1、章节心肌生物电 William Harvey（英）英）1578.4.1 1657.6.3心血运动论心血运动论An Anatomical Study of the Motion of the Heart and of the Blood in Animals 1628 医学是关于疾病的科学，医学是关于疾病的科学，而生理学则是关于生命的科学，而生理学则是关于生命的科学，所以后者比前者更有普遍性。所以后者比前者更有普遍性。Claude Bernard(法法)第二节第二节 心肌的生物电现象和生理特性心肌的生物电现象和生理特性骨骼肌细胞的动作电位骨骼肌细胞的动作电位心室肌细胞动作电位心室肌细胞动作电位工
2、作细胞：包括心房肌细胞、工作细胞：包括心房肌细胞、心室肌细胞心室肌细胞 ；自律细胞：包括窦房结，房室交自律细胞：包括窦房结，房室交界，房室束，左、右束支、浦肯界，房室束，左、右束支、浦肯野氏纤维。野氏纤维。心肌细胞的分类心肌细胞的分类（一）（一）工作细胞（心室肌）工作细胞（心室肌）一、心肌细胞生物电活动一、心肌细胞生物电活动1.RP：90mv1 1期，快速复极初期期，快速复极初期2 2期，缓慢复极期期，缓慢复极期 “平台期平台期”3 3期，快速复极末期期，快速复极末期复极相复极相2.AP除极相除极相：0 0期，快速去极期期，快速去极期恢复相恢复相:4 4期，静息期期，静息期 APAP各期的特点
3、及形成机制各期的特点及形成机制0 0期期：心室肌接受窦性刺激后，膜内电位由：心室肌接受窦性刺激后，膜内电位由-90-90mvmv快速升至快速升至+30+30mv,mv,占时仅占时仅1-21-2msms！系系NaNa+快速内流所致快速内流所致。(快钠通道快钠通道I INaNa,对河豚毒素对河豚毒素TTXTTX不敏感不敏感,最大去极速率最大去极速率200-300V/S200-300V/S，属快反应细胞！属快反应细胞！)。1 1期期：膜内电位由：膜内电位由+30+30mv mv 快速降至快速降至0 0,占时占时1010msms，与与0 0期共同构期共同构成成“锋电位锋电位”(spike potent
4、ial)”(spike potential)。系。系K K+快速外流所致（瞬时快速外流所致（瞬时性外向电流性外向电流I Itoto,-40-40mvmv时激活时激活,可被可被4-4-氨基吡啶阻断氨基吡啶阻断）。2 2期期：膜内电位维持在膜内电位维持在0 0mv,mv,占时占时100-150100-150ms,ms,“平台期平台期 ,plateau”plateau”系系CaCa2+2+内流、内流、K K+外流所致（慢钙通道外流所致（慢钙通道I ICa-LCa-L:-40mv:-40mv时激活时激活;延迟整流钾通道延迟整流钾通道Ik:+20mv:+20mv时激活）。时激活）。此期是心室肌区别于骨骼
5、肌和神经纤维此期是心室肌区别于骨骼肌和神经纤维APAP的主要特征！的主要特征！3 3期期：膜内电位由：膜内电位由0 0mvmv降至降至-90-90mv,mv,占时占时100-150100-150ms,ms,系系K K+外流所致外流所致.（Ik逐渐增强为主逐渐增强为主,内向整流钾通道内向整流钾通道Ik1在在-60mv-60mv激活激活）。4 4期期：依靠细胞膜上离子泵、：依靠细胞膜上离子泵、NaNa+-CaCa2+2+交换体等参与恢复静息状交换体等参与恢复静息状态时膜内、外的离子分布。态时膜内、外的离子分布。至此，心室肌一次兴奋完成。至此，心室肌一次兴奋完成。小结：心室肌小结：心室肌APAP各期
