文档介绍：药理学
pharmacology
第二十二章抗心律失常药
第一节心脏的电生理学基础
一、心肌细胞的分类
心肌细胞按生理功能分为两类:一类为工作细胞,包括心房肌及心室肌,胞浆内含有大量肌原纤维,因而具有收缩功能,主要起机械收缩作用。除此以外,还具有兴奋性、传导性而无自律性。另一类为特殊分化的心肌细胞,包括分布在窦房结、房间束与结间束、房室交界、房室束和普肯耶纤维中的一些特殊分化的心肌细胞,胞浆中没有或很少有肌原纤维,因而无收缩功能,主要具有自律性,有自动产生节律的能力,同时具有兴奋性、传导性。无论工作细胞还是自律细胞,其电生理特性都与细胞上的离子通道活动有关,跨膜离子流决定静息膜电位和动作电位的形成。
根据心肌电生理特性,心肌细胞又可分为快反应细胞和慢反应细胞。
快反应细胞快反应细胞包括心房肌细胞、心室肌细胞和希-普细胞。其动作电位0相除极由钠电流介导,速度快、振幅大。快反应细胞的整个APD中有多种内向电流和外向电流参与。
慢反应细胞慢反应细胞包括窦房结和房室结细胞,其动作电位0相除极由L-型钙电流介导,速度慢、振幅小。慢反应细胞无Ik1控制静息膜电位,静息膜电位不稳定、易除极,因此自律性高。有关两类细胞电生理特性的比较见表1。
表1 快反应细胞和慢反应细胞电生理特性的比较
参数
快反应细胞
慢反应细胞
静息电位
-80~-95mV
-40~-65mV
0期去极化电流
INa
ICa
0期除极最大速率
200~700V/s
1~15V/s
超射
+20~+40mV
-5~+20mV
阈电位
-60~-75mV
-40~-60mV
传导速度
~
~
兴奋性恢复时间
3期复极后10~50ms
3期复极后100ms以上
4期除极电流
If
Ik, ICa, If
二、静息电位的形成
静息电位(resting potential, RP)是指安静状态下肌细胞膜两侧的电位差,一般是外正内负。利用微电极测量膜电位的实验,细胞外的电极是接地的,因此RP是指膜内相对于零的电位值。在心脏,不同组织部位的RP是不相同的,心室肌、心房肌约为-80~-90mV,窦房结细胞-50~-60mV,普肯耶细胞-90~-95mV。
各种离子在细胞内外的浓度有很大差异,这种浓度差的维持主要是依靠位于细胞膜和横管膜上的离子泵。如Na-K泵(Na-K pump),也称Na-K-ATP酶,其作用将胞内的Na+转运至胞外,同时将胞外的K+转运至胞内,形成细胞内外Na+和K+浓度梯度。Na-K-ATP酶的磷酸化需要分解ATP,通常每分解一分子ATP可将3个Na+转运至膜外,同时将2个K+转运至膜内。
心肌细胞外Ca2+([Ca2+]0)和细胞内Ca2+([Ca2+]i)相差万倍,维持Ca2+跨膜浓度梯度的转运系统其一是位于细胞膜上的Na+/Ca2+交换体(Na+/Ca2+ exchanger),它的活动可被ATP促进,但不分解ATP,因而也不直接耗能。Na+/Ca2+交换体对Na+和Ca2+的转运是双向的,可将Na+转入胞内同时将Ca2+排出胞外(正向转运),也可将Na+排出而将Ca2+转运至胞内(反向转运)。转运的方向取决于膜内外Na+、Ca2+浓度和膜电位。无论是正向还是反向转运,其化学计量学都是3个Na+与1个Ca2+的交换,Na+/ Ca2+交换电流(INa/ICa)为内向电流,电流方向与Na+流动的方向相一致,Na+内流而Ca2+外排。经Na+/ Ca2+交换排出Ca2+的过程是间接地以Na泵的耗能活动为动力的。另一个维持Ca2+跨膜梯度的转运系统是位于肌质网(sarcoplasmic reticulum, SR)膜上的Ca泵起着主要作用。Ca泵也称Ca-ATP酶,它每分解一分子ATP可将胞浆中2个Ca2+逆电化学梯度转动至SR内,使[Ca2+]µmol·L-1以下。心肌细胞膜上也存在Ca-ATP酶,可逆电化学梯度将胞浆内Ca2+转运至胞外。
带电功率离子的跨膜流动将产生膜电位的变化,变化的性质和幅度决定于电流的方向和强度。离子电流的方向是以正电荷移动的方向来确定的;正电荷由胞外流入胞内的电流为内向电流,它引起膜的去极化;正电荷由胞内流出胞外的电流称为外向电流,它引起膜的复极化或超极化。心室肌、心房肌的RP能保持稳定,是由于静息状态下内向电流与外向电流大小相等,电荷在膜两侧的净移动为零。决定RP的离子电流主要是Na+和K+。原因是静息状态下膜对
Ca2+几乎没有通透性,其作用可以忽略。Cl-是一个被动分布的离子,它不决定RP,而是RP决定它的分布。以上分析表明一个稳定的RP,其外向的K+电流和内向的Na+电流相等。RP主要取决于