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1、循环循环1心脏的生物电活动心脏的生物电活动第一节第一节 心脏的生物电活动心脏的生物电活动通道的分类和命名1.1.根据影响通道开闭的动力学分为：根据影响通道开闭的动力学分为：1 1）电压依赖门控通道（）电压依赖门控通道（Voltage-gated ChannelsVoltage-gated Channels）又称电压敏感性通道（又称电压敏感性通道（Voltage-sensitive Voltage-sensitive ChannelsChannels）2 2）化学门控通道（）化学门控通道（Chemical-gated ChannelsChemical-gated Channels）又称递质敏感性
2、通道（又称递质敏感性通道（Transmitter-sensitive Transmitter-sensitive ChannelsChannels），递质依赖性通道（），递质依赖性通道（Transmitter-Transmitter-dependent Channelsdependent Channels），配体门控通道，配体门控通道（Ligand-gated ChannelsLigand-gated Channels）3)3)机械门控性机械门控性(mechanogated)(mechanogated)通道的分类和命名2.2.以通透的离子命名：如钠通道，钾通道等以通透的离子命名：如钠通道，钾通
3、道等3.3.按解剖区域命名：如终板通道，杆状细胞外段通道按解剖区域命名：如终板通道，杆状细胞外段通道等等4.4.按通道抑制剂或神经递质命名：如按通道抑制剂或神经递质命名：如amilorideamiloride敏感的敏感的钠通道，谷氨酸盐通道等。钠通道，谷氨酸盐通道等。一、心肌细胞的电活动一、心肌细胞的电活动复习：复习：极化，去极化，超极化，跨膜离子流，极化，去极化，超极化，跨膜离子流，内向电流，外向电流，离子通道，离子泵内向电流，外向电流，离子通道，离子泵等。等。(一一)静息电位静息电位Inward rectifier K channel，IKI通道通道Na+background curren
4、t，背景钠电流，背景钠电流影响因素：神经：影响因素：神经：IK-Ach通道；离子泵通道；离子泵(二二)动作电位动作电位 快快反反应应动动作作电电位位：0 0期期去去极极速速率率快快，包包括括工工作作细细胞胞，浦浦肯肯野野细胞；细胞；慢慢反反应应动动作作电电位位：OO期期去去极极速速率率慢慢,包包括括窦房结，结区细胞。窦房结，结区细胞。根根据据各各类类心心肌肌细细胞胞APAP的的O O期期去去极极化化速速率率和和4 4期期有有无无自自动动去去极极化化,将将心心肌肌分为分为:快快反反应应自自律律细细胞胞：0 0期期去去极极速速率率快快，4 4期期有有自自动去极化。动去极化。快快反反应应非非自自律律
5、细细胞胞：0 0期期去去极极速速率率快快，4 4期期无无自动去极化。自动去极化。慢慢反反应应自自律律细细胞胞：OO期期去去极极速速率率慢慢,4 4期期有有自自动去极化。动去极化。慢慢反反应应非非自自律律细细胞胞：OO期期去去极极速速率率慢慢,其其4 4期期无无自动去极化。自动去极化。1.1.心室肌细胞心室肌细胞APAP的形成机制：的形成机制：0 0期：期：去极化过去极化过程程-90mV-90mV到到+30mV+30mV快快NaNa+通道通道I INaNaNaNa+再生式内流再生式内流NaNa+平衡电位平衡电位可被可被TTXTTX阻断阻断1 1期：期：快速复极初快速复极初期，期，+30mV+30
