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心肌M细胞的认识及其临床进展东南大学医学院附属蚌埠第三医院杨荣平心肌细胞学研究的三个历程心肌细胞学的研究始于60年代，当时由于：1,标本难得;2,分离心肌细胞技术上存在困难。从而影响了心肌细胞电生理学的研究。80年代，由于:1,膜片钳技术的应用；2,心脏外科手术；3,心脏移植的开展。人心肌细胞电生理学研究得到了飞速的发展。90年以来，随着心肌细胞离子流（离子通道）学研究不断深入，才证实了人类心肌中存在M细胞，从而为心律失常的发生机制和及抗心律失常药物的作用开拓了新的理论。M细胞的发现目前已知心室壁含有种4不同类型的心肌细胞:心内膜细胞、心外膜细胞、M细胞和浦倾野细胞.各有其不同的功能和电生理特性。多年来，人们对心室肌细胞的电生理和药理研究最多的是浦倾野细胞、心内膜层细胞和心外膜细胞。直到1991年有人在犬动物心室肌和患者心肺移植研究中发现，在心内膜细胞和心外膜细胞之间，存在着不同的动作电位形态、离子流、缺血耐受性和药理反应等特殊反应，由于其位于心室壁中层，故命为M细胞。M细胞的主要功能1，M细胞促进心内膜、心外膜心肌之间的传导2，影响或参与心电图复极波的形成3，促心律失常作用（在某些疾病和药物作用下）。M细胞主要分布特点1,M细胞主要分布在:心室肌内(包括室间隔、乳头肌和肌小梁)。约占心室肌构成的30－40％。2,M细胞区距心外膜表面1－5mm,距心内膜表面5－7mm.。3,M细胞区内无浦肯野纤维存在,因为浦肯野纤维由内膜透入心肌深度小于2－3mm,故浦肯野纤维与M细胞没有直接联系。4,心室肌动作电位的形成，主要是靠M细胞与心内膜细胞之间过渡细胞（移行细胞)联系来完成。移行细胞主要贯穿于M细胞区与心内膜、心外膜区之间，尤其与心内膜区之间有较宽的区域。M细胞与浦肯野氏细胞的比较1，分布范围M细胞分布于心室壁中层；浦肯野氏细胞多位于心内膜下2－3mm处。2，自律性M细胞无自律性，动作电位4相无自动除极化,儿茶酚胺、低钾条件下可发生4相自动除极化；而浦肯野氏细胞有自动除极化现象、有自律性。3，传导速度M细胞的传导速度介于浦肯野氏细胞和普通心室肌细胞之间。正常心室肌细胞动作电位及离子转运•0期（去极化期）:QRS波变化：-90mV→+30mV历时：1━2mS机制：Na+快速内流•1期（快速复极化初期）：J点变化：膜内电位由+30mV→0mV历时：10mS机制：K+短暂快速外流[0期和1期形成峰电位]•2期（平台期）:ST段变化：电位基本停滞于OmV左右历时：100一150mS机制：Ca+缓慢内流•3期（快速复极末期）：T波变化：膜内电位由0mV→-90mV历时：100～150mS机制：K+快速外流•4期（静息期）：T-Q间期期间期变化：膜内电位稳定在-90mV机制：钠－钾泵的主动转运作用-90mVK+Na+K+K+K+K+Ca2+Ca2+2Na+3K+3Na+Ca2+细胞外细胞内0123440mV正常心室肌细胞离子转运K+65TRJSTQ-TT-P43012心室动作电位与心电图关系M细胞电生理特性•1,M细胞有较多的瞬间外向k+电流（Ito）,故动作电位呈尖峰-切迹-圆顶形态（驼峰）。•2,M细胞的动作电位时程(APD）较心外膜，心内膜心肌细胞的动作电位时程明显延长,故M细胞复极完成最晚(在T波终了)。