循环系统的功能课件.ppt
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1、关于循环系统的功能第1页,此课件共104页哦一一.心肌细胞的生物电现象(心肌细胞的生物电现象(bioelectrical phenomenon of myocardial cell)工作细胞(working cardiac cell)自律细胞(autorhythmic cell)具有:兴奋性、传导性、收缩性,正常状态下无自律性。具有:自律性、兴奋性、传导性,无收缩性。心肌细胞窦房结P细胞,浦肯野细胞心室肌细胞 心房肌细胞依据功能、电生理特点,心肌分类:参与构成特殊传导组织(Specialized conduction system)第2页,此课件共104页哦 1.按自律性分类:按自律性分类:(
2、1)工作细胞)工作细胞:心房肌、心室肌。有兴奋性心房肌、心室肌。有兴奋性,传导性传导性,收缩性,但无自律性收缩性,但无自律性(2)特殊细胞:自律细胞:有兴奋性、)特殊细胞:自律细胞:有兴奋性、传导性、传导性、自律性,无收缩性自律性,无收缩性 非自律细胞非自律细胞:有兴奋性、传导性有兴奋性、传导性,无自律性和收缩性无自律性和收缩性第3页,此课件共104页哦2.按快、慢反应分类 自律细胞 非自律细胞快反应心房传导束、房室束、普肯野氏细胞心房肌细胞、心室肌细胞慢反应窦房结P细胞结区?第4页,此课件共104页哦 心室肌细胞的RP、AP及其形成机制比较骨骼肌和心室肌的AP异同第5页,此课件共104页哦
3、心肌细胞生物电心肌细胞生物电产生原理产生原理:跨膜离子流。:跨膜离子流。膜通道多,形成机制复杂;不同类型的细胞跨膜电膜通道多,形成机制复杂;不同类型的细胞跨膜电位特征不同。位特征不同。第6页,此课件共104页哦 第7页,此课件共104页哦 心脏特殊传导系统:窦房结 房室交界(房结区、结区、结希区)房室束 左右束支 浦肯野纤维网第8页,此课件共104页哦 依据生物电活动,尤其依据生物电活动,尤其APAP的的0 0期去极速率不同分类:期去极速率不同分类:(1)(1)快反应细胞快反应细胞(fast response cellfast response cell):):快反应非自律细胞快反应非自律细胞
4、:心房肌细胞、心室肌细胞心房肌细胞、心室肌细胞快反应自律细胞快反应自律细胞:心房传导组织、房室束、浦肯野细胞心房传导组织、房室束、浦肯野细胞(2)(2)慢反应细胞慢反应细胞(slow response cell)(slow response cell):慢反应自律细胞慢反应自律细胞:窦房结细胞、房结区、结希区自律细胞窦房结细胞、房结区、结希区自律细胞 慢反应非自律细胞慢反应非自律细胞:结区细胞结区细胞第9页,此课件共104页哦(一)工作细胞的跨膜电位及其形成机制(一)工作细胞的跨膜电位及其形成机制 以心室肌细胞为例。以心室肌细胞为例。1.resting potential1.resting p
5、otential:-90 mV:-90 mV 主要由主要由K+K+顺浓度差向膜外扩散形成。因为此时顺浓度差向膜外扩散形成。因为此时Ik1Ik1开放,开放,对对K+K+通透性远大于其它离子。通透性远大于其它离子。另有少量Na+内流(Na+backgroud current)和生电Na+泵(pump current,Ipump)活动第10页,此课件共104页哦 2.Action potential:2.Action potential:复极过程长且复杂,上升支与下降复极过程长且复杂,上升支与下降支不对称。支不对称。以以0 0、1 1、2 2、3 3、4 4期表示心室肌期表示心室肌APAP各时期。各
6、时期。骨骼肌细胞AP的时程很短,仅持续几个毫秒,复极速度与去极速度几乎相等,记录曲线呈升支和降支基本对称的尖锋状。第11页,此课件共104页哦(1 1)0 0期:去极化期期:去极化期。-90 mV+30 mV-90 mV+30 mV,构成,构成APAP的升支。的升支。特点:特点:去极速度快(仅持续去极速度快(仅持续1-2 ms1-2 ms)且幅度大()且幅度大(120 mV120 mV)形成机制形成机制:主要因快:主要因快Na+Na+内流所致。内流所致。再生性再生性Na+内流内流该该Na+Na+通道为通道为电压门控快电压门控快通道通道,阈电位约为阈电位约为-70 mV,-70 mV,其开放与失
7、活均快其开放与失活均快(阈电位开放阈电位开放,持续持续1 ms,0 mV1 ms,0 mV开始失活开始失活)。快快Na+Na+通道可被河豚毒(通道可被河豚毒(TTXTTX)所阻断(但敏感性低于神经细胞和骨骼)所阻断(但敏感性低于神经细胞和骨骼肌细胞肌细胞,1/1001/1000)。)。故:称心室肌细胞为快反应细胞,其AP称为快反应电位(fast response action potential)。第12页,此课件共104页哦第13页,此课件共104页哦(2 2)复极化过程)复极化过程:慢,:慢,200-300 ms200-300 ms。分为。分为3 3期:期:1 1)1 1期(快速复极初期)
