Галерея диаграмм связей Электрофизиология и физиологические свойства сердца.
Физиология, система кровообращения, здоровье человека девятое издание, в основном, включает: 1. Трансмембранный потенциал клеток миокарда и механизм его формирования, 2. Физиологические особенности миокарда и др.
Отредактировано в 2024-02-08 16:22:42Электрофизиология и физиологические свойства сердца.
Обзор
Кардиомиоциты
рабочие ячейки
Включая мышцы предсердий и мышц желудочков, они обладают стабильным потенциалом покоя и выполняют преимущественно сократительную функцию.
автономные ячейки
В основном это клетки синоатриального узла и клетки Пуркинье, большинство из которых не обладают стабильным потенциалом покоя и могут автоматически генерировать ритмическое возбуждение (образуют внутрисердечную проводящую систему).
Кардиомиоциты
клетки быстрого ответа
Включая предсердия, миокард желудочков, атриовентрикулярные пучки и клетки Пуркинье, потенциал действия характеризуется большой скоростью и амплитудой деполяризации, высокой скоростью возбуждающей проводимости, медленным процессом реполяризации и может быть разделен на несколько фаз, поэтому потенциал действия длинный. .
медленно реагирующие клетки
Включая клетки синоатриального узла и атриовентрикулярного узла, характеристиками потенциала действия являются небольшая скорость и амплитуда деполяризации, медленная скорость проведения возбуждения, медленный процесс реполяризации и отсутствие четкого разделения фаз.
Физиологические свойства кардиомиоцитов
Возбудимость, проводимость, самодисциплина, сократимость
1. Трансмембранный потенциал кардиомиоцитов и механизм его формирования.
(1) Трансмембранный потенциал рабочей клетки и механизм его формирования.
1. Потенциал покоя
Внутренний выпрямительный калиевый канал (IK1) на мембране кардиомиоцитов является основным компонентом потенциала покоя рабочей клетки кардиомиоцитов. Это нерегулируемый ионный канал, который не контролируется напряжением и химическими сигналами. мембранный потенциал.
потенциал действия желудочковых миоцитов
Характеристики формы сигнала: сложная форма сигнала, асимметричные восходящие и нисходящие ветви, большая длительность.
(1) Период 0 (период быстрой деполяризации)
Возможные изменения: мембранный потенциал быстро возрастает с -90 мВ до примерно 30 мВ.
Продолжительность: процесс короткий, всего 1–2 миллисекунды.
Поток ионов: в основном вызван входящим током натрия (INa). Когда деполяризация миоцитов желудочков достигает порогового потенциала (-70 мВ), открывается быстрый натриевый канал. Когда деполяризация мембраны достигает примерно 0 мВ, быстрый натриевый канал начинает инактивироваться и закрываться и, наконец, прекращает приток Na.
Блокирующий агент: тетродотоксин (ТТХ) может блокировать быстрые натриевые каналы, но клетки миокарда гораздо менее чувствительны к ТТХ, чем нервные клетки и клетки скелетных мышц.
(2) Фаза 1 (начальная стадия быстрой реполяризации)
Возможное изменение: мембранный потенциал быстро упал с 30 мВ до примерно 0 мВ.
Продолжительность: 10 миллисекунд
Поток ионов: в основном вызван (оттоком K) мгновенным внешним током (Ito), и его основным ионным компонентом является K. Каналы Ито активируются, когда мембрана деполяризуется до -30 мВ, вызывая быстрый и кратковременный отток К с образованием фазы 1.
Блокатор: 4-аминопиридин (4-АР) избирательно блокирует калиевые каналы.
(3) Этап 2 (этап платформы)
Потенциальное изменение: когда первая фаза реполяризации близка к 0 мВ, мембранный потенциал остается практически неизменным при выходе на фазу плато.
Продолжительность: 100–150 миллисекунд. Это основная причина, по которой потенциал действия миоцитов желудочков значительно длиннее, чем потенциалы действия нервов и скелетных мышц. Он уникален для потенциалов действия клеток миокарда.
Ионный ток:
Входящий ток: кальциевый ток L-типа является основным деполяризующим током в этот период. Медленный и непрерывный приток Са (медленный кальциевый канал) является основной причиной формирования периода плато. Другой входящий ток — это медленно инактивирующийся INa.
