心臟電生理學課件

第四部分心臟電生理學

第四部分心臟電生理學

第一章心肌細胞電活動

心肌細胞電活動反映了心肌的基本特性——自動節(jié)律性、興奮性、傳導性。這些特性不僅反映了生命活動的基本規(guī)律，它們的改變也是某些心臟疾?。ㄐ募∪毖獡p傷、心律失常）的重要發(fā)病機理。因此心肌細胞電活動成為基礎和臨床醫(yī)學工作者共同關心的課題之一。本節(jié)擬以心肌細胞電活動為中心，討論心臟電生理學研究的一些進展。

第一節(jié)心肌細胞電活動的研究方法及其進展

從上世紀五十年代開始用細胞內微電極記錄心肌細胞電活動以來，在研究技術上的進展大致可以分為四個階段，每個階段的特點如下：

第一章心肌細胞電活動

一、常規(guī)細胞內微電極記錄階段

20世紀五十年代開始，采用尖端小于1微米的玻管微電極插入心肌細胞內記錄跨膜電位。采用本技術可以觀察心肌細胞跨膜電位在安靜、興奮和起搏過程中的電位變化（靜息電位、動作電位和起搏電位）。通過對不同類型的心肌細胞（竇房結、心房肌、房室結、浦肯野細胞、心室?。╇娀顒拥挠^察，可以了解它們各自的生理特性并研究各種生理、病理、藥理因素對它們的影響，因此受到廣泛重視，成為心肌電生理學的奠基石。

心肌細胞內分為在體和離體兩種記錄方法:

1.在體記錄法優(yōu)點在于能觀察整體條件下的心肌細胞電活動，研究各種因素通過神經、體液途徑對心肌的調節(jié)和影響；缺點是微電極在細胞內的穩(wěn)定性較差，很難維持在一小時以上，因此限制了它的應用。

2.離體灌流記錄法穩(wěn)定性佳，通常電極可以穩(wěn)定在同一細胞內一整天，并可任意改變灌流液成分，作為一種分析性的研究方法，為國際上普遍采用。

一、常規(guī)細胞內微電極記錄階段

20世紀五十年代開始細胞內微電極記錄細胞內微電極記錄

10

mol?L-1GA、GB對豚鼠游離心室肌細胞動作電位時程的影響

10mol?L-1GA、GB對豚鼠游離心室肌細胞動圖2.缺血及GA、GB對缺血豚鼠心室乳頭肌細胞動作電位的影響Fig2.EffectofischemiaandGA、GBonactionpotentialinischemicguineapigpapillarymusclesA:Ischemiacontrol；B:ischemia+GA；C:ischemia+GBControlIschemiaWashout圖2.缺血及GA、GB對缺血豚鼠心室乳頭肌細胞動

二、電壓鉗制術階段

心肌細胞電位變化是由于一系列的離子跨膜運動引起的。各種因素可以通過對一種或數(shù)種離子流的影響而改變心肌細胞活動和生理特性。為了研究這些因素對心肌電生理的作用機理，有必要把個別單一的離子流從眾多的總跨膜離子流中分離出來，然后加以研究，唯一的方法就是采用電壓鉗制術?？梢哉f，目前我們對于心肌電生理的知識，大多來自電壓鉗制術的研究。

電壓鉗技術實驗

二、電壓鉗制術階段

心肌細胞電位變化是由于一系游離單個心室肌細胞（10×20×1.5）三、游離單個心肌細胞電生理的研究階段

自上世紀七十年代末期以來，國外采用酶解和機械分離的方法，已分離得到形態(tài)功能正常的游離單個心肌細胞，包括竇房結、房室結、心室肌和浦肯野細胞。本法的特點是排除了多細胞標本中相鄰細胞之間的相互干擾或影響（例如細胞間隙縫中離子濃度的改變等），避免實驗偽差；另一方面還可以通過細胞內注射技術，改變細胞內液的成分，從細胞膜的內側面研究其生理機能。游離單個心室肌細胞（10×20×1.5）三、游離單個心肌細胞四、小片膜單個離子通道活動的研究階段

進入20世紀八十年代以來,國外開始將小片膜電壓鉗制術應用于心肌電生理的研究,開創(chuàng)了一個新紀元。國內近10年來已開始從事這方面的研究工作，且不僅用于心肌電生理，還在藥理學研究以及中藥提取物的有效成分作用機理的研究中應用。四、小片膜單個離子通道活動的研究階段

進入20世紀八1

mol?L-1GA對豚鼠心室肌細胞ICa-L的影響GB對豚鼠心室肌細胞IK的影響原始記錄圖

GB對豚鼠心室肌細胞IKI-V曲線的影響1mol?L-1GA對豚鼠心室肌細胞ICa-L的影響GB

第二節(jié)心肌細胞電活動及其形成原理

心臟主要由心肌細胞組成。根據(jù)其組織學和生理學特點，可將心肌細胞分為兩類：

一類是構成心房和心室壁的普通心肌細胞，含豐富的肌原纖維，具有收縮性、興奮性和傳導性，執(zhí)行收縮功能，又稱為工作細胞；

另一類是一些特殊分化的心肌細胞，組成心臟的特殊傳導系統(tǒng)如P細胞和浦肯野細胞，具有興奮性、傳導性和自動產生節(jié)律性興奮的自律性，又稱自律細胞。

特殊傳導系統(tǒng)包括竇房結，房室交界，房室束（又稱His束，bund1eofHis）和末梢浦肯野纖維網。竇房結主要含有P細胞（pacemakercells）和過渡細胞。P細胞是自律細胞，位于竇房結的中心部分；過渡細胞位于周邊部分，其作用是將P細胞產生的興奮向外傳播到心房肌。房室交界是正常情況下興奮由心房傳至心室的惟一通路，它可分為三個功能小區(qū)，自上而下分別稱為房結區(qū)，結區(qū)和結希區(qū)，除結區(qū)無自律性外均有自律性。第二節(jié)心肌細胞電活動及其形成原理

心心臟各部分心肌細胞的跨膜電位

Figure:Conductingsystemoftheheart.TypicaltransmembraneactionpotentialsfortheSAandAVnodes,otherpartsoftheconductionsystem,andtheatrialandventricularmusclesareshownalongwiththecorrelationtotheextracellu|ar|yrecordedelectricalactivity,ie,theelectrocardiogram(ECG).Theactionpotentia|sandECGareplottedonthesametimeaxisbutwithdifferentzeropointsontheverticalscale.LAE.leftanteriorfascicle.

心臟各部分心肌細胞的跨膜電位

Figure:Conducti

心肌細胞跨膜電位（transmembranepotentia1）產生的機制與神經和骨骼肌細胞相似，都是由跨膜離子流形成的；但心肌細胞跨膜電位的產生涉及多種離子通道，故其波形和離子機制較骨骼肌和神經纖維要復雜得多，不同類型心肌細胞的跨膜電位也不相同。各類心肌細胞電活動的不一致性，使心臟興奮的產生以及興奮向整個心臟傳播的過程中呈現(xiàn)出特殊的規(guī)律。

在電生理學中，電流的方向以正離子流動的方向來命名。

凡細胞外正離子跨膜向細胞內流動或細胞內負離子向細胞外流動，稱為內向離子電流，它可使膜內電位向正電性轉化，促使膜去極化（depo1arization）；反之，凡是正離子外流或負離子內流，稱為外向離子電流，引起膜發(fā)生復極化（repo1arization）或超極化（hyperpo1arization）。

表3-1-1總結了心肌細胞主要的跨膜離子電流。

心肌細胞跨膜電位（transmembranep

圖3.離子通道參與心肌動作電位形成的示意圖圖3.離子通道參與心肌動作電位形成的示意圖心臟電生理學課件圖4.跨膜離子流參與靜息電位和動作電位時程的關系圖4.跨膜離子流參與靜息電位和動作電位時程的關系一、靜息電位