6、mV到到0mV0mV瞬瞬时时外外向向电电流流Ito：-30mV-30mV到到-40mV-40mV时时激激活活，迅迅即即失失活活。可可被被K K+通通道道阻阻断断剂剂4-4-氨氨基基吡啶阻断。吡啶阻断。spike2 2期：平台期期：平台期L L型钙通道型钙通道I ICa-LCa-L+延迟整流钾延迟整流钾I IK K 通道通道慢慢CaCa2+2+通通道道：-40mV-40mV激激活活，电流在电流在2 2期达到最大值。期达到最大值。I IK K通通道道：-40mV-40mV开开放放，开开放速率缓慢。放速率缓慢。平台期持续平台期持续100-150ms100-150ms3 3期：期：快速复极快速复极末期
7、末期慢慢CaCa2+2+通道失活通道失活+钾通道通透性钾通道通透性I IK K和和I IKIKI100-150ms100-150ms4 4期期:恢复期恢复期NaNa+-K K+pumppump和和CaCa2+2+pump pump 活活动动增增加加，泵泵出出NaNa+和和CaCa2+2+,泵入泵入K K+恢复正常离子分布。恢复正常离子分布。3 3期期3 3期期2.2.窦房结细胞动作电位形成机制窦房结细胞动作电位形成机制 0 0期期：当：当4 4期自动去极化达到阈电位期自动去极化达到阈电位激活慢钙激活慢钙通道（通道（L L型钙通道型钙通道I ICa-LCa-L）CaCa2 2+内流内流,至至0m
8、V0mV3 3期期：慢钙通道（：慢钙通道（I ICaCa-L L）渐失活）渐失活 +激活钾激活钾 通道（通道（I IK K）Ca Ca2 2+内流内流+K+递减性递减性外流外流 （因钾通道的失活（因钾通道的失活K+呈呈递减性外流）递减性外流）最大复极电位最大复极电位-60mV-60mV4 4期期：K+递减性外流递减性外流+NaNa+递增性内流递增性内流（I If f）+Ca+Ca2 2+内流（内流（I ICa-TCa-T型钙通道激活）型钙通道激活）缓慢自动去极化缓慢自动去极化具具“自我自我”启动启动 “自我自我”发展发展 “自我自我”终止的离子流现象。终止的离子流现象。小结：慢反应自律细胞的电
9、位形成机制小结：慢反应自律细胞的电位形成机制复极化至复极化至-60mV-60mV时时I If f 通道递增性激活通道递增性激活3 3期末期末I Ik k通道通道递增性失活递增性失活自动去极后自动去极后1/31/3期期CaCa2+2+通道（通道（T T型）开放型）开放K K+递减性外流递减性外流NaNa+递增性内流递增性内流CaCa2+2+内流内流自自 动动 去去 极极 达达 阈阈 电电 位（位（-40mV-40mV）慢慢 Ca Ca2+2+通通 道（道（L L型）开型）开 放放CaCa2+2+内内 流流 产产 生生 AP AP 的的 0 0 期期注：注：I Ik k 失活失活IIf f 激活激
10、活6161，故，故4 4期自动去极期自动去极I If f作用不大；作用不大；但若在超极化时，但若在超极化时，4 4期自动去极期自动去极I If f的作用为主要离子流成分。的作用为主要离子流成分。自我启动自我启动自我发展自我发展自我终止自我终止二、心肌的电生理特性二、心肌的电生理特性(一一)兴奋性兴奋性excitability 1.1.决定和影响兴奋性的因素决定和影响兴奋性的因素（1 1）静息电位和阈电位之间的电位差）静息电位和阈电位之间的电位差例：迷走神经兴奋时例：迷走神经兴奋时例：高血钙时例：高血钙时(一一)兴奋性兴奋性excitability 1.1.决定和影响兴奋性的因素决定和影响兴奋性
11、的因素（1 1）静息电位和阈电位之间的电位差）静息电位和阈电位之间的电位差（2 2）离子通道的性状）离子通道的性状Resting静息静息Activation激活激活Inactivation失活失活电压依赖性电压依赖性Voltage-dependence时间依赖性时间依赖性Time-dependence复活复活reactivation2.2.兴奋性的周期性变化：心室肌兴奋性的周期性变化：心室肌周期变化周期变化 对应位置对应位置 机机 制制 新新APAP产生能力产生能力有效不应期有效不应期 去极相去极相复极相复极相-60mV -60mV 不能产生不能产生 绝对不应期绝对不应期：Na+Na+通道处于
