生理学第四章血液循环

第四章血液循环第四章血液循环第二节心脏的泵血功能第三节血管生理第四节心血管活动的调节第一节心脏电生理和生理特性第五节器官循环血液循环的功能血液循环的功能——运输:气体(O2、CO2)营养物质和代谢产物激素热量免疫物质心脏——为血液循环提供动力血管——引导和分配血流到全身各处第一节心脏的生物电活动和电生理特性心脏的主要功能是泵血，70岁一生泵血160000m3。心脏不断地有秩序的、协调的收缩与舒张，是实现泵血功能的必要条件，而心脏的这种功能是依赖于心肌细胞的生理特性：兴奋性、传导性、收缩性、自律性和电生理特性。心肌细胞：1.工作细胞(workingcardiaccell)：心房肌、心室肌2.自律细胞(rhythmiccell):心肌细胞膜的生物电活动是引起和控制心肌收缩的始因素。心肌细胞的分类特殊分化的心肌细胞，包括窦房结、房室交界区、房室束和浦肯野纤维等。基本不含肌原纤维，无收缩性；具有自律性和特殊传导性；构成了心脏的起搏传导系统。电生理特性：兴奋性(excitability)自律性(autorhythmicity)传导性(conductivity)机械特性：收缩性(contractivity)心肌的生理特性(二)心室肌RP和AP的形成机制1．心室肌细胞RP形成机制（1）幅度：-90mV(较骨骼肌细胞、神经细胞大)。（2）机制：内向整流K＋通道（IK1通道)在静息状态下处于开放状态，即IK1电流引起的K平衡电位是心肌细胞静息电位的主要成分（1）去极化过程（0期）：-90mV→+30mV(120mV),1-2ms（2）复极化过程1）快速复极初期(1期）：＋30mV→0mV，10ms。0期和1期合称为锋电位。2、动作电位:0、1、2、3、4五个时期2）平台期（2期）：0mV，100～150ms，是动作电位持续时间长的主要原因。3）快速复极末期（3期）：0mV→-90mV，100～150ms。4）静息期（4期):-90mV与骨骼肌相比，心肌细胞动作电位持续时间长，复极化缓慢，有平台期。一、心肌细胞的动作电位和兴奋性2.心室肌细胞AP的形成机制：0期：刺激↓RP↓↓阈电位（约－70mv)↓激活快Na+通道↓Na+再生式内流↓Na+平衡电位（0期）快Na+通道：-70mV激活，-55mV失活，持续1-２ms，特异性强(只对Na+通透)，阻断剂(TTX)，激活剂(苯妥因钠)。0期按任意键显示动画21期：快Na+通道失活+激活Ito通道↓K+一过性外流↓快速复极化（1期）Ito通道：Ito可被K+通道阻断剂（四乙基胺、4-氨基吡啶）阻断，Ito的离子成分为K+。1期Na+K+按任意键显示动画22期：O期去极达-40mV时已激活慢Ca2+通道+激活IK通道↓Ca2+缓慢内流与K+外流处于平衡状态↓缓慢复极化（2期=平台期）慢Ca2+通道：激活与失活比Na+通道慢，特异性不高：Ca2+（53%）、Na+（27%）、K+（20%）都通透，阻断剂：Mn2+和多种Ca2+阻断剂（异搏定）。2期Na+K+Ca2+K+按任意键显示动画23期：慢Ca2+通道失活+IK通道通透性↑↓K+再生式外流↓快速复极化至RP水平（3期）3期按任意键显示动画23期4期:因膜内[Na+]和[Ca2+]升高,而膜外[K+]升高→激活离子泵→泵出Na+和Ca2+,泵入K+→恢复正常离子分布。Na+K+Ca2+K+K+○泵4期:窦房结细胞（1）0期去极化缓慢：幅度小(70mV),时程长（7ms),Ca2+缓慢内流（慢通道），慢反应细胞。（2）复极化时1、2期不明显。复极化：Ca2+通道逐渐失活→Ca2+内流逐渐↓，K+通道激活→K+外流↑。（3）最大复极电位(-70mV)和阈电位(-40mV)小窦房结细胞心室肌细胞窦房结细胞窦房结细胞4期自动去极（2）电位形成机制0期：当4期自动去极化达到阈电位→激活慢钙通道（Ica-L型）→Ca2+内流Ca2+Ca2+0期阈电位零电位按任意键显示动画1、23期：慢钙通道（Ica-L型）渐失活+激活钾通道（IK）K+Ca2+3期按任意键显示动画1、24期：K+递减性外流+Na+递增性内流（If）+Ca2+内流（Ica-T型钙通道激活）→缓慢自动去极化K+具“自我”启动→“自我”发展→“自我”终止的离子流现象。