1．心肌細胞靜息時呈極化狀態(tài)，細胞膜外帶正電，膜內帶負電，膜內外的電位差稱靜息電位。

在非自律性細胞如心房、心室肌細胞，靜息電位約為-90毫伏。

自律細胞舒張期有自動緩慢除極活動，膜電位逐步減小，無真正“靜息狀態(tài)”，如浦肯野細胞的最大舒張電位約為-90毫伏，竇房結起搏細胞的舒張電壓約為-60毫伏。

一、靜息電位

1．心肌細胞靜息時呈極化狀態(tài)，細胞

2．靜息電位的形成原理其形成機制與骨骼肌、神經纖維靜息電位的形成機制相似。正常心肌細胞膜內K+濃度比膜外高35倍，且安靜狀態(tài)下心肌細胞膜對K+有較高的通透性，而對其它離子的通透性則很低，因此K+順濃度梯度從膜內向膜外擴散而接近K+的平衡電位，構成靜息電位的主要成分。

心肌細胞膜上有多種K+通道（potassiumionchanne1）,如

:

IK1通道(內向整流鉀通道inwardrectifier)

IK通道(延遲整流電流通道

de1ayedrectifier）

Ito通道(短暫的一過性外向電流通道

transientoutward）

IK-Ach(乙酰膽堿激活的K+通道)

IK-ATP(ATP

激活的K+通道)2．靜息電位的形成原理其形成機制與骨骼肌、神經

在靜息狀態(tài)下，工作心肌IK1通道的通透性遠大于其它離子通道，由此形成的IKl電流是形成靜息電位的主要離子流。

(1)靜息的心肌細胞膜除了對K+有較高的通透性外，對Na+、Ca2+、Cl-也存在一定的通透性。

(2)工作心肌鈉背景電流（backgroundcurrentIb)

(3)膜上生電性Na+-K+泵的活動，也可影響靜息電位，

決定鉀離子跨膜運動的動力是處在游離狀態(tài)能夠自由活動的那一部分鉀離子，也就是鉀離子的活度（activity）

活度=濃度×活度系數(shù)，而不是鉀離子的濃度。細胞內外液的化學組成不同，鉀離子的活動系數(shù)也不同。

在靜息狀態(tài)下，工作心肌IK1通道的通透性遠

心肌靜息電位數(shù)值的大小對其生理特性的維持正常至關重要。

高血鉀、心肌損傷細胞內鉀外逸時由于細胞內外的K+濃度/活度差減小，靜息電位負值減小，發(fā)生除極。這種除極的心肌由于細胞膜上的快鈉通道部分失活，興奮時Na+內流量減少減慢，除極速度減慢，動作電位幅值減小，傳導速度因而減慢，易于發(fā)生傳導阻滯和折返激動而導致心律失常。另方面心肌除極時自動節(jié)律性增高，易于形成異位起搏點，導致早搏或快速型心律失常。

洋地黃類藥物可部分抑制Na+-K+泵活動，使心肌靜息電位降低。乙酰膽堿通過激活乙酰膽堿激活的K+通道，可提高心肌細胞膜對K+的通透性，有利于K+外流，使膜電位負值增大，更接近于K+平衡電位，引起膜超極化。

心肌靜息電位數(shù)值的大小對其生理特性的維持正常至關重要二、動作電位

1．心肌細胞興奮過程中跨膜電位的變化稱為動作電位。它是由于一系列的離子跨膜運動所引起的。心肌動作電位的特點是除極迅速而復極緩慢，整個過程可達200-400毫秒。動作電位的時程長短受許多因素影響，如溫度、電解質、神經遞質等。當心率增快時，動作電位的時程縮短。

2．不同心肌動作電位的形態(tài)、時程和產生原理都不同。根據(jù)電生理特性，可把心肌分成快反應細胞和慢反應細胞，以下分別討論其動作電位特征和產生的原理。

二、動作電位

1．心肌細胞興奮過程中跨膜電位的變化

(1）快反應細胞

指心房肌、心室肌和房室束—浦肯野系統(tǒng)的細胞。它們的動作電位特征是除極速度快、波幅大、傳導速度快，每秒0.4-4米，故名。浦肯野細胞的動作電位可以分為五個時相（或期），心室肌動作電位的形態(tài)視動物種類不同而異，人心室肌也可分為五個時相，以下分別討論動作電位各期的發(fā)生原理。(1）快反應細胞

指心房肌、心室肌和房室束—

0相又稱除極化期

時間短，人心室肌占1-2毫秒。心肌細胞受刺激后，膜電位從-90mv降低到-60～-70mv（閾電位）時，引起細胞膜上的鈉通道（快通道）激活開放，心肌細胞膜對Na+的通透性徒增。與此同時，K+的通透性卻忽然降低，PK：PNa從靜息狀態(tài)的1：0.01變成1:10，Na+順濃度差從細胞外涌入心肌細胞,使膜內電位急劇上升，從-90mv升到+30mv，產生除極。

鈉通道(INafastchannel)的激活、失活（開放、關閉）過程極為迅速，當心肌細胞達閾電位水平（-70mV）開放，除極到-55mv左右鈉通道開始失活，到除極完畢（0mV），完全失活，全過程僅1～2毫秒，但最大去極化速率為200-400V/s。

鈉通道失活后，再次激活開放能力的恢復過程卻十分緩慢。鈉通道再次開放能力的恢復既依賴于電壓，也依賴于時間。電壓方面，在心肌復極化到-55mv以前，任何強大的刺激都不能使之產生反應；時間方面，鈉通道再次開放能力的恢復隨復極程度而快慢不同，復極越完全，恢復越快，在部分除極的心肌恢復很慢。T型Ca2+通道也參與但在0期去極的形成中作用不大。

快INa通道可被TTX阻斷，但敏感性僅是N、M的100-1000分子一。0相又稱除極化期

時間短，人心室肌占1-2毫秒。

當心肌缺血損傷而發(fā)生除極時，一方面快鈉通道處在部分失活狀態(tài)，另方面在每次心搏后，鈉通道從失活中恢復的過程減慢，使傳導速度更形減慢而易于發(fā)生傳導阻滯。

河豚毒素（TTX）可以選擇性的阻斷鈉通道，使心肌細胞不能產生快反應動作電位，第一類抗心律失常藥物如利多卡因、奎尼丁等都能抑制快鈉通道使傳導速度減慢，阻斷折返激動而發(fā)揮抗心律失常作用；烏頭堿和藜蘆堿可以使鈉通道保持在持續(xù)開放狀態(tài)，誘發(fā)心肌細胞反復發(fā)放沖動而產生心律失常。

當心肌細胞除極到-50mv時，心肌細胞膜上的另一離子通道T型Ca2+通道被激活開放。T型Ca2+通道與Na+通道相似,激活和失活均快，形成的Ca2+內流參與0期去極過程，因其電流微弱和失活快，故在0期去極的形成中作用不大。

當心肌缺血損傷而發(fā)生除極時，一方面快鈉慢通道（竇房結、房室結等）的反應特點是：

①興奮的閾電位和快通道不同；

②專一性差，它允許Ca2+通過，也允許Na+通過；

③激活過程緩慢，需要十毫秒左右。事實上是在快通道失活后數(shù)毫秒時它才充分激活開放；

④失活過程也緩慢，比快鈉通道慢20倍；

⑤電流小，僅為快鈉通道的1/10；

河豚毒素不能阻斷慢通道，而異搏定（verapamil）等可阻斷之。

如果快反應細胞的靜息膜電位由于高血鉀或心肌嚴重缺血等原因而降低到-60mv以下（快通道逐漸失活，僅剩下慢通道），傳導速度也就大大減慢，易于發(fā)生傳導阻滯。這種極慢傳導也為折返激動創(chuàng)造了條件，從而易發(fā)心律失常。慢通道（竇房結、房室結等）的反應特點是：

