急性透壁性心肌梗死ＳＴ段抬高的机制急性透壁性心肌梗死ＳＴ段抬高的机制急性心肌梗死是临床常见急危重症,其中急性ＳＴ段抬高型心肌梗死危险性更高，因其病理基础是冠状动脉完全性闭塞致全层或接近全层的心肌坏死,故也称为透壁性心肌梗死。
ＳＴ段抬高是急性透壁性心肌梗死的典型心电图表现,关于急性透壁性心肌梗死的ＳＴ段抬高机制,目前仍没有一个完全公认的理论。
第７版《诊断学》中有“除极受阻学说”、“损伤电流学说”的机制解释,而第９版《诊断学》则直接将其机制简单叙述为“通常认为与损伤电流有关”,未行进一步阐述。
以上２种机制解释均不易被学习者所理解。
随着心脏及心肌细胞电生理学研究的发展,基于新的实验依据和理论基础的机制阐述则让学习者易于理解和掌握。
本文对３种主流的急性透壁性心肌梗死的ＳＴ段抬高机制进行了详细阐述,并对“离子流学说” 的机制展开讨论,希望能为正确理解急性透壁性心肌梗死ＳＴ段抬高的机制提供指导。
１除极受阻学说当部分心肌受损时,产生保护性除极受阻,即大部分正常心肌除极后呈负电位时,而损伤心肌不除极,仍为正电位,结果出现电位差,产生从正常心肌指向损伤心肌的ＳＴ向量,使面向损伤区(图１中暗点区)的导联出现ＳＴ段抬高(图１)。
心肌发生严重损害时,导致静息期细胞膜极化不足,从而使细胞膜外正电荷分布较少而呈相对负电位,而正常心肌由于充分极化,使细胞膜外正电荷分布较多而呈相对正电位,二者之间因有电位差而产生“损伤电流”。
如将电极放于损伤区(图２中暗点区),即可描记出低电位的基线。
当全部心肌除极完毕时,此区完全处于负电位而不与正常心肌区之间产生电位差,于是等电位的ＳＴ段就高于除极前低电位的基线,形成ＳＴ段相对抬高(图２)。
而在《黄宛临床心电图学》第６版中,以上内容被描述为“舒张期损伤电流”,并且作者引入了“补偿电位”的概念(图３),使机制的解释变得复杂化,反而不好理解。
损伤心室肌细胞极化程度低,记录电极位于ＴＱ向量的负侧,故ＴＱ段应压低。
临床心电图通过输入“补偿电位”使ＴＱ段回至原来基线,当心室肌全部除极后损伤心肌与正常心肌间膜电位没有差别,ＳＴ段却因“补偿电位”而升高,完全复极后则回至基线。
ＳＴ段的升高实因ＴＱ段压低的补偿电位而成,所以称为补偿性ＳＴ段升高图３“舒张期损伤电流”致心电图ＳＴ段偏移机制Ｆｉｇ. ３ＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＳＴｓｅｇｍｅｎｔｓｈｉｆｔｃａｕｓｅｄｂｙ“ｄｉａｓｔｏｌｉｃｉｎｊｕｒｙｃｕｒｒｅｎｔ”另一方面,作者同时引入了“收缩期损伤电流”的概念来共同解释ＳＴ段抬高的机制,认为静息膜电位降低的损伤心肌细胞,０相上升速度及振幅都降低,动作电位时限缩短,２相处于不全除极状态,较完全除极的正常心肌细胞膜电位更高,形成ＳＴ段抬高,提示心电图记录有一部分是确实的正性ＳＴ向量(图４)。
损伤心肌细胞膜静止电位低,除极的０相上升速度(ｄｖ/ ｄｔ)及振幅降低,２相处于不全除极状态,较之完全除极正常心肌细胞膜电位更高,心电图记录一正性ＳＴ向量,使ＳＴ段升高图４“收缩期损伤电流”致ＳＴ段偏移机制该作者认为,损伤型ＳＴ段偏移是“舒张期损伤电流”及“收缩期损伤电流”的综合结果。
３离子流学说“离子流学说”即“心室复极平台期跨壁离散学说”,该学说认为,急性心肌缺血时,缺血区心肌细胞膜上Ｉｔｏ增大,而Ｉｔｏ是复极１相的主要电流,且Ｉｔｏ通道在内外膜心肌上分布密度不均,外膜高于内膜,所以正常生理情况下内外膜复极不同步。
