第四章血液循环专科备课稿.ppt
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1、第四章 血液循环,第一节 心脏生理,第三节 心血管活动的调节,第二节 血 管 生 理,第四节 器 官 循 环,循环系统主要有心脏和血管构成。 血液在循环系统中按照一定的方向周而复始地流动,称为血液循环(blood circulation)。心脏是动力器官;血管是输送血液的管道系统,并起到分配和调节器官血流量的作用。 血液循环的功能: 1、主要功能是物质运输:运输营养物质、代谢产物、内分泌激素和其他体液物质,以保证新陈代谢和体液调节。 2、维持内环境稳态和血液防卫功能。 3、内分泌功能。,第一节 心脏生理 几个世纪以来,生理学家一直认为心脏是泵血的装置,近些年来,生理学家认识到心脏除有泵血功能外
2、,还有内分泌功能:心钠素、抗心率失常肽、内源性洋地黄素等。 在人的生命过程中,心脏在不停的跳动;心脏主要功能是泵血(70岁一生泵血160000m3)。心脏不断地有秩序的、协调的节律性收缩与舒张,是实现泵血功能的必要条件;心脏瓣膜则起着活门的作用,控制血液沿着一个方向流动。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。,一、心肌细胞生物电现象 (一)心肌细胞的分类 心脏主要有心肌细胞构成,根据其生物电的特点可将心肌细胞分为: 1、自律细胞和非自律细胞 (1)非自律细胞:是构成心房和心室的普通心肌细胞,主要功能是收缩,故又称为工作细胞。 (2)自律细胞(rhythmic
3、 cardiac cell) 是一些特殊分化的心肌细胞,如窦房结P细胞、浦肯野细胞等,这些细胞具有自动节律性产生兴奋的能力,但无收缩功能;主要功能是产生和传播兴奋,控制心脏的节律性活动。,2、快反应细胞和慢反应细胞 根据心肌细胞AP去极化速率的快慢来区分的。心肌细胞特点是膜上普遍存在钙通道,钙通道激活和失活的速度比钠通道慢,故称钙通道为慢钙通道,钠通道为快钠通道。由快钠通道激活引发AP的心肌细胞,称为快反应细胞,如心室肌、心房肌、浦肯野细胞等。由慢钙通道激活引发AP的心肌细胞,称为慢反应细胞,如窦房结P细胞、房室交界的细胞等。 根据上述心肌细胞的特点,可将其分为: 快反应自律细胞:房室束及其分
4、支、浦肯野细胞。 慢反应自律细胞:窦房结P细胞、房室交界的细胞(结区除外)等。 快反应非自律细胞:心房和心室肌。 慢反应非自律细胞:房室交界结区细胞。,(二)心肌细胞跨膜电位及其形成机制 心肌细胞跨膜电位和神经细胞、骨骼肌细胞跨膜电位形成机制相似,但心肌细胞跨膜电位有显著特点,其波形和离子机制要复杂的多,且不同类型的心肌细胞跨膜电位也不完全相同。 1、工作肌细胞跨膜电位及其离子机制 心室肌细胞的静息电位(RP)约90mV,其形成机制也是K顺浓度梯度由细胞内向细胞外扩散的K的平衡电位,这是形成心室肌细胞的静息电位的主要原因。,工作肌细胞的RP和AP,(1),(2)心肌细胞的跨膜电位及形成机制,(
5、3)心室肌细胞AP的形成机制:,0期: 刺激 RP 阈电位 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-ms,特异性强(只对Na+通透),阻断剂(河豚毒,TTX),激活剂(苯妥因钠)。,0期,按任意键显示动画2,1期: 快Na+通道失活 + 激活K+通道 K+一过性外流 快速复极化 (1期),K+通道:已证明1期是K+由细胞内向细胞外扩散所致。用K+通道阻断剂(四乙基胺、4-氨基吡啶)可阻断,故1期的离子成分为K+。,1期,Na+,K+,按任意键显示动画2,2期: O期去极达-40mV时 已激活慢Ca2+通道 + 激活K+
6、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:Ca2+内流 、K+ 外流,处于相持状态。 阻断剂:Ca2+阻断剂异搏定。,2期,Na+,K+,Ca2+,K+,按任意键显示动画2,3期: 慢Ca2+通道失活 + K+通道通透性 K+进行性外流 快速复极化至RP水平,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。,3期,Na+,K+,Ca2+,K+,K+,泵,按任意键显示动画2,泵,3期,(二)自律细胞的跨膜电位及其离子机制 自律细胞在AP复极化达到最大值,即最大复极电位时,膜电位开始自动
7、去极化,达到阈电位水平,爆发新的AP。因此,4期自动去极化是自律细胞产生自动节律兴奋的基础。,不同的自律细胞4期自动去极化的速度和离子基础各不相同。 如:P细胞及浦肯野细胞是钾通道逐渐失活而钠内流逐渐增强所致;前者较后者自动去极化快。,(1)窦房结P细胞 窦房结P细胞动作电位波形与快反应自律细胞相比有以下特点: 0期除极化幅度低(仅60mV)、速度慢(约10V/s),0期除极化只到0mV左右,无明显的极化倒转或超射,上升支相对缓慢;无明显的复极1、2期; 3期复极化时,最大复极电位为-60mV; 4期不稳定,产生自动除极化达阈电位(-40mV)爆发AP; 4期自动除极化速度(约0.1V/s)(
