离子通道与心律失常精品PPT课件
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《离子通道ppt》PPT课件
• 其后制作成的晶体结构亦显示通道蛋白中的确 存在一个连续的、水性的、惯穿全程的孔道。
研究简史
• 1902 伯恩斯坦：神经细胞膜对钾离子选择通透性
• 1939 霍奇金与赫胥黎：用微电极插入枪乌贼巨神 经纤维中，直接测量到膜内外电位差。
• 1949 霍奇金和卡茨：细胞膜动作电位的发生是膜 对钠离子通透性快速而特异性地增加，称为“钠 学说”。
离子通道（ion channels)
• 是一类跨膜糖蛋白，它们在细胞膜上形成 的亲水性孔道使带电荷的离子得以进行跨 膜转运，是神经、肌肉、腺体等许多组织 细胞膜上的基本兴奋单元，它们能产生和 传导电信号，具有重要的生理功能。
二、通道和离子为兴奋所必需：
生理学家很早就知道离子在兴奋性中扮演关键性 角色。
---此即现代“膜假说”的基础。
• 在20世纪里, 与膜兴奋有关的主要 无机离子:
Na+ 、 K+ 、 Ca2+ 、 H+ 、 Mg2+ 、 Cl- 、 HCO3- 、 HPO42- 等 作 用 都 获 得 了 较 深 入的研究。
• 神经肌肉的兴奋和电信号通过离子在 通道中的运动来介导。其中Na+、K+、 Ca2+、Cl-介导了绝大部分兴奋反应。
• 通道（Channel)的反应，表现为通道孔的 开放(opening)和关闭(closing), 即：门控（gating）。
• 开放的通道具有选择性通透性，这一特性 使通道开放时，只允许某些特定的离子顺 电化学差流动；
• 这种被动扩散有两个特点： 速率很高：>106/S 不耗能 由此区别于其他转运机制.
• 通道命名五花八门： 如软体动物神经节通道A,B,C (Adam1980) 心肌浦氏纤维qr,si,x1通道 (McAllister1975) 根据抑制剂命名: 氨氯吡脒敏感的Na+通道 根据递质 :甘氨酸通道 根据突变: Shaker通道 根据疾病:CFTR(膀胱纤维化跨膜调节物) 根据各实验室发现的顺序:GIRK
研究简史
• 1902 伯恩斯坦：神经细胞膜对钾离子选择通透性
• 1939 霍奇金与赫胥黎：用微电极插入枪乌贼巨神 经纤维中，直接测量到膜内外电位差。
• 1949 霍奇金和卡茨：细胞膜动作电位的发生是膜 对钠离子通透性快速而特异性地增加，称为“钠 学说”。
离子通道（ion channels)
• 是一类跨膜糖蛋白，它们在细胞膜上形成 的亲水性孔道使带电荷的离子得以进行跨 膜转运，是神经、肌肉、腺体等许多组织 细胞膜上的基本兴奋单元，它们能产生和 传导电信号，具有重要的生理功能。
二、通道和离子为兴奋所必需：
生理学家很早就知道离子在兴奋性中扮演关键性 角色。
---此即现代“膜假说”的基础。
• 在20世纪里, 与膜兴奋有关的主要 无机离子:
Na+ 、 K+ 、 Ca2+ 、 H+ 、 Mg2+ 、 Cl- 、 HCO3- 、 HPO42- 等 作 用 都 获 得 了 较 深 入的研究。
• 神经肌肉的兴奋和电信号通过离子在 通道中的运动来介导。其中Na+、K+、 Ca2+、Cl-介导了绝大部分兴奋反应。
• 通道（Channel)的反应，表现为通道孔的 开放(opening)和关闭(closing), 即：门控（gating）。
• 开放的通道具有选择性通透性，这一特性 使通道开放时，只允许某些特定的离子顺 电化学差流动；
• 这种被动扩散有两个特点： 速率很高：>106/S 不耗能 由此区别于其他转运机制.
