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生理学精要(3)

时间:2005-07-29 23:07来源:医学考研论坛 作者:bioguider 阅读:

二、 基本概念
心动周期(cardiac cycle)、每搏输出量(stroke volume)、舒张末期容量(end-diastolic volume) 、收缩末期容量(end-systolic

volume)、射血分数( ejection fraction)、心输出量(cardiac output)、心指数(cardiac index )、心肌收缩能力(cardiac

contractility)、心力储备 (cardiac reserve)、兴奋性(excitability)、自律性(autorhythmicity)、传导性(conductivity)、收缩

性(contractivity)、绝对不应期(absolute refractory period)、有效不应期(effective refractory period)、相对不应期(

relative refractory period)、血压(blood pressure)、 收缩压(systolic pressure, SP)、舒张压(diastolic pressure,DP )

、脉压(pulse pressure)、平均动脉压(mean arterial pressure,MAP)、动脉脉搏(arterial pulse)、中心静脉压(central

venous pressure, CVP)、压力感受性反射(baroreceptor reflex)

三、重点与难点提示

第一节 心脏的泵血功能
1.1心动周期
心脏每收缩和舒张一次,称为一个心动周期(cardiac cycle)。其长短等于60/心率(秒)。心动周期的特点是:房室不同时收缩,心室收

缩紧跟在心房收缩完毕后进行;有全心舒张期;舒张期长于收缩期。
1.2 心脏的泵血过程
当心室肌收缩使室内压(Pv)升高超过房内压(Pa)时房室瓣关闭,但低于动脉压(PA)使动脉瓣处于关闭状态,此时心室容积不变室内压迅

速增加,这一时期即等容收缩期。随着心室肌进一步收缩,Pv继续升高,超过PA,动脉瓣开放,分别为快速射血期和减慢射血期,在快

速射血期内Pv和PA均达到最高值。随后心室肌舒张,Pv下降,动脉瓣关闭;而Pv仍高于Pa致房室瓣关闭,进入等容舒张期,此期心室容

积几乎不变而Pv迅速下降。随着心室肌的进一步舒张,Pv继续下降,当Pv低于Pa时房室瓣开放,血液从心房进入心室,分别称为快速充

盈期和缓慢充盈期。在缓慢充盈期的晚期,由于心房肌收缩致Pa升高超过Pv,可将一部分血液挤向心室,占心室充盈的30%。

因此,在一个心动周期中,室内压变化最快的时期是等容收缩期和等容舒张期;室内压最高与最低的分别为快速射血期和快速充盈期。

心室射血的动力是心室肌收缩,而心室充盈是由于心室肌舒张与心房肌收缩。

2. 心脏泵功能的评价
2.1每搏输出量 一侧心室每次收缩所射出的血量称为每搏输出量(stroke volume)或每搏量,等于舒张末期容积-收缩末期容积,成

人一般为70 ml 左右。
2.2每分输出量 指一侧心室每分钟射出的血量,常称为心输出量(cardiac output),是衡量心脏泵血功能最基本的指标。等于每搏量

乘以心率,成人一般为5 L/min左右。在运动、激动、妊娠时心输出量增加,女性比同体重的男性低10%。
2.3 心指数 每平方米体表面积的心输出量称为心指数(cardiac index),可用于比较不同个体心脏的泵血功能。在运动、激动、妊娠时

心指数将增大,故应用静息状态即静息心指数来比较。成人静息心指数为3.0~3.5 L/(min.m2)。
2.4射血分数 每搏量占心室舒张末期容积的百分比称为射血分数(ejection fraction),正常值为50%。该指标考虑了心室舒张末期容

积的变化,能较早地反映心功能的异常。
2.5心力储备 心输出量随代谢需要而增加的能力称为心力贮备(cardiac reserve)。包括心率贮备、收缩期贮备与舒张期贮备,其中

以心率贮备和收缩期贮备的贮备能力最强。心力贮备是反映心脏健康程度的重要指标。
一般来说,以上5项指标越大,心脏的泵血功能越好。
2.6搏功 心脏一次收缩所作的功称为每搏功即搏功(stroke work)。心脏每分钟所作的功则称为每分功。

3.心脏泵功能的调节
衡量心功能的最基本指标是心输出量(=心率×每搏量)。由于心肌细胞之间存在低电阻的闰盘,故心房肌或心室肌收缩是全或无的。因

此,每搏量决定于单个心肌收缩的强度与速度其影响因素是:
3.1 前负荷 即心室舒张末期容积或心室舒张末期压力(又名充盈压)。以心室舒张末期容积或压力为横座标,搏功为纵座标所表达的

