电生理学基础和生理特征

神经元的电生理学特征分析神经元是构成神经系统的最基本单位，也是神经系统处理信息的基本单元。

神经元的电生理学特征是指在不同状态下神经元内外离子的分布及其在神经元内、外部之间流动所产生的电信号。

通过对神经元电生理学特征的分析，可以帮助我们更好地理解神经元的功能和结构，并有助于研究神经系统的生理和病理过程。

一、膜电位神经元的膜电位是指神经元膜内部相对于膜外部的电位差。

正常神经元的膜电位为静息电位，通常约为-70mV。

膜电位的变化是神经元电活动的关键，其变化形式可以分为脉冲活动和亚阈电势活动两类。

1.脉冲活动脉冲活动是神经元中最主要的电活动。

当膜电位达到一定程度时，会发生动作电位的产生，通常为-55mV。

动作电位的产生是因为一些真离子通道的开放和关闭以及离子的运动，这样导致离子流动，改变膜电位。

动作电位的传递是神经元兴奋性和功能连接的基础。

当动作电位传递到神经末梢时，会导致神经递质释放，从而实现神经元之间的信息传递。

2.亚阈电势活动亚阈电势活动是大多数神经元的固有电活动之一。

它通常不足于达到动作电位的阈值，但可以产生其他的形式的神经元活动。

与膜电位的变化不同，亚阈电位的产生往往是因为离子通道的变化或瞬时的能量输入。

亚阈电位包括负向的超极化和正向的去极化，是神经元内部信息处理的主要方式之一。

二、动作电位动作电位指神经元兴奋过程中膜电位的急剧升高和下降的短暂时间内发生的电信号。

动作电位的速度和规模是固定的，时间短暂，可用于信息传递。

动作电位的产生会引起神经递质的释放，从而参与神经元间的信息传递。

三、离子通道离子通道是神经元中的一类膜蛋白，它们能够控制离子在神经元膜上的流动，进而调节神经元电生理活动的发生。

离子通道通常分为阳离子通道和阴离子通道两类，它们的开放和关闭会影响神经元的膜电位和电静息位点。

1.钠离子通道神经元内钠离子通道的开放是动作电位的主要发生因素，包括快速和慢速两种。

快速钠离子通道开放主要由膜电位的变化所控制，而慢速钠离子通道则会在膜电位有所变化时逐渐累积。

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I k1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~-65mV0期去极化电流I Na I Ca0期除极最大速率200~700V/s1~15V/s超射+20~+40mV-5~+20mV阈电位-60~-75mV-40~-60mV传导速度~4.0m/s~0.05m/s兴奋性恢复时间3期复极后10~50ms3期复极后100ms以上4期除极电流I f I k, I Ca, I f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I Na/I Ca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+i降低到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主要取决于膜的K+电导和Na+电导;膜对哪一种离子的电导更大,RP就更接近哪一种离子的平衡电位;静息时,K+电导Na+电导,RP接近于K+平衡电位;三、心肌细胞动作电位的产生机制动作电位action potential, AP是指一个阈上刺激作用于心肌组织可引起一个扩布性的去极化膜电位波动;AP产生的基本原理是心肌组织受到刺激时会引起特定离子通道的开放及带电离子的跨膜运动,从而引起膜电位的波动;由于不同心肌细胞具有不同种类和特性的离子通道,因而不同部位的心肌AP的开关及其它电生理特征不尽相同;一心室肌、心房肌和普肯耶细胞动作电位心室肌、心房肌和普肯耶细胞均属于快反应细胞,AP形态相似;心室肌AP复极时间较长100~300ms,其特征是存在2期平台;AP分为0,1,2,3,4期;0期：除极期,膜电位由-80~-90mV在1~2ms内去极化到+40mV,最大去极化速度可达200~400V/s;产生机制是电压门控性钠通道激活,Na+内流产生去极化;1期：快速复极早期,膜电位迅速恢复到+10±10mV;复极的机制是钠通道的失活和瞬间外向钾通道Ito的激活,K+外流;在心外膜下心肌Ito电流很明显,使AP出现明显的尖锋；在心内膜下心肌该电流很弱,1期几乎看不到;2期：平台期,形成的机制是内向电流与外向电流平衡的结果;平台期的内向电流有I