《生理学》心脏的生物电活动和生理特性

K+ 通道：丰富的IK1通道 非门控、开放程度受膜电位影响
Ions and Cells
Extracellular fluid
Intracellular fluid
Na+ K+ Ca+2 Mg+2 ClHCO3SO4-2
Phosphates
pH
140 mM 4 mM 2.4 mM 1.2 mM
103 mM 28 mM 1 mM 4 mM
收缩性（contractility）
机械特性
（一）兴奋性
1、兴奋性的周期性变化 心肌细胞每次兴奋,其膜通道存在备用状态、激
活、失活和复活过程；其兴奋性也随之发生相应 的周期性改变。
（1）有效不应期（ERP）
绝对不应期（ARP） 局部反应期：
（2）相对不应期（RRP）
（3）超常期（SNP）
局部反应期
电位变化： +30→0mV 持续时间： 10ms （与０期合称为锋电位） 形成机制： K+外流（一过性外向电流 Ito ）
一过性外向电流 Ito通道: K+等
-30mv开放 5—10ms
1期
按任意键显示动画 2
②２期（平台期）
电位变化： 0mV
持续时间： 100~150ms
形成机制：外向离子流(IK)≈内向离子流(ICa-L )
（一）工作细胞的跨膜电位及其产生机制
（以心室肌细胞为例）
1．心室肌细胞RP形成机制
（1）幅度：-90mV(较骨骼肌细胞、神经细胞大)。
（2）机制：=K+平衡电位
条件： ① 膜两侧存在浓度差：
[K+]i ＞ [K+]o＝28∶1
[Na+]i ＜[Na+]o＝ 1∶13
②膜通透性具选择性： K+/Na+＝100/1
随着膜复极的进行， 膜内电位愈负, IK1的内向整流愈弱， K+外流愈快(正反馈)。
3期
3期
○泵
按任意键显示动画2
④４期（静息期，电舒张期）
电位变化： 稳定在－90mV 持续时间： 与心率有关 形成机制：离子转运机制增强
Na+-K+泵
Na+ -Ca2+交换体
Ca2+泵
3︰2
3︰1
少量Ca2+出胞
（活动时间持续 强度可调 ）
相对不应期
超常期
2、影响兴奋性的因素
(1)RP(最大复极电位)的水平： RP↑→距阈电位远→需刺激阈值↑→兴奋性↓ RP↓→距阈电位近→需刺激阈值↓→兴奋性↑
细胞【K+】 实验时
(2)阈电位的水平： （为少见的原因）
上移→RP距阈电位远→需刺激阈值↑→兴奋性↓ 下移→RP距阈电位近→需刺激阈值↓→兴奋性↑
Cl-
Na+
Cl-
Na+
Lipid bilayer membrane
2.心室肌细胞AP的形成机制：
（1）去极化过程（0期）
电位变化：－90→+30mV 持续时间：1～2ms 形成机制：Na+内流（快通道，INa ）
0期
按任意键显示动画2
快Na+通道（INa ）的特点
①电压依赖性，激活电压：－70mV（再生性Na+内流）
(K+)
(Ca2+、Na+)
L型钙通道（慢通道）
阻断:Mn2+,
Ca2+拮抗剂(维拉帕米等)
IK通道 0期 —40mv激活 复极—50mv失活 按任意键显示动画2
2期
③３期（快速复极末期）
电位变化： 0→－90mV 持续时间： 100~150ms 形成机制：K+外流(IK ,后期有IK1参与）
再生性复极：
低 钙 抽 筋
(3)形成０期去极化的离子通道的性状
快（慢）反应细胞产生０期去极化的Na+通道和Ca2+ 通道，都有静息、激活和失活三种状态。通道处于何种 状态则取决于当时的膜电位以及有关的时间进程。
慢反应细胞（slow response cell）——
由慢Ca2+通道开放引起缓慢去极化的心肌细胞。
包括：窦房结细胞、房室交界区细胞
（2）复极化过程（3期）
3期：慢钙通道（Ica-L型）渐失活 + 激活钾通道（IK）
→ Ca2+内流↓+ K+外流的逐渐增加→ 最大复极电位。
3期 按任意键显示动画1、2
②激活开放快，失活关闭快，去极化-70mv—<1ms--0mv ③对河豚毒不敏感
Na+通道阻断剂…..心律失常
快反应细胞（fast response cell）——
由快Na+通道开放引起快速去极化的心肌细胞。 包括：心房肌、心室肌、浦肯野细胞
快反应动作电位
（2）复极化过程（1、2、3期）
①１期（快速复极初期）
7.4
10 mM 140 mM ~50 nM
4 mM 58 mM 10 mM 2 mM 75 mM
7.0
Na+
ATP K+
ClK+
Cl- Na+ K+
Cl-
Na+
A Cell
Na+
Cl-
Na+
Cl-
Na+
K+ Cl-
K+
K+
Cl-
Cl-
Cl-
K+
K+
ClCl-
Cl-
K+
Cl- Na+ Cl-
Na+
（二）自律细胞的跨膜电位及其产生机制
自律细胞的共同特点：AＰ的 4 期不稳定 （可发生缓慢的自动去极化）
４期形成机制：进行性增强的净内向电流
原因： ①内向电流逐渐增强 ②外向电流逐渐减弱 ③二者兼有
1、窦房结 P细胞
（1）去极化过程（0期）
I K+1通道 Na+通道少
Ca2+内流( ICa-L )， 膜去极达－40mv时开放
——快反应自律细胞
2、浦肯野细胞
4期形成机制
①逐渐衰减的 IK （弱） ②逐渐增强的 If （起搏电流，强，为主）
主要是Na+内 流
二、心肌的电生理特性
心肌细胞的四大生理特性：
兴奋性（excitability） 传导性（conductivity）
电生理特性
自律性（autorhythmicity）
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第二节 心脏的生物电活动和生理特性
心肌细胞分类
工作细胞
心房肌 具兴奋性、传导性、 心室肌 收缩性，无自律性。
快反应细胞 慢反应细胞
自律细胞
窦房结细胞 浦肯野细胞
房室结细胞
具兴奋性、传导性、自律性， 收缩性基本丧失
有兴奋性，传导性差， 无自律性和制
（3）自动去极化过程（4期）
三种起搏离子流
（一种外向、两种内向）
K+
① IK —逐渐衰减的K+外流 阻断剂
（基础离子流 ）
甲磺酰苯胺类
Na+ Ca2+
② If —进行性增强的Na+内流 铯 ③ ICa-T —后期激活的Ca2+内流 镍
2、浦肯野细胞
AＰ的特点
① 0、1、2、3期与心室肌相似，但时程长(约400ms) ②最大复极电位－90mV，阈电位－70mV ③4期不稳定，可自动除极化，达阈电位后自动兴奋(AP)