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心肌細(xì)胞的動(dòng)作電位
心肌細(xì)胞的動(dòng)作電位(actionpotential,AP)
與神經(jīng)細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的AP相比,心肌細(xì)胞AP的最大特點(diǎn)是復(fù)極化時(shí)程很長(zhǎng),整個(gè)動(dòng)作到位時(shí)程(actionpotentialduration,APD)往往超過(guò)100ms以上;心肌細(xì)胞APD很長(zhǎng)的生理意義是賦予心肌細(xì)胞較長(zhǎng)的有效不應(yīng)期(ERP),以防止心肌強(qiáng)直收縮。不同類型的心肌細(xì)胞的動(dòng)作到位形態(tài)有明顯差異(圖1)。圖1.
不同心肌細(xì)胞動(dòng)作電位形態(tài)的差異
心肌細(xì)胞分類:依其功能特性,分為工作心肌細(xì)胞和自律心肌細(xì)胞兩類。工作心肌細(xì)胞:包括心房肌和心室肌細(xì)胞,其特點(diǎn)是靜息電位穩(wěn)定,動(dòng)作電位去極相由鈉通道開(kāi)放形成,有收縮性,無(wú)自律性。自律心肌細(xì)胞:是一類在胚胎發(fā)育過(guò)程中“特化”了的心肌細(xì)胞,包括所有構(gòu)成心臟特殊興奮傳導(dǎo)組織的細(xì)胞,分為慢反應(yīng)自律細(xì)胞和快反應(yīng)自律細(xì)胞兩類。其共同特點(diǎn)是沒(méi)有穩(wěn)定的靜息電位,具有自動(dòng)去極化特性(自動(dòng)節(jié)律性,自律性),但失去了收縮性。慢反應(yīng)自律細(xì)胞:指竇房結(jié)和房室結(jié)中的起搏細(xì)胞,其動(dòng)作電位去極相由鈣通道開(kāi)放形成??旆磻?yīng)自律細(xì)胞:指結(jié)間束、房室束、左右束支、浦肯野纖維中的起搏細(xì)胞,其動(dòng)作電位去極相由鈉通道開(kāi)放形成。工作心肌細(xì)胞AP的形成原理工作心肌細(xì)胞的AP分為去極相(0期)和復(fù)極相(1、2、3、4期)。0期:去極化期(相),由鈉通道開(kāi)放、鈉離子內(nèi)流形成。1期:快速?gòu)?fù)極初期,由瞬時(shí)外向鉀通道(Ito通道)開(kāi)放導(dǎo)致的鉀離子外流和鈉通道關(guān)閉共同形成。2期(平臺(tái)期):由L型鈣通道開(kāi)放引起的鈣離子內(nèi)流以及延遲整流鉀通道(IK通道)開(kāi)放所致的鉀離子外流共同形成,由于這兩種離子流方向相反,故導(dǎo)致復(fù)極緩慢,形成平臺(tái)。平臺(tái)期構(gòu)成有效不應(yīng)期(ERP)的主要部分。3期:快速?gòu)?fù)極末期,由延遲整流鉀通道(IK通道)開(kāi)放、IK1通道逐漸開(kāi)放導(dǎo)致的鉀離子大量外流和鈣通道逐漸關(guān)閉共同形成。工作心肌細(xì)胞AP的形成原理4期:靜息期,細(xì)胞的膜電位逐漸復(fù)極化致RP水平。在4期,IK通道繼續(xù)活動(dòng)以維持RP的穩(wěn)定;此外,在靜息期鈉-鉀泵和鈉-鈣交換等開(kāi)始活動(dòng),以恢復(fù)RP時(shí)細(xì)胞內(nèi)外應(yīng)有的離子濃度差,為下一次AP形成做好準(zhǔn)備。自律心肌細(xì)胞AP的形成原理慢反應(yīng)自律細(xì)胞:0期由鈣通道開(kāi)放、鈣離子內(nèi)流形成;沒(méi)有明顯的1期和2期;3期主要由鉀通道開(kāi)放形成;4期自動(dòng)去極化相的形成比較復(fù)雜,至少與IK、If和ICa-T三種離子通道有關(guān)??旆磻?yīng)自律細(xì)胞:0、1、2、3期的形成原理與工作心肌細(xì)胞類似;4期自動(dòng)去極化相主要由If通道開(kāi)放形成。If通道:在超極化時(shí)激活,是一種超極化激活的陽(yáng)離子通道(hyperpolarization-activatedcationchannel,Ihchannel),
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