①興奮的閾1相又(稱快速復極初期)

主要存在于浦肯野細胞和心房肌，人心室肌也存在，膜內電位由+30mV迅速恢復到0mV左右，歷時約10ms。0期去極和1期復極速度均較快，記錄圖形上表現(xiàn)為尖鋒狀，習慣上把這兩部分合稱為鋒電位。1期復極是由一種短暫的一過性外向電流（transientoutwardcurrent，Ito）引起。Ito通道在去極化到約-20mV時激活，約開放5～10ms。由于Ito可受細胞外Cl-濃度的影響，因此曾推測認為Cl-內流是Ito的主要成分。有的作者把Ito稱為氯電流。進入上世紀八十年代以后，上述看法有了改變。首先是對Ito的離子實質看法有了改變，比較傾向于認為Ito主要是由于鉀離子外流引起的。

氯電流（ICL）在正常情況下很弱，但在交感神經（或兒茶酚胺）作用下ICL的作用不可忽視。1相又(稱快速復極初期)

主要存在于浦肯野細胞和其理由如下：

①人為地把細胞外液中的Cl-濃度降低到正常值的10%時，Ito的幅值只減弱20%，兩者相關性很差；

②Ito可以被選擇性的鉀通道阻斷劑四乙基胺和4-氨基吡啶阻斷；

③采用重復多次激活Ito的電壓鉗制術方法，可以使Ito增大，放射性同位素K+的外流量也增加，而4-氨基吡啶可同時阻斷這兩者，證明Ito的主要離子成分是K+。

目前認為，K+外流是Ito的主要離子成分，即K+外流所致的一過性外向電流是心室肌1期復極的主要原因。

Ito存在明顯的種屬差異。豚鼠心肌沒有Ito，大小鼠Ito作用很強。其理由如下：

①人為地把細胞外液中的Cl-濃度

2相（又稱緩慢復極期）

在人心室肌約占100毫秒左右。當1期復極結束后，復極過程變得非常緩慢，膜內電位基本停滯于0mV左右，記錄的圖形比較平坦，常稱平臺期（p1ateau），持續(xù)約100～150ms，是整個動作電位持續(xù)時間長的主要原因，也是心室肌細胞動作電位區(qū)別于骨骼肌細胞、神經纖維動作電位的主要特征。

平臺期的形成涉及多種離子電流的參與，其中主要決定于Ca2+（以及少量Na+）的內流與K+外流分別形成的內向去極化電流與外向復極化電流的互相平衡狀態(tài)。

在平臺期初期，內向離子電流與外向離子電流處于相對平衡的狀態(tài)，使膜電位穩(wěn)定在0mV左右。隨后，內向Ca2+電流逐漸減弱，外向K+電流逐漸增強，總的結果是出現(xiàn)一種隨時間推移而逐漸增強的微弱的凈外向電流，導致膜電位緩慢地復極化，形成平臺期的晚期。

2相（又稱緩慢復極期）

在人心室肌約占10

Ca2+的內流需通過Ca2+通道。在心肌細胞膜上存在L（long-1asting）型和T（transient）型兩種Ca2+通道，兩者均為電壓門控通道，其中L型Ca2+通道最為重要。

T型Ca2+通道與Na+通道相似，閾電位為-50～-60mV，激活和失活均快，其單通道電導小于L型Ca2+通道，所形成的Ca2+內流參與0期去極過程，因其電流微弱和失活快，故在0期去極和平臺期的形成中作用不大。

L型Ca2+通道激活的閾電位為-30～-40mV，明顯小于Na+通道的-70mV。L型Ca2+通道激活、失活和復活均慢，經L型Ca2+通道Ca2+跨膜內流起始慢，開放后持續(xù)時間長，故稱為L（long-1asting）型，

ICa-L在平臺期的形成中起重要作用。

ICa-L可被Mn2+和多種Ca2+通道阻斷劑（如維拉帕米）阻斷，而對可阻斷快Na+通道的河豚毒（TTX）和細胞膜內-50mV的持續(xù)去極化狀態(tài)不敏感。Ca2+通道阻斷劑可使平臺期提前結束，并降低平臺期的電位水平。

Ca2+通道阻斷劑主要影響動作電位的平臺期，從而改變動作電位時程和收縮力。

Ca2+的內流需通過Ca2+通道。在心肌細

與平臺期K+外流有關的通道主要是IK1和IK通道。

IK1通道是決定靜息時K+外流的主要通道。當膜內電位被鉗制在負于K+平衡電位EK的水平時，由于此時促進K+內流的電場力大于促進K+外流的濃度勢能，K+將內流；IK1電流強度與細胞膜電位變化成線性關系，且曲線較陡峭，表明此時K+通透性較大。當膜內電位被鉗制在正于EK水平時，此時促進K+外流的濃度勢能大于阻礙K+外流的電場力，K+將外流，但IK1的電流強度與膜電位不成線性關系，且曲線平坦，表明膜對K+的通透性降低，尤其是當膜電位鉗制在正于-30mV的水平時，IK1已接近于零。這種鉀電導（K+通透性）因膜去極化而降低的現(xiàn)象稱為內向整流（inwardrectification），IKl通道的內向整流特性，使它在0期去極過程中關閉，并造成平臺期中K+的通透性較低，不能迅速復極化，從而使平臺期可持續(xù)延長。

與平臺期K+外流有關的通道主要是IK1和IK通道。

IK通道在+20mV時激活，-40--50mV時失活，其激活和失活緩慢，可持續(xù)數(shù)百毫秒。因為它激活緩慢，被稱為延遲整流電流（de1ayedrectifier）。因此，盡管IK通道在0期去極未開始激活，但通透性增加緩慢，從而形成平臺期逐漸增大的外向K+電流。在2期早期，IK形成的外向電流主要起到抗衡以ICa-L為主的內向電流的作用，在2期晚期IK則成為導致膜復極化的主要離子電流。IK的增強與減弱對平臺期的長短有重要意義。

由于平臺期有多種離子流參與，膜電阻又高，只要其中有任何一種離子流變化，就可以引起膜電位的變化，造成平臺期的延長或縮短，平臺的膜電位水平抬高或降低。因此動作電位平臺期是心肌細胞對各種因素最敏感的時期。

心電圖的S-T段大致相當于心室肌動作電位的2期，因此S-T段易于受各種因素的影響而發(fā)生改變。

IK通道在+20mV時激活，-40--53相（又稱快速復極末期）

此期內心室肌細胞膜的復極速度加快，膜電位由平臺期的0mV左右迅速恢復到-90mV，完成復極過程，歷時100～150ms。2期與3期之間無明顯界限。

3期復極是由于L型Ca2+通道關閉，Ca2+內流停止，而K+外流進行性增加所致，主要是鉀外流。3期復極的K+外流有賴于IK和IK1通道的參與。IK

的逐漸加強是促進復極的重要因素。在平臺期逐漸增大的IK電流導致平臺期的終止和觸發(fā)3期復極，直至3期復極膜電位降到-50mV左右才關閉，如圖所示，當膜內電位由-20mV變化到-60mV時，由于內向整流作用的減弱，IK通道開放增多，故隨著膜的復極化，膜對K+的通透性進行性增大，K+外流不斷增強，為再生性正反饋過程，導致膜快速復極化。3相（又稱快速復極末期）

