心肌自律性和不应期的机制及生理意义

心肌自律性和不应期的机制及生理意义

【考点】心肌的自律性原理。【解析】1)自动节律性将动物的心脏摘出体外,保持于适当环境中,心脏一定时间内仍然能够自动地、有节律地进行跳动。心脏在离体和脱离神经支配的情况下,仍然能自动地产生兴奋和收缩的特性,称为自动节律性(简称自律性),心脏的自律性来源于心脏内特殊传导系统的自律细胞。心脏特殊传导系统各部分的自律性高低不同,在正常情况下窦房结的自律性最高(约为每分钟100次)。房室交界次之(约为每分钟50次),心室内传导组织最低(每分钟约20~40次)。正常心脏的节律活动是受自律性最高的窦房结所控制。窦房结是主导整个心脏兴奋和收缩的正常部位为心脏的正常起搏点。2)心肌细胞兴奋性的周期性变化心室肌细胞兴奋后,其兴奋性变化可分为以下几个时期:(1)有效不应期:从心肌细胞去极化开始到复极化3期膜内电位约-55毫伏的期间内,不论给予多么强大的刺激,都不能使膜再次去极化或局部去极化,这个时期称为绝对不应期。在复极化从-55毫伏到达-60毫伏的这段时间内,心肌细胞兴奋性开始恢复,对特别强大的刺激可产生局部去极化(局部兴奋),但仍不能产生扩布性兴奋,这段时间称为局部反应期。绝对不应期和局部反应期合称为有效不应期,即由0期开始到复极化3期-60毫伏为止的这段不能产生动作电位的时期。(2)相对不应期:从有效不应期完毕,膜电位-60毫伏到-80毫伏的期间,用阈上刺激才能产生动作电位(扩布性兴奋)。这一段时间称为相对不应期。此期心肌兴奋性逐渐恢复,但仍低于正常。(3)超常期:在复极化完毕前,从膜内电位由约-80毫伏到-90毫伏这一时间内,膜电位的水平较接近阈电位,引起兴奋所需的刺激较小,即兴奋性较高,因此将这段时期称为超常期。最后,膜复极化完毕到达静息电位(或舒张电位)时,兴奋性恢复正常。每次兴奋后兴奋性发生周期性变化的现象是所有神经和肌肉组织的共性,但心肌兴奋后的有效不应期特别长,一直延长到心肌机械收缩的舒张开始以后。也就是说,在整个心脏收缩期内,任何强度的刺激都不能使心肌产生扩布性兴奋。心肌的这一特性具有重要意义,它使心肌不能产生象骨骼肌那样的强直收缩,始终保持着收缩与舒张交替的节律性活动,这样心脏的充盈和射血才可能进行。

扩张型心肌病

扩张型心肌病的诊断标准是什么? 我国1995年扩张型心肌病的诊断参考标准:原发性扩张型心肌病是一种原因不明的心肌病,其主要特征是心脏扩大和心肌收缩功能减低。由于起病隐匿,早期可表现为心室增大,可能有心律失常,静态时射血分数正常,运动后射血分数降低;然后逐渐发展为充血性心力衰竭。 (1)临床表现为心脏扩大、心室收缩功能减低伴或不伴有充血性心力衰竭,常有心律失常,可发生栓塞和猝死等并发症。 (2)心脏扩大:x线检查心胸比>0 . 5,超声心动图示全心扩大,尤以左心室扩大为明显,左室舒张末期内径指数》27mm / m2,心脏可呈球型。 (3)心室收缩功能减低:超声心动图检测示室壁运动弥漫性减弱,射血分数小于正常值。 (4)必须排除其他特异性(继发性)心肌病和地方性心肌病(克山病),包括缺血性心肌病、围产期心肌病、酒精性心肌病、代谢性和内分泌疾病如甲状腺功能亢进、甲状腺功能减退、 淀粉样变性、糖尿病等所致的心肌病、遗传性家族性神经肌肉障碍所致的心肌病、全身系统性疾病如系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎等所致的心肌病、中毒性心肌病等才可诊断特发 性扩张型心肌病。 有条件者可检测患者血清中抗心肌肽类抗体如抗心肌线粒体ADP / ATP载体抗体、抗 肌球蛋白抗体、抗B 1,受体抗体、抗M2胆碱能受体抗体,作为本病的辅助诊断。临床上难与冠心病鉴别者需作冠状动脉造影。 心内膜心肌活检:病理检查对本病诊断无特异性,但有助于与特异性心肌病和急性心肌 炎的鉴别诊断。用心内膜心肌活检标本进行多聚酶链式反应(PCR)或原位杂交,有助予感染 性病因的诊断;或进行特异性细胞异常的基因分析。 扩张型心肌病的诊断标准 1.扩张型心肌病临床表现为心脏扩大,心室收缩功能减低伴或不伴有充血性心力衰竭,常有心律失常,可发生栓塞和猝死等并发症。 2.心脏扩大:X线检查心胸比>0.5,超声心动图示全心扩大,尤以左心室扩大为显。 3?心室收缩功能减低: 4?必须排除其他特异性(继发性) 心肌病和地方性心肌病(克山病)。 5.若有病毒性心肌炎病史,检查患者血清中抗心肌肽类抗体如抗心肌线粒体ADP/ATP 载体抗体、抗肌球蛋白抗体、抗B1—受体抗体、抗M2胆碱能受体抗体明显增高更支持诊 断。 6 ?注意扩张型心肌病与风心病、心包积液、高血压性心脏病、冠心病、先天性心脏病、继发性心肌病鉴别。 扩心的口诀: 大二小 三薄 四弱 全心扩大,以左心更为明显,左室流出到增宽,室间隔及左室后壁厚度、回声正常,运动呈 普遍一致性减弱,二尖瓣开放幅度减小,呈钻石样,呈大心腔小开口。 补充一下: 一大:心腔明显扩大

第三节-心肌的生理

第三节心肌的生理 在循环系统中,心脏起着泵血的功能,推动血液循环。心脏的这种功能是由于心肌进行节律性的收缩与舒张及瓣膜的活动而实现的。心肌的收缩活动又决定心肌具有兴奋性,传导性等生理特性。心肌细胞膜的生物电活动是兴奋性和传导性等生理特性的基础。故本节先讨论心肌细胞的生物电活动,进而阐明心肌的生理特性。在此基础上,再进一步讨论心脏的生理功能。 心肌的生理特性 心肌组织具有兴奋性、自律性、传导性和收缩性四种生理特性。兴奋性、自律性和传导性是以肌膜的生物电活动为基础的,故又称为电生理特性。 心肌细胞的生物电现象 和神经组织一样,心肌细胞在静息和活动时也伴有生物电变化(又称跨膜电位)。研究和了解心肌的生物电现象,对进一步理解心肌生理特性具有重大意义。从组织学,电生理特点和功能可将心肌细胞分为两大类。 一类是普通细胞,含有丰富的肌原纤维,具有收缩功能,称为工作细胞,工作细胞属于非自律性细胞,它不能产生节律性兴奋活动,但它具有兴奋性和传导兴奋的能力。它们包括心房肌和心室肌。 另一类是一些特殊分化了的心肌细胞,它们含肌原纤维很少或完全缺乏;故已无收缩功能,它们除具有兴奋性、传导性外,还具有自动产生节律性兴奋的能力,故又称自律细胞。主要包括P细胞和浦肯野细胞。它们与另一些既不具有收缩功能又无自律性,只保留很低

