氯通道电流

（一）心肌细胞氯通道的电生理特性
1. CFTR氯通道电流
特点:非时间依赖性，而呈外向整流。正常生理条件
下，心肌细胞内氯离子平衡电位在－ 65 ~ － 45mV之间。 当膜电位负于氯离子平衡电位时， ICl 为内向电流，促进
去极化; 而当膜电位去极化时，如平台期，则ICl为外向 电流，而促进复极。
这一电压范围内 ,它既可产生内向电流也可产生外向电流。
2. Ca2+依赖性氯通道电流
在兔心室肌细胞I相复极电流中存在对Ca2+敏感的外向
氯离子流，它不被4-AP及TEA所抑制，由Ca2+所激活，阴离 子阻断剂 SITS 或 DIDS 可抑制该电流。单通道电导一般为 1.0~1.3pS。
在心肌细胞上,该电流主要包括两种成分：
一种是在心肌细胞活动时很快激活并在细胞内 Ca2+瞬流达高峰前衰减称为Ifast，即通常所称的Ca2+ 依赖性氯离子流； 另一种成分是慢激活氯离子流（ Islow ）。 它只是在细胞内 [Ca2+]i瞬流很大时出现，其高峰是在 [Ca2+]i为最大值时。
及心房肌细胞。前者具有自发节律活动，后者为工
作细胞。心房肌细胞动作电位形态与心室肌细胞相
似，时程稍短。一个很重要的不同，就是心房肌细
胞上还存在 IK(ACh) ，在 ACh 作用下，心房肌细胞动作
电位时程明显缩短，出现超极化。
三.
窦房结细胞动作电位及离子流
窦房结细胞不具备 IK1 而具有 INa ，因其最大舒张期电位 一般在-60mV左右，INa总是处于失活状态。其动作电位分为0、 3 及 4 相。 0 相无 INa 参与，去极化主要由 ICa 所致。 3 相复极则 以为IK主。 IK的激活使动作电位复极到最大舒张电位。3 相 中， Na-Ca 交换电流是内向电流，并持续到最大舒张电位以
（二）阈电位水平；
（三）Na+通道的状态。
生的电流称为Na-Ca交换电流，是一种净内向电流。
1.钠-钙交换体的分子结构
有12个跨膜结构，其中第一个为前导肽，断裂后剩
下11个跨膜螺旋，细胞内侧有一个由520个氨基酸形成的
亲水性环处于第5与第6个螺旋之间，与钠-钙交换的调节 有关。目前发现交换体抑制肽（ exchanger inhibitory peptide,XIP）是其抑制剂。
2.INa-Ca的电生理学特性
表现为施与去极化电压后突然复极时出现的尾电流， 为外向电流呈指数衰减，时间常数为 4s。细胞内的Na+ 及 Ca2+ 浓度对该电流有重要影响。当细胞内 Na+ 浓度增高时， 外向电流加大，同时Na+依赖性失活也加速。而微摩尔级 Ca2+浓度的增高，则刺激外向电流。
3.INa-Ca在心肌细胞动作电位中的意义
目前认为，参与心脏起搏点作用的电流有 4 种： IK 、 If 、 ICa和背景Na+电流， 起搏机制：当前一个动作电位复极达最大超极化时，If 激活，并在几百毫秒内逐渐去极化 20-30mV ，达到激活 T 型 Ca2+通道的阈值，产生Ca2+峰电位，其后IK激活，使膜复极化，
并在几百毫秒内渐渐失活，单独IK 失活不能导致膜再次去极
五 氯离子通道电流
氯通道是在心肌细胞上研究较晚的一个离子通 种氯通道：
目前，从功能上，即从电生理特性上，已知主要有
cAMP- 依 赖 性 氯 通 道 ， 即 CFTR (cyst 氯通道；
fibrosis transmembrane conductance regulato
Ca-依赖性氯通道；
细胞肿胀激活的氯通道。
小剂量 ISO （ 0.1μmol/L）或 ACh （ 0.03μmol/L ）作
用下，只改变舒张期去极化速率，而不改变动作电位形状。 在ISO作用下，If的激活曲线向右移，其结果是使If激活加 速。ACh的作用则相反，它使曲线左移，即使If的激活变慢。 无论β-肾上腺能或是毒蕈碱刺激，都是通过cAMP而起作用 的，前者增加，而后者降低细胞内cAMP。
三. 动作电位2相的离子流
心室肌细胞的 2 相形成动作电位
的平台期，主要是内向的ICa.L随时间