此期內心室肌細胞膜的復極

從0期去極化開始至3期復極化完畢的時間稱為動作電位時程（actionpotentialduration，APD），心室肌細胞約為200-300ms。

動作電位時程的長短可隨心率的增快而縮短。如前所述，IK通道失活緩慢，可持續(xù)數(shù)百毫秒，當心率增快時，在前一動作電位所激活的IK通道尚未完全失活的基礎上又發(fā)生新的動作電位，此時因膜對K+通透性較大，K+外流增多，故平臺期和APD

縮短。

3相時間的長短，主要取決于細胞膜對鉀離子的通透性。當細胞外鉀離子濃度升高時，細胞膜對鉀離子的通透性升高，3相復極加速；反之則3相復極時間延長。反映在心電圖上表現(xiàn)為高血鉀時Q-T間期縮短而低血鉀時T波增寬變平，Q-T間期可以延長。

從0期去極化開始至3期復極化完畢Figure28-16.LongQTsyndromeduetogeneticabnormalitythatblocksHERGK+channels.Thispredisposestoventriculararrhythmiasbecauseits|owsK+efflux|,prolongirlgthecardiacactionpotentialandhencetheQTinterval.(ModifiedfromkeatingM,SanguinettiMCMolecu1argeneticinsightsintocardiovasculardiseaseScience1996;272:681.)Figure28-16.LongQTsyndrome

4相（又稱恢復期）

膜電位已恢復到靜息膜電位水平，此期內膜電位雖穩(wěn)定在-90mV，但在動作電位期間進入細胞的Na+、Ca2+和流出細胞的K+所造成的細胞內外離子分布的變化并未恢復。因此，在4期內仍有活躍的離子轉運，以恢復細胞內外離子的正常濃度梯度，從而保持心肌細胞正常的興奮性，

(1)通過膜上Na+-K+泵的活動，每消耗1分子ATP排出3個Na+、攝取2個K+。

(2)Ca2+的主動外運主要通過細胞膜上Na+-Ca2+交換體（Na+-Ca2+exchanger）進行，Na+-Ca2+交換體是Ca2+的雙向轉運系統(tǒng)，按3：1的比例進行Na+-Ca2+交換。

(3)此外，尚有少量的Ca2+可通過膜上Ca2+泵主動排出細胞。

3：2的Na+-K+耦聯(lián)主動轉運產生的凈正電荷外流稱為泵電流（Ip）；而3：1的Na+-Ca2+交換產生的凈正電荷內流稱為Na+-Ca2+交換電流（INa-Ca）。因此，心室肌細胞4期膜電位雖然穩(wěn)定于靜息電位水平，但并不意味著各種跨膜電流的停止。實際上，靜息電位是各種內向和外向電流綜合平衡的結果。

4相（又稱恢復期）

膜電位已恢復到靜息膜電位水平

心房肌細胞的動作電位時程較短，歷時僅150ms左右，其形成機制與心室肌細胞大致相同。由于心房肌細胞膜對K+的通透性大于心室肌，故平臺期和動作電位時程較短。

心室肌細胞動作電位各時相的離子流在心房肌細胞也都具備，主要不同是心房肌細胞膜中存在乙酰膽堿敏感的鉀通道（acetylcholine-sensitivepotassiumchannel,Ik-Ach),心房肌細胞的動作電位時程較短，歷時僅150ms左右

在非自律細胞，4相內膜電位穩(wěn)定，處在靜息電位水平。在具有自動節(jié)律性活動的快反應細胞如浦肯野細胞，動作電位3相復級達到最大舒張水平后，在4相電舒張期內自動發(fā)生緩慢的舒張除極，達到閾電位水平就產生一個新的動作電位。這種舒張期自動除極就是正常心肌自律細胞起搏活動的基礎，其發(fā)生原理將于下面進行討論。

在非自律細胞，4相內膜電位穩(wěn)定，處在靜息電位水平。在

（2）慢反應細胞

包括竇房結和房室結的心肌細胞。細胞膜上快通道數(shù)目較少；同時由于其最大舒張電位低，鈉通道處在失活狀態(tài)，興奮時只有慢通道激活開放，故除極速率慢，動作電位波幅小，傳導速度慢。如用通電的方法或用氨甲酰膽堿（carbamylcholine）處理竇房結細胞，使其最大舒張電位增加，則興奮時鈉通道也能被激活，動作電位的除極速率可以稍增快。

由于慢反應細胞興奮時只有慢通道激活，傳導速度很慢，每秒僅0.01-0.1米，同時其不應期長，在復極完畢后還有一段時間的不應期，因而易于發(fā)生傳導阻滯。

應該指出，快通道、快反應電流只有快反應細胞具有，而慢通道、慢反應電流則是所有心肌細胞所共有的電生理特性。它和正常竇性節(jié)律的發(fā)生、房室交界處的傳導延擱以及心肌興奮—收縮偶聯(lián)都密切有關。當快反應細胞靜息電位減小而導致快通道失活后，僅剩下慢通道，這時傳導速度將大大減慢而自律性異常升高，易于發(fā)生傳導阻滯、折返激動、異位節(jié)律而形成心律失常?？旆磻吐磻碾娚硖匦员容^參見表3-1-2。

（2）慢反應細胞

包括竇房結和房室結的心肌細胞。細

表4快反應和慢反應的生理特征電生理特性快反應 慢反應

靜息膜電位 -80～-95mv -40～-70mv 閾電位 -60～-70mv-30～-40mv 動作電位幅度100～130mv 35～75mv 最大除極速率（Vmax）200～1000v/秒1～10v/秒 膜通道的激活、失活快慢 依賴細胞外離子 Na+ Ca2+、Na+

阻斷劑 河豚毒素 異搏定等

傳導速度 0.5～4.0m/s0.01～0.1m/s 傳導的安全系數(shù) 高 低 不應期短,在復極完畢前終止長,延長到復極化完成后 對刺激的反應全或無 隨刺激強度而變

表4快反應和慢反應的生理特征三、心臟起搏原理

胚胎心肌就具有起搏功能。隨著個體發(fā)育，心肌細胞逐步分化特化。一部分成為在生理情況下不表現(xiàn)起搏功能的工作心肌，另一部分成為具有起搏功能的心臟特殊傳導系統(tǒng)。后者又可分為傳導功能較差而起搏功能較強的竇房結和房室結以及傳導功能強而起搏功能較弱的希氏-浦肯野系統(tǒng)。

起搏細胞的共同電生理學特征是在電舒張期有自動發(fā)生的舒張除極，除極達到閾電位水平產生一個新的動作電位。因此，對起搏原理的研究就集中在對舒張除極的發(fā)生原理上。

心肌細胞在任一瞬間都有離子流在跨膜流動。工作心肌在靜息狀態(tài)下，內流和外流的跨膜離子流量相等，其凈流量為零，所以膜電位穩(wěn)定在靜息電位水平。正離子內流量增加或者外流量減少，都可以引起細胞膜除極。起搏細胞舒張除極的發(fā)生，上述兩種可能性都存在，但何者為主以及有哪些離子流參加，卻一直存在爭論?？傮w來看，在認識上有一個螺旋式上升的過程。

三、心臟起搏原理

胚胎心肌就具有起搏功能。隨著個體

（一）正常起搏活動

1．浦肯野細胞的起搏原理

早在二十世紀60年代，Vassalle發(fā)現(xiàn)，浦肯野纖維在起搏過程中膜電導降低，起搏離子流在鉀平衡電位方向翻轉，提示是由于K+外流衰減引起舒張除極。Noble和Tsien（1968)進一步證明，該離子流不僅轉向電位接近鉀平衡電位，而且轉向電位隨細胞外K+濃度變化而變化，變化值符合鉀流。因此，命名之為IK2。IK2向外流動逐步衰減引起浦肯野纖維舒張除極這一學說提出后，得到廣泛的接受。

