精品课程生理学敏率 第四章血液循环（上）心脏生理 [目的要求] 掌握心脏的功能及实现其功能的原理 [讲授重点] 1,心肌细胞动作电位的特点和产生机制 2心肌细胞电生理特性及其影响因素 心雕系血机制及过 4.心脏泵血功能评价的基本指材 5.影响心脏泵血功能的因素 [讲授难点】 1.心肌细胞动作电位的产生机制 2影响因素心肌细电生理特性的机制 3.心脏泵血功能调节机制 [教材打 生理学(5版)，姚奏主编。人民卫生出版社，2000，北京 第四章血液循环（上） 心脏生理 案例：两青年男性忠者，每捋输出量均为751、心率均为90次/分，二人左室舒张末容积均为160ml,其中甲忠者身高 L1.5,体重50kg,体表面积1.2：乙患者身高1.6m,体重68kg、体表面积1.72，如何判断两患者的心功能？ 第一节心时的生物申活动 心脏的主要功能是泵值，与骨路肌一样。细胞雕的兴奋是触发心肌收缩的始动因素，心肌的动作电位也与骨路肌动作电 位有明显差异，使得心脏的收缩也具有自身特点。因此，掌心肌生物电活动规律，对于理解心肌的生理特性、心脏收 缩活动规律及心律失常的发生机制都有重要意义。 一、心肌细胞的分类
精品课程生理学教案 第四章 血液循环（上）心脏生理 [目的要求] 掌握心脏的功能及实现其功能的原理 [讲授重点] 1．心肌细胞动作电位的特点和产生机制 2. 心肌细胞电生理特性及其影响因素 3. 心脏泵血机制及过程 4. 心脏泵血功能评价的基本指标 5. 影响心脏泵血功能的因素 [讲授难点] 1. 心肌细胞动作电位的产生机制 2. 影响因素心肌细胞电生理特性的机制 3. 心脏泵血功能调节机制 [教材] 生理学(5 版),姚泰主编,人民卫生出版社,2000,北京 第四章 血液循环（上） 心脏生理 案例：两青年男性患者，每搏输出量均为 75ml、心率均为 90 次/分，二人左室舒张末容积均为 160ml，其中甲患者身高 1.5m，体重 50kg，体表面积 1.4m2；乙患者身高 1.6m，体重 68kg、体表面积 1.7m2，如何判断两患者的心功能？ 第一节 心脏的生物电活动 心脏的主要功能是泵血。与骨骼肌一样，细胞膜的兴奋是触发心肌收缩的始动因素。心肌的动作电位也与骨骼肌动作电 位有明显差异，使得心脏的收缩也具有自身特点。因此，掌握心肌生物电活动规律，对于理解心肌的生理特性、心脏收 缩活动规律及心律失常的发生机制都有重要意义。 一、 心肌细胞的分类
兴奋性传学性收笔性许性 衣房加 ++ 房 房结区 +++ 湘氏迎 二、心肌细胞的电活动 店结 房室 先氏月 束吉 氏纤维 心室肌 020406 (一)工作细胞 l.静息电位(resting potential) 心京肌细胞的静息电位约为-90nN 形成机制主要是k,K+经KI通道外流 但k为-94,而即为-90m 表明还有其它因素参与（如a+的内流 2.动作电位(action potential
二、 心肌细胞的电活动 （一） 工作细胞 1.静息电位（resting potential） 心室肌细胞的静息电位约为-90mV， 形成机制 主要是 Ek，K+经 IK1 通道外流 但 Ek 为-94 mV，而 RP 为-90mV，表明还有其它因素参与（如 Na+的内流） 2.动作电位（action potential）
特点形态复杂，持续时 间长，动作电位的升支 与隆支不对称 专帮情《铁国 1期外市（通玉） 9期”干为电0 机制 (1)去极化讨程：又称为0期(base0)从-90mV+30aV,约1ms 去极化到阀电位(-70)一快a+通道开放，出现再生性Na+内流a+顺电-化学梯度进入细胞内一去极化 快通道(fast channel) 快反应细胞(fast response cell) 快反应动f作电位(fast response action potential) (2)复极过程：从0期去极化一静息电位 1翔(phase1)从+3Oa→0m约10ms,由短暂的一过性外向电流(transient outward current,Ito)引起 It0酒道在去极化到约-20m时激活，为X+外流 2期(Phase2)：又称缓慢复极期。膜内电位停滞于0mV左右，常称平台期(plateau),持续约100150s 平台期初期，内向C2+电流与外向K+电流处于相对平衡状态，膜电位稳定在0mV左右。 