Na+Ca2+4期按任意键显示动画1、2（4）4期自动去极化①K+外流进行性衰减(Ik通道逐渐失活），为主。②Na+内流逐渐增多（If通道激活），这种Na+内流不同于心室肌0期去极的Na+内流，由If通道最大激活电流在-100mV左右，可被铯(Cs)阻断。正常时作用较小，超极化时才起重要作用。③T型Ca2+通道激活和Ca2+内流。窦房结有两种Ca2+通道：L(longlasting)型(ICa-L):0期开放T(transient)型(ICa-T):4期后半期开放心室肌平台期开放的Ca2+通道为ICa-L小结：慢反应自律细胞的电位形成机制复极化至-60mV时If通道递增性激活3期末Ik通道递增性失活自动去极后1/3期Ca2+通道（T型）开放K+递减性外流Na+递增性内流Ca2+内流自动去极达阈电位（-40mV）慢Ca2+通道（L型）开放Ca2+内流↑产生AP的0期注：Ik失活∶If激活＝6∶1，故4期自动去极If作用不大；但若在超极化时，4期自动去极If的作用为主要离子流成分。自我启动自我发展自我终止2.浦肯野细胞动作电位与心室肌细胞相似，但4期自动去极化。4期：内向电流If(Na+内流)逐渐增强，K+外向电流逐渐衰减。自律性较窦房结低。小结：快反应自律细胞的电位形成机制断3期末K+通道的递增性失活电位复极至-60mV时If通道的递增性激活K+递减性外流Na+递增性内流自动去极达阈电位快Nａ+通道开放Na+再生式内流去极化→产生AP的0期当去极化电位至-50mV时→If通道失活，自动去极化终止自我启动自我发展自我终止快、慢反应心肌细胞AP的特征比较快反应AP慢反应AP①AP波形分5个期：①AP波形分3个期：0、1、2、3、4期0、3、4期②电位幅度高②电位幅度低③0期去极速度快③0期去极速度慢④0期主要与Na+内流有关④0期主要与Ca2+内流有关⑤具有快、慢通道⑤只有慢通道（以快通道为主）⑥RP大：-85mv～-90mv⑥RP小：-85mv～-90mv⑦Rp稳定（普通心肌细胞）⑦Rp不稳定（自律细胞）不稳定（自律细胞）⑧通道阻断剂：河豚毒⑧通道阻断剂：Mn2+、异搏定心肌细胞分类根据4期是否自动去极化：自律细胞、非自律细胞根据0期去极化速度快慢：快反应细胞、慢反应细胞？？？(二)心肌的生理特性1.一次兴奋过程中兴奋性的周期性变化：心肌细胞每次兴奋,其膜通道存在备用状态、激活、失活和复活过程；其兴奋性也随之发生相应的周期性改变。有效不应期相对不应期超常期effectiverefractoryperiodrelativerefractoryperiodsupranormalperiod绝对不应期obsoluterefractoryperiod心室肌兴奋性的周期性变化程因周期变化对应位置机制新AP产生能力有效不应期去极相→复极相-60mV不能产生绝对不应期：↓Na+通道处于-55mV完全失活状态局部反应期：↓Na+通道-60mV刚开始复活相对不应期↓Na+通道能产生(但0期-80mV大部复活幅度、传导、时程超常期↓Na+通道基本等较正常小)-90mV恢复到备用状态同相对不应期心肌兴奋时兴奋性变化的主要特点是有效不应期特别长(平均250ms),相当于心肌整个收缩期和舒张早期。它是骨骼肌与神经纤维有效不应期的100倍和200倍。这一特性是保证心肌能收缩和舒张交替进行,不出现强直收缩的生理学基础。有效不应期的长短主要取决2期（平台期）。指标：阈强度（阈值）1.影响兴奋性的因素（二）心肌的兴奋性(1)静息电位水平(2)阈电位水平静息电位绝对值↑或阈电位上移→静息电位与阈电位之间的差距↑→兴奋性↓。(3)钠通道的性状：激活、失活和备用3种状态。