工作细胞的跨膜电位及其形成机制.pptx

生理学生理学第四章第四章 血液循环血液循环李建国李建国山西医科大学生理教研室山西医科大学生理教研室血液循环：血液循环：血液在心血管系统中按一定方向流动的过程。血液在心血管系统中按一定方向流动的过程。心血管系统由心脏和血管组成心血管系统由心脏和血管组成循环的生理功能循环的生理功能完成体内的物质运输，使新陈代谢不断完成体内的物质运输，使新陈代谢不断进行。进行。运输内分泌的激素和体液因素，实现体运输内分泌的激素和体液因素，实现体液调节。液调节。参与机体内环境的稳定，防卫功能。参与机体内环境的稳定，防卫功能。有内分泌功能，分泌心房钠尿肽、内皮有内分泌功能，分泌心房钠尿肽、内皮素等。素等。心肌的生物电活动心肌的生物电活动心脏的泵血功能心脏的泵血功能血管生理血管生理心血管活动的调节心血管活动的调节器官循环器官循环内容安排内容安排第一节第一节 心肌的生物电活动心肌的生物电活动快反应细胞快反应细胞慢反应细胞慢反应细胞自律细胞：浦肯野细胞自律细胞：浦肯野细胞非自律细胞：心房肌、心室肌细胞非自律细胞：心房肌、心室肌细胞自律细胞：窦房结细胞、房结区、结自律细胞：窦房结细胞、房结区、结 希区细胞希区细胞非自律细胞：结区细胞非自律细胞：结区细胞按去极化速度按去极化速度一、心肌的生物电现象一、心肌的生物电现象心脏各部分心肌细胞的跨膜电位心脏各部分心肌细胞的跨膜电位（一）心肌细胞膜的离子通道（一）心肌细胞膜的离子通道钠通道：钠通道：快钠通道，快钠通道，I INaNa ：去极化去极化-70mV-70mV激活，激活，失活快失活快 阻断剂河豚毒阻断剂河豚毒TTXTTX，参与快反应细胞去极化。参与快反应细胞去极化。INa钙通道：钙通道：L L型钙通道，型钙通道，I ICa-LCa-L:慢通道，去极化慢通道，去极化-40mV-40mV激活，激活，阻断剂阻断剂MnMn2 2、维拉帕米，、维拉帕米，参与慢反应细胞去极化。参与慢反应细胞去极化。T T型钙通道，型钙通道，I ICa-TCa-T:去极化去极化-50mV-50mV激活，失活快，激活，失活快，阻断剂阻断剂NiNi2 2，ICa-L钾通道：钾通道：一过性外向电流，一过性外向电流，I Ito to（K KA A）：）：去极化达去极化达-20mV激活，激活，激活失活快，激活失活快，阻断剂阻断剂4-AP，Ito内向整流钾通道，内向整流钾通道，I IK1K1：背景背景K K电流，内向整流电流，内向整流 阻断剂阻断剂BaBa2 2、CsCs，窦房结窦房结P P细胞无此通道，细胞无此通道，KK+o o影响通道的通透性。影响通道的通透性。IK1延迟整流钾通道，延迟整流钾通道，I IK K：去极化明显时激活，内向整流去极化明显时激活，内向整流 激活、失活慢，激活、失活慢，阻断剂阻断剂BaBa2 2 E E40314031 。AchAch激活钾通道，激活钾通道，I IK K（AchAch）：AchAch通过通过M M受体激活，受体激活，K K外流。外流。ATPATP敏感钾通道，敏感钾通道，I IK K（ATPATP）：ATPATP缺乏开放，阻断剂格列本缺乏开放，阻断剂格列本脲。脲。IK（二）工作细胞的跨膜电位及其形成机制（二）工作细胞的跨膜电位及其形成机制 1 1静息电位静息电位 表表4-1 心肌细胞中各种主要离子的浓度及平衡电位值心肌细胞中各种主要离子的浓度及平衡电位值离离 子子浓度（浓度（mmo1/L）细胞内液细胞内液 细胞外液细胞外液内内/外比值外比值平衡电位平衡电位（mV）(由由Nernst公式公式计算计算)Na+101401:9.7+70K+140435:1-94Ca2+10-421:20,000+132CI-91041:11.5-652.2.