的传导性的细胞组成心脏中的特殊传导系统。特殊传导系统是心脏中发生兴奋和传导兴奋的组织,起着控制心脏节律性活动的作用。特殊传导系统包括窦房结、房室交界、房室束和末梢浦肯野纤维。 一、心肌的兴奋性 心肌细胞有两类,一类是具有收缩能力的心房肌和心室肌,称工作细胞即非自律细胞;另一类是特殊分化的细胞,自律细胞,构成心脏的特殊传导系统 (一)心室肌细胞跨膜电位(非自律细胞) 静息电位(Rp)及其形成机制 心肌细胞和骨骼肌一样在静息状态下膜内为负,膜外为正,呈极化状态。这种静息状态下膜内外的电位差称为静息电位。不同心肌的静息电位的稳定性不同,人和哺乳类动物心脏的非自律细胞的静息电位稳定,膜内电位低于膜外电位/90mV左右(以膜外为零电位,膜内侧为-90mV)。在自律性细胞如窦房结细胞和浦肯野细胞的静息电位不稳定,称为舒张期电位,不同部位的自律细胞舒张期最大电位不同,浦肯野细胞的最大舒张电位为 -90mV,窦房结细胞的最大舒张电位较小,约为-70mV左右。心肌细胞静息电位产生的原理基本上与神经、骨骼肌相似,主要是由于K+外流所形成。 动作电位(Ap) 心肌细胞兴奋过程中产生的並能扩布出去的电位变化称为动作电位。与骨骼肌相比心肌细胞动作电位升支与降支不对称。复极过程比较复杂。不同部分心肌细胞动作电位形态波幅都有所不同。按照心肌细胞电活动的特点,可以分为快反应细胞和慢反应细胞。快反应细

肥厚型心肌病发病机制

肥厚型心肌病发病机制? 本病以心肌肥厚和心脏重量增加为特征,可表现为全心、室间隔、心室游离壁、心尖及乳头肌肥厚,其中以室间隔肥厚最常见,肥厚的心室壁可超出正常3倍以上,常呈不对称(非同心)性肥厚,即心室壁各处肥厚程度不等部位以左心室为常见,右心室少见。室间隔高度肥厚向左心室腔内突出,收缩时引起左心室流出道梗阻者,称为“肥厚型梗阻性心肌病”,旧称“特发性肥厚性主动脉瓣下狭窄”;室间隔肥厚程度较轻,收缩期未引起左室流出道明显梗阻者,称为“肥厚型非梗阻性心肌病”。前乳头肌也可肥厚,常移位而影响正常的瓣膜功能。心肌高度肥厚时,左心室腔减小。不成比例的心肌肥厚常使室间隔的厚度与左心室后壁厚度之比≥1.3,少数可达3。有一种变异型肥厚型心肌病,以心尖区的心肌肥厚较着。此型的心包下冠状动脉正常,但心室壁内冠状动脉数增多而管腔狭窄。显微镜下见心肌细胞排列紊乱,细胞核畸形,细胞分支多,线粒体增多,心肌细胞极度肥大,细胞内糖原含量增多,此外,尚有间质纤维增生。电镜下见肌原纤维排列也紊乱。2/3患者二尖瓣叶增大增长,与二尖瓣前叶相对处的左室内膜壁上有一纤维斑块是二尖瓣与室间隔碰击所致。各年龄均可发生本病,但心肌肥厚在40岁以下者比40岁以上者严重,此种肥厚与年龄的关系原因未明。随病程发展,心肌纤维化增多,心室壁肥厚减少,心腔狭小程度也减轻,呈晚期表现。肥厚可为非对称性(占90%)、对称性(占5%)及特殊部位肥厚。有些病人可仅表现为右心室肥厚,严重者可形成右室流出道梗阻及收缩期压力阶差。根据室壁肥厚的范围和程度不同,可将本病分为3型:①非对称性室间隔肥厚;②对称性左心室肥厚;③特殊部位肥厚。 1.发病机制(1)遗传因素:肥厚型心肌病可由多个单基因突变引起,至今已发现有7个基因、70余种突变与该病有关,其中最具特征性的是位于第14号染色体上的肌球蛋白重链(MHC)基因突变。虽然不同的基因突变可产生类似的心肌肥厚,但有些基因突变似呈良性临床过程。约50%肥厚型心肌病病人有家族史,表现为常染色体显性遗传,亦可见同一家族中多个成员自发地发生相同基因突变而无明确家族史者。1989年,Jarcho等对一个大的法兰西-高加索裔家系进行了分析,揭示了该病的第1个染色体位点14q1,从而确认了该病的第1个易感基因——β-MHC基因。迄今为止,已经公认有7个肌节收缩蛋白基因突变可以导致HCM,它们是:β-肌球蛋白重链(β-MHC)、心肌肌钙蛋白-T(cTn-T)、α-原肌球蛋白(α-TM)、肌球蛋白结合蛋白-C(MyBP-C)、必须性肌球蛋白轻链(ELC)、调节性肌球蛋白轻链(RLC)和肌钙蛋白-I(cTn-I),这些基因突变造成的肌节收缩和(或)调节功能异常可能是HCM的主要原因。进一步研究发现,不同的基因突变所致HCM的临床表现及其预后不尽相同,同一基因不同编码区的突变所致HCM的临床表现及预后亦有差异,而且同一家系携带相同致病基因的成员,也并不全部表现有心肌肥大。上述导致HCM遗传异质性的原因尚不清楚,推测除遗传因素外,可能还受性别、生活习惯、运动方式等因素的影响。此外,血管紧张素转换酶DD基因型与HCM关系近年来亦引起人们的重视。(2)其他发病学说:①毒性多肽(poison polypeptide)学说:该学说认为,由基因突变所产生的异常多肽可与其他心肌成分结合,使正常心肌纤维的生物合成发生障碍。②无效等位基因(null alleles)学说:是指基因突变可生成一种截断蛋白,使正常肌小节蛋白生成减少,从而影响到粗肌丝或细肌丝的结构与功能,进而导致整个肌小节结构和功能异常。含功能不全蛋白的心肌不能维持正常功能而导致代偿机制启动,心肌细胞c-myc、c-fos等原癌基因表达增强,促进心肌细胞蛋白质合成,从而使心肌纤维增粗,心肌肥大。(3)钙通道异常:分析含α-TM基因Asp175Asn突变患者及转基因鼠的心肌纤维发现,它们对钙离子的敏感性均高于正常心肌纤维。因此,在较低的钙离子浓度时肌丝的张力较正常为高,肌纤维的收缩能力增强。持续增强的收缩状态可诱发心肌肥厚及心肌舒张功能不全。(4)儿茶酚胺活性增强:研究表明,胎儿时期儿茶酚胺产生过多或活性增强可导致心肌细胞排列紊乱以及室间隔非对称性肥厚;在HCM病人中

心肌生理特性包括 (1)

