心肌细胞的生物电特点
心脏的生物电活动和生理特性
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两种钙通道、钠通道的区别 ICa-T：去-50mV 阻断剂：NiCl2镍 ICa-L：去-40mV 阻断剂：Mn2+、异搏定（钙拮抗剂） INa：去-70mV 0mV失活 阻断剂：TTX（0期） If：复极达-60mV,-100mV充分激活,去极达-50mV失
活) 阻断剂:铯（4期）
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2、决定和影响心肌传导性的因素
1）结构因素
细胞直径，缝隙连接数量
2）生理因素
a.0期去极化 速度、幅度
-Na+通道开放的速度和数量
膜电位水平
b.邻近部位膜兴奋性
为什么房-室交界传导速度慢？
tivity
心肌收缩的特点
1）“全或无”式收缩 ：同步收缩（功能合胞体） 2）不发生完全强直收缩 3）对外源性Ca2+的依赖性（钙触发钙释放）
第二节 心脏的生物电活动 和生理特性
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1
心肌细胞的分类：
功能
心 肌 细 胞
生物电
工作细胞（心室，心房） 自律细胞（窦房结、房室交界、
房室束、蒲肯野纤维）
快反应细胞 （心房肌细胞、心室肌细胞 浦肯野细胞）
慢反应细胞（窦房结P细胞、房室结细胞）
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2
一、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制
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血钾轻度升高，兴奋性？
TP
血钾重度升高，兴奋性？
RP
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2. 兴奋性的周期性变化
有效不应期
绝对不应期 0期-55mV 局部反应期 -55-60mV
相对不应期 -60-80mV 超常期 -80-90mV
在相对不应期和超常期可以引起新的动作电位
4解剖生理学基础—第六章 循环系统4
3.心室舒张期与充盈
1).等容舒张期 心室肌舒张
→室内压↓→＞房内压→房室瓣关
＜主动脉压→主动脉瓣关
→心室密闭腔→心室容积不变、压力急剧↓
房内压＜室内压＜动脉压；
2).快速充盈期 室内压↓＜房内压→房室瓣开→心房血被“抽吸”入 室 房室瓣开放，半月瓣关闭； 血液由心房快速流入心室，心室容积增大。 房内压＞室内压＜动脉压 3).减慢充盈期 房室压力梯度
心脏的泵血功能随不同生理情况的需要而改变。最终 是通过改变搏出量和心率来调节心输出量的。
（二）影响心排出量的因素
博出量的多少则决定于前负荷、后负荷和心肌收缩能 力等。 1、心肌前负荷 心室的前负荷：心室肌的初长度决定于心室舒张末期 的血液充盈量，换言之，心室舒张末期容积相当于心 室的前负荷。 前负荷↑→心肌初长度↑→肌缩力↑→搏出量↑（一定范 围）
⑸4 期缓慢除去的发生机理也与快反应细胞不同。
4 期缓慢去极主要由K+外流的进行性减衰和以Na+为 主的缓慢内流所引起。
4期自动去极化过程是形成自动节律性的基 础，也是自律细胞与非自律细胞生物电现 象的主要区别。
二、心肌的生理特性
兴奋性 自律性 电生理特性 传导性 收缩性 机械特性
这种不需要神经和体液因素参与，只是通过心 肌细胞本身初长变化而引起心肌细胞收缩强度的 变化过程。
临床上静脉输液时要严格控制输液量和输液速度， 防止发生急性心力衰竭。
异长自身调节：在一定范围内，静脉回流量增加，心 室舒张末期容积(即初长度)增加，则心室肌收缩力量 增强，博出量增多。这种通过心肌细胞本身初长度的 改变来对博出量进行调节的方式，称为异长自身调节。
心肌细胞的生物电现象
d.交感神经或儿茶酚胺 促进膜的钙通道开放,加速Ca2+内流,并促进
肌质网终末池释放贮存的Ca2+和促进ATP释放 供能,兴奋-收缩耦联加强，心缩力增强。
e.迷走神经或乙酰胆碱 增加膜对K+的通透性和抑制钙通道开放,
Ca2+内流减少，心缩力减弱。
影响兴奋性因素
