生理学讲义5-1

2. 心脏组织的动作电位
根据动作电位0期除 极的速度及其产生 原理的不同, 把心肌 动作电位分为两类: 1). 快反应动作电位 2). 慢反应动作电位
1). 快反应动作电位
• 快反应细胞:
分布于心房, 心室肌, 传导束
• 动作电位分5个时期:
– 除极过程(0期);
– 复极过程: 快速复极初期(1期); 平台期(2期); 快速复极末期(3期);
开始收缩 时间推迟
↑ ↓ ↑
↑
• 阈电位水平
• 邻旁(前缘)部位细胞膜的电位水平
(三). 心肌细胞的兴奋性
1. 兴奋的周期性变化
有效不应期 时相 膜电位 兴奋性 绝对不应期 局部反应期 0 期→3 期 3 期复极 →-55mV 为零 相对不应期 3 期复极 超常期 3 期复极
-55→-60mV -60→-80mV -80→-90mV 有局部兴奋, 兴奋性正在 但不能产生 恢复, 但低 动作电位 于正常 超过正常
第五章 血液循环
第一节 心脏生理
第二节 血管生理
第三节 心血管活动的调节
血液循环系统: • 心脏:
推动血液流动的器官
• 血管:
血液流动的管道 运输血液 分配血液 物质交换
第一节 心脏生理
(房结区-结区-结希区) 心脏由心肌细胞组成 房室结 房室束 心肌细胞: (希氏束) 窦房结
• 普通心肌细胞 (心房心室肌):
流向
离子通道(电流) 快反应 Na+通道 (INa) If (Na+为主)通道 (If) L 型 Ca2+通道 (ICa-L) T 型 Ca2+通道 (ICa-T)
特 征 去极化(-70mv)激活, 速度快 超极化激活,速度慢,随时间 ↑, 最大激活电位约-100mv 去极化至-40mv 激活,速度慢 去极化激活, 阈电位-50mv
பைடு நூலகம்
窦房结 房室交界
房室束左右支
浦氏纤维
2. 兴奋的传布----传导性
(3). 影响心肌细胞传导的因素
• 传导速度∝心肌细胞的直径
羊: 浦氏纤维细胞直径 70 m, 传导速度 4 m/s; 房室交界细胞直径 3 m, 传导速度 0.05 m/s
• 0期除极的速度与幅度 • 静息电位或舒张期电位水平
3. 期前收缩与代偿间歇
• 期前收缩 心室发生在下次 窦房结兴奋所产 生的正常收缩之 前的收缩. • 代偿间歇 在一次期前收缩 之后一段较长的 心脏舒张期.
(四). 心肌细胞的收缩性
收缩机制: 与骨骼肌相同
刺激→细胞膜爆发动作电位→兴奋-收缩耦联 →肌丝滑行→整个肌细胞收缩
1. 心肌收缩的特点: ① 对细胞外液的Ca2+浓度有明显依耐性; ② 同步收缩(全或无式收缩); ③ 不发生强直收缩.
2). 后负荷的影响
在整体心脏中, 后负荷大动脉血压(射血时阻力) 前负荷固定: 后负荷↑, 收缩张力↑, 收缩时间、 速度、距离↓, 每次射血量↓ 前负荷不固定: 后负荷↑, 前负荷↑, 收缩张力↑, 速度不变 后负荷↑ ↓ 射血量↓→心室余血量↑+ 静脉回流量不变 ↓ 心室舒张末期容量↑ 不射 减血 ↓ 慢速 射血量↑←收缩张力↑
结间束 (心房肌)
有兴奋性, 传导性, 收缩性; 无自律性
• 特殊心肌细胞 (传导系统):
浦肯野纤维
有兴奋性, 传导性,自律性; 无收缩性
房室束左右支
第一节 心脏生理
一. 心肌生物电与心肌特性
• 心肌细胞的跨膜电位及产生原理
• 心肌兴奋的发生与传布
• 心肌细胞的兴奋性
• 心肌细胞的收缩性
心肌细胞膜的离子通道与电流
(逐渐加大) (逐渐减少)
窦房结细胞4期自动除极
(Na+)
Na+ Ca2+ K+ K+
Ca2+
浦氏细胞4期自动除极
Na+ (If) K+ (IK)
(3). 影响自律性的因素
自律性:
1 > 对照 > 2 高 低
2. 兴奋的传布----传导性
(1). 兴奋传导的原理 细胞间闰盘 (缝隙 连接) 传导: 局部电流通过低电阻 孔道
度
3). 神经体液因素对心肌收缩能力的影响 ↓影响 O2供给, PH, 胞内Ca2+浓度→心肌的机能状态 ↓ 心肌收缩能力 ① 血浆或细胞外Ca2+浓度 ↑ ↑ ② 缺O2和酸中毒 H+↑(与Ca2+竞争原宁蛋白) ATP ↓ ③ 交感神经或儿茶酚胺 ↑ ↑
三种因素对心肌收缩强度的影响
心肌收缩强度 影响因素 张力 前负荷↑ 后负荷↑ 收缩力↑ ↑ ↑ ↑ 长度(缩短) 收缩速度 ↑
内向整流钾流Ik1的电流-电压曲线
一. 心肌生物电与心肌特性
(一). 心肌细胞的跨膜电位及其产生原理
1. 心肌细胞的静息膜电位 ①普通心肌细胞(静息电位稳定)
接近于K+平衡电位; 膜对K+通透性 大大超过其它离子
②特殊心肌细胞(静息电位不稳定)
窦房结, 房室结的起搏细胞: 跨膜的Ca2+ , Na+内流逐渐加大并 超过随时间而递减的K+外流 浦肯野纤维: 跨膜的Na+内流逐渐加大并超过随 时间而递减的K+外流
2. 兴奋的传布----传导性
(2). 心内兴奋传导的途径(传导系统)
窦房结→心房肌, 结间束→左,右心房
传导时间
0.06 s
房室交界 希氏束左右支 心室肌 浦氏纤维
0.1 s
0.06 s
0.22 s
房-室传导延搁:
避免房室同时收缩;
心室收缩前有较多血液充盈.