Ca-L,I Na+/ Ca2+,以及慢钠通道电流;其中最重要的是I Ca-L,它失活缓慢,在整个平台期持续存在;I Na+/ Ca2+在平台期是内向电流,参与平台期的维持并增加平台的高度;慢钠通道电流是一个对TTX高度敏感的钠电流,参与平台期的维持;参与平台期的外向电流有I k1,I k和平台钾通道电流I kp;I Ca-L的失活和I k的逐渐增强最终终止了平台期而进入快速复极末期3期;3期：快速复极末期,参与复极3期的电流有I k,I k1和生电性Na泵电流;3期复极的早期主要是I k 的作用,而在后期I k1的作用逐渐增强;这是因为膜的复极使I k1通道开放的概率增大,后者使K+外流增加并加速复极,形成正反馈,使复极迅速完成;4期：自动除极期又称舒张期自动除极期,主要存在于自律细胞,如普肯耶细胞和窦房结细胞;普肯耶细胞4期除极的最重要的内向电流为I f电流;由于它激活速度较慢,故它的4期除极速率较慢;在普肯耶细胞4期除极的后期,稳态的Na+窗电流参与自动除极过程;窦房结细胞参与4期除极的离子有延迟整流钾电流I k,起搏电流I f,电压门控性I Ca-L,I Ca-T;这些离子电流没有一个能独立完成窦房结的4期除极,外向I k衰减,相当于内向电流逐渐加强,在4期除极中起主要作用,也是4期除极的主要机制；I f超极化激活,故在膜电位负值较大的细胞起较大作用；Ca2+内流主要参与4期后半部分的除极;心房肌动作电位与心室肌相比,主要特点是：①1期复极较迅速,平台期不明显,因为心房肌I to电流较强而I Ca-L较弱；②3期复极和静息期有乙酰胆碱激活的钾通道K Ach参与;普肯耶细胞属于快反应自律细胞,其AP与心室肌相比一个显着区别是具有4期自动除极过程;普肯耶细胞I k1电流较强,RP可达-90mV;0期最大除极速率高；它的I to电流较强,1期复极速度较快；它的平台期持续时间长,可达300~500ms;二窦房结和房室结细胞动作电位窦房结细胞属于慢反应细胞,其AP与心室肌相比一个特点是0期去极化幅度小,没有1期和2期,由0期直接过渡到3期,也具有4期自动除极过程;另一个特点是窦房结产生AP各时相的离子电流也与快反应细胞不同;0期去极化是I Ca-L激活引起的,激活过程较慢,故0期的去极化速度低;3期复极主要是由于I Ca-L的失活和I k的激活形成的,I KAch也参与了3期复极;房室结细胞AP的0期除极速度与幅度略高于窦房结,而4期去极化速度较低;四、心肌细胞的电生理特性一兴奋性1．心肌兴奋性的产生机制兴奋性excitability是指心肌细胞受刺激后产生动作电位的能力;包括静息电位去极化到阈电位水平以及有关离子通道的激活两个环节;对快反应细胞来说,形成AP的关键是钠通道的激活;当静息电位绝对值高于80mV时,所有钠通道都处于可开放状态,接受阈刺激即可产生动作电位;随着膜的去极化,电压门控钠通道开放的概率增大,当刺激能使膜电位去极化到某一临界值时,这一临界值称为阈电位threshold potential,内向钠电流的强度充分超过了背景外向电流使膜迅速去极化形成AP的0期;慢反应细胞形成AP的关键是钙通道的激活而产生的;2．影响兴奋性的因素心肌兴奋性主要取决于静息膜电位的大小及阈电位水平;静息膜电位绝对值减小,阈电位水平下降均能提高心肌兴奋性;其中阈电位水平是最重要的;决定阈电位的主要因素是钠通道的机能状态;虽然钠通道的关闭状态和失活状态都是不导通的,但它们对兴奋性的影响却是截然相反的;关闭状态的通道越多,兴奋性越高；而失活状态通道所占的比例越大,细胞就越不容易兴奋;在此处简述一下钠通道的三种机能状态;根据钠通道的Hodgkin-HuxleyH-H工作模型,电压依赖性钠通道受膜电位的影响,在不同电压影响下,通道蛋白发生构象变化而使通道不断转换于静息态resting state、开放状态open state和失活状态inactive