平台期晚期，内向C2+电流逐渐减弱，外向K+电流逐渐增强，出现一种随时间推移而逐渐增强的微弱的净外向电流， 导致膜申位缓慢地复极化。 *Ca2+通道主要是L型Ca2+通道 心肌细膜的电压门控Ca2+通道 T型(transient channel)Ca2*通道：阀电位为-50-60mY,激活和失活均快，其单通道电导小于L型Ca2+通道，所形成 的C2+内流参与0期去极，因其微弱和失活快。分别在0期去极和平台期的形成中作用不大。 L型(1ong-1 asting channe1)Ca2+通道：①阀电位为-30-40mY。②激活、失活和复活均慢，Ca2+内流起始慢，持续时间 长，又称为慢通道(slow channel),在平台期形成中起重要作用。③可被h2+和维拉帕米(verapai)阻断 问愿Ca2+酒道阻断剂对平台期有何影响？ Ca2+通道阻断剂可使平台期提前结束而使之缩短，并降低平台期的电位水平。 *K+通道主要是K通道
机制 （1）去极化过程：又称为 0 期（phase 0）从-90mV→+30mV，约 1ms 去极化到阈电位（-70mV）→快 Na+通道开放，出现再生性 Na+内流 Na+顺电-化学梯度进入细胞内→去极化 快通道（fast channel） 快反应细胞（fast response cell） 快反应动作电位（fast response action potential） （2）复极过程：从 0 期去极化→静息电位 1 期（phase 1） 从+30mV→0mV 约 10ms，由短暂的一过性外向电流（transient outward current, Ito）引起 Ito 通道在去极化到约-20mV 时激活，为 K+外流 2 期（Phase 2）：又称缓慢复极期。膜内电位停滞于 0mV 左右，常称平台期（plateau），持续约 100~150ms 平台期初期，内向 Ca2+电流与外向 K+电流处于相对平衡状态，膜电位稳定在 0mV 左右。 平台期晚期，内向 Ca2+电流逐渐减弱，外向 K+电流逐渐增强，出现一种随时间推移而逐渐增强的微弱的净外向电流， 导致膜电位缓慢地复极化。 * Ca2+通道 主要是 L 型 Ca2+通道 心肌细胞膜的电压门控 Ca2+通道： T 型(transient channel)Ca2+通道：阈电位为-50~-60mV，激活和失活均快，其单通道电导小于 L 型 Ca2+通道，所形成 的 Ca2+内流参与 0 期去极，因其微弱和失活快，分别在 0 期去极和平台期的形成中作用不大。 L 型(long-lasting channel)Ca2+通道：①阈电位为-30~-40mV。②激活、失活和复活均慢，Ca2+内流起始慢，持续时间 长，又称为慢通道（slow channel），在平台期形成中起重要作用。③可被 Mn2+和维拉帕米（verapamil）阻断。 问题 Ca2+通道阻断剂对平台期有何影响？ Ca2+通道阻断剂可使平台期提前结束而使之缩短，并降低平台期的电位水平。 * K+通道 主要是 IK 通道
IK通道在+20m时激活，-40-50mV时失活，其激活和失活缓慢，可持续数百毫税，又称延迟整流电流(de1ayed re©tifier)·尽管IK通道在0期去极末开始激活，但通透性增加缓慢，从而形成平台期逐渐增大的外向K+电流】 3期(phase3):又称快速复极末期.0mY左右一-90mY,约100^150ms 机制：L型C2+通道关闭，Ca+内流停止，而K+外流进行性增加所致 参与3期复极的K+通道 *IK在平台期逐渐增大的K电流导致平台期的终止和触发3期复极，直至3期复极到-50V左右才关闭. *K!去极化关闭，复极化恢复开放，膜对K+通透性进行性增大，K+外流不断增强，为再生性正反馈过程，导致膜快速 复极化。 4期(phase4):又称恢复期。膜电位稳定于-90,恢复细胞内外离子的正常分布 Na-K+泵排Na+,摄K,恢复at、K+的分布 Na+-Ca2+交换体(Na+-Ca2+exchanger)Na+顺浓度梯度入，Ca2+逆浓度梯度外排。a+-Ca2+交换是以跨膜+内向性浓 度梯度为动力，最终也依赖于a+术+泵提供能量。 问题给予洋地黄类药物抑制N妇+K+泵的活性，对心肌收缩有何影响？ 