心律失常的发生机制

心律失常的发生机制 一、心律失常的定义 正常节律：①起源于窦房结(SAN)；②频率在60-100次/分；③RR间期变异<0.12s；④PR间期0.12-0.20s;⑤ QRS≤0.10-0.11s。 心律失常：心律失常是指与正常节律有变异的心律，是起搏、兴奋和传导功能的异常。 二、心律失常的分类 按心率分：快速型（性）心律失常:房性期前收缩、房性心动过速、心房颤动、心房扑动、阵发性心动过速、室性心动过速和心室纤颤等 缓慢型（性）心律失常:窦性心动过缓、病态窦房结综合征和传导阻滞等 按发生原理分：冲动起源上的失常,冲动传导上的失常,复合型的心律失常 三、冲动起源上的失常 1.窦性心律失常（频率与节律改变)： 窦性心律失常指SAN发出冲动的异常，发出过快、过慢或不规则的冲动。 窦性心动过速（>100次/分） 窦性心动过缓（< 60次/分） 窦性心律不齐（R-R间期相差>0.12s） 2.被动性异位心搏（逸搏）及异位心律（逸搏心律）： 被动异位心搏及被动性异位心律指SAN自律性降低或功能衰竭，不能以正常频率按时地产生冲动，或产生的冲动不能外传时，自律性较低的次级起搏点（房室结、AVN）或三级起搏点（心室内的传导系统）起而代之，对心脏有保护作用。异位起搏点于AVN者，称房室交界性逸搏或心律；起源于心室内传导系统者，称为室性逸搏或心律。 分类: 2.1 逸搏 被动发出1-2个激动，特征：①过迟发生；②非窦P所生（P-R间期<0.11s）；③心室波形（QRS波）可宽大畸形或正常，视逸搏发生部位在心室还是在房室交界处而定。 2.2 逸搏性心律 连续发生3个以上的激动，如第Ⅲ度房室传导阻滞（ⅢºAVB）引起的室性被动性心律，特征：①HR<40次/分；②P与QRS无固定关系； ③起源于房室束分叉以上，QRS无畸形，起源于分叉以下者，QRS波宽大畸形。 产生原因:SAN受抑制（如迷走神经兴奋）或激动下传受阻（如ⅢºAVB），潜在起搏点被动发出激动。 3.主动性异位心搏（期前收缩）与主动性异位心律： 3.1 期前收缩 指SAN以下的异位起搏点自律性增强，抢先发出一或二次激动。原因：①异位节律点有传入阻滞；②异位节律点兴奋性升高；③SAN对异位节律点的抑制失效（超速抑制不起作用）。根据异位起搏点部位的不同，将期前收缩分为房性、房室交界性和室性期前收缩。 3.2 非阵发性心动过速 发作和终止都是逐渐的，不是突发突止的，它由异位节律点增速引起。 3.2.1 非阵发性室性心动过速（加速的室性自搏心律） 为连续3个或3个以上的宽大畸形QRS波，心率为<100次/分，可能有心室夺获，室性融合波（在异位室率<窦率时）。 3.2.2 非阵发性室上性心动过速 无宽大畸形QRS波，心率为70-100次/分，可能房性融合波。 3.3 阵发性心动过速 发作和终止都是突然的，多数与折返激动有关，心率快速，而心律规则或较规则。 3.3.1 阵发性室上性心动过速 指阵发性房性和交界性心动过速的合称，多见于无器质性心脏病患者。心率一般在160-220次/分之间，R-R间距规则。有P波，P-R>0.10s者为房性，反之，逆P，P-R<0.10s为交界性。 3.3.2 阵发性室性心动过速 心室传导系统的任何部位均可产生异位冲动（尤以周围的浦肯野纤维丛常见），多见于有器质性心脏病患者。心率一般在100-200次/分，节律整齐或轻度不齐，QRS波增宽，T波和R波方向相反，如出现P波，可能有心室夺获和室性融合波。 3.4 扑动及纤颤 二者的区别在于颤率的差别，扑动的频率在250次/分左右，如频率大于350次，且变得不规则，则为纤颤。 3.4.1 心房扑动 快速而规则的房性异位节律，出现间距匀齐的锯齿样“F”波，频率220-370次/分。 