动 作 电 位 ： 时 相 、 离 子 通 道 与 传 导

1. 静息电位

• 约为 −70 mV（神经元）、−90 mV（心肌细胞）、−60 mV（平滑肌细胞）。
• 由离子分布不均产生：细胞内K⁺浓度高，细胞外Na⁺和Cl⁻浓度高。
• 由Na⁺/K⁺-ATP酶（每泵出3个Na⁺，泵入2个K⁺）和K⁺“漏”通道共同维持。
• K⁺的能斯特方程：E_K ≈ −90 mV；Na⁺的能斯特方程：E_Na ≈ +60 mV。
• 戈德曼方程考虑了所有离子的通透性。

2. 神经元动作电位时相

3. 离子通道

• 快速Na⁺通道：3种状态（关闭-激活-失活）；在−55 mV时激活；约1 ms后失活。
• L型慢Ca²⁺通道：存在于心脏（平台期）和平滑肌中；是阻滞剂（维拉帕米、地尔硫卓、氨氯地平）的作用位点。
• K⁺通道：延迟整流K⁺通道、快速K⁺通道、钙激活K⁺通道（BK、SK）。
• HCN通道（超极化激活环核苷酸门控通道，即funny通道）：位于窦房结；产生If电流介导的慢舒张期去极化。
• 配体门控通道：突触中的nAChR、GABA_A、NMDA、AMPA受体。

4. “全或无”定律

• 若刺激达到阈值，则动作电位以最大幅度爆发。
• 若低于阈值，则产生局部等级电位，不引发动作电位。
• 动作电位的振幅不取决于刺激强度（这与受体电位和突触后电位不同）。
• 信息编码通过脉冲发放频率（频率编码）和发放模式来实现。

5. 不应期

• 绝对不应期：发生于去极化和复极化初期；Na⁺通道处于失活状态 → 任何刺激都无法引发新的动作电位。
• 相对不应期：恢复静息后，但K⁺通道仍处于开放状态 → 需要更强的刺激才能引发动作电位。
• 限制了动作电位的最大发放频率（某些神经元可达1000 Hz）。
• 在心肌细胞中，不应期几乎持续整个动作电位期间（200+ ms） → 因而不会发生强直收缩。

6. 传导

• 无髓纤维：某一点去极化 → 产生局部电流 → 使相邻区域去极化。传导速度 0.5–2 m/s。
• 有髓纤维：动作电位在郎飞结之间“跳跃”传导（跳跃传导）；Na⁺通道高度集中在郎飞结处。传导速度可达120 m/s。
• 纤维直径：直径↑ → 传导速度↑（Aα纤维 70–120 m/s；Aβ纤维 30–70；Aδ纤维 5–30；C类纤维 0.5–2）。
• 髓鞘由施万细胞（周围神经系统）和少突胶质细胞（中枢神经系统）形成。

7. 心肌细胞动作电位

• 0相（快速去极化）：工作心肌细胞由Na⁺内流介导，或窦房结与房室结由L型Ca²⁺内流介导。
• 1相（初期复极化）：K⁺快速外流。
• 2期（平台期）：Ca²⁺内流与K⁺外流平衡 — 仅存在于心脏。
• 3期（复极化期）：Ca²⁺通道关闭，K⁺继续外流。
• 4期（静息期）：工作细胞为 −90 mV；起搏细胞为缓慢舒张期去极化（If，随后为T型Ca²⁺通道）。

8. 阻滞剂与药物

• 局麻药（利多卡因、布比卡因） — 从胞内阻滞Na⁺通道，对激活态和失活态的作用更强（使用依赖性，use-dependent）。
• Vaughan-Williams抗心律失常药分类：
• — IA类（奎尼丁） — 减慢0期，延长动作电位（AP）。
• — IB类（利多卡因、美西律） — 作用较弱，缩短动作电位。
• — IC类（氟卡尼、普罗帕酮） — 明显减慢，不改变动作电位。
• — II类（β受体阻滞剂）、III类（胺碘酮、索托洛尔 — 阻滞K⁺）、IV类（Ca²⁺通道阻滞剂）。
• 抗惊厥药：卡马西平、苯妥英钠、拉莫三嗪 — 阻滞Na⁺通道。
• 河豚毒素（河豚）、石房蛤毒素 — 阻滞Na⁺通道。

9. 通道病

• 长QT综合征（LQT）：K⁺通道（KCNQ1、KCNH2/HERG）或Na⁺通道（SCN5A）突变；存在尖端扭转型室性心动过速风险。
• 布鲁格达综合征（Brugada）：SCN5A突变 — 增加室性心动过速风险。
• 高钾性周期性麻痹：SCN4A突变。
• 低钾性周期性麻痹：CACNA1S突变。
• 1型发作性共济失调：KCNA1突变。
• 家族性偏瘫性偏头痛：CACNA1A突变。
• 贝克尔先天性肌强直：CLCN1突变。

10. 脱髓鞘

• 多发性硬化 — 中枢神经系统（CNS）的自身免疫性脱髓鞘。
• 格林-巴利综合征 — 周围神经系统（PNS）的急性炎症性脱髓鞘。
• 慢性炎症性脱髓鞘性多发性神经病（CIDP）。
• 遗传性：夏科-马里-图思病（Charcot-Marie-Tooth，1型 — 脱髓鞘型）。
• 效应：动作电位减慢、传导阻滞、离散 → 临床症状（瘫痪、感觉障碍、视力障碍）。

11. 临床检测

• 脑电图（EEG） — 大脑皮层的总生物电活动；用于诊断癫痫、脑病。
• 心电图（ECG） — 心肌细胞动作电位的总和。
• 肌电图与神经传导速度（ENMG） — 神经刺激 + 记录肌肉中的动作电位；包括传导速度、递减（重症肌无力）、波幅。
• 诱发电位（视觉、听觉、体感） — 对传入通路的综合评估。
• 膜片钳技术（Patch-clamp） — 记录单通道电流（研究方法）。

12. FAQ

为什么心肌细胞存在平台期？
因为L型通道介导的Ca²⁺内流持续约200 ms并平衡了K⁺的外流。这为心肌收缩提供了充足的时间、不应期并防止了强直收缩。

利多卡因如何选择病变心肌细胞？
使用依赖性（use-dependent）阻滞：药物主要与已激活和失活的Na⁺通道结合。在频繁去极化（快速性心律失常）时 — 结合更多，效应更强。

为什么高钾血症很危险？
细胞外K⁺↑ → 静息电位去极化 → Na⁺通道失活 → 兴奋性下降 → 心脏停搏和纤颤（当浓度 ≥ 7 mmol/L 时）。

多发性硬化与格林-巴利综合征有什么区别？
多发性硬化是中枢神经系统的慢性疾病（少突胶质细胞脱髓鞘），呈缓解-复发病程。格林-巴利综合征是周围神经系统的急性多发性神经病（施万细胞），表现为上行性无力，常继发于感染。

什么是使用依赖性（use-dependent）阻滞？
药物对频繁激活的通道作用更强。这确保了选择性：抗心律失常药对快速性心律失常的作用大于对正常节律的作用。

参见： 心律失常 · 多发性硬化 · 癫痫 · 格林-巴利综合征 · 生理学目录