洋地黄类药物抑制+式+泵就可降低Na+的内向浓度梯度而使Na+-Ca2+交换减弱，Ca2+的外挂减少，进而可加强心肌 缩力量 2.浦青野细胞最大复极电位约为-9O,其动作电位的0、1、2、3期的形态及离子机制与心室肌细胞相似，但有4期 自动去极化 4期自动去极化的离子基础随时间而逐渐增强的内向离子电流（即If电流），通常被称为起牌电流(pacemaker current) If主要为a+(他有少量K+). If在复极至-6ON时开始激活，至-100mY时完全激活。因其激活缓慢，并随时间的延长而增大，在4期内进行性增大。 当4期自动去极达阔由位时，便可产生新的AP,面1F在0期去极化至-50▣N时因河道的失活而终止
IK 通道在+20mV 时激活，-40~-50mV 时失活，其激活和失活缓慢，可持续数百毫秒，又称延迟整流电流（delayed rectifier）。尽管 IK 通道在 0 期去极末开始激活，但通透性增加缓慢，从而形成平台期逐渐增大的外向 K+电流。 3 期（phase 3）：又称快速复极末期。0mV 左右→ -90mV，约 100~150ms。 机制：L 型 Ca2+通道关闭，Ca+内流停止，而 K+外流进行性增加所致。 参与 3 期复极的 K+通道 * IK 在平台期逐渐增大的 IK 电流导致平台期的终止和触发 3 期复极，直至 3 期复极到-50mV 左右才关闭。 * IK1 去极化关闭，复极化恢复开放，膜对 K+通透性进行性增大，K+外流不断增强，为再生性正反馈过程，导致膜快速 复极化。 4 期（phase 4）：又称恢复期。膜电位稳定于-90mV，恢复细胞内外离子的正常分布 Na+-K+泵 排 Na+,摄 K+，恢复 Na+、K+的分布 Na+-Ca2+交换体（Na+-Ca2+ exchanger）Na+顺浓度梯度入，Ca2+逆浓度梯度外排。Na+-Ca2+交换是以跨膜 Na+内向性浓 度梯度为动力，最终也依赖于 Na+-K+泵提供能量。 问题 给予洋地黄类药物抑制 Na+-K+泵的活性，对心肌收缩有何影响？ 洋地黄类药物抑制 Na+-K+泵就可降低 Na+的内向浓度梯度而使 Na+-Ca2+交换减弱，Ca2+的外排减少，进而可加强心肌收 缩力量。 2. 浦肯野细胞 最大复极电位约为-90mV，其动作电位的 0、1、2、3 期的形态及离子机制与心室肌细胞相似，但有 4 期 自动去极化 4 期自动去极化的离子基础 随时间而逐渐增强的内向离子电流（即 If 电流），通常被称为起搏电流（pacemaker current）。 If 主要为 Na+(也有少量 K+)。 If 在复极至-60mV 时开始激活，至-100mV 时完全激活。因其激活缓慢，并随时间的延长而增大，在 4 期内进行性增大。 当 4 期自动去极达阈电位时，便可产生新的 AP，而 If 在 0 期去极化至-50mV 时因通道的失活而终止
I通道(Na通道)快N通道 激活水平复极60m7 去极.0my 持异性 稍低有少量K的 高 阻断剂 河豚毒 3.炭房结P细胞 生物电活动特点：①最大复极电位(-70)和电位(-40m)均高于背野细胞：②0期去极化幅度低（仅70） 速度慢（约10/5），时程长(7s左右)，0期只去极化到0Y左右，无明显的极化倒转：®无明显复极1期和2期 ④4期白动去极化速度快（钓0.1v/s),明显快于浦肯野细胞(0.02V/s)。 生物电活动的形成机制 即因实房结P细胞缺乏1k1通道，膜对K+的通透性相对较低，a相对高，故最大复极电位小 0去极L型Ca2+通道激活， Ca2+内流。由于L型Ca2+通道激活、失活缓慢，故0期去极化缓慢，持续时间长 3期复极L型Ca2+通道逐渐失活，Ca2+内流相应减少，及IK通道的开放，K+外流增加
3.窦房结 P 细胞 生物电活动特点：①最大复极电位（-70mV）和阈电位（-40mV）均高于浦肯野细胞；②0 期去极化幅度低（仅 70mV）， 速度慢（约 10v/s），时程长（7ms 左右），0 期只去极化到 0mV 左右，无明显的极化倒转；③无明显复极 1 期和 2 期； ④4 期自动去极化速度快（约 0.1v/s），明显快于浦肯野细胞（0.02V/s）。 生物电活动的形成机制 RP 因窦房结 P 细胞缺乏 Ik1 通道，膜对 K+的通透性相对较低，PNa 相对高，故最大复极电位小 AP 0 期去极 L 型 Ca2+通道激活， Ca2+内流。由于 L 型 Ca2+通道激活、失活缓慢，故 0 期去极化缓慢，持续时间长。 3 期复极 L 型 Ca2+通道逐渐失活，Ca2+内流相应减少，及 IK 通道的开放，K+外流增加
