心律失常的电生理基础

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1、 第五届复杂、疑难心电图学习班第五届复杂、疑难心电图学习班讲稿讲稿 青岛大学医学院附属医院 陈清启教授（2010年7月30-8月3日青岛）心律失常电生理学基础心律失常电生理学基础及常见心电现象及常见心电现象青岛大学医学院附属医院青岛大学医学院附属医院 陈清启教授陈清启教授 一、心脏电生理学基础复习一、心脏电生理学基础复习 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

2、，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（一）心肌细胞的生物电现象 1.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： 细胞膜两侧带电离子不均匀分布(表1)； 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。 而离子的跨膜移动主要受下列四种因素的控制：即细胞膜对离子的通透性； 细胞膜内外的电位梯度(电位差)； 细胞膜内外离子的化学梯度(浓度差)； 钠钾泵机能。 （二）静息电位静息电位 静息电位的产生：如用一台灵敏的电测量仪器的两个微电极- (图1)

3、， 见下一张幻灯片！图1 心肌细胞的膜电位（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？静息电位的形成原理？ 钾平衡电位-浓差电势！ 由于细胞膜内外Na+、K+等离子分布的不均匀及膜对这些离子的通透性不同而引起。因为静息电位是K+外流所形成的平衡电位，主要取决于膜对K+的通透性和膜内外的K+的浓度差，故

4、当细胞膜对K+的通透降低或细胞外K+度降低时，均可称静息电位减小。 (三)动作电位动作电位 动作电位是指细胞兴奋时发生的短暂而剧烈的膜电位波动过程。 包括除极化和复极化两个过程。心肌细胞的动作电位分为五期（图-2）。图2-2 心室肌细胞的动作电位曲线与细胞内外离子运动的关系 （1）心电图 （2）动作电位曲线 （3）细胞内外离子运动 （4）离子通透性 （四）心肌细胞及其电活动类型心肌细胞及其电活动类型 1.心肌细胞 2.心肌细胞膜上的离子通道 3.心肌细胞的电活动类型心肌细胞的电活动类型 1.心肌细胞的分类 心肌细胞的类型：1.根据心肌细胞的组织学特点、电生理特性的不同，可将其分为： 工作细胞

5、自律细胞。2.根据心肌细胞生物电活动特征，特别是动作电位“0”时相除极化速度的不同及自律性的有无，可分为： 快反应自律细胞、 快反应非自律细胞、 慢反应自律细胞 慢反应非自律细胞。3.根据解剖、组织学特点、生理特性及功能区别等，可综合分为六大类。 优先起搏细胞； 潜在起搏细胞； 过渡型细胞； 心房肌细胞； 心室肌细胞； 浦肯野细胞。 2.心肌细胞膜上的离子通道 目前已发现心肌细胞膜上有10种以上的离子通道，主要有： 钠通道 氯通道 钾通道 钙通道 T型钙通道 X通道等 3.心肌细胞的电活动类型心肌细胞的电活动类型 根据心肌细胞的电活动特性，分为： 快反应细胞(纤维) 慢反应细胞(纤维)。 (1

6、)快反应细胞(纤维)与快反应电位 1.概念： 心 房、心室的普通肌细胞、结间束、房室束、房室束支和浦肯野纤维在电生理特性上，其动作电位“0”时相的上升速度较高，因而能以每秒0.55m的速度传递激动，这些肌细胞(纤维)称为心脏的快反应细胞(纤维)，其动作电位呈快速除极化，称快反应电位。2.电生理特点： 1)静息电位较大，均在-8090mV之间； 2)阈电位相仿，在-6070mV水平； 3)动作电位“0”时相上升速率较高，如浦肯野纤维可高达1000伏秒，且有明显的超射现象； 4)动作电位的振幅较大，膜电位可由-8090mV迅速上升至+25+35mV； 5)激动的传导速度快，每秒0.55.0m，且易