3.4.1 心房纤颤 快速而不规则的房性异位节律，出现细小而形态不规则的“f”波，频率350-700次/分。 产生原因： Ⅰ自律性异常 ①自律性升高 自主神经 交感神经兴奋 自律性↑（出现异位节律点） 激素 甲亢 自律性↑（快速性心律失常） 电解质（K+等） 血K+ ↑ 有利于兴奋折返 血K+ ↓ 异位点自律性↑ ②自律性抑制 超速抑制是防止潜在起搏细胞活动的主要机制。在SAN功能障碍时，超速抑制减弱，潜在起搏细胞成为主要起搏细胞。 ③异位起搏点有传入阻滞 窦性冲动不能传入和控制异位起搏点，引起异位心律。 Ⅱ心房肌或心室肌的异常自律性（非自律细胞的异常自律性） 心肌缺血→MP↓ →房室肌快通道失活，慢通道激活→心房、室肌成为自律细胞。 现发现犬心房肺静脉和上腔静脉壁中存在自律细胞，ACh抑制其起搏活动，阿托品和儿茶酚胺增加其起搏活动。以往认为人心房肌细胞没有起搏功能，porciatti等在心房肌细胞也可记到起搏离子流If，异丙肾上腺素使之增强，If通道在膜电位为-60— -120mV可被激活，与浦肯野纤维If通道相似。人心室肌细胞If电流可因异丙肾上腺素的作用而增强。提示交感神经兴奋时，人心室肌细胞有可能成为异位节律起搏点。 Ⅲ膜电位震荡 ①自发的膜电位震荡 心肌除极→快Na+通道部分或全部失活、慢向内向Ica激活→膜电位震荡→异常心律。 ②继发性膜电位震荡 继发于前一AP，引起后除极（触发性节律活动、触发激动）。 触发性活动（Triggered activity) 与自律性异常（正常和异常自律机制）有区别，它由先前的兴奋所触发引起新的AP（形成异位律），为一种形成心律失常的常见机制，而非本身自动除极所形成。 触发性活动，特别是早后去极化（early after depolarization, EAD）是导致严重心律失常的常见的原因。 早后去极化是在一个动作电位尚未完全复极时，即在该动作电位的平台期及复极化3期早期，又出现新的去极化波，由于EAD波可以传播，从而可以产生快速心律失常。 心肌细胞早后去极化的电生理学特征： 触发发放数目（TBN）：在动作电位上升支之后直到完全复极之前所出现的触发发放总数； 触发发放时程（TBD）：从上升支开始直到完全复极所经的时间； 第一个触发发放的起步电位（TOP）：第一个触发发放上升支的最大电位（负性）； 触发发放的基线斜角（DA）：各触发发放复极最低点的连线与静息电位水平所称成的夹角； 第二平台（SP）：当动作电位异常延长，而无触发发放时，所呈现的异常平台。 心肌细胞早后去极化的特点： I.周长依赖性 心肌细胞的EAD是由心率缓慢引起的，所以称之为周长依赖性。 II.TOP在各参数中的重要性 TOP在EAD的发生和延续中起决定性作用。其他参数如TBN，TBD以及DA均与TOP呈线性相关。 III.触发发放的后超极化在终止EAD中的作用 IV.第二平台反应 检验心肌细胞是否具有产生触发发放的能力。 早后去极化的离子机制：凡能延长动作电位时程的因素，即外向电流的抑制及（或）内向电流的增强均可导致EAD的发生。 心肌细胞的迟后去极化(delayed after depolarization,DAD) 迟后去极化（DAD）是在动作电位完全复极以后出现的去极化波。DAD最易由洋地黄类药物所诱发，而且其发生比较有规律，因此大多数研究工作是使用该类药物进行的。洋地黄药物是钠钾泵的特异性抑制剂，其强心作用是通过细胞内钙离子浓度增高而发生的。因此细胞内钙离子浓度的增高时诱发DAD的唯一因素。 心肌细胞DAD的电生理学特性 DAD的发生是频率依赖性的，即刺激频率越快，DAD越易发生。这与EAD完全相反。当刺激频率较低时，DAD只表现为局部电位，而不能传播。凡能引起细胞内钙离子增加的因素，都可以诱发DAD。 DAD的发生机制: 当心肌细胞在强心甙作用下发生DAD时，可以到一种内向电流。