生理学完整课件-循环讲课讲稿.ppt
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1、生理学完整课件-循环第一第一节节 心心脏脏的生物的生物电电活活动动 一、心肌一、心肌细细胞的胞的电电活活动动二、心肌二、心肌细细胞的胞的电电生理特性生理特性三、体表心三、体表心电图电图一、心肌一、心肌细细胞的胞的电电活活动动 (一)心肌(一)心肌细细胞功能分胞功能分类类l1.1.按自律性分按自律性分类类:l(1 1)工作)工作细细胞胞:心房肌、心室肌。有心房肌、心室肌。有兴兴奋奋性性,传导传导性性,收收缩缩性,但无自律性性,但无自律性。(2 2)特殊)特殊细细胞:胞:l 自律自律细细胞:有胞:有兴奋兴奋性、性、传导传导性、性、自律性,无收自律性,无收缩缩性性。l 非自律非自律细细胞胞:有有兴奋
2、兴奋性、性、传导传导性性,无自律性和收无自律性和收缩缩。l 心心脏脏特殊特殊传导传导系系统统:l窦窦房房结结 l l房室交界房室交界(房房结结区、区、结结区、区、结结希区希区)l房室束房室束 l l左右束支左右束支 l l浦肯野浦肯野纤维纤维网网2.按快、慢反按快、慢反应应分分类类自律自律细细胞胞非自律非自律细细胞胞快反快反应应l心房心房传导传导束、房束、房室束、室束、普肯野氏普肯野氏细细胞胞心房心房肌肌细细胞、胞、心室肌心室肌细细胞胞慢反慢反应应窦窦房房结结P细细胞胞结结区?区?(二)心室肌二)心室肌细细胞的胞的RPRP、APAP及其形成机及其形成机制制1 1。比比较较骨骼肌和心室肌的骨骼肌
3、和心室肌的APAP异同异同l 1 1静息静息电电位(位(RPRP):约为约为9090 mV,其,其形成机制与骨骼肌相似(形成机制与骨骼肌相似(K K外流)外流)l 2 2动动作作电电位(位(APAP):与骨骼肌相比,与骨骼肌相比,主要特征主要特征为为复极化复极化过过程比程比较较复复杂杂,持,持续时续时间长间长。心室肌。心室肌细细胞胞动动作作电电位包括位包括两个两个过过程程(去极化和复极化)、五个(去极化和复极化)、五个时时期(期(0、1、2、3、4期)。期)。0期期为为去极相;去极相;1、2、3、4期期为为复极相。复极相。l各期的特点和离子机制如下:各期的特点和离子机制如下:(1)0期(除极化
4、)期(除极化)产产生机制:生机制:Na+大量大量快速地内快速地内流流 膜膜电电位位:90 30 mV(幅度(幅度120 mV)历时历时:12ms2ms除极速度除极速度(0期上升速率期上升速率):200400V/S(2)1期(快速复极初期)期(快速复极初期)产产生机制:一生机制:一过过性外向离子流性外向离子流(Ito),其离子成分其离子成分为为K膜膜电电位:位:30 mV0 mV历时历时:10msl(3)2期(平台期,期(平台期,Plateau)l膜膜电电位:位:0 mV;l历时历时:100150ms l产产生机制:生机制:K外流(外流(Ik1)与)与Ca2+内流达到内流达到平衡平衡l 内向内向
5、电电流:正离子由膜外向膜内流流:正离子由膜外向膜内流动动或由膜内向或由膜内向膜外流膜外流动动,造成膜除极。,造成膜除极。l 外向外向电电流:正离子由膜内向膜外流流:正离子由膜内向膜外流动动或或负负离子由离子由膜外向膜内流膜外向膜内流动动,导导致膜复极或极化。致膜复极或极化。l 整流:指整流:指电电流容易向一个方向流流容易向一个方向流动动,不易向反方,不易向反方向流向流动动。内向整流内向整流(内入性整流):正离子容易从膜(内入性整流):正离子容易从膜外流入膜内,外流入膜内,而不易从膜内流向膜外而不易从膜内流向膜外 外向整流外向整流(外出性整流):正离子容易从膜(外出性整流):正离子容易从膜内流向
