心肌細(xì)胞搏動(dòng)機(jī)制與調(diào)控

心肌細(xì)胞搏動(dòng)機(jī)制與調(diào)控演講人：日期:目錄02電生理調(diào)控機(jī)制01基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與功能03搏動(dòng)節(jié)律控制04病理狀態(tài)表現(xiàn)05實(shí)驗(yàn)研究方法06臨床醫(yī)學(xué)意義01基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與功能心肌細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)心肌細(xì)胞內(nèi)的肌原纖維含有粗肌絲和細(xì)肌絲，粗肌絲主要由肌球蛋白組成，細(xì)肌絲則包含肌動(dòng)蛋白、原肌球蛋白和肌鈣蛋白，它們相互交錯(cuò)形成肌小節(jié)。肌原纖維線粒體肌管系統(tǒng)心肌細(xì)胞內(nèi)含大量線粒體，為心肌細(xì)胞提供能量。包括T管系統(tǒng)和肌質(zhì)網(wǎng)，T管系統(tǒng)負(fù)責(zé)將肌膜的興奮傳導(dǎo)到肌細(xì)胞內(nèi)部，肌質(zhì)網(wǎng)則儲(chǔ)存和釋放鈣離子。離子通道分布特征鉀離子通道心肌細(xì)胞內(nèi)有多種鉀離子通道，主要參與動(dòng)作電位的復(fù)極化過程，維持心肌細(xì)胞的靜息電位。01鈣離子通道主要分布于T管膜和肌質(zhì)網(wǎng)膜上，負(fù)責(zé)鈣離子的內(nèi)流，觸發(fā)心肌細(xì)胞的收縮。02鈉離子通道主要存在于心肌細(xì)胞肌膜上，參與動(dòng)作電位的去極化過程，具有快反應(yīng)特性。03收縮單元組成原理肌小節(jié)肌絲滑行肌原纖維肌原纖維上的肌小節(jié)是心肌細(xì)胞收縮的基本單位，由粗肌絲和細(xì)肌絲構(gòu)成。多條肌原纖維平行排列形成肌纖維，進(jìn)而構(gòu)成心肌細(xì)胞。當(dāng)胞質(zhì)內(nèi)鈣離子濃度升高時(shí)，細(xì)肌絲上的肌原蛋白分子發(fā)生構(gòu)象變化，暴露出肌動(dòng)蛋白上的結(jié)合位點(diǎn)，與粗肌絲上的橫橋結(jié)合，使細(xì)肌絲向粗肌絲滑動(dòng)，導(dǎo)致肌小節(jié)縮短，從而引發(fā)整個(gè)心肌細(xì)胞的收縮。02電生理調(diào)控機(jī)制動(dòng)作電位形成過程離子基礎(chǔ)動(dòng)作電位的形成與細(xì)胞膜內(nèi)外離子的分布和濃度差異有關(guān)，尤其是鈉離子、鉀離子和鈣離子。去極化過程當(dāng)細(xì)胞受到刺激時(shí)，細(xì)胞膜上的鈉離子通道打開，大量鈉離子內(nèi)流，導(dǎo)致膜電位迅速上升（去極化），形成動(dòng)作電位的上升支。復(fù)極化過程隨后，鉀離子通道打開，鉀離子外流，膜電位迅速下降（復(fù)極化），形成動(dòng)作電位的下降支。離子平衡在動(dòng)作電位形成后，鈉泵活動(dòng)增加，將鈉離子泵出細(xì)胞外，同時(shí)將鉀離子泵入細(xì)胞內(nèi)，恢復(fù)離子平衡，為下一次動(dòng)作電位的產(chǎn)生做好準(zhǔn)備。鈣離子循環(huán)調(diào)控鈣離子通道鈣離子釋放鈣離子回收鈣離子調(diào)節(jié)蛋白心肌細(xì)胞存在L型鈣通道，負(fù)責(zé)鈣離子內(nèi)流，觸發(fā)肌絲滑行和細(xì)胞收縮。T管膜上的鈣釋放通道（RYR）與L型鈣通道耦聯(lián)，使得肌質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的鈣離子釋放到胞質(zhì)中，進(jìn)一步觸發(fā)細(xì)胞收縮。