大学医学院生理最新版课程生物电ppt课件.ppt
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1、第二节第二节 心脏的生物电活动和生理特性心脏的生物电活动和生理特性 几个世纪以来,生理学家一直认为心脏是泵血的装置,几个世纪以来,生理学家一直认为心脏是泵血的装置,近些年来,生理学家认识到心脏除有泵血功能外,还有近些年来,生理学家认识到心脏除有泵血功能外,还有内分泌功能:心钠素、抗心率失常肽、内源性洋地黄素内分泌功能:心钠素、抗心率失常肽、内源性洋地黄素等。等。 心脏的主要功能是泵血,心脏的主要功能是泵血,7070岁一生泵血岁一生泵血160000m160000m3 3。心脏不断地有秩序的、协调的收缩与舒张,是实现泵血心脏不断地有秩序的、协调的收缩与舒张,是实现泵血功能的必要条件,而心脏的这种功
2、能是依赖于功能的必要条件,而心脏的这种功能是依赖于心肌细胞心肌细胞的生理特性:兴奋性、传导性、收缩性、自律性。的生理特性:兴奋性、传导性、收缩性、自律性。 根据各类心肌细胞根据各类心肌细胞APAP的的O O期去极化速率和期去极化速率和4 4期有无自动去极化期有无自动去极化, ,将心将心肌分为肌分为: : 快反应自律细胞快反应自律细胞:0 0期去极速率快,期去极速率快,4 4期有期有自动去极化。自动去极化。 快反应非自律细胞快反应非自律细胞:0 0期去极速率快,期去极速率快,4 4期无期无自动去极化。自动去极化。 慢反应自律细胞慢反应自律细胞:O O期去极速率慢期去极速率慢, 4, 4期有期有自
3、动去极化。自动去极化。 慢反应非自律细胞慢反应非自律细胞:O O期去极速率慢期去极速率慢, ,其其4 4期无期无自动去极化自动去极化。( (一一) )工作细胞的跨膜电位及其形成机制工作细胞的跨膜电位及其形成机制1 1心室肌心室肌细胞细胞RPRP形成机制形成机制(1 1)幅度:)幅度:-90mV(-90mV(较骨骼肌细胞、神经细胞大较骨骼肌细胞、神经细胞大) )。 (2 2)机制:)机制:= =K K+ +平衡电位平衡电位 条件:膜两侧存在浓度差:条件:膜两侧存在浓度差: 膜通透性具选择性:膜通透性具选择性:K K+ +/Na/Na+ +100/1100/1 结果:结果:K K+ +顺浓度梯度由
4、膜内向膜外扩散,达顺浓度梯度由膜内向膜外扩散,达 到到K K+ +平衡电位。平衡电位。 KK+ + i i KK+ + o o281281NaNa+ + i i NaNa+ + o o113113 2.2.心室肌细胞心室肌细胞APAP的形成机制:的形成机制: 0 0期:期:刺激刺激RPRP阈电位阈电位激活快激活快NaNa+ +通道通道NaNa+ +再生式内流再生式内流NaNa+ +平衡电位平衡电位(0 0期)期)快快NaNa+ +通道通道:-70mV-70mV激活,激活,-55mV-55mV失活,持续失活,持续1-1-msms,特异性强,特异性强( (只对只对NaNa+ +通透通透) ),阻断
5、剂阻断剂(TTX)(TTX),激活剂激活剂( (苯妥因钠苯妥因钠) )。 0 0期期按任意键显示动画21 1期:期:快快NaNa+ +通道失活通道失活+ +激活激活I Itoto通道通道K K+ +一过性外流一过性外流 快速复极化快速复极化(1 1期)期)I Itoto通道通道:7070年代认为年代认为ItoIto的离子成的离子成分为分为ClCl- -,现在认为,现在认为ItoIto可被可被K K+ +通道通道阻断剂阻断剂(四乙基胺、四乙基胺、4-4-氨基吡啶)氨基吡啶)阻断,阻断,ItoIto的离子成分为的离子成分为K K+ +。1 1期期NaNa+ +K K+ +按任意键显示动画22 2期
6、:期:O O期去极达期去极达-40mV-40mV时时已激活慢已激活慢CaCa2+2+通道通道+ +激活激活I IK K 通道通道CaCa2+2+缓慢内流缓慢内流 与与K K+ +外流处于平衡状态外流处于平衡状态 缓慢复极化缓慢复极化(2 2期期= =平台期)平台期)慢慢CaCa2+2+通道通道:激活与失活比:激活与失活比NaNa+ +通道慢,特异性不高:通道慢,特异性不高:CaCa2 + 2 + (53%53%)、)、NaNa+ +(27%27%)、)、K K+ + (20%20%)都通透,阻断剂:)都通透,阻断剂:MnMn2+2+和多种和多种CaCa2+2+阻断剂(异搏定)。阻断剂(异搏定)
