心肌的生理特性讲稿.ppt
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1、关于心肌的生理特性第一页,讲稿共四十二页哦一、心肌细胞的生理特性一、心肌细胞的生理特性 (一)、心肌的自律性(一)、心肌的自律性 概概念念:心心脏脏在在离离体体和和脱脱离离神神经经支支配配下下,又又无无外外来来刺刺激激的的情况下情况下 ,仍能自动地产生节律性兴奋和收缩的特性。,仍能自动地产生节律性兴奋和收缩的特性。起源起源:心内特殊传导系统心内特殊传导系统 单单位位时时间间内内自自动动产产生生兴兴奋奋的的次次数数是是衡衡量量自自律律性性高高低低的的指指标标。生生理理情情况况下下,心心肌肌的的自自律律性性来来源源于于心心脏脏特特殊殊传传导导系系统统的的自自律律细细胞胞,不不同同部部位位的的自自律
2、律细细胞胞自自律律性性高高低低不不一一。病病理理情情况况下,下,非自律细胞非自律细胞的心房肌或心室肌也可能表现自律性。的心房肌或心室肌也可能表现自律性。第二页,讲稿共四十二页哦1、心脏的起搏点心脏的起搏点 心脏特殊传导系统的自律细胞均具有自律性,但不同部位自律细胞的自律性心脏特殊传导系统的自律细胞均具有自律性,但不同部位自律细胞的自律性高低不同,其中高低不同,其中窦房结窦房结P细胞细胞的自律性最高(的自律性最高(100次次/分),分),房室交界房室交界(50次次/分)和分)和房室束房室束(40次次/分)及其分支次之,分)及其分支次之,浦肯野细胞浦肯野细胞的自律性最低的自律性最低(25次次/分)
3、。分)。在在无神经支配无神经支配的情况下,窦房结的兴奋节律可达的情况下,窦房结的兴奋节律可达100次分,通常整体内次分,通常整体内由于迷走神经的抑制作用,其自律性每分钟约由于迷走神经的抑制作用,其自律性每分钟约70次左右,由于次左右,由于窦房结窦房结自律性自律性最高,它产生的节律性冲动按一定顺序传播,引起其他部位的自律组织和心最高,它产生的节律性冲动按一定顺序传播,引起其他部位的自律组织和心房、心室肌细胞兴奋,产生与窦房结一致的节律性活动,因此房、心室肌细胞兴奋,产生与窦房结一致的节律性活动,因此窦房结窦房结是是心脏心脏的正常起搏点的正常起搏点(normal pacemaker),所形成的心跳
4、节律称为),所形成的心跳节律称为窦性心律窦性心律(sinus rhythm)。)。其他自律组织其他自律组织的自律性较低,通常处于窦房结的控制之下,其本身的自律的自律性较低,通常处于窦房结的控制之下,其本身的自律性并不表现,只起传导兴奋的作用,故称为性并不表现,只起传导兴奋的作用,故称为潜在起搏点潜在起搏点(latent pacemaker)。)。第三页,讲稿共四十二页哦2、潜在起搏点潜在起搏点 一方面是种一方面是种安全安全因素,即在异常情况下,如窦房结功能降因素,即在异常情况下,如窦房结功能降低,或窦房结的兴奋下传受阻低,或窦房结的兴奋下传受阻(传导阻滞传导阻滞),此时潜在起搏点则,此时潜在起