心肌生理特性包括:自律性、兴奋性、传导性和收缩性。 一、心肌的生物电现象(跨膜电位) 心肌细胞可分为两类:一类是普通心肌,即构成心房壁和心室壁的心肌细胞,故又称为工作细胞。另一类是特化心肌,组成心内特殊传导系统,故又称为自律细胞。 图1 各部分心肌细胞的跨膜电位 (一)、工作心肌的跨膜电位: 以心室肌为例说明之。 图2 心室肌细胞的跨膜电位及形成机制 心肌细胞的跨膜电位包括静息电位和动作电位。其产生的前提条件是跨膜离子浓度差和细胞膜的选择通透性。 (1)、静息电位:心室肌细胞的静息电位约—90mV,其形成机制与神经纤维、骨骼肌细胞相似。细胞内K+浓度高于细胞外;安静状态下心肌细胞膜对K+有较大的通透性。因此,K+顺浓度差由膜内向膜外扩散,达到K+的电一化学平衡电位。 (2)、动作电位:心室肌细胞的动作电位分为0、1、2、3、4五个时期 1、去极化:又称为0期。 在适宜刺激作用下,心肌发生兴奋时,膜内电位由原来的一90 mV上升到+30 mV左右,形成动作电位的上升支。0期历时1~2 ms。 其产生机制:刺激使膜去极化达到阈电位(一70mV)时,大量Na+通道开放,Na+快速内流,使膜内电位急剧上升,达到Na+的电一化学平衡电位。 2、复极化:包括l期、2期、3期、4期。 1期:膜内电位由原来的+30 mV迅速下降到O mV左右,此期历时1 O ms 此期形成的原因主要是K+外流。 2期: 1期结束膜内电位达O mV左右后,膜电位基本停滞在此水平达1 00~1 50 ms。记录的动作电位曲线呈平台状,故此期称为平台期。2期的形成主要是由Ca2+内流与K+外流同时存在,二者对膜电位的影响相互抵消。 3期:膜内电位由0MV 左右下降到-90 ,3期是Ca2+内流停止,K+外流逐渐增强所致。 4期:此期膜电位稳定于静息电位,所以也称静息期。4期跨膜离子流较活跃,主要通过离子泵的活动,以恢复兴奋前细胞内外离子分布状态,保证心肌细胞的兴奋性。 (二)、自律细胞的跨膜电位及其产生机制:

糖尿病心肌病的发病机制及预防

糖尿病心肌病(DCM)是由糖尿病引起的、与血管疾病同时伴行或单独发生的特殊性心肌病。DCM是心肌对糖尿病的急性反应而导致的慢性病理改变。这些急性反应包括基因表达异常、信号传导改变及细胞凋亡。高血糖是DCM的主要病因,但高血脂、高血压和炎症反应等其他因素,也同样在其发病中起着重要的作用。心肌氧化损伤高血糖可诱导自由基的产生,并促进细胞凋亡因子的释放,导致心肌细胞死亡糖尿病可引起心肌细胞氧化损伤,进而导致细胞死亡。心肌细胞死亡是心脏对糖尿病的一个早期综合性反应,所以心肌细胞的氧化损伤在DCM的发病中起关键性作用。早在2000年就有学者报告,糖尿病患者心肌中有较高数量的心肌细胞死亡现象。糖尿病患者如合并高血压,心肌细胞死亡的现象更为明显。但在当时,这一现象对DCM发生的重要性尚未被人们所认识。笔者利用转基因糖尿病小鼠模型系统地证明了在糖尿病早期,高血糖可诱导心脏产生过多的氧或氮自由基,并降低心肌抗氧化损伤的能力,使心肌中氧化与抗氧化平衡失调,从而导致心肌细胞线粒体功能障碍,使其释放细胞凋亡因子、导致心肌细胞死亡。因心肌细胞无分裂或再生能力,所以当心肌细胞死亡达到一定数量时,心脏组织结构和心肌功能就会发生改变(见图1)。心肌炎症反应 Ang Ⅱ、IL和TNF等炎性因子在促进心肌细胞凋亡及DCM的发展中起重要作用高血糖、高血脂和高血压都是导致心肌细胞死亡的直接病因,而三者引起的心肌炎症反应可加速心肌细胞死亡及DCM进展。已知肾素—血管紧张素系统(RAS)在高血压、心力衰竭和动脉粥样硬化等疾病中起关键作用,目前越来越多的证据表明,血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)是RAS系统中的关键效应分子,能诱导血管壁和心脏的炎症反应。AngⅡ激活受体 AT1和AT2,进而通过还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶途径产生过多的氧自由基或氮自由基,导致氧化应激、心肌细胞死亡和炎症反应(见图1)。菲奥尔达利索(Fiordaliso)等发现,在糖尿病大鼠模型中,利用血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)赖诺普利或抗氧化剂(NAC)或二者联用治疗糖尿病大鼠7周后,可明显降低其心肌细胞中超氧化物(8-OHdG)及羟基的浓度,减少糖尿病导致的心肌细胞死亡或肥大以及心脏形态学的改变。韦斯特曼(Westermann)等也发现,应用AT1受体拮抗剂厄贝沙坦处理糖尿病小鼠,能阻断心肌炎症反应及细胞死亡,预防糖尿病导致的左室功能障碍及纤维化。所以,抑制AngⅡ的效应可通过减轻心脏炎症、心肌纤维化而减少DCM的发生。除AngⅡ以外,其他炎性因子如多种白介素(IL)、肿瘤坏死因子(TNF)在心脏病理过程中也具有重要作用。因此,以拮抗这类细胞因子为靶标的治疗策略都能降低糖尿病患者发生心肌病的危险。防治DCM的潜在途径他汀可通过抑制心脏炎症反应改善心功能及心衰症状金属硫蛋白可抵抗TNF-α诱导的心脏毒性,对DCM具保护效应他汀:他汀除有降低胆固醇的作用以外,还具有多种生物学效应,如抗炎效应。格尔根(Gurgun)等对氟伐他汀的抗炎及抗心力衰竭效应进行了前瞻性研究。在40例患者中,20例为特发性扩张型心肌病,另外20例为缺血性心肌病,用药(80 mg/d)12周后,氟伐他汀组心肌炎症反应显著降低,TNF-α和 IL-6表达水平明显下降,超声检测的心功能指标也有明显改善。他们由此认为,氟伐他汀可增强心脏功能、改善特发性扩张型心肌病和缺血性心肌病的心衰症状,其机制可能是通过抑制心脏炎症反应来实现的。金属硫蛋白(MT):MT是一类含有21个半胱氨酸的胞内金属结合蛋白质(61个氨基酸残基),是体内金属微量元素平衡的重要调节因子,同时也是一种强抗氧化剂,可保护细胞或组织免受氧化损伤。MT具有广泛的抗超氧阴离子、羟基及过氧亚硝基等活性。近期研究发现,MT心脏特异性高表达的转基因(MT-TG)小鼠能有效抵抗乙醇、缺血再灌注和糖尿病诱导的心肌病。TNF-α是一种多能细胞因子,在人类多种心脏病(包括糖尿病心脏病)中都已经检测到这种因子。而心肌细胞既是该因子的分泌细胞,也是其作用的靶细胞。在慢性心力衰竭中,TNF-α的重要性表现在它能通过诱导氧化应激和配体/受体介导的细胞死亡信号通路引起心肌细胞死亡。克莱因(Klein)等发现TNF-α通过激活p38丝裂原活化蛋白(MAP)激酶信号通路诱导心肌细胞死亡,但在MT-TG小鼠的心肌细胞中,TNF-α诱导的细胞死亡效应受到抑制。笔者应用LPS