就是这种内向电流，叫做顺时内向电流（Iti），导致细胞的去极化。去极化时间及去极化的程度对Iti的幅度由明显作用。同样在固定的去极化脉冲幅度及时间条件下，相继去极化引起Iti的幅度增高。实验表明DAD波与细胞钙离子浓度的瞬时变化是一致的。 Ⅳ局部电位差 ①不同步复极（复极参差不齐）造成的局部电位差；②局部持续除极（交界电流）；③心室肌电生理异质性。 心内膜下心肌先兴奋后复极，因为心内膜下心肌APD长于心外膜心肌，这个心外膜心肌Ito通道及Ik通道密度高有关。而M细胞（心外膜下接近室壁中层的细胞），其O相除极速率大，APD长，因此各层心肌的APD不一致，也是导致局部电位差的原因。 V折返激动 冲动由一点发出，经过一个折返环路，又回到原来部位(位点）使其再次兴奋。 上述五个因素是期前兴奋（早搏）、心动过速、扑动和颤动的发生原因，其中折返激动、触发激动和自律性升高是快速性心律失常的电生理机制，心脏起搏点的自律性和传导性的降低是缓慢性心律失常的原因之一。 一、传导改变引起的心律失常 1.影响心肌传导性的因素 1.1 兴奋前膜电位水平 心肌缺血 MP↓→ → AP除极速率和幅度↓→传导速率↓或阻滞 高血钾 1.2 兴奋前方心肌不应期情况 兴奋传导时，如前方的心肌组织处在相对不应期内，则传导速度降低。 1.3 心肌细胞膜的被动电学性质被动电学性质 又称电缆性质，指细胞膜的电导、电容及细胞间兴奋传导的电阻 1.4 代谢因素 当缺血、低氧时，ATP产生减少，离子转运降低，[Ca2+]i和[Na+]i增加，使细胞间传导减慢。洋地黄抑制 1.5 解剖因素 如纤维粗细等。 2. 分类 生理性传导阻滞、病理性传导阻滞和传导途径异常 2.1 不应期和生理性阻滞（干扰脱节） 2.1.1 心肌兴奋性的变化 心肌细胞在一次兴奋过程中，其兴奋性发生了周期性的变化，出现较长的有效不应期，之后是相对不应期和超长期。心肌不会像骨骼肌那样产生完全强直收缩，必须待舒张早期后才能产生新的收缩。 2.1.2 干扰 处于不应期的心肌，对再来的刺激不起反应或传导减缓。结性干扰常见的原因：①房室结(AVN)不应期长；②正常单向阻滞。 干扰性房室脱节的发生条件：AVN频率>SAN频率。 干扰性AV脱节与ⅢºAVB 区别：干扰性AV脱节P波数R波数 共同点：①心房、心室节律分别由两个节律点控制；②R-R间期与P-P间期规则，互不相关。 2.2 单纯传导失常 2.2.1 按阻滞程度和性质有传导减慢、传导速度不一致（不均匀性传导）、递减传导和部分或完全传导阻滞等。①递减传导②不均匀传导（传导速度不一致）③隐匿性传导（常发生于AVN区） 2.2.2 按阻滞部位分窦房结传导阻滞、心房内传导阻滞、房室传导阻滞（最常见）、心室内传导阻滞 产生原因：MP减小、膜反应性降低、不应期延长和快反应细胞变成慢反应细胞等，当心肌细胞受损、炎症、缺血和低氧时均可发生上述变化。 ①第一度房室传导阻滞（I°AVB） 特征：房室传导时间延长；心房冲动能全部传入心室。 P－R间期超过正常最高限度（正常P－R间期的长短与心率、年龄有关），一般＞0.20秒。 ②第二度房室传导阻滞（II°AVB） 特征：部分心房激动不能传至心室，但仍有部分能够传入心室使之兴奋. II°AVB 一型—莫氏I型 AVN阻滞。P－R间期逐渐延长，直至脱落一个R波后，P－R间期缩短，继之又延长，周而复始。 II°AVB 二型—莫氏II型 结下阻滞。规律的窦性P－P中，突然有一长间歇与短P－P成倍数关系。 ③第三度房室传导阻滞（III°AVB） 特征：心房冲动均不能传至心室，P波和R波无固定关系，并有各自频率 1、P－P间期相等，R－R间期相等.2、P与R无固定时间关系（P－R间期不等）.3、心房率快于心室率. 