state;通道内侧有m激活闸门和h失活闸门来控制通道的开启和关闭图6-1-2;静息时,m门位于通道内,使通道处于关闭状态,即静息态；兴奋时,在去极化作用下,m闸门激活而移出通道外,使通道开放,Na+内流,即为激活态；但在去极化作用下,原来位于通道外的h闸门也被激活,而以稍慢的速度移到通道内部,从而使通道开放瞬间后失活而关闭,即为失活态；随后在膜电位复极化的作用下,m和h闸门又逐渐移到原来的位置,即m闸门位于通道内,h闸门位于通道外,进入静息状态,此时兴奋恢复正常;单从电压依赖性上看,两个闸门几乎没有同时开放的可能性,但两个闸门的动力学参数相关很大,激活门开放的时间常数τm比失活门关闭的时间常数τh小得多,若刺激使膜从静息状态迅速去极化时,激活门迅速开放而失活门还未来得及关闭,钠通道便进入两个闸门都开放的激活状态,此时Na+内流;随着失活门随后的关闭,钠通道便进入失活状态;失活关闭状态的通道不能直接进入开放状态而处于一种不应期;只有在经过一个额外刺激使通道从失活关闭状态进入到静息关闭状态后,通道才能再度接受外界刺激而激活开放;这一过程称为复活recovery;钠通道的膜电位在-80~-90mV时,几乎全部通道都处于关闭状态,一旦迅速去极化,钠通道开放的概率也很高,较低程度的去极化就可以激活钠通道,因而阈电位较低负值较大,兴奋性较高;随着静息电位的减小,失活闸门逐渐关闭或进入失活状态的钠通道越来越多,需较强的去极化才能激活钠通道,阈电位上移,兴奋性逐渐降低甚至消失;即RP的减小超过一定程度时阈电位会上移,使RP与阈电位的差距增大,兴奋性减小甚至消失;高血钾对心肌兴奋性的影响就是一个典型的实例;轻度高血钾使RP略微减小如从-90mV减少至-80mV时,阈电位无显着变化,RP与阈电位差距减少,故兴奋性升高；重度高血钾时RP进一步减小而使阈电位升高,兴奋性则降低;此外,某些因素如药物通过改变钠通道激活和失活过程而影响兴奋性;例如1类抗心律失常药可使钠通道稳态失活曲线左移,阈电位上移,兴奋性降低;3．兴奋性的恢复心肌兴奋后,兴奋性暂时丧失,随着复极过程的进行,兴奋性又逐渐恢复,其机制为随着膜电位的增大,失活状态的钠通道或钙通道逐步进入关闭状态,即复活过程;复活是电压和时间依赖性的,在快反应细胞,钠通道复活过程为电压依赖性,根据复极过程中膜电位的变化,将心肌复极过程中的兴奋性分为以下几期：①绝对不应期,终止于3期复极至-55mV左右,此期钠通道全部处于失活状态,不产生兴奋;②有效不应期,从0期开始终止于3期-66mV左右,比绝对不应期稍长,在此期的后段,强刺激可引起局部兴奋,但不产生扩布性的AP;③相对不应期,3期复极从-60mV至-80mV期间,此期有部分钠通道复活,兴奋性逐渐恢复,较强刺激有可能引起AP;④超常期,相当于3期复极至-80mV~-90mV之间,此期钠通道已近乎全部复活;在慢反应细胞,兴奋性的恢复表现为较大的时间依赖性,兴奋性的恢复滞后于膜电位的恢复;二自律性自律性automaticity是指细胞在没有外界刺激的条件下自动地产生节律性兴奋的特性;通常以单位时间内产生AP的次数来衡量自律性的高低;自律性产生的机制是4期自动除极,参与4期自动除极的离子流前已叙述,最终结果形成一个净内向电流而使膜去极化;在正常心脏,窦房结的自律性最高,70~80次/min；其次是房室交界,40~60次/min；心室传导系统自律性最低,15~40次/min;由于窦房结自律性最高,每当其它自律组织的兴奋还没有发放之前,窦房结的冲动已经扩布下来,而兴奋后的心肌细胞暂时处于不应期状态,导致其它自律组织的起搏活性始终表现不出来,成为潜在起搏点;窦房结为心脏的正常起搏点pacemaker;当窦房结病变,自律性降低到潜在起搏点之下,或是它所发放的冲动不能下传时如窦房阻滞、房室传导阻滞,潜在起搏点有可能成为有效起搏点而发放冲动,形成异位心律室性心律、交界性心律等;潜在起搏点的自律性升高超过窦房结,将出现快速性心律失常;三传导性传导性conductivity心肌细胞膜的任何部位产生的兴奋不但可以沿整个细胞膜扩布,且可通过细胞间缝隙连接gap junction传导到另一个心肌细胞,从而引起整个心脏的兴奋和收缩;窦房结发出的兴奋首先经心房肌和心房肌中的几条细小的传导束房间束和结间束传向房室和整个心房,再经房室交界到达房室束;兴奋进入心室传导系统后,沿走行于心内膜下的左束支和右束支及其进一步分支形成的普肯耶纤维,传导至心内膜下心肌,再传至心外膜侧;兴奋由窦房结发出经上述途径传遍整个心脏,总共约需时;心脏传导性由0期去极化速度和幅度决定;快反应细胞0期除极化速率由钠内流决定,慢反应细胞0期除极化由钙内流决定,因而抑制钠内流或钙内流都可抑制传导;第二节心律失常的发生机制一、心律失常发生的几个基本机制窦房结是心脏的正常起搏点,窦房结的兴奋沿着正常传导通路依次传导下行,直至整个心脏兴奋,完成一次正常的心脏节律;这其中的任一环节发生异常,都会产生心律失常;一自律性提高1．