激活和失活状态时，无论受多强大的刺激，通道都不能被再次激活而产生动作电位。细胞膜上大部分钠通道是否处于备用状态，为细胞是否具有兴奋性的前提。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↑2.阈电位水平（为少见的原因）上移→RP距阈电位远→需刺激阈值↑→兴奋性↓下移→RP距阈电位近→需刺激阈值↓→兴奋性↑3.Na+通道的性状Na+通道所处的机能状态,是决定兴奋性正常、低下和丧失的主要因素,而通道处于何种状态则取决于当时的膜电位以及有关的时间进程。完全备用→失活→刚复活→渐复活→基本备用‖‖‖‖‖产生AP绝对不应期局部反应期相对不应期超常期‖‖‖‖兴奋性正常兴奋性无兴奋性低兴奋性高2.兴奋性周期性变化与收缩的关系心肌收缩是在肌膜AP触发下,发生兴奋-收缩耦联,引起肌丝滑行实现的。（1）不发生强直收缩∵心肌的有效不应期特别长,相当于整个收缩期加舒张早期，任何刺激落在此期内，心肌都不会发生兴奋反应。∴当刺激频率↑→多数刺激落在有效不应期内，最多引起期前收缩，不会发生强直收缩。（2）期前收缩与代偿间歇期前收缩：心脏受到窦性节律之外的刺激，产生的收缩在窦性节律收缩之前,称为期前收缩。代偿间歇：一次期前收缩之后所出现的一段较长的舒张期称为代偿性间歇。因窦性节律的兴奋是规律下传的，当窦性兴奋落在期前收缩的有效不应期内,就不能引起心室的兴奋和收缩,而出现一次窦律“脱失”，需等待下次窦律刺激引起兴奋才产生收缩，此等待期间为代偿性间歇。二、心肌的自律性心肌自动按一定节律发生兴奋的能力——自律性(autorhythmicity)指标：自动兴奋的频率除房室结的结区外，特殊传导系统的细胞均有自律性。自律细胞生物电特点是4期自动去极化，达阈电位时，即爆发新的动作电位。起源：心内特殊传导系统（房室结的结区除外），其自律性窦房结房室交界心室内传导组织。窦房结为正常起搏点，其它组织为潜在起搏点。窦房结：100次／min，安静时受迷走神经影响，70次／min自律性最高，正常起搏点——窦性心律房室交界、房室束：50次／min潜在起搏点——异位节律（异位起搏点）浦肯野纤维：25次／min(受窦房结控制，自律性不表现出来，仅起传导兴奋作用)（二）心脏传导系统各部位的自律性窦房结最先发出节律兴奋，依次激动心房肌、房室交界、房室束、心室内传导组织和心室肌，引起整个心脏兴奋和收缩。窦房结主导整个心脏兴奋,故称为正常起搏点(pacemaker)。窦房结-------房室结-------浦氏纤维（90-100次/分）（40-60次/分）（20-40次/分）心肌自律性与心律的关系是：节律高者控制节律低者：∵节律高者具有抢先占领（抢先达到阈电位产生AP)和超速驱动压抑（抢先夺获压抑节律低者的“被动”节律性兴奋）的机制。[注]：①窦房结为正常起搏点,其它自律组织为潜在起搏点或异位起搏点。②以窦为起搏点的心跳为窦性节律，以窦外为起搏点的心跳为异位节律（结性心律、室性心律）。窦房结为心脏正常起搏点的关键在于其自律性最高，以抢先占领(preoccupation)和超速抑制(overdrivesuppression)两种机制控制全心。抢先占领和超速抑制1.4期自动去极化速度↑→自律性↑2.最大复极电位3.阈电位最大复极电位减小或阈电位下移→最大复极电位与阈电位的差距↓→自动去极化达到阈电位水平所需要的时间↓→自律性↑（三）影响心肌自律性的困素1.4期自动去极化速度a.自动去极化速快→达到阈电位的时间短→自律性高。b.自动去极化速慢→达到阈电位的时间长→自律性低。2.最大舒张电位水平最大舒张电位水平小→距阈电位近→自动去极化达到阈电位的时间短→自律性高。最大舒张电位水平大→距阈电位远→自动去极化达到阈电位的时间长→自律性低。3.阈电位水平在上述因素不变的前提下：阈电位水平下移（图中TP1）上移（图中TP2）↓↓最大舒张电位→阈电位距离近距离远↓↓自动去极化达到阈电位时间短时间长↓↓自律