心肌细胞的离子通道与药物的选择总结

心肌细胞膜的离子通道种 类、结构及功能
Resting
Activated
Inactivated
心肌细胞膜的离子通道种类、 结构及功能

钠通道:0相除极由钠通道开放引起,电压 达-60mv时激活,除极第一毫秒内钠流(INa) 快速进入细胞内,但失活门关闭Ina下降缓 慢。存在三种状态：静息态、激活态、 失活态。
膜反应性 (membraneresponsiveness)是 心肌细胞在不同电位水平受到刺激后所 表现的去极反应。膜反应性是决定传导 速度的重要因素 (图19-2)。
心肌细胞膜的离子通道种类、结 构及功能
v/s
600
正 常 300 奎 尼 丁
－100
－75
－50mV
心肌细胞膜的离子通道种类、结 构及功能
心律失常发生的机制
（4）.后除极分为两类，早后除极和迟后除 极。是心肌尚未完全复极时出现的去期 极，主要由于Ca2+内流所致。
钙拮抗药可阻断慢钙通道，抑制Ca2+ 内流，消除心律失常。 利多卡因能促进3期K+外流，加速复极 过程，可防止发生早后除极 (图19-3)。
心律失常发生的机制
图19-3早后除极与触发活动

静息膜电位:位于细胞膜上钠-钾泵主动转 运钾离子进入细胞内造成细胞内钾远高 于细胞外,而细胞外钠离子高于细胞内,由 于细胞膜对钾离子具有相对高的通透性, 由此钾离子跨过细胞膜,把带负电荷的阴 离子留在细胞内,细胞膜变成带静息电位 差的极化状态。表现为内负外正。
心肌细胞的动作电位
1.心肌细胞RP: 心肌细胞在静息期，细胞膜的两侧呈内负 外正极化状态，所测的电位差为静息膜电位 2.心肌细胞的动作电位（AP）: (1)快反应细胞;由Na+内流所致;去极迅速， 传导速度快，静息电位高 (-80一-95mV)，属 快反应细胞，其动作电位称为快反应电位。
心肌细胞膜的离子通道种类、结 构及功能

钾通道分布组织差异
人体心室肌无Ikur 人体心房肌有Ikur、Ito 人体心房肌IKACh丰富、心室肌稀少 人体心肌复极电流Ikr>Iks
心肌细胞膜的离子通道种类、结 构及功能(钠离子)
0相幅度 兴奋性 、传导性 （静脉注射乳酸钠改善传导）
4相If增强 Na+ Na+— Ca2+竞争 内流 Na+— Ca2+交换
心肌细胞的离子通道与药物 的选择
心肌细胞的离子通道与药 物的选择
心肌细胞的电生理基础 抗心律失常药物 离子通道疾病及药物的选择。

二. 心肌细胞电生理基础
心肌细胞电生理概论 心肌细胞的动作电位 心肌细胞膜的离子通道种类、结构及功 能 心律失常发生的机制

心肌细胞电生理概论

心肌细胞膜的离子通道种类、结构 及功能

钾通道：分为二个不同类型，即电压门 控钾通道（K）和内向整流性钾通道 （KI），其中对KI 3相复极时为K，维持 静息膜电位为KI。其中KI在解释LQTS和3 类抗心律失常药物机制中有重要作用。
心肌细胞膜的离子通道种类、结构 及功能

钾通道种类
Ito1 电压依赖钙不敏感瞬间外向钾流 Ito2 电压依赖钙敏感瞬间外向钾流 Ikur 超快速延迟整流性外向钾流 Ikr 快速延迟整流性外向钾流 Iks 缓慢延迟整流性外向钾流 Ikp 平台期外向钾流 Ik1 内向整流性钾流 IKATP ATP敏感性钾流 IKACh 乙酰胆碱激活钾流
心律失常发生的机制
B、迟后除极 -出现在完全复极后舒张早期。
其发生机制可能是由于细胞内Ca2+超负荷， 而引起短暂Na+内流所致 (图19-4)。
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心律失常发生的机制
图19－4迟后除极与触发活动
心律失常发生的机制
2、冲动传导障碍 心肌冲动传导障碍除可引起部分或完全传导阻 滞外，尚可引起折返激动 (reentry)。 折返激动是引起早搏、心动过速、扑动和颤动 的原因。折返激动的形成，除因在心肌病变部位 发生单向传导阻滞外，尚因有效不应期的缩短和心 肌组织存在环形通路。
心肌细胞的动作电位