6、膜外,内流向膜外,而不易从膜外流入膜内而不易从膜外流入膜内l(4)3期(快速复极末期)期(快速复极末期)l膜膜电电位:位:0 mV90 mV;l历时历时:100150ms;l产产生机制:生机制:l Ca2+通道关通道关闭闭,Ca2+内流停止。内流停止。K+外流增加,膜迅速复极化,由于外流增加,膜迅速复极化,由于3期的复极期的复极K+外流是再生性的外流是再生性的,K+的的外流促使膜内外流促使膜内电电位向位向负电负电性性转转化化,而而膜内膜内电电位越位越负负,K+外流就越增高外流就越增高,这这种正反种正反馈过馈过程,程,导导致膜的复极越致膜的复极越来越快,直至复极化完成。来越快,直至复极化完成。l
7、(5)4期(静息期)期(静息期)l 膜复极完膜复极完毕毕,膜,膜电电位位稳稳定于静息定于静息电电位水平(位水平(90mV)。通)。通过过肌膜上肌膜上Na+K+泵泵的作用,逆着的作用,逆着浓浓度差,从度差,从细细胞内排出多余的胞内排出多余的Na+和和Ca2+,并把膜外,并把膜外的的K+摄摄回回细细胞内以恢复胞内以恢复细细胞内外离子胞内外离子的正常的正常浓浓度梯度,保持心肌度梯度,保持心肌细细胞的正胞的正常常兴奋兴奋性(性(Na+K+转转运,运,Na+Ca2+交交换换)小结小结:动动作作电电位及其形成机制位及其形成机制l 0期期Na+内流(再生性内流(再生性钠电钠电流)流)l 1期期K+外流外流(
8、Ito)l 2期期K+外流和外流和Ca2+内流内流处处于平衡于平衡l 3期期K+外流(外流(Ik再生性复极)再生性复极)l 4期期离子恢复(离子恢复(Na+-K+泵泵和和 Na+-Ca2+交交换换、Ca2+泵泵)膜膜电电位位(mv)心室肌细胞动作电位离子转运及收缩曲线心室肌细胞动作电位离子转运及收缩曲线l 2期期(平台期平台期)是心室肌是心室肌细细胞区胞区别别于于N和和M细细胞胞AP的主要特征,也是心室肌的主要特征,也是心室肌AP复极复极较长较长的主要原因。此期所涉及的的主要原因。此期所涉及的Ca2+通道激通道激活慢,失活也慢,因而称活慢,失活也慢,因而称为为慢通道,其阻断慢通道,其阻断剂为剂
9、为异搏定和异搏定和D600。l 4期期(静息期静息期)复极完复极完毕毕,膜,膜电电位恢复并位恢复并稳稳定在定在-90mV,同,同时时Na+K+泵泵活活动动,逆,逆浓浓度差度差转转运运Na+和和K+为为下次下次兴奋兴奋作准作准备备。l Ca2+外运可能与外运可能与Na+顺浓顺浓差内流耦合差内流耦合进进行,形成行,形成Na+Ca2+交交换换。l 心房肌心房肌细细胞胞AP及其形成机制与心室肌及其形成机制与心室肌细细胞几乎相同,但其胞几乎相同,但其动动作作电电位持位持续时间较续时间较短短。(三)蒲肯野(三)蒲肯野细细胞胞电电活活动动特点特点l 蒲氏蒲氏细细胞胞AP波形分期和形成机制波形分期和形成机制与
10、心室肌与心室肌细细胞基本相同,其不同点胞基本相同,其不同点在于在于4期静息期静息电电位不位不稳稳定定,而是立即,而是立即自自动动地地缓缓慢去极化,当去极化达慢去极化,当去极化达阈阈电电位水平位水平则则引引发发下一个下一个动动作作电电位。位。l 凡是具有凡是具有4期自期自动动除极特性的除极特性的细细胞称胞称为为自律自律细细胞胞。l 自律自律细细胞复极胞复极4期所达到的最大膜期所达到的最大膜电电位称位称为为最大复极最大复极电电位位(或称(或称最大舒最大舒张电张电位位)。)。l 蒲氏蒲氏细细胞胞4期自期自动动除极机制:除极机制:(1)Na+的内向离子流的内向离子流(If)逐逐渐渐增增强强 (2)外向