而在透壁性心肌缺血时,心外膜Ｉｔｏ明显增大,１相下降幅度大,使经Ｌ型钙通道内流的钙离子减少或消失,导致心外膜平台期缩短或丢失,心外膜复极加快而呈正电位,内外膜之间的电位差引起ＳＴ段抬高(图５)；同时心肌缺血时心肌细胞ＡＴＰ敏感性钾通道(ＡＴＰ-ｓｅｎｓｉｔｉｖｅＫｃｈａｎｎｅｌｓ,ＫＡＴＰ ) 激活开放,钾离子外流加大,这也加快缺血区心肌细胞的复极。
两者并不存在“损伤电流”。
“离子流学说”是目前具有较充分实验依据和理论基础的学说。
但是,应该将“心内膜心肌、心外膜心肌”准确表述为“心内膜下心肌、心外膜下心肌”。
因为在解剖学中,心内膜由内皮和内皮下层(结缔组织)、心外膜由间皮和间皮下结缔组织构成,均没有心肌组织。
并且,顾春英的表述“按物理学原理,电流从高电位向低电位方向流动,从心内膜向心外膜方向流动,即指向探查电极,记录心电图ＳＴ段抬高”是不准确的。
在“离子流学说”中,心外膜下心肌平台期缩短或丢失,心外膜下心肌复极快,心外膜下心肌的膜外电位快速转为正电位以恢复心肌细胞外正内负的极化状态(注意:电极记录的电位是细胞的膜外电位!),故心外膜下心肌处为正电位(即高电位),正确表述应该是“电流从心外膜向心内膜方向流动,心外膜下心肌是‘电源’,心内膜下心肌是‘电穴’,检测电极个对向电源产生向上的波形,故平台期心外膜电极记录的电压高,从而出现ＳＴ段抬高”；或者可以总结为“除极时除极方向指向的探查电极记录到向上的波形,复极时复极方向背离的探查电极记录到向上的波形,这可以明确从单个细胞除极、复极的波形变化中得到证实。
”(图６)“离子流学说”既可以解释急性透壁性心肌缺血所致ＳＴ段抬高,也可以解释Ｂｒｕｇａｄａ波、早复极等引起的ＳＴ段抬高,因此,“离子流学说”是目前最合理的学说,笔者认为可以作为通用的理论进行推广。
下面对“离子流学说”的理论及其依据再做一详细的叙述。
(１) 心电图的ＳＴ段和ＳＴ段抬高。
心电图的ＳＴ段是指ＱＲＳ终点到Ｔ波起点的一段,反映心室复极的早期,代表心室缓慢复极过程。
ＳＴ段一般位于等电位线上,但可发生轻度偏移。
临床上对ＳＴ段的偏移有正常范围的界定:任何导联ＳＴ段下移应≤０. ０５ｍＶ；Ｖ１、Ｖ２导联ＳＴ段抬高≤０. ３ｍＶ,Ｖ３导联ＳＴ段抬高≤０. ５ｍＶ,其他任何导联ＳＴ段抬高≤０. １ｍＶ。
(２) 参与心肌细胞复极过程的离子通道和离子流(图７)。
参与正常心室肌细胞复极过程的离子通道有以下几种:① 瞬间外向钾通道(Ｋｔｏ)；② Ｌ型钙通道；③ 慢钠通道；④ 内向整流钾通道；⑤ 延迟整流钾通道；⑥ 平台钾通道。
此外,还有Ｎａ＋－Ｃａ２＋交换体、生电性Ｎａ＋泵也参与心室肌细胞复极。
心室肌细胞复极化过程包括１、２、３期。
１期即快速复极初期,膜电位迅速恢复到０ｍＶ左右,历时约１０ｍｓ。
复极的机制是钠通道的失活和瞬间外向钾通道(Ｋｔｏ)的激活。
Ｋｔｏ通道激活产生一种短暂的一过性外向电流Ｉｔｏ,Ｋ＋外流是Ｉｔｏ的主要离子成分,由电压门控钾通道Ｋｔｏ１介导；Ｃｌ-内流也参与其中,由钙激活的氯通道Ｋｔｏ２介导。
在心外膜下心肌Ｉｔｏ电流很明显,使动作电位(ａｃｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌ,ＡＰ)出现明显的尖峰；在心内膜下心肌中该电流很弱,１期几乎看不到。
２期又称缓慢复极期,由于内向电流与外向电流基本平衡,复极过程非常缓慢,膜电位基本停滞于０ｍＶ左右,记录的图形比较平坦,故又称平台期,持续约１００ ~ １５０ｍｓ,此期的内向电流有３个:① 经Ｌ型钙通道的Ｃａ２＋流ＩＣａ-Ｌ；② 经Ｎａ＋－Ｃａ２＋交换体形成的ＩＮａ/ Ｃａ；③ 慢钠通道电流。
其中ＩＣａ-Ｌ最重要,它失活缓慢(失活时间常数在１００ｍｓ左右),持续于整个平台期。
ＩＮａ/ Ｃａ在平台期是内向电流,参与平台期的维持并增加平台的高度。