4、QRS正常，表示心室起搏点在交界区；QRS增宽变形，表示起搏点在心室。 3. 单向阻滞与折返 3.1 单向阻滞 定义：冲动可向一个方向传导，但向另一方向传导受阻，在钠泵活性降低或局部缺血造成膜电位下降，冲动传导这些散在缺血灶或病灶时，冲动传导减慢，当传导速度过小时，冲动不能向前扩布，形成单向阻滞。 机制：①不对称损伤，膜电位高低不一；②不同步性复极，造成膜电位不匀称。 病理学意义：单向阻滞是形成折返激动、行心律和反复心律等的基础。 3.2 折返 兴奋冲动通道单向阻滞区后，逆传到兴奋起始部位时，该处不应期已经过去，可以再次产生兴奋（折返激动）。从原先兴奋到再次兴奋的传导途径称为折返环路。这种环路属于功能性折返环路，另一种为解剖性环行通路，心脏中存在冲动折返环路的形态学基础。 3.2.1 产生折返条件 ①单向阻滞或不应期参差不齐；②不应期短；传导速度慢；③传导速度慢；④传导途径长。后三者使折返环路内兴奋的传导时间大于兴奋性的恢复时间，导致兴奋在环路内折返。 3.2.2 折返的分类 按性状分： ①规律性折返：折返环路相对稳定，可形成房、室期前兴奋和心动过速 ②散乱性折返：兴奋在不断变化其折返部位和范围，由于细胞群间兴奋得电异常造成，参与心房纤颤的形成。 按部位分： ①浦肯野纤维：心室肌折返； ②在SAN附近的心房肌，围绕腔静脉而形成环形的心房肌，可形成心房纤颤与心房扑动的折返激动； ③房室结兴奋折返：折返环路时心房-AVN-心房； ④房室旁路折返：环路是心房-AVN-心室-房室旁路-心房心室内束支折返； ⑤三层心肌之间折返：由于M细胞的APD长于心外膜和心内膜下心肌的APD，M细胞层容易形成功能性单向传导阻滞，激动可在三层心肌之间折返。 3.2.3 消除

方法

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①取消单向阻滞，同步复极； ②延长不应期 普鲁卡因酰胺、奎尼丁等Na+通道阻断剂可延长不应期，同时抑制K+外流； ③加快传导速度 利多卡因、苯妥英钠等K+转运促进剂可加快传导速度； ④缩短传到路径 如二尖瓣狭窄矫正。 3.3 二相折返 80年代以来，人们相继在犬、猫、兔以及人类的离体或在体心脏发现，心室外膜层心肌(Epi)与内膜层心肌(Endo)的动作电位特征存在很大差异。最显著的差异是Epi的动作电位具有明显的复极1相和2相平台期，而呈现特征性的尖顶园穹形态。1991年Antzelevitch在用钠通道阻滞剂做实验时发现，犬的Epi细胞呈现一些特殊的电生理现象。发现无论是Endo还是Epi，INa阻滞剂总是降低其0相去极化振幅和0相最大上升速率，并呈现明显的时间和剂量依赖性。Tetrodotoxin和DL-propranolol总是缩短Endo的动作电位时程，而在Epi却使2相平台期振幅显著增大导致APD明显延长。进一步强化INa阻滞，可使2相平台期消失，呈现一种全或无的复极模式导致Epi的APD明显缩短。更深入的研究发现，flecainide对Epi不同部位动作电位的影响并不一致，在某些部位使APD明显缩短，而在其它部位则使其显著延长。这样毗邻的Epi细胞间由于在2相平台期电压梯度显著增大而产生局部电流并引起折返激动。Antzelevitch称之为“2相折返”。 在缺血时，并非所有的心外膜心肌细胞都发生上述动作电位的变化，其中有些细胞的动作电位仍属正常。因此在心外膜心肌细胞之间形成了非常显著的电不均一性。这很容易引起折返或反折。如图显示在“缺血”处理下的2相折返。这个现象即有折返，也有反折，统称之为2相折返。 3.4二相折返是Brugada综合征的电生理学机制 钠通道突变时所发生的严重心律失常，其中之一就是Brugada综合征。其心电图表现为自发性J波（r’波），右侧胸前导联V1-V3的ST段持续抬高，而不伴有心肌缺血、电解质异常或心脏器质性病变。