11、)外向K+电电流(流(Ik)逐)逐渐渐减弱减弱(四)(四)窦窦房房结结P细细胞胞 电电活活动动特特点点 l1、窦窦房房结结P细细胞胞动动作作电电位的特点:位的特点:l (1)最大复极最大复极电电位位(-70 mV)和和阈电阈电位位(-40 mV)的的绝对值绝对值小小;l (2)0期除极期除极速度速度(10V/s)慢,慢,0期除极幅度期除极幅度 (70mV),无反极化,无反极化现现象;象;l (3)无明无明显显1期和期和2期期 l (4)4期自期自动动除极速度(除极速度(约约0.1V/s)明)明显显快快于于 浦氏浦氏细细胞(胞(约约0.02V/s)l (5)0期主要是期主要是Ca2+内流内流,而
12、浦氏,而浦氏细细胞胞为为 Na+内流内流l2、窦窦房房结结P细细胞胞4期自期自动动除极化除极化机制机制:(1)Ik通道逐通道逐渐渐失活,失活,K+外流外流进进行性行性衰减衰减 l(2)Na+内流内流进进行性增行性增强强(If )l(3)T型型Ca2+通道的激活,通道的激活,Ca2+内流内流(4)生生电电性性Na+Ca2+交交换换:P细细胞排胞排出一个出一个Ca2+,摄摄入三个入三个Na+,因此形成,因此形成内向离子流,在除极后内向离子流,在除极后1/3段起作用段起作用心心脏脏各各部部分分心心肌肌细细胞胞的的跨跨膜膜电电位位l小小结结:l 1.快、慢反快、慢反应细应细胞看胞看0期:陡、期:陡、高
13、者高者为为快(快(Na+);斜、矮者);斜、矮者为为慢慢(Ca2+)l 2.自律、非自律自律、非自律细细胞看胞看4期:期:稳稳定定者者为为非自律非自律:不不稳稳者者为为自律自律二、心肌的二、心肌的电电生理特性生理特性 心肌的生理特性:心肌的生理特性:兴奋性、自律性、传导性、收缩性。兴奋性、自律性、传导性、收缩性。l(一一)兴奋兴奋性性 excitabilityl 兴奋性:兴奋性:细胞受到刺激时产生兴奋的能力。细胞受到刺激时产生兴奋的能力。l1、影响、影响兴奋兴奋性的因素性的因素 l(1)静息)静息电电位位或最大复极电位的或最大复极电位的水平水平 RP绝对值绝对值与与阈电阈电位的差距位的差距引起
14、引起兴奋兴奋所需的刺激所需的刺激阈值阈值兴奋兴奋性性;反之,反之,RP 兴奋兴奋性性 l(2)阈电阈电位水平位水平 l 阈电阈电位水平上移位水平上移与与RP之之间间的差距的差距,兴奋兴奋性性;反之,反之,阈阈电电位水平下移,位水平下移,兴奋兴奋性性。l(3)离子离子通道的状通道的状态态:l Na+通道通道和和Ca2+的三种状的三种状态态:激活、失活、激活、失活、备备用用。l l Na+、Ca2+通道通道处处于何种状于何种状态态,取决于当取决于当时时膜膜电电位水平位水平和和时间进时间进程程,即通道的激活、失活和复活,即通道的激活、失活和复活具有具有电压电压依从性和依从性和时间时间依从性。依从性。
15、l 膜上大部分膜上大部分Na+、Ca2+通道通道是否是否处处于于备备用状用状态态,是是该该心肌心肌细细胞具有胞具有兴奋兴奋性的前提性的前提。l 当膜当膜电电位位处处于正常于正常RP-90 mV时时,Na+通通道道处处于于备备用状用状态态,可在刺激作用下被激活。,可在刺激作用下被激活。l 当膜电位从当膜电位从90 mV去极化达阈电位(去极化达阈电位(-70 mV)时,)时,Na+通道几乎全部被激活通道几乎全部被激活。l 去极化后去极化后Na+通道很快(几通道很快(几ms内)全部内)全部失活,此失活状失活,此失活状态态的的Na+通道不能再次被激通道不能再次被激活活。l 随着随着时间时间的推移,一直
