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第四章第二节：心脏的电生理 — 全集存档
心肌细胞分类及生理特性
- 工作细胞（心房肌、心室肌）
- 兴奋性：有
- 自律性：无（静息膜电位稳定）
- 传导性：有
- 收缩性：有
- 自律细胞（窦房结、房室交界区、房室束、浦肯野细胞等）
- 兴奋性：有
- 自律性：有
- 传导性：有
- 收缩性：无或极弱（肌原纤维很少或缺乏）
一、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制
（一）工作细胞的跨膜电位及其形成机制
1. 心室肌细胞静息电位
- 数值：约 -80~-90mV
- 形成机制：K⁺ 外流（Ik₁）、Na⁺ 内流和钠泵活动综合作用的结果，略低于 K⁺ 平衡电位
2. 心室肌细胞动作电位（分 5 个时相）
（1）0 期（去极化期）
- 膜电位变化：-90mV → +30mV（幅度约 120mV）
- 阈电位：-70mV
- 时间：约 1~2ms
- 特点：去极化速度快、幅度大
- 产生机制：Na⁺ 快速内流（快钠通道 INa 开放），形成快钠内向电流
- 属于快反应动作电位（快反应细胞：心室肌、心房肌、浦肯野细胞）
（2）1 期（快速复极初期）
- 膜电位变化：+30mV → 0mV
- 时间：约 10ms
- 形成机制：快 Na⁺ 通道失活（0mV 开始失活，+30mV 全部失活），Na⁺ 停止内流；同时 K⁺ 快速外流（Ito 通道开放，一过性外向钾电流）
- 与 0 期构成锋电位
（3）2 期（平台期）
- 膜电位变化：维持在 0mV 左右
- 时间：约 100~150ms
- 产生机制：Ca²⁺ 缓慢内流（L 型钙通道）与 K⁺ 外流（Ik₁ 和 Ik）同时存在，内向电流与外向电流处于平衡状态
- 特点：平台期是导致心室肌细胞动作电位持续时间较长的主要原因，也是区别于其他细胞（如神经细胞、骨骼肌细胞）动作电位的主要特征
（4）3 期（快速复极末期）
- 膜电位变化：0mV → -90mV
- 时间：约 100~150ms
- 产生机制：Ca²⁺ 通道失活，Ca²⁺ 停止内流；K⁺ 通透性恢复并增高，K⁺ 迅速外流，膜电位恢复到静息电位
（5）4 期（静息期）
- 膜电位：基本稳定在静息电位水平
- 形成机制：通过钠泵（Na⁺-K⁺-ATP 酶）、钠钙交换体和钙泵作用，将内流的 Na⁺ 和 Ca²⁺ 排出膜外，将外流的 K⁺ 转运入膜内，恢复细胞内外离子分布
- 工作细胞 4 期膜电位稳定（无自动去极化）
（二）自律细胞的跨膜电位及其形成机制
- 自律细胞定义：可以自动产生节律性兴奋的细胞（如窦房结 P 细胞）
- 特点：没有稳定的静息电位，只有最大复极电位（最大舒张电位），可自动去极化
- 4 期自动去极化是自律细胞产生自动节律性兴奋的基础，也是与工作细胞的最大区别
1. 窦房结 P 细胞
- 最大复极电位：-70mV
- 阈电位：-40mV
- 0 期去极化速度慢，去极化幅度小（属于慢反应细胞）
- 由 0 期、3 期、4 期组成（无 1 期、2 期）
- 4 期自动去极速度快（自律性最高）
窦房结细胞动作电位形成机制：
- 0 期（去极期）：Ca²⁺ 内流（经慢钙通道完成），属于慢反应动作电位
- 3 期（快速复极期）：K⁺ 快速外流（主要经 Ik 通道完成）
- 4 期（自动去极）：自动去极速度取决于三种离子流
- 进行性衰减的 K⁺ 外流（Ik，最重要的离子基础）
- 进行性增强的 Na⁺ 内流（If）
- Ca²⁺ 内流（T 型钙通道，ICa-T）
2. 浦肯野纤维
- 最大复极电位：-90mV
- 阈电位：-70mV