心房,心室内传导速度快: 同步收缩, 泵血效果好
• 特点:
– 静息电位大(-85~-95mV); – 0期除极速度快, 幅度高; – 0期除极主要与Na+内流 有关; – 具有快, 慢通道
– 静息期或舒张期(4期)
K+
K+
(Ik1) (Ito) (Ik) (Ik1)
2). 慢反应动作电位
• 慢反应细胞: 主要分布于窦房结, 房室交界处. • 特点:
心肌 _ + _ _ +
骨骼肌 + _
+
ryanodine 受体 (RYR)
（终末池膜）
(RYR)
2. 影响收缩的因素
1). 前负荷 • ---影响初长度→收 缩时产生的张力 • 心室肌初长度收 缩前进入心室的血 量静脉回流量 • 左心室最适前负荷 时, 舒张期心室内压 10~12mmHg, 收缩 时产生的压力最大
频率: 90~100
(次/分)自律性最高 窦性心率
40~60
此外: 异位心率
15~40
(2). 自律细胞的电位特点 其4期电位不稳定, 存在4期(舒张期)自动除极 原因: • 快反应自律细胞:
浦氏细胞: 小量 Na+↓内 (If) > K+↑外
(逐渐加大) (逐渐减少)
• 慢反应自律细胞: 窦房结: Ca2+↓内 , Na+↓内 (If) > K+↑外
内 向 电 流 (Na+ Ca2+)
内向整流 K+通道 (IK1) 非门控, 静息状态通透性大, 外 去极化至 -20mv, IK1≈0 向 延迟整流 K+通道 (IK) 去极化至-40mv 激活, 复极 电 化至-50mv 去激活, 速度慢 流 快瞬时 K+ 通道 去极化至 -30mv 时激活, (K+) 一过性外向电流 (Ito) 灭活很快
– – – – 静息电位小(-60 ~ -70mV); 0期除极速度慢, 幅度低; 0期除极主要与Ca2+内流有关; 只有慢通道.
• 动作电位分4, 0, 3期:
– 4期: 不稳定, 自动除极 Ca2+↓内, Na+↓内 > K+↑外 – 0期: Ca2+通道开放 – 3期: Ca2+通道关闭, K+外流
电压门控离子通道
• 门控(gating)特性和离子选择性(ion selectivity)
激活 通道关闭 (备用状态)
通道打开 (激活状态)
复活 通道失活 (失活状态)
失活
Na+通道亚单位的分子结构示意图
S4
P 段
m闸门
电压门控
h闸门
失活机制 离子选择
快反应 Na+ 通道与延迟整流 K+ 通道
0 4 3
• • • •
快反应非自律细胞: 心房心室肌; 快反应自律细胞: 希氏束, 浦氏纤维; 慢反应非自律细胞: 房室交界(结区); 慢反应自律细胞: 窦房结, 房室交界(房结区, 结希区)
3). 心肌细胞膜的离子通道
快, 慢反应细胞电生理特性的比较
快反应细胞
静息膜电位 阈电位 除极化幅度 除极化速度 传导速度 0 期离子活动 0 期离子通道 离 激活时间常数 子 失活时间常数 通 阻断剂 道 特 引起完全失活 性 的膜电位 -85 ~ -95 mV -60 ~ -70 mV 100 ~ 130 mV 200 ~ 1000 V/s 0.5 ~ 3.0 m/s Na+快速内流 快通道为主 < 1 ms < 10 ms 河豚毒 - 50 mV
慢反应细胞
-60 ~ -70 mV -30 ~ - 40 mV 35 ~ 75 mV 1 ~ 10 V/s 0.01 ~ 0.1 m/s Ca2+缓慢内流 慢通道 20 ~ 30 ms 100 ~ 300 ms 异博定 Mn2+ + 20 mV
(二). 心肌兴奋的发生与传布
1. 心肌兴奋的发生----自动节律性 心肌能够自动地、按一定节律发生兴奋的能力 (特性)，称为自动节律性(自律性)。 心肌的自律性起源于心肌本身。 (1). 自律性来源于自律细胞 心脏传导系统: 窦房结, 结间束, 房室交界, 希氏束, 浦氏纤维
最后, 膜电位达静息电位, 兴奋性恢复正常
心肌兴奋性变化的特点:
有效不应期特别长(整个收缩期+舒张早期) ↓
心脏不会发生强直收缩, 始终保持着 收缩与舒张交替的节律性活动 ↓ ↓ 心脏: 射血 充盈
2. 影响兴奋性的因素
兴奋性的高低决定于静息电位与阈电位之间的差距 • 静息电位: ↓, 兴奋性低; • 阈电位: ↓, 兴奋性高; • Na+ (Ca2+)通道的状态: 备用, 激活, 失活