16、要等到膜的推移,一直要等到膜电电位复位复极重新达极重新达90 mV时时,Na+通道才全部恢复通道才全部恢复至至备备用状用状态态。l L型型Ca2+通道通道激活、灭活及激活、灭活及恢复恢复均较慢,均较慢,激活过程需待膜电位完全恢复后开始。激活过程需待膜电位完全恢复后开始。l 2、兴奋兴奋性的周期性性的周期性变变化化 l (1)绝对绝对不不应应期和有效不期和有效不应应期期 l 绝对绝对不不应应期期:0期期3期的期的55mV。兴兴奋奋性性=0 l 有效不有效不应应期期:3期的期的5560 mV。部分除极或局部部分除极或局部兴奋兴奋,但不能爆但不能爆发发AP(局部(局部反应期)反应期)。即刺激不。即刺
17、激不产产生生AP。l(2)相)相对对不不应应期期 l 复极复极6080 mV。用。用阈阈上刺激才能上刺激才能产产生生动动作作电电位。此期位。此期AP复极复极时时程短,不程短,不应应期亦短,易期亦短,易导导致心律失常致心律失常。l(3)超常期)超常期 l 复极从复极从8090 mV。膜。膜电电位基本位基本恢复,用略低于正常恢复,用略低于正常阈值阈值的刺激可的刺激可产产生生动动作作电电位,位,兴奋兴奋性高于正常超常期性高于正常超常期。l 由于由于Na+通道开放能力仍然没有恢复通道开放能力仍然没有恢复正常,所以,正常,所以,产产生的生的动动作作电电位的位的0期去极期去极的幅度和速度、的幅度和速度、兴
18、奋传导兴奋传导的速度都低于的速度都低于正常正常。l 最后,复极最后,复极过过程完程完毕毕,膜,膜电电位恢复正位恢复正常静息水平,常静息水平,兴奋兴奋性也恢复至正常水平性也恢复至正常水平。l 3、兴奋兴奋性周期性性周期性变变化与心肌收化与心肌收缩缩活活动动的关系的关系 l (1)不不发发生生强强直收直收缩缩 有效不有效不应应期期特特别长别长(约约200300ms),相当于心肌收,相当于心肌收缩缩活活动动的整个收的整个收缩缩期及舒期及舒张张期早期。此期早期。此期期间间,任何刺激均不,任何刺激均不发发生生兴奋兴奋和收和收缩缩。l 意意义义:心肌不心肌不发发生完全生完全强强直收直收缩缩,是是保持心保持
19、心脏脏收收缩缩与舒与舒张张交替交替的的节节律活律活动动,使使心心脏泵脏泵血功能血功能得以完成得以完成。l (2)期前收)期前收缩缩与代与代偿间偿间歇歇 l 期前收期前收缩缩(premature systole):):l 心室在有效不心室在有效不应应期之后受到人工的或期之后受到人工的或窦窦房房结结之外的病理性异常刺激,之外的病理性异常刺激,则则可可产产生一次正常生一次正常节节律以外的收律以外的收缩缩。l 代代偿间偿间歇(歇(compensatory pause):):l 期前收期前收缩缩本身也有自己的有效不本身也有自己的有效不应应期,期,当当紧紧接而来的接而来的窦窦房房结兴奋结兴奋恰好落在期前恰
20、好落在期前收收缩缩的有效不的有效不应应期内期内时时,形成一次,形成一次“脱失脱失”,必,必须须等到下一次等到下一次窦窦房房结结的的兴奋传兴奋传来,来,才能引起心室收才能引起心室收缩缩。l (二)自律性(二)自律性 (autorhythmicity)l 1.几个概念:几个概念:l (1)自)自动节动节律性:律性:l 在没有外来刺激的条件下,心肌能在没有外来刺激的条件下,心肌能自自动动地、按一定地、按一定节节律律发发生生兴奋兴奋的能力,的能力,称称为为自自动节动节律性律性(auto-rhythmicity)。心。心肌的自律性起源于心肌肌的自律性起源于心肌细细胞本身。胞本身。l 特点:特点:特殊特殊