•3,M细胞的APD具有独特而显著的慢频率依赖性和对药物的特殊反应，在心动过缓时，许多药物作用于M细胞,容易发生后除极→触发活动→折返→室速、室颤。M细胞与心律失常的关系现代研究认为：M细胞在某些病症（心肌缺血、缺氧、低钾等）和药物作用下，可致心律失常，其机制为：1,M细胞动作电位时程长,尤其在心动过缓时，APD延长更明显,易引起心室肌复极速度不一致，致Q-T离散度增加和壁内折返,产生折返性心律失常如室早、室速、室颤等。2,某些药物（钙阻滞剂等)可使M细胞的动作电位时程更加延长，诱发后除极（在0相除极之后所发生的除极称后除极），产生恶性心律失常。3,M细胞与心外膜细胞一样,对心室肌的超常期传导起作用，同时,它们又是缺血和再灌注心律失常的异位起搏点和折返激动的始动部位。在没有器质性心脏病的患者发生的特发性室性心动过速，其异位兴奋灶常位于M细胞区和心外膜区。后除极新概念在一个APD中继0相除极之后所发生的除极称后除极。所致异常冲动称触发活动•早后除极:Ca2+内流→复极2相或3相APD过度延长时易发生治疗措施：钙拮抗剂利多卡因（促进K+外流）•晚后除极:Ca2+过多引起Na+内流→复极4相?见于强心苷中毒、心肌缺血，细胞外高钙治疗措施：钙拮抗剂；钠通道阻断剂M细胞与心电图变化M细胞与J波产生既往认为:J波在临床没有明显的意义，尤其是较小的J波常被忽视。近年来,随着Brugada综合症以及特发性室颤作为一独立的病症而被重视,心电图中的J波及临床意义倍受关注。尤其是较大的J波出现，可能会诱发恶性室性心律失常和猝死。其发生机理还可能与M细胞心电活动异常有关。研究证实：在某些病症(如低温、高血钙、心肌缺血、植物性神经紊乱及颅脑病变等)时,心外膜细胞和M细胞动作电位的尖峰圆顶和1,2相之间的切迹变的更明显，动作电位缩短，2相平台丢失，过早复极而产生J波。J波与J点的区别•J波是QRS终末部分的低振幅小波，过起始于R波降支部分，呈驼峰状。•J点是QRS与ST段的结合点。标志着心室除极结束、复极开始。在低温情况时出现的J波J波与心率的关系（早期复极综合症）特发性J波致心室颤动J波如无其它原因存在时，称为特发性J波。其特点为反复发作室速、室颤、晕厥、甚至猝死。异常J波与室速男性，70岁。有10余年高血压史。入院当天早餐时突发晕厥。图:多形室性心动过速，发作前的QRS波有明显J波，且为室性早搏所引发。M细胞与U波形成心电图上明显的U波常见于心动过缓，应用延长动作电位和诱发早期后除极的药物如索他洛尔,常可以使其变得更加明显，并且引起严重的心律失常。机制：U波的发生机制目前尚末明了。近年来,由于M细胞的被发现后，认为T波是大部分心室肌的复极波,而U波是M细胞复极延迟形成的结果。临床意义：U波的异常（是指倒置、增高及低平等）提示有心肌损害，常见的原因是高血压，冠心病、瓣膜病病变及电解质紊乱等。U波倒置：深度＞0.5mm心肌缺血静息U波倒置：左主干或多支病变、心功能差心绞痛时U波倒置：发作时呈一过性（1－2小时）伴ST－T呈缺血性改变U波增高：2mm为增高。低钾时常伴T波低平和ST段下移。常见于低钾血症，心动过缓，少数运动员等。U波电交替：与心肌损害有关。有人指出巨大的U波伴电交替是心肌兴奋性增高的表现，常是发生严重心律失常的前奏。缺血性U波倒置男性，54岁。冠心病不稳定型心绞痛，前降支病变。图A：心肌缺血时，V2－V4导联ST段弓背抬高，V3－V5导联U波倒置。