6、的离子机制各期的离子机制 0期：快钠通道（期：快钠通道（I INaNa）:Na+内流内流 1期：期：瞬时性外向瞬时性外向钾通道钾通道（I Itoto）：）：K+外流外流 2期：慢钙通道（期：慢钙通道（I ICa-LCa-L）：）：Ca2+内内流流 延迟整流钾通道（延迟整流钾通道（Ik）：）：K+外流外流 3期：期：I k和内向整流钾通道（和内向整流钾通道（Ik1）:K+外流；外流；4期：期：Na+-K+泵、泵、Ca2+泵运转泵运转,Na+-Ca2+交换体转运交换体转运.4 4期自动除极速度最快。期自动除极速度最快。特点：特点：最大舒张电位为最大舒张电位为-70-70mv,mv,阈电位阈电位-4
7、0-40mvmv；最大除极至最大除极至0 0mv,mv,无反极化现象；无反极化现象；0 0期升支平缓期升支平缓,幅度小幅度小,但时程但时程长长（7 7msms）；）；无明显的无明显的1 1期和期和2 2期；期；1.1.窦房结细胞窦房结细胞(Pale cell)心室肌细胞与窦房结细胞心室肌细胞与窦房结细胞跨膜电位的比较跨膜电位的比较 （二）自律细胞的跨膜电位及其机制（二）自律细胞的跨膜电位及其机制1578.（Ik逐渐增强为主,内向整流钾通道Ik1在-60mv激活）。临近细胞兴奋性传导性，反之。阈电位为-40 mV用心电图仪在体表一定部位所记录的心脏综合电位变化波形。3期：膜内电位由0mv降至-9
8、0mv,占时100-150ms,系K+外流所致.Ca2+内流,K+外流掌握快通道、慢通道、自律性、主导起搏点The electrocardiogram 超常期(SNP)：从复极-80mV-90mV，只需低于阈值的刺激即可引发兴奋(RP离TP的距离较近所致)。邻近部位细胞膜的兴奋性形成心室肌动作电位平台期的主要离子流包括:复活：从复极-60mv开始逐渐恢复活性。（1）正常起搏点：窦房结(pale cell)窦性节律（2）异位起搏点异位节律Na+内流,K+外流0 0期：期：CaCa2+2+内流内流（I ICa-L Ca-L,能被能被CaCa2+2+通道阻滞剂异搏定通道阻滞剂异搏定,Mn,Mn2+2
9、+阻断阻断,属慢通道属慢通道,该细胞为该细胞为慢慢反应细胞反应细胞）；3 3期：期：K K+外流外流,作用最强作用最强;窦房结细胞动作电位和起搏电位的离子机制窦房结细胞动作电位和起搏电位的离子机制4 4期期：自动除极期自动除极期 I IK K:进行性衰减使进行性衰减使K K+外流减少外流减少 I If f:NaNa+内流逐渐增加内流逐渐增加,-,-60mv-60mv-100mv100mv激活激活,较浦氏细胞弱较浦氏细胞弱 I ICa-T Ca-T:-:-60mv60mv水平激活，水平激活，CaCa2+2+内流少、慢内流少、慢,可被可被NiNi2+2+阻断。阻断。4 4期自动去极是自律性产生的基
10、础期自动去极是自律性产生的基础！特点特点：4 4期复极达最大值时期复极达最大值时,即出现即出现4 4期自动去极化期自动去极化:外向电外向电流流I IK K逐渐减弱逐渐减弱,内向电流内向电流IfIf逐渐逐渐增强增强,达阈电位即产生动作电位达阈电位即产生动作电位,后失活后失活.(I(If f:Na+内流内流,-60mv-60mv-100mv100mv激活激活,可被铯阻断可被铯阻断,对对 TTX不敏感不敏感!)2.2.浦肯野细胞浦肯野细胞 心室肌细胞心室肌细胞窦房结细胞窦房结细胞静息电位静息电位/最大舒张电位值最大舒张电位值静息电位值静息电位值-90mV最大复极电位最大复极电位-70mV阈电位阈电位
11、-70mV-40mV0期去极化速度期去极化速度迅速迅速缓慢缓慢0期结束时膜电位值期结束时膜电位值+30mV（反极化）反极化）0mV（无超射）无超射）去极幅度去极幅度大（大（120mV）小（小（70mV）4期膜电位期膜电位稳定稳定不稳定，可自动去极化不稳定，可自动去极化膜电位分期膜电位分期有有0、1、2、3、4共共5个期个期0、3、4共共3期，无平台期期，无平台期 心室肌细胞与窦房结起搏细胞跨膜电位的比较心室肌细胞与窦房结起搏细胞跨膜电位的比较 快反应非自律性细胞快反应非自律性细胞 快反应自律细胞快反应自律细胞 慢反应自律细胞慢反应自律细胞 慢反应非自律细胞慢反应非自律细胞 心肌细胞心肌细胞心室