8、明显快于浦肯野细胞(0.02V/s)。,窦房结P细胞AP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、2,3期:慢钙通道(Ica-L型)渐失活 + 激活钾 通道(IK) Ca2+内流+ K+递减性外流 (因钾通道的失活K+呈递减性外流),K+,Ca2+,3期,按任意键显示动画1、2,4期:K+递减性外流 + Na+递增性内流缓慢自动去极化,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,小结:慢反应自律细胞的电位形成机制,复极
9、化至-60mV时 钠通道递增性激活,3期末K+通道 递增性失活,K+递减性外流,Na+递增性内流,自 动 去 极 达 阈 电 位(-40mV),慢 Ca2+ 通 道 开 放,Ca2+ 内 流 ,产 生 AP 的 0 期,注:4期自动去极Na+的作用为主要离子流成分。,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AP AP波形分5个期: AP波形分3个期: 0、1、2、3、4期 0、3、4期 电位幅度高 电位幅度低 0期去极速度快 0期去极速度慢 0期主要与Na+内流有关 0期主要与Ca2+内流有关 具有快、慢通道 只有慢通道 (以快通道为主) RP大:-9
10、0mv RP小:-60mv Rp稳定(普通心肌细胞)Rp不稳定(自律细胞) 不稳定(自律细胞) 通道阻断剂:河豚毒 通道阻断剂:Mn2+、异搏定,二、心肌生理特性 心肌的基本生理特性包括:自律性、兴奋性、传导性和收缩性。 自律性、兴奋性、传导性属于心肌细胞的电生理特性; 收缩性属于心肌细胞的机械特性。,(一)兴奋性 兴奋性是指心肌细胞受到刺激后产生兴奋(AP)的能力。 心肌细胞的兴奋是以离子通道被激活为前提的。离子通道有备用(可被激活)、激活和失活三种状态(失活可再恢复备用状态)。离子通道的状态取决于当时的膜电位和有关的时间进程,其特点是电压依从性和时间依从性。,1、决定和影响心肌兴奋性因素
11、(1)静息电位水平和阈电位之间的距离 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)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,兴奋性的周期性变化与收缩的关系,2、心室肌兴奋性的周期性变化程 周期变化 对应位置 机 制 新AP产生能力 1、有效不应期 去极相复极相-60mV 绝对不应期: Na+通道处于 -55mV 完全失活状态 不能
12、产生 局部反应期: Na+通道 -60mV 刚开始复活 2、相对不应期 Na+通道 能产生(但0期 -80mV 大部复活 幅度、传导、时 程等较正常小) 3、超 常 期 Na+通道基本 -90mV 恢复到备用状态 同相对不应期,局部反应期,相对不应期,超 常 期,3、兴奋过程 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)。,4、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
13、,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)自动节律性 概念:心脏在离体和脱离神经支配下,仍能自动地产生节律性兴奋和收缩的特性。 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。 心肌自律性与心律的关系 由于自律细胞4期自动去极速率的不同,因此,各部位的自律细胞的自律性高低不一样。 窦房结-房室结-浦氏
14、纤维 (100次/分) (50次/分) (25次/分),1、心脏的起搏点 1)窦房结为正常起搏点,由窦房结发出的兴奋控制心脏的活动。故以窦房结为起搏点的心跳,称为窦性节律。 2)其它自律组织为潜在起搏点或异位起搏点。因受窦房结发出的兴奋控制,各自律细胞的自律性表现不出来,只起传递兴奋的作用。如窦房结发出的兴奋传导受阻或其他异位起搏点兴奋性升高,窦外起搏点取代窦房结的心律,称为为异位心律(结性心律、室性心律),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、影响自律性的因素,2)最大复极电位水平 最大舒张电位水平小距阈电
15、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 自律性高 自律性低,(三)传导性(conductivity) 是指心肌细胞之间传到兴奋的能力 传导原理:和其他细胞一样,是局部电流流动的结果。 相邻心肌细胞间的闰盘(缝隙连接)是细胞间通道,为低电阻区,具有高度的通透性,兴奋能以局部电流的形式直接进入相邻细胞,在细胞间迅速传播,实现节律性活动。由心脏特殊传导系统传导兴奋