• 通道命名五花八门： 如软体动物神经节通道A,B,C (Adam1980) 心肌浦氏纤维qr,si,x1通道 (McAllister1975) 根据抑制剂命名: 氨氯吡脒敏感的Na+通道 根据递质 :甘氨酸通道 根据突变: Shaker通道 根据疾病:CFTR(膀胱纤维化跨膜调节物) 根据各实验室发现的顺序:GIRK
离子通道与心律失常
也参与心脏节律的调节和细胞间信号交流
电压门控钾离子通道
瞬时外向钾通道IA或Ito1 延迟整流钾通道 IK 内向整流钾通道 IK1
1
配体门控钾离子通道
乙酰胆碱激活的钾通道IK(Ach) ATP敏感性钾通道IK(ATP)
广泛存在 种类最多 作用最复杂
瞬时外向钾通道 (transient outward K+ channels)
电流为If 由K+和Na+共同携带 If为超极化激活的时间依赖性内向整流电流 是窦房结/房室结和希浦系统的起搏电流 之一 Adr激活If而Ach抑制If
乙酰胆碱激活的钾通道(acetylcholine-activated
K+ channels)
电流为IK(Ach) 具内向整流特性 存在于窦房结、心房肌、房室结、浦肯野纤维和心室肌 细胞分布广泛
2期复极化 L型钙电流（long-lasting Ca2+ current，L-type Ca2+ current， ICa-L） Ca2+内流 IK1 IK1通道内向整流特性 阻止了K+的进一步外流 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 IK延迟整流钾电流（delayed rectifier K+ current, IK）
快反应心肌细胞膜 开放时选择性允许Na+内流
特征
电压依赖性 去极化达一定水平被激活 →开放产生内 向钠电流（Ina） →达最大效应→失活关闭 激活和失活速度快 前者1ms, 后者10ms内完成。
根据电压依赖性和对TTX的敏感性不同分为：
快（瞬时）钠通道：参与AP 0期去极化。 慢（持久）钠通道：参与AP 2期平台的形成。
离子通道与心律失常
• 特发性病窦综合征
• 特发性房-室阻滞 • 婴儿猝死综合征
• 儿茶酚胺性多形性室性心动过速(家族性多形性室速)
• 致心律失常性右室发育不良 • 家族性心房颤动
先天性LQTs综合征
• 特点： 是Q-T间期明显延长，易发生扭转型室速、昏厥、甚至猝死，根据基因特点 将其分为LQTsl~12型。 心电图： QTc≥0.48s; T波: LQT1为宽大T波，LQT2为低振幅顿挫T波，LQT3为晚发高 尖狭窄T波。LQT4和LQT7是双相T波或U波 临床： 尖端扭转性室速-晕厥-猝死、或仅有晕厥、仅有QTc延长或临界值、或无任 何症状。部分休息时QT正常，发作时亦显示延长 诱发因素： LQT1多为运动(尤其是游泳)，在LQT2多为情绪激动(如恐惧、紧张、声音刺 激等)，而LQT3多在安静(如睡眠)时发作
K+ K+
延迟性整流钾通道(Ik)
离子通道与心脏的电活动
(IKs Blocker)
离子通道与心脏的电活动
延迟整流性钾电流 快速激活成分（IKr） （ IK）
基因和定位 电流特征 电流衰减现象 异丙肾上腺素与温度 心率 主要阻滞药 HERG，定位在m11,h7q35-36 快速激活，电导~10pS,内向 整流 无 无影响 心率慢时增强 Dofetilide, E-4031, 索他 洛尔，奎尼丁
SCN1B, Navb1 KCNE3, MiRP2 SCN3B, Navb3
Brugada综合征
心外膜瞬时外 向钾电流(Ito) 增加，穹窿消 失与心内膜的 电位差增大， 诱发对2相折 返性室速、室 颤。
Brugada综合征
• 是由编码心肌离子通道基因突变引起遗传性离子通道疾病。 • 心脏结构正常。 • 特征性V1-3导联ST段呈穹隆型或马鞍型抬高、伴或不伴 RBBB。 • 致命性多形性室速/室颤，反复晕厥/猝死。
心脏离子通道病演示课件
加强对心脏离子通道病的宣传和教育，提 高公众对该病的认识和重视程度，有助于 早期发现和治疗，降低患者死亡率。
THANK YOU
感谢聆听
心脏核磁共振成像
