离子浓度变化对心室肌细胞活动的影响

二、离子浓度变化对心室肌细胞活动的影响

(一)K浓度变化对心肌细胞电活动的影响

在钾摄入过多,急性酸中毒时细胞外H与细胞内K置换,大面积组织创伤释出大量的K等原因,使血清K浓度高于5.5mmol/L时,称为高钾血症,亦称为高血钾。长期禁食,剧烈地呕吐或腹泻,以及长期应用排钾利尿剂后,使血K浓度低于3.5mmol/L,称为低钾血症,亦称为低血钾。

1.高血钾对心肌细胞电活动的影响 高血钾时,细胞内外K浓度差减小,K外流量减少,使静息电位(绝对值)减小,兴奋性增高。静息电位减小,膜上处于复活状态的钠通道数量减少,Na内流的电位梯度减小,二者均使INa减小,Na跨膜内流量减少和内流的速度减慢,动作电位幅度(action potential amplitude)减小,0期除极速度减慢,使兴奋传导减慢而易于发生传导阻滞。

高血钾时心肌细胞膜对K的通透性增大,K外流加快,故动作电位复极速度加快(主要是2期和3期缩短),动作电位时程缩短。动作电位2期内流的Ca2+减少,使心肌的收缩力减弱。

2.低血钾对心肌细胞电活动的影响 低血钾时,细胞内外K浓度差增大,从理论上分析,应是K外流增多,静息电位值增大呈超极化改变,兴奋性降低。但在实验中观察到,低血钾时,心肌细胞膜对K的通透性降低,K外流减少,静息电位减小,兴奋性增高。K浓度降低对Ca2+内流的抑制作用减弱,ICa增大,内流的Ca2+增多,心肌收缩力增强。细胞内Ca2+浓度升高,Ca2+同钙通道内侧的位点结合而使通道失活加快,故平台期可缩短。低血钾时细胞膜对K的通透性降低,复极3期减慢,动作电位时程延长。

(二)Ca2+浓度变化对心肌细胞电活动的影响

各种原因引起甲状旁腺功能亢进,使骨盐分解过多;维生素D中毒使小肠吸收Ca2+增多,以及骨肿瘤破坏骨组织等,使Ca2+浓度高于2.75mmol/L,称为高钙血症,或称高血钙。甲状旁腺功能减退,维生素D缺乏和肠道吸收Ca2+减少等原因,使血Ca2+浓度低于2.2mmol/L时,称为低钙血症,或称为低血钙。(https://www.daowen.com)

1.高血钙对心肌细胞电活动的影响 高血钙时,进入细胞内的Ca2+增多,在使Ik1的激活程度增大使K外流有所增多的同时,还对影响静息电位的钠背景电流(少量Na内流)有抑制作用(即Ca2+的膜屏障作用),使静息电位稍增大,导致兴奋性降低。Ca2+浓度增加对INa抑制作用增强,0期Na内流减少,动作电位幅度减小和0期除极速度减慢,兴奋传导速度减慢。2期Ca2+内流增多,心肌收缩力增强。细胞内Ca2+浓度升高,通过上述机制使2期缩短,同时还通过激活Ik和Ik1,使复极2期和3期加速,导致动作电位时程缩短。

2.低血钙对心肌细胞电活动的影响 低血钙时对心肌细胞电活动的影响同高血钙时相反。

(三)Na浓度变化对心肌细胞电活动的影响

心肌细胞对Na的变化不如对K和Ca2+浓度变化敏感。只有在血中Na浓度发生很大变化时,才对心肌细胞的活动产生影响。

高血钠(血中Na高于150mmol/L)时,跨膜Na浓度差增大,INa增强,动作电位幅度增大和0期去极速度加快。低血钠(血中Na小于130mmol/L)时,对心肌细胞电活动的影响同高钠相反。

从上可见,Na、K和Ca2+三种离子在心室肌细胞(心房肌细胞与之相同)电活动发生和发展过程中,作为一个整体表现出相应的作用。静息状态下,由Ik1引起的K跨膜运动导致静息电位的形成。静息电位为Na内流提供了电位差。INa引起膜去极和反极化的过程中,又使膜上的Ito、Ik和ICa激活。伴随Na内流停止,细胞膜进入复极状态。在复极的晚期Ik1激活,该电流既参与复极3期的电位变化又使膜维持在静息电位水平。

在细胞外液中,三种离子中的任一离子浓度变化,不但该离子参与的心肌细胞电活动发生改变,由于存在相互制约的关系,故还会对其他离子的作用产生影响。