正常自律机制改变正常自律机制改变是指参与正常舒张期自动除极化的起搏电流动力学和电流大小的改变而引起的自律性变化;窦房结起搏电流为钙内流,钙内流增加导致自律性升高,形成窦性心动过速;阻断起搏电流I f或钙电流I Ca均可使4期的去极化速率下降;β受体阻滞剂,迷走神经兴奋均可降低窦房结的自律性;反之,儿茶酚胺释放、激动β受体和心肌缺血等均可使4相斜率提高而增加自律性;2．异常自律机制形成非自律性心肌细胞在某些条件下出现异常自律性称为异常自律机制形成;如工作肌细胞在缺血、缺氧条件下也会出现自律性;异常自律机制的发生可能是由于损伤造成细胞膜通透性增高和静息膜电位绝对值降低;这种异常自律性向周围组织扩布就会产生心律失常;二触发活动触发活动triggered activity指冲动的形成是由于紧接着一个动作电位后的第二次阈值除极化即后除极所造成;触发活动引起新的AP发放,形成异位节律,是一种常见的形成心律失常的机制;后除极可分为：1．早后除极early afterdepolarization, EAD是一种发生在完全复极之前的后除极,通常发生于2、3相复极中;诱发早后除极的因素有药物、低血钾等;早后除极所触发的心律失常以尖端扭转型torades de pointes心动过速常见;2．迟后除极delayed faterdepolarization, DAD是细胞内钙超载情况下,发生在动作电位完全或接近完全复极时的一种短暂的振荡性除极;DAD大都由于心肌细胞内Ca2+浓度增加及由Na+- Ca2+交换而导致Na+内流所致;细胞内钙超载时,激活钠钙交换电流,泵出1个Ca2+,泵入3个Na+,相当于Na+内流,引起膜除极,当达到钠通道激活电位时,引起动作电位;诱发迟后除极的因素有强心苷中毒、细胞外高钙及低钾等;三折返折返reentry是指一次冲动下传后,又可顺着另一环形通路折回而再次兴奋原已兴奋过的心肌,是引发快速型心律失常的重要机制之一;心脏的环行通道有解剖性环行通道和功能性环行通路,故折返就存在上述两类;1．解剖性环行通道在心脏存在构成折返环行通路的形态学基础有3种：①在窦房结附近的心房肌,围绕腔静脉而构成环行的心房肌;可形成心房颤动Af及心房扑动AF；②在房室结附近,若有异常侧支返回心房,在心房、房室结和心室间形成折返,如预激综合征wolff-Parkinson-Write Syndrome, WPW syndrome；③心室壁普肯耶纤维末梢,由心内膜穿入再伸向心外膜心肌,发出二侧支形成三角形,若其中一支发生传导阻滞,可形成三角形结构的环形折返;解剖性折返的发生有三个决定因素：①存在解剖学环路；②环路中各部位不应期不一致；③环路中有传导性减慢的部位;2．功能性环行通路在冲动向前扩布途中,若遇到心肌缺血损害而使传导被阻断,从而改变冲动由另一通道较缓慢的速度扩布,其后再回到原来的位点;功能性折返在无明显解剖环路时即可发生;二、心律失常发生的离子通道靶点学说心肌细胞膜上存在多种离子通道,如I Na,I Ca,I kr,I ks,I kur,I k1,I to,I kATP等,这些通道表达和功能的彼此平衡是心脏正常功能的基础;当某种通道的功能或表达异常时,通道间平衡被打破,将出现心律失常;如上述编码I Na,I kr,I ks通道的基因发生突变,引起Na+内流增加或K+外流减少,使心肌复极减慢,产生Q-T 间期延长综合征;对I Na抑制过强,将出现传导阻滞,易诱发折返激动而致心律失常;I kur钾电流主要存在于心房,I kur的增强与房性心律失常如房颤发生密切相关;房扑及某些快速型室性心律失常发生时,APD 