和窦房结(它是心脏电传导系统中的主要起搏点)]]
天然起搏器()是心脏的天然节律发生器。其核心是能够自发产生电冲动(即心脏的动作电位)的起搏细胞,这些电冲动控制着心肌的收缩频率,也就是心率。在大多数人中,这些细胞集中于窦房结中,其作为主要的起搏器,它主导着心脏的窦性心律。
当窦房结受损或心脏传导系统出现问题时,次级的起搏器可能取而代之。心律失常可导致心脏传导阻滞,使心脏收缩失去正常节律。这时,可能需要植入人工心脏起搏器来模拟天然起搏器产生电冲动。
控制
,红色部分为房室束,本图并无法完整显示其最终的分布情况。]]
主要起搏器(窦房结)
窦房结位于右心房上部靠近上腔静脉入口处,由特化的起搏细胞构成。这些细胞具有最快的心脏自发去极化速率,因此能率先引发心脏的动作电位,并通过心脏传导系统将电冲动传至整个心脏。它们通过间隙连接与周围的心肌细胞相连,使局部的去极化得以扩散,确保所有心肌细胞协调同步收缩。窦房结的去极化固有频率约为每分钟100次,但受自主神经系统的调节,使成人静息心率维持在约70次/分。
次级起搏器
窦房结的冲动首先会传至房室结,其细胞自发放电频率约为40–60次/分,通常作为备用的起搏点。若窦房结与房室结均无法工作,更下位的浦肯野纤维也可维持30–40次/分的动作电位,但传导效率较低。
动作电位的产生机制
起搏细胞的动作电位生成包含有三个主要阶段,其命名与普通心肌细胞的动作电位相似。起搏细胞由于几乎没有普通心肌细胞的相位1和2期,所以起搏细胞动作电位仅包含相位0、3和4期。
相位4:静息期
起搏细胞能够自主、呈节律性的放电的关键在于其具备自发缓慢去极化的能力,无需依赖自主神经支配。在普通细胞中,静息电位由钾离子的持续外流维持;但在起搏细胞中,钾离子外流的通透性会随时间逐渐降低,同时存在持续的钠离子内流。这两种离子浓度的相对变化使细胞内膜的电位逐渐升高(去极化),形成起搏电位。当膜电位达到约-50mV的阈值时,细胞准备进入相位0,触发动作电位。
相位0:快速去极化期
起搏细胞的相位0虽然比相位4的去极化速度快,但仍较神经轴突动作电位的快速去极化期缓慢的多。由于窦房结和房室结缺乏快速钠通道,所以其去极化主要由钙离子的缓慢内流驱动。当膜电位达到阈值时,电压门控钙通道开放,钙离子内流形成动作电位的快速去极化,使膜电位反转至约+10mV的峰值。需注意,在非起搏细胞中,细胞内的钙离子是引发肌肉收缩的效应离子;而在起搏细胞中,相位0依赖于L型钙通道的激活,而不像非起搏细胞中通过电压门控快速钠通道,因此其去极化电位的斜率更为平缓,此时常需人工心脏起搏器进行干预。
人工心脏起搏器
人工心脏起搏器作为一种植入式的医疗设备,通过电极向心房或心室发放脉冲电流,促使目标心腔规律的收缩泵血,从而完全替代心脏自然起搏与传导系统的功能,实现对心率的精准调控。
脑死亡
脑死亡的病人,如果天然起搏器还正常工作,则也会有自主心跳。此时通过呼吸机维持心脏供氧,即可暂时维持全身循环。
参见
- 心内神经系统(ICNS)
参考资料
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