Ht 4期自动去极化 IK:复极至-60m时，因失活逐渐关闭，导致K+外流衰减，是最重要的离子基础， ICa:在4期自动去极化到-50mN时，T型Ca2+通道激活，引起少量Ca2+内流参与4期自动去极化后期的形成 If:因P细胞最大复极电位只有-70阳Y,IF不能充分激活，在P细跑4期自动去极化中作用不大
4 期自动去极化 IK：复极至-60mV 时，因失活逐渐关闭，导致 K+外流衰减，是最重要的离子基础。 ICa：在 4 期自动去极化到-50mV 时，T 型 Ca2+通道激活，引起少量 Ca2+内流参与 4 期自动去极化后期的形成。 If: 因 P 细胞最大复极电位只有-70mV，If 不能充分激活，在 P 细胞 4 期自动去极化中作用不大
心肌细胞的电生理特性分类】 快反电 元房那，衣宴别 自任组电 湖氏组电 浦氏细胞与P组胞的比较 浦氏细鬼 P氧庞 最大复极电位 阙电位 话与失话 0 去去极相度 极 去损速度 200-100 去极时程 1k-2m 治 复极1,2期 明灵 不明灵 4期自劲去极密子流 L. kidlo 4相自动去这度 0.14 二、心肌的电生理特性 心肌细孢主要跨膜离子流小
二、心肌的电生理特性 心肌细胞主要跨膜离子流小结
起搏电流(1，主复极化达-60Y(至 Cs' 浦肯野细胞4期白动去 要由Na负载) 复极-100m7达最大 极化 参与P细胞4期 活) 自动去极化 钠-钙交换电流 [Ca门y[wa]P 膜内C的稳定 一过性内向电流 [ca] 延迟性后去极 ()P 外向离子电流0 内向整流电流 BaCg 快反应细胞静息电位” (Ia 快反应细胞2、3期复 极化 延迟整流电流 去极达+20n7阳 B' 快反应细胞2、3期复： 主要 极化慢反应细胞3期复 由K负载)。 参与浦肯野细胞4期自 动去极化，是P细胞4 期自动去极化的主要 因素 一过性外向电流 去极达-20n7 4-氨基吡啶 快反应细胞1期复极化， (I。,主要由 负载) 泵电流(1，) [K'][Na] 哇巴因 参与形成静息电位 超速压抑 乙酰胆碱激活的 乙跳B威 阿托品 超极化 钾电流(Irta) ATP依从性钾吨流 ATP↓ 格列本脲 心肌缺血时K'外漏 (I,m》 三、心肌的电生理特性 (一）兴奋性 兴奋性(excitabi1ity)是指具有对刺微产生兴奋的能力或特性，兴奋性的高低可用阈值作为衡量指标，园值大表示兴
三、心肌的电生理特性 （一）兴奋性 兴奋性（excitability）是指具有对刺激产生兴奋的能力或特性，兴奋性的高低可用阈值作为衡量指标。阈值大表示兴
奋性低，园值小表示兴奋性高 1、决定和影响心肌兴奋性的因素 ()静息电位与阀电位之间的差值：静息电位（或最大复极电位）绝对值增大或阀电位水平上移，一二者间差值增大 一兴奋性降低， (2)离子通道的性状： Na+通道是否处于备用状态，是快反应细胞当时是否具有兴奋性的前提， 正常静息电位水平又是决定阳+通道能否处于或复活到备用状态的关健 +理遮的性状 问题高血钾对心肌兴奋性有何影响？ 轻度高K(约为5至7m1/L)时 由于静息电位仅略有减小，与阀电位水平之间差减小，兴奋性增高。当细胞外K 显著增高(>701/)，则因静息电位显若降低而引起+通道处于失活状态，兴奋性反而降低。若静息电位持续低 -50加N时，Na+通道将全部于失活状态，此时将不能产生快反应动作电位，快反应兴奋性丧失。但由于此时C2+通道尚 未失活，受刺激时仍可产生慢反应动作电位。 2、兴奋性的周期性变化 (1)有效不应期(effective refactory period,ERp):0期去极化到3期复极至-60a 绝对不应期(absolute refractory period)0期去极化到3期复极化至-55a (2)相对不应期(relative refractory period):复极化6OaV至-80m的时间 (3)超常期(supernormal period):膜内电位由-8OmN恢复到-90mV 3、心肌兴奋性变化特点一有效不应期长 意义： *保证了心肌收缩和舒张交替进行，有利于心室的充盈和射血
