《正常人体学》课件-心脏生物电活动
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心脏生物电活动课件
去极相（0期）
复极相（1、2、3、4期）
具有较长的平台期和有效不应期，因此心肌不会发生强直 收缩，动作电位时程（action potential duration, APD）可达 200ms以上。 动作电位幅度（action potential amplitude，APA）（可
达120 mV），超射（overshoot）约30 mV
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3期复极化
约需100~150 ms
3期复极化主要是由于Ca2+内流逐渐停止和K+外流逐渐增 加所致
延迟整流钾通道（delayed rectifier K+ channel，IK通道） 是3期K+外流的主要通道
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4期（静息期）
此时膜电位复极化至静息电位并稳定在此电位水平
离子泵（特别是钠-钾泵和钙泵）
Cl20 120 -47 ---------------------------------------------------------------------------------------注：表中Ca2+浓度指胞浆内游离Ca2+浓度
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工作心肌细胞的动作电位
分0、1、2、3、4期
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2期复极化
很缓慢，形成平台（plateau），也称为平台期（plateau phase）。 主要离子流： L型钙电流（long-lasting Ca2+ current，L-type Ca2+ current，ICa-L）： Ca2+内流： IK1：由于IK1通道的内向整流特性，阻止了K+的进一步外 流，从而使动作电位2期内少量的Ca2+内流就使膜电位保持 在去极化状态的平台，甚或向上隆起形成圆顶。随着动作电 位复极化到接近静息电位时，内向整流现象解除，K+又可经 IK1通道外流而加速最后的复极化过程。 延迟整流钾电流（delayed rectifier K+ current, IK）
复极相（1、2、3、4期）
具有较长的平台期和有效不应期，因此心肌不会发生强直 收缩，动作电位时程（action potential duration, APD）可达 200ms以上。 动作电位幅度（action potential amplitude，APA）（可
达120 mV），超射（overshoot）约30 mV
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3期复极化
约需100~150 ms
3期复极化主要是由于Ca2+内流逐渐停止和K+外流逐渐增 加所致
延迟整流钾通道（delayed rectifier K+ channel，IK通道） 是3期K+外流的主要通道
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4期（静息期）
此时膜电位复极化至静息电位并稳定在此电位水平
离子泵（特别是钠-钾泵和钙泵）
Cl20 120 -47 ---------------------------------------------------------------------------------------注：表中Ca2+浓度指胞浆内游离Ca2+浓度
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工作心肌细胞的动作电位
分0、1、2、3、4期
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2期复极化
很缓慢，形成平台（plateau），也称为平台期（plateau phase）。 主要离子流： L型钙电流（long-lasting Ca2+ current，L-type Ca2+ current，ICa-L）： Ca2+内流： IK1：由于IK1通道的内向整流特性，阻止了K+的进一步外 流，从而使动作电位2期内少量的Ca2+内流就使膜电位保持 在去极化状态的平台，甚或向上隆起形成圆顶。随着动作电 位复极化到接近静息电位时，内向整流现象解除，K+又可经 IK1通道外流而加速最后的复极化过程。 延迟整流钾电流（delayed rectifier K+ current, IK）
生理学课件第二节心脏的生物电活动和生理特性
1．心脏自律性的来源－－心脏的起搏点
窦房结细胞：100次/分 房室交界区： 50次/分 房 室 束： 40次/分 浦肯野细胞： 25次/分
主导整个心脏兴奋和跳动的 正常部位，称为正常起搏点
正常不表 现其自律
某些情 况下
性，称为
潜在起搏
点
自律性表现出来， 控制心肌的兴奋跳 动，称为异位起搏 点
导
连接的数量
窦房结细胞 房室交界区细胞 心房肌细胞 心室肌细胞 浦肯野细胞
性
和功能状态
的 因
生理 0期去极化的速度和幅度
素 因素
邻近未兴奋部位膜的兴奋性
(三)自动节律性
思考:
心脏离体后为什么还能有节律 地跳动?