細(xì)胞通過鈣泵將胞質(zhì)內(nèi)的鈣離子回收至肌質(zhì)網(wǎng)內(nèi)，降低胞質(zhì)內(nèi)鈣離子濃度，使細(xì)胞舒張。肌鈣蛋白、肌原蛋白等鈣離子調(diào)節(jié)蛋白對(duì)鈣離子濃度變化敏感，可調(diào)控細(xì)胞收縮和舒張。交感神經(jīng)副交感神經(jīng)交感神經(jīng)興奮時(shí)，釋放去甲腎上腺素等遞質(zhì)，作用于心肌細(xì)胞膜上的β受體，使心肌細(xì)胞興奮，增加心率和收縮力。副交感神經(jīng)興奮時(shí)，釋放乙酰膽堿等遞質(zhì)，作用于心肌細(xì)胞膜上的M受體，使心肌細(xì)胞抑制，降低心率和收縮力。自主神經(jīng)調(diào)節(jié)路徑自主神經(jīng)平衡交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)在心肌細(xì)胞中相互拮抗，共同維持心臟的正常節(jié)律和收縮力。神經(jīng)調(diào)節(jié)與體液調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞的自主神經(jīng)調(diào)節(jié)還受到體液因素的調(diào)節(jié)，如腎上腺素、去甲腎上腺素、乙酰膽堿等激素的協(xié)同作用。03搏動(dòng)節(jié)律控制竇房結(jié)起搏原理自律性、傳導(dǎo)性、興奮性。竇房結(jié)起搏細(xì)胞特性4期自動(dòng)除極、膜電位震蕩。竇房結(jié)起搏機(jī)制交感神經(jīng)、迷走神經(jīng)雙重支配。竇房結(jié)調(diào)節(jié)傳導(dǎo)系統(tǒng)層級(jí)結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)系統(tǒng)作用協(xié)調(diào)心房、心室收縮順序和節(jié)律。03快速、同步、有序。02傳導(dǎo)系統(tǒng)特點(diǎn)心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)組成竇房結(jié)、結(jié)間束、房室結(jié)、希氏束、浦肯野纖維。01自律性升高、觸發(fā)活動(dòng)、折返激動(dòng)。異位節(jié)律產(chǎn)生原因房性異位節(jié)律、房室交界性異位節(jié)律、室性異位節(jié)律。異位節(jié)律分類01020304由竇房結(jié)以外的異位起搏點(diǎn)控制的心臟節(jié)律。異位節(jié)律定義心律失常診斷、治療的重要基礎(chǔ)。異位節(jié)律臨床意義異位節(jié)律發(fā)生機(jī)制04病理狀態(tài)表現(xiàn)心律失常類型竇性心律失常激動(dòng)起源于竇房結(jié)但節(jié)律或頻率異常。02040301房室交界區(qū)性心律失常房室交界區(qū)或其附近異位起搏點(diǎn)引起的心律失常。房性心律失常心房內(nèi)異常起搏點(diǎn)引起的心律失常。室性心律失常心室內(nèi)異位起搏點(diǎn)引起的心律失常，包括室性期前收縮和室性心動(dòng)過速等。心肌肥大代償反應(yīng)生理性肥大長期運(yùn)動(dòng)或高強(qiáng)度工作導(dǎo)致心臟負(fù)荷增加，心肌細(xì)胞肥大，但心肌纖維并不增多。01病理性肥大高血壓、心臟病等引起的心臟負(fù)荷增加，心肌細(xì)胞肥大并伴隨心肌纖維增多。02離心性肥大心室腔擴(kuò)大，心室壁相對(duì)變薄，心肌細(xì)胞伸長。03向心性肥大心室壁增厚，心室腔相對(duì)縮小，心肌細(xì)胞增粗。