循环系统

第四章循环(Circulation)血液循环：心脏和血管组成机体的循环系统，血液在其中按一定方向流动，周而复始。解剖右心室左心室右心房左心房肺动脉主干主动脉上腔静脉下腔静脉•器官组织供血，提供氧气和营养物质，并带走代谢废产物。•维持内环境稳定，输送激素和体液因子到全身组织器官，进行体液调节。•参与止血和防御功能。•体温调节功能。循环的功能BioelectricalPhenomenaofMyocardium心肌的生物电现象心肌的四种生理特性：•兴奋性(excitability)•自律性(autorhythmicity)•传导性(conductivity)•收缩性(contractivity)电特性离子ions浓度(mmol/L)内/外浓度比值平衡电位(mV)细胞内液细胞外液Na＋101451:14.5＋70K＋140435:1－94Ca2＋10-421:20000＋132Cl－91041:11.5－65心肌细胞主要离子浓度及其平衡电位心肌静息膜电位的离子基础对K+通透性；不均衡分布[K+]i＞[K+]o静息膜电位（RMP）≌K+平衡电位(-90mv)内向整流钾通道InwardrectifierK+channel,IK11.形成静息时钾外流;2.内向整流特征：膜的超极化激活此通道，提高K+的通透性和流动，恢复RMP。钠背景电流Na+backgroundcurrent不同心肌细胞动作电位形成原理不同。根据去极化速率的不同，心肌细胞的动作电位可以分为两类：快反应动作电位Fastresponseactionpotential快反应细胞：心房和心室肌细胞－工作心肌快反应自律细胞：浦肯野纤维和His束（希氏束）慢反应动作电位Slowresponseactionpotential慢反应细胞：窦房结和房室结细胞动作电位心室肌动作电位的离子基础Phase0(depolarization)0期（去极化）刺激→部分去极化→达到阈电位(－70mV)→快Na+通道开放→Na+内流，电化学浓度梯度降低→膜电位负值降低→0mV→+30mV(超射)Phase0(0期)特征：膜电位由静息状态的－90mv迅速上升到＋30mv左右。去极相延续约1ms。最大除极速率为200-300mV/ms。机制：电压依赖性钠通道(INa)开放，快速Na+内流的再生性除极过程。Phase1（1期快速复极化）特征：膜内电位迅速从＋30mv恢复到0mv左右，历时约10ms。机制：1期复极是由瞬时性外向K+离子流（Ito)引起，Na+通道失活，Na+内流终止。Phase2(2期平台期)特征：膜电位基本停滞于0mv左右，持续约100－150ms。平台期是整个动作电位持续长的主要原因,也是心室肌细胞动作电位区别于骨骼肌细胞、神经纤维动作电位的主要特征。•机制：内向Ca2+电流（L型Ca2+通道）外向K+电流（延迟整流k通道）早期：Ca2+内向电流＝K+外向电流晚期：Ca2+内向电流＜K+外向电流→复极化Phase3(3期复极晚期)特征：膜电位迅速从0mv复极到－90mv，历时100－150ms。2期和3期之间没有明显界限。•机制：3期复极是由于L型钙通道关闭，内流停止，而K+外流进行性增加所致。Phase4(4期静息水平)•特征：膜电位稳定于－90mv，但膜内外持续进行离子交换。•机制：在4期，Na+,Ca2+逆浓度梯度外流;K+逆浓度梯度内流，以恢复细胞膜内外的离子浓度。Na+-K+泵的活动:逆向转运–3个Na+外流和2个K+内流Na+-Ca2+交换：进入细胞内的Ca2+主要通过此途径排出细胞1个Ca2+外流，3个Na+内流心室肌动作电位离子通道Ventricularmusclemembranepotential(mV)-500150msK+channels(Ito)K+channels(IK)K+channels(IK1)IK1Voltage-gatedNa+ChannelsK+channels(IK)Voltage-gatedCa2+ChannelsNa+-Ca2+exchangeNa+-K+pumpCa2+pump心肌的电生理特性兴奋性自律性传导性兴奋性及其影响因素兴奋性：接受刺激产生兴奋的能力。