减弱与外向 IK随时间增强相互作用的 结果。由于大部分的 ICa.L阻断剂同时 也促进IK，所以使平台的缩短更为显 著。以抑制IK为目的的药物，Ⅲ类抗
心律失常药，则使动作电位明显延长。
鼠类心肌细胞IK在2相活动相对较弱, 而其它哺乳动物的IK则是该相复极的 主要因素。
四. 动作电位3相的离子流
心室肌细胞的3相是动作电位的复极相，此时的离子流主 要是外向电流。 IK的逐渐增强是促进动作电位复极的重要因素； IK1在3相复极也起明显作用，它在3相中突然加强；
INa微弱且持续活动 Na-Ca交换电流在不同哺乳动物心室肌细胞上的3相复极
中作用不一致； Na-K泵电流，因为从静息电位水平起就是外向电流，任
在大鼠心室肌细胞上，用 Li+ 代替细胞外 Na+ ，则阻止了 钠-钙交换，就明显影响缓慢复极期，而使复极变快。用 ryanodine 消除细胞内 Ca2+ 的释放也可得到相似的结果。 INa-Ca
既依赖于细胞外 Na+ 浓度与胞内 Ca2+ 浓度，同时又是电压依赖
性的。负于钠-钙交换的平衡电位（ENa-Ca）的电位时INa-Ca表现 为内向电流，即Ca2+外流同时Na+内流。而当正于ENa-Ca时，为外 向电流。在正常生理条件下，动作电位平台期以后主要为内向 电流，以排Ca2+为主。若在异常条件下，细胞内Na+浓度增高时，
何去极化都使这一电流加大。
五. 动作电位4相的离子流
心室肌细胞的 4 相是动
作电位的完全复极，此时
静息电位是内向与外向电 流平衡的结果。少数不失 活或慢失活的 INa 仍继续活 动，Na-Ca交换电流以内向 电流方式将Ca2+排除细胞。 Na-K 泵的泵电流则是持续 的外向电流。
第二节 不同心肌细胞动作电位中的离子流
三. 动作电位2相的离子流
内向电流： ICa.L 为主要的去极化电流
INa 为慢失活的内向电流 INa-Ca表现为内向电流而使动作电位延长 外向电流: Ik1 是在动作电位的2相中,保持持续活动的外向电流 Ipump是保持持续活动的外向电流 Ik 随时间而逐渐加强.它的增强或减弱对平台的长短有重要 意义.
变If的电压依赖性，细胞内Ca2+浓 度也影响 If ，增加细胞内 Ca
2+ 浓
度，If的幅度加大。
2. If的单通道电流
If的单通道电流极小，其幅度<100 fA(1fA=10-3A)。 由于正于 -60mV时电流幅度太小，而无法记出。从单通
道电流的曲线可以计算出单通道电导约为1pS。
3. If的调制
不大，但在异常条件下，它也可以引起心律失常。
ຫໍສະໝຸດ Baidu 超极化激活的离子电流（If）
超极化激活的电流（I f）是
具有起搏活动心肌细胞特有的阳
离子流，由Na+及K+介导。其反转 电位是 -20mV左右，激活范围在45— -100mV之间。大小与细胞外 Na+ 浓度有关，显示 Na+ 依赖性。
细胞外 Cl- 对 If 有明显影响但不改
有可能产生Ca2+内流，这在病理条件下是有重要意义的。
八. 钠－钾泵电流
Ipump
正常细胞内外的离子浓度差的维持需要一种
耗能的活动。 Na-K 泵以其不停的活动，在以细胞
内ATP为能源，逆着细胞外高钠及细胞内高钾，将
Na+ 从细胞内泵出而将 K+ 从细胞外泵入。这种细胞
内外离子浓度差作为驱动力可保持细胞膜上的各 种转运，以维持细胞的正常活动。例如保持静息 电位，pH，细胞内Ca2+稳态，调节细胞容积等。
1. 钠－钾泵的分子结构
钠-钾泵属于P-型ATP酶家族，包括α和β两个 亚单位。目前已公认， P-型ATP酶家族具有10个跨 膜α螺旋，在第4与第5螺旋之间有一个很大的内环， ATP结合的位点就在该环上，第4、第5和第6螺旋是 与离子结合的部位。
2. Ipump的电生理学特性
Ipump是一种外向电流，在生理条件范围内，在各种电压条
第一节：心室肌细胞动作电位及离子流
一.动作电位0相的离子流
心室肌细胞的0相去极化，以INa为主。习惯上以0相最大
去极化速率（ dV/dtmax, 或 Vmax ）来表示 INa 的强度。 Vmax
