心肌细胞动作电位心肌细胞动作电位Action Potential of Cardiac Muscle Cell2021/5/71心肌细胞动作电位是心肌细胞兴奋的标志，记录心肌细胞动作电位对研究心肌细胞电生理特征和活动规律以及各种内外环境变化及药物对心脏活动的影响具有重要意义。 2021/5/72细胞内记录准确记录到单个心肌细胞动作电位细胞外记录是多个心肌细胞电活动的复合反映2021/5/73一、细胞内记录一、细胞内记录 将一根微电极插入细胞内，另一根电极放在细胞外，记录单个心肌细胞膜内外间的电位差变化，心肌细胞在安静时可记录到静息电位，兴奋时可观察到动作电位。2021/5/74（一）蟾蜍心室肌细胞动作电位（一）蟾蜍心室肌细胞动作电位 1. 1. 制备微电极：制备微电极：固定玻璃微电极浮置微电极2021/5/75(1)(1)固定玻璃微电极固定玻璃微电极微电极尖端外径小于1 m，电极内充满3 M KCl溶液，阻值5-50M使用时将微电极固定在微电极推进器上，微电极玻管内插入铂金丝或银氯化银丝以引导细胞内电位。2021/5/76固定玻璃微电极的优缺点固定玻璃微电极的优缺点优点：使用方便，易插入心肌细胞，定位较准确。缺点：心肌收缩时电极尖端易产生位移，不易获得稳定重复的动作电位。2021/5/77在已充灌3 M KCl溶液的玻璃微电极距尖端1 cm处，用小细锉刀轻轻锉一下，仔细将其折一下，将一直径约30 m长约20 cm的细银丝插入微电极，使电极尖牢固附着在银丝上。这种电极在插入心肌细胞后可以随心肌的收缩而移动，不易脱离心肌纤维，易于记录到稳定重复的动作电位，对记录在体跳动的心肌细胞动作电位尤其适用。(2)(2)浮置微电极：浮置微电极：2021/5/78 2. 制制备备标标本本：用探针破坏蟾蜍脑和脊髓后，仰卧位固定在蛙板上，打开胸腔和心包膜，取出心脏放入任氏液中，剪开心室腔，把心室肌平整铺开，并用三根小钢针将心室肌固定在标本槽的硅胶橡皮小板上，标本槽内的任氏液液面要略高于标本。 3. 刺刺激激标标本本：将一对刺激电极轻轻接触标本，选用单脉冲刺激，波宽1 ms，刺激强度固定在略大于阈刺激，以每给一次刺激引起心室肌发生一次收缩为宜。 2021/5/794.4.连连接接仪仪器器：将微电极经微电极放大器与示波器或生理数据记录分析系统相连，选择适当的参数。 2021/5/7109、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定。2024/7/22 2024/7/22 Monday, July 22, 202410、低头要有勇气，抬头要有低气。2024/7/22 2024/7/22 2024/7/22 7/22/2024 9:31:18 PM11、人总是珍惜为得到。2024/7/22 2024/7/22 2024/7/22 Jul-2422-Jul-2412、人乱于心，不宽余请。2024/7/22 2024/7/22 2024/7/22 Monday, July 22, 202413、生气是拿别人做错的事来惩罚自己。2024/7/22 2024/7/22 2024/7/22 2024/7/22 7/22/202414、抱最大的希望，作最大的努力。22 七月 20242024/7/22 2024/7/22 2024/7/2215、一个人炫耀什么，说明他内心缺少什么。七月 242024/7/22 2024/7/22 2024/7/22 7/22/202416、业余生活要有意义，不要越轨。2024/7/22 2024/7/22 22 July 202417、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2024/7/22 2024/7/22 2024/7/22 2024/7/222021/5/7115. 引引导导电电位位：在解剖显微镜下，调节微电极操纵器使微电极缓缓插入心肌细胞，一旦微电极的尖端插入心肌细胞内，可见基线水平突然下降，稳定于8090 mV水平，即静息电位。给予心肌细胞一次阈上刺激，即可观察到心肌细胞动作电位，持续时间约为500-600 ms，分为0、1、2、3和4期。记录到理想的动作电位后，测量动作电位的各个参数以及动作电位不应期等。 