1、第一章 心脏的兴奋功能,心脏的兴奋功能包括以跨膜离子活动为基础的电位变化,以及兴奋所表现出的特性和产生的效应。心脏兴奋功能异常可形成心律失常。心脏电生理的研究主要在于阐明心脏兴奋功能的基本概念，并探讨心律失常的发生机制及防治原理。,第一节 心脏电生理研究方法1、整体水平研究 在完整机体的表面或从特殊部位对心脏进行观察，所描记的电位变化称为电图，如：心电图、希氏束电图、窦房结电图等。2、细胞水平研究 在原位心脏、离体心肌组织或单个心肌细胞的膜内外进行观察，所描记的电位 变化称为跨膜电位。,常用的方法有： 1） 细胞内微电极技术：用毛细玻璃管拉制微电极，尖端外径可达0.5m以下，内充以导电溶液，通
2、过金属丝与示波器连接，应用此技术可以描记和测量心肌细胞的跨膜电位，称为细胞内微电极技术。也称为标准微电极技术。可用于在体和离体的心肌细胞跨膜电位研究。,2）电压钳制技术 在一小段心肌组织中，应用细胞内微电极，一方面通入外加电流使跨膜电位固定在一定水平，同时观察跨膜电流的变化。该离子电流随膜电位水平和时间进程而改变，至于离子的性质，可通过细胞外液中离子成分的变化或用同位素标记离子加以判断，该技术可以测量离子电流的性质、程度和动态变化。,3）膜片钳技术 将加热抛光的玻璃微电极尖端用负压紧密吸附在小片细胞膜上，进行电压钳制研究。该方法可记录细胞膜上单个或数个离子通道的离子电流活动情况。,第二节 心肌
3、细胞的跨膜电位和电生理特性 心肌细胞的跨膜电位包括安静时的静息电位和兴奋时产生的动作电位。 心肌细胞的电生理特性：兴奋性、传导性、自律性。,心肌细胞的分类： 工作细胞：普通心房、心室肌细胞 功能：产生收缩活动，维持心脏射血 自律细胞：位于心脏特殊传导系统内的细胞 功能：产生兴奋节律，维持心脏的节律性活动。,根据各类心肌细胞AP的O期去极化速率和4期有无自动去极化,将心肌分为: 快反应自律细胞：0期去极速率快，4期有自动去极化。 快反应非自律细胞：0期去极速率快，4期无自动去极化。 慢反应自律细胞：O期去极速率慢, 4期有自动去极化。 慢反应非自律细胞：O期去极速率慢,其4期无自动去极化。,心室
4、肌的RP和AP,(二)心室肌RP和AP的形成机制1心室肌细胞RP形成机制（1）幅度：-90mV。 （2）机制：=K+平衡电位 条件：膜两侧存在浓度差： 膜通透性具选择性：K+/Na+100/1 结果：K+顺浓度梯度由膜内向膜外扩散，达 到K+平衡电位。,K+i K+o351,Na+i Na+o114.5,2.心室肌细胞AP的形成机制：,0期：刺激RP阈电位激活快Na+通道Na+再生式内流Na+平衡电位（0期）,快Na+通道：-70mV激活，持续1-ms，特异性强(只对Na+通透)。快反应细胞、快反应电位。,0期,按任意键显示动画2,1期：快速复极初期快Na+通道失活+激活Ito通道K+一过性外
5、流 快速复极化（1期）,Ito通道：70年代认为Ito的离子成分为Cl-，现在认为Ito可被K+通道阻断剂（四乙基胺、4-氨基吡啶）阻断，Ito的离子成分为K+。,1期,Na+,K+,按任意键显示动画2,2期：O期去极达-40mV时已激活慢Ca2+通道+激活IK 通道Ca2+缓慢内流 与K+外流处于平衡状态 缓慢复极化（2期=平台期）,慢Ca2+通道：激活与失活比Na+通道慢，特异性不高：Ca2+ （53%）、Na+（27%）、K+ （20%）都通透，阻断剂：Mn2+和多种Ca2+阻断剂如异搏定。,2期,Na+,K+,Ca2+,K+,按任意键显示动画2,3期：慢Ca2+通道失活+IK 通道通透
6、性K+再生式外流快速复极化至RP水平（3期）,4期:因膜内Na+和Ca2+ 升高,而膜外K+升高激活离子泵泵出Na+,泵入K+恢复正常离子分布。,3期,Na+,K+,Ca2+,K+,K+,泵,按任意键显示动画2,泵,3期,心肌的兴奋性及影响兴奋性的因素 1.静息电位水平 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,2.阈电位水平上移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,3.Na+通道的状态 Na+通道所处的机能状态,是决定兴奋性正常、低下和丧失的主要因素,而通道处于何种状态则取决于当时的膜电位水平以及有关的时间进程。有备有、激活和失活三种状态。,完