16、,使心房和心室能按一定的顺序先后收缩和舒张。 1、心脏内兴奋的传播,(1)传导过程 窦 房 结 优势传 心房肌 导通路 房室交界 房室束 左、右束支 浦肯野纤维 心室肌,(2)传导速度 浦氏纤维 (4m/s) 束支 (2m/s) 心室肌 (1m/s) 心房肌(0.4m/s) 优势通路(11.2s) 房室交界 (0.1s) 结区 (0.02m/s),传导时间 心房内-房室交界-心室内 (0.06s) (0.1s) (0.06s),(4)传导特点: 房、室内快(普氏纤维最快)可接近同步兴奋和收缩,有利于房、室射血。 房室交界最慢房室延搁使心房收缩后心室收缩,有利于心室充盈和射血。 心脏内兴奋传播的
17、途径、特点和传导速度的差异,对心脏内各部分有序、协调地进行舒缩活动,具有重要意义。 此外,房室交界是传导必经之路,在此处易出现传导阻滞(房室阻滞)。,2、影响心肌传导性的因素 心肌细胞的结构特征和电生理特性决定了传导能力 (1)细胞的结构(直径和电阻)影响 直径粗大胞内电阻小传导速度快 直径细小胞内电阻大传导速度慢 (但在同一心肌细胞,兴奋传导快慢主要受局部电流形成和邻近部位膜兴奋性的影响) (2)0期去极化的速度和幅度 0期速度 与邻旁间 产生局 RP距 新AP 传导 0期幅度 的电位差 部电流 阈电位 产生 速 快 高 大 大 近 易 快 慢 低 小 小 远 不易 慢,(3)邻近部位细胞膜
18、的兴奋性 心肌细胞的兴奋传导是沿着细胞膜的兴奋扩散的过程,只有邻近未兴奋部位膜的兴奋性正常,兴奋才能正常地传导通过。,(0期慢、小) 减慢,处相对不应期 部分失活状态,处绝对不应期 失活状态 阻滞,邻近部位膜兴奋性 Na+通道状态 传导性,(四)收缩性 心肌收缩原理与骨骼肌基本相同,但有自己的特点。 1、不发生强直收缩 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。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。从而保证心脏有序的充血与射血。 2、“全或无”式的收缩 心房和心室各自构成了一个功能合胞体。阈下刺激不能引起收
19、缩,当阈刺激达阈电位时,可引起心房或心室细胞几乎同时收缩,故称为“全或无”式的收缩。,3、依赖细胞外钙 兴奋收缩的耦联子是Ca2。心肌细胞的肌浆网不发达, Ca2储存量少,兴奋收缩的耦联子所需的Ca2一部分由细胞外传运进细胞内(在平台期内流)。因此,在一定范围内,细胞外液中Ca2的浓度升高,心肌兴奋时Ca2内流增多,心肌收缩力增强;反之则减弱。当细胞外液中Ca2的浓度降低到一定程度时,心肌虽仍然能兴奋,但不能发生收缩,称为兴奋收缩脱耦联。,4、“绞拧” 作用 心室肌较厚,以左心室更明显,一般分为浅、中、深三层。部分心肌纤维呈螺旋状走行。由于心肌纤维的这种排列,当其收缩时可产生“绞拧” 作用 ,
20、收缩合力使心尖部作顺时针方向旋转。这能最大程度地减小心室的容积,更有效地将血液射入动脉。,三、 心脏的泵血功能,右心:泵血入肺循环; 左心: 泵血入体循环。,(一)心动周期 1.概念:心房或心室每收缩和舒张一次称心动周期。 2.时程:以心率75次/分计,每次心跳为60s/750.8s,房缩 0.1s 房舒 0.7s,室缩 0.3s 室舒 0.5s,3、特点 舒张期时间 收缩期时间 全心舒张期0.4s 有利于心肌休息和室充盈 心率快慢主要影响舒张期:,心率 心动周期 室缩期 室舒期,0.35,1.15,1.5 0.8 150 0.4,0.30,0.50,0.25,0.15,心率心舒期,心率心舒期
21、充盈 休息(易发生心衰),心缩(舒)期习惯以心室的活动作为心脏活动的指标。,4、心率 概念:单位时间内心脏舒缩(心跳)的次数称心率。 正常变异: 年龄:初生儿(140次/分) 成人(60100次/分)平均75次/分 性别:女男 体质:弱强 兴奋状态:运动、情绪激动安静、休息 体温每1心率10次/分,(二)心脏泵血过程,心动周期中压力、容积等变化,1、心室收缩与射血过程,(1)等容收缩期 心室开始收缩 室内压急剧 (左室内压) 房室瓣关闭 (动脉瓣仍处于关闭状态) (心室容积不变) 继续收缩 快速射血期,等容收缩期的特点 其时程长短与肌缩力、后负荷有关: 肌缩力等容收缩期 后负荷等容收缩期 房室
22、瓣、动脉瓣处关闭状态; 等容收缩末的动脉压最低; 室内压上升速最快。,(2)快速射血期: 心室继续收缩 室内压动脉压 动脉瓣开放 (房室瓣仍处于关闭状态) 迅速射血入动脉 (占射血量70%) 心室容积迅速 减慢射血期,特点:快速射血期末室内压与主动脉压最高; 需要时间少(收缩期1/3),射血量大。,(3)减慢射血期: 迅速射血入动脉后 心室容积射血减慢 室内压略动脉压 射血能=血流的动能(惯性)继续射血入 动脉 (总占射血量30%) 心室容积继续 心室舒张前期,特点:需时长(收缩期2/3,约0.15s),射血量少;,2.心室舒张与充盈期,(1)等容舒张期: 心室开始舒张 室内压迅速 (室内压动
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