心律失常与心电生理
心律失常是指与正常节律有变异的心律，即起搏、兴奋和传导功能的异常，临床上，大多按心率快慢分为快速型心律失常和缓慢型心律失常两大类，从电生理和心肌特性考虑，将心律失常分为冲动起源、冲动传导异常以及以上两类心律失常的不同组合。主动性异位心搏（律）的成因有自律性异常（升高或降低）、非自律细胞的异常自律性、触发性活动、局部电位差和折返激动等，其中自律性升高、触发性活动和折返激动更为常见。产生折返激动的条件是单向阻滞、不应期缩短、传导速度慢和传导路径长，折返激动不仅是冲动起源失常，也是传导性失常的重要原因。还应指出触发性活动与自律性异常（正常和异常自律机制）有区别，触发性活动由先前的兴奋所触发引起新的、而非本身自动除极所形成，两者的形成机制不同。
心肌细胞离子通道种类繁多、结构复杂，与心脏密切相关的主要是钠、钾和钙等通道，与心律失常的发生、发展有密切关系。心脏离子通道病是由基因异常或后天获得性因素所致的心脏离子通道功能失调所引起的一组疾病。钠、钾、钙等离子通道的组成蛋白，或者是和这些离子通道相互作用的蛋白都与心脏离子通道的功能相关，一旦编码这些蛋白的基因发生了突变，则称之为离子通道病。目前已知的心脏离子通道病包括长QT综合征（LQTS）、儿茶酚胺敏感性室性心动过速（CPVT）、Brugada综合征（Brs）、进行性心脏传导疾病（CCD）、短QT综合征（SQTS）、心房颤动、病态窦房结综合征和扩张型心肌病（DCM），而婴儿猝死综合征中大概10%的病例与离子通道病有关。
1.钠通道 人类心脏钠通道由α亚基和β亚基共同构成，其中α亚基是完成通道功能的主要部分，β亚基可调节通道的功能。心脏钠通道α亚基是由基因SCN5A编码，由4个同源结构域（D1～D4）组成的跨膜蛋白，其中每一个结构域包含6个跨膜片段（S1～S6）。钠通道介导强大的内向电流，使细胞除极传播心脏兴奋。钠通道基因SCN5A突变，使得钠通道失活加速、恢复减慢或功能丧失，将引起Brugada综合征；当SCN5A基因突变使通道功能增强时将导致长QT综合征3型（LQTS3）。钠通道功能下降还与家族性心脏传导阻滞和扩张性心肌病有关。
2.钙通道 心脏细胞至少有4种钙通道，L-型钙通道和T-型钙通道分布在细胞膜。另外2种为分布在细胞内肌浆网膜上的Ca2+释放通道。L-型钙通道由α1亚基和α2、β、γ及δ亚单位共同构成，α1亚基构成通道的孔区，β亚基对通道有调节功能。心肌兴奋时L-型钙电流（ICa-L）触发肌浆网释放Ca2+，是心肌细胞兴奋-收缩耦联中的关键环节，并受肾上腺素能神经的调节。ICa-L增大与早期后除极（EAD）、延迟后除极（DAD）等触发性心律失常有关，其功能增强还将引起Timothy综合征（LQT8），而使通道功能丧失会引起QT间期的缩短并伴Brugada综合征。T-型钙通道主要分布在窦房结和房室结，T-型钙电流（ICa-T）的主要生理功能是形成自律细胞的0期除极电流。心肌细胞内肌浆网上分布的Ca2+释放通道，由RyR2基因编码。RyR与肌浆网上的内在蛋白Triadin、Junctin以及肌浆网中的贮钙蛋白CASQ2构成的通道复合物，是肌浆网储存和释放Ca2+所必需的，共同参与Ca2+诱导的Ca2+释放过程，对调节胞质内的Ca2+浓度和兴奋-收缩耦联过程起重要作用。RyR2基因和CASQ2基因的突变分别引起儿茶酚胺敏感性室性心律失常（CPVT）的显性遗传和隐性遗传。
3.钾通道 钾通道的种类很多，最大的一类是电压门控性钾通道（Kv），主要包括瞬间外向钾电流（Ito）通道，快激活延迟整流钾电流（IKr）通道、慢激活延迟整流钾电流（IKs）通道和超快速延迟整流钾电流（IKur）。另外一组是配体门控性钾通道，主要有内向整流钾通道（Kir）家族，包括内向整流钾通道（IK1）、乙酰胆碱敏感钾通道（KACh）、ATP敏感钾通道（KATP）等。(https://www.daowen.com)
Ito主要形成动作电位的复极1相。延迟整流钾通道电流（IK）对调节APD起着非常重要的作用，包括IKs、IKr和IKur。IKs在动作电位平台期缓慢激活，需数秒钟才能达到稳态，且在膜电位去极化状态通道不失活，是平台期复极化的主要电流之一。通道功能丧失将引起LQT综合征。IKr基因突变引起的2型LQTS。IK1通道功能丧失时将引起7型LQTS。KACh通道主要分布在窦房结、房室结和心房肌，是迷走神经调节的主要作用点。KATP通道在体内广泛存在，心肌组织KATP通道是关闭的，当发生心肌缺血时，细胞内ATP／ADP比值下降，引起KATP通道开放，使大量K+外流，APD缩短，使心肌收缩力减小和心肌能量消耗，对心肌有保护作用，这在缺血预适应时尤为重要。
4.起搏通道电流（If） 是超极化激活阳离子电流，由Na+和K+所携带，是窦房结起搏的主要电流，该电流由HCN基因编码包括HCN2和HCN4。HCN4基因突变与遗传性病态窦房结综合征有关。
除基因突变外，其他一些外界因素如药物、电解质紊乱、心肌缺血等亦可引起离子通道功能改变，导致获得性心律失常。获得性LQTS是医源性的，由药物、电解质紊乱（低血钾、低血镁）、心动过缓性心律失常、缺血性心脏病或心肌病引起。一些因素可增加药物致QT间期延长的危险性。这些药物有抗心律失常药（Ⅰa和Ⅲ类）、抗生素（红霉素、酮康唑等）、H1受体阻滞剂（特非那定、阿司咪唑）、抗抑郁药（三环类、四环类、酚噻嗪类、氟哌啶醇）、胆碱能激动剂等。这些药物影响同样的或不同的复极化电流、单核苷酸多态性（SNPs）和基因突变。心脏离子通道在开发新的心血管药物方面已经占据重要地位，随着膜片钳技术和分子克隆技术的发展，离子通道结构和功能的关系可望得到进一步揭示，为开发新的诸如抗心律失常药物以及心肌保护药物提供新靶点和新途径。