12、肌细胞、心房肌细胞心室肌细胞、心房肌细胞 浦氏细胞、房室交界细胞等浦氏细胞、房室交界细胞等窦房结细胞窦房结细胞结区细胞结区细胞二、心肌的生理特性二、心肌的生理特性(一)兴奋性兴奋性（excitability）(二)自律性自律性(autorhythmicity)(三)传导性传导性(conductivity)(四)收缩性收缩性(Contractility)机械特性机械特性 电生理特性电生理特性前者去极化速度快 B.(二)自动节律性（Autorhythmicity）平台期的长短 D.（Ik逐渐增强为主,内向整流钾通道Ik1在-60mv激活）。形成心室肌动作电位平台期的主要离子流包括:心室肌细胞和窦房
13、结细胞AP的区别是形成快反应细胞0期的离子流The electrocardiogramSNP：相当于心室舒张晚期掌握快通道、慢通道、自律性、主导起搏点4期自动去极是自律性产生的基础！区分心肌快、慢反应细胞的主要依据是：阈电位为-40 mV前者去极化速度快 B.0期升支平缓,幅度小,If:Na+内流逐渐增加,-60mv-100mv激活,较浦氏细胞弱特点：4期复极达最大值时,即出现4期自动去极化:外向电流IK逐渐减弱,内向电流If逐渐增强,达阈电位即产生动作电位,后失活.0期：快钠通道（INa）:Na+内流原因:心室肌细胞的有效不应期特别长，相当于收缩活动的整个收缩期和舒张早期。有效不应期有效不应
14、期(ERP)ERP)：从从0 0期期复极复极3 3期期-60-60mVmV水平，水平，任何强大的刺激不能引起再次兴奋。其中包括绝对不应任何强大的刺激不能引起再次兴奋。其中包括绝对不应期期(从从0 0期期3 3期期-55-55mV)mV)和局部反应期和局部反应期(从从-55-55-60-60mV)mV)，由于由于NaNa+通道失活所致。通道失活所致。1.兴奋性的周期性变化兴奋性的周期性变化兴奋性暂时丧失兴奋性暂时丧失!（一）（一）兴奋性兴奋性（excitability）相对不应期相对不应期(RRP)RRP)：从复极从复极3 3期期-60-60mVmV-80mV-80mV，需施加阈上刺激才能引发新
15、的兴奋，但兴奋的幅度需施加阈上刺激才能引发新的兴奋，但兴奋的幅度较正常为低较正常为低(Na(Na+通道在逐渐复活，通道在逐渐复活，APAP的幅度较小，的幅度较小，因同时有因同时有K K+外流，外流，APAP时程短、平台期短时程短、平台期短)。此期兴奋性低于正常此期兴奋性低于正常!超常期超常期(SNP)SNP)：从复极从复极-80-80mVmV-90mV-90mV，只需只需低于阈值的刺激即可引发兴奋低于阈值的刺激即可引发兴奋(RP(RP离离TPTP的距离较的距离较近所致近所致)。此期兴奋性高于正常此期兴奋性高于正常!1)1)静息电位静息电位与与阈电位之电位差（阈电位之电位差（K+浓度浓度）2)2
16、)钠钠通道的性状通道的性状-702.影响兴奋性的因素影响兴奋性的因素a.a.备用状态：备用状态：RPRP时钠通道处于关闭状态，时钠通道处于关闭状态，当给予阈刺激或阈上刺激时，发生去极化当给予阈刺激或阈上刺激时，发生去极化NaNa+道可被激活道可被激活;b.b.激活：去极化达激活：去极化达-70-70mvmv，NaNa+道全部开放道全部开放即引起即引起0 0期除极期除极;c.c.失活：失活：NaNa+道一旦激活，马上失活。此期道一旦激活，马上失活。此期间施加任何强大的刺激均无效间施加任何强大的刺激均无效;复活：从复极复活：从复极-60mv开始逐渐恢复活性开始逐渐恢复活性。钠离子通道的钠离子通道的
