心肌細(xì)胞的電生理特性.ppt

1、心肌細(xì)胞的電生理特性,北京大學(xué)人民醫(yī)院 王立群,心肌細(xì)胞的電生理特性,興奮性 excitability 自律性 autorhythmicity 傳導(dǎo)性 contuctivity,（一） 心肌細(xì)胞的興奮性,興奮性 細(xì)胞在受到 刺激時(shí)產(chǎn)生 興奮的能力。 （動(dòng)作電位）,1. 影響心肌細(xì)胞興奮性的影響因素,興奮性的高低用刺激的閾值來表示。 閾值高興奮性低 閾值低興奮性高 細(xì)胞興奮包括兩個(gè)過程： 從靜息電位去極化達(dá)到閾電位 Na+（Ca+）通道激活 產(chǎn)生0相去極化，形成動(dòng)作電位 影響這兩個(gè)過程的因素都會(huì)影響細(xì)胞的興奮性,靜息電位水平 閾電位水平 Na+/Ca+通道的狀態(tài),閾電位,靜息電位,（1）靜息電位

2、水平,靜息電位（或自律細(xì)胞的最大舒張電位）與閾電位之間的距離是決定刺激閾值的重要因素。 在閾電位不變的情況下， 靜息電位增大（膜超極化），所需刺激閾值增大 興奮性降低 靜息電位減小，所需刺激閾值減小 興奮性升高,閾電位,靜息電位,在靜息電位（RP）不變的情況下， 閾電位水平降低，與RP間距減小所需刺激閾值減小 興奮性升高 閾電位水平升高，與RP間距增大所需刺激閾值增大 興奮性降低,（2）閾電位水平,（3） Na+通道的狀態(tài)：,Na+通道的三種狀態(tài)：激活、失活、備用,Na+通道處于何種狀態(tài)，取決于當(dāng)時(shí)膜電位水平和時(shí)間進(jìn)程，即Na+通道的激活、失活和復(fù)活具有電壓依從性和時(shí)間依從性。 細(xì)胞膜上大部分

3、Na+通道處于備用狀態(tài)，,（3） Na+通道的狀態(tài)：,是心肌細(xì)胞具有興奮性的前提。,當(dāng)膜電位處于正常靜息電位（ 90 mV）時(shí)，Na+通道處于備用狀態(tài)，可在刺激作用下被激活。,膜 電 位,當(dāng)膜電位從90 mV去極化達(dá)閾電位(70 mV)時(shí)，Na+通道幾乎全部被激活,膜 電 位,去極化后Na+通道很快（數(shù)ms內(nèi)）全部失活，處于失活狀態(tài)的Na+通道不能再次被激活,膜 電 位,隨著時(shí)間的推移，一直要等到膜電位復(fù)極重新達(dá)到 -90 mV時(shí)，Na+通道才全部恢復(fù)至備用狀態(tài)。,膜 電 位,2. 心肌細(xì)胞興奮性的周期性變化,（1）絕對(duì)不應(yīng)期 （2）有效不應(yīng)期 （3）相對(duì)不應(yīng)期 （4）超常期,2. 心肌細(xì)胞興

4、奮性的周期性變化,（1）絕對(duì)不應(yīng)期 （2）有效不應(yīng)期 （3）相對(duì)不應(yīng)期 （4）超常期,心肌細(xì)胞興奮后不能立即產(chǎn)生第二次興奮的特性 不應(yīng)性,2. 心肌細(xì)胞興奮性的周期性變化,（1）絕對(duì)不應(yīng)期 （2）有效不應(yīng)期 （3）相對(duì)不應(yīng)期 （4）超常期,不應(yīng)性表現(xiàn)為可逆的、短暫的興奮性缺失或極度下降,（1）絕對(duì)不應(yīng)期和有效不應(yīng)期,絕對(duì)不應(yīng)期：0相3相的55mV，興奮性=0 有效不應(yīng)期：在3相的55mV60 mV，興奮性有所恢復(fù)，強(qiáng)刺激可以使局部膜產(chǎn)生較小的去極化，但不能形成動(dòng)作電位（局部反應(yīng)期）。 從0相60 mV刺激不產(chǎn)生AP 有效不應(yīng)期,膜電位,絕對(duì)不應(yīng)期,有效不應(yīng)期,（1）絕對(duì)不應(yīng)期和有效不應(yīng)期,絕對(duì)