不同的心肌细胞表现不同的动作电位
心肌细胞的动作电位

不同的动作电位来自不同的离子流 (浦氏纤维)
心肌细胞的动作电位
起搏细胞离子流
心肌细胞的动作电位
可见心肌电活性由5种不同类型的离子流 组成 （向上为外向电流，向下为内向电流）

心肌细胞膜的离子通道种 类、结构及功能
离子通道是跨膜蛋白组成的孔道，允许 高度选择性离子通过，存在二种状态 （开放和关闭状态）。 模式：有二个阀门，激活阀门和失活阀 门，都开放，离子才能通过。
心肌细胞的动作电位
(2)慢反应细胞:由Ca2+内流而致，去极速度慢， 传导速度亦慢，静息电位低 (-50～ - 70mV)， 其动作电位称为慢反应电位 (图19-1)。 3.AP分为5期 即0、1、2、3、4期。0期为去极过程， 1、2、3期为复极过程。
心肌细胞的动作电位
0期－快Na＋通道被激活：大量Na＋ 内流0期上 升最大速度 (Vmax)表示兴奋传导 速度。 1期－ (复极早期)短暂K＋外流(Ito)。 2期－(平台期)L型Ca2+内流；Na＋慢通道内流； 钾外流 ； Na ＋ -Ca2 ＋交换。 3期－ (复极末期) K＋ 外流增多。 4期－ (静息期)此期心肌细胞膜上 Na＋ -K ＋泵工作。
分为Ia、lb和Ic三组。
Ia类药物：
（1）适度阻滞钠通道
心律失常发生的机制
正常自律
机制改变 冲动形成异常 异常自律 机制形成 心律失常 发生机制 冲动传导异常 折返激动 单次折返（早搏） 自律 细胞
4期除极速度
RP－阈电位
非自律细胞 （RP<-60mV）
单纯传导障碍（减慢、阻滞）
连续折返（心动过速）
并行心律
心律失常发生的机制
兴奋冲动形成异常或传导异常
磷酸化敏感离子通道(Phosphorylation sensitive ion channels) 孔蛋白(Porins)

心肌细胞膜的离子通道种类、结 构及功能
Na+
IV III
I
II

心肌细胞膜的离子通道种类、结构及功能 钠通道结构示意图
S5/S6 loop – related to ion selectivity S4 – related to voltage sensing
心肌去极后，必需复极到-60mV，受到刺激能发生传播 性兴奋，自去极到引起传播性兴奋，此段时间间隔称 有效不应期 (effective refractory period,ERP) 有效不应期的缩短或浦肯野纤维分支有效不应期 的不一致，均易形成折返激动。 抗心律失常药可延长或相对延长有效不应期，使 冲动落入有效不应期。
非自律心肌细胞，但当其静息电位降低到
-60mV以下时，亦能出现自律性，称为异常自律机制 形成。可使心肌形成反复冲动，而引起心律失常。 （3）.触发活动 (triggered activity) 是在一个动作电位除极后引发的频率快，振幅 小的振荡电位，膜电位不稳定。这种电位容易达到 阈电位，引起期前兴奋.
心肌细胞膜的离子通道种 类、结构及功能
通道的类型(Different types of ion channel )
配基门控通道(Ligand-gated ion channels)
电压门控通道(Voltage-gated ion channels)
机械敏感离子通道(Mechanosensitive ion channels)
心肌细胞膜的离子通道种类、结 构及功能

钙通道：，由四个亚单位组成。功能为 调节进入细胞内钙离子。钙离子开放和 关闭是连续的猝发状活性，在除极过程 中钙离子流发生在一定时间内（时间信 赖）和一定的电压（电压信赖）。跨膜 的螺旋结构可能是钙阻滞剂的结合位点。 双氢吡啶类、维拉帕米和地尔硫卓分别 结合于通道的N、V、D点。心血管系统 二个类型通道：T和L型。
心肌细胞膜的离子通道种类、结构 及功能