高分辨率成像技术，可发 现心脏离子通道病导致的 心肌水肿、纤维化等病变 。
放射性核素显像
利用放射性核素标记心肌 细胞，评估心肌灌注和代 谢情况，辅助诊断心脏离 子通道病。
05
心脏离子通道病治疗策略探讨
药物治疗选择及注意事项
药物选择
根据心脏离子通道病的具体类型 和严重程度，选择合适的药物， 如β受体阻滞剂、钙通道阻滞剂、 抗心律失常药物等。
心脏离子通道病与心律失常密 切相关，患者常常出现各种心 律失常表现，如室性心动过速 、心房颤动等。
心脏离子通道病导致的心律失 常具有突发性和不可预测性， 可能对患者的生活质量和生命 安全造成严重影响。
常见心律失常类型及特点
室性心动过速
起源于心室的心动过速，心率通常超过100次/分， 患者可能出现心悸、胸闷、头晕等症状。
心房颤动
心房肌细胞出现快速而不规则的收缩，导致心房率 加快且不规则，患者可能出现心悸、气短、乏力等 症状。
长QT综合征
心电图上QT间期延长，患者可能出现室性心动过速 、尖端扭转型室性心动过速等严重心律失常，甚至 可能导致猝死。
心律失常对心脏功能影响
02
01
03
心律失常可能导致心脏泵血功能下降，使全身组织器 官得不到足够的血液供应，出现缺血、缺氧等症状。
分型
根据受累离子通道的不同，心脏离子通道病可分为多种类型，如长QT综合征、 短QT综合征、Brugada综合征等。每种类型的临床表现和预后也有所不同。
诊断标准与鉴别诊断
离子通道与心律失常通用课件
研究药物对离子通道的作用与心律失常的关系
许多药物会影响心肌细胞的离子通道功能，研究药物对离子通道的作用与心律失常的关 系，有助于指导临床合理用药。
研究离子通道与其他心脏疾病的关联性
心律失常常常与其他心脏疾病共存，研究离子通道与其他心脏疾病的关联性，有助于全 面了解心脏疾病的发病机制和治疗方法。
离子通道与心律失常的治疗
传导电信号
心肌细胞的兴奋和收缩依赖于电信号的传导，而离子通道是电信号 传导过程中的关键因素，控制着动作电位的产生和传播速度。
参与心律失常的发生
当离子通道的功能异常或表达异常时，会导致心肌细胞的电生理特性 改变，从而引发心律失常。
常见的心律失常相关离子通道
钾通道 钾通道是心肌细胞中最重要的离子通道之一，参与动作电 位的复极化过程。钾通道的异常会导致复极化异常，引发 心律失常。
案例分析
05
案例一：房颤患者的离子通道研究
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总结词：深入研究
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详细描述：检测离子通道的异常可以辅助房颤的诊断，有 助于早期发现和干预。
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详细描述：通过对房颤患者的离子通道进行深入研究，可 以更深入地了解房颤的发病机制，为治疗提供更有针对性 的方案。
乏力
胸闷
心律失常可能导致心肌缺血，引起胸闷、胸 痛等症状。
心律失常可能导致心脏输出量减少，引起全 身乏力、头晕等症状。
02
01
其他症状
如气短、心悸、晕厥等，严重心律失常可能 危及生命。
04
03
离子通道与心律失常的关系
03
离子通道在心律失常中的作用
维持心脏电生理稳态
离子通道在心脏细胞中扮演着重要的角色，通过调节细胞膜电位和 离子流动，维持心脏电生理活动的稳定。
许多药物会影响心肌细胞的离子通道功能，研究药物对离子通道的作用与心律失常的关 系，有助于指导临床合理用药。
研究离子通道与其他心脏疾病的关联性
心律失常常常与其他心脏疾病共存，研究离子通道与其他心脏疾病的关联性，有助于全 面了解心脏疾病的发病机制和治疗方法。
离子通道与心律失常的治疗
传导电信号
心肌细胞的兴奋和收缩依赖于电信号的传导，而离子通道是电信号 传导过程中的关键因素，控制着动作电位的产生和传播速度。
参与心律失常的发生
当离子通道的功能异常或表达异常时，会导致心肌细胞的电生理特性 改变，从而引发心律失常。
常见的心律失常相关离子通道