5、搏点则可作为备用起搏点以较低的频率维持心脏的兴奋和搏动,故具可作为备用起搏点以较低的频率维持心脏的兴奋和搏动,故具有重要的生理意义;有重要的生理意义;另一方面,它也是一种另一方面,它也是一种潜在潜在的的危险因素危险因素,当潜在起搏点的自,当潜在起搏点的自律性增高并超过窦房结时,可引起心律失常,是临床心律失常发律性增高并超过窦房结时,可引起心律失常,是临床心律失常发生的重要因素之一。生的重要因素之一。当当潜在起搏点潜在起搏点控制部分或整个心脏的活动时,就成为控制部分或整个心脏的活动时,就成为异位起搏点异位起搏点(ectopic pacemaker)。)。第四页,讲稿共四十二页哦3、窦房结对潜在起
6、搏点的控制方式、窦房结对潜在起搏点的控制方式 窦房结窦房结对潜在起搏点的控制是通过两种方式实现:对潜在起搏点的控制是通过两种方式实现:抢先占领抢先占领 抢先占领(抢先占领(capture)也称)也称夺获夺获。这种抢先。这种抢先占领的方式是自律性高的组织控制自律性低组织节律性兴奋占领的方式是自律性高的组织控制自律性低组织节律性兴奋的主要方式。在的主要方式。在潜在潜在起搏点起搏点4期自动去极化期自动去极化尚未达到阈电位水尚未达到阈电位水平平之前,已被之前,已被自律性最高的自律性最高的窦房结传来的兴奋抢先激动,窦房结传来的兴奋抢先激动,使之产生与窦房结节律相一致的动作电位,从而使潜在起搏使之产生与窦
7、房结节律相一致的动作电位,从而使潜在起搏点自身的节律兴奋不能出现点自身的节律兴奋不能出现。超驱动阻抑超驱动阻抑 窦房结的快速节律活动,对潜在起搏点较低窦房结的快速节律活动,对潜在起搏点较低频率的兴奋有频率的兴奋有直接抑制作用直接抑制作用,称为超驱动阻抑(,称为超驱动阻抑(overdrive suppression)。)。第五页,讲稿共四十二页哦(1 1)4 4期自动去极化速度期自动去极化速度最重要的影响因素最重要的影响因素 越快到越快到达阈电位的时间缩短,则单位达阈电位的时间缩短,则单位时间内发生兴奋的次数多,即时间内发生兴奋的次数多,即自律性高。自律性高。儿茶酚胺加速儿茶酚胺加速浦肯野浦肯野
8、细胞细胞4期自动去极化速度,提高期自动去极化速度,提高自律性,使心率加快。自律性,使心率加快。4 4、影响自律性的因素、影响自律性的因素(2 2)最大舒张电位水平最大舒张电位水平与阈电位之间的差距与阈电位之间的差距 最大舒张电位水平最大舒张电位水平上移上移,或阈电位,或阈电位下移下移,均使两者,均使两者差距缩差距缩小小,如,如4期自动去极化速度不变,则达到阈电位所需的时间缩短,则期自动去极化速度不变,则达到阈电位所需的时间缩短,则自律性增高。自律性增高。迷走神经兴奋时可使窦房结自律细胞迷走神经兴奋时可使窦房结自律细胞K外流外流增加,最大舒增加,最大舒张电位张电位绝对值增大绝对值增大,故自律性降
9、低,故自律性降低,心率减慢心率减慢。第六页,讲稿共四十二页哦(3 3)阈电位水平阈电位水平在上述因素不变的前提下:在上述因素不变的前提下:阈电位水平阈电位水平下移下移(图中(图中TP1TP1)上移上移(图中(图中TP2TP2)最大舒张电位最大舒张电位阈电位阈电位 距离近距离近 距离远距离远 自动去极化达到阈电位自动去极化达到阈电位 时间短时间短 时间长时间长 自律性高自律性高 自律性低自律性低第七页,讲稿共四十二页哦(二二)心肌的心肌的兴奋性兴奋性 心肌细胞和其它可兴奋细胞一样,都具有兴奋性心肌细胞和其它可兴奋细胞一样,都具有兴奋性(excitability)。其兴奋性高低同样也可用刺激的阈值