公卫执业医师考试生理学复习要点:心肌的生物电现象和电生理特性

心肌的生物电现象和电生理特性 (一)工作细胞和自律细胞的跨膜电位及其形成机制根据组织学和电生理学特性,可粗略地将心肌细胞分为两大类型,一类是普通的心肌细胞,包括心房肌和心室肌,含有丰富的肌原纤维,执行收缩功能,故又称为工作细胞。另一类是一些特殊分化了的心肌细胞,组成心脏的特殊传导系统,其中主要包括起搏细胞(β细胞)和浦肯野细胞。窦房结主任慢反应自律浦肯野细胞主治快反应自律心室肌细胞住院医师快反应非自律1.工作细胞的跨膜电位及其形成机制: 人和哺乳类动物的心室肌细胞和骨骼肌细胞一样,在静息状态下膜两侧呈极化状态,膜内电位比膜外电位约低90mV,但两者的动作电位却有明显的不同。骨骼肌细胞动作电位的时程很短,仅持续几个毫秒。心室肌细胞动作电位的主要特征在于复极过程比较复杂,持续时间很长,通常用 0、1、 2、3、4等数字分别代表心室肌细胞动作电位的各个时期。各期的特点和离子机制见表2-3。表2-3心室肌细胞动作电位的分期及形成机制 去极化过程 复极化过程 分期 0期(去极化期) 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

-90mV→+30mV(除极速度极快,幅度可达120mV) +30mV→0mV(与0期一起形成锋电位) 基本停滞于0mV 0mV→-90mV -90mV(膜电位稳定) 历时 1~2ms 10ms左右 100~150ms 100~150ms 形成机制 Na+内流 K+外流 K+外流Ca2+内流 K+外流 钠泵活动↑Na+-Ca2+交换↑ 2期复极又称平台期,是心室肌细胞区别于神经和骨骼肌细胞动作电位的主要特征,也是心室肌动作电位复极较长的主要原因。4期(静息期)心室肌细胞复极完毕,静息电位基本上稳定于-90mV,但此时钠泵活动,逆浓度差转运Na+和K+,同时Na+-Ca2+交换增强,使细胞内外各离子浓度梯度得以恢复。心房肌细胞动作电位分期及特点与心室肌细胞基本相同,不同的是心房肌细胞动作电位的时程较短,仅150~200毫秒。2.自律细胞的跨膜电位及其形成机制

心肌缺血机制的现代认识与防治策略(完整版)

心肌缺血机制的现代认识与防治策略(完整版) 冠状动脉粥样硬化是冠心病的病理生理基础。目前,冠心病的诊断都是以冠状动脉造影显示心外膜冠状动脉官腔直径狭窄程度来确定,晚近,随着深入的研究逐渐认识到冠状动脉痉挛和冠状动脉微血管功能障碍,在心肌缺血的发病机制中起到重要的作用。 一、冠状动脉狭窄与心肌缺血 冠脉狭窄不等于心肌缺血,缺血不一定存在狭窄,1974年在《美国心脏病学杂志》上发表的犬在体实验中,研究者将静息状态下的狗的冠状动脉进行结扎,使之逐渐狭窄至完全闭塞。由于冠状动脉血容量会自动调节,所以在静息状态下,只有当冠状动脉直径狭窄>80%时,其血流量才会产生改变。而如果把冠状动脉扩大到最大限度再结扎的话,其血容量比静息状态高4~5倍;冠状动脉至狭窄为50%时,血流量就开始发生明显改变。 目前认为血管直径狭窄≥50%为血流动力学的狭窄,≥85%为临界狭窄。而这些都源于上述研究。而冠状动脉临界狭窄可逐渐进展为缺血性狭窄。研究证实冠状动脉狭窄并不等同于缺血性心脏病。因为很多患者存在

心肌缺血的证据,但在造影下并没有冠状动脉狭窄病变;相反,患者的狭窄可能很严重,却没有胸痛等心肌缺血症状。研究发现,大部分死于急性冠状动脉综合征的患者,死因是斑块破裂而非血管腔的进行性狭窄。大部分STEMI患者死于斑块破裂合并阻塞管腔的血栓,而NSTEMI或不稳定性心绞痛的患者并没有阻塞性血栓,发生急性冠状动脉综合征的原因是斑块的破裂、糜烂。 COURAGE研究证实,三分之一稳定性心绞痛患者在接受PCI治疗一年后仍然有症状,内科药物治疗组和介入治疗组的心绞痛发生率以及终点事件(心肌梗死、死亡、脑卒中)没有显著统计学差异。FAME研究把1005例多支血管病变的冠心病患者随机分为两组:一组在冠状动脉造影的指导下,对>70%的狭窄病变进行药物支架PCI治疗;另外一组通过冠状动脉造影和FFR检查来看是否心肌是否缺血,对FFR≤0.8的患者行PCI 治疗。经过一年的随访发现,两组之间的MACE事件有差异,FFR显示缺血从而进行PCI治疗的患者预后优于不论缺血与否都植入支架的患者。这充分说明,针对缺血的治疗比针对狭窄的治疗更能改善患者预后。 二、引起心脏缺血的其他相关原因 目前认为缺血性心脏病远非斑块狭窄这么简单,此外,我们还应考虑其他因素,包括自发性的血栓形成,冠状动脉的痉挛、炎症,微血管功能

心肌的自动节律性

心肌的自动节律性 心肌细胞能够在没有外来刺激的条件下,自动地发生节律性兴奋的特性,称为自动节律性,简称自律性。具有自动节律性的组织或细胞。称自律组织或自律细胞。 自律细胞在单位时间内自动发生兴奋的次数是衡量其自律性高低的指标,在生理情况下,只有特殊传导系统才具有自律性,它们包括窦房结、房室交界、希氏束和普肯耶纤维,其自律性的高低依次为100次/分、50次/分、40次/分和25次/分。窦房结的自律性,它自动产生的兴奋向外扩布,依次 激动心房肌、房室交界、房室束、心室内传导组织和心室肌,引起整个心脏兴奋和收缩。可见,窦房结是主导整个心脏兴奋和跳动的正常部位,故称为心脏的正常起搏点。在生理情况下其他部位的自律组织不能表现出其自身的自律性,只是起着兴奋传导作用,故称为潜在起搏点。在某种异常情况下,窦房结以外的自律组织,也可以自动发生兴奋,而心房或心室则依从当时情况下节律性部位的兴奋而跳动,这些异常的起搏部位则称为异位起搏点。正常情况下,卖房结通过抢先占领和超速驱动压抑两种方式控制着潜在起搏点,便它们的自动兴奋受到抑制而表现不出来,从而实现由窦房结的节律来主宰整个心脏的节律活动。 影响自律性的因素有:①复极电位与阈电位之间的距离:复极电位减小或阈电位下移,均使自律性增高。②4期自动去极化速度:去甲肾上腺素可