17、3 3种状态种状态骨骼肌、心室肌动作电位与收缩曲线的关骨骼肌、心室肌动作电位与收缩曲线的关系系 ERPERP：相当于心室收缩期和舒张早期相当于心室收缩期和舒张早期RRPRRP：相当于心室舒张中、晚期相当于心室舒张中、晚期 SNPSNP：相当于心室舒张晚期相当于心室舒张晚期 3.期前收缩与代偿间歇期前收缩与代偿间歇额外刺激额外刺激窦性刺激窦性刺激漏搏漏搏名词解释名词解释期前兴奋和期前收缩期前兴奋和期前收缩 由由额外刺激额外刺激所引起的提前的兴奋和收缩，称之。所引起的提前的兴奋和收缩，称之。4.4.期前收缩产生的重要意义期前收缩产生的重要意义 心室肌不发生完全性强直收缩！心室肌不发生完全性强直收缩
18、！代偿间歇代偿间歇 在期前收缩之后的一段较长时间的舒张期。在期前收缩之后的一段较长时间的舒张期。原因原因:心室肌细胞的有效不应期特别长，相当于收缩活动心室肌细胞的有效不应期特别长，相当于收缩活动的整个收缩期和舒张早期。的整个收缩期和舒张早期。（Ik逐渐增强为主,内向整流钾通道Ik1在-60mv激活）。自律细胞：包括窦房结，房室交界，房室束，左、右束支、浦肯野氏纤维。（二）自律细胞的跨膜电位及其机制 超常期(SNP)：从复极-80mV-90mV，只需低于阈值的刺激即可引发兴奋(RP离TP的距离较近所致)。第二节 心肌的生物电现象和生理特性3期：I k和内向整流钾通道（Ik1）:K+外流；用心电图
19、仪在体表一定部位所记录的心脏综合电位变化波形。(三)传导性(conductivity)静息电位/最大舒张电位值复活：从复极-60mv开始逐渐恢复活性。1)静息电位与阈电位之电位差（K+浓度）前者去极化速度快 B.1期：膜内电位由+30mv 快速降至0,占时10ms，与0期共同构成“锋电位”(spike potential)。K+内流,Ca2+外流 D.The electrocardiogram平台期的长短 D.相对不应期(RRP)：从复极3期-60mV-80mV，需施加阈上刺激才能引发新的兴奋，但兴奋的幅度较正常为低(Na+通道在逐渐复活，AP的幅度较小，因同时有K+外流，AP时程短、平台期短
20、)。但时程长（7ms）；平台期的长短 D.和窦性节律、潜在起搏点、异位起搏点和异位复活：从复极-60mv开始逐渐恢复活性。1 1.心脏的起搏点心脏的起搏点(pacemaker)pacemaker)（1 1）正常起搏点正常起搏点：窦房结：窦房结(pale cell)窦性节律窦性节律 其它点称潜在起搏点潜在起搏点。心肌组织在没有外来刺激的情况下心肌组织在没有外来刺激的情况下能自动地产生节律性兴奋和收缩的能力能自动地产生节律性兴奋和收缩的能力。(二二)自动节律性自动节律性（AutorhythmicityAutorhythmicity）（2 2）异位起搏点异位起搏点异位节律异位节律 抢先占领，超速驱动
21、压抑抢先占领，超速驱动压抑2 2.影响自律性的因素影响自律性的因素（2 2）最大舒张电位与）最大舒张电位与 阈电位之间的距离阈电位之间的距离 （1 1）4 4期自动去极化速度期自动去极化速度 正比！正比！反比！反比！(1)(1)主要传导途径为：窦房结主要传导途径为：窦房结心房肌心房肌房室交界房室交界房室房室束及左右束支束及左右束支浦肯野氏纤维浦肯野氏纤维心室肌。心室肌。(2)(2)房室交界处传导速度最慢，形成房室交界处传导速度最慢，形成“房房室延搁室延搁，以保，以保证心房、心室顺序活动证心房、心室顺序活动,心室有足够充盈的时间。心室有足够充盈的时间。(3)(3)心房或心室内兴奋传导速度快，保证