12、通道处于 -55mV-55mV 完全失活状态完全失活状态 局部反应期局部反应期：Na+Na+通道通道 -60mV-60mV 刚开始复活刚开始复活 相对不应期相对不应期 Na+Na+通道通道 能产生能产生(但但0 0期期 -80mV -80mV 大部复活大部复活 幅度、传导、时程幅度、传导、时程 超超 常常 期期 Na+Na+通道基本通道基本 等较正常小等较正常小)-90mV -90mV 恢复到备用状态恢复到备用状态 同相对不应期同相对不应期 局部反应期局部反应期相对不应期相对不应期超超 常常 期期 2.兴奋性周期性变化与收缩的关系兴奋性周期性变化与收缩的关系（1 1）不发生强直收缩）不发生强直
13、收缩(2)(2)期前收缩期前收缩premature systole与代偿间歇与代偿间歇compensatory pause（3 3）有关心肌收缩的几点说明）有关心肌收缩的几点说明 对对CaCa2+2+o o有明显的依赖性有明显的依赖性 Ca Ca2+2+是肌细胞兴奋收缩耦联的媒介。但是肌细胞兴奋收缩耦联的媒介。但心肌细胞的肌质网很不发达心肌细胞的肌质网很不发达,容积较小容积较小,贮贮CaCa2+2+量比骨骼肌少。量比骨骼肌少。心肌细胞收缩所需心肌细胞收缩所需CaCa2+2+除从终池释放外除从终池释放外,还需由细胞外液还需由细胞外液CaCa2+2+内流补充，故心肌收缩对内流补充，故心肌收缩对Ca
14、Ca2+2+o o依赖性较大。在一定范围内依赖性较大。在一定范围内:CaCa2+2+o oCaCa2+2+内流内流肌缩力肌缩力（钙僵）（钙僵）Ca Ca2+2+o oCaCa2+2+内流内流肌缩力肌缩力 Ca Ca2+2+o oCaCa2+2+内流无内流无兴奋收缩脱耦联兴奋收缩脱耦联影响收缩的因素影响收缩的因素 a.a.前负荷的影响前负荷的影响 前负荷前负荷肌节初长度肌节初长度横桥联结数横桥联结数收缩力收缩力VV回流量回流量（其它因素不变）（其它因素不变）前负荷前负荷收缩力收缩力 b.b.后负荷的影响后负荷的影响 大大A A压压肌缩短的程度和速度肌缩短的程度和速度 如离体心脏实验：在前负荷固定
15、的条件下如离体心脏实验：在前负荷固定的条件下,逐渐逐渐增加后负荷增加后负荷,则心肌收缩力越来越大。则心肌收缩力越来越大。最适初长时最适初长时收缩力最大收缩力最大（超过一定限度）（超过一定限度）前负荷前负荷收缩力收缩力 c.c.缺氧和酸中毒缺氧和酸中毒 缺缺氧氧和和酸酸中中毒毒HH+HH+与与CaCa2 2+竟竟争争性性地与肌钙蛋白结合地与肌钙蛋白结合心缩力心缩力 d.d.交感神经或儿茶酚胺交感神经或儿茶酚胺 交交感感神神经经或或儿儿茶茶酚酚胺胺能能激激活活心心肌肌细细胞胞膜膜上上的的型型肾肾上上腺腺素素能能受受体体,促促进进膜膜的的钙钙通通道道开开放放,加加速速CaCa2 2+内内流流,并并促
16、促进进肌肌质质网网终终末末池池释释放放贮贮存存的的CaCa2 2+和和促促进进ATPATP释释放放供供能能,兴兴奋奋-收收缩缩耦耦联联加强，心缩力增强。加强，心缩力增强。e.e.迷走神经或乙酰胆碱迷走神经或乙酰胆碱 迷迷走走神神经经或或乙乙酰酰胆胆碱碱能能激激活活心心肌肌细细胞胞膜膜上上的的M M型型胆胆碱碱能能受受体体,增增加加膜膜对对K K+的的通通透透性性和和抑抑制钙通道开放制钙通道开放,Ca,Ca2 2+内流减少，心缩力减弱。内流减少，心缩力减弱。（二）心肌的自动节律性（二）心肌的自动节律性autorhythmicity 窦性节律窦性节律sinus rhythm次次/分分主导起搏点主导