7、全备用 失 活 刚复活 渐复活 基本备用 产生AP 绝对不应期 局部反应期 相对不应期 超常期 兴奋性正常 兴奋性无 兴奋性低 兴奋性高,(四)兴奋性的周期性变化与收缩的关系 1.一次兴奋过程中兴奋性的周期性变化： 心肌细胞每次兴奋后,其膜通道存在备用、激活、失活状态和复活过程；其兴奋性也随之发生相应的周期性改变。,心室肌兴奋性的周期性变化程 因 周期变化 对应位置 机 制 新AP产生能力有效不应期 去极相复极相-60mV 不能产生 绝对不应期： Na+通道处于 -55mV 完全失活状态 局部反应期： Na+通道 -60mV 刚开始复活 相对不应期 Na+通道 能产生(但0期 -80mV 大部
8、复活 幅度、传导、时程超 常 期 Na+通道基本 等较正常小) -90mV 恢复到备用状态 同相对不应期,局部反应期,相对不应期,超 常 期,心肌兴奋时兴奋性变化的主要特点是有效不应期特别长(平均250ms),相当于心肌整个收缩期和舒张早期。它是骨骼肌与神经纤维有效不应期的100倍和200倍。这一特性是保证心肌能收缩和舒张交替进行,不出现强直收缩的生理学基础。 有效不应期的长短主要取决于2期（平台期）的长短。,2.兴奋性周期性变化与收缩的关系 心肌收缩是在肌膜AP触发下,发生兴奋-收缩耦联,引起肌丝滑行实现的。（1）不发生强直收缩 心肌的有效不应期特别长,相当于整个收缩期加舒张早期，任何刺激落
9、在此期内，心肌都不会发生兴奋反应。 当刺激频率多数刺激落在有效不应期内，如落在相对不应期内，最多引起期前收缩，不会发生强直收缩。,（2）期前收缩与代偿间歇 期前收缩：心脏受到窦性节律之外的刺激，产生的收缩在窦性节律收缩之前,称为期前收缩。 代偿间歇：一次期前收缩之后所出现的一段较长的舒张期称为代偿性间歇。 因窦性节律的兴奋是规律下传的，当窦性兴奋落在期前收缩的有效不应期内,就不能引起心室的兴奋和收缩,而出现一次窦律“脱失”，需等待下次窦律刺激引起兴奋才产生收缩，此等待期间为代偿性间歇。,二、心肌的自动节律性 概念：心脏在离体和脱离神经支配下，仍能自动地产生节律性兴奋和收缩的特性。 起源：心内特
10、殊传导系统（房室结的结区除外），其自律性窦房结房室交界心室内传导组织。窦房结为正常起搏点，其它组织为潜在起搏点（抢先占领、超速抑制）。(一)自律细胞的跨膜电位及形成机制 1.窦房结细胞(慢反应自律细胞)的电位 (1)电位特征： RP：不稳定，能自动去极 化，最大舒张电位。 AP：分0,3,4三个时期， 无1期和2期。,（2）电位形成机制,0期：当4期自动去极化达到阈电位激活慢钙通道（Ica-L型）Ca2+内流,Ca2+,Ca2+,0期,阈电位,零电位,按任意键显示动画1、2,3期：慢钙通道（Ica-L型）渐失活 + 激活钾 通道（IK） Ca2+内流+ K+外流 。,K+,Ca2+,3期,按任
11、意键显示动画1、2,4期：K+递减性外流 + Na+递增性内流（If）+ Ca2+内流（Ica-T型钙通道激活）缓慢自动去极化,K+,Na+,Ca2+,4期,按任意键显示动画1、2,小结：慢反应自律细胞的电位形成机制,复极化至-60mV时If 通道递增性激活,3期末Ik通道递增性失活,自动去极后1/3期Ca2+通道（T型）开放,K+递减性外流,Na+递增性内流,Ca2+内流,自 动 去 极 达 阈 电 位（-40mV）,慢 Ca2+ 通 道（L型）开 放,Ca2+ 内 流 ,产 生 AP 的 0 期,Ik 失活If 激活61，故4期自动去极If作用不大； 但若在超极化时，4期自动去极If的作用
12、为主要离子流成分。,自我启动,自我发展,自我终止,2.浦肯野细胞(快反应自律细胞)的电位,1.形成机制： 0、1、2、3期：与心室肌细胞基本相似。 4期：为递增性Na+为主的内向离子流（If）+ 递减性外向K+电流所引起的自动去极化。,2.特点：（1）0期去极化速 快，幅度大。（2）4期自动去极化速度比窦房结细胞的慢，故自律性低。,If通道：复极化的3期-60mV开始激活、-100mV充分激活，去极化的0期-50mV失活。是超极化激活、具有时间依从性的非特异性通道，不是快Na+通道，TTX不能阻断。,快、慢反应心肌细胞AP的特征比较 快反应AP 慢反应APAP波形分5个期： AP波形分3个期：