上图：心室肌动作电位下图：窦房结动作电位2021/5/712心肌细胞跨膜电位的测量指标心肌细胞跨膜电位的测量指标： 静息电位(RP)或最大舒张电位(MDP)、动作电位振幅(APA)、动作电位0期最大上升速率(Vmax)、动作电位时程(APD10、APD50、APD90、APD100)、动作电位传导时限(CT)、有效不应期(ERP) 。动作电位0期去极速率可用0期从去极10 至 去极 90 所需的时间来表示。2021/5/713 实验过程中尽量减少震动和碰撞实验装置，以免微电极穿透心肌细胞或脱落； 安装微电极和引导动作电位时，要特别注意避免折断微电极尖端，如尖端折断应更换微电极； 插入微电极的部位应选用心肌收缩时波动幅度较小的区域。 注意事项注意事项2021/5/714（二）豚鼠心室肌细胞动作电位（二）豚鼠心室肌细胞动作电位 将豚鼠用木锤重击枕部，击昏后开胸迅速取出搏动的心脏，立即放入充氧的台氏液中，维持温度于20左右。沿大动脉剪开心室，从室间隔取下带有乳头肌的肌条，将标本固定于灌流槽内，标本槽内用蠕动泵推动台氏液灌流，台氏液充以95O2和5% C02的混合气体，pH值保持在7.27.4，温度保持在37。其它操作与记录蟾蜍心室肌细胞动作电位相似。2021/5/7152021/5/716二、二、 心肌细胞外单相动作电位记录心肌细胞外单相动作电位记录 Hoffman等(1959)及Chureny等(1964) 在同一动物心脏上用细胞外记录方法（吸引电极）记录心肌单相动作电位（monophasic action potential,MAP）的同时，用玻璃微电极记录心肌细胞跨膜动作电位(transmembrane action potential，TAP)。证明心肌MAP和TAP具有相同的形态和时程，MAP能比较准确地反映心肌去极化和复极化过程。2021/5/717Korsgren等等(1964) 使用吸引电极从病人右心室心内膜记录到MAP，但由于吸引电极可造成心肌组织不可逆性的损伤，没有被临床广泛接受。 2021/5/718Franze和和Miller等等(1980)首次应用改进的特制导管接触电极，记录了人和狗右心室心内膜的MAP。这种记录电极记录MAP具有方便、安全、记录时间长等优点，对心肌局部无明显损伤。从此，过去只能在离体或在体动物上进行的心脏电生理研究已能够在人体上进行直接观察和验证。2021/5/719(一一) MAP形成原理形成原理 尚不明确一般认为是心肌细胞群综合活动的反映。2021/5/720( (二二) ) 记录电极记录电极 1心内膜电极2. 心外膜电极2021/5/7211 1心内膜电极心内膜电极一根常规尼龙心导管内含有两条直径为0.30.5 mm的银质或乏极化银氯化银电极，导管尖端镶进裸露的引导电极，导管尖端为直径1 mm的光滑球面，直接与心内膜接触。参考电极位于距尖端5 mm的凹陷部位，直径为0.5 mm，只与血液接触而不和心内膜接触。2021/5/722尖端为一对银-氯化银电极，位于顶端的探查电极表面凸出呈光滑球形，直径l mm，嵌入一层环氧水泥之中，直接与心脏外膜接触。参考电极距尖端5 mm，探头内有弹簧装置，在参考电极和探查电极之间及参考电极与心外膜之间都配有一柔软柱形浸有09生理盐水的泡沫海绵。 2. 心外膜电极心外膜电极2021/5/7231 1心内膜心内膜MAPMAP记录记录：插电极导管之前，将消毒好的电极置入生理盐水中浸泡l小时，使之短路以平衡半细胞电位(half-cell potentials)，减少记录过程中图形直流电漂移。记录人体MAP应遵循无菌操作，在X线下监视由股静脉或股动脉将电极导管插入右心室或左心室。导管尖端紧贴心内膜，可记录到1050 mV的MAP，通常数分钟后MAP的幅度及基线才能稳定下来，在同一部位可记录长达3小时。( (三三) MAP) MAP记录记录2021/5/7242心外膜心外膜MAP记录记录：将消毒好的电极置入生理盐水中浸泡l小时。按照无菌操作常规在心外膜安放电极，要尽量避开血管、疤痕组织和脂肪组织。先将其纵轴调至与心外膜记录部位相垂直的方向，然后再与心外膜接触并缓缓下压，以不造成心脏明显位移为度。一般经过35 min MAP稳定后就可开始记录。 2021/5/7253. 注意事项注意事项：（1）保持电极对心肌的适当压力：压力过大心脏移位、影响泵血、基线漂移；压力过小MAP幅值变小或不稳定采用高弹性的导管并细心安置电极可使之随心脏的舒缩不断活动，并保持稳定的接触压力。