心脏生物电活动

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（Biblioteka Baidu1） ）
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
一、心肌细胞的电生理特性
1、各部位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,
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
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
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
膜内电位急剧上升，直至接近钠平衡电位，形成 期 膜内电位急剧上升，直至接近钠平衡电位，形成0期
（2）复极过程：从0期去极化 →静息电位
1期（phase 1） 从+30mV→0mV 约 10ms，由短暂的瞬时性外向电流引起 Ito通道在去极化到约-30mV时激活，为 K+外流：激活门：但k+外流远小于na+ 内流；失活门
快钠通道的屏障作用
高钙
低钙
屏障作用增强
轻度时屏障作用减弱
低钙严重时， 钠通道失活曲线加重
兴奋性降低
兴奋性升高
兴奋性降低
钙离子对平台期的影响： 高钙时钙内流增多，激活钙依赖性 钾通道，钾外流加速，平台期缩短，动 作电位缩短，有效不应期缩短。反之， 动作电位延长，有效不应期延长。
酸中毒对兴奋性的影响
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
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
IK：因去极化激活，引起复极化，复极 至-50mV时，因失活逐渐关闭，导致K+ 外流衰减，是最重要的离子基础。 ICa：复极到最大舒张电位→IK衰减，If 激活内流→舒张去极化到-50mV → T型 Ca2+通道激活，引起少量Ca2+内流→ 进一步舒张去极化→ Ica-l激活→ 动作电 位。 。
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
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)
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
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
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
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
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
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
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。
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↑
心房肌细胞的动作电位
去极化没有明显区别 复极化时：有更多种类的钾通道，钾外 流快，复极化快，并且，心房肌瞬时外 向钾通道比较发达，没有明显的2期和3 期的区分
自律心肌细胞
快反应细胞：房室束、束支、浦肯野细 胞 慢反应细胞：窦房结、房室交界区
浦肯野细胞
最大舒张电位也为k+平衡电位，但静息 电位更负（IK1通道密度更高） 0期去极化也为na+内流引起，速度更快 复极也分为1、2、3期，由于1期复极化 显著，2期Ical小于心室肌细胞，平台期 电位水平更负 由于存在慢钠内向电流，平台期更长
低于正常 高于正常
慢反应细胞：由于Ical通道的复活很慢， 往往在动作电位完全复极化后，细胞仍 处于不应期，称为复极后不应状态，慢 反应细胞未发现超长期。
*心肌兴奋时兴奋性变化的主要特点：有效 心肌兴奋时兴奋性变化的主要特点： 心肌兴奋时兴奋性变化的主要特点 不应期特别长(平均250ms), 250ms),相当于心肌整个 不应期特别长(平均250ms),相当于心肌整个 收缩期和舒张早期。 收缩期和舒张早期。 *意义：保证心肌能收缩和舒张交替进行,不 意义：保证心肌能收缩和舒张交替进行, 出现完全性强直收缩的生理学基础 的生理学基础。 出现完全性强直收缩的生理学基础。 有效不应期的长短主要取决2 平台期）。 有效不应期的长短主要取决2期（平台期）。
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
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 ～－
收 缩 ， 总 下 窦 期 律 愌 性 兴 奋 ， 的 兴 奋 惊 窦 律 收 缩 , , , , 效 不 应 期 内 , , , , 不 愌 的 ， 当 窦 性 兴 奋 落 在 期 前 收 缩 的 有 因 窦 性 节 律 的 兴 奋 是 规 律 下 传
心肌的兴奋性受电解质和酸碱 度等多种因素的影响