钾通道 钾通道是心肌细胞中最重要的离子通道之一，参与动作电 位的复极化过程。钾通道的异常会导致复极化异常，引发 心律失常。
案例分析
05
案例一：房颤患者的离子通道研究
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总结词：深入研究
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详细描述：检测离子通道的异常可以辅助房颤的诊断，有 助于早期发现和干预。
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详细描述：通过对房颤患者的离子通道进行深入研究，可 以更深入地了解房颤的发病机制，为治疗提供更有针对性 的方案。
乏力
胸闷
心律失常可能导致心肌缺血，引起胸闷、胸 痛等症状。
心律失常可能导致心脏输出量减少，引起全 身乏力、头晕等症状。
02
01
其他症状
如气短、心悸、晕厥等，严重心律失常可能 危及生命。
04
03
离子通道与心律失常的关系
03
离子通道在心律失常中的作用
维持心脏电生理稳态
离子通道在心脏细胞中扮演着重要的角色，通过调节细胞膜电位和 离子流动，维持心脏电生理活动的稳定。
离子通道和心脏疾课件
钾通道功能减弱
可能导致心肌细胞膜电位异常，引发心肌肥厚。
钙通道过度激活
可能导致心肌细胞内钙离子浓度升高，引发心肌肥厚。
04
心脏疾病的诊断与治疗
心脏疾病的诊断方法
心电图
通过记录心脏电活动的变化， 检测心律失常、心肌缺血等心
脏疾病。
超声心动图
利用超声波技术观察心脏的结 构和功能，检测心脏瓣膜疾病 、心肌肥厚等疾病。
钠通道异常
可能导致动作电位时程缩短，引发心律失常，如 室性早搏、室性心动过速等。
钾通道异常
可能导致动作电位时程延长，引发心律失常，如 房颤、房室传导阻滞等。
钙通道异常
可能导致心肌收缩和舒张功能异常，引发心律失 常，如室性停搏、室性扑动等。
离子通道与心肌肥厚的关联
钠通道过度激活
可能导致心肌细胞内钠离子浓度升高，引发细胞内钙离子浓度升 高，进而导致心肌肥厚。
核磁共振成像
无创检测心脏结构和功能，对 心肌病、心包疾病等有较高的 诊断价值。
血液检查
检测心肌酶、肌钙蛋白等指标 ，辅助诊断心肌梗死等心脏疾
病。
心脏疾病的治疗方法
药物治疗
针对不同心脏疾病，使用相应的药物进行治 疗，如抗心律失常药、降压药等。
手术治疗
对于严重的心脏瓣膜疾病、先天性心脏病等 ，需进行手术治疗。
离子通道与心脏疾病的研究挑战
01
离子通道的结构和功能非常复 杂，对其作用机制的理解仍需 深入探索。
02
针对离子通道的药物研发需要 克服许多技术难题，如选择性 、药效和副作用等。
03
在临床应用方面，需要进一步 验证靶向离子通道治疗的安全 性和有效性，并制定相应的治 疗策略和规范。
THANKS
可能导致心肌细胞膜电位异常，引发心肌肥厚。
钙通道过度激活
可能导致心肌细胞内钙离子浓度升高，引发心肌肥厚。
04
心脏疾病的诊断与治疗
心脏疾病的诊断方法
心电图
通过记录心脏电活动的变化， 检测心律失常、心肌缺血等心
脏疾病。
超声心动图
利用超声波技术观察心脏的结 构和功能，检测心脏瓣膜疾病 、心肌肥厚等疾病。
钠通道异常
可能导致动作电位时程缩短，引发心律失常，如 室性早搏、室性心动过速等。
钾通道异常
可能导致动作电位时程延长，引发心律失常，如 房颤、房室传导阻滞等。
钙通道异常
可能导致心肌收缩和舒张功能异常，引发心律失 常，如室性停搏、室性扑动等。
离子通道与心肌肥厚的关联
钠通道过度激活
可能导致心肌细胞内钠离子浓度升高，引发细胞内钙离子浓度升 高，进而导致心肌肥厚。
核磁共振成像
无创检测心脏结构和功能，对 心肌病、心包疾病等有较高的 诊断价值。
血液检查
检测心肌酶、肌钙蛋白等指标 ，辅助诊断心肌梗死等心脏疾
病。
心脏疾病的治疗方法
药物治疗
针对不同心脏疾病，使用相应的药物进行治 疗，如抗心律失常药、降压药等。
手术治疗
对于严重的心脏瓣膜疾病、先天性心脏病等 ，需进行手术治疗。
离子通道与心脏疾病的研究挑战
01