8、:期(快速复极初期):+30 mV0 mV,+30 mV0 mV,历时历时10 ms10 ms。(0 0期期+1+1期)合称为期)合称为峰电位峰电位(spike potential)(spike potential)。形成机制形成机制:快:快Na+Na+通道已失活,但一过性外向电流通道已失活,但一过性外向电流(transient outward current,transient outward current,Ito)激活,使初期快速复极。)激活,使初期快速复极。Ito:主要由主要由K+K+构成构成.去极化至去极化至-40 mV-40 mV时激活,开放约时激活,开放约5-10 ms5-10
9、ms。第14页,此课件共104页哦第15页,此课件共104页哦 2 2)2 2期(平台期,期(平台期,plateau plateau):):稳定于稳定于0 mV,0 mV,历时历时100100150 ms,150 ms,成平台状成平台状,是心室肌是心室肌APAP的特点的特点,也是心室肌也是心室肌APAP持续时程较长的主要原持续时程较长的主要原因。因。形成原因:形成原因:由多种离子流参与,包括由多种离子流参与,包括内向内向离子流(离子流(Ca2+,Na+Ca2+,Na+)和)和外外向向离子流(离子流(Ik,Ik1)。初期处于平衡)。初期处于平衡,随后随后,前者渐弱前者渐弱,后者渐强后者渐强,形成
10、平台期的晚期(下降较明显)。形成平台期的晚期(下降较明显)。内向电流:正离子内流或负离子外流称内向电流,导致膜内电位正向变化,膜除极。外向电流:正离子外流或负离子内流称外向电流。导致电位负向变化,膜复极。第16页,此课件共104页哦 主要的离子流:主要的离子流:内向的内向的L-Ca2+L-Ca2+流流(long lasting calcium current,ICa-Llong lasting calcium current,ICa-L):):L-L-Ca2+Ca2+通道主要对通道主要对Ca2+Ca2+通透,也通透少量通透,也通透少量Na+Na+。是激活、失活、。是激活、失活、再激活均慢的电压
11、门控慢通道再激活均慢的电压门控慢通道,阈电位阈电位-40 mV-40 mV,阻断剂,阻断剂:Mn:Mn2+2+、维拉帕米等。维拉帕米等。外向的延迟整流外向的延迟整流K+K+流流(delayed rectifier K+current,delayed rectifier K+current,Ik):):Ik 通道在通道在0 0期去极至期去极至-40 mV-40 mV缓慢激活,复极至缓慢激活,复极至-50 mV-50 mV缓慢去激活,缓慢去激活,持续数百持续数百msms。故平台期初期与。故平台期初期与L-Ca2+L-Ca2+抗衡,平台晚期则为主要离子抗衡,平台晚期则为主要离子流。流。第17页,此课
12、件共104页哦第18页,此课件共104页哦 3 3)3 3期(快速复极末期):期(快速复极末期):复极速度加快,复极速度加快,0 mV-90 mV,0 mV-90 mV,历时历时100-150 ms100-150 ms。形成机制形成机制:L-CaL-Ca2+2+通道关闭,通道关闭,IK电流增强电流增强,K,K+外流所致。在外流所致。在3 3期末期末IK1 也参与,加快了复极过程,为正反馈过程。也参与,加快了复极过程,为正反馈过程。从从0 0期去极开始,到期去极开始,到3 3期复极完毕这段时间,称为期复极完毕这段时间,称为动作电位时程动作电位时程(action potential duratio
13、n,APDaction potential duration,APD).心肌细胞心肌细胞APDAPD:200-300 ms200-300 ms。第19页,此课件共104页哦(3 3)4 4期(静息期):期(静息期):电位恢复并稳定于电位恢复并稳定于RPRP水平。细胞排出水平。细胞排出CaCa2+2+和和NaNa+,摄入,摄入K K+,恢复细胞内外离子正常浓度梯度。恢复细胞内外离子正常浓度梯度。NaNa+-K-K+泵:泵:排出排出3Na3Na+,摄入,摄入2K2K+;CaCa2+2+-Na-Na+交换体交换体:3Na3Na+入胞,入胞,1 Ca1 Ca2+2+出;出;CaCa2 2泵:泵:泵出少