奋性低，阈值小表示兴奋性高。 1、决定和影响心肌兴奋性的因素 （1）静息电位与阈电位之间的差值：静息电位（或最大复极电位）绝对值增大或阈电位水平上移，→二者间差值增大 →兴奋性降低。 （2）离子通道的性状： Na+通道是否处于备用状态，是快反应细胞当时是否具有兴奋性的前提， 正常静息电位水平又是决定 Na+通道能否处于或复活到备用状态的关键 问题 高血钾对心肌兴奋性有何影响？ 轻度高 K+（约为 5 至 7mmol/L）时，由于静息电位仅略有减小，与阈电位水平之间差减小，兴奋性增高。当细胞外 K+ 显著增高（>7mmol/L），则因静息电位显著降低而引起 Na+通道处于失活状态，兴奋性反而降低。若静息电位持续低于 -50mV 时，Na+通道将全部于失活状态，此时将不能产生快反应动作电位，快反应兴奋性丧失。但由于此时 Ca2+通道尚 未失活，受刺激时仍可产生慢反应动作电位。 2、兴奋性的周期性变化 （1）有效不应期（effective refractory period, ERP）： 0 期去极化到 3 期复极至-60mV， 绝对不应期（absolute refractory period） 0 期去极化到 3 期复极化至-55mV （2）相对不应期（relative refractory period）：复极化-60mV 至-80mV 的时间 （3）超常期（supernormal period）：膜内电位由-80mV 恢复到-90mV 3、心肌兴奋性变化特点--有效不应期长 意义： *保证了心肌收缩和舒张交替进行，有利于心室的充盈和射血
*与期前收缩(preaature systole)后代偿性间数(compensatory pause)的产生有关， AAAA 八机八八A (二)自律性 组织、细胞能够在没有外来刺激的条件下自动发生节律性兴奋的特性称为自动节律性(at0--rhythmic1ty),简称自律 性。具有自动节律性的组织或细胞称为自律组织或自律细胞。自律性的高低可用单位时间（每分钟）内自动发生兴奋的 次数，即自动兴奋的频率来衡量。 L.心脏的起搏点 正常起博点(normal pacemaker) 潜在起点(latent *安全因索，当正常起搏点活动障碍时，作为备用起搏点仍能以较低的颜率保持心脏跳动 *潜在的危险因素，当其自律性增高并超过类房结时，可引起心律失常， 异位起搏点(ectopic pacenaker) 资房结对潜在起搏点的控制 ①抢先占领(capture） ②超速压抑或超速驱动压抑(overdrivesppression) 超速压抑的意义 *当一过性窦性频率减慢时，使潜在起搏点自律性不能立即表现出来，有利于防止异位搏动。 *当炭房结细胞停止起搏时，潜在起搏点不能立即起搏，将引起心脏短时停搏和脑缺血，甚至危及生命，在人工起舞时， 如需要暂停人工起搏器。应逐渐降低其取动频率，以免发生心搏停止， 2.决定和影响自律性的因素
*与期前收缩（premature systole）后代偿性间歇（compensatory pause）的产生有关。 （二）自律性 组织、细胞能够在没有外来刺激的条件下自动发生节律性兴奋的特性称为自动节律性（auto-rhythmicity），简称自律 性。具有自动节律性的组织或细胞称为自律组织或自律细胞。自律性的高低可用单位时间（每分钟）内自动发生兴奋的 次数，即自动兴奋的频率来衡量。 1.心脏的起搏点 正常起搏点（normal pacemaker） 潜在起搏点（latent pacemaker） *安全因素，当正常起搏点活动障碍时，作为备用起搏点仍能以较低的频率保持心脏跳动 *潜在的危险因素，当其自律性增高并超过窦房结时，可引起心律失常， 异位起搏点（ectopic pacemaker） 窦房结对潜在起搏点的控制 ①抢先占领（capture） ②超速压抑或超速驱动压抑（overdrive suppression）。 超速压抑的意义： * 当一过性窦性频率减慢时，使潜在起搏点自律性不能立即表现出来，有利于防止异位搏动。 *当窦房结细胞停止起搏时，潜在起搏点不能立即起搏，将引起心脏短时停搏和脑缺血，甚至危及生命。在人工起搏时， 如需要暂停人工起搏器，应逐渐降低其驱动频率，以免发生心搏停止。 2.决定和影响自律性的因素