1.静息电位水平 RP↑→距阈电位远→需刺激阈值↑→兴奋性↓ RP↓→距阈电位近→需刺激阈值↓→兴奋性↑
有 应期 到
2和3相 刺激均不反 活
效
-55mV 初
应
不
应 局部反 -55至 期 应期 -60mV
3相中 阈上刺激引 Na通道少 起局部电位 量复活
相对不 -60mV至- 3相中、 阈上刺激引 Na通道部
应期
80mV
末
起AP
分恢复
超常期 -80mV至- 3相末 阈下刺激引 与阈电位差
90mV
起AP
距小
Ca2+ channel
L-type Ca2+ channel:激活、失活、
复活均慢，开放时间长，为电压门控通 道，是形成2期的主要离子，可被Mn2+ 和钙通道阻滞剂如维拉帕米等阻断。
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（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。
与阈电 位差距
延长
小
大
自律性 少
四、心肌细胞的传导性和兴奋在心 脏的传导
（一）心肌细胞的传导性—— 电传导 （二）兴奋在心脏内的传导过程和特点
心脏电生理基础
第一章心脏电生理基础第一节心肌细胞的生物电现象一、心肌细胞的分类根据组织学和生理学特点，可将心肌细胞分为两类。
1、普通心肌细胞包括心房肌和心室肌细胞，含有丰富的肌原纤维，具有兴奋性、传导性和收缩性，但一般不具有自律性。
这类心肌细胞具有稳定的静息电位，主要执行收缩功能，故又称为工作细胞。
2、自律细胞是一类特殊分化的心肌细胞，主要包括P细胞和浦肯野细胞，组成心脏的特殊传导系统。
这类细胞除了具有兴奋性、传导性外，大多没有稳定的静息电位，但可自动产生节律性兴奋，控制整个心脏的节律性活动。
由于很少含或完全不含肌原纤维，基本不具有收缩功能。
二、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制心肌细胞膜内外的离子浓度不同（见表1-1-1），安静状态下细胞膜对不同离子的通透性也不同，这是心肌细胞跨膜电位形成的主要离子基础。
11、静息电位人类心室肌细胞的静息电位为－90 mV，其形成机制与静息时细胞膜对不同离子的通透性和离子的跨膜浓度差有关。
在静息状态下心室肌细胞膜上的内向整流Ik1通道开放，其通透性远大于其他离子通道的同透性，因此，K+顺其浓度梯度由膜内向膜外扩散，造成膜内带负电，膜外带正电，从而形成了膜内外的电位差。
这种在静息状态下，心肌细胞膜内外的电位差就称为膜的静息电位。
此时，心肌细胞处于极化状态。
2、动作电位刺激心室肌细胞使其兴奋，膜内外的电位就会发生突然转变，膜内电位由负电位转变为正电位，而膜外则由正电位转变为负电位。
这种膜电位的变化称为动作电位。
通常将心室肌细胞动作电位分为0期、1期、2期、3期、4期五个时相（图1-1-1）。
（1）去极化过程。
心室肌细胞的去极化过程又称动作电位0期。
心室肌细胞在外来刺激作用下，首先引起部分电压门控式Na+通道（INa通道）开放和少量Na+内流，造成细胞膜部分去极化。
当膜电位由静息水平（膜内－90mV）去极化到阈电位水平（膜内－70mV）时，细胞膜上INa通道的开放概率明显增加，于是Na+顺其浓度梯度和电位梯度由膜外快速进入膜内，使细胞膜进一步去极化，膜内电位迅速上升到正电位（＋30mV）。
心肌细胞的生物电特点
心肌细胞的生物电特点1.动作电位：心肌细胞在兴奋传导过程中会产生动作电位。
动作电位是指心肌细胞在兴奋传导时由负值逐渐变为正值然后再恢复到静息状态的电位变化。
动作电位可分为快速反应的动作电位（例如心室肌细胞）和缓慢反应的动作电位（例如心房肌细胞）。
2.自律性：心肌细胞具有自主产生动作电位的能力，称为自律性。
心肌细胞中含有自主节律细胞，这些细胞在缺乏外界刺激时仍可自发产生周期性兴奋传导。
这是心脏能够自主跳动的基础。
3.传导性：心肌细胞能够传导兴奋信号。
传导系统由窦房结、房室结、希氏束和浦肯野纤维等组成。
其中，窦房结是起搏点，它产生的兴奋信号通过房室结传导到心室，最终引发心肌收缩。
4.平台期：心肌细胞的动作电位中存在一个平台期，即电位在正值上升后，保持一个相对稳定的状态。
这个平台期是由于电位依赖钙通道的开放导致的，使得细胞在此期间持续收缩，确保足够的时间供心室排血。