促进窦房结细胞If通道和Ca2+通道的开放,使If和ICa增大,Na+、Ca2+内流超过K+外流衰减的速度,4期自动去极化速度加快,自律性增高。ACh提高膜对K+的通透性,使4期膜对K+的通透性增大,K+外流衰减减慢。4期自动去极化速度、复极电位水平和阈电位水平,其中以4期自动去极化速度最重要,即Na+、Ca2+内流超过K+外流衰减的速度。

Takotsubo心肌病发病机制研究进展

Takotsubo心肌病发病机制研究进展 Takotsubo心肌病(Takotsubo cardiomyopathy,TTC)也称为心碎综合征、急性应激性心肌病等,常由突然的精神刺激或身体应激诱发,主要特征为可逆性左心室室壁运动异常。近年发现,其实TTC的发生并不罕见,而且其危害不容小视。自TTC发现以来,研究者们对其发病机制进行了多年的深入研究,提出了多种理论及证据。这些研究成果及进展对揭示TTC的发病原因有重要意义,并对TTC的诊断及治療有指导意义。 标签:Takotsubo心肌病;心碎综合征;发病机制 1990年Sato等人在日本首次报告了TTC。Takotsubo是日本一种用来捕捉章鱼的壶,因其与TTC患者的心脏外形相似,故以此命名。此后,TTC受到越来越多的关注与研究。TTC也称为心碎综合征、急性应激性心肌病等,好发于有情绪压力或身体应激的绝经后中老年妇女。TTC的临床表现与急性冠脉综合征(Acute Coronary Syndrome,ACS)相似,主要表现为胸骨后疼痛,但是二者有很多不同之处。TTC有典型的发病特点,即区域性室壁运动异常,其中以左室壁常见,在心室收缩期可见左心室明显的向外膨胀突出,就像充气的气球一样。目前对于TTC的发病机制有多种争议,本文综述了目前的主流研究成果及最新想法,具体如下。 1 儿茶酚胺的直接心脏毒性 多个研究表明TTC的发生可能与儿茶酚胺的直接心脏毒性有关。Wittstein 等人研究发现,TTC患者血浆中的儿茶酚胺(包括肾上腺素,去甲肾上腺素和多巴胺)浓度是急性心肌梗死患者的2~3倍[1]。此后很多研究者对上述现象做了进一步的研究与解释。机体在面对突然的、严重的情绪压力或身体应激时,表达雌激素受体的自主神经网被激活,引起交感神经兴奋,肾上腺髓质激素水平明显升高。之后,由肾上腺髓质释放的肾上腺素和由分布在心臟及心脏以外的交感神经释放的去甲肾上腺素与血管壁上的肾上腺素能受体结合,引起血管快速收缩,进而导致体循环血压明显升高,心脏后负荷增大。与此同时,由于交感神经释放儿茶酚胺增多及再摄取减少,血液循环中儿茶酚胺浓度进一步升高,与分布于心肌细胞的肾上腺素能受体结合,进而导致心脏毒性。而且,还有研究发现,TTC患者的心肌组织学改变与遭儿茶酚胺毒性的动物或人(如嗜铬细胞瘤患者)心肌组织学改变十分相似。 另外,高浓度的儿茶酚胺可以通过AMPK介导引起心肌细胞钙超载,进而导致心肌细胞功能障碍[2]。进一步的研究发现,儿茶酚胺也会导致氧自由基增多,而过多的氧自由基会干扰心肌细胞的钠钙交换,引起钙内流增多,导致心肌细胞钙超载。总之,心肌细胞钙超载是儿茶酚胺对心脏产生毒性的一个重要机制。 2 肾上腺素介导的β2肾上腺素能受体(β2 adrenergic

心肌与骨骼肌的区别

心肌(cardiac muscle)由心肌细胞构成的一种肌肉组织。广义的心肌细胞包括组成窦房结、房内束、房室交界部、房室束(即希斯束)和浦肯野纤维等的特殊分化了的心肌细胞,以及一般的心房肌和心室肌工作细胞。前5种组成了心脏起搏传导系统,它们所含肌原纤维极少,或根本没有,因此均无收缩功能;但是,它们具有自律性和传导性,是心脏自律性活动的功能基础;后两种具收缩性,是心脏舒缩活动的功能基??br /> 心肌细胞的结构特征心肌细胞与骨骼肌的结构基本相似,也有横纹,但在结构上具有以下几个特征:①心肌细胞为短柱状,一般只有一个细胞核,而骨骼肌纤维是多核细胞。心肌细胞之间有闰盘结构。该处细胞膜凹凸相嵌,并特殊分化形成桥粒,彼此紧密连接,但心肌细胞之间并无原生质的连续。心肌组织过去曾被误认为是合胞体,电子显微镜的研究发现心肌细胞间有明显的隔膜,从而得到纠正(参见彩图插页第37、40页)。心肌的闰盘有利于细胞间的兴奋传递。这一方面由于该处结构对电流的阻抗较低,兴奋波易于通过;另方面又因该处呈间隙连接,内有15~20埃的嗜水小管,可允许钙离子等离子通透转运。因此,正常的心房肌或心室肌细胞虽然彼此分开,但几乎同时兴奋而作同步收缩,大大提高了心肌收缩的效能,功能上体现了合胞体的特性,故常有“功能合胞体”之称。②心肌细胞的细胞核多位于细胞中部,形状似椭圆或似长方形,其长轴与肌原纤维的方向一致。肌原纤维绕核而行,核的两端富有肌浆,其中含有丰富的糖原颗粒和线粒体,以适应心肌持续性节律收缩活动的需要。从横断面来看,心肌细胞的直径比骨骼肌小,前者约为15微米,而后者则为100微米左右。从纵断面来看,心肌细胞的肌节长度也比骨骼肌的肌节为短。③在电子显微镜下观察,也可看到心肌细胞的肌原纤维、横小管、肌质网、线粒体、糖原、脂肪等超微结构。但是心肌细胞与骨骼肌有所不同;心肌细胞的肌原纤维粗细差别很大,介于0.2~2.3微米之间;同时,粗的肌原纤维与细的肌原纤维可相互移行,相邻者又彼此接近以致分界不清。心肌细胞的横小管位于Z线水平,多种哺乳动物均有纵轴向伸出,管径约0.2微米。而骨骼肌的横小管位于A-I带交界处,无纵轴向伸出,管径较大,约0.4微米。心肌细胞的肌质网丛状居中间,侧终池不多,与横小管不广泛相贴。总之,心肌细胞与骨骼肌细胞在形态和功能上均各有其特点。 心肌的生理特性心肌细胞的结构特征决定了心肌的生理特性。 自律性动物的心脏在适宜的离子浓度、渗透压、酸碱度、温湿度以及充分的氧气和能源供应等条件下,即使除去所有的神经,甚至在离体条件下,它仍然能够保持其固有的节律性收缩活动。即心肌本身具有自动节律性,简称自律性。绝大多数脊椎动物心肌的自律性是肌源性的,而不是神经源性的。鸡胚在孵化后的第2天,尚无神经纤维长入,就已经出现自律性舒缩活动。心肌细胞经过组织培养过程而新生一代的心肌细胞也有自律性。这些都是有力的证据。但在无脊椎动物,如有些节肢动物,其心肌的自律性是神经源性的,如鲎就是一例。但鲎在胚胎发育阶段,心搏自律性也是肌源性的,直到第28天神经发育完善以后,它的管状心脏的自律性搏动才变成神经源性的;切断神经后会使心搏停止。乙酰胆碱可使成年鲎心的搏动加速,而在胚胎期的鲎心则对乙酰胆碱无反应。脊椎动物和无脊椎动物中的软体动物、被囊动物的心搏自律性属肌源性;环形动物、昆虫纲动物的心搏多属神经源性。蜜蜂、蝗虫、蟋蟀、蟑螂的心搏都受外部神经和激素的调节,有些昆虫如蚕的心似有几个起搏点,因此常发生逆行性搏动。在生理情况下,哺乳动物心脏的起搏传导系统中,自律性最高的是窦房结起搏细胞,其起搏节律在整体情况下,因受神经的调节而保持于每分钟70次左右(在成年