13、 0、1、2、3、4期 0、3、4期电位幅度高 电位幅度低0期去极速度快 0期去极速度慢0期主要与Na+内流有关 0期主要与Ca2+内流有关具有快、慢通道 只有慢通道（以快通道为主）RP大：-85mv-90mv RP小：-65mv-70mvRp稳定（普通心肌细胞）Rp不稳定（自律细胞） 不稳定（自律细胞）,（二）心肌的自动节律性 因为自律细胞4期的自动去极速率的不同，所以各部位的自律细胞的自律性高低不一： 窦房结-房室结-浦氏纤维（100次/分） （50次/分） （25次/分） 心肌自律性与心律的关系是：节律高者控制节律低者：节律高者具有1.抢先占领（抢先达到阈电位产生AP)和2.超速驱动压抑
14、（抢先占领压抑节律低者的“被动”节律性兴奋 ）的机制。,窦房结为正常起搏点,其它自律组织为潜在起搏点或异位起搏点。 以窦房结为起搏点的心律为窦性节律，以窦房结外为起搏点的心律为异位节律（结性心律、室性心律）。,1.4期自动去极化速度,（三）影响自律性的因素,2.最大舒张电位水平,a.最大舒张电位水平低距阈电位近自动去极化达到阈电位的时间短自律性高。b.最大舒张电位水平高距阈电位远自动去极化达到阈电位的时间长自律性低。,a.自动去极化速度快达到阈电位时间短自律性高。b.自动去极化速慢达到阈电位的时间长自律性低。,3.阈电位水平在上述因素不变的前提下：阈电位水平 下移 上移 最大舒张电位阈电位 距
15、离近 距离远 自动去极化达到阈电位 时间短 时间长 自律性高 自律性低,三、心肌的传导性及兴奋的传导(一)心肌细胞的传导性 1传导原理：局部电流。 闰盘(缝隙连接)为低电阻区,局部电流很容易通过特殊传导系统。 2传导特点:,浦氏纤维最快室内快同步收缩，利射血。 房室交界最慢房室延搁利于心房排空、心室充盈。 房室交界是传导必经之路，易出现传导阻滞（房室阻滞）。,3.传导过程 窦 房 结 结间束 房间束（优势传导通路） 房室交界 心房肌 房室束 左、右束支 浦肯野纤维 心室肌,4.传导速度浦氏纤维(4m/s) 束支(2m/s) 心室肌(1m/s) 心房肌(0.4m/s) 结区(0.02m/s),传
16、导时间 心房内-房室交界-心室内(0.06s) (0.1s) (0.06s),（二）影响传导的因素1.细胞的直径直径粗大胞内电阻小传导速度快直径细小胞内电阻大传导速度慢（但在同一心肌细胞,兴奋传导快慢主要受局部电流形成和邻近部位膜兴奋性的影响）2.0期去极化的速度和幅度,0期速度 与邻旁间 产生局 RP距 新AP 传导 0期幅度的电位差部电流阈电位产生速 快 高 大 大 近 易 快 慢 低 小 小 远 不易 慢,3.邻旁部位细胞膜的兴奋性 心肌细胞的兴奋传导是沿着细胞膜的兴奋扩散的过程,只有邻近未兴奋部位膜的兴奋性正常,兴奋才能正常地传导通过。,（0期慢、小） 减慢,处相对不应期 部分失活状态
17、,处绝对不应期 失活状态 阻滞,邻近部位膜兴奋性Na+通道状态 传导性,4.静息电位或最大舒张电位的水平 在一定范围内：RP绝对值大0期去极的速快、幅高传导快RP绝对值小0期去极的速慢、幅低传导慢5.阈电位水平,邻旁部位 RP与 邻旁部位 传导阈电位水平 阈电位差 兴奋性 速度 下移 小 易产生AP 快 上移 大 难产生AP 慢,四、体表心电图,ECG：将引导电极置于身体一定部位，记录整个心动周期中心电变化（各细胞的综合心电向量）的波形图。,（一）正常心电图的 波形及生理意义,名 称 时间（S） 幅度（mV) 意 义 P波 0.060.11 0.050.25 两心房兴奋 Q波 室中隔兴奋 R波 0.060.11 0.52.0 心尖+侧壁肌兴奋 S波 心室后基底部兴奋 T波 0.050.25 0.11.5 两心室复极化过程P-R间期0.120.20 兴奋：房室的时间S-T段 0.050.15 心室肌的AP处于平台期Q-T间期 0.4 心室去极化+复极化的时间,