(二)自动节律性
概 念：心肌在无外来刺激条件下自动产生节律性兴奋的能 力或特性。
衡量指标：频率和规整性
心室肌细胞兴奋性的周期性变化
有效不应期 ERP
绝对不应期
局部反应期
相对不应期 超常期
RRP
SNP
对应位置 去极→复极-55mV -55mV →-60mV -60mV→-80mV -80mV→-90mV
机制
Na+通道处于 完全失活状态
新AP产 生情况
不能产生
Na+通道 刚开始复活
不能产生，但 给强刺激可以 产生局部反应
肌细胞动作电位区别于骨骼肌和神经细胞动作 电位的主要特征。
初期：相对平衡状态， 随后：内向逐弱，外向渐强 结果：出现随时间推移而逐
渐增强的、微弱的外 向#43;（少量Na+）负载
：I
2+ Ca －L
慢； 阈电位：－40mV； 阻断剂：Mn2+、多种钙通道阻断剂（如维拉帕米）
生理学课件心脏的电活动
节律性
心脏的电传导系统产生电信号，引起心肌细胞的收缩和舒张，形成心脏的节律 性搏动。
02
CATALOGUE
心脏的电活动
心电的产生与形成
01
02
03
心肌细胞膜电位
心肌细胞膜内外的离子分 布不同，形成电位差，是 心电产生的根源。
动作电位
心肌细胞受到刺激时，膜 电位发生快速变化，形成 动作电位，是心电产生的 基础。
心律失常的诊断方法
心电图
通过记录心脏电信号活 动，观察心脏电活动的 波形和节律，诊断心律
失常。
动态心电图
长时间监测心脏电信号 活动，有助于发现短暂 的心律失常和评估症状
的严重程度。
心内电生理检查
通过心导管技术，检测 心脏电信号传导和电生 理特性，对心律失常进
行精确诊断。
影像学检查
如超声心动图等，可观 察心脏结构和功能，辅 助诊断心律失常的原因
预防措施
针对可能导致心律失常的疾病和危险 因素，采取相应的预防措施，如控制 血压、血糖、血脂等。
05
CATALOGUE
心脏疾病的生理学基础
冠心病与心肌缺血
冠心病
冠状动脉粥样硬化导致血管狭窄或阻塞，引 起心肌缺血、缺氧或坏死。
症状
心绞痛、心肌梗死等。
心肌缺血
心肌细胞因缺血缺氧而受损，导致心肌收缩 和舒张功能下降。
心肌细胞的电兴奋过程
01
02
03
04
0期
当心肌细胞受到刺激时，钠通 道开放，钠离子快速内流，引
发快速去极化。
1期
钠通道关闭，钾通道开放，钠 离子和钾离子进行交换，膜电
位逐渐恢复到静息状态。
2期
钙通道开放，钙离子内流，触 发肌肉收缩。
心脏的电传导系统产生电信号，引起心肌细胞的收缩和舒张，形成心脏的节律 性搏动。
02
CATALOGUE
心脏的电活动
心电的产生与形成
01
02
03
心肌细胞膜电位
心肌细胞膜内外的离子分 布不同，形成电位差，是 心电产生的根源。
动作电位
心肌细胞受到刺激时，膜 电位发生快速变化，形成 动作电位，是心电产生的 基础。
心律失常的诊断方法
心电图
通过记录心脏电信号活 动，观察心脏电活动的 波形和节律，诊断心律
失常。
动态心电图
长时间监测心脏电信号 活动，有助于发现短暂 的心律失常和评估症状
的严重程度。
心内电生理检查
通过心导管技术，检测 心脏电信号传导和电生 理特性，对心律失常进
行精确诊断。
影像学检查
如超声心动图等，可观 察心脏结构和功能，辅 助诊断心律失常的原因
预防措施
针对可能导致心律失常的疾病和危险 因素，采取相应的预防措施，如控制 血压、血糖、血脂等。
05
CATALOGUE
心脏疾病的生理学基础
冠心病与心肌缺血
冠心病
冠状动脉粥样硬化导致血管狭窄或阻塞，引 起心肌缺血、缺氧或坏死。
症状
心绞痛、心肌梗死等。
心肌缺血
心肌细胞因缺血缺氧而受损，导致心肌收缩 和舒张功能下降。
心肌细胞的电兴奋过程
01
02
03
04
0期
当心肌细胞受到刺激时，钠通 道开放，钠离子快速内流，引
发快速去极化。
1期
钠通道关闭，钾通道开放，钠 离子和钾离子进行交换，膜电
位逐渐恢复到静息状态。
2期
钙通道开放，钙离子内流，触 发肌肉收缩。
《心脏生物电活动》课件
药物治疗对心脏生物电活动的影响
药物种类：抗心律失常药物、抗高血压药物等 药物作用机制：影响心肌细胞膜电位、改变心肌细胞离子通道等 药物效果：改善心律失常、降低血压等 药物副作用：可能导致心律失常、血压过低等
非药物治疗对心脏生物电活动的影响
非药物治疗包括：心脏起搏器、心脏电复律、心脏电除颤等
心脏起搏器：通过电刺激帮助心脏恢复正常节律
导联：用于连接电极片和心 电图机的线路
心电图机：用于记录心脏生 物电活动的仪器
心电图波形：记录心脏生物 电活动的图形，包括P波、