心肌自律性和不应期的机制及生理意义

【考点】心肌的自律性原理。【解析】1)自动节律性将动物的心脏摘出体外,保持于适当环境中,心脏一定时间内仍然能够自动地、有节律地进行跳动。心脏在离体和脱离神经支配的情况下,仍然能自动地产生兴奋和收缩的特性,称为自动节律性(简称自律性),心脏的自律性来源于心脏内特殊传导系统的自律细胞。心脏特殊传导系统各部分的自律性高低不同,在正常情况下窦房结的自律性最高(约为每分钟100次)。房室交界次之(约为每分钟50次),心室内传导组织最低(每分钟约20~40次)。正常心脏的节律活动是受自律性最高的窦房结所控制。窦房结是主导整个心脏兴奋和收缩的正常部位为心脏的正常起搏点。2)心肌细胞兴奋性的周期性变化心室肌细胞兴奋后,其兴奋性变化可分为以下几个时期:(1)有效不应期:从心肌细胞去极化开始到复极化3期膜内电位约-55毫伏的期间内,不论给予多么强大的刺激,都不能使膜再次去极化或局部去极化,这个时期称为绝对不应期。在复极化从-55毫伏到达-60毫伏的这段时间内,心肌细胞兴奋性开始恢复,对特别强大的刺激可产生局部去极化(局部兴奋),但仍不能产生扩布性兴奋,这段时间称为局部反应期。绝对不应期和局部反应期合称为有效不应期,即由0期开始到复极化3期-60毫伏为止的这段不能产生动作电位的时期。(2)相对不应期:从有效不应期完毕,膜电位-60毫伏到-80毫伏的期间,用阈上刺激才能产生动作电位(扩布性兴奋)。这一段时间称为相对不应期。此期心肌兴奋性逐渐恢复,但仍低于正常。(3)超常期:在复极化完毕前,从膜内电位由约-80毫伏到-90毫伏这一时间内,膜电位的水平较接近阈电位,引起兴奋所需的刺激较小,即兴奋性较高,因此将这段时期称为超常期。最后,膜复极化完毕到达静息电位(或舒张电位)时,兴奋性恢复正常。每次兴奋后兴奋性发生周期性变化的现象是所有神经和肌肉组织的共性,但心肌兴奋后的有效不应期特别长,一直延长到心肌机械收缩的舒张开始以后。也就是说,在整个心脏收缩期内,任何强度的刺激都不能使心肌产生扩布性兴奋。心肌的这一特性具有重要意义,它使心肌不能产生象骨骼肌那样的强直收缩,始终保持着收缩与舒张交替的节律性活动,这样心脏的充盈和射血才可能进行。

生理学理论指导:心肌自律性和不应期的机制及生理意义

【考点】心肌的自律性原理。 【解析】1)自动节律性 将动物的心脏摘出体外,保持于适当环境中,心脏一定时间内仍然能够自动地、有节律地进行跳动。心脏在离体和脱离神经支配的情况下,仍然能自动地产生兴奋和收缩的特性,称为自动节律性(简称自律性),心脏的自律性来源于心脏内特殊传导系统的自律细胞。心脏特殊传导系统各部分的自律性高低不同,在正常情况下窦房结的自律性最高(约为每分钟100次)。房室交界次之(约为每分钟50次),心室内传导组织最低(每分钟约20~40次)。正常心脏的节律活动是受自律性最高的窦房结所控制。窦房结是主导整个心脏兴奋和收缩的正常部位为心脏的正常起搏点。 2)心肌细胞兴奋性的周期性变化心室肌细胞兴奋后,其兴奋性变化可分为以下几个时期:(1)有效不应期:从心肌细胞去极化开始到复极化3期膜内电位约-55毫伏的期间内,不论给予多么强大的刺激,都不能使膜再次去极化或局部去极化,这个时期称为绝对不应期。在复极化从-55毫伏到达-60毫伏的这段时间内,心肌细胞兴奋性开始恢复,对特别强大的刺激可产生局部去极化(局部兴奋),但仍不能产生扩布性兴奋,这段时间称为局部反应期。绝对不应期和局部反应期合称为有效不应期,即由0期开始到复极化3期-60毫伏为止的这段不能产生动作电位的时期。 (2)相对不应期:从有效不应期完毕,膜电位-60毫伏到-80毫伏的期间,用阈上刺激才能产生动作电位(扩布性兴奋)。这一段时间称为相对不应期。此期心肌兴奋性逐渐恢复,但仍低于正常。 (3)超常期:在复极化完毕前,从膜内电位由约-80毫伏到-90毫伏这一时间内,膜电位的水平较接近阈电位,引起兴奋所需的刺激较小,即兴奋性较高,因此将这段时期称为超常期。 最后,膜复极化完毕到达静息电位(或舒张电位)时,兴奋性恢复正常。 每次兴奋后兴奋性发生周期性变化的现象是所有神经和肌肉组织的共性,但心肌兴奋后的有效不应期特别长,一直延长到心肌机械收缩的舒张开始以后。也就是说,在整个心脏收缩期内,任何强度的刺激都不能使心肌产生扩布性兴奋。心肌的这一特性具有重要意义,它使心肌不能产生象骨骼肌那样的强直收缩,始终保持着收缩与舒张交替的节律性活动,这样心脏的充盈和射血才可能进行。