动作电位动作电位 神经，骨骼肌细胞动作电位神经，骨骼肌细胞动作电位心室肌动作电位心室肌动作电位0 0期，去极化期：期，去极化期：NaNa通道激活，大量通道激活，大量NaNa快速内流（快速内流（I INaNa）1 1期，快速复极初期：期，快速复极初期：I INaNa失活，失活，K K一过性外流（一过性外流（toto）2 2期，平台期：期，平台期：K K缓慢外流及缓慢的缓慢外流及缓慢的CaCa2 2内流，内流，早期二者跨膜电荷基本平衡早期二者跨膜电荷基本平衡,随后随后C aL失活，失活，K外流外流（k1，k）增强，并逐渐延续为）增强，并逐渐延续为3期。期。3 3期，快速复极末期：期，快速复极末期：K K外流（外流（k1k1，k k），且具正反馈性质，使膜电），且具正反馈性质，使膜电位越来越快地接近钾平衡电位。位越来越快地接近钾平衡电位。动作电位时程：动作电位时程：0期期3期期200ms300ms4期，静息期：期，静息期：Na a-K-K交换，交换，Na a-Ca-Ca2 2交换交换,Ca,Ca2 2泵泵（三）自律细胞的跨膜电位及其形成机制（三）自律细胞的跨膜电位及其形成机制 机制：机制：4期出现净内向电流导致自动去极化期出现净内向电流导致自动去极化最大复极电位最大复极电位（三）自律细胞的跨膜电位及其形成机制（三）自律细胞的跨膜电位及其形成机制 机制：机制：4期自动去极化期自动去极化1.浦肯野细胞：浦肯野细胞：0-3期机制相同期机制相同4期：期：IfIK增强的内向电流（增强的内向电流（IfIf）外向电流（外向电流（IKIK）逐渐减弱）逐渐减弱0.02V/s2 2窦房结细胞窦房结细胞 窦房结细胞跨膜电位特点：窦房结细胞跨膜电位特点：最大复极电位（最大复极电位（-70mV)和和阈电位（阈电位（-40mV）的绝对）的绝对值小；值小；0期去极化速度慢，幅度小期去极化速度慢，幅度小 无明显复极无明显复极1、2期；期；4期自动去极化速度快。期自动去极化速度快。70mv 10V/s110mv 400V/s0.1V/s窦房结细胞跨膜电位形成机制：窦房结细胞跨膜电位形成机制：0期：期：L型钙通道开放，钙离子内流；型钙通道开放，钙离子内流；3期：钙通道失活，期：钙通道失活，K外流，外流，IK；4期：自动去极化期：自动去极化IK进行性减弱：复极化到进行性减弱：复极化到-60mV，IK开始逐渐关闭，主要开始逐渐关闭，主要If：次要：次要T型钙通道：型钙通道：4期去极化到期去极化到-50mV时开放，时开放，Ca2+内流。内流。二、心肌的电生理特性二、心肌的电生理特性（一）兴奋性：（一）兴奋性：1、影响兴奋性的因素：、影响兴奋性的因素：静息电位水平：静息电位水平：ACh使之下移，兴奋性下降使之下移，兴奋性下降阈电位水平：奎尼丁可使阈电位上移，兴奋性下降。阈电位水平：奎尼丁可使阈电位上移，兴奋性下降。钠通道性状：钠通道性状：三种功能状态：备用、激活、失活。三种功能状态：备用、激活、失活。钠通道处在正常备用状态是细胞具有兴奋性的前提，钠通道处在正常备用状态是细胞具有兴奋性的前提，钠通道处于何种状态是电压依赖性和时间依赖性的。钠通道处于何种状态是电压依赖性和时间依赖性的。