17、起搏点dominent pacemaker潜在起搏点潜在起搏点latent pacemaker502540100异位起搏点异位起搏点ectopic pacemaker浦肯野细胞浦肯野细胞(快反应自律细胞快反应自律细胞)的电位的电位1.1.自动去极机制：自动去极机制：4 4期：为递增性期：为递增性NaNa+为主的内向离为主的内向离子流（子流（I If f）+递减递减性外向性外向K K+电流电流所引所引起的自动去极化。起的自动去极化。2.2.特点：特点：（1 1）I If f为主要起搏离子为主要起搏离子流，因其开放速率缓慢，流，因其开放速率缓慢，所以自动去极化速度慢，所以自动去极化速度慢，故自律性
18、低。故自律性低。（2 2）0 0期去极时快钠通道期去极时快钠通道开放，去极速度快，幅开放，去极速度快，幅度大。度大。注注：I If f通通道道：复复极极化化的的3 3期期-60mV-60mV开开始始激激活活、-100mV-100mV充充分分激激活活，是是超超极极化化激激活活、具具有有时时间间依依从从性性的的非非特特异异性性通通道道，主主要要离离子子流流是是NaNa+，TTXTTX不不能能阻阻断断，对对NENE和和AchAch敏感敏感窦房结窦房结P细胞舒张去极化和动作电位发生原理细胞舒张去极化和动作电位发生原理I ICa-L复活速率慢，在复活速率慢，在APAP完全复极后细胞仍处在不应期，完全复极
19、后细胞仍处在不应期，称为复极后不应状态称为复极后不应状态postrepolarization refractoriness小结：快反应自律细胞的电位形成机制小结：快反应自律细胞的电位形成机制断断3 3 期期 末末 K K+通通 道道的的 递递 增增 性性 失失 活活电电 位位 复复 极极 至至-60mV -60mV 时时I If f 通通 道道 的的 递递 增增 性性 激激 活活 K K+递递 减减 性性 外外 流流NaNa+递递 增增 性性 内内 流流自自 动动 去去 极极 达达 阈阈 电电 位位快快 N N+通通 道道 开开 放放NaNa+再再 生生 式式 内内 流流去去 极极 化化产产
20、生生 AP AP 的的 0 0 期期当去极化电位至当去极化电位至-50mV-50mV时时IIf f 通道失活，自动去极化终止通道失活，自动去极化终止自我启动自我启动自我发展自我发展自我终止自我终止小结：慢反应自律细胞的电位形成机制小结：慢反应自律细胞的电位形成机制复极化至复极化至-60mV-60mV时时I If f 通道递增性激活通道递增性激活3 3期末期末I Ik k通道通道递增性失活递增性失活自动去极后自动去极后1/31/3期期CaCa2+2+通道（通道（T T型）开放型）开放K K+递减性外流递减性外流NaNa+递增性内流递增性内流CaCa2+2+内流内流自自 动动 去去 极极 达达 阈
21、阈 电电 位（位（-40mV-40mV）慢慢 Ca Ca2+2+通通 道（道（L L型）开型）开 放放CaCa2+2+内内 流流 产产 生生 AP AP 的的 0 0 期期注：注：I Ik k 失活失活IIf f 激活激活6161，故，故4 4期自动去极期自动去极I If f作用不大；作用不大；但若在超极化时，但若在超极化时，4 4期自动去极期自动去极I If f的作用为主要离子流成分。的作用为主要离子流成分。自我启动自我启动自我发展自我发展自我终止自我终止快、慢反应心肌细胞快、慢反应心肌细胞APAP的特征比较的特征比较 快反应快反应AP AP 慢反应慢反应APAPAPAP波形分波形分5 5个
22、期：个期：AP AP波形分波形分3 3个期：个期：0 0、1 1、2 2、3 3、4 4期期 0 0、3 3、4 4期期电位幅度高电位幅度高 电位幅度低电位幅度低00期去极速度快期去极速度快 0 0期去极速度慢期去极速度慢00期主要与期主要与NaNa+内流有关内流有关 0 0期主要与期主要与CaCa2+2+内流有关内流有关具有快、慢通道具有快、慢通道 只有慢通道只有慢通道（以快通道为主）（以快通道为主）RPRP大：大：-90mv -90mv 最大舒张电位小：最大舒张电位小：-60mv-60mvRpRp稳定（普通心肌细胞）稳定（普通心肌细胞）RpRp不稳定（自律细胞）不稳定（自律细胞）不稳定（自