（2）维持心外膜适当的湿润程度：如果心包液过多或心脏表面的生理盐水过多可使心外膜表面的电阻下降，MAP幅值减小。2021/5/726（3）实验过程中要保持记录部位不变：一般说来，心外膜记录时，心尖部位的MAP波幅较小，衰减较快，波形变化大，易发生畸变。而在左室中、上部记录到的波形相对稳定。（4）注意心率对MAP时程的影响：在动物实验中可在人工起搏条件下观察MAP，消除心率的影响；在窦性心律下可利用心率推算的MAP时程的校正值对其实测值进行校正以消除心率对MAP的影响。2021/5/727( (四四) MAP) MAP的图形特点与测量的图形特点与测量 1. MAP的特点及分期: MAP波形与TAP相似，有时几乎完全重叠不可区分，包括去极化和复极化两个基本过程，分为0、1、2、3、4五个时相，平台期 (2期)明显可见。从心内膜记录到的MAP的0期前常有一个小的内在偏转(intrinsic deflection)。 2021/5/728 MAP波幅比TAP小得多，平均为TAP的1/7，如狗的心内膜MAP为1025 mV，远低于TAP 120 mV； 同一心脏不同部位的MAP各不相同。心室MAP波幅大于心房，心外膜大于心内膜。 狗：右心房：10 mV以下； 左心室心内膜：1025 mV； 心外膜：3555 mV。 人：心室内膜：1540mV； 心室外膜：1560mV。 MAP的超射(over-shot) 持续时间较长，超射幅值/MAP幅度比明显变大； MAP 0期最大上升速度(Vmax)慢得多。狗：MAP：6.4 v/s，TAP：200300 v/s。2021/5/7292. MAP2. MAP的测量的测量 0期最大上升速率（dP/dtmax)MAP幅值（MAPA）复极50时间（MAPD50）：MAPD50为自心肌去极化（0期)至动作电位复极化50的时间MAP总时程（MAPD）：，由于MAP复极终点不明确，一般将自心肌去极化（0期)至动作电位复极化90所需时间（MAPD90）作为MAP总时程（MAPD）。 2021/5/730（五）（五）MAPMAP记录方法的应用和评价记录方法的应用和评价细胞内微电极记录细胞内微电极记录虽准确反映单个细胞电活动，但活体上用微电极记录相当困难，仅可在心脏表面进行，而且只能在动物上做实验，观察时间短。2021/5/731MAPMAP记录方法的优点记录方法的优点既可在心外膜记录又可在心内膜上记录，移动方便而对心肌又不造成永久伤害，从而可对完整心脏细胞电生理变化做出评价；不仅可在进行收缩舒张周期活动的在体心或和离体灌流心脏上进行记录，还可用于人体心脏的研究，所以临床上十分有用；不仅能反映局部心房肌或心室肌的激活时间，也能反映心肌复极的全部时程，并且具有高度的准确性和灵敏性。2021/5/732MAPMAP记录方法的缺点记录方法的缺点静息电位和动作电位幅值与TAP相差较大；0期的斜率和波形等与TAP不严格相关；反映多个心肌细胞的活动；受到心脏机械活动干扰和心电信号影响。2021/5/733MAPMAP记录方法的应用记录方法的应用在在体、人MAP记录技术是测定心肌缺血的一项高度敏感的指标，常用于心律失常的发生机制和抗心律失常药物等方面的研究。 2021/5/734参考文献参考文献Franz MR. Method and theory of monophasic action potential recording. Prog Cardiovasc Dis, 1991；33:347368Mohabir R, Franz MR, Clusin WT. In vivo electrophysiological detection of myocardial ischemia through monophasic action potential recordingProg Cardiovasc Dis, 1991；34:1528ODonoghue S, Platia EV. Monophasic action potential recordings: evaluation of antiarrhythmic drugs. Prog Cardiovasc Dis, 1991；34:114魏毅，等。介绍一种记录家兔在体心脏单相动作电位的新方法心外膜接触电极记录法。 生理科学，1986;6:3582021/5/735