QRS波群、T波等
心电图诊断：根据心电图波 形判断心脏功能状态，如心
律失常、心肌缺血等
心电图的波形分析
P波：代 表心房除 极
QRS波群： 代表心室 除极和复 极
T波：代 表心室复 极
心肌细胞的电兴奋传导
心肌细胞：构成心脏的主要细胞类型
电兴奋：心肌细胞在受到刺激后产生的电 活动
传导过程：电兴奋在心肌细胞间的传递过 程
兴奋性：心肌细胞对电刺激的反应能力
传导速度：电兴奋在心肌细胞间的传递速 度
传导方向：电兴奋在心肌细胞间的传递方 向
心脏生物电活动的 检测与诊断
心电图的检测方法
电极片：用于将心脏生物电 活动转换为电信号的设备
心脏生物电活动的 原理
心肌细胞的电生理特性
心肌细胞分为两类：心房肌细胞和心室肌细胞 心肌细胞具有自动节律性，可以自发产生动作电位 心肌细胞的动作电位分为四个阶段：去极化、复极化、平台期和静息期 心肌细胞的动作电位具有传导性，可以传递到其他心肌细胞
心肌细胞的离子通道
心肌细胞中的离子通道主要有钠离子通道、钾离子通道和钙离子通道 钠离子通道：负责心肌细胞的兴奋和传导 钾离子通道：负责心肌细胞的复极化和静息电位 钙离子通道：负责心肌细胞的收缩和舒张
《正常人体学》课件-心脏生物电活动
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（三）心肌有效不应期长的生理学意义
1. 心肌不发生强直收缩 2. 期前收缩和代偿间歇 ✓ 期前收缩（premature systole），简称早搏
室性早搏（premature ventricular contraction, PVC） 房性早搏（premature atrial contraction, PAC） 交界性早搏（junctional extrasystole） ✓ 代偿性间歇（compensatory pause）
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工作心肌细胞的动作电位
✓ 分0、1、2、3、4期
✓ 去极相（0期） ✓ 复极相（1、2、3、4期） ✓ 具有较长的平台期和有效不应期，因此心肌不会发生强直 收缩，动作电位时程（action potential duration, APD）可达 200ms以上。 ✓ 动作电位幅度（action potential amplitude，APA）（可 达120 mV），超射（overshoot）约30 mV激活：开放 失活：通道处于不来自关闭、而且受到刺激也不能开放。
失活的快钠通道的再度开启
➢ 钠通道阻断剂：河豚毒（TTX）、利多卡因、普鲁卡因胺等
复极化及其离子流机制：
1）1期（phase 1）复极化：
➢主要由瞬时外向离子流（transient outward current， Ito），
Ito的载荷离子是K+。
（2）If离子流的激活： Na+内流为主，K+外流为辅。 P细胞的If电流幅值远小于普肯耶细胞
（3）ICa-T离子流（transient Ca2+ current，T-type Ca2+ current，ICa-T） ：ICa-T通道的激活电 位约为-50 mV，ICa-T通道开放后形成一个短 暂、微弱的内向Ca2+电流，可能参与P细胞的 起搏活动。 阻断剂： Ni2+和miberfradil
心脏的生物电活动演示文稿
激活, 并随时间推移渐强,膜去极化-50mV 左右关闭。If电流是自动去极主要成分,为
起搏电流，可被Cs2+(铯)阻断。
第12页，共32页。
2.窦房结P细胞的动作电位及离子基础 (1)与快反应细胞相比,窦房结细胞AP特点
阈电位
-70mV
-70mV
心室肌细胞(A)和窦房结细胞(B)跨膜电位比较
第13页，共32页。
窦房结：P细胞是窦房结的起搏细胞，为慢 反应自律细胞，跨膜电位特点如下：
①最大复极电位(-70mV)和阈电位(-40mV)小 于浦氏细胞(分别为-90mV和-60mV)；
②0期去极化幅度小(70mV),速率慢(10V/s), 时程长(7ms)；
③无明显复极1期和2期； ④ 4期自动去极化速度(0.1V/s)快于浦氏细
再激活均慢的电压门控慢通道,阈电 位-40mV,阻断剂:Mn2+、维拉帕米等。 ④后者:此时IK1通道在0期去极化通透性
下降(内向整流)后,缓慢恢复,而IK通 道开放,K+外流渐强,膜逐渐复极化。
第9页，共32页。
3期(快速复极末期):0mV→-90mV,历 时100～150ms。L型Ca2+通道关闭，