离子通道的结构和功能非常复 杂，对其作用机制的理解仍需 深入探索。
02
针对离子通道的药物研发需要 克服许多技术难题，如选择性 、药效和副作用等。
03
在临床应用方面，需要进一步 验证靶向离子通道治疗的安全 性和有效性，并制定相应的治 疗策略和规范。
THANKS
钾离子与心律失常ppt课件
无通透性
14
钾离子与心电关系
Nernst公式
EK
RT ZF
ln
[K ]O [K ]i
Ek 是K+的平衡电位 R 是气体常数 T 为绝对温度 Z 是离子价数 F 是法拉第常数（相当于96500C） 式中只有[K]。和[K]i是变数，分别代表膜外和膜内的K+浓
度。
37
低血钾的ECG表现
38
低血钾时心电图U波改变
随着血钾降低，U波不断增大
39
不同血钾水平的ECG改变
40
如何调节
高钾血症
41
低钾血症
1、调节酸碱平衡
42
低钾血症
2、补钾
43
44
补钾速度
45
补钾量
46
补钾途径
47
案例
48
缺少量
49
50
极化液（GIK）
〔1〕组成：10%GS 500ml、胰岛素（RI）8～12u、10％kcl 、10ml。 （2）功效：RI可促进糖进入细胞提供能量，同时把钾带入细胞，恢复细胞的膜电
血钾>8.5mmol/L:
P波消失（>8mmol/L),形成窦室传导
血钾>10mmol/L：心脏停搏
26
高血钾的ECG改变
27
高血钾的ECG改变
28
低钾血症
血清钾水平＜3.5mmol/L
1. 概念
血清 [K+] < 3.5mmol/L
29
30
31
按理论推测，细胞外液钾浓度降低时，由于细 胞膜内外K+浓度差增大，细胞内K+外流应当 增多而使心肌细胞静息电位负值增大而呈超极 化状态。但实际上当血清钾浓度降低特别是明 显降低（如低于3mmol/L）时，静息电位负值 反而减少，这可能是由于细胞外液钾浓度降低 时，心肌细胞膜的钾电导（potassium conductance）降低，从而使细胞内钾外流减 少，而基础的内向钠电流使膜部分去极化所致。
离子通道与心律失常PPT精选课件
7
配体门控离子通道 (ligand-gated ion channels) 配体 激动剂与通道蛋白结合→通道开放→离子流 机械门控离子通道 (mechanically-gated ion channels) 由机械牵拉激活 其他门控离子通道 细胞容积敏感的钾通道、钠激活的钾通道
8
根据离子通道离子选择性的不同分类：
IK1参与快反应细胞动作电位 3相复极 但主要维持4相 静息电位
细胞除极到较正电位时外向电流趋于零--称之为
内向整流（即外向K+电流幅度不随除极膜电位增大而
增大 反而随膜电位增加而减小）
20
Voltage-Dependent IK1
Control
Ba2+ 2 mM
-40
3 nA
-110 mV 100 ms
激活快仅50 ms 在调控人心房复极中起重要作用 与房性心律失常的发生有密切关系 克隆的Kv1.5通道与人心房IKur 相同
19
内向整流钾通道 (inward rectifier K+ channels，Kir channel)
电流为IK1 对K+选择性很高 依赖于细胞外K+的存在 开放程度受膜电位影响（超极 化部分为明显的内向电流，去极化部分为弱小的外向电流） 可被Ba2+阻滞
From Li et al: Am J Physiol 2002; 283:H1031-41
Intracellular
Na+ (negative voltage
with respect to ground)
K+ channel pore structure
from Doyle et al. (Science,
配体门控离子通道 (ligand-gated ion channels) 配体 激动剂与通道蛋白结合→通道开放→离子流 机械门控离子通道 (mechanically-gated ion channels) 由机械牵拉激活 其他门控离子通道 细胞容积敏感的钾通道、钠激活的钾通道
8
根据离子通道离子选择性的不同分类：
IK1参与快反应细胞动作电位 3相复极 但主要维持4相 静息电位
细胞除极到较正电位时外向电流趋于零--称之为
