1. 心肌细胞分类
(1)工作细胞
属于快反应非自律细胞,包括心房肌、心室肌细胞,有兴奋性、传导性、收缩性。
(2)自律细胞
组成特殊传导系统,有自律性、兴奋性、传导性。
(3)快反应细胞
心房肌、心室肌、房室束、左右束支、浦肯野纤维细胞。
(4)慢反应细胞
窦房结,房室结(结区细胞无自律性,传导速度最慢形成房室延搁)。
自律细胞与工作细胞相比最大的区别在于没有稳定的静息电位,在自律细胞中通常用最大复极电位值来代表静息电位值;4 期自动去极化是自律细胞产生自动节律性兴奋的原因。
2. 心室肌细胞的跨膜电位及其形成机制
(1)静息电位
心室肌细胞静息电位约为 -80~-90 mV,内向整流钾通道在静息电位水平是开放的,而钠通道和钙通道基本关闭。
静息电位是内向整流 Ik1 通道、少量 Na+ 内流(钠背景电流)和钠泵活动的综合反映,其中,由 Ik1 电流引起的 K+ 平衡电位是构成静息电位的主要成分,心肌静息电位总是略小于钾离子平衡电位(绝对值)。
(2)动作电位
0~3 期称为动作电位时程(APD),心室肌的 APD 200~300 ms。
0 期(去极化)由 -90 mV 迅速上升到 +30 mV,构成动作电位的升支。主要是快钠通道开放,钠离子内流增加,T 型钙电流参与 0 期末段的形成,也是一种快速的内向电流。Ⅰ 类抗心律失常药抑制 INa,0 期最大去极化速率降低,升支幅度降低,兴奋传导速度减慢。
1 期(快速复极初期)由 +30 mV 迅速下降到 0 mV。主要是快钠通道关闭,一过性钾离子外流(Ito)增加,氯电流正常情况下对 1 期影响不大,但是儿茶酚胺(交感神经兴奋)可增加离子流的作用。
2 期(平台期)是快反应心肌细胞动作电位时程长的主要原因。主要是 L 型钙电流(慢钙通道),还有钠内流(受阻可出现第二平台期)、Na+-Ca2+ 交换电流、内向整流钾电流(Ik1)、延迟整流钾电流(Ik)。
Ik1 通道对 K+ 的通透性因膜的去极化而降低,是造成平台期持续时间较长的重要原因;Ik 在 2 期早期主要起抗衡 L 型钙电流为主的内向电流的作用,晚期成为导致膜复极化的主要离子电流,因此其强弱对平台期的长短有重要意义。
3 期(快速复极末期)是复极的主要部分,钙离子内流停止,钾离子外流增加(Ik,Ik1 通道),Ik 的逐渐加强是促使复极的重要因素,可与膜电位形成正反馈。Ⅲ 类抗心律失常药抑制 Ik 可明显延长动作电位。
4 期(静息期)是钠泵、Na+-Ca2+ 交换体、钙泵维持的动态平衡,。
3. 心室肌细胞动作电位特点
0 期去极化速度快,幅度高;有平台期、超射,平台期是心室肌细胞动作电位持续时间较长的主要原因,也是区别于骨骼肌细胞和神经细胞动作电位的主要特征;静息电位负值大,达 -90 mV;4 期稳定,无自动去极化。
4. 心房肌细胞
静息电位受钠内漏的影响较大,因此更低,约为 -80 mV。心房肌细胞动作电位在形态上与心室肌细胞相似,但无明显 2 期,复极化较快,故动作电位时程较短;与心室肌细胞不同的是心房肌细胞膜上存在乙酰胆碱敏感的钾通道(Ik-Ach)。
Ik-Ach 可在 Ach 作用下大量开放,使膜对钾离子通透性增强,钾离子外流增强出现超极化,导致心房肌细胞动作电位明显缩短。
5. 窦房结 P 细胞动作电位形成机制
窦房结 P 细胞最大复极电位(约 -70 mV)和动作电位幅度均较小,动作电位没有平台期,只有 0、3、4 期,其中 4 期不稳定会发生自动去极化。
0 期主要依赖缓慢钙离子内流(L 型钙通道),去极化速度较慢,持续时间较长,可被维拉帕米阻断。
3 期钾离子外流(Ik)超过钙离子内流。
4 期(自动去极化)的可能机制是 Ik(主要起搏电流)逐步衰减和内向钠内流 If 引起自动去极化,去极化达到 -50 mV 时,ICa-T 加速自动去极化,继而激活 ICa-L 产生动作电位。
例如:肾上腺素能增强 If 和 ICa-T 产生正性变时效应,乙酰胆碱可通过 M 胆碱能受体激活 Ik-Ach 引起窦房结 P 细胞膜的超极化,同时使 ICa-T 减小,两者都产生负性变时效应,即自律性降低。
6. 窦房结 P 细胞动作电位特点
最大特点就是有明显的 4 期自动去极化,4 期自动去极化是自律细胞产生自动节律的基础;窦房结 P 细胞的 4 期自动去极化速率最快,是心脏正常起搏点;Ik 为主而 If 作用较小。
7. 浦肯野细胞动作电位特点
分为 5 个时相,4 期膜电位不稳定,动作电位时程在所有的心肌细胞中最长。0 期去极化速度快、幅度大;4 期自动去极化但速度慢于窦房结,所以自动兴奋频率低于窦房结;4 期自动去极化离子基础不同于窦房结细胞,If 为主而 Ik 作用较小。
8. 注意
快钠通道的阈电位为 -70 mV,L 型钙通道的阈电位为 -40 mV,T 型钙通道的阈电位为 -50 mV。
骨骼肌细胞和神经细胞的钠通道阻断剂为河豚毒(TTX),但心室肌细胞对其敏感性要低得多;钾离子通道阻断剂为四乙胺;L 型钙离子通道阻断剂为 Mn 离子和维拉帕米,T 型钙离子通道阻断剂为镍。
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