的缩短是L-型钙电流在起主导作用;最佳靶点学说The theory of the best targets认为：I Na,I Ca,I kr,I ks,I kur,I to,I k1等与心律失常发生、发展及消除关系密切,是抗心律失常药物作用的最佳靶点;一个理想的抗心律失常药物应对上述靶点有作用,至少是二种以上;三、心律失常发生的分子机制有关心律失常的许多理论都是基于对心脏电生理的认识;心肌细胞离子通道的结构和功能的改变所引起离子流的变化则是心律失常发生机制中研究的焦点;心律失常的发病机制常常与心肌细胞复极化异常有关;任何离子通道蛋白的变化均有可能导致离子流异常而产生畸形的动作电位,最后体现在心电图上而显示出心律失常特征;QT间期延长综合征long QT syndrome, LQTS是目前第一个被肯定的由基因缺陷引起复极化异常的心肌细胞离子通道疾病,也是第一个从分子水平揭示了心律失常发生机制的疾病;LQTS是以心电图QT间期延长和发生恶性心律失常性晕厥及猝死为特征的一组症候群;如由QT间期延长而产生的尖端扭转型室性心动过速torsade de pointes;迄今为止,至少明确有八个基因的突变可引起心肌细胞离子通道的功能异常而导致心律失常,包括钾通道基因KCNQ1KvLQT1、KCNE1minK、HERG、KCNE2MiRP1和KCNJ2；钠通道基因SCN5A；钙通道基因RYR2和锚蛋白B基因AnkyrinB;心律失常类型涉及到长LQTS、Brugada综合征、特发性室颤、儿茶酚胺性室颤、新生儿猝死、房室传导阻滞及房颤等;一遗传性LQTS1．LQT11996年Wang等用原位克隆的方法证实了LQT1的致病基因为KvLQT1,后被命名为KCNQ1;正常情况下,位于第11号染色体上的KvLQT1基因与位于21号染色体上的minK基因编码的蛋白质共同形成有功能的I ks通道,控制心肌复极化过程;KvLQT1突变时心肌细胞I ks电流减小,心室复极化减慢导致QT 间期延长;KvLQT1突变的类型有错义突变、无义突变、缺失/插入突变、移码突变和剪接突变;这些突变引起氨基酸替换或蛋白质合成中某些氨基酸的终止;基因突变的致病机制目前认为是,正常和突变KvLQT1亚单位的组合可形成异常I ks通道,KvLQT1突变是通过一种负显性机制或功能丧失机制发挥作用的;负显性是指KvLQT1突变型通过一种“毒性”作用干预正常野生型的功能使电流密度降低,而其他电流的动力学特征没有大的改变;功能丧失是指只有突变型失去活性;无论上述哪种机制都导致I ks 减小,心肌复极时间延长,发生心律失常的危险性增加;不同的基因突变类型导致I ks通道功能异常的程度不同;LQT1占LQTS基因型的42%;2．LQT2Jiang等通过候选基因定位法确定了LQT2的致病基因是HERG基因;当位于7号染色体编码I krα亚基的HERG基因突变,导致畸变亚基的合成,畸变亚基不能与正常亚基组装成有功能的I kr通道,导致I kr电流减小或消失,从而使心肌细胞复极化过程减慢,QT间期延长;HERG突变的类型有错义突变、无义突变、缺失/插入突变、移码突变和剪接突变;多为错义突变,其变异的范围极广,几乎跨越整个亚基长度包括N-末端和C-末端区域;HERG变异可导致I kr电流的减少,目前其机制大致可归结为以下几点：一是HERG基因内缺失突变产生的异常亚基不能与正常亚基共同装配形成I kr通道,从而导致功能性野生型I kr通道数量减少,复极化I kr流的减弱；二是HERG错义突变产生的亚基与正常亚基共同装配成I kr通道时,单个突变亚基就能表现出丧失功能的变异通道表型即显性负作用机制,结果造成通道功能丧失,从而复极化I kr流大为减少；三是由于基因突变,通道蛋白表达的数量和质量出现问题,蛋白转运定位障碍,合成的蛋白质滞留在内质网内,表现为表达数量不足,细胞膜通道减少,电流密度降低;LQT2占LQTS基因型的45%;3．LQT3Jiang和Wang等用侯选基因定位法确定了LQT3致病基因是SCN5A,位于3p21-24,是编码钠通道的基因;正常情况下,在心肌细胞动作电位除极时SCN5A编码的钠通道激活,形成动作电位的除极相,然后于复极时失活,通道关闭而突变的SCN5A编码的通道没有失活状态,或从失活状态恢复到静息状。