7、。2 2期期NaNa+ +K K+ +CaCa2+2+K K+ +按任意键显示动画2图4-7 豚鼠心室肌细胞内向整流钾电流 I K1的电流-电压曲线Em :膜电位 Er :转向电位; Eth :阈电位(注意去极化时曲线的内向移动)(引自 Zaza A, Rosen MR. An Introduction on Cardiac Cellular Electrophysiology. 2000 ) 平台期持续时间较长的原因3 3期:期:慢慢CaCa2+2+通道失活通道失活+ +I IK K I I K K1通道通透通道通透性性K K+ +再生式外流再生式外流快速复极化快速复极化至至RPRP水平(水
8、平(3 3期)期) 4 4期期: :因膜内因膜内NaNa+ + 和和CaCa2+2+ 升升高高, ,而膜外而膜外KK+ + 升高升高激活离子泵激活离子泵泵出泵出Na+Na+和和CaCa2+2+, ,泵入泵入K K+ +恢复正恢复正常离子分布常离子分布, 3Na, 3Na+ +和和Ca2+Ca2+交换体。交换体。3 3期期NaNa+ +K K+ +CaCa2+2+K K+ +K K+ +泵泵按任意键显示动画2泵泵3 3期期二、自律细胞的跨膜电位及其形成机制二、自律细胞的跨膜电位及其形成机制 概念概念:心脏在离体和脱离神经支配下,仍能自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
9、性。动地产生节律性兴奋和收缩的特性。 起源起源:心内特殊传导系统(房室结的结区除心内特殊传导系统(房室结的结区除外),其自律性窦房结外),其自律性窦房结 房室交界房室交界 心室内传导组织。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)先占领、超速抑制)。( (一一) )自律细胞的跨膜电位及形成机制自律细胞的跨膜电位及形成机制 1.1.窦房结细胞窦房结细胞( (慢反应自律细胞慢反应自律细胞) )的电位的电位 (1)(1)电位特征电位特征: RPRP:不稳定,能自动去极:不稳定,能自动去极 化,化,= =最大复极电位最大复
10、极电位。 APAP:分:分0,3,40,3,4三个时期,三个时期, 无无1 1期和期和2 2期。期。(2 2)电位形成机制电位形成机制 0 0期期:当:当4 4期自动去极化达到阈电位期自动去极化达到阈电位激活慢钙激活慢钙通道(通道(I Ica-ca-L L型)型)CaCa2 2+ +内流内流Ca2+Ca2+0 0期期阈电位阈电位零电位零电位按任意键显示动画1、23 3期期:慢钙通道(:慢钙通道(I Ica-ca-L L型)渐失活型)渐失活 + + 激活钾激活钾 通道(通道(I IK K) CaCa2 2+ +内流内流+ + K+递减性递减性外流外流 (因钾通道的失活(因钾通道的失活K+K+呈递
11、减性外流)呈递减性外流)K+Ca2+3 3期期按任意键显示动画1、24 4期期:K+递减性外流递减性外流 + + NaNa+ +递增性内流递增性内流(I If f)+ Ca+ Ca2 2+ +内流(内流(I Ica-Tca-T型钙通道激活)型钙通道激活)缓慢自动去极化缓慢自动去极化K+具具“自我自我”启动启动 “自我自我”发展发展 “自我自我”终止的离子流现象。终止的离子流现象。Na+Ca2+4 4期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小结:慢反应自律细胞的电位形成机制复极化至复极化至-60mV-60mV时时I If f 通道递增性激活通道递增性激活3 3期末期末I Ik