10、)。其兴奋性高低同样也可用刺激的阈值来衡量,阈值大表示兴奋性低;阈值小表示兴奋性高。来衡量,阈值大表示兴奋性低;阈值小表示兴奋性高。心肌细胞的兴奋包括心肌细胞的兴奋包括两个两个过程。即从过程。即从静息电位静息电位去极化去极化达到阈电位,以及激活达到阈电位,以及激活Na+通道通道(快反应细胞)(快反应细胞)或或Ca2+通道通道(慢、快反应细胞)从而产生(慢、快反应细胞)从而产生0期去极化,期去极化,产生产生动作电位动作电位。第八页,讲稿共四十二页哦(二二)心肌的心肌的兴奋性兴奋性 动作电位过程中心肌兴奋性的动作电位过程中心肌兴奋性的周期变化:有效不应期周期变化:有效不应期相对不应相对不应期期超常
11、期,超常期,特点特点:有效不应期较长,相当:有效不应期较长,相当于整个收缩期和舒张早期,因此心于整个收缩期和舒张早期,因此心肌不会出现强直收缩。肌不会出现强直收缩。凡能影响这凡能影响这两个两个过程的因过程的因素,都可影响心肌的兴奋性。素,都可影响心肌的兴奋性。第九页,讲稿共四十二页哦(1)(1)影响兴奋性因素影响兴奋性因素 1 1、静息电位水平、静息电位水平 RP RP 绝对值绝对值距阈电位远距阈电位远需刺激阈值需刺激阈值兴奋性兴奋性RP RP 绝对值绝对值距阈电位近距阈电位近需刺激阈值需刺激阈值兴奋性兴奋性第十页,讲稿共四十二页哦2 2、阈电位水平、阈电位水平 (为少见的原因)(为少见的原因
12、)阈电位阈电位水平水平上移上移RPRP距阈电位远距阈电位远需刺激阈值需刺激阈值兴奋性兴奋性阈电位阈电位水平水平下移下移RPRP距阈电位近距阈电位近需刺激阈值需刺激阈值兴奋性兴奋性第十一页,讲稿共四十二页哦 3.Na 3.Na+通道的性状通道的性状 NaNa+通通道道所所处处的的机机能能状状态态,是是决决定定兴兴奋奋性性正正常常、低低下下和和丧丧失失的的主主要要因因素素。以以快快反反应应细细胞胞为为例例,Na+通通道道具具有有备备用用(或或静静息息,resting)、激激活活(activation)和和失失活活(inactivation)三三种种状状态。态。完全备用完全备用 失失 活活 刚复活刚
13、复活 渐复活渐复活 基本备用基本备用 产生产生AP AP 绝对不应期绝对不应期 局部反应期局部反应期 相对不应期相对不应期 超常期超常期 兴奋性正常兴奋性正常 兴奋性无兴奋性无 兴奋性低兴奋性低 兴奋性高兴奋性高第十二页,讲稿共四十二页哦 4.4.血钾浓度血钾浓度 当当血血钾钾逐逐渐渐升升高高时时,心心肌肌的的兴兴奋奋性性会会出出现现先先升升高高后后降降低低的现象。的现象。当当血血中中K+轻轻度度或或中中度度增增高高时时,细细胞胞膜膜内内外外K+浓浓度度梯梯度度减减小小,静息电位绝对值减小,距阈电位接近,兴奋性增高;静息电位绝对值减小,距阈电位接近,兴奋性增高;当当血血中中K+显显著著增增高高
14、,静静息息电电位位绝绝对对值值过过度度减减小小时时,Na+通通道道失失活活,兴兴奋奋性性则则完完全全丧丧失失。因因此此,血血中中K+逐逐步增高时,心肌兴奋性先升高后降低步增高时,心肌兴奋性先升高后降低 第十三页,讲稿共四十二页哦(2)(2)兴奋性的周期性兴奋性的周期性变化变化 1 1、一次兴奋过程中、一次兴奋过程中兴奋性的周期性变化兴奋性的周期性变化:心心肌肌细细胞胞每每次次兴兴奋奋,其其膜膜通通道道存存在在备备用用状状态态、激激活活、失失活活和和复复活活过过程程;其其兴兴奋奋性性也也随随之之发发生生相相应应的周期性改变。的周期性改变。第十四页,讲稿共四十二页哦 心室肌兴奋性的周期性变化心室肌