心脏的自律性

心脏颇有节律地自行搏动,就心电生理来讲即心脏细胞在有规律地、由节律点控制地周而复始地进行着除极与复极的活动。能够自发地进行这种活动的细胞称为节律细胞,从动作电位来看大体上可以分为两类,即①慢通道型—它的除极依赖于慢通道对Ca2+的开放,较缓慢,静息时的跨膜电位也不高(图2-12B)。窦房结和房室结的节律细胞属于此类。②快通道型—它的跨膜电位高(-85~-90mV),除极有赖于快通道对Na+的开放,除极迅速,希-浦纤维属于这类节律细胞(图2-12A)。图2-12 心脏自律性的电生理由完全复极的时间开始至除极的时间决定节律点的节率(次/min),即心动周期的时间(s或ms),其影响因素有如下。(一)第4位相自发除极的速度这是最主要的决定性因素。动作电位的第4位相,细胞内的正离子逐渐增多,使跨膜电位逐渐缩小,第4位相呈斜线上行,当达到除极阈值时即开始除极。第4位相自发除极的速度愈快,斜率愈大,则心动周期愈短,心率愈快。反之,心率就减慢。第4位相的自发除极是由于细胞内、外离子交换的不平衡所致。一些研究提示,在第4位相,细胞膜对钾的通导率(conductance)减低,使较多的K+留在细胞内。也有些研究说明窦房结和房室结的细胞在第4位相时Na+进入细胞内的速度随时间而增强,即Na+在细胞内浓度增多。以上两种机制都可以使第4位相自发地除极(图2-13A)。(二)除极阈值的改变通常结性自律细胞的除极阈值为-55~-65mV,浦倾野细胞的阈值为-75mV左右,如阈值增大(更大的负值),则心动周期缩短,心率加快。反之,则心率减慢(图2-13B)。(三)复极后的电位如复极过度,则复极后的电位过大,第4位相达到阈值时间就延长,心率减慢。如复极不足则电位较小,更接近阈值,心率增快(图2-13C)。图2-13 心肌收缩周期与除极速度的关系通常,窦房结的节律较快,它的除极扩散传导到全心脏,成为正常的起搏点。但如因某种原因,窦律变慢,则下一级(通常为房室结),起而代之。如果由于某些因素下一级的自律细胞自律性增强,就可以超越窦房结之前而除极,并控制全心脏,这就成为异位心律,是早搏或异位性心动过速的原因之一。交感神经兴奋过强,心肌缺血,常使异位的自律性增强。许多抗心律失常的药物能影响并减弱第4位相的自发性除极速度,使自律性降低。

描述心肌生理特性与心脏功能的关系

描述心肌生理特性与心脏功能的关系 1.心肌的生理特性 心肌组织具有兴奋性、自律性、传导性和收缩性四种生理特性。 心肌的收缩性是指心肌能够在肌膜动作电位的触发下产生收缩反应的特性,它是以收缩蛋白质之间的生物化学和生物物理反应为基础的,是心肌的一种机械特性。 兴奋性、自律性和传导性,则是以肌膜的生物电活动为基础的,故又称为电生理特性。心肌组织的这些生理特性共同决定着心脏的活动。 (1)兴奋性 所有心肌细胞都具有兴奋性,即具有在受到刺激时产生兴奋的能力。心肌的兴奋性是可变的,在一次兴奋过程中,细胞的兴奋性也相应发生一次周 期性的变化。兴奋周期各个阶段的特点: A.有效不应期细胞发生一次兴奋后,在一段时间内,无论给予多强的刺激,都不会产生动作电位。 B.相对不应期心肌细胞一次兴奋后,在有效不应期后,有一段时间,用阈上刺激可以引起动作电位。 C.超常期相对不应期后,有一段时间,用小于阈强度的刺激就能引起心肌细胞产生动作电位。 心肌兴奋性的特点是有效不应期长,相当于整个收缩期和舒张期早期。 (2)自律性 组织、细胞能够在没有外来刺激的条件下,自动地发生节律性兴奋的特性,称为自动节律性,简称自律性。心肌的自动节律性和各自律级组织的相 互关系很早以前就有人观察到,在适宜条件下,两栖类和哺乳类动物的离体 心脏,在未受到任何刺激的情况下,可以长时间地、自动地、有节奏地进行 兴奋和收缩。不是所有心肌细胞,而只是心脏特殊传导组织内某些自律细胞 才具有自动节律性。

特殊传导系统各个部位(结区除外)的自律性有等级差别;其中窦房结细胞自律性最高,自动兴奋频率约为每分钟100次,末梢浦肯野纤维网自律性最低(约每分钟25次),而房室交界(约每分钟50次)和房室束支的自律性依次介于两者之间。 由于窦房结自律性最高,它产生的节律性按一定次序传播,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,窦房结是心脏的正常起搏点。其他自律组织的自律性并不明显,只起传导兴奋的作用,故称为潜在起搏点。 抢先占领是窦房结控制潜在起搏点的主要方式,这种方式亦称夺获,由于窦房结的自律性最高,在潜在起搏点4期自动去极化达到阈电位水平以前已被自律性最高的窦房结传来的兴奋抢先激动,使之产生与窦房结节律一致的动作电位,从而使潜在起搏点自身的节律兴奋不能出现。此外窦房结的快速节律活动还对潜在起搏点的兴奋具有直接抑制作用,称为超驱动抑制。(3)传导性 心肌细胞具有传导兴奋的能力。心肌细胞膜的任何部位产生的兴奋不但可以沿整个细胞膜传播,并且可以通过闰盘传递到另一个心肌细胞,从而引起整块心肌的兴奋和收缩。 心脏内兴奋传播的途径:窦房结→心房肌及“优势传导通路”→房室交界区→房室束及左右束支→浦肯野纤维→心室肌。 心肌传导性的特点: A.兴奋在心脏各个部位的传导速度是不一致的,心室内的传导组织的传导性很高,浦肯野纤维最高,心室肌细胞次之,由房室交界是 传入心室的兴奋可迅速向左右心室壁传导,使整个心室同步收缩。 B.房室交界区传导速度最慢,兴奋在此延搁一段时间,称为房室延搁 C.房室交界区是传导的必经之路。 (4)收缩性 心肌收缩性是其机械特性,其原理与骨骼肌相似——肌丝滑行原理 心肌收缩的特点:同步收缩、不发生强直收缩、对细胞外Ca2+的依赖性。