兴奋性高低：与刺激阈值成反比。兴奋性的影响因素1、RMP水平与阈电位水平之差RMP水平愈低,其距离阈电位水平愈远→细胞兴奋性↓Vagusnerve→Ach→K+outward(IK-Ach)→hyperpolarazation阈电位水平升高，则其距离RMP的距离亦增大，细胞兴奋性降低。高血钙→心室肌阈电位上移2、离子通道的性状静息状态→激活状态→失活状态INa通道resting(静息）：-90mvactivated(激活)：-70mvinactivated(失活)：+30mv去极化的速度和幅度由Na+通道的开放程度来决定。Na+通道重新开放的恢复能力依赖于膜电位水平（Vm）的大小。去极化的速度和幅度由静息膜电位水平（RMP）的大小来决定。复活：-60mv（reactivation）兴奋的周期性变化有效不应期：0期开始–-60mV绝对不应期：0期开始–-55mV局部兴奋：-55–-60mV相对不应期：-60–-80mV兴奋性低于正常水平，Na+通道处于复活状态，但尚未完全复活。阈上刺激引发动作电位。0期去极化幅度小，速度慢，动作电位时程短（IK通道尚未完全失活）。超常期：-80–-90mVVm此时距离阈电位的水平缩小，Na+通道基本复活，因此兴奋性高于正常水平。新的AP仍然小于正常水平。兴奋性的周期变化和心肌收缩的关系prematuresystoleandcompensatorypause期前收缩与代偿间歇室性期前收缩窦房结冲动心室异位冲动心室异位冲动自动节律性Automaticity•心脏特殊传导系统细胞自我兴奋的特性。•自律性高低：次/分窦房结60-100/min－主要的起搏细胞（主导起搏点）房室结区：50／min浦肯野纤维：25／min（潜在起搏点）自律细胞的生物电现象4期自动除极---起搏细胞的自动节律性电活动3期末到达最大舒张复极电位。4期自动除极。当去极化到达阈电位水平，兴奋性动作电位产生。窦房结P细胞电位特征：最大舒张电位–60mV（IK1通道缺如，钠背景电流较大）快速4期自动除极IK衰减是窦房结P细胞自律活动发生的主要原因。ICa-T起一定作用（-50~-60mV激活开放）If在P细胞的舒张去极化中不重要043Ca2+内流，到达-40mV时，ICa-L激活开放0期缓慢除极，7ms，10V／s，轻度超射(+15mV)没有明显的1期和2期之分复极化－K+外向电流(IK)窦房结P细胞043最大复极电位和阈电位之间的差距迷走神经兴奋，K+外流增加，最大复极电位绝对值增大，自律性降低，心率减慢。4期自动除极的速度β1受体激活,内向电流If、Ica-L↑，4期自动除极加快，自律性升高，心率↑。影响自律性的因素4期自动除极速度变化最大舒张电位与阈电位差距传导性conductivity优势传导通路——左右心房同时收缩，形成功能合胞体有序传播——房室交界、房室束、左右束支、浦肯野、内膜下心肌、中层、外膜特点房室交界区(atrioventricularjunctionalregion)位于房室隔内。由房室结、房室结的心房扩展部和房室束的近侧部组成兴奋在各部分的传导速度不同心房肌0.4m/s浦肯野纤维2-4m/s房室交界结区细胞0.02m/s房室延搁:0.1s►生理意义---心房、心室先后收缩，有利于心室充盈和射血---阻滞和滤过作用----slowresponseactionpotential结区慢反应动作电位►由于ICa-L通道复活速率很慢，往往在动作电位已经完全复极之后，细胞仍处于不应期，为复极后不应状态。