内向整流（即外向K+电流幅度不随除极膜电位增大而
增大 反而随膜电位增加而减小）
20
Voltage-Dependent IK1
Control
Ba2+ 2 mM
-40
3 nA
-110 mV 100 ms
激活快仅50 ms 在调控人心房复极中起重要作用 与房性心律失常的发生有密切关系 克隆的Kv1.5通道与人心房IKur 相同
19
内向整流钾通道 (inward rectifier K+ channels，Kir channel)
电流为IK1 对K+选择性很高 依赖于细胞外K+的存在 开放程度受膜电位影响（超极 化部分为明显的内向电流，去极化部分为弱小的外向电流） 可被Ba2+阻滞
From Li et al: Am J Physiol 2002; 283:H1031-41
Intracellular
Na+ (negative voltage
with respect to ground)
K+ channel pore structure
from Doyle et al. (Science,
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激活快仅50 ms 在调控人心房复极中起重要作用 与房性心律失常的发生有密切关系 克隆的Kv1.5通道与人心房IKur 相同
19
内向整流钾通道 (inward rectifier K+ channels，Kir channel)
电流为IK1 对K+选择性很高 依赖于细胞外K+的存在 开放程度受膜电位影响（超极 化部分为明显的内向电流，去极化部分为弱小的外向电流） 可被Ba2+阻滞
5
离子通道
去
蛋白质
极
化
互相独立的
离子流
和
进出细胞
超
通道是孔洞而不
极
是载体
化
生物电
6
离子通道的分类
根据离子通道门控特性的不同分类： 非门控离子通道 始终处于开放状态 电压门控离子通道（voltage-gated ion channels） 开启与关闭由膜电位的变化决定 具有电压依赖性(voltage-dependent) 并与电位变化的时间有关(time-dependent)
1
配体门控钾离子通道 乙酰胆碱激活的钾通道IK(Ach) ATP敏感性钾通道IK(ATP)
广泛存在 种类最多 作用最复杂
16
瞬时外向钾通道 (transient outward K+ channels) 电流为IA或Ito1 在去极化明显时激活 →外向电流无整流特性 参与动作电位1相复极过程 特点是激活迅速 失活快 可被4-AP特异性阻滞 Ito1通道分布于所有心肌细胞 但其密度在不同部位 有差别
From Li et al: Am J Physiol 2002; 283:H1031-41
IK1参与快反应细胞动作电位 3相复极 但主要维持4相 静息电位
细胞除极到较正电位时外向电流趋于零--称之为
内向整流（即外向K+电流幅度不随除极膜电位增大而
增大 反而随膜电位增加而减小）
20
Voltage-Dependent IK1
Control
Ba2+ 2 mM
-40
3 nA
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
-110 mV 100 ms
1
心肌的离子通道 心肌的电活动 离子通道与心律失常的关系
2
心肌的离子通道
概念及特征
细胞膜上贯穿脂质双分子层 中间有亲水性孔道 特殊蛋白质 允许适当大小和电荷的离子以被动转运的方式通过
3
Components of Cell Membrane
Biophysical Structure
Gated Ion Channels Extracellular K+ (i.e. ground)
• Atrial AP is shorter than ventricular AP in morphology and duration.
• Waves of electrocardiogram reflect the electrical activity of different part in the heart.