- 动作电位形态和离子基础与心室肌细胞类似，分 5 个时相（0、1、2、3、4 期）
- 4 期自动去极速度慢于窦房结 P 细胞，自律性较低
- 4 期自动去极原因：细胞膜上的 **Na⁺ 通道（If）**被激活，出现 Na⁺ 内流
二、心肌的电生理特性
- 电生理特性：兴奋性、自律性、传导性（以生物电活动为基础）
- 机械特性：收缩性
（一）兴奋性
- 定义：心肌在受到适当刺激时产生动作电位的能力
- 衡量指标：阈值（阈值低 → 兴奋性高；阈值高 → 兴奋性低）
1. 影响兴奋性的因素
- 静息电位（或最大复极电位）与阈电位之间的差距：差距越大 → 所需刺激越大 → 兴奋性越低
- 引起 0 期去极化的离子通道性状：
- 备用状态（关闭但可被激活开放）
- 激活状态（开放）
- 失活状态（关闭且不能被激活开放）
- 复活：从失活恢复到备用的过程
2. 兴奋性的周期性变化
有效不应期（ERP）
- 绝对不应期：0 期去极化到 3 期复极化至 -55mV，钠通道处于失活状态，对任何刺激均无反应
- 局部反应期：膜电位 -55mV → -60mV，钠通道刚开始复活，给予足够强度刺激可引起局部反应（但不能产生动作电位）
相对不应期（RRP）
- 膜电位 -60mV → -80mV，钠通道大部分复活，给予阈上刺激可产生新的动作电位
超常期（SNP）
- 膜电位 -80mV → -90mV，钠通道已复活至备用状态，且距离阈电位较近，给予阈下刺激即可产生新的动作电位
3. 兴奋性的周期性变化与收缩活动的关系
- 心肌兴奋性变化的特点：有效不应期特别长（相当于收缩期 + 舒张早期）
- 意义：保证心肌不会出现完全强直收缩，始终保持收缩与舒张交替进行，实现泵血功能
- 期前收缩：在有效不应期之后、下一次正常起搏兴奋到达之前，受到额外刺激引起的一次提前收缩
- 代偿间歇：期前收缩后出现的一段较长的舒张期
（二）自动节律性（自律性）
- 定义：心肌组织在没有外来刺激的情况下，具有自动发生节律性兴奋的特性
- 产生原因：4 期自动去极化
- 衡量指标：
- 心率：反映自律性高低
- 心律：反映自律性的规整度
1. 心脏的起搏点
- 正常起搏点：窦房结 P 细胞，自律性最高（约 100 次/分），控制整个心脏兴奋和收缩 → 窦性节律
- 潜在起搏点：窦房结以外的自律细胞（房室交界约 50 次/分，浦肯野细胞约 25 次/分），在正常情况下自律性得不到表现
- 异位起搏点：潜在起搏点在病理情况下成为起搏点 → 异位节律
- 窦房结控制潜在起搏点的机制：
- 抢先占领：窦房结自律性最高 → 抢先发放冲动 → 使潜在起搏点在其自身 4 期自动去极化达到阈电位前就被兴奋
- 超速驱动压抑：窦房结频率快 → 持续快速驱动潜在起搏点 → 压抑其自律性
2. 影响自律性的因素
- 最大复极电位水平与阈电位水平：差距越大 → 自律性越低
- 4 期自动去极化速率：速率越快 → 自律性越高（最重要因素）
（三）心肌的传导性
- 定义：心肌细胞传导兴奋的能力或特征
- 衡量指标：兴奋的传播速度
1. 心脏内兴奋传导途径和特点
- 传导途径：窦房结 → 心房肌（优势传导通路）→ 房室交界 → 房室束 → 左右束支 → 浦肯野纤维 → 心室肌
- 房室交界是兴奋传入心室的唯一通路，此处传导速度最慢
- 房-室延搁：兴奋在房室交界处传导缓慢，耗时约 0.1s，使心室收缩较心房晚约 0.1s
- 意义：保证心房收缩完毕后心室才开始收缩 → 有利于心室充分充盈和射血
2. 影响传导性的因素
- 结构因素：细胞直径（直径大 → 传导快）、细胞间缝隙连接数量
- 生理因素：0 期去极化的速度和幅度（速度快、幅度大 → 传导快）；邻近未兴奋膜的兴奋性