23、律细胞）不稳定（自律细胞）通道阻断剂：河豚毒通道阻断剂：河豚毒 通道阻断剂：通道阻断剂：MnMn2+2+、异搏定、异搏定抢抢先先占占领领超超速速压压抑抑1.1.4 4期自动去极期自动去极化速度化速度决定和影响自律性的因素决定和影响自律性的因素2.2.最大舒张电位最大舒张电位水平水平 心律失常：窦性（过速，过缓，心律不齐）和心律失常：窦性（过速，过缓，心律不齐）和异位性（逸搏异位性（逸搏escapeescape，早搏，早搏prematurepremature）。）。（三）、传导性（三）、传导性conductivityconductivity1 1传导原理传导原理：局部电流局部电流-闰盘闰盘(缝隙
24、连接缝隙连接gap gap junction)junction)。2 2传导特点传导特点:1.1.特殊传导系统特殊传导系统 窦窦 房房 结结 结间束结间束 房间束房间束（优势传导通路）（优势传导通路）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 浦肯野纤维浦肯野纤维 心室肌心室肌2.2.传导速度传导速度浦氏纤维浦氏纤维(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)结区结区(0.02m/s)(0.02m/s)传导时间传导时间 心房内心房内-房室交界房室交界-心室内心室内(0.06s)(0
25、.1s)(0.06s)(0.06s)(0.1s)(0.06s)（三）、传导性（三）、传导性conductivityconductivity1 1传导原理传导原理：局部电流局部电流-闰盘闰盘(缝隙连接缝隙连接gap junction)。2 2传导特点传导特点:功能合胞体功能合胞体functional syncytium；房室延搁房室延搁atrioventricular delay 房房室室交交界界是是传传导导必必经经之之路路，易易出出现现传传导导阻阻滞（房室阻滞）。滞（房室阻滞）。3.3.影响传导的因素影响传导的因素（1 1）.结构因素结构因素1 1）细胞的直径细胞的直径2 2）细胞间连接细胞间
26、连接（2 2）.生理因素生理因素1 1）.0 0期去极化的速度和幅度期去极化的速度和幅度 2).2).邻旁部位细胞膜的兴奋性邻旁部位细胞膜的兴奋性 （0 0期慢、小）期慢、小）减慢减慢处相对不应期处相对不应期 部分失活状态部分失活状态处绝对不应期处绝对不应期 失活状态失活状态 阻滞阻滞邻近部位膜兴奋性邻近部位膜兴奋性NaNa+通道状态通道状态 传导性传导性 3)3)静息电位或舒张期电位的水平静息电位或舒张期电位的水平 在一定范围内：在一定范围内：RPRP绝对值大绝对值大00期去极的速快期去极的速快、幅高幅高传导快传导快RPRP绝对值小绝对值小00期去极的速慢期去极的速慢、幅低幅低传导慢传导慢
27、4)4)阈电位水平阈电位水平 邻旁部位邻旁部位 RP RP与与 邻旁部位邻旁部位 传导传导阈电位水平阈电位水平 阈电位差阈电位差 兴奋性兴奋性 速度速度 下移下移 小小 易产生易产生AP AP 快快 上移上移 大大 难产生难产生AP AP 慢慢 复复 习习 题题1.1.从电生理学角度如何将心肌细胞分类，各类从电生理学角度如何将心肌细胞分类，各类细胞电活动的离子基础如何？细胞电活动的离子基础如何？2.2.心肌有哪些生理特性？决定和影响这些特性心肌有哪些生理特性？决定和影响这些特性的因素有哪些？的因素有哪些？3.3.心脏为什么能有节律的、有顺序的收缩与舒心脏为什么能有节律的、有顺序的收缩与舒张？张