21、传导传导系系统统各部位(各部位(结结区区除外)的自律性有等除外)的自律性有等级级差差别别:窦窦房房结结最最高高(90-100次次/分分),浦肯野浦肯野纤维纤维最低最低(约约15-25次次/分分),房室交界房室交界居中居中(4060次次/分)l (2)心心脏脏的起搏点:的起搏点:l正常起搏点(正常起搏点(normal pacemaker):):l 正常情况下,正常情况下,窦窦房房结结的自律性最高的自律性最高,心心脏脏按按窦窦房房结结的的节节律活律活动动,因此,因此窦窦房房结结称称为为正常起搏点。正常起搏点。l潜在起搏点(潜在起搏点(potential pacemaker):):l 正常情况下,正
22、常情况下,窦窦房房结结以外的其他自律以外的其他自律组织组织并不表并不表现现出它出它们们自身的自自身的自动节动节律性,律性,只是起着只是起着兴奋传导兴奋传导作用,故称之作用,故称之为为潜在潜在起搏点。起搏点。l (3)两种心律两种心律:l 窦窦性心律性心律:由由窦窦房房结为结为起搏点的起搏点的心心脏节脏节律性活律性活动动,称称为窦为窦性心律。性心律。l 异位心律:异位心律:以以窦窦房房结结以外的部位以外的部位为为起搏点的心起搏点的心脏脏 活活动动,称,称为为异位心律。异位心律。l 例如,例如,在某些异常情况下,在某些异常情况下,窦窦房房结结起搏功能不全,冲起搏功能不全,冲动动下下传传受阻,或某些
23、受阻,或某些心肌心肌组织兴奋组织兴奋异常升高异常升高时时,则窦则窦房房结结以以外的自律外的自律组织组织也有机会主也有机会主导导心心脏节脏节律。律。l2.窦窦房房结结(正常起搏点)控制心律的机制:(正常起搏点)控制心律的机制:(1)抢抢先占先占领领(preoccupation):l窦窦房房结兴奋驱动结兴奋驱动潜在起搏点的潜在起搏点的兴奋兴奋不易出不易出现现。l(2)超速)超速驱动压驱动压抑抑(over driesuppression):l A、长长期超速期超速驱动驱动潜在起搏点自身活潜在起搏点自身活动动被被压压抑。抑。l B、窦窦房房结驱动结驱动中断中断潜在起搏点恢复本身潜在起搏点恢复本身节节律
24、律。l 提示提示:人工起搏:人工起搏时时,如因故,如因故暂时暂时中断起搏器,中断起搏器,在中断之前其在中断之前其驱动频驱动频率率应应逐步减慢,以免逐步减慢,以免发发生生心搏心搏暂暂停。停。l 3.影响自律性的因素影响自律性的因素:l (1)4期自期自动动除极速度:快除极速度:快自律自律性性 l (2)最大复极)最大复极电电位与位与阈电阈电位的差位的差距距:小:小自律性自律性小小结结:影响自律性的因素:影响自律性的因素自动去自动去极化的极化的速度速度快快慢慢到达阈到达阈电位所电位所需时间需时间缩短缩短延长延长单位时单位时间爆发间爆发APAP的的次数次数多多少少自律性最大复自律性最大复极化电位水平
25、极化电位水平与阈电位差距与阈电位差距小小大大大大小小三、传导性三、传导性 (conductivity)l(一)兴奋传导原理:(一)兴奋传导原理:l 兴奋在同一心肌细胞上传导原兴奋在同一心肌细胞上传导原理与神经细胞和骨骼肌细胞相同,理与神经细胞和骨骼肌细胞相同,即按照:即按照:“局部电流局部电流”再刺激法则双再刺激法则双向传导。同时局部电流可以通过心向传导。同时局部电流可以通过心肌细胞之间的闰盘传到另一个心肌肌细胞之间的闰盘传到另一个心肌细胞,从而引起整块心肌的兴奋和细胞,从而引起整块心肌的兴奋和收缩。故心肌是收缩。故心肌是功能功能“合胞体合胞体”。(二)心(二)心脏脏内内兴奋传兴奋传播的播的过
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