第一章心脏电生理基础第一节心肌细胞的生物电现象一、心肌细胞的分类根据组织学和生理学特点，可将心肌细胞分为两类。

1、普通心肌细胞包括心房肌和心室肌细胞，含有丰富的肌原纤维，具有兴奋性、传导性和收缩性，但一般不具有自律性。

这类心肌细胞具有稳定的静息电位，主要执行收缩功能，故又称为工作细胞。

2、自律细胞是一类特殊分化的心肌细胞，主要包括P细胞和浦肯野细胞，组成心脏的特殊传导系统。

这类细胞除了具有兴奋性、传导性外，大多没有稳定的静息电位，但可自动产生节律性兴奋，控制整个心脏的节律性活动。

由于很少含或完全不含肌原纤维，基本不具有收缩功能。

二、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制心肌细胞膜内外的离子浓度不同（见表1-1-1），安静状态下细胞膜对不同离子的通透性也不同，这是心肌细胞跨膜电位形成的主要离子基础。

11、静息电位人类心室肌细胞的静息电位为－90 mV，其形成机制与静息时细胞膜对不同离子的通透性和离子的跨膜浓度差有关。

在静息状态下心室肌细胞膜上的内向整流Ik1通道开放，其通透性远大于其他离子通道的同透性，因此，K+顺其浓度梯度由膜内向膜外扩散，造成膜内带负电，膜外带正电，从而形成了膜内外的电位差。

这种在静息状态下，心肌细胞膜内外的电位差就称为膜的静息电位。

此时，心肌细胞处于极化状态。

2、动作电位刺激心室肌细胞使其兴奋，膜内外的电位就会发生突然转变，膜内电位由负电位转变为正电位，而膜外则由正电位转变为负电位。

这种膜电位的变化称为动作电位。

通常将心室肌细胞动作电位分为0期、1期、2期、3期、4期五个时相（图1-1-1）。

（1）去极化过程。

心室肌细胞的去极化过程又称动作电位0期。

心室肌细胞在外来刺激作用下，首先引起部分电压门控式Na+通道（INa通道）开放和少量Na+内流，造成细胞膜部分去极化。

当膜电位由静息水平（膜内－90mV）去极化到阈电位水平（膜内－70mV）时，细胞膜上INa通道的开放概率明显增加，于是Na+顺其浓度梯度和电位梯度由膜外快速进入膜内，使细胞膜进一步去极化，膜内电位迅速上升到正电位（＋30mV）。