15、兴奋性的周期性变化周期变化周期变化 对应位置对应位置 机机 制制 新新APAP产生能力产生能力有效不应期有效不应期 去极相去极相 复极相复极相-60mV -60mV 不能产生不能产生 绝对不应期绝对不应期:Na+Na+通道处于通道处于 -55mV-55mV 完全失活状态完全失活状态 局部反应期局部反应期:Na+Na+通道通道 强刺激强刺激 -60mV-60mV 刚开始复活刚开始复活 很小的局部去极化很小的局部去极化 阈刺激的刺激阈刺激的刺激相对不应期相对不应期 Na+Na+通道通道 能产生能产生(但但0 0期期 -80mV -80mV 大部复活大部复活 幅度、传导、时程幅度、传导、时程 超超
16、常常 期期 Na+Na+通道基本通道基本 等较正常小等较正常小)-90mV -90mV 恢复到备用状态恢复到备用状态 同相对不应期同相对不应期 第十五页,讲稿共四十二页哦 心心肌肌兴兴奋奋时时兴兴奋奋性性变变化化的的主主要要特特点点是是有有效效不不应应期期特特别别长长(平平均均250ms),250ms),相相当当于于心心肌肌整整个个收收缩缩期期和舒张早期。和舒张早期。它它是是骨骨骼骼肌肌与与神神经经纤纤维维有有效效不不应应期期的的100100倍倍和和200200倍。倍。这这一一特特性性是是保保证证心心肌肌能能收收缩缩和和舒舒张张交交替替进进行行,不出现强直收缩不出现强直收缩的生理学基础。的生理
17、学基础。有效不应期的长短主要取决于有效不应期的长短主要取决于2 2期(平台期)。期(平台期)。第十六页,讲稿共四十二页哦 2.兴奋性周期性变化与收缩的关系兴奋性周期性变化与收缩的关系 心肌收缩是在肌膜心肌收缩是在肌膜APAP触发下触发下,发生兴奋发生兴奋-收缩耦联收缩耦联,引引起肌丝滑行实现的。起肌丝滑行实现的。(1 1)不发生强直收缩)不发生强直收缩 当当刺刺激激频频率率多多数数刺刺激激落落在在有有效效不不应应期期内内,最最多多引起期前收缩,不会发生强直收缩。引起期前收缩,不会发生强直收缩。但但在在离离体体蛙蛙心心灌灌流流实实验验中中,当当CaCa2+2+o o过过高高时时钙钙僵僵(CaCa
18、2+2+利于收缩不利于舒张,出现持续收缩状态)。利于收缩不利于舒张,出现持续收缩状态)。第十七页,讲稿共四十二页哦(2 2)期前收缩与代偿间歇)期前收缩与代偿间歇 (正常情况下)窦房结(正常情况下)窦房结发放的兴奋发放的兴奋 心房肌和心室肌心房肌和心室肌 接受接受 节律性收缩和舒张节律性收缩和舒张 如果在心房肌和心室肌有效不应期如果在心房肌和心室肌有效不应期之后之后,在下一次窦房结传来的兴奋到,在下一次窦房结传来的兴奋到达达之前之前,受到,受到一次人工一次人工的刺激或的刺激或异位节律点异位节律点发放的冲动的作用发放的冲动的作用,则心房肌则心房肌和心室肌而可产生一次期前兴奋,引起和心室肌而可产生
19、一次期前兴奋,引起一次提前一次提前出现的收缩,称出现的收缩,称期期前收缩前收缩(premature systole)或)或早搏早搏第十八页,讲稿共四十二页哦 期前兴奋也存在期前兴奋也存在有效不应期有效不应期。当。当紧接紧接在期前收缩后在期前收缩后的的一次窦房结的兴奋一次窦房结的兴奋传至心室时,常恰好落在传至心室时,常恰好落在期前兴奋期前兴奋的的有效不应期内,因而不能引起心室肌和心房肌的兴奋,要有效不应期内,因而不能引起心室肌和心房肌的兴奋,要等等再次再次窦房结兴奋传来时才发生兴奋和收缩。故在一次窦房结兴奋传来时才发生兴奋和收缩。故在一次期前收缩之后,常伴有期前收缩之后,常伴有一段较长一段较长的