糖尿病心肌病的发病机制研究

糖尿病心肌病的发病机制研究 糖尿病心肌病(DC)是排除了高血压性心脏病、冠状动脉粥样硬化心脏病、心脏瓣膜病及其他心脏病变所致的心肌损伤后诊断的一种特异性心肌病,是糖尿病的主要并发症之一。临床表现为心脏收缩和舒张功能障碍,最终导致心力衰竭、心律失常和猝死。目前的研究认为,心肌细胞的代谢紊乱、心脏微血管和自主神经病变及其他神经内分泌因素在DC的发生发展中均起了重要的作用,该文就DC的发病机制予以综述。 标签:糖尿病;糖尿病心肌病;发病机制;并发症 糖尿病心肌病(diabetic cardiomyopathy,DC)是指发生于糖尿病患者,不能用高血压性心脏病、冠状动脉粥样硬化性心脏病、心脏瓣膜病及其他心脏病变来解释的一种特异性心肌病。1972年,Ruber研究了4例成年糖尿病患者在无明显的冠状动脉病变、瓣膜病变、先天性心脏病及高血压的情况下,罹患充血性心力衰竭,考虑这4例患者存在由糖尿病引起的心肌病变,首次提出了DC的概念[1]。该病在心肌细胞的代谢紊乱、心脏微血管和自主神经病变及其他神经内分泌改变的基础上引起心肌广泛灶性坏死,心肌细胞凋亡,最终出现心力衰竭、心律失常,部分重症患者可出现猝死。对DC患者尸解证实的心室肥厚、心肌间质纤维化、糖基化终产物沉积等病理改变均可直接导致舒张功能减退[2]。随着病情发展,最终出现收缩功能异常,现有的实验及研究也证实了部分糖尿病患者出现的心力衰竭及心律失常由DC所致。 1 心肌细胞代谢紊乱 糖代谢紊乱和脂代谢紊乱是糖尿病患者心肌病变发生和发展的两个重要因素,同时,糖尿病患者的钙离子调节蛋白经蛋白激酶C(PKC)等第二信使介导发生糖基化,导致其功能异常,加速了心肌细胞代谢紊乱。 1.1 糖代谢紊乱 糖尿病患者糖代谢紊乱主要表现为糖有氧氧化下降,糖利用降低,出现持续的高血糖。其原因有:(1)葡萄糖转运体(glucose transporter,GLUT)1和4活性下降,造成葡萄糖向胞内的跨膜转运减少,心肌细胞摄取的葡萄糖量降低。(2)糖尿病患者游离脂肪酸(FFA)水平升高,丙酮酸脱氢酶活性受抑制。Semeniuk LM等[3]采取基因剔除方法,在小鼠心肌中剔除GLUT4的表达,导致小鼠心肌肥厚和纤维化,证实了GLUT表达障碍可以促进心脏发生形态学改变。(3)糖有氧化下降造成持续的高血糖,高血糖可影响心肌细胞的线粒体功能,加速了心肌细胞的凋亡;同时,长期高血糖使组织中晚期糖基化终末产物(advanced glycosylation end products,AGEs)增加,AGEs与其心肌细胞表面的特异性受体结合,可释放多种细胞因子和血管活性物质,如肿瘤坏死因子a (TnFa)引起广泛的心肌灶性坏死,导致心肌细胞的凋亡。 1.2 脂代谢紊乱 糖尿病患者普遍存在胰岛素缺乏或胰岛素抵抗(IR)。在IR状态下,心肌细胞内聚集的FFA增多,导致心肌细胞脂质蓄积增多,损害心肌细胞的舒缩功能。同时,FFA的增加损伤了胰岛素信号通路,形成了正反馈,加重了IR,形成了恶性循环。FFA还可抑制丙酮酸脱酶,导致糖分解中介物产生,造成心肌细胞凋亡。已有研究发现,心肌细胞FFA含量增加的转基因小鼠左心室充盈异常,心肌损伤的程度与心肌细胞对FFA摄取量成正比例关系[4]。糖尿病患者常伴有血

糖尿病心肌病的发病机制与诊断治疗

【关键词】糖尿病心肌病;发病机制;诊断;治疗 近年来,糖尿病发病率迅速上升,调查显示,至2005年全球糖尿病患者高达3亿。最新研究显示,中国糖尿病患者高达9240万,而糖尿病前期患者高达1亿,防控形势十分严峻[1]。1974年Hamby等首次提出糖尿病心肌病(Diabetic cardiomyopathy,DCM)的概念:由糖尿病引起的心脏微血管病变、肌代谢紊乱和心肌纤维化等所致的心肌广泛结构异常,最终引起左心室肥厚、舒张期和(或)收缩期功能障碍的一种疾病状态。迄今的证据表明,部分糖尿病患者出现的心力衰竭由DCM所致[2]。本文就糖尿病心肌病发病机制及诊疗进展综述如下。 1糖尿病心肌病的发病机制 1心肌能量代谢异常糖尿病心肌能量代谢异常的始动因素是高血糖,糖尿病心肌在糖酵解和糖氧化两个环节存在明显的缺陷,从而导致心肌代谢的底物发生变化。糖尿病时胰岛素抵抗或不足,心肌细胞由于:(1) 葡萄糖转运体(GLUT4)数量减少;(2)糖磷酸化速度减慢;(3) 丙酮酸氧化减少等原因导致心肌组织中葡萄糖有氧氧化和无氧酵解过程发生障碍,进入心肌分解产能的葡萄糖流量减少,心肌细胞糖代谢低下,导致心脏功能障碍[3]。Iribarren等[4]研究证明,心脏舒张功能受损程度与糖化血红蛋白有关,主要机制是晚期糖化终末产物与胶原等大分子物质结合聚集,刺激成纤维细胞生长因子释放,增加心肌细胞炎性反应。 1脂代谢异常高脂血症是糖尿病的显著特征之一,血脂水平已成为DCM早期心功能改变的一个独立预测因素,游离脂肪酸代谢障碍促进DCM 的形成。在糖尿病时,脂肪酸摄取和代谢增强,并且脂肪酸的摄取超过了氧化的速度,因此导致了脂类在心肌内堆积,细胞发生“脂中毒”现象[5],引起心功能异常和心肌肥厚,纠正脂代谢紊乱可改善心功能。胰岛素可抑制脂肪细胞的分解及脂肪酸的产生。糖尿病患者胰岛素分泌减少和胰岛素抵抗导致对脂肪细胞抑制减弱,使脂滴颗粒在心肌中聚积增多,对脂质氧化供能依赖明显增加,尤其是三酰甘油和游离脂肪酸增加。 1细胞内的钙调节异常及膜电位异常大量研究表明,心肌细胞内钙超载是心肌功能受损的直接原因。心肌细胞内的钙离子是调节心肌收缩的重要离子,糖尿病心肌毒性物质(长链的酰基肉毒碱、自由基和异常的膜脂内容物)的聚集会引起心肌调节蛋白和收缩蛋白调节异常,同时心肌亚细胞水平重构和钙通道异常,导致心肌收缩功能障碍发生[6]。Basu等(2009)发现1型糖尿病模型Akita(In2WT/C96Y)小鼠早期出现持久性舒张功能障碍,与心肌肌浆网Ca2+ SERCA2a的严重减少和心肌脂毒性有关。心肌纤维膜的主要成分是磷脂和胆固醇,糖尿病心肌病时胆固醇与磷脂中的溶血磷脂胆碱都升高,使钙内流增加,心肌细胞内钙超载,导致心脏收缩舒张功能减退。Na+-Ca2+交换的能量来源于Na+-K+泵,反映Na+-K+泵活性的是Na+-K+ATP酶。有研究测定了糖尿病心肌病大鼠心肌纤维膜的Na+依赖的Ca2+的摄取活性,4周后发现Na+-Ca2+交换的受损限制心肌细胞排钙,导致细胞内的钙蓄积[7]。另外糖尿病心肌病由于糖代谢异常,可导致动作电位时程延长,外向钾电流降低,其变化在心外膜较心内膜明显[8]。 1肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)的激活心脏亦是一个内分泌器官。糖尿病心肌病时心肌血管紧张素早期处于激活状态,RASS系统激活,心肌局部ATⅡ增高,通过自分泌和旁分泌作用于心肌,使神经末梢释放去甲肾上腺素与血管内皮细胞产生内皮素增多,从而诱导生长刺激原癌基因表达。在这些因素的作用下,血管收缩,血管平滑肌增生,胶原合成,最终导致糖尿病心肌病。糖尿病心肌病RASS系统激活后,血管紧张素II和醛固酮表达增加,结果心肌细胞肥大,凋亡增加和心肌纤维化增加[9],使心室壁的僵硬度增加,心室顺应性降低,导致心室收缩及舒张功能不全。 1胰岛素抵抗胰岛素抵抗是指机体组织的靶细胞对胰岛素样作用的敏感性和(或)反应性降低的一种病理生理反应,广泛存在于高血压,冠心病,2型糖尿病中。胰岛素抵抗的结

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