上世紀70年代，人們開始注意到在多細胞標本采用電壓鉗制時，細胞隙縫（cleft）中離子濃度可能發(fā)生變化。Vassalle和Noble，Tsien用的標本都是有蹄類哺乳動物浦肯野纖維，其中的浦肯野細胞表面80％為極狹窄的隙縫所復蓋，而細胞的內向整流鉀通道（IK1通道）又十分發(fā)達，在采用過度極化脈沖鉗制浦肯野纖維以研究起搏離子流時，細胞隙縫中的K+可以循IK1通道內流入細胞，造成隙縫中K+濃度降低（耗盡），改變了細胞膜內外的K+濃度差。這樣，測出的“轉向電位”并不一定反映離子流的方向翻轉，而可能是隙縫中K+濃度變化所引起的偽差。

（一）正常起搏活動

1．浦肯野細胞的起搏原理

在上述基礎上，DiFrancesco（1981）用5mmo1／L鋇阻斷IK1通道后重復實驗，發(fā)現(xiàn)過度極化時膜電導不是降低，而是升高；用低濃度銫（0.5-1mmo1／L）阻斷起搏離子流，總電流向外向移位說明該離子流是內向的；再進一步的實驗發(fā)現(xiàn)這是一個因過度極化而激活的內向離子流，在-50mV開始激活，-120mV充分激活，其主要成分是Na+。由于它和一般的電壓依賴性離子通

道因除極而激活截然相反，十分奇特（funny），故DiFrancesco命名之為If（圖3-1-2）。

在上述基礎上，DiFrancesco（1981

If的發(fā)現(xiàn)，在當時引起很大的震動。對忽視細胞間隙縫中離子濃度變化引起實驗偽差而導致錯誤結論這一現(xiàn)象，很多學者嘆為這是一代人的錯誤。在If被人們普遍接受是浦肯野細胞的起搏離子流之后，在上個世紀80，90年代，人們發(fā)現(xiàn)鋇不僅能阻斷IK1，也能阻斷IK-ACh，IK-ATP，通道，低濃度銫除了可以阻斷If外，還可以阻斷鈉鉀泵流等。因而對DiFrancesco的結論提出了質疑。Vassalle等（1995）對浦肯野細胞起搏原理重新進行了研究，由于用的是單個犬浦肯野細胞，不存在細胞間隙縫的問題，所以他們不用任何阻滯劑，在正常生理溶液中進行研究。結果發(fā)現(xiàn)浦肯野細胞在過度極化過程中有兩種依賴時間的內向離子流（起搏離子流）。一種在-50mV水平發(fā)生，這時膜電導降低，其轉向電位接近鉀平衡電位，提示它是一種隨時間而衰減的外向鉀流，它被鋇阻斷。If的發(fā)現(xiàn)，在當時引起很大的震動。對這種鉀流不是延遲整流鉀流（IK）去激活成分，而是一個新發(fā)現(xiàn)的發(fā)生在舒張除極期間的鉀流，故命名之為IKdd。據(jù)測定，在膜電位-75mV時，Ikdd的幅值可達44pA，以浦肯野細胞平均膜電容280pF估算，可以產生160mV／s的舒張除極速率，因此其重要性不容忽視。另一種起搏離子流在較負的膜電位被激活，在它產生時，膜電導升高，這種離子流幅值隨過度極化程度而增加，到-115mV也未見電流方向翻轉，它也不能被鋇所阻斷，這種離子流就是DiFrancesco發(fā)現(xiàn)的If。實驗又表明，Ikdd和If都可以被低濃度的銫所阻斷。Vassal1e等的工作不僅加深了人們對浦肯野細胞起博原理的理解，更具有普遍意義的是告戒我們，在研究工作中應用阻滯劑時，不能只及一點，不及其余，必須全面考慮阻滯劑可能產生的各方面的作用。這種鉀流不是延遲整流鉀流（IK）去激活成分，而是一個新發(fā)現(xiàn)的

2．竇房結細胞起搏原理

竇房結（SAN）在結構和功能上是一個非勻質組織，由起搏細胞（P細胞）和過渡細胞組成。SAN中央部位的起搏細胞較小，胞內肌細絲較少，最大舒張電位為-50--60mV；周邊部位的起搏細胞較大，胞內肌細絲較多，最大舒張電位達-70mV或更負。在生理條件下，中央部位的起搏細胞自律性最高，周邊的是潛在起搏細胞。但在游離單細胞，周邊部位起搏細胞的自律性卻高于中央。在體的SAN周邊部位起搏細胞自律性較低是由于受到其周圍心房肌細胞的電緊張抑制之故。

SAN起搏細胞體積較小，細胞膜電容僅40pF左右。以舒張除極速率70-140mV／s估算，只需要2-5pA的凈內向離子流就足夠了。在SAN起搏細胞舒張除極過程中，有眾多離子流。何者是主要的起搏離子流，幾十年來一直有爭論，但也正是這些學術爭論促進了研究工作的不斷深入，逐步統(tǒng)一了認識。

2．竇房結細胞起搏原理

竇房結（SAN

SAN細胞的起搏原理十分復雜，其中舒張早期IKr的去激活衰減、If的激活和Ib起著重要作用，舒張晚期ICa-T也參與。在區(qū)域性差異中，中央部位ICa-L較重要，而If和Ina在周邊部位的起搏中起作用。圖3-1-3為目前大家所公認的竇房結動作電位和起搏電位的離子機制。

SAN細胞的起搏原理十分復雜，其中舒張早期I

（二）起搏功能的調控

在SAN的起搏原理被初步闡明后，20世紀90年代中后期心肌電生理工作者的興趣逐步轉向其起搏功能的調控，發(fā)現(xiàn)了許多物質對它具有調控作用，如腺苷，NO，血管緊張素等。本文僅就自主神經及其遞質對SAN起搏功能調節(jié)的研究進展作一介紹。

通常認為：

ACh通過激活IK-ACh通道和抑制ICa-L通道，引起SAN細胞膜過度極化，減慢起搏頻率。

腎上腺素通過增強ICa-L和If，引起SAN起搏頻率加快。

近年來對這一問題有了進一步的認識。DiFrancesco等發(fā)現(xiàn)，極低濃度的異丙腎上腺素（10nmo1／L）和ACh（3nmo1／L）就可以加快和減慢游離單個SAN起搏細胞的舒張除極速率和起搏頻率，而不影響最大舒張電位和動作電位形態(tài)。這提示輕度交感和副交感神經興奮不需要通過IK-ACh和ICa-L改變SAN起搏頻率。新近Demir等的工作也提示，低濃度ACh減慢SAN起搏頻率不需要通過IK-ACh。

（二）起搏功能的調控

在SAN的起搏原理被初步闡

DiFrancesco進行了ACh對If，IK-ACh，ICa-L三種離子流的相對作用強度研究，發(fā)現(xiàn)ACh對竇房結If離子流的半最大抑制濃度為0.013μmo1／L，而對IK-ACh的半最大抑制濃度需要0.2μmom/L，兩者相差10倍以上。ACh0.03μmo1／L對ICa-L沒有影響，需要增加到1-3μmo1／L才有明顯影響。但也有作者報道0.05μmo1／L就可以使ICa-L，幅值降低18％。這一研究表明，在這三種離子流中，以If對ACh的敏感性最高。

在迷走神經輕度興奮時，ACh和M受體結合后，抑制腺苷酸環(huán)化酶，減少cAMP產生，使If通道受抑制，開放速率減慢，單通道開放概率降低，激活曲線左移，If幅值降低，SAN起搏頻率降低。