20、心室舒张期,的心室舒张期,代偿间歇代偿间歇:一次期前收缩之后所出现的一段较长的舒: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。张期称为代偿性间歇。第十九页,讲稿共四十二页哦 (三)、心肌的传导性及兴奋的传导(三)、心肌的传导性及兴奋的传导1 1、心肌细胞传导性(、心肌细胞传导性(心肌细胞具有传导兴奋的能力)心肌细胞具有传导兴奋的能力)(1 1)传导方式传导方式:局部电流。:局部电流。心肌细胞之间通过闰盘连接,动作电位以局部电流心肌细胞之间通过闰盘连接,动作电位以局部电流的方式在细胞间传导。的方式在细胞间传导。闰盘闰盘(缝隙连接缝隙连接)为低电阻区为低电阻区,局部电流很容易通过特殊局
21、部电流很容易通过特殊传导系统。故心肌细胞在结构上虽互相隔开,但在功能上却如传导系统。故心肌细胞在结构上虽互相隔开,但在功能上却如同一个细胞,构成一个功能性合胞体。同一个细胞,构成一个功能性合胞体。(2 2)心脏特殊传导系统心脏特殊传导系统 心脏特殊传导系统具有起搏和传心脏特殊传导系统具有起搏和传导兴奋的功能。兴奋在心脏内的传播是通过心脏特殊传导系导兴奋的功能。兴奋在心脏内的传播是通过心脏特殊传导系统完成的。统完成的。第二十页,讲稿共四十二页哦 窦房结窦房结位于上腔静脉和右心房的连接处,含有分化较原始的位于上腔静脉和右心房的连接处,含有分化较原始的P细细胞胞,是,是心脏的起搏细胞心脏的起搏细胞。
22、窦房结的。窦房结的兴奋兴奋经过心房肌传至整个右心经过心房肌传至整个右心房和左心房,使两心房房和左心房,使两心房同步兴奋和收缩同步兴奋和收缩。窦房结和房室交界之间并。窦房结和房室交界之间并未证实有传导束存在,但研究发现未证实有传导束存在,但研究发现右心房有一部分右心房有一部分的心房肌纤维排列的心房肌纤维排列方向较整齐一致,方向较整齐一致,传导传导速度较其他心房肌速度较其他心房肌快快,这部分心房组织从功,这部分心房组织从功能上构成窦房结和房室交界之间的能上构成窦房结和房室交界之间的优势传导通路优势传导通路,窦房结窦房结的兴奋经的兴奋经此通路下传至此通路下传至房室交界房室交界,经,经房室束房室束,左
23、右束支左右束支传到传到浦肯野纤维网浦肯野纤维网,引起引起心室肌心室肌兴奋。心室肌再将兴奋由兴奋。心室肌再将兴奋由心内膜侧心内膜侧向向心外膜侧心外膜侧心室肌扩布,心室肌扩布,引起整个引起整个心室心室兴奋。兴奋。第二十一页,讲稿共四十二页哦(3 3)传导速度传导速度浦氏纤维浦氏纤维(4m/s)(4m/s)束支束支(2m/s)(2m/s)心室肌心室肌(1m/s)(1m/s)心房肌心房肌(0.4m/s)(0.4m/s)结区结区(0.02m/s)(0.02m/s)传导时间传导时间 心房内心房内-房室交界房室交界-心室内心室内(0.06s)(0.1s)(0.06s)(0.06s)(0.1s)(0.06s)
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