电生理课个人总结引言电生理学是生物医学工程领域中的一门重要学科，研究生物体内的电流传导、细胞膜电位以及神经和心脏电活动等等。

本文将对我在电生理课程中所学到的知识进行总结和回顾，并探讨其在生物医学工程领域的应用。

电生理的基础概念1. 细胞膜电位细胞膜电位是指细胞质与细胞外液之间的电位差。

在静息状态下，细胞内质膜相对于细胞外液带负电位，约为-70毫伏。

这种负电位使细胞膜对离子的通透性发生变化，进而控制细胞内外离子的平衡和电活动。

2. 神经元动作电位神经元是电生理研究的重要对象之一，神经元的传导是通过动作电位来实现的。

动作电位是指神经元膜电位在被激发后发生瞬时变化，并随之产生一系列生物电活动，通常具有快速上升和下降的特点。

动作电位的产生主要受到细胞质中离子通道的控制，其传导速度和幅度可由不同离子通道的开放和关闭程度来调节。

3. 心脏电活动电生理学在研究心脏电活动方面发挥了重要作用。

心脏是由心肌细胞构成的，心肌细胞具有自身起搏和传导的能力。

心脏电活动主要通过传导系统来进行，其中包括窦房结、房室结、希氏束和浦肯野纤维等。

正常的心脏电活动可以通过心电图等工具进行监测和分析，从而判断心脏的正常功能和异常情况。

电生理在生物医学工程中的应用1. 生物电信号采集与分析生物电信号采集与分析是电生理学在生物医学工程中的重要应用之一。

通过使用生物电传感器和信号处理技术，可以将生物体内的电信号（如脑电图、心电图等）进行采集和记录，并对其进行分析、识别和解读。

这些信号的分析有助于医学领域对神经系统和心血管系统等的研究，也有助于提高疾病的诊断和治疗水平。

2. 心脏起搏器和除颤器设计心脏起搏器和除颤器是电生理学在生物医学工程领域中的另一个应用领域。

起搏器是一种可以通过电刺激来恢复心脏正常节律的设备，而除颤器则可以通过电击来处理心脏停跳时的紧急情况。

这些设备的设计和研发都离不开电生理学的基础知识，通过研究细胞膜电位和神经元动作电位等电生理参数，可以更好地控制和调节心脏电活动，从而提高设备的效果和安全性。

第二十二章抗心律失常药心律失常主要是心动节律和频率异常。

心律正常时心脏协调而有规律地收缩、舒张，顺利地完成泵血功能。

心律失常时心脏泵血功能发生障碍，影响全身器官的供血。

第一节心律失常的电生理学基础一、正常心脏电生理特性正常的心脏冲动起自窦房结，顺序经过心房、房室结、房室束及浦肯野纤维，最后到达心室肌，引起心脏的节律性收缩。

心脏活动依赖于心肌正常电活动，而心肌细胞动作电位的整体协调平衡是心脏电活动正常的基础。

单个心肌细胞动作电位特性又取决于各种跨膜电流的平衡状态。

按动作电位特征可将心肌细胞分为快反应细胞和慢反应细胞两大类。

快反应细胞：快反应细胞包括心房肌细胞、心室肌细胞和希-浦细胞。

其动作电位0相除极由钠电流介导，除极速度快、振幅大。

多种内向和外向电流参与快反应细胞的动作电位整个时程。

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，除极速度慢、振幅小。

慢反应细胞无内向整流钾电流（I K1）控制膜电位，其静息电位不稳定，容易去极化，故自律性高。

心脏的自律细胞主要有窦房结细胞、房室结细胞和希-浦细胞，可自动发生节律性兴奋。

自律性的产生源于自律细胞动作电位4相自动去极化：1.希-浦细胞4相自动去极化主要由I f决定；2.窦房结及房室结细胞4相自动去极化则由I K逐渐减小而I f、I Ca（T）、I Ca（L）逐渐增强所致。