Compensatory Pause
有效不应期 长,延续到舒 张期开始后
第20页，共32页。
(二)自动节律性 automaticity ①定义:心肌具有自动地产生节律性兴
奋的能力称自动节律性。
②只有自律细胞才有自律性。
③动作电位4期自动去极化是自律性的 基础。
④衡量自律性的指标:频率和规则性 频率:自动每分钟兴奋次数(心率)
心脏的生物电活动演示文稿
第1页，共32页。
优选心脏的生物电活动
起搏电流，可被Cs2+(铯)阻断。
第12页，共32页。
2.窦房结P细胞的动作电位及离子基础 (1)与快反应细胞相比,窦房结细胞AP特点
阈电位
-70mV
-70mV
心室肌细胞(A)和窦房结细胞(B)跨膜电位比较
第13页，共32页。
窦房结：P细胞是窦房结的起搏细胞，为慢 反应自律细胞，跨膜电位特点如下：
①最大复极电位(-70mV)和阈电位(-40mV)小 于浦氏细胞(分别为-90mV和-60mV)；
②0期去极化幅度小(70mV),速率慢(10V/s), 时程长(7ms)；
③无明显复极1期和2期； ④ 4期自动去极化速度(0.1V/s)快于浦氏细
再激活均慢的电压门控慢通道,阈电 位-40mV,阻断剂:Mn2+、维拉帕米等。 ④后者:此时IK1通道在0期去极化通透性
下降(内向整流)后,缓慢恢复,而IK通 道开放,K+外流渐强,膜逐渐复极化。
第9页，共32页。
3期(快速复极末期):0mV→-90mV,历 时100～150ms。L型Ca2+通道关闭，
Compensatory Pause
有效不应期 长,延续到舒 张期开始后
第20页，共32页。
(二)自动节律性 automaticity ①定义:心肌具有自动地产生节律性兴
奋的能力称自动节律性。
②只有自律细胞才有自律性。
③动作电位4期自动去极化是自律性的 基础。
④衡量自律性的指标:频率和规则性 频率:自动每分钟兴奋次数(心率)
心脏的生物电活动演示文稿
第1页，共32页。
优选心脏的生物电活动
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工作心肌细胞的电活动特点
（一）内向整流钾通道（IK1） 与静息电位
静息电位产生的两个关键条件： 1. 细胞膜内外具有明显K+ 浓度差 2. 静息时膜对K+有通透性
内向整流（inward rectification））
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静息期细胞膜的电活动
钠背景电流（Na+ background current）：部分抵消了细胞内的负电荷， 可能是静息电位实测值低于理论值的重要原因之一。
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2期复极化
很缓慢，形成平台（plateau），也称为平台期（plateau phase）。 主要离子流： ✓ L型钙电流（long-lasting Ca2+ current，L-type Ca2+ current，ICa-L）： Ca2+内流： ✓ IK1：由于IK1通道的内向整流特性，阻止了K+的进一步外 流，从而使动作电位2期内少量的Ca2+内流就使膜电位保持 在去极化状态的平台，甚或向上隆起形成圆顶。随着动作电 位复极化到接近静息电位时，内向整流现象解除，K+又可经 IK1通道外流而加速最后的复极化过程。 ✓延迟整流钾电流（delayed rectifier K+ current, IK）
➢INa通道的失活和Ito通道的激活共同形成了1期。
➢ Ito通道也具有激活门和失活门，通道在激活后很快就 失活关
闭，故名“瞬时性”通道。
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Ito通道亚型：
Ito1（Ito-f）：是上述Ito的快成分和主要成分，其选择性阻断剂是 4-氨基吡啶（4-aminopyridine，4-AP）。Ito1通道由Kv4.2或/ 和Kv4.3蛋白构成通道孔洞。 Ito2（Ito-s）：是Ito的慢成分，Ito2通道是一种钙激活氯通道，即由 细胞内Ca2+浓度增加而激活的Cl-流（ICl-Ca），可被氯通道阻断 剂阻断。Ito2的电流微弱且短暂，可能和1期与2期的切迹形成有 关。但在细胞内钙超载时，Ito2幅值增大，使动作电位时程缩短， 从而减少L-型钙离子流内流的时间，从而减少Ca2+内流量。这 可能是缓冲胞内钙超载的一种负反馈机制。