28、？4.4.思思 考考 题题5.5.血液中钾，钠，钙离子浓度的变化和植物性血液中钾，钠，钙离子浓度的变化和植物性神经活动对心肌细胞电生理特性及收缩功能神经活动对心肌细胞电生理特性及收缩功能有何影响？有何影响？三、心电图三、心电图electrocardiogram，ECG （一）正常心电图的（一）正常心电图的 波形及生理意义波形及生理意义 名名 称称 时间（时间（S S）幅度（幅度（mV)mV)意意 义义 P P波波 0.08 0.080.11 0.050.11 0.050.25 0.25 两心房兴奋两心房兴奋 Q Q波波 室中隔兴奋室中隔兴奋 R R波波 0.06 0.060.10 0.50.1
29、0 0.52.0 2.0 心尖心尖+侧壁肌兴奋侧壁肌兴奋 S S波波 心室后基底部兴奋心室后基底部兴奋 T T波波 0.05 0.050.25 0.10.25 0.10.8 0.8 两心室复极化过程两心室复极化过程P-RP-R间期间期0.120.120.20 0.20 兴奋：房兴奋：房室的时间室的时间S-TS-T段段 0.05 0.050.15 0.15 心室肌的心室肌的APAP处于平台期处于平台期Q-TQ-T间期间期 0.4 0.4 心室去极化心室去极化+复极化的时间复极化的时间（二）心肌动作电位与心电图的关系（二）心肌动作电位与心电图的关系P P波：波：心房肌的心房肌的APAPQRSQRS
30、：心室肌心室肌APAP的的0 0期期S-TS-T段：段：心室肌心室肌APAP的的2 2期期T T波：波：心心 室室 肌肌 APAP的的复复极极化化过过程程，因因先先后后不不一一，故故T T波较宽。波较宽。心电图心电图动作电位动作电位电位差电位差体表两点间体表两点间细胞内外细胞内外电变化电变化整个心脏整个心脏单个细胞单个细胞极化状态极化状态不反映不反映反映反映 复复 习习 题题详述正常典型心电图的波形及其生理学意义详述正常典型心电图的波形及其生理学意义及其与动作电位的联系。及其与动作电位的联系。思思 考考 题题心电图的振幅高低和时间长短取决于哪些因心电图的振幅高低和时间长短取决于哪些因素素?PR
31、?PR段，段，STST段和段和TPTP段均处在等电位线上，段均处在等电位线上，其形成机制是否相同？其形成机制是否相同？高钾高钾兴奋性先升高后降低。钾轻度增高，静息电位减小，兴兴奋性先升高后降低。钾轻度增高，静息电位减小，兴奋性增高；血钾显著升高，钠通道失活，兴奋性降低。奋性增高；血钾显著升高，钠通道失活，兴奋性降低。去极速度幅度降低，平台期不应期缩短去极速度幅度降低，平台期不应期缩短与钙竞争，收缩减弱与钙竞争，收缩减弱低钾低钾兴奋性先降低后升高，血钾轻度降低，加大静息电位，兴奋性先降低后升高，血钾轻度降低，加大静息电位，兴奋性降低；血钾显著降低，膜对钾通透性出现抑制，兴奋性降低；血钾显著降低，
32、膜对钾通透性出现抑制，静息电位减小，兴奋性反而升高。静息电位减小，兴奋性反而升高。去极速度幅度降低，传导降低去极速度幅度降低，传导降低低钾抑制复极化期钾通道的通透性，复极化减慢，超常低钾抑制复极化期钾通道的通透性，复极化减慢，超常期延长，易于引起心律失常期延长，易于引起心律失常与钙竞争减弱，收缩性增强与钙竞争减弱，收缩性增强胞外钙在细胞膜上对钠内流有竞争性抑制作用胞外钙在细胞膜上对钠内流有竞争性抑制作用 高钙高钙对钠内流有竞争性抑制作用，可使。对钠内流有竞争性抑制作用，可使。去极速度幅度降低，平台期不应期缩短去极速度幅度降低，平台期不应期缩短与钙竞争，收缩减弱与钙竞争，收缩减弱低钾低钾兴奋性先降低后升高，血钾轻度降低，加大静息电位，兴奋性先降低后升高，血钾轻度降低，加大静息电位，兴奋性降低；血钾显著降低，膜对钾通透性出现抑制，兴奋性降低；血钾显著降低，膜对钾通透性出现抑制，静息电位减小，兴奋性反而升高。静息电位减小，兴奋性反而升高。去极速度幅度降低，传导降低去极速度幅度降低，传导降低低钾抑制复极化期钾通道的通透性，复极化减慢，超常低钾抑制复极化期钾通道的通透性，复极化减慢，超常期延长，易于引起心律失常期延长，易于引起心律失常与钙竞争减弱，收缩性增强与钙竞争减弱，收缩性增强