Внешний ток: калиевый ток задержанного выпрямителя (IK) играет роль в противодействии входящему току на ранней фазе 2 и называется основным ионным током реполяризации мембраны на поздней фазе 2; Другой внешний ток — это входящий калиевый ток выпрямителя (IK1).
Блокаторы: Верапамил (Verapamil) — блокатор кальциевых каналов.
(4) Фаза 3 (окончание быстрой реполяризации)
Возможное изменение: 0 мВ~-90 мВ
Продолжительность: 100~150 миллисекунд.
Ионный ток: главным образом внешний ток. Постепенное усиление IK является важным фактором, способствующим реполяризации. IK1 также играет важную роль в процессе реполяризации. Он начинает усиливаться, когда реполяризация достигает -60 мВ, ускоряя заключительную стадию 3. терминальная реполяризация
(5) Фаза 4 (фаза покоя)
Потенциальное изменение: поддержание стабильного уровня потенциала покоя, но не означает прекращение различных ионных токов.
Поток ионов: в этот период Na и Ca2, поступившие в клетку в течение времени действия потенциала действия, выводятся из клетки, а K, вытекший из клетки, возвращается обратно в клетку, поэтому активность натриевого насоса снижается. усиливается и усиливается активность обменника Na-Ca2 (выводится большое количество ионов кальция), кальциевый насос (выводится небольшое количество ионов кальция)
(2) Трансмембранный потенциал и механизм формирования автономных клеток.
Потенциал, когда третья фаза реполяризации потенциала действия вегетативной клетки достигает максимального состояния поляризации, называется максимальным потенциалом реполяризации. Мембранный потенциал в последующих четырех фазах не стабилен на этом уровне, а сразу же начинает автоматически деполяризоваться. 4-ступенчатая автоматическая деполяризация имеет свойство усиливаться со временем.
1. Потенциал действия синоатриального узла
Автономные клетки синоатриального узла представляют собой P-клетки (клетки-водители ритма) Потенциал действия синоатриального узла не имеет явной фазы 1 и фазы плато; P-клетки синоатриального узла представляют собой автономные клетки с самой высокой скоростью автоматической деполяризации.
(1) Период 0 (период быстрой деполяризации)
Возможное изменение: деполяризация от -70 мВ до 0 мВ~15 мВ.
Продолжительность: 7 миллисекунд, более продолжительная.
Ионный поток: формируется за счет притока Ca2, зависит от ICa-L (медленный кальциевый канал), на него существенно влияет внеклеточная концентрация ионов кальция (отсутствие INa-канала)
Блокаторы: блокаторы ионов кальция (например, верапамил, также известный как верапамил).
(2) Фаза 3 (фаза быстрой реполяризации)
Потенциальное изменение: реполяризация до максимального потенциала реполяризации.
Ионный поток: в основном зависит от IK для завершения
(3) Фаза 4 (фаза автоматической деполяризации)
Потенциальное изменение: деполяризация от максимального потенциала реполяризации.
Ионный ток: прогрессивное затухание Ik (наружный ток ионов калия) является основной причиной деполяризации фазы 4. Во-вторых, происходит прогрессивное усиление If (входящего тока ионов) и быстрое ослабление ICa-T (входящего тока ионов кальция) (его физиологическая роль заключается в деполяризации мембранного потенциала для достижения порогового потенциала ICa-T, который активирует действие, восходящая ветвь потенциала
2. Потенциал действия клеток Пуркинье.
Формы потенциала действия клеток Пуркинье и миокарда желудочков схожи и имеют пять фаз: 0, 1, 2, 3 и 4. Однако мембранный потенциал в фазе 4 нестабильен и происходит деполяризация.
Механизм фазы 4: ослабление внешнего тока и усиление внутреннего тока.
2. Физиологические особенности миокарда.
Электрофизиологические свойства
(1) Возбудимость
1. Периодические изменения возбудимости кардиомиоцитов.
(1) Эффективный рефрактерный период
Период: расположен в систоле и ранней диастоле сердца.
Причина: натриевый канал неактивен
абсолютный рефрактерный период
Период: от начала деполяризации на стадии 0 до мембранного потенциала на стадии 3 реполяризации, достигающего -55мВ.
Какой бы сильной ни была стимуляция в этот период, она не вызовет реакции деполяризации в клетках миокарда.