5、不應(yīng)期：0相3相的55mV，興奮性=0 有效不應(yīng)期：在3相的55mV60 mV，興奮性有所恢復(fù)，強(qiáng)刺激可以使局部膜產(chǎn)生較小的去極化，但不能形成動(dòng)作電位（局部反應(yīng)期）。 從0相60 mV刺激不產(chǎn)生AP 有效不應(yīng)期,膜電位,絕對(duì)不應(yīng)期,有效不應(yīng)期,有效不應(yīng)期包括： 絕對(duì)不應(yīng)期與局部反應(yīng)期,（2）相對(duì)不應(yīng)期,當(dāng)膜電位復(fù)極到 6080 mV，用閾上強(qiáng)刺激才能產(chǎn)生動(dòng)作電位此期產(chǎn)生的AP復(fù)極時(shí)程短，不應(yīng)期亦短，易導(dǎo)致心律失常,（3）超常期,復(fù)極至膜電位8090mV略低于正常閾值的刺激即可產(chǎn)生動(dòng)作電位，興奮性高于正常 超常期 由于Na+通道開放能力仍未恢復(fù)正常，產(chǎn)生的動(dòng)作電位的0相除極幅度和速度、興奮傳導(dǎo)的

6、速度都低于正常,超常期,RRP,-,mV,絕對(duì)不應(yīng)期,有效不應(yīng)期,相對(duì)不應(yīng)期,超常期,（4）應(yīng)激期,復(fù)極過程完畢，膜電位恢復(fù)正常靜息水平，興奮性也恢復(fù)至正常水平,3. 興奮性變化與心肌收縮活動(dòng)的關(guān)系,mV,心肌有效不應(yīng)期特別長(約200300ms)，相當(dāng)于心肌收縮活動(dòng)的整個(gè)收縮期及舒張期早期。此期間，任何刺激均不發(fā)生興奮和收縮。,意義：心肌不發(fā)生完全強(qiáng)直收縮，保持心臟收縮與舒張交替的節(jié)律活動(dòng)，使心臟泵血功能得以完成。,心肌動(dòng)作電位與張力 骨骼肌動(dòng)作電位與張力,自律性的定義：在沒有外來刺激的條件下，心肌能自動(dòng)地、按一定節(jié)律發(fā)生興奮的能力，稱為自動(dòng)節(jié)律性(auto-rhythmicity，簡稱自律

7、性)。心肌的自律性起源于心肌細(xì)胞本身。,（二）心肌細(xì)胞的自律性,衡量自律性的指標(biāo)： 單位時(shí)間內(nèi)自動(dòng)產(chǎn)生興奮的次數(shù)、規(guī)則性。,1. 心肌細(xì)胞自律性的等級(jí),生理情況下，心臟的自律性來源于特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)的自律細(xì)胞。 病理情況下，非自律細(xì)胞的心房肌細(xì)胞和心室肌細(xì)胞也可能表現(xiàn)自律性。 各部位的自律性有等級(jí)差別： 竇房結(jié)最高（約100次/分） 房室交界居中（約50次/分） 希氏束、左右束支(約40次/分) 浦肯野纖維最低（約25次/分）,正常起搏點(diǎn)： 竇房結(jié)的自律性最高，心臟按竇房結(jié)的節(jié)律活動(dòng)，。 潛在起搏點(diǎn)： 竇房結(jié)以外的其他自律組織并不表現(xiàn)出其自身的自律性，只起興奮傳導(dǎo)作用，故稱之為潛在起搏點(diǎn)。,2.

8、心臟的起搏點(diǎn),正常情況下:,心臟整體只能由一個(gè)起搏點(diǎn)主宰,竇房結(jié)（正常起搏點(diǎn)）控制心律的機(jī)制,搶先占領(lǐng)（preoccupation)： 竇房結(jié)興奮驅(qū)動(dòng)潛在起搏點(diǎn)的興奮不 易出現(xiàn)。 超速驅(qū)動(dòng)抑制（overdrie suppression): 長期超速驅(qū)動(dòng)潛在起搏點(diǎn)被抑制 竇房結(jié)驅(qū)動(dòng)中斷潛在起搏點(diǎn)恢復(fù)自身 節(jié)律,竇性心律：由竇房結(jié)為起搏點(diǎn)的心臟節(jié)律性活動(dòng) 異位心律：以竇房結(jié)以外的部位為起搏點(diǎn)的 心臟節(jié)律性活動(dòng),3. 影響自律性的因素,凡是具有4相自動(dòng)除極特性的細(xì)胞稱為自律細(xì)胞,4 相自動(dòng)除極速度 最大舒張電位水平 閾電位水平,3. 影響自律性的因素,自律細(xì)胞復(fù)極4相所達(dá)到的最大膜電位 稱為最大復(fù)極