Iks与IKr为心肌细胞AP复极3期的主要离子流
克隆的基因KvLQT1及minK共同表达产生的电流具有IKs的特性
18
快激活延迟整流钾电流（IKr）
激活时间150ms 可被Ⅲ类抗心律失常药阻滞 使APD延长 克隆的基因HERG及minK或MirP-1共同表达出的电流认为是IKr
超快激活延迟整流钾电流（IKur）
14
存在于细胞器 细胞内贮存钙释放进入胞浆的途径
Ryanodine受体钙释放通道 经ICa-L 通道内流的Ca2+ 可触发心肌肌浆网上的RyR2释放贮存钙，引起心肌收 缩。 IP3受体通道 IP3R1与药物和激素引起的心肌收缩反应有关 也参与心脏节律的调节和细胞间信号交流
15
电压门控钾离子通道
瞬时外向钾通道IA或Ito1 延迟整流钾通道 IK 内向整流钾通道 IK1
7
配体门控离子通道 (ligand-gated ion channels) 配体 激动剂与通道蛋白结合→通道开放→离子流 机械门控离子通道 (mechanically-gated ion channels) 由机械牵拉激活 其他门控离子通道 细胞容积敏感的钾通道、钠激活的钾通道
8
根据离子通道离子选择性的不同分类：
11
快反应心肌细胞膜 开放时选择性允许Na+内流 特征 电压依赖性 去极化达一定水平被激活 →开放产生内 向钠电流（Ina） →达最大效应→失活关闭 激活和失活速度快 前者1ms, 后者10ms内完成。
根据电压依赖性和对TTX的敏感性不同分为： 快（瞬时）钠通道：参与AP 0期去极化。 慢（持久）钠通道：参与AP 2期平台的形成。
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延迟整流钾通道 (delayed rectifier K+ channels)
电流为IK 在去极化时激活→产生外向电流 与膜的复极化有关 在决定APD中起重要作用
心肌IK有3种成分 慢激活延迟整流钾电流（IKs）
激活时间>3s 可被Chromol 293B特异性阻滞 Iks在心脏不同部位都有表达 但其密度不同
12
心肌电压门控钙通道(两种亚型)
受体调控钙通道
13
L-型 (long-lasting)
所有心肌细胞膜广泛存在 激活电压高 电流较大 持续时间长 可 被DHPs和Mn2+阻滞 直接参与窦房结 /房室结0期去极化 心房/室肌2期平台维持 心房/室肌的收缩
T-型(transient type)
存在窦房结/房室结 激活电压低 电流微弱 (tiny) /短暂(transient) 可被Ni2+和miberfradil阻滞 参与窦房结舒张去极化的后2/3部分
Intracellular
Na+ (negative voltage
with respect to ground)
K+ channel pore structure
from Doyle et al. (Science,
280:69-77, 1998)
4
离子选择性：大小 电荷 每种通道对一种或几种离子有较高通透性 对其他离子则不易/不能通过 门控特性：指引起通道开放与关闭的条件
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Differential APs in the Heart
• The cardiac APs are different in SA node and AV node from other specified conduction tissue in morphology and duration.
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内向整流钾通道 (inward rectifier K+ channels，Kir channel)
电流为IK1 对K+选择性很高 依赖于细胞外K+的存在 开放程度受膜电位影响（超极 化部分为明显的内向电流，去极化部分为弱小的外向电流） 可被Ba2+阻滞
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离子通道
去
蛋白质
极
化
互相独立的
离子流
和
进出细胞
超
通道是孔洞而不
极
是载体
化
生物电
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离子通道的分类
根据离子通道门控特性的不同分类： 非门控离子通道 始终处于开放状态 电压门控离子通道（voltage-gated ion channels） 开启与关闭由膜电位的变化决定 具有电压依赖性(voltage-dependent) 并与电位变化的时间有关(time-dependent)
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配体门控钾离子通道 乙酰胆碱激活的钾通道IK(Ach) ATP敏感性钾通道IK(ATP)
广泛存在 种类最多 作用最复杂
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瞬时外向钾通道 (transient outward K+ channels) 电流为IA或Ito1 在去极化明显时激活 →外向电流无整流特性 参与动作电位1相复极过程 特点是激活迅速 失活快 可被4-AP特异性阻滞 Ito1通道分布于所有心肌细胞 但其密度在不同部位 有差别
From Li et al: Am J Physiol 2002; 283:H1031-41
IK1参与快反应细胞动作电位 3相复极 但主要维持4相 静息电位
细胞除极到较正电位时外向电流趋于零--称之为
内向整流（即外向K+电流幅度不随除极膜电位增大而
增大 反而随膜电位增加而减小）
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Voltage-Dependent IK1
Control
Ba2+ 2 mM
-40
3 nA
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
-110 mV 100 ms
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心肌的离子通道 心肌的电活动 离子通道与心律失常的关系
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心肌的离子通道
概念及特征
细胞膜上贯穿脂质双分子层 中间有亲水性孔道 特殊蛋白质 允许适当大小和电荷的离子以被动转运的方式通过
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Components of Cell Membrane
Biophysical Structure
Gated Ion Channels Extracellular K+ (i.e. ground)
• Atrial AP is shorter than ventricular AP in morphology and duration.
