心脏的电传导系统：从窦房结到浦肯野纤维的精密生物钟

心脏的电传导系统：从窦房结到浦肯野纤维的精密生物钟

心脏的电传导系统是人体中最精密的生物钟之一，它通过电信号控制着心脏的每一次跳动。从窦房结到浦肯野纤维，这个系统确保了心脏能够以协调的方式收缩，从而维持血液循环。本文将为您详细介绍心脏电传导的奥秘。

心脏的电传导是指心脏内细胞之间传播的电信号。这种传导以动作电位的形式发生，由心脏的起搏细胞发出并传递。

起搏细胞，也称为传导细胞，在心脏细胞中占比相对较小，仅约占1%，但它们却是一个极具影响力的少数派。它们的特殊能力在于自律性，也就是说，它们能够持续不断地生成新的动作电位，并将这些电位传递到心脏的其余部分——也就是那占99%的其他心肌细胞。

这与骨骼肌细胞的工作方式不同，骨骼肌细胞的动作电位信号是直接从神经元获得的。

接收起搏细胞传来的心脏动作电位的细胞被称为心肌细胞（myocytes），它们构成了心肌层（myocardium），即心脏的中间肌肉层。心肌细胞也被称为收缩细胞（contractile cells），因为它们能够收缩，而这种收缩正是心脏泵血的机制。

动作电位的产生始于去极化（depolarization），这与极化（polarization）相反。在极化状态下，细胞外的正离子比细胞内的正离子更多。这种电荷差异被称为膜电位（membrane potential），因为细胞外的正离子更多，所以膜电位为负值。

所以，去极化是指膜电位变小，使得细胞比平时稍微更偏向正电荷——可以想象一个负面、阴郁的细胞在享受片刻的喜悦。

如果一个接一个的细胞发生去极化，就会形成去极化波，就像在足球场上，一群人同时做起了“人浪”。

在窦房结（SA结）中，有一群起搏细胞，这个结是一个小小的窦状结构，位于右心房的上部。每次心跳时，起搏细胞群中的一个细胞会自动首先发生去极化。事实上，每一次心跳可能由组中的不同细胞主导，但最终至少有一个细胞会放电，因为它们都是自律性的，这意味着每个起搏细胞都有能力在足够的时间后自行生成新的动作电位。

因此，作为一个整体，窦房结的起搏细胞就像一个军训官，给心脏其他部分发号施令。它们决定心脏何时收缩，何时放松，从而设定了心率。

从窦房结发出的去极化波通过整个心脏的起搏细胞传播得非常快，而通过心房和心室的心肌细胞时传播速度则较慢。一些起搏细胞位于房室结间束上，这些起搏细胞连接着窦房结与左右心房的多个位置，使得去极化波能够迅速到达两个心房的心肌细胞。

当心房的心肌细胞发生去极化时，它们会收缩，将血液从心房推动到心室。在这个过程中，去极化波还会从窦房结通过起搏细胞传导到房室结（AV结）。在房室结中，传导速度会显著减慢，主要有两个原因：首先，房室结细胞的直径非常小，这增加了电流流动的阻力；其次，房室结细胞使用相对较慢开启的钙离子通道，而不是较快开启的钠离子通道。

房室结是唯一一个能够将电信号从心房传导到心室的点——由于去极化波会引起肌肉收缩，这种轻微的传导延迟非常关键，它为心室提供了足够的时间，在收缩前充分充盈血液。假设由于某种原因，房室结的传导速度加快。那么，在这种情况下，心室充盈的时间就会减少，从而导致每次心脏收缩的搏出量和心输出量减少。

从房室结开始，去极化波通过心室的传导系统传播。首先，它进入希氏束（bundle of His），然后传导到左右束支，最后进入浦肯野纤维（Purkinje fibers）。浦肯野纤维是最后一部分传导组织，将去极化波传播到心脏的其余部分。希氏束-浦肯野系统传导去极化波的速度非常快，这一点至关重要，因为它使得心脏能够以协调的方式收缩。如果时机稍有偏差，心室没有“同时”收缩，血液就会来回晃动，而不是被强力地推送到肺部和全身。

心脏有一个非常酷的特点：如果窦房结中的起搏细胞未能发放信号，不仅有备用方案B，还有C和D！窦房结中的起搏细胞具有短暂的动作电位和短暂的不应期，因此在去极化之后，它们很快就会想要再次去极化。这叫做放电频率（firing rate），在静息状态下，窦房结的放电频率大约为每分钟60到100次。

事实上，心房的其他部分也有起搏细胞，它们的放电频率稍慢，大约是每分钟60到80次去极化。在房室交界处也有起搏细胞，它们的放电频率为每分钟40到60次去极化。此外，在心室，特别是在希氏束和浦肯野纤维中，也有起搏细胞，它们的放电频率为每分钟20到40次去极化。

因此，如果窦房结按时发放信号，它会重新激活其他起搏细胞的节奏，这就是为什么它能设定心脏的节奏。如果窦房结没有按时发放信号，那么心房的起搏细胞最终会有机会开始发放信号，并且它们会设定节奏，重新激活房室交界处和心室的起搏细胞。如果心房的起搏细胞失败，那么房室交界处的起搏细胞会接管心脏的节奏。最终，如果所有其他起搏细胞都失效，那么心室的起搏细胞将开始控制心脏的节奏。

当这些潜在的起搏细胞群中的任何一个开始接管心脏节律时，它被称为异位起搏点（ectopic pacemaker）或异位灶（ectopic focus），这意味着心脏的节奏是由窦房结以外的其他部位设定的。

本文原文来自360doc.com