高钾、低钾血症对心肌兴奋性的影响

(wuwei1970的博客)

原来心肌复极、静息状态的电活动分别是由不同类型的钾通道负责：高钾、低钾血症对心肌兴奋性的影响

问题1：高钾血症时，心肌复极时钾通道通透性增大，钾外流变快，但心肌静息状态时钾外流却减慢，两者不是矛盾吗？

问题2：低钾血症时，为什么骨骼肌、平滑肌的兴奋性下降、而心肌细胞的兴奋性升高？

答：可兴奋细胞（心肌、骨骼肌、平滑肌等）细胞膜上钾通道电流越强，钾外流越多，细胞内负电荷就越多，细胞的兴奋性越低;反之，钾外流越少，细胞内负电荷越少，细胞的兴奋性就越高。

心肌细胞的钾通道种类多，分为：

1. 电压依赖性钾通道，包括：

Ik (延迟外向整流钾通道）：Ikr（快激活整流钾电流）, Iks（慢激活整流钾电流）, Ikur （ultra-rapid激活整流钾电流)

Ik1(内向整流钾通道(inward rectifier potassium current），Ito (瞬时外向钾通道）

2. 配体/ 受体激活的钾通道，包括：IkATP (ATP依赖性钾通道）, IkAch（乙酰胆碱依赖性钾通道, IkAA（花生四烯酸依赖性钾通道）

上述各种钾通道，在心肌细胞的正常电生理活动和病理状态下的电活动中各自发挥其特定的作用。一般而言，电压依赖性钾通道和IkAch在心肌细胞的正常电生理活动中起重要作用，而在心肌缺血等病理条件下，配体/ 受体激活的钾通道如IkATP，IkAA等变得重要。

心肌细胞动作电位复极化及静息膜电位的形成，分别由不同类型的钾通道参与：

（1）心肌细胞动作电位复极相的主要离子流取决于Ikr（快激活整流钾电流）, 其辐值大小决定了动作电位复极的速率。细胞外钾离子浓度变动对心肌Ikr的通透性会产生影响，即: 细

胞外低钾时，心肌细胞Ikr变弱，钾外流减少，复极变慢，故心肌收缩性（平台期钙内流）＼自律性（复极4相自发钠内流）增强; 反之，细胞外高钾时，Ikr变强，钾外流增多, 复极变快，心肌收缩性、自律性下降。

(2) 心肌细胞静息膜电位（正常：-90mv) 则主要受Ik1(内向整流钾通道)及背景钠内流的影响（参见人卫，朱大年等主编的“生理学”第8版P101-102）这一点与骨骼肌、平滑肌不同，骨骼肌、平滑肌无Ik1）。整流是引用物理学上的名词,指电流易向一个方向流动,而不易向反方向流动；内向整流（inward rectification)是指正离子易从细胞外流入胞内,而不易从细胞膜内流向膜外（参见人卫，姚泰的“生理学”第5版 P88）。Ik1(内向整流钾通道)开放程度受膜电位的影响。低钾血症，心肌细胞膜发生超极化趋势时（静息膜电位在-85mv 以下），Ik1激活，促进钾内流的电场力大于促进钾外流的浓度势能，钾则内流；以阻止钾外流，而基础的钠内流又使膜部分去极化，从而使心肌细胞的静息电位绝对值减小，故兴奋性增高。而骨骼肌、平滑肌无Ik1,所以低钾血症骨骼肌、平滑肌发生超极化趋势时，无法阻断钾的外流，从而最终引起超极化现象，骨骼肌、平滑肌的兴奋性下降。

(3) 高钾血症,心肌细胞静息状态时根本无超极化发生（因为高血钾导致心肌细胞静息状态时细胞内外钾浓度差缩小，钾外流变少，静息膜电位绝对值变小，如为-75mv),心肌兴奋性会因为较接近阈电位而暂时升高，但当静息膜电位过于接近阈电位-60mv时，快钠通道完全失活，心肌兴奋性下降。

综合（1）（3）点可回答问题1，第（2）点可回答问题2。

总之，细胞外钾变化对心肌的影响是：低钾血症时，钾外流变少，心肌兴奋性、自律性升高; 高钾血症时，（复极）钾外流变多，自律性下降，心肌兴奋性先升后降。因自律性就是心肌自律细胞的兴奋性，故简而言之，低钾血症时心肌兴奋性升高，高钾血症时心肌兴奋性降低！