钠-钙交换：由钠-钙交换体（Na+-Ca2+ exchanger）介导，是3个Na+和1 个Ca2+的跨膜交换，因而也是一种电荷不对称性交换，具有生电性。
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心肌细胞内、外几种主要离子的浓度及其平衡电位
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工作心肌细胞的动作电位
✓ 分0、1、2、3、4期
✓ 去极相（0期） ✓ 复极相（1、2、3、4期） ✓ 具有较长的平台期和有效不应期，因此心肌不会发生强直 收缩，动作电位时程（action potential duration, APD）可达 200ms以上。 ✓ 动作电位幅度（action potential amplitude，APA）（可 达120 mV），超射（overshoot）约30 mV
心脏生物电活动
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心肌细胞的分类及各类心肌细胞的电活动特点
一、心肌细胞分类 快反应非自律细胞（fast response non-autorhythmic
cell） 快反应自律细胞（fast response autorhythmic cell） 慢反应自律细胞（slow response autorhythmic cell）
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3期复极化
✓ 约需100~150 ms
✓ 3期复极化主要是由于Ca2+内流逐渐停止和K+外流逐渐增 加所致
✓ 延迟整流钾通道（delayed rectifier K+ channel，IK通道） 是3期K+外流的主要通道
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4期（静息期）
此时膜电位复极化至静息电位并稳定在此电位水平
✓ 离子泵（特别是钠-钾泵和钙泵）
Na+
10
145
+67
K+
150Leabharlann 4-94Ca2+
10-4
1.8
+130
Cl-
20
120
-47
---------------------------------------------------------------------------------------注：表中Ca2+浓度指胞浆内游离Ca2+浓度
✓ 离子交换体（如钠-钾交换体，钠-钙交换体等） 将Na+移出，并将流至膜外的K+移入，将胞质内升高的
Ca2+移出细胞或/和移入肌质网的钙池，使胞质内的离子 水平恢复到高钾、低钠和低钙的静息正常水平。
激活：开放 失活：通道处于不仅关闭、而且受到刺激也不能开放。
失活的快钠通道的再度开启
➢ 钠通道阻断剂：河豚毒（TTX）、利多卡因、普鲁卡因胺等
复极化及其离子流机制：
1）1期（phase 1）复极化：
➢主要由瞬时外向离子流（transient outward current， Ito），
Ito的载荷离子是K+。
钠-钾泵（sodium-potassium pump）活动：钠-钾泵活动时，通过耗能将 细胞内多余的Na+驱出细胞，将部分动作电位期间流到细胞外的K+泵入 细胞内。钠-钾泵活动时泵出的Na+数多于泵入的K+数，于是形成一个外 向电流，称为泵电流（pump current, Ipump），这种泵电流使膜电位发 生一定程度的超极化，但一般不超过10 mV。
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0期去极化和快钠离子流：
➢ 电压门控钠通道（voltage-gated Na+ channel，INa通道）开放，Na+快速流入细胞 ➢ 阈电位（threshold potential）约为-70 mV ➢ 钠通道的三种功能状态：
备用（静息）：通道关闭，但受到刺激可以开放。包括复 活（reactivation）状态。
浓度（mmol/L）
离子 ------------------------------------------
平衡电位（mV）
细胞内液
细胞外液
----------------------------------------------------------------------------------------