腎上腺素在低濃度時加快SAN細胞起搏頻率看來是通過If離子流發(fā)揮作用的。Choi等（1999）報道，3×10-8mo1／L異丙腎上腺索就可以加快SAN起搏頻率和DiFrancesco的報道相符。1μmo1／L異丙腎上腺素可以使If激活曲線右移，通道開放速率和開放概率增加，If離子流幅值增加，SAN起搏頻率增加。其機制是和β受體結合，激活腺苷酸環(huán)化酶，使細胞內cAMP增加而引起的。

DiFrancesco進行了ACh對If，I

用同時測定細胞內鈉離子活度和起搏電位的方法，Choi等證明異丙腎上腺素和氨甲酰膽堿在低濃度時的作用主要通過If引起，If的主要成分是Na+。

cAMP作為第二信使，一般認為它對離子通道的作用是通過激活蛋白激酶A（PKA），引起通道蛋白磷酸化而激活。但新近的研究發(fā)現(xiàn)，cAMP對If通道的作用與上述的不同。是通過一個非磷酸化途徑或非代謝途徑引起的。cAMP直接作用于If通道的細胞內側面使之激活，不僅cAMP可以，cGMP，cCMP都可以激活If通道，只是作用較弱。用鏈霉蛋白酶（Pronase）處理SAN起博細胞膜的內側面后，If通道仍能被過度極化所激活，但不能再被cAMP激活，這說明If通道存在兩種門控系統(tǒng)——電壓門控系統(tǒng)和環(huán)核苷酸門控系統(tǒng)，兩者在通道蛋白分子結構上的部位是不同的。

關于SAN起搏功能調控的研究，目前尚在起步階段，各種神經體液因素如何整合來調節(jié)SAN起搏功能以適應生理功能的需要，以及它們作用的分子機制，都有待于進一步研究闡明。

用同時測定細胞內鈉離子活度和起搏

（三）異常起搏活動

在病理條件下起搏活動不僅見于特殊傳導組織，也可以發(fā)生于工作心肌。異常起搏活動的命名，各家不一。Cranefield從基本電生理學出發(fā)，把異常起搏活動分為兩大類，一類是早期后除極（earlyafterdepolarization，EAD），另一類是延遲后除極（delayedafterdepolarization，DAD），被各家所廣泛接受。以下分別討論其發(fā)生機理。

1．早期后除極

浦肯野細胞的膜電位除極到一定水平時，其膜電位不穩(wěn)定而傾向于產生自發(fā)震蕩，這種膜電位的震蕩發(fā)生于-40mv-+10mv之間，接近動作電位平臺期的電位水平，故又名平臺震蕩（plateauoscillation）。平臺震蕩也可以發(fā)生于工作心肌，例如由于低鉀、缺血缺氧或酸中毒等因素造成心肌細胞動作電位復極受阻而膜電位徘徊于上述數(shù)值時，膜電位即可發(fā)生震蕩除極而產生一連串的異位起搏。正由于這種除極發(fā)生在完全復極化以前，故稱之為早期后除極。

（三）異常起搏活動

在病理條件下起搏活動

在平臺的膜電位水平，快鈉通道已處在失活狀態(tài)，震蕩波的除極和復極分別由慢內向離子流（isi）和延遲復極離子流（ixi）所引起。例如豚鼠乳頭肌的平臺震蕩除極是由于Ca2+、Na+內流引起的（Ca2+、Na+是豚鼠乳頭肌isi的主要成分），減少細胞外Ca2+或Na+的濃度都可以使震蕩的波幅減小，尤其以Ca2+的影響更為明顯。當細胞外Ca2+濃度從正常的1.8mM/L降低到0.9mM/L時，平臺震蕩停止；而增加細胞外Ca2+濃度可引起震蕩波幅增加。

在平臺的膜電位水平，快鈉通道已處在

2．延遲后除極

浦肯野細胞洋地黃中毒時，在電刺激引起的動作電位復極完畢后往往以一個短暫的震蕩除極波，這個除極波如果達到閾電位，就可以誘發(fā)產生一個新的動作電位，形成一次異位搏動（圖3-1-5）。這種除極波由于發(fā)生在前一動作電位充分復極以后，故稱為延遲后除極。

2．延遲后除極

浦肯野細胞洋地黃中毒時，在電刺

延遲后除極的波幅和除極速率隨著刺激頻率的增加而增加。在高頻刺激下，延遲后除極的波幅增加，除極速率也加快，因而由它所誘發(fā)的異位搏動和前一動作電位的聯(lián)律間距縮短。這可能就是洋地黃中毒時出現(xiàn)超速興奮的機理。

延遲后除極不僅見于洋地黃中毒，凡是能引起細胞內Ca2+超負荷的因素都可以誘發(fā)或加強之，如兒茶酚胺、高鈣、低鉀和高頻刺激等。延遲后除極的波幅和除極速率隨著刺激頻率的增加而增加。

Lederer和Tsien在小牛浦肯野纖維的電壓鉗制術研究發(fā)現(xiàn)，延遲后除極是由于一種短暫性的內向離子（Transientinwardcurrent，iti）引起的。iti在鈣超負荷的情況下增大，使人很容易想到它可能由于鈣離子內流引起的。但Kass的實驗否定了這一點，因為iti的轉向電位約為-5mv，和鈣離子的電化學平衡電位相去甚遠。去掉細胞外液中的氯離子，大幅度的改變細胞外鈣離子濃度（2.7-16.2mM）或鉀離子濃度(1-8mM)對上述iti的轉向電位影響都不大，表明它的主要離子成分是Na+。但這種以Na+為主要成分的iti不受河豚毒素(TTX)的直接影響，說明它不是通過快鈉通道內流的。Kass認為，iti可能通過原先存在于細胞膜上的背景鈉離子通道或叫做“漏”通道流入的；另一種可能是細胞內鈣超負荷時鈣的排出引起的生電性鈣—鈣交換所致。

綜上所述，目前對延遲后除極發(fā)生機理的認識是：在各種因素導致的細胞內鈣離子超負荷情況下，細胞內肌漿網等鈣貯存處有鈣的震蕩性釋放，這改變了細胞膜的通透性，從而導致延遲后除極。

Lederer和Tsie附：

心律失常的電生理機制與抗心律失常藥的分類

心律失常是臨床上的一種表現(xiàn),不論心臟有無器質性病變均可發(fā)生心律失常。臨床上大多數(shù)心肌梗死病人會發(fā)生室性心律失常,尤其在發(fā)病早期常常由于突發(fā)性惡性心律失常引起心室顫動而猝死。因此終止或預防心律失常的發(fā)生頗為重要。由于心律失常的病因、種類比較復雜,加上近年來抗心律失常藥發(fā)展迅速,品種繁多,作用機制和發(fā)生不良反應尚不完全清楚,特別近年來通過多中心臨床試驗發(fā)現(xiàn)某些藥物抑制心律失常的效果很強,但死亡率反而增加,因此進一步深入研究藥物的作用機制、觀察臨床效果、不良反應及預后等,為正確合理選用抗心律失常藥進行治療顯得十分重要。

心律失常是指心臟沖動的起源部位、節(jié)律、頻率和沖動傳導速度、程序及傳導途徑發(fā)生異常。心臟的自律傳導系統(tǒng)是產生正常心律和發(fā)生心律失常的解剖基礎。

附：

心律失常的電生理機制與抗心律失常藥的分類

1．心律失常的分類

臨床上的心律失常分類大多按心率的快、慢將心律失常分為兩大類:

（1）快速型心律失常

房性早搏、房性心動過速、心房顫動、心房撲動、陣發(fā)性室上性心動過速、室性早搏、室性心動過速、心室顫動等。

（2）緩慢型心律失常

竇性心動過緩、傳導阻滯等。

也有臨床學家按心律失常引起循環(huán)障礙嚴重程度及預后,而將心律失常分為致命性、潛在致命性和良性三大類。

尚有按心律失常發(fā)生機制分為沖動發(fā)生異常、沖動傳導異常以及沖動發(fā)生與沖動傳導異常而進行分類,這種方法不完全適合臨床應用。

近年來有人提出調節(jié)受體學說和離子通道調節(jié)分類法,了解心房、心室肌的各種離子通道的空間差異,這對抗心律失常藥的選擇有重要意義。但目前,仍以心率的快、慢的分類對臨床診斷和治療有實用意義。

1．心律失常的分類

臨床上的心律失常分類

2．心律失常的發(fā)生機制

心律失常發(fā)生機制早已為人們所認知,其電生理機制有三種:

(1)沖動發(fā)生異常

(2)沖動傳導異常

(3)兩者兼有之

2．心律失常的發(fā)生機制

心律失常發(fā)生機制早（1）沖動發(fā)生異常

分為自律性異常和觸發(fā)激動二類：

自律性異常:

自律性異常又可分為正常自律性改變和異常自律性形成兩種。

①正常自律性改變:

竇房結的正常自律性受抑,竇房結的優(yōu)勢起搏點位相4除極過快或過慢,沖動發(fā)放節(jié)律不當而引起正常自律性改變。竇房結的正常自律性活動是受自主神經的調控,如迷走神經活性加強,可減慢甚至停止竇房結的起搏功能,若交感神經活性加強,則提高竇房結的自律性。臨床上正常自律性改變所致心律失常有竇性心律失常和逸搏心律。

②異常自律性形成:

心房和心室肌非自律性的快反應細胞和具有自律性浦肯野氏纖維快反應細胞,由于病變可使膜電位降低達-50~_-

60mV時,都會出現(xiàn)異常自律性,表現(xiàn)為自律性增高,沖動頻率高于竇房結頻率。臨床上出現(xiàn)房室交接處或心室自主節(jié)律,平行收縮,房性或室性快速心律失常。

（1）沖動發(fā)生異常分為自律性異常和觸發(fā)激動二類：

自律觸發(fā)激動:

是由一次動作電位后除極所引起的異常沖動形成。是繼發(fā)于前一次動作電位復極過程中或復極完畢后閾下除極。根據(jù)出現(xiàn)的時間而分為:

早期后除極

(eariyafterdepolarisation，EAD)和延遲后除極

(delayedafterdepolarisation,DAD)。

①EAD是發(fā)生在動作電位第2相或第3相復極期出現(xiàn)的振蕩性除極,誘發(fā)的動作電位是單個或多個；甚至膜電位不出現(xiàn)明顯復極化，停留在平臺期水平上,引起持續(xù)性觸發(fā)激動。它常發(fā)生在不同原因所致心肌細胞復極過程顯著延長時,如細胞外K+濃度增高,藥物誘發(fā)扭轉型心動過速,高濃度兒茶盼胺的作用以及浦肯野纖維牽拉性損傷等。

②DAD是發(fā)生在動作電位完全復極或接近完全復極時繼發(fā)的后除極,可觸發(fā)1次或一系列異常的動作電位。它與洋地黃毒性作用或其他原因導致細胞內Ca2十增高有關。

觸發(fā)激動:

是由一次動作電位后除極所引起的異常沖動形（2）沖動傳導異常

可分為單純性傳導障礙和折返激動兩類。

單純性傳導障礙

①單純性傳導障礙:包括傳導減慢、傳導阻滯和單向傳導阻滯等。心臟的正常沖動在傳導系統(tǒng)中不同部位向下傳導減慢或被阻滯如竇性傳出阻滯、房室結阻滯、束支阻滯以及希氏束內或向下阻滯。

特殊情況下,可在傳導通路上的一部分發(fā)生單向傳導阻滯而使心臟沖動沿該通路的另一部分緩慢下傳,而又逆行重返原處。單向傳導阻滯的發(fā)生可能與鄰近細胞有效不應期長短不一,或與心肌細胞和解剖結構特別或與心肌受損后的病理性遞減傳導有關。（2）沖動傳導異常

可分為單純性傳導障礙和折返

②折返激動:是指一個沖動經傳導通路下傳后,又可順著另一條通路返回原處,如此反復運行,建立起折返環(huán)或自主循環(huán)運動。

形成折返的基本條件:

一是解剖結構上或功能上形成電生理性能顯著不同的兩條傳導途徑,作為折返回路的順傳支和逆行支。

二是沖動傳導途徑中有單向傳導阻滯區(qū)。

三是逆?zhèn)鞯募訒r程必須比原已興奮的心肌不應期要長,這樣逆?zhèn)鞯募拥竭_該處心肌時,激動不落在有效不應期內,又可重新興奮。這樣一個沖動就會反復激動心肌,導致快速型心律失常。如單次折返引起1次早搏,連續(xù)折返則可引起陣發(fā)性心動過速、撲動或顫動。

②折返激動:是指一個沖動經傳導通路下傳后,又可順著

（3）沖動發(fā)生異常合并沖動傳導異常形成平行收縮心律

一個異位起搏點,其周圍有傳入或傳出阻滯保護,不受鄰近激動波的影響,始終保持自身的除極規(guī)律,不受竇房結的影響而能間斷性發(fā)出沖動興奮周圍心肌。這樣,心臟受二個并存的起搏點的支配,形成平行心律。臨床上表現(xiàn)為快、慢不等的各種心律失常。

（3）沖動發(fā)生異常合并沖動傳導異常形成平行收縮心律

3．抗心律失常藥的分類:

1971年VaughanWilliams根據(jù)抗心律失常藥作用于跨膜動作電位為基礎分為四大類:

I類：鈉通道阻滯劑(膜穩(wěn)定)劑。

Ⅱ類：β-受體阻滯劑（普萘洛爾、納多洛爾）。

Ⅲ類：延長動作電位時程藥（胺碘酮、索他洛爾）。

Ⅳ類：鈣通道阻滯劑（維拉岶米、地爾硫卓）。

以后對這一分類法又作了修正和補充,將第I類對鈉通道作用強度和對復極期的影響,又分為三個亞類：

IA（奎尼丁）、

IB（利多卡因）、

IC（氟卡尼）3．抗心律失常藥的分類:

1971年V

第三節(jié)心肌的電生理特性

心肌細胞具有興奮性、自律性、傳導性和收縮性四種基本生理特性，其中興奮性、自律性和傳導性是以心肌細胞膜的生物電活動為基礎，屬電生理特性。收縮性是以收縮蛋白的功能活動力基礎，是心肌的一種機械特性。在心臟內，通過電生理特性形成興奮的產生和傳導，并影響心肌的收縮特性。

一、興奮性

興奮性（excitabiliiy）是指具有對刺激產生興奮的能力或特性，興奮性的高低可用閾值作為衡量指標。閾值高表示興奮性低，閾值低表示興奮性高。

1．決定和影響心肌興奮性的因素

心肌細胞興奮的產生包括靜息電位去極化達到閾電位水平以及Na+通道（快反應細胞）或Ca2+通道（慢反應細胞）的激活這兩個基本過程。任何影響這兩個基本過程的因素都可改變心肌的興奮性。

第三節(jié)心肌的電生理特性

第三節(jié)心肌的電生理特性

心肌細胞具有興奮性、自律性、傳導性和收縮性四種基本生理特性，其中興奮性、自律性和傳導性是以心肌細胞膜的生物電活動為基礎，屬電生理特性。收縮性是以收縮蛋白的功能活動力基礎，是心肌的一種機械特性。在心臟內，通過電生理特性形成興奮的產生和傳導，并影響心肌的收縮特性。