钾通道：现在所有的钾通道阻滞剂,基本阻滞的是快 内向延迟整流性钾通道（Ikr）和慢延迟整流性钾通道 （ Iks） ，而且以KIr 为主。所谓纯3类药物,即选择性Ikr 阻滞剂,如索他洛尔、依布利特、多非利特都是选择性 阻滞Ikr 。而胺碘酮则阻滞Ikr 、 Iks 、 Iki。 阻滞Ikr 、 、 Iks的区别在于选择性Ikr阻滞表现为反转使 用信赖，即心率减慢时，阻滞作用加强，此为心动过 缓时主要复极电流是Ikr，阻滞Iks表现为使用信赖，即心 率加快时，阻滞作用加强，此为心动过速时主要复极 电流是Iks。因此在临床使用时心率减慢时QT生长明显， 并诱发后除极。是Ikr阻滞共性。而胺碘酮为非选择性， 不诱发后除极。
1. 介入治疗基于临床电生理发展 70年代初用于临床，已成熟 2. 药物治疗基于细胞和分子电生理发展 80年代开始，发展较快
心肌细胞电生理概论

1心肌细胞电活动不同于神经原、骨骼肌


神经原细胞 细胞
骨骼肌细胞
心肌
心肌细胞电生理概论
工作细胞
心肌细 胞
快反应细胞 自律细胞 慢反应细胞
心肌细胞电生理概论

心肌细胞膜的离子通道种 类、结构及功能
Ion channels are membrane spanning proteins
心肌细胞膜的离子通道种 类、结构及功能
Opening and closing of channels requires conformational change
心肌细胞膜的离子通道种 类、结构及功能
Extracellular
+ Na
K+
Cl
++ Ca
ClNa+ Na+
Na+
K+
Ca++
K+
ATP
K
ATP
+
心肌细胞膜的离子通道种 类、结构及功能
Properties of ion channels
离子通道的特征(Common features of ion channels) • 跨膜蛋白( Membrane-spanning proteins) • 开放和关闭是构象发生改变引发(Opening and closing of a channel involves) conformational change • 离子通过离子通道是被动移动( Flux of ions through the channel is passive)
K+
0
PK
兴奋—收缩偶联
心肌细胞膜的离子通道种类、结构及功能(钙
离子 )
Na+内流屏障作用
Na+内流
兴奋性 幅度 速度 0相 传导性
Ca2+
除极化过程减弱 2相延长 Ca2+内流 兴奋—收缩耦联
平台压低 不应期延长
APD延长
心缩力 传导性
慢反应细胞的0相幅度 、速度
心肌细胞膜的离子通道种类、结 构及功能
折返激动发生的机制如图19-5所示。
心律失常发生的机制
正常冲动传导
单向阻滞和折返
图19-5浦肯野纤维末梢正常冲动传导、单向阻滞和折返形成
心律失常发生的机制
3、并行心律 是指在心脏中除了正常窦房节起搏点外， 尚存在一个异常兴奋的异位起搏点，此起 搏点的周围有不同程度的传入或传出阻滞， 保护了此异位起搏点使其能间断发出冲动 兴奋心脏。这样心脏激动实际上受两个并 存的兴奋点不同程度地支配，故称并行心 律。
1、冲动形成障碍
如果窦房结功能降低或潜在起搏点的自律性 增强，均导致冲动形成的异常，出现心律失常。 （1）.正常自律机制改变: 参与正常舒张期自动除极化的起搏电流发生 改变而引起的自律性变化称为正常自律机制改变。 态下，常出现窦性心动过速和房性及室性心律失 常等。
心律失常发生的机制
（2）.异常自律机制形成:
浦氏纤维自律性
Ca2+内流
兴奋—收缩偶联
Ca2+外流
心缩力
心肌细胞膜的离子通道种类、结 构及功能
(K+、C a2+和Na+对心脏活动的影响)
1)、K+
K+
0
兴奋性和传导性 先升后降 PK 2相缩短 APD和不应期缩短 Ca2+内流抑制 兴奋—收缩偶联 心缩力 浓度差 MP 兴奋性 （骨骼肌麻痹） MP （浦氏纤维） 兴奋性 复极化速度 Ca2+内流 3相和APD延长 心缩力
抗心律失常药物
抗心律失常药的作用机制 抗心律失常药的分类 几种常用的抗心律失常的药物
抗心律失常药的作用机 制
(1)直接作用在心肌的离子通道，影响心肌细胞膜 对Na＋、K＋、Ca2+的通透性;
(2)阻断心肌的受体，改变心肌的自律性、传导性， 而恢复心脏的正常节律。 。
抗心律失常药的分类
抗心律失常药分类 1.第I类是钠通道阻滞药