关系曲线,称为心功能曲线(Starling 曲线),包括:(1)充盈压在12~15 mmHg(16~20 cmH2O)范围内,心肌粗、细肌丝重叠最好,

所产生的收缩最强,此时的前负荷称为最适前负荷。(2)一般正常人的心室充盈压为5~6 mmHg(6.8~8.2)cmH2O,即在心功能曲线的

升支段工作。此时随着前负荷增加,粗、细肌丝的有效重叠增加,心肌收缩加强,每搏量增加。这种调节也称为异长自身调节,可对搏

出量进行精细调节。(3)充盈压在15~20 mmHg(20~27 cmH2O),曲线渐趋平坦,无明显降支。 这是因为心肌的静息张力很大,避免了

肌小节的过度延伸。
3.2 后负荷 即动脉血压。在其它因素不变的情况下,后负荷越大,心室等容收缩期延长,使射血期缩短;同时心肌收缩所产生的能量

用于升高室内压的部分增加,致射血速度降低,因此每搏量减少。实际上在整体情况下由于每搏量减少致心室舒张末期容积增大,又可

通过异常自身调节增加搏出量,使动脉血压在70~180 mmHg范围内心输出量保持相对稳定。
3.3心肌收缩能力 指与前、后负荷无关的心肌本身的内在收缩特性。受活化的横桥数、横桥循环中各步骤的速率及横桥ATP酶活性等因

素的影响。心肌收缩能力可因运动、肾上腺素、甲状腺激素等增强,而ACh及酸中毒等则可降低。
心率在低于160~180次/分时,心输出量与心率呈正变。当心率超过180次/分时由于心脏消耗能量过多以及心动周期过短致快速充盈期

缩短,每搏量太小使心输出量降低。

第二节 心肌生物电现象及生理特性
1.心肌生物电现象
1.1 心室肌细胞的跨膜电位 心室肌细胞的静息电位为-90 mV,主要是IK1通道开放所致。
心室肌细胞的动作电位分为5期:
0期去极(膜内电位-90 mV~+30 mV):具有速度快(300V/s)、幅度大(120 mV)、时间短(1~2 ms)的特点,由快Na+通道开放、Na+ 内

流所致;
1期复极(膜内电位+30 mV~0 mV),也称为快速复极期,由一过性的K+外流引起(Ito);
2期(膜内电位在0 mV左右):持续时间约100~150 ms,也称为平台期。平台期的存在是心室肌细胞与神经细胞、骨骼肌细胞动作电位

的最大区别,也是心室肌细胞动作电位持续时间长的主要原因。该期的形成机理是K+外流与Ca2+内流以及少量的Na+内流所负载的电荷

相等。
3期(膜内电位0 mV~-90 mV):K+外流所致。
4期:膜电位稳定在-90 mV。该期通过Na+泵的运转将内流的Na+泵出,外流的K+摄回;同时Na+顺浓差内流提供能量将Ca2+逆浓差转运

出细胞,恢复膜两侧的离子平衡。
1.2浦肯野细胞的生物电
浦肯野细胞动作电位的0期、1期、2期、3期的分期和形成机制与心室肌细胞相同,不同点是4期有自动去极化。
4期自动去极化的产生机制是:浦肯野细胞膜上有一种Na+通道在复极到-60 mV时自动开放,随着复极的进行,开放的Na+通道增加,

当复极到-100 mV,开放的数目最大,这种离子通道称为If 通道。即4期自动去极化的产生主要是逐渐增强的Na+内流以及少量的K+

外流衰减。
1.3窦房结细胞的生物电
0期去极(膜内电位-70 mV~0 mV),具有幅度小(70mV)、速度慢、无超射的特点,由Ca2+内流引起。
复极过程无明显的平台期,1、2、3期融合,由K+外流引起。
4期有自动去极化,与衰减的K+外流,If 电流,Na+-Ca2+交换电流及Ca2+内流有关,其中最主要的是衰减的K+外流。在所有的心肌

细胞中,以窦房结细胞的4期自动去极化速度最快。
因此,根椐0期去极的速度可将心肌细胞分为快反应细胞与慢反应细胞;根椐4期有无自动去极化可分为自律细胞与非自律细胞。如心室

肌细胞为快反应非自律细胞,窦房结细胞为慢反应自律细胞。

2. 心肌的生理特性
2.1自律性
指在未受外来刺激的情况下,细胞自动产生节律性的兴奋。特殊心肌细胞几乎均具有自律性。其中以窦房结的自律性最高,因此,窦房

结成为心脏的正常起搏点。由窦房结起搏的心律称为窦性心律。心脏其它的自律细胞则称为潜在起搏点(异位起搏点),所引起的心脏

活动称为异位心律。窦房结作为心脏起搏点的机制是:抢先占领原则和超速驱动抑制。
影响自律性的因素有:4期自动去极化速度、最大复极电位水平和阈电位水平,其中以4期自动去极化速度最重要。此外,心脏在正常情