一、興奮性

興奮性（excitabiliiy）是指具有對刺激產生興奮的能力或特性，興奮性的高低可用閾值作為衡量指標。閾值高表示興奮性低，閾值低表示興奮性高。

1．決定和影響心肌興奮性的因素

心肌細胞興奮的產生包括靜息電位去極化達到閾電位水平以及Na+通道（快反應細胞）或Ca2+通道（慢反應細胞）的激活這兩個基本過程。任何影響這兩個基本過程的因素都可改變心肌的興奮性。

第三節(jié)心肌的電生理特性

（1）靜息電位與閾電位之間的差值：靜息電位（或最大復極電位）絕對值增大或閾電位水平上移，均可致二者間差值增大，將使引起興奮所需的刺激強度增大，即興奮性降低。反之，在一定范圍內二者之間的差值減小，則興奮性增高。例如，乙酰膽堿通過M受體可激活乙酰膽堿激活的K+通道，使膜對K+的通透性增加，促進K+外流(IK-Ach），細胞膜發(fā)生超極化，興奮性降低。在通常情況下，心肌的閾電位水平較少發(fā)生改變，不如靜息電位水平變化對心肌興奮性的影響多見?？岫】梢种芅a+通道的激活過程，使閾電位上移，心肌興奮性降低。

（1）靜息電位與閾電位之間的差值：靜息電位（或最

（2）離子通道的性狀：Na+通道和Ca2+通道均有備用（或稱靜息，resting）、激活（activation）和失活（inactivation）三種功能狀態(tài)；處于何種狀態(tài)，取決于當時膜電位的水平以及有關的時間進程，表現(xiàn)為電壓依從性和時間依從性。在快反應細胞，當膜電位處于正常靜息電位水平（-90mV）時，Na+通道處于關閉的備用狀態(tài)；當膜電位從靜息電位去極化達到閾電位水平（-70mV）時，大量Na+通道被激活開放，Na+通透性增加，其激活過程歷時約1ms，Na+通道激活后即迅速失活關閉，且在一定時間內不能被再次激活，即喪失反應性，其失活過程歷時數(shù)毫秒到10ms。只有在膜電位復極到靜息電位時，Na+通道才完全恢復到備用狀態(tài)，即恢復再興奮的能力，此過程稱為復活（reactivation）。

因此，Na+通道是否處于備用狀態(tài)，是快反應細胞當時是否具有興奮性的前提，而正常靜息電位水平又是決定Na+通道是否處于或復活到備用狀態(tài)的關鍵。在慢反應細胞，L型Ca2+通道的激活、失活和復活的速度均較慢，其激活的閾電位約在-40mV，但直至+10mV時才完全失活；而其復活則需待膜電位完全復極后才開始。（2）離子通道的性狀：Na+通道和Ca2+通道均有備Na+通道的性狀

Na+通道所處的機能狀態(tài),是決定興奮性正常、低下和喪失的主要因素。以快反應細胞為例，Na+通道具有備用(或靜息，resting)、激活（activation）和失活（inactivation）三種狀態(tài)。完全備用→

失活→剛復活→漸復活→基本備用

‖‖‖‖‖

產生AP絕對不應期局部反應期相對不應期超常期

‖‖‖‖興奮性正常興奮性無

興奮性低興奮性高Na+通道的性狀

Na+通道所處的機能狀態(tài),是決定興2．與神經細胞相似，心肌細胞在一次興奮過程中，興奮性也發(fā)生一系列的周期性變化。這種興奮性的周期性變化主要是由于膜電位變化引起離子通道的狀態(tài)發(fā)生變化的結果。

（1）有效不應期：從動作電位0期去極化開始到3期復極化至-60mV的這一段時間內，即使給予很強的刺激，心肌也不會產生新的動作電位，稱為有效不應期（effectiverefractoryperiod，ERP）。不應期的實質就是由于膜電位絕對值過低，Na+通道完全失活或復活的數(shù)目太少。

（2）相對不應期：從復極化-60mV至-80mV的時間內，若給予閾上刺激可使膜產生動作電位，這一段時間稱為相對不應期（re1ativerefractoryperiod）。在此期內，Na+通道已逐漸復活，但開放能力尚未恢復正常，故心肌興奮性仍低于正常水平。

（3）超常期：膜內電位由-80mV恢復到-90mV的這段時間內，由于Na+通道已基本復活，而膜電位的絕對值小于靜息電位值，即與閾電位之間的差距較小，故其興奮性高于正常，稱為超常期（supranorma1period）。

2．與神經細胞相似，心肌細胞在一次興奮過程中，興奮性也發(fā)生一

圖.心肌的動作電位與興奮性的變化(1)在復極化的不同時期給予刺激所引起的反應（a,b,c,d,e,）。(2)用閾值變化曲線表示興奮后興奮性的變化。

圖.心肌快、慢反應細胞的有效不應期(1)在復極化的不同時期給予刺激所引起的反應（a,b,c,d,e,）。(2)用閾值變化曲線表示興奮后興奮性的變化。

慢反應細胞興奮性的周期性變化，由于ICa-L通道的復活速率很慢，往往在動作電位完全復極化以后，

細胞乃處在不應期內，稱為復極后不應狀態(tài)（postrepolarizationrefractoriness).慢反應細胞未發(fā)現(xiàn)存在超常期。圖.心肌的動作電位與興奮性的變化圖.心肌快、慢反應細

圖.心肌的動作電位與興奮性的變化(1)在復極化的不同時期給予刺激所引起的反應（a,b,c,d,e,）。(2)用閾值變化曲線表示興奮后興奮性的變化。

圖.心肌快、慢反應細胞的有效不應期(1)在復極化的不同時期給予刺激所引起的反應（a,b,c,d,e,）。(2)用閾值變化曲線表示興奮后興奮性的變化。圖.心肌的動作電位與興奮性的變化圖.心肌快、慢反應細

二、自律性

組織、細胞能夠在沒有外來刺激的條件下自動發(fā)生節(jié)律性興奮的特性稱為自動節(jié)律性（autorhythmicity），簡稱自律性。具有自動節(jié)律性的組織或細胞稱為自律組織或自律細胞。自律性的高低可用單位時間（每分鐘）內自動發(fā)生興奮的次數(shù)，即自動興奮的頻率來衡量。

1.心臟的起搏點

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自律性：竇房結>房室交界>房室束及其分支>浦肯野纖維

正常起搏點（竇性心律）潛在起搏點→異位起搏點(normalpacemaker)(sinusrhythm)(latentpacemaker)(ectopic~)①搶先占領①安全因素（備用）②超驅動壓抑

②潛在的危險因素

二、自律性

組織、細胞能夠在沒有外來刺激的條件

在正常情況下，竇房結的自律性最高，對心臟興奮起主導作用，是心臟興奮的正常開始部位，稱為正常起搏點（norma1pacemaker），所形成的心臟節(jié)律稱為竇性節(jié)律（sinusrhythm）。而竇房結之外的其它自律組織在正常情況下并不自動產生興奮，只起興奮傳導作用，稱為潛在起搏點（1atentpacemaker）。潛在起搏點的存在一方面是一種安全因素，即當正常起搏點的活動發(fā)生障礙時，可作為備用起搏點以較低的頻率繼續(xù)保持心臟搏動，故具有重要的生理意義；另一方面，它也是一種潛在的危險因素，當潛在起搏點自律性增高并超過竇房結時，可引起心律失常，是心律失常發(fā)生的重要因素之一。當潛在起搏點控制部分或整個心臟的活動時，就成為異位起搏點（ectopicpacemaker）。

在正常情況下，竇房結的自律性最高，對心臟興奮起主導作

在正常情況下，竇房結的自律性最高，對心臟興奮起主導作用，是心臟興奮的正常開始部位，稱為正常起搏點（norma1pacemaker），所形成的心臟節(jié)律稱為竇性節(jié)律（sinu