2 2兴奋过程中兴奋性的周期性变化兴奋过程中兴奋性的周期性变化 有效不应期有效不应期绝绝对对不不应应期期：0期期3期期-55mV，兴兴奋奋性性为为0，心心肌肌对对任何刺激不发生任何反应，任何刺激不发生任何反应，Na+通道失活；通道失活；局局部部反反应应期期：3期期-55-60mV，心心肌肌可可产产生生局局部部电电位，但绝不会产生动作电位位，但绝不会产生动作电位，其原因是膜电位其原因是膜电位 太低，太低，N a a通道通道 刚开始复活。刚开始复活。2 2兴奋过程中兴奋性的周期性变化兴奋过程中兴奋性的周期性变化 有效不应期有效不应期相对不应期相对不应期3期期-60mV-80mV，兴奋性低于正常并逐渐升高，阈，兴奋性低于正常并逐渐升高，阈上刺激可引起动作电位。原因是上刺激可引起动作电位。原因是Na通道正在逐渐复活，通道正在逐渐复活，此期产生的动作此期产生的动作电位的速度与幅度低电位的速度与幅度低于正常。于正常。2 2兴奋过程中兴奋性的周期性变化兴奋过程中兴奋性的周期性变化 有效不应期有效不应期相对不应期相对不应期超常期超常期3期期-80mV-90mV，兴奋性高于正常。动作电位的速度，兴奋性高于正常。动作电位的速度与幅度仍低于正常。与幅度仍低于正常。3 3兴奋性周期性变化与收缩活动的关系兴奋性周期性变化与收缩活动的关系 心肌的有效不应期特别长，一直持续到舒张早期之后，在此之前，不会第二个心肌的有效不应期特别长，一直持续到舒张早期之后，在此之前，不会第二个兴奋和收缩，这使得心肌不会象骨骼肌那样发生强直收缩，而始终作收缩和始兴奋和收缩，这使得心肌不会象骨骼肌那样发生强直收缩，而始终作收缩和始终相交替的运动心脏有舒张充盈的时间，有利于心脏的泵血功能。终相交替的运动，心脏有舒张充盈的时间，有利于心脏的泵血功能。期前收缩期前收缩 代偿间歇代偿间歇（二）自动节律性：（二）自动节律性：1.1.心脏的起搏点：心脏的起搏点：正常起搏点：正常起搏点：潜在起搏点：潜在起搏点：异位起搏点：异位起搏点：窦房结窦房结窦房结以外的自律组织正常不表现其自律性，窦房结以外的自律组织正常不表现其自律性，为潜在起搏点。为潜在起搏点。某些情况下，潜在起搏点自律性表现出来，某些情况下，潜在起搏点自律性表现出来，控制部分心肌的兴奋跳动，称为异位起搏点。控制部分心肌的兴奋跳动，称为异位起搏点。窦房结对于潜在起搏点的控制方式：窦房结对于潜在起搏点的控制方式：抢先占领抢先占领 超速驱动压抑超速驱动压抑 NaK泵活动增强，膜超极化泵活动增强，膜超极化人工起搏器人工起搏器2 2影响自律性的因素：影响自律性的因素：（三）传导性（三）传导性:传导原理传导原理局部电流局部电流缝隙连接缝隙连接1 1心脏内兴奋传播的途径和特点：心脏内兴奋传播的途径和特点：2 2影响传导性的因素影响传导性的因素 :结构因素结构因素:细胞直径细胞直径,直径越大，纵向电阻越小，传导直径越大，纵向电阻越小，传导 速度越快；速度越快；生理因素：生理因素：0 0期去极化的速度和幅度期去极化的速度和幅度 邻近膜的兴奋性邻近膜的兴奋性四、体表心电图四、体表心电图肢体导联肢体导联容积导体胸导联胸导联 PR间期：间期：代表兴奋从心房传到心室所需要的时间代表兴奋从心房传到心室所需要的时间 QT间期：间期：代表心室去极化和复极化的全过程代表心室去极化和复极化的全过程 ST段：段：两心室都处在去极化状态。异常升高或下降，代表心肌缺血或损伤。两心室都处在去极化状态。异常升高或下降，代表心肌缺血或损伤。正常典型心电图的波形及其生理意义正常典型心电图的波形及其生理意义 P P波波 QRSQRS波波 T T波波