период местной реакции
Период: от реполяризации до -55мВ и продолжение реполяризации до -60мВ.
Хотя надпороговая стимуляция в этот период может вызывать местные реакции, она не порождает новых потенциалов действия.
(2) Относительный рефрактерный период
Период: реполяризация с мембранного потенциала от -60 мВ до -80 мВ.
Причина: За этот период значительное количество натриевых каналов было возвращено в состояние ожидания.
Надпороговая стимуляция может заставить клетки миокарда генерировать потенциалы действия.
(3) Сверхнормальный период
Период: реполяризация с мембранного потенциала от -80 мВ до -90 мВ.
Причина: натриевые каналы практически восстановились, но мембранный потенциал в этот период ниже потенциала покоя.
Потенциал действия можно создать, подав соответствующий подпороговый стимул.
Особенности: Эффективный рефрактерный период чрезвычайно длительный, эквивалентный всей систоле и ранней диастоле миокарда.
Физиологическое значение: обеспечить отсутствие тонических сокращений миокарда.
Связь между состоянием натриевых каналов и мембранным потенциалом: Уровень потенциала покоя (-90мВ), хотя натриевый канал находится в закрытом состоянии, он находится в состоянии ожидания и может быть активирован в любой момент в условиях пороговой стимуляции. Пороговый уровень потенциала (-70мВ), большое количество натриевых каналов активировано и открыто. (0 мВ), натриевые каналы начинают инактивироваться Когда реполяризация достигает -60 мВ, натриевые каналы начинают возрождаться. Только когда мембранный потенциал реполяризуется до уровня потенциала покоя, все натриевые каналы могут вернуться в состояние ожидания.
2. Факторы, влияющие на возбудимость кардиомиоцитов.
(1) Уровень потенциала покоя или максимальный уровень потенциала реполяризации.
(2) Пороговый потенциальный уровень
(3) Состояние ионного канала, вызывающее деполяризацию фазы 0.
3. Связь между периодическими изменениями возбудимости и сократительной деятельностью.
Эффективный рефрактерный период особенно длительный, эквивалентный всему систолическому периоду и ранней диастоле миокарда, что гарантирует, что миокард не будет подвергаться тоническому сокращению, а всегда будет подвергаться чередующимся сокращениям и расслаблениям, тем самым обеспечивая нормальную насосную функцию сердца. .
Преждевременное возбуждение и преждевременное сокращение: если желудочек получает внешний стимул после эффективного рефрактерного периода миокарда желудочка и до прихода следующего возбуждения синоатриального узла, возбуждение и сокращение могут произойти заранее, что называется пресистолическим возбуждением и пресистолическим сокращением. . сокращать
Компенсаторный интервал: У преждевременного возбуждения также есть свой эффективный рефрактерный период. Когда возбуждение синоатриального узла, следующее сразу за преждевременным возбуждением, передается в желудочек, если оно попадает в эффективный рефрактерный период преждевременного возбуждения. тогда это возбуждение синоатриального узла, передающееся в этот раз нормально, не сможет вызвать возбуждение и сокращение желудочка, т. е. произойдет «выпадение» возбуждения и сокращения в следующий раз возбуждение синоатриального узла. узел передается, может возникнуть возбуждение и сокращение. Таким образом, после пресистолы часто возникает длинная диастола желудочков, называемая компенсаторным интервалом.
(2) Проводимость
1. Проведение возбуждения в сердце
Особая проводящая система сердца включает синусовый узел, атриовентрикулярный узел, атриовентрикулярный пучок, левую и правую ветви пучка Гиса и сеть волокон Пуркинье, которые являются важной структурной основой проведения возбуждения в сердце.
(1) Синоатриальный узел
Нормальный водитель ритма сердца имеет высокую скорость проводимости, поскольку его волокна толще и более прямые.
(2) Зона соединения комнат с комнатами
Медленная скорость проводимости, но единственный канал, по которому возбуждение передается от предсердий к желудочкам.
задержка в номере
Скорость проведения от атриовентрикулярного соединения низкая, и это единственный канал прохождения возбуждения из предсердия в желудочек, поэтому существует временная задержка, когда возбуждение проходит здесь.
Физиологическое значение: гарантирует, что сокращение желудочков происходит после сокращения предсердий, что благотворно влияет на наполнение и выброс желудочков.
