心脏生物电活动
2期(Phase 2):又称缓慢复 极期 ,平台期
膜内电位停滞于略正于0mV左右,持续约 100~150ms 平台期初期,内向Ca2+电流与外向K+电流处 于相对平衡状态,膜电位稳定在0mV左右。 平台期晚期,内向Ca2+电流逐渐减弱,外向 K+电流逐渐增强,出现一种随时间推移而逐渐 增强的微弱的净外向电流,导致膜电位缓慢地 复极化
浦肯野细胞的舒张去极化是由外向电流 的衰减和内向电流的增加来完成 外相电流为延迟整流钾流Ik,去极化过 程被激活,随着复极化过程减弱,复极 化到-50mv时去激活,其衰减有利于舒张 去极化的发生
自动去极化的离子基础 随时间而逐渐增强的内 向离子电流(即If电流),通常被称为起搏电 流(pacemaker current)。If主要为Na+(也有 少量K+)。 If在复极至-60mV时开始激活,至-100mV时完 全激活。因其激活缓慢,并随时间的延长而增 大,在舒张去极化期内进行性增大。自动去极 达阈电位时,便可产生新的AP,而If在0期去 极化至-50mV时因通道的失活而终止
2).离子( Na+)通道的状态 ) 离子 离子(
备用 → 激活 → 复活 失活
2、*心肌兴奋时兴奋性的周期变化
周期变化 对应位置 机 制 1)有效不应期 去极相→复极相1)有效不应期 去极相→复极相-60mV Na+通道处于 绝对不应期: ↓ Na+通道处于 -55mV 完全失活状态 Na+通道 局部反应期: ↓ Na+通道 -60mV 刚开始复活 2)相对不应期 Na+通道 2)相对不应期 ↓ Na+通道 -80mV 大部复活 3)超 Na+通道基本 3)超 常 期 ↓ Na+通道基本 -90mV 恢复到备用状态 兴奋性 为零
心肌组织也具有兴奋性, 心肌组织也具有兴奋性,其兴奋性高低以刺激阈 值高低来衡量。 值高低来衡量。 1. 决定和影响兴奋性的因素 静息电位) (1)RP(静息电位)水平 ) 静息电位 (2)TP(阈电位)水平 ) (阈电位) (3)Na+通道的状态 )
静息电位与阈电位之间的距离 RP↑→距阈电位远 距阈电位远→ RP↑→距阈电位远→需刺激阈值↑→兴奋性↓ 距阈电位近→ 兴奋性↑ RP↓→距阈电位近→需刺激阈值↓→兴奋性↑
4期(phase 4):又称恢复期。 膜电位稳定于-90mV,
恢复细胞内外离子的正常分布 Na+-K+泵 排Na+,摄K+,恢复Na+、K+ 的分布 Na+-Ca2+交换体(Na+-Ca2+ exchanger)Na+顺浓度梯度入,Ca2+ 逆浓度梯度外排。Na+-Ca2+交换是以跨 膜Na+内向性浓度梯度为动力,最终也 依赖于Na+-K+泵提供能量
一、心肌细胞的电生理特性
1、各部ห้องสมุดไป่ตู้的自律细胞的自律性高低不一: 各部位的自律细胞的自律性高低不一: 窦房结-------房室结-------浦氏纤维 窦房结-------房室结-------浦氏纤维 -------房室结------90-100次 )(40 60次 4020-40次 (90-100次/分)(40-60次/分) (20-40次/分) *窦房结为正常起搏点,其它自律组织为潜在起搏点 窦房结为正常起搏点,
1细胞外电解质浓度改变对兴奋 性的影响
高钾
静息电位 去极化 轻度时兴 奋性升高 明显时导致 快纳通道失活 兴奋性降低
内向整流 钾通道(IK1)
通道通透性升高, 平台期钾外流加速 平台期缩短, 动作电位缩短, Q-T间期缩短,T波高尖
低钾
IK1通道钾 通透性下降
发生去极化, 兴奋性升高
终末复极期钾外流减慢 动作电位延长, Q-T延长,T波低平
3、期前收缩与代偿间歇
期前收缩:心脏受到窦性节律之外的刺激, 期前收缩:心脏受到窦性节律之外的刺激,产生 的收缩在窦性节律收缩之前,称为期前收缩。 的收缩在窦性节律收缩之前,称为期前收缩。 代偿间歇: 代偿间歇:一次期前收缩之后所出现的一段较长 的舒张期称为代偿性间歇。 的舒张期称为代偿性间歇。
期前收缩和代偿间隙的动画
心脏生物电活动
心脏的主要功能是泵血。与骨骼肌一样,细胞 膜的兴奋是触发心肌收缩的始动因素。心肌的 动作电位也与骨骼肌动作电位有明显差异,使 得心脏的收缩也具有自身特点。因此,掌握心 肌生物电活动规律,对于理解心肌的生理特性、 心脏收缩活动规律及心律失常的发生机制都有 重要意义。
心肌细胞分类
心肌细胞的电活动
慢反应细胞
SAN、 SAN、AVN 慢 小 缓慢、 缓慢、无明显分期 慢 Ca2+ -40~-70mv 40~-70mv ~- -30~-40mv 30~-40mv ~-
快反应细胞的动作电位形成机制(续1) )
1.