• Waves of electrocardiogram reflect the electrical activity of different part in the heart.
Iks与IKr为心肌细胞AP复极3期的主要离子流
克隆的基因KvLQT1及minK共同表达产生的电流具有IKs的特性
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快激活延迟整流钾电流（IKr）
激活时间150ms 可被Ⅲ类抗心律失常药阻滞 使APD延长 克隆的基因HERG及minK或MirP-1共同表达出的电流认为是IKr
超快激活延迟整流钾电流（IKur）
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存在于细胞器 细胞内贮存钙释放进入胞浆的途径
Ryanodine受体钙释放通道 经ICa-L 通道内流的Ca2+ 可触发心肌肌浆网上的RyR2释放贮存钙，引起心肌收 缩。 IP3受体通道 IP3R1与药物和激素引起的心肌收缩反应有关 也参与心脏节律的调节和细胞间信号交流
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电压门控钾离子通道
瞬时外向钾通道IA或Ito1 延迟整流钾通道 IK 内向整流钾通道 IK1
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配体门控离子通道 (ligand-gated ion channels) 配体 激动剂与通道蛋白结合→通道开放→离子流 机械门控离子通道 (mechanically-gated ion channels) 由机械牵拉激活 其他门控离子通道 细胞容积敏感的钾通道、钠激活的钾通道
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根据离子通道离子选择性的不同分类：
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快反应心肌细胞膜 开放时选择性允许Na+内流 特征 电压依赖性 去极化达一定水平被激活 →开放产生内 向钠电流（Ina） →达最大效应→失活关闭 激活和失活速度快 前者1ms, 后者10ms内完成。
根据电压依赖性和对TTX的敏感性不同分为： 快（瞬时）钠通道：参与AP 0期去极化。 慢（持久）钠通道：参与AP 2期平台的形成。
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延迟整流钾通道 (delayed rectifier K+ channels)
电流为IK 在去极化时激活→产生外向电流 与膜的复极化有关 在决定APD中起重要作用
心肌IK有3种成分 慢激活延迟整流钾电流（IKs）
激活时间>3s 可被Chromol 293B特异性阻滞 Iks在心脏不同部位都有表达 但其密度不同
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心肌电压门控钙通道(两种亚型)
受体调控钙通道
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L-型 (long-lasting)
所有心肌细胞膜广泛存在 激活电压高 电流较大 持续时间长 可 被DHPs和Mn2+阻滞 直接参与窦房结 /房室结0期去极化 心房/室肌2期平台维持 心房/室肌的收缩
T-型(transient type)
存在窦房结/房室结 激活电压低 电流微弱 (tiny) /短暂(transient) 可被Ni2+和miberfradil阻滞 参与窦房结舒张去极化的后2/3部分
Intracellular
Na+ (negative voltage
with respect to ground)
K+ channel pore structure
from Doyle et al. (Science,
280:69-77, 1998)
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离子选择性：大小 电荷 每种通道对一种或几种离子有较高通透性 对其他离子则不易/不能通过 门控特性：指引起通道开放与关闭的条件
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Differential APs in the Heart
• The cardiac APs are different in SA node and AV node from other specified conduction tissue in morphology and duration.