(3) Сетка из волокон Пуркинье
Скорость проводимости самая высокая среди внутрисердечных проводящих систем, поскольку волокна толстые и имеется много щелевых соединений.
Физиологическое значение: синхронное сокращение левого и правого желудочков.
2. Факторы, определяющие проводимость и влияющие на нее.
структурные факторы
Диаметр клеток миокарда: Диаметр клеток обратно пропорционален внутриклеточному сопротивлению. Чем больше диаметр клеток, тем меньше внутриклеточное сопротивление, тем больше локальный ток и тем выше скорость проводимости, и наоборот.
Физиологические факторы (подробнее см. Физиология P107)
Скорость и амплитуда деполяризации фазы 0 потенциала действия
Уровень предвозбудительного мембранного потенциала
Возбудимость оболочек, прилегающих к невозбужденным участкам
(3) Самодисциплина
Автоматическая ритмичность, называемая самодисциплиной, относится к способности или характеристике миокарда автоматически производить ритмическое возбуждение в отсутствие внешней стимуляции.
1. Нормальный водитель ритма сердца
Вегетативное сравнение: синоатриальный узел>атриовентрикулярное соединение>волокна Пуркинье.
Синоатриальный узел является нормальным водителем ритма сердца, поскольку обладает наивысшим автоматизмом.
Потенциальные точки пейсмекера. Другие вегетативные ткани играют роль вегетативной проводимости только в нормальных условиях и не выражают собственный ритм, поэтому их называют потенциальными точками пейсмекера.
Эктопическая точка стимуляции: стимулирующий эффект потенциальной точки стимуляции проявляется только тогда, когда нормальная точка стимуляции дисфункциональна или кондуктивна или когда потенциальный вегетативный ритм увеличивается аномально и превышает синоатриальный узел, его можно использовать в качестве замены образующегося синоатриального узла; распространяется возбуждение и контролирует деятельность сердца. В это время место эктопической стимуляции называется точкой эктопической стимуляции.
2. Основной механизм, с помощью которого синоатриальный узел контролирует потенциальные точки кардиостимуляции.
(1) Превентивное занятие: автономная природа синоатриального узла выше, чем у других потенциальных точек кардиостимулятора. Скорость автоматической деполяризации в 4-й фазе пейсмекерных клеток синоатриального узла самая быстрая. Прежде чем автоматическая деполяризация потенциального водителя ритма достигнет порогового потенциала, возбуждение из синоатриального узла уже активирует его для генерации потенциала действия, таким образом. Контролирует ритмическую деятельность сердца
(2) Подавление перегрузки: когда вегетативные клетки стимулируются частотой, превышающей их собственную частоту, они будут возбуждаться на частоте внешней стимуляции, что называется перегрузкой. После того, как внешняя стимуляция перегрузки прекращается, автономные клетки не могут сразу проявить свою вегетативную активность и требуют периода покоя, прежде чем постепенно восстановить свою собственную ритмическую активность. Это явление называется торможением перегрузки.
3. Факторы, определяющие самодисциплину и влияющие на нее
(1) Скорость автоматической деполяризации в периоде 4
(2) Максимальный уровень потенциала реполяризации
(3) Пороговый потенциальный уровень
Механические свойства
(4) Усадка
1.Особенности сокращения миокарда.
(1) Синхронное сокращение: левое и правое предсердия синхронизированы, атриовентрикулярная асинхрония;
(2) Тонического сокращения не происходит: эффективный рефрактерный период особенно длинный, эквивалентный всему систолическому периоду и ранней диастоле миокарда, гарантируя, что миокард не будет подвергаться тоническому сокращению, но всегда будет подвергаться чередующимся сокращениям и расслаблениям, тем самым обеспечивая нормальное функционирование сердца, перекачивающего кровь.
(3) Высокая зависимость от внеклеточного Са2: поскольку саркоплазматический ретикулум кардиомиоцитов недостаточно развит, их сокращение сильно зависит от притока внеклеточного Са2. Приток внеклеточного Ca2 (10–20%) запускает высвобождение Ca2 (80–90%) из саркоплазматического ретикулума, тем самым вызывая сокращение миокарда. Этот процесс называется кальций-индуцированным высвобождением кальция.