12、 k通道通道递增性失活递增性失活自动去极后自动去极后1/31/3期期CaCa2+2+通道(通道(T T型)开放型)开放K K+ +递减性外流递减性外流NaNa+ +递增性内流递增性内流CaCa2+2+内流内流自自 动动 去去 极极 达达 阈阈 电电 位(位(-40mV-40mV)慢慢 CaCa2+ 2+ 通通 道(道(L L型)开型)开 放放CaCa2+ 2+ 内内 流流 产产 生生 AP AP 的的 0 0 期期注:注:I Ik k 失活失活I If f 激活激活6161,故,故4 4期自动去极期自动去极I If f作用不大;作用不大; 但若在超极化时,但若在超极化时,4 4期自动去极期自动
13、去极I If f的作用为主要离子流成分。的作用为主要离子流成分。自我启动自我启动自我发展自我发展自我终止自我终止2.浦肯野细胞浦肯野细胞( (快反应自律细胞快反应自律细胞) )的电位的电位1.1.形成机制:形成机制: 0 0、1 1、2 2、3 3期:心期:心室肌细胞基本相似。室肌细胞基本相似。 4 4期:为递增性期:为递增性NaNa+ +为主的内向离子流为主的内向离子流(IfIf)+ + 递减性外向递减性外向K K+ +电流电流所引起的自动所引起的自动去极化。去极化。2.2.特点:特点:(1 1)0 0期去极化速期去极化速 快,幅度大。快,幅度大。(2 2)4 4期自动去极期自动去极化速度比
14、窦房结化速度比窦房结细胞的慢,故自细胞的慢,故自律性低。律性低。注:注:I If f通道通道:复极化的复极化的3 3期期-60mV-60mV开始激活、开始激活、-100mV-100mV充充分激活,去极化的分激活,去极化的0 0期期-50mV-50mV失活。是超极化激活失活。是超极化激活、具有时间依从性的非特异性通道,不是快具有时间依从性的非特异性通道,不是快NaNa+ +通道,通道,TTXTTX不能阻断。不能阻断。小结:快反应自律细胞的电位形成机制小结:快反应自律细胞的电位形成机制断断3 3 期期 末末 K K+ + 通通 道道的的 递递 增增 性性 失失 活活电电 位位 复复 极极 至至 -
15、60mV -60mV 时时I If f 通通 道道 的的 递递 增增 性性 激激 活活 K K+ + 递递 减减 性性 外外 流流NaNa+ + 递递 增增 性性 内内 流流自自 动动 去去 极极 达达 阈阈 电电 位位快快 N N+ + 通通 道道 开开 放放NaNa+ + 再再 生生 式式 内内 流流去去 极极 化化产产 生生 AP AP 的的 0 0 期期当去极化电位至当去极化电位至-50mV-50mV时时I If f 通道失活,自动去极化终止通道失活,自动去极化终止自我启动自我启动自我发展自我发展自我终止自我终止快、慢反应心肌细胞快、慢反应心肌细胞APAP的特征比较的特征比较 快反应快
16、反应AP AP 慢反应慢反应APAPAPAP波形分波形分5 5个期:个期: APAP波形分波形分3 3个期:个期: 0 0、1 1、2 2、3 3、4 4期期 0 0、3 3、4 4期期电位幅度高电位幅度高 电位幅度低电位幅度低0 0期去极速度快期去极速度快 0 0期去极速度慢期去极速度慢0 0期主要与期主要与NaNa+ +内流有关内流有关 0 0期主要与期主要与CaCa2+2+内流有关内流有关具有快、慢通道具有快、慢通道 只有慢通道只有慢通道(以快通道为主)(以快通道为主)RPRP大:大:-85mv-85mv-90mv -90mv RPRP小:小:-85mv-85mv-90mv-90mvRp
17、Rp稳定(普通心肌细胞)稳定(普通心肌细胞)RpRp不稳定(自律细胞)不稳定(自律细胞) 不稳定(自律细胞)不稳定(自律细胞)通道阻断剂:河豚毒通道阻断剂:河豚毒 通道阻断剂:通道阻断剂:Mn2+Mn2+、异、异 搏定搏定 二、心肌的生理特性二、心肌的生理特性(一)兴奋性:细胞受到刺激产生兴奋的能(一)兴奋性:细胞受到刺激产生兴奋的能力力1.1.一次兴奋过程中兴奋性的周期性变化:一次兴奋过程中兴奋性的周期性变化: 心肌细胞每次兴奋心肌细胞每次兴奋, ,其膜通道存在备用状态、激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活、失活和复活过程;其兴奋性也随之发生相应的周期性改
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