5.心肌细胞之间的耦联：心肌细胞通过间质连接物质和细胞膜上的间隙连接（如疏松结合和密集结合）相互连接在一起，形成一个功能上紧密耦联的网络。
这种耦联可以使兴奋传导在心肌细胞之间迅速传递，实现心脏的同步收缩。
6.心肌细胞的不应期：心肌细胞具有绝对不应期和相对不应期。
绝对不应期是指在一个动作电位期间，心肌细胞不能再次兴奋；而相对不应期是指在一个较短时间内，心肌细胞对兴奋的反应比较低，但仍能产生一定的动作电位。
总之，心肌细胞具有自律性、传导性、平台期、动作电位等特点，这些特点是心脏能够自主跳动和正常传导的重要基础。
了解心肌细胞的生物电特点对于心脏疾病的诊断和治疗具有重要意义。
4、心肌细胞的生物电现象
心肌细胞的电生理学分类
• 据心肌细胞动作电位的电生理特征（特别 是0除极速率） • 快反应细胞包括：心房肌、心室肌和蒲肯 野细胞，其动作电位特点是：除极快、波 幅大、时程长。快反应电位 • 慢反应细胞包括窦房结和房室交界区细胞， 其动作电位特点是：除极慢、波幅小、时 程短。慢反应电位
心肌生理特性
• • • • • 自律性 兴奋性 传导性 收缩性 前三者为心肌的电生理特性，收缩性是心 肌的一种机械特性。它们共同决定着心脏 的活动。
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。 • 衡量指标：自动兴奋的频率。
• 正常情况下，窦房结的自律性最高，100次/分。 它自动产生的兴奋依次激动心房肌、房室交界、 房室束及其分支和心室肌，引起整个心脏兴奋和 收缩。由于窦房结是正常心脏兴奋的发源地，又 是统一整个心脏兴奋和收缩节律的中心，故称为 心脏的正常起搏点。故由窦房结控制的心跳节律， 称为窦性节律。而正常情况下，窦房结以外的心 脏自律组织因受窦房结兴奋的控制，不表现其自 律性，故称为潜在起搏点。
心室肌细胞跨膜电位及其产生机理
• 1．静息电位：心室肌细胞在静息时，细胞膜处于内正外负的极化状 态，其主要由K+ 外流形成。 • 2．动作电位：心室肌动作电位的全过程包括除极过程的0期和复极过 程的1、2、3、4等四个时期。 • 0期：心室肌细胞兴奋时，膜内电位由静息状态时的-90mV上升到 +30mV左右，构成了动作电位的上升支，称为除极过程（0期）。它 主要由Na+内流形成。 • 1期：在复极初期，心室肌细胞内电位由+30mV迅速下降到0mV左右， 主要由K+ 外流形成。 • 2期：1期复极到0mV左右，此时的膜电位下降非常缓慢它主要由 Ca2+内流和K+ 外流共同形成。 • 3期：此期心室肌细胞膜复极速度加快，膜电位由0mV左右快速下降 到-90mV，历时约100~150ms。主要由K+的外向离子流（Ik1和Ik、Ik 也称Ix）形成。 • 4期：4期是3期复极完毕，膜电位基本上稳定于静息电位水平，心肌 细胞已处于静息状态，故又称静息期。Na+、 Ca2+ 、K+的转运主要 与Na+--K+泵和Ca2+泵活动有关。关于Ca2+的主动转运形式目前多 数学者认为：Ca2+的逆浓度梯度的外运与Na+顺浓度的内流相耦合进 行的，形成Na+- Ca2+交换。
心肌细胞的电生理特性
2．最大舒张电位水平 “4”时相舒张电位是自 动除极化而不断减小的电位，正常以其最大值为 标准，称为最大舒张电位。最大舒张电位减小(负 度)，则和阈电位的差距缩短，自律性增高；最大 舒张电位增大，达到阈电位所需时间增加，则自 律性降低。
3．阈电位水平 如果最大舒张电位和舒张期 自动除极化的速度不变，阈电位增高，则舒张除 极达到阈电位需要的时间延长，自律性降低；反 之，如阈电位水平降低(负度增大)，则从最大舒 张电位到达阈电位的差距缩小，自律性增高。
心脏内自律性最高的组织往往决定整个心脏的兴 奋节律，也即在正常情况下，窦房结自动地、有 节律地发出的兴奋向外扩散传导，依次兴奋心房、 房室交界区、房室束、束支、浦肯野纤维和心室 肌，引起整个心脏的收缩(搏动)。因此，窦房结 是心脏内发生兴奋和搏动的起点，称为心脏正常 的起搏点，其所形成的心脏节律称为窦性节律。