房颤artrialfibrillation房室传导阻滞A-Vblock浦肯野细胞传导速度快——左右心室功能合胞体►直径粗大、细胞内阻小►动作电位0期去极化速度快►细胞间耦合紧密、缝隙连接充分发育正常心电图的波形及其意义心电图和心肌动作电位的关系PR间期ST段QT间期波形持续时间(秒)波幅mV意义与心肌细胞动作电位的对应关系P波0.08-0.110.05-0.25反映左、右两心房去极化过程心房肌动作电位0期QRS波群0.06-0.10不定反映左、右两心室去极化过程心室肌动作电位0期T波0.05-0.250.1-0.8反映心室复极化过程的电变化心室肌动作电位2期末和3期PR间期0.12-0.20代表窦房结产生的兴奋从心房传至心室所需的时间QT间期0.32-0.44代表心室去极和复极全过程所需的时间心室肌动作电位0~4期ST段0.05-0.15基线代表心室肌细胞全部处于动作电位平台期,各部分间无电位差的时期心室肌动作电位2期PumpFunction心脏的泵血功能依赖于细胞外钙肌浆网稀疏。纵小管不发达，终池少而小全或无式收缩功能合胞体不发生完全强直收缩心肌有效不应期特别长心肌收缩的特点心动周期:收缩和舒张的机械周期特点•Periodofdiastoleisgreaterthanthatofsystole.舒张时间（休息）收缩时间（工作）•Thechangeofheartratemainlyeffectdiastole.心率改变主要影响舒张时间。•Atriaandventriclesimultaneouslydiastoleforawhile.房、室不同时收缩，但有共同的舒张期Theprocessofheartpumping泵血过程心房收缩期心房肌收缩房内压↑驱动血液流入心室（25%）心房舒张↓↓↓心室收缩期•Isovolumiccontraction等容收缩期心室肌收缩室内压上升推动房室瓣关闭（等容）持续收缩室内压动脉压：射血↓↓↓↓射血期-快速射血–减慢射血心室肌收缩室内压上升动脉压冲开动脉瓣快速射血（70%）室内容积↓，压力↓，心肌收缩↓↓↓↓↓↓减慢射血（30%）心室舒张期等容舒张期心室舒张室内压下降动脉压动脉瓣关闭心室继续舒张室内容积↓，压力↓但仍然房内压↓↓↓↓充盈期--快速充盈–减慢充盈心室压力房内压房室瓣膜开放心室继续舒张血液迅速流入充盈（2/3）房室压力梯度↓↓↓↓减慢充盈↓心房收缩进一步充盈↓左心室收缩射血时()A主动脉瓣开放，二尖瓣开放。B主动脉瓣关闭，二尖瓣关闭。C二尖瓣关闭，主动脉瓣开放。D二尖瓣开放，主动脉瓣关闭。小结主要动力：压力梯度动力产生原因：心室收缩/舒张瓣膜开启关闭：血流单一方向心房在泵血活动中的作用接纳、贮存静脉血液：初级泵心动周期内心房内压的变化心脏泵血功能的评价一、心输出量每搏输出量strokevolume：一侧心室一次搏动所射出的血液量。SV=EDV-ESV每搏输出量=舒张末期容积-收缩末期容积60-80ml•Ejectionfraction射血分数（50~60%）正常情况下，心室舒张末期容积增加，搏出量也相应增加，维持稳定的射血分数。例：心力衰竭代偿期病人，搏出量70ml。但是，舒张末期容积180ml，EF为38%。每搏输出量心室舒张末期容积Cardiacoutput：心输出量（每分输出量）心输出量=每搏输出量×心率成人：70×75=5.25L/min儿童：50×75=3.75L/mincardiacindex心指数用体表面积对心输出量实测值进行校正但是心力衰竭代偿期病人，心输出量正常，心指数正常，所以其价值不如射血分数。三、Cardiacreserve心力储备心输出量随着机体代谢需要而增加的能力。静息状态：5L/min普通人剧烈运动：5-6倍25-30L/min运动员剧烈运动：8倍35L/min心功能不全者，运动时心输出量不能相应增加，说明心力储备降低。可以反映心脏泵血功能对机体代谢需求的适应能力。影响心输出量的因素Preload前负荷Afterload后负荷Contractility心肌收缩能力Heartrate心率Preload前负荷肌肉收缩前所承载的负荷。使肌肉处于一定程度的拉长状态，具有一