7、向邻近细胞传布，一般不易受阻，故传导安全度较高； 6)兴奋性和传导性的恢复较快，在复极尚未完全结束之前即可恢复。 (2)慢反应细胞(纤维)及慢反应电位 1.概念; 窦房结、房室结、房室环、二尖瓣和三尖瓣的瓣叶，其动作电位“0”时相的上叶速率较低，以每秒0.010.1m的缓慢速度传导激动，称为慢反应细胞(纤维)，其动作电位称为慢反应电位。 2. 电生理特性不同 1)静息电位较低，在-6070mV水平； 2)阈电位为-3040mV； 3)动作电位“0”时相上升速率较低(13V/s)，幅度为4060mV，超射不明显； 4)动作电位的幅度较低，膜电位仅可升至0+15mV； 5)传导速度慢，只有5cm/

8、s，易发生传导阻滞，安全度较低，易致心律失常； 6)兴奋性和传导性的完全恢复很慢，要在复极结束后稍长时间方能出现 表-1 快、慢反应细胞的差别电生理特性 快反应细胞电位 慢反应细胞电位激活与失活 快 慢主要离子活动 Na+ Ca2+阻滞其活动的药剂 河豚毒素 异搏停激活阈值 -6070mV 约-40mV静止膜电位或最大 舒张期电位 -8590mV -5070mV 传导激动速度 0.53m/s 0.010.1m/s“0”时相超射 +15+30mV 0+15mV“0”时相最高除极化速度 1001000V/s 110V/s动作电位幅度 100120mV 4055mV与心肌纤维类型关系 心房、心室肌及

9、传导组织 窦房结、房室 细胞、纤维 结心肌起搏细胞图2-4 快速反应和缓慢反应细胞兴奋性的恢复 阴影区域代表除极后的不应期，从（1）图可以看出，当细胞复极至-60mV时阈上刺激可激发出又一个动作电位，相反从（2）图可以看出其不应期较（1）图明显延长，直到已到达最大舒张期电位后很长时间，方能激发出另一个动作电位 （五）自律心肌细胞膜电位及其形成机制自律心肌细胞膜电位及其形成机制 本文以浦肯野细胞和窦房结细胞为代表介绍其膜电位及其形成机制。 1.浦肯野细胞 浦肯野细胞 “4”时相膜电位是不稳定的，而呈现自动除极化过程。 其机制：原以为是由于“4”时相中K+外向电流所致。Noble等(1968)称这

10、一逐渐减少的K+电流为iK2，也称起搏电流。 近年来Difrancesco(1981)发现浦肯野细胞“4”时相自动除极化与一种Na+内向电流不断增强有关，并称这种Na+内向电流为Na+内向起搏电流(If)， 同时证明Neble等所提出的iK2是实验伪差，并非一种离子电流。 If与Na+内向电流不同，它在浦肯野细胞动作电位复极到-60mV时左开始激活，激活程度随复极化的进行而增大，至-100mV时充分激活，由于If逐渐增大，使“4”时相中膜逐步除极化，当达到阈电位时，便产生一个自动兴奋。 2.窦房结优先起搏细胞的膜电位及其形成机制 K+外流进行行衰减是其“4”时相自动除极的重要离子基础， If内

11、向离子流和非特异性缓慢内向电流(Isi-2)均参与作用。 （六）心肌细胞的电生理特性心肌细胞的电生理特性 1.自律性自律性 2.兴奋性兴奋性 3.传导性传导性 1.自律性自律性 自律性(Autorhythmicity)是指心肌自律细胞能依靠本身内在的变化而自发有节律地发生兴奋的性能，它包括自动性和节律性两个方面。 自动性即心肌自律细胞在脱离神经支配的情况下，通过其本身内在的变化而能自发兴奋的机能； 节律性多指心肌细胞能有节律地发生兴奋的性能。 (1)心肌细胞自律性和各自律组织的相互关系 正常情况下窦房结的自律性最高，每分钟能兴奋100次左右，向外依次逐渐降低， 房室交界区每分钟兴奋50次， 浦