动作电位4相去极速率、动作电位阈值、静息膜电位水平和动作电位时程的变化均可影响心肌自律性。

兴奋可沿心肌细胞膜扩布并向周围心肌细胞传导。

传导速度由动作电位0相去极化速率和幅度决定，因此I Na、I Ca（L）分别对快反应细胞和慢反应细胞的传导性起决定作用。

二、心律失常的发生机制冲动形成异常和（或）冲动传导异常均可导致心律失常发生。

1.折返定义：是指一次冲动下传后，又沿另一环形通路折回，再次兴奋已兴奋过的心肌，是引发快速型心律失常的重要机制之一。

原因：心肌传导功能障碍是诱发折返的重要原因。

生理学心肌电生理
生理学中心肌电生理主要研究心肌细胞的电活动规律，包括心肌细胞的兴奋性、自律性、传导性和收缩性等。

心肌细胞的电活动是心脏跳动和泵血的基础，对于维持人体正常生理功能至关重要。

心肌细胞在受到刺激时，会产生动作电位，这是心肌细胞兴奋的标志。

动作电位分为0期、1期、2期、3期和4期五个时相，每个时相都有不同的离子通道开放和关闭，从而形成电位的峰值和转折。

心肌细胞的自律性是指心肌细胞在没有外来刺激的情况下，能够自动产生节律性的兴奋和收缩。

自律性的产生依赖于心肌细胞的膜电位和特殊的离子通道。

心肌细胞的传导性是指兴奋在心肌细胞之间的传递速度和传递方向。

传导的速度和方向受到多种因素的影响，包括细胞内外的离子浓度差、细胞膜的通透性和特殊通道的开放状态等。

心肌细胞的收缩性是指心肌细胞在受到刺激时，能够通过兴奋-收缩耦联机制，将电兴奋转化为肌肉的机械收缩，从而推动血液的流动。

总之，心肌电生理是生理学中研究心肌细胞电活动规律的重要领域，对于理解心脏的正常生理功能和疾病的发生机
制具有重要意义。

电生理概括
电生理学是生理学的一个分支，研究生物体内电流和电场的产生、传播和影响。

电生理学主要关注生物体内细胞和组织中的电信号生成、传递和调控。

概括电生理学的主要内容包括：
一、细胞膜电位：电生理学研究细胞膜上的电位变化，特别是神经元和肌肉细胞等可激发细胞。

二、离子通道：研究细胞膜上的离子通道，这些通道是负责控制离子流动的蛋白质，对细胞膜电位的调控起重要作用。

三、动作电位：描述神经元和肌肉细胞等可激发细胞在受到刺激时发生的快速、短暂的电位变化。

四、突触传递：研究神经元之间通过突触传递信息的过程，包括兴奋性和抑制性突触。

五、心脏电生理学：研究心脏细胞的电生理学特性，包括心脏的起搏和传导系统，以及心脏节律的调控。

六、电生理药理学：研究影响离子通道和细胞膜电位的药物，用于治疗心血管和神经系统疾病。

心电图学中级知识点总结心电图学是临床医学中非常重要的一门学科，它通过记录心脏电活动的方式，可以帮助医生诊断心脏疾病和评估患者的心脏功能。

在心电图学的学习过程中，有一些中级知识点是非常重要的，掌握这些知识点可以帮助医生更准确地诊断和治疗心脏疾病。

本文将对心电图学中的中级知识点进行总结，希望对学习心电图学的医学生和临床医生有所帮助。

1. 心脏电生理学基础知识心脏电生理学是心电图学的基础，掌握心脏的电生理学知识是学习心电图学的重要步骤。

心脏电生理学主要包括心脏电势的生成和传导，心脏电活动的传导路径，以及心脏各个部位的电活动特点。

对于心脏电势的生成和传导，我们需要了解心脏细胞的兴奋-传导-收缩过程，了解心脏的兴奋传导系统如窦房结、房室结、希氏束和束支的功能和特点。

此外，还需要了解心室肌细胞的兴奋传导过程和心室肌肌肉纤维的电活动传导特点。

2. 心电图的基本原理心电图是通过记录心脏电活动时产生的电压变化来反映心脏的活动情况。

心电图的基本原理是心脏电活动在体表产生微电压，经皮肤电极传导到心电图机上记录下来。

在学习心电图的过程中，我们需要了解体表导联的构成和位置，了解不同导联在记录心电图时的作用和特点，了解心电图机的基本原理和记录参数的设置等。

此外，了解心电图记录时的常见干扰因素如肢体运动、肌肉震颤等对心电图的影响也是非常重要的。

3. 心脏节律的分析与诊断心脏节律是心电图学中的重要知识点，掌握心脏节律的分析和诊断可以帮助医生诊断很多心脏疾病。

在学习心脏节律时，我们需要了解正常心脏的节律特点，了解常见的心律失常类型如窦性心律不齐、房性心律不齐、房室传导阻滞、室性心律不齐等，了解各种心律失常的心电图特征和临床表现，并学会根据心电图特征来诊断心律失常的类型和病因。

4. 心肌缺血和心肌梗死的诊断心肌缺血和心肌梗死是导致心绞痛、心肌梗死等心脏疾病的主要病因，诊断心肌缺血和心肌梗死是心电图学的重要内容。

在学习心肌缺血和心肌梗死的诊断时，我们需要了解心肌缺血和心肌梗死的发病机制和病理生理特点，了解心肌缺血和心肌梗死的心电图表现如T 波改变、ST段改变、Q波等特征，学会根据心电图的特征来判断患者是否存在心肌缺血和心肌梗死，并进行相应的诊断和治疗。

电生理检查基本知识
电生理检查是一种利用心内心电图记录和心内刺激技术来诊断心律失常和评价治疗效果的方法。

它通常针对病情比较稳定、可以进行平躺活动的患者进行。

电生理检查的主要过程是通过锁骨下静脉和股静脉等途径，将电极导管插入心脏内部，记录心内心电图，同时进行心内刺激，诱发心律失常，以明确病变部位和性质。

电生理检查不仅可以对心脏的整体电生理活动进行评估，还可以对心脏的局部电生理特性进行研究。

例如，通过希斯氏束电图记录，可以了解房室传导阻滞及异位性心动过速等疾病的电生理特性，为临床诊断和治疗提供重要依据。

在电生理检查中，心脏不应期、向心性室房逆行传导、偏心性室房逆行传导、递减传导等电生理现象是常见的。

这些现象的产生与心肌组织或心肌细胞的电生理特性有关，对于理解心律失常的发生机制和制定治疗方案具有重要意义。

同时，电生理检查还可以结合其他检查手段，如超声心动图、核磁共振等，对心脏结构和功能进行全面评估。

这有助于发现潜在的心脏疾病，为临床治疗提供更为准确的依据。

总之，电生理检查是一种重要的心脏电生理研究手段，对于心律失常的诊断和治疗具有重要意义。

通过全面了解电生理检查的基本知识和技术，可以更好地为心脏病患者提供精准的诊断和治疗方案。