易颤期 在相对不应期的前半部分，心肌复极程度、兴奋 性和传导速度常有悬殊差别，处于电异步状态。在此期间 再给予刺激，容易发生多处的折返激动而引起颤动，故称 为易颤期或易损期。心房的易损期相当于R波的下降肢处， 心室的易颤期大致在T波的上升肢处。 超常期 在某些心肌细胞中，从-80mV到复极完毕的这 段期间内，兴奋性会高于该细胞动作电位的第“4”时相。 在这期间，给予阈下刺激也可引起心肌细胞兴奋，但其动 作电位的“0”时相除极化速度和幅度仍小于正常。超常期 (-80～－90mV)期间，膜电位比复极完毕更接近阈电位， 故引起兴奋所需的阈刺激较正常为小。超常期相当于心电 图中的T波末部的U波。
.1.心肌细胞自律性和各自律组织的相互关系 心脏内的特殊传导组织大都含自律细胞，为自律 组织。 自律组织包括：窦房结、心房传导组织(结间束和 房间束)、房室交界(房室结的结区除外)区和心室 内传导组织(房室束、束支及浦肯野纤维)。
心肌自律细胞生物电活动的共同特征
心肌自律细胞是心脏中特殊的细胞，它们负责产生并传导心脏的生物电信号，控制心脏的节律和收缩。
这些细胞具有一些共同的特征，这些特征对于理解心脏生物电活动至关重要。
1. 膜电位的变化心肌自律细胞的一个共同特征是其膜电位会周期性地发生变化。
在兴奋-传导过程中，细胞膜上的离子通道会开放或关闭，导致细胞内外的离子浓度产生变化，从而引起膜电位的变化。
这种周期性的膜电位变化是心肌自律细胞产生生物电信号的基础。
2. 自律性心肌自律细胞具有自律性，即它们能够自发产生膜电位的变化和生物电信号，而不需要外部神经系统的调控。
这种自律性是心脏能够保持持续跳动的重要基础，同时也决定了心律失常的发生机制。
3. 特定蛋白的表达心肌自律细胞通常会表达特定的离子通道蛋白和钙蛋白，这些蛋白在调控细胞膜电位和细胞内钙离子浓度方面起着重要作用。
钠离子通道、钾离子通道和钙离子释放通道的表达就是心肌自律细胞的共同特征之一。
4. 心肌细胞节律性心肌自律细胞不仅具有自律性，而且它们还具有明显的节律性。
在正常情况下，心脏的跳动节律受到心肌自律细胞的调控。
这种节律性保证了心脏能够稳定地跳动，并且在不同负荷下能够调整跳动的频率。
心肌自律细胞的共同特征包括周期性的膜电位变化、自律性、特定蛋白的表达和节律性。
这些特征决定了心脏的生物电活动特点，同时也为心脏疾病的发生提供了基础。
就个人观点而言，对心肌自律细胞生物电活动的共同特征的深入理解有助于我们更好地理解心脏节律的调控机制，为心脏疾病的诊断和治疗提供了重要参考。
希望通过对这些特征的研究，我们能够找到更有效的治疗心律失常和其他心脏疾病的方法，使更多患者受益。
心脏是人体的重要器官，它通过持续的收缩和舒张来将氧和营养物质输送到全身各个组织和器官，同时将代谢产物和二氧化碳运回肺脏和肾脏进行排泄。
而心脏能够保持稳定的跳动节律和合适的收缩力量，得益于心肌细胞的自律性和节律性。
心肌自律细胞作为控制心脏跳动的关键细胞，其生物电活动具有一些共同特征，这些特征对于理解心脏的功能和疾病具有重要意义。
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心肌细胞的生物电特点
心肌细胞是构成心肌组织的基本单元，具有独特的生物电特点。
心肌
细胞的生物电特点包括自律性、传导性和收缩性。
其次，心肌细胞具有传导性。
传导性是指心肌细胞能够将电信号传导
到其他心肌细胞。
在心肌组织中，心肌细胞之间通过细胞间连接部位的间
隙连接形成紧密的耦联。
通过这些间隙连接，电信号可以沿心肌细胞之间
的纵向和横向传导。
这种细胞之间的电信号传导是通过细胞间连接的离子
通道进行的。
当一个心肌细胞兴奋时，产生的电信号能够快速传导到相邻
的心肌细胞，引发这些细胞的兴奋。
这种细胞之间的传导性能使得心脏能
够以一定的速率、节奏和协调地收缩。
最后，心肌细胞具有收缩性。
收缩性是指心肌细胞能够产生力量，引
发心室收缩。
心肌细胞内的肌丝蛋白通过钙离子的调控，能够发生收缩和
舒张的运动。
当心肌细胞受到来自电信号的刺激时，细胞内的钙离子储存器，肌质网中的钙释放通道会向细胞内释放钙离子。
钙离子的释放刺激肌
丝蛋白的收缩蛋白，使肌丝蛋白的重叠状态发生改变，导致心肌细胞收缩。
当电信号消失时，钙离子被肌质网重新吸收，肌丝蛋白恢复原状，心肌细
胞舒张。
心肌细胞的收缩性使得心脏能够有效地泵血。
总结起来，心肌细胞的生物电特点包括自律性、传导性和收缩性。
这
种特点使得心肌细胞能够自主产生电信号、传导电信号并引发收缩，从而
保证心脏的正常功能。
心肌细胞的生物电特点对于心脏的正常运转至关重要，也为心脏病的发生和治疗提供了理论基础。