第四章血液循环 概述 1、概念 血液循环—一血液在心脏的推动下,在血管中按一定方向做周而复始的流动。 2、原因 ①心脏——动力装置(血泵) ②血管——管道 ③瓣膜——防止血液逆流 ④调节系统一一协调、控制心血管活动 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。 、心肌细胞的分类 1、按功能、电生理特性来分 工作细胞(普通心肌细胞)一包括心房肌、心室肌,有收缩性、兴奋 性、传导性,无自律性 自律细胞一主要包括窦房结细胞、浦肯野细胞,有自律性、传导性、 兴奋性,无收缩性 2、按动作电位0期去极速度、原理来分 快反应细胞一0期去极速度快,0期主要与钠内流有关。快反应细胞包括:心房肌、心室肌及心室内特殊传导系 慢反应细胞一0期去极速度慢,0期主要与钙内流有关。包括窦房结、房室交界 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 但欧k为-94m,而RP为-90mV,表明还有其它因素参与(如Na+的内流)
第四章 血液循环 概述 1、概念 血液循环——血液在心脏的推动下,在血管中按一定方向做周而复始的流动。 2、原因 ① 心脏——动力装置（血泵） ② 血管——管道 ③ 瓣膜——防止血液逆流 ④ 调节系统——协调、控制心血管活动 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 1、按功能、电生理特性来分： 工作细胞（普通心肌细胞）— 包括心房肌、心室肌，有收缩性、兴奋 性、传导性，无自律性。 自律细胞—主要包括窦房结细胞、浦肯野细胞，有自律 性、传导性、 兴奋性，无收缩性。 2、按动作电位0期去极速度、原理来分： 快反应细胞—0期去极速度快，0期主要与钠内流有关。快反应细胞包括:心房肌、心室肌及心室内特殊传导系 统。 慢反应细胞—0期去极速度慢，0期主要与钙内流有关。包括窦房结、房室交界。 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) 真房结 动作电位 心房肌 房室结 希氏束 左束支 心室肌 020.406 心室肌细胞的动作电位: 细胞外 Nat ca2+C24 + 细胞内K 2Na Ca2+ 机制 (1)去极化过程:又称为0期( phase0)从-90m→+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 (2)复极过程:从0期去极化→静息电位 1期( phase1)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( Phase2):又称缓慢复极期。膜内电位停滞于OmV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OmV左右, 平台期晚期,内向Ca2电流逐渐减弱,外向K+电流逐渐増强,出现一种随时间推移而逐渐增强的微弱的浄外向 电流,导致膜电位缓慢地复极化
2.动作电位（action potential） 心室肌细胞的动作电位： 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 （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 channe)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 *K+通道主要是IK通道 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 ( delayedrectifier)。尽管IK通道在o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。 2期平台的生理意义 1、大量钙离子内流,可有效地调节心肌收缩力; 2、使膜电位在0mV左右持续100~200ms,延缓了钠通道的复活过程,使绝对不应期延长。保证了心肌不发生复 合收缩(强直收缩) 3期( phase3):又称快速复极末期。OmV左右→-90mV,约100~150ms 机制:L型Ca2+通道关闭,Ca内流停止,而K+外流进行性增加导致3期, 4期( phase4):又称静息期。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(Nat-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№a+-K+泵提供能量。 问题:给予洋地黄类药物抑制№a+-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 (二)自律细胞的跨膜电位及形成机制 自律细胞跨膜电位的特点(以窦房结为例): 自律细胞AP3期复极达最大复极电位(窦房结为-70m)时,立即开始自动去极化(4期自动去极化),去极达 阈电位水平(窦房结为一40mv)时,就爆发一次新的AP,故4期自动去极化是产生自律性的基础。 1、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omV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 最大复极电位:因窦房结P细胞缺乏Ikl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
* 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。 * K+通道 主要是IK通道 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 （delayedrectifier）。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。 2期平台的生理意义 1、大量钙离子内流，可有效地调节心肌收缩力； 2、使膜电位在0mV左右持续100～200ms，延缓了钠通道的复活过程，使绝对不应期延长。保证了心肌不发生复 合收缩（强直收缩）。 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+外流进行性增加导致3期。 4期（phase 4）：又称静息期。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。 （二）自律细胞的跨膜电位及形成机制 自律细胞跨膜电位的特点(以窦房结为例）： 自律细胞AP3期复极达最大复极电位（窦房结为－70mv）时，立即开始自动去极化（4期自动去极化），去极达 阈电位水平（窦房结为－40mv）时，就爆发一次新的AP，故4期自动去极化是产生自律性的基础。 1、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 最大复极电位： 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
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。 4期自动去极化:由外向电流的↓和内向电流的↑导致 ①钾外流进行性↓:是4期自动去极的重要机制 ②If:If是一种进行性↑的内向离子流,在窦房结细胞4期自动去极中所起作用不大。 ③钙内流:在4期自动去极化的后期起作用。 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 、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(即产生动作电位)的能力或特性,兴奋性的高低可用刺激 阈值作为衡量指标。阈值大表示兴奋性低,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 离子通道有备用、激活、失活三种功能状态,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 2、兴奋性的周期性变化 (1)有效不应期( effective refractoryperiod,ERP):0期去极化到3期复极至一60mV,ERP又包括绝对不应 期和局部反应期: ①绝对不应期( absolute refractory period)0期去极化到3期复极化至-5mV ②局部反应期:-55mV至一60mV 在ERP内,重复刺激不会使心肌细胞再次产生动作电位。 (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
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。 4期自动去极化：由外向电流的↓和内向电流的↑导致 ① 钾外流进行性↓：是4期自动去极的重要机制 ②If : If是一种进行性↑的内向离子流，在窦房结细胞4期自动去极中所起作用不大。 ③ 钙内流：在4期自动去极化的后期起作用。 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 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（即产生动作电位）的能力或特性，兴奋性的高低可用刺激 阈值作为衡量指标。阈值大表示兴奋性低，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： 离子通道有备用、激活、失活三种功能状态，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 2、兴奋性的周期性变化 （1）有效不应期（effective refractoryperiod, ERP）：0期去极化到3期复极至-60mV，ERP又包括绝对不应 期和局部反应期： ①绝对不应期（absolute refractory period）0期去极化到3期复极化至-55mV ②局部反应期：－55mV至－60mV 在ERP内，重复刺激不会使心肌细胞再次产生动作电位。 （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
20 20 时间(ms) 图46心室肌动作电位期间兴奋性的 变化及其与机械收缩的关系 A:动作电位B:机械收缩ERP:有效不应期 RRP:相对不应期sNP超常期 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 *与期前收缩( premature systole)后代偿性间歇( compensatory pause)的产生有关 期前收缩 ∧/ 心脏收缩曲线 窦性节律T 额外刺激标记 图47期前收缩和代偿性间歇 额外刺激bc落在有效不应期内不引起反应;额外刺激d落 在相对不应期内,引起期前收缩和代偿间 (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)是窦房结 潜在起搏点( latent pacemaker)为心肌的其它自律组织 *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)
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（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）是窦房结 潜在起搏点（latent pacemaker）为心肌的其它自律组织 *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）