04缺血再灌注損傷心肌細(xì)胞水腫心肌頓抑心肌細(xì)胞壞死心肌再灌注性心律失常缺血后恢復(fù)血液供應(yīng)時(shí)，心肌細(xì)胞吸水膨脹，導(dǎo)致細(xì)胞水腫。長時(shí)間的缺血導(dǎo)致心肌細(xì)胞死亡，再灌注時(shí)無法恢復(fù)功能。再灌注后心肌細(xì)胞功能暫時(shí)降低，但細(xì)胞結(jié)構(gòu)未受破壞。再灌注時(shí)可能引起的心律失常，如室性期前收縮、室速等。05實(shí)驗(yàn)研究方法電生理記錄技術(shù)膜片鉗技術(shù)利用玻璃微電極與細(xì)胞膜形成高阻封接，記錄離子通道活動(dòng)。細(xì)胞內(nèi)記錄將記錄電極插入心肌細(xì)胞內(nèi)，直接記錄跨膜電位變化。細(xì)胞外記錄將電極放置在細(xì)胞外，記錄細(xì)胞產(chǎn)生的場電位。離子敏感性熒光指示劑利用熒光指示劑監(jiān)測(cè)細(xì)胞內(nèi)離子濃度變化。熒光標(biāo)記成像法鈣成像膜電位熒光探針蛋白質(zhì)標(biāo)記細(xì)胞器標(biāo)記利用鈣離子熒光指示劑監(jiān)測(cè)細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度變化。反映心肌細(xì)胞膜電位的變化。利用熒光蛋白標(biāo)記特定蛋白質(zhì)，觀察其在細(xì)胞內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化。利用熒光染料標(biāo)記特定細(xì)胞器，觀察其在細(xì)胞內(nèi)的位置和運(yùn)動(dòng)。CRISPR-Cas9技術(shù)基因表達(dá)調(diào)控用于基因敲除、突變和篩選等研究。通過基因編輯技術(shù)實(shí)現(xiàn)特定基因的表達(dá)調(diào)控。基因編輯模型應(yīng)用疾病模型構(gòu)建利用基因編輯技術(shù)構(gòu)建心肌疾病模型，進(jìn)行病理機(jī)制研究。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型通過基因編輯技術(shù)獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型，用于藥物篩選和療效評(píng)估。06臨床醫(yī)學(xué)意義抗心律失常藥物靶點(diǎn)鈉離子通道阻滯劑通過阻斷心肌細(xì)胞膜上的鈉離子通道，降低動(dòng)作電位0期去極化速度，從而延長心肌細(xì)胞動(dòng)作電位時(shí)程和有效不應(yīng)期。鉀離子通道阻滯劑鈣離子通道阻滯劑通過阻斷鉀離子通道，延長心肌細(xì)胞動(dòng)作電位時(shí)程，增強(qiáng)心肌細(xì)胞之間的電緊張擴(kuò)布，提高心肌興奮性。通過阻斷鈣離子通道，減少細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度，降低心肌收縮力，從而達(dá)到抗心律失常的目的。123人工起搏器設(shè)計(jì)依據(jù)人工起搏器通過發(fā)放電脈沖刺激心肌細(xì)胞，使其產(chǎn)生動(dòng)作電位，從而模擬心臟自然節(jié)律，維持心臟正常收縮和舒張。模擬心臟自然節(jié)律人工起搏器可以實(shí)現(xiàn)左右心室同步起搏，保證心室收縮協(xié)調(diào)，提高心排出量，改善心臟功能。心室同步起搏人工起搏器可以根據(jù)患者的實(shí)際需要，自動(dòng)調(diào)整起搏頻率，使心臟在最佳頻率下工作，提高患者的生活質(zhì)量。頻率適應(yīng)性調(diào)整干細(xì)胞治療研究方向通過干細(xì)胞移植，促進(jìn)心肌細(xì)胞