14、量泵出少量CaCa2+2+第20页,此课件共104页哦 第21页,此课件共104页哦 去 极 相 复 极 相 0 期 1 期 (快 速 复 极 初 期)2 期 (平 台 期)3 期 (快 速 复 极 末 期)4 期 (静 息 期)电位变化 -90+30 mV,除 极 速度 极 快801000v/s 幅度约为120mV+30 0mV(0 期 与1期 波 形 组 成 峰电 位)基 本 停 滞于0mv 左右 0 90mV 膜 电 位 稳定 于 静 息电 位 (-90mV)历时 1 2ms 10ms 左 右 100 150ms 100 150ms 离 子 机制 Na+内 流 K+外 流 K+外 流 C
15、a2+内 流 K+外 流 Na+K+泵活 动,恢 复细 胞 内 外离 子 浓 度差 第22页,此课件共104页哦(二)自律细胞的跨膜电位和形成机制(二)自律细胞的跨膜电位和形成机制 与工作细胞电活动与工作细胞电活动最大区别最大区别:4 4期期自动去极化自动去极化,是产生自,是产生自动节律性的基础。动节律性的基础。自律细胞在自律细胞在AP 3AP 3期末膜电位达期末膜电位达最大复极电位最大复极电位(maximal maximal repolarization potentialrepolarization potential)时并不稳定,在)时并不稳定,在4 4期自动去极期自动去极(phase
16、4 spontanous depolarizationphase 4 spontanous depolarization)达阈电位水平,爆发下)达阈电位水平,爆发下一次一次APAP。凡是具有凡是具有4期自动除极特性的细胞称为自律细胞。期自动除极特性的细胞称为自律细胞。第23页,此课件共104页哦 自动去极化原因自动去极化原因:逐渐增强的净内向电流:逐渐增强的净内向电流:内向电流外向电流二者兼有第24页,此课件共104页哦 1.1.普肯耶细胞普肯耶细胞:快反应细胞,:快反应细胞,APAP波形及波形及0 0、1 1、2 2、3 3期离子期离子基础与心室肌细胞相似。基础与心室肌细胞相似。心室肌细胞普
17、肯耶细胞最大复极电位-90 mV阈电位-60 mV第25页,此课件共104页哦 4 4期自动去极化离子机制期自动去极化离子机制:随时间随时间递增的内向电流递增的内向电流 If(Na(Na+)和和递递减的外向减的外向 IK电流电流(K(K+)所致。自动去极速率较窦房结为慢。当自动去所致。自动去极速率较窦房结为慢。当自动去极至阈电位极至阈电位(-60 mV)(-60 mV)时爆发新的时爆发新的APAP。Ik 通道通道0 0期去极时开放期去极时开放,复极至复极至-50-50-60 mV-60 mV开始关闭开始关闭,故对故对4 4期期自动去极化自动去极化作用较小作用较小。If 通道复极至通道复极至 -
18、60 mV-60 mV时激活时激活,-100 mV,-100 mV充分激活充分激活,并随时间并随时间推移渐强推移渐强,当膜去极化到当膜去极化到 -50 mV-50 mV左右关闭。左右关闭。是自动去极主要成分是自动去极主要成分,为起搏电流为起搏电流,可被,可被CsCs2+2+(铯铯)阻断。阻断。第26页,此课件共104页哦 第27页,此课件共104页哦 2.2.窦房结窦房结P P细胞的动作电位及其形成机制:细胞的动作电位及其形成机制:P P 细胞(细胞(pacemaker cellpacemaker cell):慢反应细胞,跨膜电位与众慢反应细胞,跨膜电位与众不同。不同。A:心室肌细胞;B:普肯
19、耶细胞403第28页,此课件共104页哦 跨膜电位特点:跨膜电位特点:最大复极电位最大复极电位(-70 mV)(-70 mV)和阈电位和阈电位(-40 mV)(-40 mV)均小于快反应细均小于快反应细胞胞(分别为分别为-90 mV-90 mV和和-60 mV-60 mV或或-70 mV)-70 mV);0 0期去极化幅度小,最高为期去极化幅度小,最高为0 mV(0 mV(幅度幅度70 mV)70 mV),速率慢,速率慢(10(10 V/s)V/s)(快反应细胞:(快反应细胞:200-1000 V/s200-1000 V/s),时程长),时程长(7 ms)(7 ms);无明显复极无明显复极1
20、1期和期和2 2期(复极直接进入期(复极直接进入3 3期);期);4 4期自动去极化速度期自动去极化速度(0.1 V/s)(0.1 V/s)快于浦氏细胞快于浦氏细胞(0.02 V/s)(0.02 V/s),自律性最高。自律性最高。403第29页,此课件共104页哦 窦房结细胞窦房结细胞APAP的离子基础的离子基础:去极化过程:去极化过程:0 0期期:当当4 4期自动去极到阈电位(期自动去极到阈电位(-40 mV-40 mV)时,)时,L-L-型型CaCa2+2+通通道(慢通道)激活,道(慢通道)激活,CaCa2+2+内流内流(I(Ica-Lca-L)。这种这种0 0期去极由慢钙通道介导的期去极
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