9、電位（或最大舒張電位）,4 相自動(dòng)除極速度 最大舒張電位水平 閾電位水平,（1）4相自動(dòng)除極速度,4相自動(dòng)除極速度快到達(dá)閾電位時(shí)間短自律性,4相自動(dòng)除極速度慢到達(dá)閾電位時(shí)間長自律性,受體激活：內(nèi)向電流If，4相自動(dòng)除極加快， 自律性升高， HR。,最大舒張電位上移到達(dá)閾電位時(shí)間短自律性,（2）最大舒張電位,最大舒張電位下移到達(dá)閾電位時(shí)間長自律性,迷走神經(jīng)興奮：K+外流，最大舒張電位增大， 自律性降低，心率。,閾電位水平下移自動(dòng)除極達(dá)到閾電位快自律性,（3）閾電位水平,閾電位水平上移達(dá)到閾電位慢自律性,（三）心肌細(xì)胞的傳導(dǎo)性,心肌細(xì)胞某處發(fā)生興奮后，“局部電流”能沿細(xì)胞膜擴(kuò)布到整個(gè)細(xì)胞，而且可通

10、過縫隙連接傳布到相鄰的心肌細(xì)胞，從而引起整塊心肌興奮，這種特性被稱為心肌細(xì)胞的傳導(dǎo)性。,心肌細(xì)胞的結(jié)構(gòu),竇房結(jié),閏盤,橋粒,線粒體,細(xì)胞核,縫隙連接,心房與心室之間有纖維環(huán)相隔，所以整個(gè)心臟可以看成是心房、心室兩個(gè)“功能合胞體”。,心臟功能性合胞體,心肌細(xì)胞間閏盤上縫隙連接為低電阻通道，局部電流可以通過閏盤傳到另一個(gè)心肌細(xì)胞，從而引起整塊心肌的興奮和收縮。所以心肌細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上雖然互相隔開，但在功能上卻如同一個(gè)細(xì)胞，即心肌是功能性合胞體。,1）心肌細(xì)胞間的直接電傳遞 2）特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)的有序傳播,1. 心臟內(nèi)興奮傳導(dǎo)途徑,1）房室交界區(qū)傳導(dǎo)很慢(0.02m/s)，興奮通過房室交界區(qū)的傳導(dǎo)需延遲一段

11、時(shí)間(0.1s)，稱為房室延擱。,2. 心臟內(nèi)興奮傳導(dǎo)的特點(diǎn)及意義,生理意義：使心室在心房收縮之后才開始收縮，不會(huì)發(fā)生房室同時(shí)收縮重疊現(xiàn)象，保證心室血液充盈及泵血功能的完成 缺點(diǎn)：易發(fā)生房室傳導(dǎo)阻滯,2） 浦肯野纖維傳導(dǎo)速度最快（4 m/s） 生理意義：保證心室同步興奮和收縮，有利于心室射血。,竇房結(jié)的興奮傳導(dǎo)心肌各部所需時(shí)間,2. 心臟內(nèi)興奮傳導(dǎo)的特點(diǎn)及意義,1.結(jié)構(gòu)因素：興奮傳導(dǎo)速度與細(xì)胞直徑呈正變關(guān)系。 2.生理因素 （1）動(dòng)作電位0期除極速度和幅度 0期除極速度快 局部電流形成快 0期除極幅度大與未興奮部位局部電流強(qiáng) 之間的電位差大,傳導(dǎo)速度,影響傳導(dǎo)性的因素,例: 浦肯野細(xì)胞 0期除極速度快、幅度大 傳導(dǎo)速度快 房室交界 0期除極速度慢、幅度小 傳導(dǎo)速度慢,（2）鄰近部位膜的興奮性取決于： 靜息電位和閾電位水平的差距： 鄰近部位的興奮性(即膜電位和閾電位的差距小) 傳導(dǎo)速度 離子通道性狀：興奮落在通道處于失活狀態(tài)的 。 A、有效不應(yīng)期內(nèi)，傳導(dǎo)