图B：心绞痛发作停止U波倒置消失，V2－V3导联U波直立。M细胞与2相折返常既往认为,快速性心律失常的折返激动是由0相去极化电流所致。晚近研究发现动作电位2相平台期局部电流亦可引起折返激动，从而诱发室性心律失常。1993年有人提出2相折返概念,称此为2相折返。目前研究认为：Brugada综合症和特发性J波并发的恶性心律失常，心肌缺血和再灌注心律失常，Ic类抗心律失常药所致的心律失常及致心律失常右室发育不良出现的室性心律失常均与2相折返有关。而2折返的发生与M细胞的作用有着密切的联系。M细胞导致2相折返的机制1，2相平台的丢失是产生2相折返的主要原因。由于部分2相平台丢失,和正常区平台存在的心肌之间形成电位差，较强的电紧张性扩布从平台存在区向平台消失区心肌传播，引起局部的再兴奋，产生２相折返性心律失常。2，另一方面,心肌细胞在某些药物或病理情况下，如受钾通道激活剂、钠通道阻断剂作用、代谢障碍，心肌缺血、植物性神经张力不平衡、心肌Ｍ细胞的功能异常、缺如或数目减少均能促使心肌去极、复极的异常，从而产生２相折返性室性心律失常，药物对M细胞电生理特性的影响临床发现：某些抗心律失常药物可以致心律失常，其机制不甚清楚。但晚近研究表明可能与心外膜细胞、M细胞和心内膜细胞对多种药物有完全不同的反应有关,并指出M细胞在致药物性心律失常的发生中起到了重要的作用。同时认为M细胞可能是多种药物作用的靶点。抗心律失常药分类•第一类药物：钠通道阻滞药Ⅰa组(适度阻滞)：奎尼丁、普酰胺、吡二丙胺等Ⅰb组(轻度阻滞)：利多卡因、苯妥英钠、美西律、安博律定、妥卡胺、乙吗噻嗪等；Ⅰc组(明显阻滞)：普罗帕酮、恩卡胺、氟卡胺、乙吗胺等。•第二类药物:B受体阻滞剂美多心安•第三类药物：选择地延长复极过程的药乙胺碘呋酮、溴苄铵等。•第四类药物：钙拮抗剂异搏定、硫氮卓酮等。•第五类药物：洋地黄类Ⅰ类抗心律失常药：奎尼丁：慢频率时，能延长3种心肌细胞的APD，其中以延长M细胞APD为显著，当低钾时作用更加明显，很容易使M细胞产生后除极，诱发的触发活动。而不能使心外膜下和心内膜下产生类似电生理反应美西律：在慢频率时，美西律可抑制晚期钠内流(INa)，使动作电位2相缩短。由于M细胞的晚期钠内流较心外膜、心内膜心肌细胞大，故M细胞的APD缩短更明显，使3种细胞的APD趋于一致，并已证实这一作用与美西律抗心律失常效应相关。氟卡胺：低浓度的氟卡尼延长心外膜心肌细胞的APD，高浓度则使缩短APD，对心内膜心肌细胞作用甚弱，从而在两种细胞之间产生复极离散。氟卡尼对M细胞的电生理作用未见报道。Ⅱ类抗心律失常药：索他洛尔（非选折B阻滞剂）故兼有Ⅱ和Ⅲ类抗心律失常药物的特征。能显著延长M细胞的动作电位和心肌复极时间，但不影响传导。Ⅲ类抗心律失常药胺碘酮对三层心肌细胞APD延长趋向一致，而很少发生尖端扭转型室速。此外，红霉素、洋地黄、去甲肾上腺素、阿米洛利、高钙溶液和低血钾等均可使M细胞产生延迟后除极（DAD）及其诱发的触发活动[9]。总之，人们对心肌细胞电生理活动的研究目前还处于初始阶段，仅仅研究了几种离子通道。不能简单地把动物实验的结果，直接引伸到人类。因此，很难反映出人心肌细胞在病理生理情况，以及心肌细胞在神经、体液作用下的电活动。当今，M细胞的发现，使我们对心肌细胞的电生理特性有了新的认识，同时为我们理解心律失常的发生机制、合理地选用抗心律失常等药物和介入性治疗提供了新的途径。谢谢！