慢钠通道电流是一个对河豚毒素(ｔｅｔｒｏｄｏｔｏｘｉｎ,ＴＴＸ) 高度敏感的钠电流,低浓度的ＴＴＸ(１０－７ｍｍｏｌ/ Ｌ)便可明显缩短浦肯野细胞ＡＰ的平台,但不影响０期上升的速度。
此期的外向电流也有３个:① 内向整流钾通道电流(ＩＫ１)；② 延迟整流钾通道电流(ＩＫ)；③ 平台钾通道电流(ＩＫｐ),其中ＩＫ是主要的外向电流。
ＩＫ包括超速激活延迟整流钾通道电流(ＩＫｕｒ)、快激活延迟整流钾通道电流(ＩＫｒ) 和慢激活延迟整流钾通道电流(ＩＫｓ)３个成分,其中,ＩＫｒ激活迅速,内向整流明显；ＩＫｓ激活缓慢,但电流幅度大,为前者的１０倍左右。
３期又称快速复极末期,此期是由于Ｌ型钙通道关闭致Ｃａ２＋内流停止,而Ｋ＋外流进行性增加所致。
此期内心室肌细胞膜的复极速度加快,膜电位由平台期的０ｍＶ左右迅速恢复到－９０ｍＶ,完成复极过程,历时１００ ~ １５０ｍｓ。
参与此期复极的外向电流有３个:① 延迟整流钾通道电流(ＩＫ)；② 内向整流钾通道电流(ＩＫ１)；③ 生电性Ｎａ＋泵电流。
３期复极的早期主要是ＩＫ的作用,它导致平台期的终止和触发３期复极,直至３期复极膜电位降至－５０ｍＶ左右才关闭。
而３期复极的后期ＩＫ１的作用加强,增加了Ｋ＋外流而加速复极,最后使复极完成。
其中,１、２期与心室复极早期及缓慢复极过程相关,主要影响和参与心电图ＳＴ段的形成。
(３) 急性缺血时心室肌细胞复极相关离子通道和离子流的变化。
苏显明等[７] 研究表明,急性心肌缺血早期犬左室内、中、外３层心肌细胞的Ｉｔｏ增大,均以心外膜下心肌细胞最明显。
游斌权研究表明,在模拟缺血条件下,３层心肌细胞ＩＣａ-Ｌ受到明显抑制,心外膜下心室肌细胞减少超过Ｍ细胞(中层心肌细胞)及心内膜下心室肌细胞。
齐书英研究表明,急性心肌缺血及梗死区心肌细胞ＩＮａ电流密度下降,ＩＮａ稳态失活曲线左移和失活后再恢复延迟,提示钠通道电流在急性心肌缺血和心肌梗死后受到抑制。
而Ｋ＋离子通道对急性缺血的反应最快、反应程度最重,急性心肌缺血时Ｋ＋的跨膜外流增加,使心肌细胞动作电位时程缩短。
另外,正常非缺血情况下不参与心肌复极过程的ＡＴＰ敏感的钾通道(ＫＡＴＰ)在心肌缺血时被激活,ＫＡＴＰ为代谢性调节Ｋ＋外流的通道,对机体细胞的功能具有重要的调节意义,为一种重要的内源性保护机制。
该通道对Ｋ＋有高度的选择性。
通道功能受细胞内ＡＴＰ/ＡＤＰ的比率、Ｍｇ２＋和Ｇ蛋白的调控。
ＡＴＰ抑制通道开放,正常生理情况下,心肌细胞内有３ ~４ｍｍｏｌ/ Ｌ的ＡＴＰ,足以抑制其活性,而使通道处于失活状态,仅在缺氧、能量耗竭及ＡＴＰ减少时,通道才逐渐被激活而开放,引起Ｋ＋外流,使动作电位时程缩短,从而减弱心肌收缩,保护受损心肌。
Ｇｉｍａ等用含有１６５个ＬＲｄ(Ｌｕｏ-Ｒｕｄｙｄｙｎａｍｉｃ)模型细胞的心肌纤维研究了不同部位心肌细胞心电图的单相特性,发现Ｉｔｏ的密度从心内膜到心外膜是逐渐增加的,而且心外膜下心肌细胞ＡＴＰ敏感性钾离子通道(ＫＡＴＰ)对ＡＴＰ的敏感性比其他细胞更高,因此认为,急性透壁性心肌缺血时,心外膜下心肌细胞平台期被抑制、动作电位时程(ａｃｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｄｕｒａｔｉｏｎ,ＡＰＤ)被缩短得更明显,由此产生的巨大跨心室壁电位空间梯度导致ＳＴ段的抬高。
５小结综合以上内容,可以把急性透壁性心肌梗死ＳＴ段抬高的“离子流”机制总结如下:因心肌细胞膜上瞬间外向钾通道的密度从心内膜到心外膜是逐渐增加的,且缺血时,心肌细胞的Ｉｔｏ增大,所以在急性透壁性心肌缺血时,缺血区心外膜下心肌细胞膜上Ｉｔｏ增大最明显,Ｉｔｏ是复极１相的主要电流,故心外膜下心肌１相下降幅度最大。