实验研究表明，心外膜心肌细胞动作电位穹隆（平台）的消失，导致心电图呈现J波及ST段的升高，与临床上Brugada综合征的心电图表现极为相似。能抑制形成动作电位2相的内向电流（主要是Ica）和增强此期的外向电流（主要是Ito）的因素，就可以消除该穹隆。Ina的阻断剂也可以消除狗右心室的动作电位穹隆，因为它使动作电位1期起始处的电位降低。这与临床上Brugada综合征患者对有关的药物反应相一致。在实验研究中，狗的右心室心外膜心肌细胞比左心室心外膜心肌细胞，更容易在动作电位上消失其穹隆，这也与Brugada综合征的临床表现相吻合。 五、冲动形成及传导复合障碍 1.并行心律 ①双重起源（两个以上互不相关起步点）； ②异位起搏点有传入阻滞（传到异常），正常窦性冲动不能传入异位起搏点，因而不能控制它。有时异位起搏点也存在传出阻滞，使传出频率发生变化，导致联律间期不固定。异位节奏点的激动外传到不应期已结束的部位，可出现异位搏动。并行心律指心脏内异位节奏点和主导节奏点并存的心律。 特点：①两个起搏点（正常、异位）配对间期明显不等；②异位搏动间距有一公约数；③融合波。 2.反复心律 由同一个冲动两次激动心室的一组搏动叫做反复搏动，如连续出现反复搏 动就叫作反复心律。 反复心律包括交界性、室性、房性三类。 六、心律失常与动作电位过程的关系 1.除极异常与心律失常 静息膜电位（MP）在缺血缺氧时减少，0相上升幅度与速度降低，冲动传导速度减慢，或不能向前扩布，形成单向传导阻滞，也可能迂回选择可通过冲动的心肌传导，有可能形成折返环路。冠心病、高血压心脏病等心脏疾患，其缺血性病灶镶嵌在正常心肌中，可导致心肌除极速率不匀齐。 心律失常的形成中有除极过程异常的机制，其中Na+通道的a亚单位变 异，Na+通道改变对3型长QT综合征（long QT syndrome, LQTS)起重要作用，临床上对LQTS所用的抗心律失常药大多是I类（Na+通道阻断剂），提示Na+通道改变使除极异常的心律失常，用Na+通道阻断剂可使其终止或减轻。 2.复极异常与心律失常 心肌AP的复极过程包括1、2、3相，心肌的APD及ERP主要由1、2、3相的时间决定，APD取决于复极过程中的内向电流（Ica）与外向电流（Ito、Ik和Ik1）平衡的结果。另外，Na+通道在激活后，绝大部分快速失活，小部分Na+通道的慢失活（slow inactivation)形成持续的慢钠除极电流，大剂量TTX可阻断0相Ina，小剂量TTX可阻断钠电流，缩短APD。如果外向电流加强或内向电流减弱，复极过程缩短，APD和ERP缩短，易发生冲动折返性快速心律失常，因此，使复极过程适当延长可终止这种心律失常，延长APD是III类抗心律失常药的主要机制。但复极过程太慢（外向电流减弱或内向电流增强），使APD过长亦致心律失常。对已短的APD应使其延长，而对过长的APD应使其缩短，恰当地调节APD，使复极过程正常。 2.1 复极过程过长易发生EAD，在先天性LQTS的患者中，存在多种突变类型使Ikr（延迟整流外向电流的快速激活成分）减少，APD和QTc明显延长，易发生EAD。心率过慢也是诱发EAD的条件，血钾过低、Ca2+和Na+通道激活剂及其他引起APD延长的药物均有可能诱发EAD。 EAD的形成不是单由APD延长及心动过缓引起，L型Ca2+通道电流，Na+/Ca2+交换电流均可诱发，抑制它们均控制EAD，纠正过长的复极，有利于治疗EAD引起的心律失常。 2.2 复极过程不匀齐是诱发心律失常的原因，在有病变的心脏中，复极过程不均一，QTc的离散度增大是诱发快速型心律失常的基础。因此，对APD长的患者应使其缩短，对短的APD应使其延长，减少心肌中复极不均一的现象，缩小QTc离散度。