况下还表现出心率变异。
2.2兴奋性
影响兴奋性的有:静息电位水平、阈电位水平以及Na+通道的性状。由于Na+通道在兴奋过程中将分别经过备用、激活、失活,再回到备

用状态,因此心肌细胞在产生动作电位之后,其兴奋性将发生周期性的变化。从0期去极到复极的-55 mV,这一时期为绝对不应期,

Na+通道处于失活状态,兴奋性为零。从复极的-55mV到复极的-60 mV,在这一段时间内给予阈上刺激可产生局部反应,但不能产生动

作电位。因此从0期去极到复极的-60 mV这段时期内Na+通道基本处于失活状态,心肌不能再次产生动作电位。这一时期称为有效不应

期。心肌兴奋性的特点是:有效不应期长,相当于心肌收缩的整个收缩期及舒张早期。因此,在有效不应期内不会产生期前收缩。从复

极的-60 mV到复极的-80 mV这一时期称为相对不应期,此时Na+通道部分复活,给予阈上刺激可再次引起动作电位,但兴奋性低于正

常。从复极的-80 mV到复极的-90 mV则称为超常期,由于膜电位离阈电位较近,且Na+通道已基本复活,故兴奋性高于正常。心律失

常多产生于该期。值得注意的是,最近有报道指出,由于离子通道在心肌不同部位的不均衡分布,心房肌与心室肌之间、心室肌的不同

部位之间均存在有离子通道的种类、分布差异,称为心肌电生理特性的不均一性。
2.3传导性
2.3.1 心脏内兴奋传播的途径及特点
兴奋在心脏内的传播途径是:窦房结-心房肌(优势通道)-房室交界-房室束及左右束支-浦氏纤维-心室肌。其中,传导速度最慢

的部位是房室交界,这种现象也称为房室延搁,它的生理意义是保证房室不同,时收缩,心室收缩紧跟在心房收缩完毕后进行;传导最

快的是浦氏纤维,其生理意义是保证左、右心室几乎同时兴奋、同时收缩。此外,保证左、右心室几乎同时兴奋的次要原因是心肌细胞

间低电阻的闰盘联系。
2.3.2 影响传导性的因素
(1)心肌细胞的直径:细胞越大,电阻越小,传导越快,如浦氏细胞的直径最大,达70 μm,故传导速度最快;而房室交界的结区细

胞仅3 μm,传导速度最慢。
(2)动作电位0期去极速度与幅度:与传导速度呈正变。
(3)邻近未兴奋细胞的兴奋性:与传导速度呈正变。
4、收缩性
心肌收缩的特点有:全或无式收缩;因有效不应期长,不产生强直收缩;心肌细胞内的终末池不发达,故心肌细胞对细胞外液中Ca2+依

赖程度大;以及心功能曲线无降支。

第三节 血管生理
1、动脉血压
1.1基本概念
1.1.1动脉血压(arterial blood pressure):指血液在动脉内流动时对动脉管壁的侧压强。血压是以大气压为零,用高过大气压的数

值来表示的。
1.1.2 收缩压(systolic pressure, SP):指心脏收缩射血时动脉血压的最高值。也可以说在一个心动周期中动脉血压的最高值。正

常成年人为 90~140 mmHg。
1.1.3 舒张压(diastolic pressure, DP):指心室舒张时动脉血压的最低值。也可以说在一个心动周期中动脉血压的最低值。正常成年

人为60~90 mmHg。
1.1.4 脉压(pulse pressure) 收缩压与舒张压之差,一般为30~40 mmHg。
1.1.5 平均动脉压(mean arterial blood pressure):在一个心动周期中动脉血压的平均值。其近似值等于DP+1/3脉压。
1.1.6 体循环平均充盈压(mean circulatory filling pressure):心脏停跳时血管系统内的血液对血管壁的侧压强,平均为 7 mmHg


1.2 动脉血压的形成及其影响因素
1.2.1动脉血压的形成
首先循环系统有足够的血液充盈是形成动脉血压的前提,心脏射血和主要由小动脉和微动脉产生的外周阻力是关键,而大动脉管壁良好

的弹性缓冲了动脉血压的过度变化。以上四个方面的共同配合形成具有一定高度的动脉血压。
1.2.2影响动脉血压的因素
(1)每搏量 每搏量增加时,收缩期射入主动脉和大动脉中的血液增加,血液对血管壁的侧压强增加,收缩压升高。舒张期内血管中的

(责任编辑:泉水)
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