22、心房或心室同步活心房或心室内兴奋传导速度快，保证心房或心室同步活动，有利于实现泵血攻能。动，有利于实现泵血攻能。（三）心肌的（三）心肌的传导性传导性1.1.兴奋在心脏中传播的途径和特点兴奋在心脏中传播的途径和特点传导速度：浦氏纤维传导速度：浦氏纤维 希氏束希氏束 工作细胞工作细胞SASA结结 房室交界房室交界(m/s)(m/s)4.0 2.0 1.0 0.05 0.02 4.0 2.0 1.0 0.05 0.02邻近部位细胞膜的兴奋性邻近部位细胞膜的兴奋性临近细胞兴奋性临近细胞兴奋性传导性传导性，反之。，反之。兴奋细胞兴奋细胞0期去极的速度和幅度期去极的速度和幅度速度、幅度速度、幅度传导性传导
23、性，反之；，反之；2 2.影响心肌传导性的因素影响心肌传导性的因素 (1)结构因素结构因素 纤维直径、纤维直径、缝隙连接的种类、数量和形状缝隙连接的种类、数量和形状（2）生理因素生理因素(四四)心肌细胞的心肌细胞的收缩特性收缩特性1.明显依赖细胞外液的明显依赖细胞外液的Ca2+浓度变化浓度变化 2.同步收缩同步收缩 3.不发生强直收缩不发生强直收缩 三三.心电图心电图（Electrocardiogram，ECG）心电图心电图:用心电图仪在体表一定部位所记录的心脏用心电图仪在体表一定部位所记录的心脏综合电位综合电位变化波形。变化波形。1903年，荷兰生理学家年，荷兰生理学家Einthoven发明
24、了第一台石英丝弦线发明了第一台石英丝弦线型心电图仪，型心电图仪，1905年心电图正式应用于临床。年心电图正式应用于临床。The electrocardiogram 波形波形 意意 义义 P波波 代表左、右心房的除极过程代表左、右心房的除极过程QRS波群波群 代表左、右心室除极过程代表左、右心室除极过程 T波波 代表左、右心室复极过程代表左、右心室复极过程PR间期间期 从从P波开始波开始QRS波开始，代表房室传导时间波开始，代表房室传导时间QT间期间期从从Q波开始波开始T波结束，心室兴奋除极和复极时间波结束，心室兴奋除极和复极时间ST段段心室肌各部均处于去极状态心室肌各部均处于去极状态 正常心电
25、图的正常心电图的波形及生理意义波形及生理意义2期复极3期复极期复极小结：小结：1.1.掌握快通道、慢通道、自律性、主导起搏点掌握快通道、慢通道、自律性、主导起搏点和窦性节律、潜在起搏点、异位起搏点和异位和窦性节律、潜在起搏点、异位起搏点和异位节律、期前收缩、代偿间隙、房节律、期前收缩、代偿间隙、房-室延搁的概念室延搁的概念 2.2.心室肌细胞和窦房结细胞心室肌细胞和窦房结细胞APAP的区别的区别3.3.心室肌细胞兴奋性周期与收缩之间的关系心室肌细胞兴奋性周期与收缩之间的关系4.4.心脏生理特性的要点心脏生理特性的要点1.心室肌动作电位与骨骼肌动作电位的主要区别是心室肌动作电位与骨骼肌动作电位的
26、主要区别是:A.前者去极化速度快前者去极化速度快 B.前者有较大的幅度前者有较大的幅度 C.前者复极化时间短暂前者复极化时间短暂 D.前者动作电位持续时间较长前者动作电位持续时间较长 E.前者有超射现象前者有超射现象DB 2.形成心室肌动作电位平台期的主要离子流包括形成心室肌动作电位平台期的主要离子流包括:A.Na+内流内流,K+内流内流 B.Ca2+内流内流,K+外流外流 C.K+内流内流,Ca2+外流外流 D.Ca2+.Na+内流内流,K+外流外流 E.Ca2+外流外流,Na+内流内流一、选择题练习一、选择题练习 3.区分心肌快、慢反应细胞的主要依据是区分心肌快、慢反应细胞的主要依据是：A
