心脏电生理学基础

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1、心脏电生理学基础心脏的机能主要是泵血，从而推动血液循环。其所以有泵血功能，除心肌的形态结构外，还有以电活动为基础的兴奋机能和以机械活动为基础的收缩机能。心脏的兴奋机能以心肌细胞的电变化为基础，形成兴奋性、自律性、传导性等电生理特性，表现为兴奋在心脏内的发生和传导，称为心脏电生理。近40多年来，由于电生理和微电极技术的发展，已从细胞、亚细胞或分子生物学水平作了比较深入的研究，使我们对心电图产生的基础有了比较明确的认识。一、心肌细胞的生物电现象心肌细胞的生物电现象与神经细胞、骨骼肌细胞一样，表现为细胞膜内外两侧存在着电

2、位差及电位差变化，称为跨膜电位(transmembranepotential)，简称膜电位。细胞安静时的膜电位称静息电位，也称膜电位；细胞兴奋时产生的膜电位称动作电位，是细胞兴奋的标志。（一）心肌细胞生物电产生的基础心肌细胞的生物电现象产生的基础是：①细胞膜两侧带电离子不均匀分布(表3－1)；②细胞膜在不同情况下对离子选择通透性的变化，造成选择性离子跨膜移动。离子的跨膜移动主要受下列四种因素的控制：即①细胞膜对离子的通透性；②细胞膜内外的电位梯度(电位差)；③细胞膜内外离子的化学梯度(浓度差)；④钠－钾泵机能。表1

3、－1心肌细胞膜内外两侧几种主要离子的浓度────────────────────────离子细胞内液浓度(mmol/L)细胞外液浓度(mmol/L)─────────────────────────Na＋30140K＋1404.0Ca2＋10～42.0Cl－30104─────────────────────一、心肌细胞电生理1、心肌细胞膜内外离子分布膜外膜内K+5150Na+14515Cl-1206Ca++2<10心肌细胞膜内外离子的不均匀分布源于细胞膜中存在着一种------钠－钾泵结构(简称钠泵)，是

4、镶嵌在细胞膜中的一种特殊蛋白质(Na+－K+依赖式ATP酶)，作用是分解ATP使之释放能量，并利用此能量将细胞内的Na+逆浓度转移至细胞外，同时把细胞外的K+度转移至细胞内，从而形成和维持细胞内高K+细胞外高Na+的不均匀的离子分布状态。;离子通道(ionicch-annels心肌细胞膜对离子的通透性是有选择性的，主要是由于心肌细胞膜中存在着一类贯通细胞膜的离子通道蛋白质，简称离子通道(ionicch-annels)，是离子跨膜扩散的通道。离子通道有如下特性：1．离子通道分别对不同离子有选择性的通透能力，如Na+通

5、道只允许Na+通过，Ca2+通道主要通透Ca2+，对Na+有较小的通透；2．各种离子通道的开闭各需要特殊的条件，在某些特定的条件下，某种通道蛋白质分子的构象或构型改变，分子内部出现有小孔道，使通道处于开放状态(激活)，可允许特定离子由膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散，此时膜对该种离子的通透性增大。而在另一种条件下，该离子通透处于关闭(失活)状态，膜变成对该离子不能通透。根据引起离子通透开闭的条件，一般可将离子通透分为两大类：①电压依从性通道：其开闭决定于膜电位水平；②化学依从性通道：其开闭决定于环境中是否存在某种化学

6、信号。3．各种离子通透具有不同的特异阻断剂如Na+通道可被河豚毒类(TTX)特异性阻断；四乙铵可特异阻断K+通道，Ca2+通道可被硝苯吡啶类特异阻断。当带电离子经离子通道跨膜扩散时便形成离子电流。正离子从细胞外扩散至细胞内或负离子外流，称为内向离子电流；正离子外流或负离子内流，称外向离子电流。内向离子电流可使膜内电位升高，外向离子电流可使膜内电位降低。选择性离子跨膜移动可形成跨膜电位。（二）静息电位如用一台灵敏的电测量仪器的两个微电极，测量处于安静状态的心室肌细胞的表面各点，可以发现细胞表面各点之间并无电位差存在

7、，表明安静细胞的膜外各点是等电位的。但如把一个测量电极放在心肌细胞膜的外表面，把另一电极换成尖端只有1um左右的微电极刺入膜内(图2－1)，则在微电极刚穿膜的时候，测量仪器上立即出现一个明显的电位变化，说明膜的内外两侧存在着电位差。其数值如以膜外为零电位，则膜内电位即相当于-90mV。由于这一电位差存在于安静心肌细胞膜的两侧，故称静息电位(restingpolential)，或称膜电位。通常以膜内电位的负值来表示静息电位的值，正常心室肌细胞静息电位的值为-90mV，是一种稳定的直流电位。图2－1心肌细胞的膜电位（

8、1）两个微电极都放置在细胞外，在电极之间没有电位差别，电位线在0水平。（2）将一个微电极插入细胞内，可以记录到细胞内外的电位差别，当细胞在静止期细胞内的电位为-90mV。（3）当细胞激动时，出现快速除极的上升相，与细胞外相比，细胞内的电位高达+30mV。（4）这一时间代表复极的终末部分，逐渐回复到静止期的膜电位水平。静息电位的形成原理由于细胞膜内外Na