其自身的自律性不能表現(xiàn)出來律性不能表現(xiàn)出來. .超速驅動壓抑超速驅動壓抑: : 當自律細胞在受到高于其固有頻率的刺激時當自律細胞在受到高于其固有頻率的刺激時, ,就按外加就按外加刺激的頻率發(fā)生興奮刺激的頻率發(fā)生興奮( (超速驅動超速驅動). ).當外來的超速驅動刺激停止當外來的超速驅動刺激停止后后, ,自律細胞不能立即呈現(xiàn)其固有的自律性活動自律細胞不能立即呈現(xiàn)其固有的自律性活動, ,需經一段靜需經一段靜止期后才逐漸恢復其自律性止期后才逐漸恢復其自律性. .超速驅動壓抑的程度與兩個起搏點自動興奮頻率的差值呈超速驅動壓抑的程度與兩個起搏點自動

27、興奮頻率的差值呈平行關系平行關系, ,頻率差值越大頻率差值越大, ,壓抑效應越強壓抑效應越強. .超速驅動壓抑超速驅動壓抑3 3影響自律性的因素影響自律性的因素 （1 1）4 4期自動去極化速度；期自動去極化速度； （2 2）最大復極電位水平；）最大復極電位水平； （3 3）閾電位水平。）閾電位水平。A A：起搏電位斜率由：起搏電位斜率由a a減減小到小到b b時，自律性降低時，自律性降低 B B：最大復極電位水平由：最大復極電位水平由a a達到達到d d，或閾電位由，或閾電位由TP-1TP-1升到升到TP-2TP-2時，自時，自律性均降低律性均降低TPTP：閾電位：閾電位( (四四) ) 收

28、縮性收縮性(1) (1) 同步收縮同步收縮(“(“全或無全或無”式收縮式收縮) ) 由于縫隙連接的存在，興奮可在心肌細胞由于縫隙連接的存在，興奮可在心肌細胞間迅速直接傳播，使心房或心室的所有心肌細間迅速直接傳播，使心房或心室的所有心肌細胞幾乎同步發(fā)生收縮，整個心房或整個心室構胞幾乎同步發(fā)生收縮，整個心房或整個心室構成一個功能性合胞體。成一個功能性合胞體。1. 1. 心肌收縮的特點：心肌收縮的特點： 心肌興奮后有效不應期特別長，相當于整個心肌心肌興奮后有效不應期特別長，相當于整個心肌細胞的收縮期和舒張早期，因此心肌不可能在收縮細胞的收縮期和舒張早期，因此心肌不可能在收縮期內再接受刺激產生興奮和收

29、縮，即心肌不會發(fā)生期內再接受刺激產生興奮和收縮，即心肌不會發(fā)生完全強直收縮。完全強直收縮。 心肌細胞的興奮心肌細胞的興奮- -收縮耦聯(lián)過程高度依賴于細收縮耦聯(lián)過程高度依賴于細胞外胞外CaCa2+2+( (鈣觸發(fā)鈣釋放鈣觸發(fā)鈣釋放) )2. 影響心肌收縮的因素：影響心肌收縮的因素： 前、后負荷和心肌收縮能力以及細胞外前、后負荷和心肌收縮能力以及細胞外濃度濃度3. 心肌收縮與心力衰竭心肌收縮與心力衰竭l概念：心臟各部分興奮過程中出現(xiàn)的生物電活動通過心臟概念：心臟各部分興奮過程中出現(xiàn)的生物電活動通過心臟周圍的導電組織和體液，傳導到身體表面。將測量電極放周圍的導電組織和體液，傳導到身體表面。將測量電極放置在人體表面的一定部位記錄出來的心臟電變化曲線，稱置在人體表面的一定部位記錄出來的心臟電變化曲線，稱為心電圖（為心電圖（electrocardiogram,ECGelectrocardiogram,ECG）。）。l意義：這些心電變化曲線反映意義：這些心電變化曲線反映心臟興奮的產生、傳導和恢復過心臟興奮的產生、傳導和恢復過程中的程中的生物電變化生物電變化，而與心臟的，而與心臟的機械收縮活動無直接關系。機械收縮活動無直接關系。三、體表心電圖三、體表心電圖 正常心電圖各波和間期的意義正常心電圖各波和間期的意義 PQRSTUPR間期間期PR段段QT間期間期ST段段