27、.静息电位的高低静息电位的高低 B.0期去极化的速率期去极化的速率 C.平台期的长短平台期的长短 D.动作电位复极化的速度动作电位复极化的速度 E.4期有无自动去极化期有无自动去极化B 4.下列关于心室肌细胞下列关于心室肌细胞Na+通道的描述，哪一项是错误的：通道的描述，哪一项是错误的：A.是电压依从性的是电压依从性的 B.激活和失活都很快激活和失活都很快 C.是形成快反应细胞是形成快反应细胞0期的离子流期的离子流 D.选择性较强，只有选择性较强，只有Na+可以通过可以通过 E.在去极化在去极化-40 mV时被激活时被激活E 6.窦房结能成为正常起搏点的原因是：窦房结能成为正常起搏点的原因是：
28、A.最大复极电位仅为最大复极电位仅为-70 mV B.阈电位为阈电位为-40 mV C.0期去极速度最快期去极速度最快 D.没有明显的平台期没有明显的平台期 E.4期自动去极速度最快期自动去极速度最快 5.当血钾逐步升高时，心肌的兴奋性：当血钾逐步升高时，心肌的兴奋性：A.逐步升高逐步升高 B.逐步降低逐步降低 C.先升高后降低先升高后降低 D.先降低后升高先降低后升高 E.不变不变C ECa2+内流,K+外流1)静息电位与阈电位之电位差（K+浓度）心室肌细胞、心房肌细胞The electrocardiogram形成心室肌动作电位平台期的主要离子流包括:静息电位/最大舒张电位值(三)传导性(c
29、onductivity)平台期的长短 D.1期：瞬时性外向钾通道（Ito）：K+外流心室肌不发生完全性强直收缩！（1）正常起搏点：窦房结(pale cell)窦性节律当血钾逐步升高时，心肌的兴奋性：(二)自动节律性（Autorhythmicity）临近细胞兴奋性传导性，反之。(四)收缩性(Contractility)机械特性1期：瞬时性外向钾通道（Ito）：K+外流逐步升高 B.形成心室肌动作电位平台期的主要离子流包括:工作细胞：包括心房肌细胞、用心电图仪在体表一定部位所记录的心脏综合电位变化波形。(二)自动节律性（Autorhythmicity）前者去极化速度快 B.浦氏细胞、房室交界细胞等
30、和窦性节律、潜在起搏点、异位起搏点和异位兴奋在心脏中传播的途径和特点工作细胞：包括心房肌细胞、其它点称潜在起搏点。第一节 心脏的泵血功能Ca2+外流,Na+内流特点：4期复极达最大值时,即出现4期自动去极化:外向电流IK逐渐减弱,内向电流If逐渐增强,达阈电位即产生动作电位,后失活.（2）异位起搏点异位节律SNP：相当于心室舒张晚期 4期自动除极速度最快。掌握快通道、慢通道、自律性、主导起搏点复活：从复极-60mv开始逐渐恢复活性。在期前收缩之后的一段较长时间的舒张期。IK:进行性衰减使K+外流减少阈电位之间的距离窦房结细胞动作电位和起搏电位的离子机制窦房结细胞动作电位和起搏电位的离子机制浦氏
31、细胞、房室交界细胞等和窦性节律、潜在起搏点、异位起搏点和异位原因:心室肌细胞的有效不应期特别长，相当于收缩活动的整个收缩期和舒张早期。和窦性节律、潜在起搏点、异位起搏点和异位心室肌细胞；区分心肌快、慢反应细胞的主要依据是：1期：膜内电位由+30mv 快速降至0,占时10ms，与0期共同构成“锋电位”(spike potential)。形成心室肌动作电位平台期的主要离子流包括:在期前收缩之后的一段较长时间的舒张期。1578.If:Na+内流逐渐增加,-60mv-100mv激活,较浦氏细胞弱1)静息电位与阈电位之电位差（K+浓度）4.超常期(SNP)：从复极-80mV-90mV，只需低于阈值的刺激即可引发兴奋(RP离TP的距离较近所致)。系Na+快速内流所致。是形成快反应细胞0期的离子流前者去极化速度快 B.4期自动去极是自律性产生的基础！激活：去极化达-70mv，Na+道全部开放即引起0期除极;AP各期的特点及形成机制 第四章第四章 血液循环血液循环第一节第一节 心脏的泵血功能心脏的泵血功能第二节第二节 心脏的生物电现象心脏的生物电现象第三节第三节 血管生理血管生理第四节第四节 心血管活动的调节心血管活动的调节第五节第五节 器官循环器官循环