的变化与INa的强度并非呈线性关系。 第二个离子流是 ICa.T ，即 T 型钙离子流，其激活电位与 INa相似，也是快速的内向离子流。由于该离子流较弱，在促 进心室肌0相去极化过程中作用不大。
当INa 受抑制时， Vmax降低，表现出去极化速率变慢，
上升支幅度降低。其结果导致兴奋传导变慢。 I 类抗心律失
常药是以抑制INa的作用为特征。
二. 动作电位1相的离子流
1相快速复极化主要是Ito作用的 结果。有些动物具备两个成分：
Ito1 和 Ito2 。豚鼠心室肌 1 相复极
很小，不具备 Ito 。而鼠类 Ito 作用 很强，甚至使平台不显著，动作电 位呈三角形，这对鼠类心率快有重 要意义。 ICl 是另一个在 1 相中活动的离子流。 正常条件下其离子流强度小，在1相 中作用甚微。
（二）慢反应电位
窦房结和房室结的细 胞表现为慢反应电位，其 去极过程由 Ca2+ 和 Na+ 经慢 通道内流造成。慢反应电 位的主要特点是：静息电 位小，去极幅度小，速度
慢，兴奋扩布传导慢。
心肌受到刺激是否产生兴奋，以快钠通 道或慢通道是否处于可以开放的备用状态有 关。兴奋性的高低决定于下列因素： （一）静息电位水平；
4. If的阻断剂 Cs+ 是最早的 If 阻断剂， 2mmol/LCs+ 就足 以阻断If。Cs+对If具有特异性阻断作用。它 能降低分离的窦房结起搏频率的 30% ，对全 窦房结标本也有类似作用。因此即使完全阻 断 If 也不会发生停搏，因此通过抑制 If 减慢
心率是一种很安全的途径。
5. If在窦房结细胞起搏活动中的作用 及起搏机制问题
件下，均为外向电流，即，在生活的心肌细胞上，时时刻刻都
有外向的Ipump产生。但是，该电流的强度大小与细胞内外的 Na+ 与 K+ 的浓度有极重要的关系。细胞外 Na+浓度的降低，使Ipump变
大；细胞内 Na+ 浓度的增高，可使Ipump加大；而细胞外 K+浓度的
降低，则使Ipump变小。
第五章 心肌细胞动作电位及离子流
ICl(cAMP) 的单通道电导为 12pS ， 在 cAMP 作 用 下 ， 其
开放概率较大（ 0.65 ），
而且随时间而增加。 I
Cl(cAMP) 并非在所有心肌
细胞都存在。目前发现在 豚鼠心房肌及心室肌，兔 心室肌及猫心室肌上有此 通道 , 而在狗心室肌无此通
道。
cAMP-dependent ICl(cAMP)
一.蒲氏细胞动作电位及离子流
在狗、猪以及羊等大型哺乳
动物心脏中，蒲氏纤维动作电位
在1相与2相之间，有个明显的切 迹，小型哺乳动物心脏却无此特 征。蒲氏纤维是具有自发节律活 动的细胞，这是与心室肌有重要
区别的。 If 是 4 相去极化的主要
内向电流。
二. 心房肌细胞动作电位及离子流
心房肌细胞在功能上分为两类：心房特殊纤维
3
肿胀激活的氯通道电流
在心肌细胞上,如狗心房肌,心室肌,兔心房肌,发现氯
通道在细胞肿胀时增强。
用低渗压或用正压向细胞内注入液体时 ,在 Ik 、 Ica、
INa-Ca、Ipump等被阻断时，可出现具有典型外向整流特性的
氯离子电流。SITS和DIDS可阻断该离子流。
氯离子电流在正常情况下，对心肌细胞动作电位影响
化，而需其它离子流参与，如背景Na+电流和If。
七、钠-钙交换电流（INa-Ca）
心肌细胞内的 Ca2+ 在许多方面起着重要作用。外
源性的Ca2+流入，然后需要及时排除。心肌细胞膜上
的钙泵作用甚弱，细胞内的Ca2+外排主要靠钠-钙交换
机制。心肌细胞上的钠 -钙交换是以3个分子的钠与一
个分子的钙相交换，因此每次交换都是产电性的。产
后。4 相去极化是其自发节律性活动的基础。与心房肌一样，
也具有IK(ACh)。
第三节 心肌细胞跨膜电位的类型和特点
（一）快反应电位
心房肌、心室肌、心房传
导组织和房室束－浦肯野系统
纤维的动作电位都属于此类。 快反应电位的去极由Na+内流和
Ca2+ 内流两部分组成，主要是
Na+。快反应电位的特点：静息 电位大，去极幅度大，速度快； 兴奋扩布传导快。