0期:由Na+快速内流形成。 期 快速内流形成。
适宜刺激 部分电压门控式Na 部分电压门控式 +通道激活 少量Na 内流, 少量 +内流,膜部分去极化 达阈电位(- 达阈电位(-70mv) (- ) 大量Na 大量 +通道由备用状态变为激活状态 膜进一步去极化 大量Na+内流 大量
PH值降低
抑制快钠通道
抑制IK1
降低快钠通道开放概率
阈电位水平升高
膜电位去极化
兴奋性降低
兴奋性降低
钠通道备用程度下降 兴奋性降低
二、自动节律性(autorhythmicity)
定义: 定义: 在没有外来刺激的条件下, 在没有外来刺激的条件下,组织细胞能 够自动的发生节律性兴奋的特征称为~, 够自动的发生节律性兴奋的特征称为~, 又称自律性。 又称自律性。 心脏的特殊传导系统具有自律性。 心脏的特殊传导系统具有自律性。 心脏的特殊传导系统:窦房结、 心脏的特殊传导系统:窦房结、房室 交界、希式束、蒲肯野纤维。 交界、希式束、蒲肯野纤维。 起搏点、潜在起搏点、窦性心律、 起搏点、潜在起搏点、窦性心律、异位 心律
内向整流特性:-20mv时IK1通道的k+外 流几乎为0,这是由于去极化时细胞内镁 离子和多胺移向IK1通道内口并使之堵塞
2心房肌静息电位:接近EK,但IK1通道 密度稍低于心室肌,受钠+内漏的影响较 大,负值较小,约-80mv,还受特有的钾 通道影响----乙酰胆碱依赖钾通道,受神 经递质调节
If: If离子流在窦房结舒张去极化的发生 原理所起的作用存在很大争议,因P细胞 最大复极电位只有-70mV,If不能充分激 活,在P细胞舒张去极化期自动去极化中 作用不大 还有很多离子流参与窦房结舒张去极化, 但作用于机理有待于进一步明确
心肌的生理特性
一、兴奋性 (excitability)
有生命的心肌细胞,不论在安静状态或 兴奋激动状态,都有电活动表现,称为 生物电活动。细胞膜内外存在电位差, 称为跨膜电位。在静息时为静息电位, 在兴奋时产生动作电位。
心肌细胞的跨膜电位是由于离子发生跨 越有电阻抗的细胞膜的流动而形成,机 制有两类: 离子通道----易化的被动转运 离子泵----主动转运及离子交换的继发主 动转运
静息电位:
工作心肌:膜外带正电,膜内带负电—— 极化状态 特殊传导系统心肌细胞:具有自动节律 性,没有一个稳定的静息电位,通常用 动作电位复极到最大极化状态代表(最 大舒张电位)
(一) 工作细胞
1.心室肌静息电位(resting potential) 心室肌细胞的静息电位约为-90mV, 形成机制 主要是Ek(K平衡电位),K+ 经IK1(内向整流钾通道)通道外流 但Ek 为-94 mV,而RP为-90mV,表明还 有其它因素参与(如Na+的内流) 钠-钾泵 钠-钙泵
If通道的特点
窦房结P细胞
生物电活动特点:①最大复极电位50mv— -60mv;②0期去极化幅度低 (仅70mV),速度慢(约10v/s),③ 无明显复极1期和2期。
生物电活动的形成机制 窦房结P细胞缺乏Ik1通道,膜对K+的通透性相 对较低,快钠通道也十分贫乏 0期去极 L型Ca2+通道激活, Ca2+内流。由 于L型Ca2+通道激活、失活缓慢,故0期去极 化缓慢,持续时间长。 复极化 L型Ca2+通道逐渐失活,Ca2+内流相 应减少,及IK通道的开放,K+外流增加
动作电位:
指心肌细胞兴奋时产生的可以扩播的电 位变化(去极化,复极化) 快反应动作电位----快反应细胞(心房肌、 心室肌、房室束、束支、浦肯野细胞) 慢反应动作电位----慢反应细胞(窦房结、 房室交界区)
动作电位的各个时相是由不同 离子发生跨膜扩散引起的
心脏各部分心肌细胞的动作电位幅值和 时程长短不一,存在很大的差异,保证 了心脏的正常起搏、传导以及心房、心 室协调有序的兴奋和收缩,从而完成泵 血功能。
工作心肌为快反应细胞
特点为去极化迅速,复极化缓慢
快反应细胞和慢反应细胞
快反应细胞
包括的心肌细胞 去极化速度 振幅 复极过程 传导速度 除极离子活动 静息电位 阈电位 VM、AM、 VM、AM、PF 快 大 缓慢、 缓慢、可分几期 快 Na+ -80~-95mv 80~-95mv ~- -60~-70mv 60~-70mv ~-
L型Ca2+通道:①阈电位为-40mV。②激 活、失活和复活均慢,Ca2+内流起始慢, 持续时间长,又称为慢通道,在平台期 形成中起重要作用。③可被Mn2+和双氢 吡啶类药物阻断 Ca2+通道阻断剂可使平台期提前结束而 使之缩短,并降低平台期的电位水平
3期(phase 3):又称快速复 极末期
机制:L型Ca2+通道关闭,Ca+内流停止, 而K+外流进行性增加所致。 IK1 去极化关闭,复极化恢复开放,堵塞 IK1 通道内口的镁离子和多胺移去,膜对 K+通透性进行性增大,K+外流不断增强, 为再生性正反馈过程,导致膜快速复极 化