005章.麻醉与循环
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参见附件(121kb)。
第5章 麻醉与循环
循环系统生理是麻醉学的重要基础理论，目前的循环生理不仅仅停留在生理学范畴，而且已经拓展到分子生物学水平。本章主要探讨有关循环系统生理和解剖，包括心脏收缩的机理，收缩的调节及心功能的评估等。
心脏是机体的总"泵"，自个体出生前直至死亡，它始终持续工作着。一个70岁的人，如果心率平均为70次/分，其心脏在一生中大约收缩26亿次；如果心输出量是3～5升/分，则其心脏在一生中大约泵出1～2亿升血液，为机体组织提供了约96亿升的氧。因此心脏是一个可靠而经久耐用的"泵"。本章所讨论的是心肌收缩的一般机制，对老年人和婴幼儿的特殊性详见其他章节。
第1节 心脏
心脏有四个腔，左、右心房和左、右心室；构成左右两个并列的"泵"，每个"泵"分别由一个心房和一个心室组成，分别将血液输送到体循环和肺循环。心腔壁有三层结构，最内层是心内膜，为一层薄薄的内皮细胞；中间是心肌细胞，由一群群纵行分叉，直径约为1μm的肌原纤维构成心肌纤维；最外层是心外膜，由间皮细胞构成，它也是心包膜的内层。
心脏的收缩活动推动全身血液流动，将氧和养分输送给每个器官，并运走废物。体内各部分之间的各类激素和调节物质的运输，也靠心脏的活动来保证。具体过程是：体循环血液经上、下腔静脉流入右心房，通过三尖瓣入右心室，经肺动脉进入肺循环，在肺泡处进行氧-二氧化碳交换后，含大量氧的新鲜血液经肺静脉至左心房，流经二尖瓣到左心室，再通过主动脉将养分运输到全身各处，以满足机体新陈代谢的需要。神经和体液反馈环路精细地调节着心脏和循环系统的功能。
左右两心房的壁较薄，产生的压力也较低，处于0～10 mmHg之间。房间隔由胚胎期的卵圆孔衍化，是心脏最薄的部位。心脏的自律活动由窦房结和房室结产生，二者都位于右心房。在心房和心室之间是房室瓣，右侧为三尖瓣，有前、中、后三个瓣膜开向心室，构成心房至心室的单向通路，面积约8～11cm2。左侧为二尖瓣，有前、后二个瓣膜，面积约6～8cm2。
心室壁较厚，产生的压力较高。血液从这里被泵入肺循环和体循环。由于左心室泵出血液所要克服的主动脉压力远远高于右心室所需克服的肺动脉压力，所以，左心室壁也远厚于右心室。在胚胎期，左右心室壁厚度的比例是1：1。出生后，随肺泡扩张，肺血管阻力迅速下降，而体循环阻力迅速升高，一个月后，左右心室壁的厚度比例为2：1，已接近成人水平。室间隔由上部较薄的膜部和下部较厚的肌部组成，膜部与房间隔相连，肌部构成了室间隔的主要部分，以及左室游离壁的一部分。正常的右室压是15～30/0～10mmHg，左室压是100～140/3～12mmHg。
每个心室和其流出道之间有一组半月瓣。肺动脉瓣分隔右心室和肺动脉，有前、右、左三瓣，在心室收缩时开放，使血液流至肺动脉；而在心室舒张时关闭，防止血液倒流。正常肺动脉瓣的面积约4cm2。主动脉瓣稍厚于肺动脉瓣，由后、左、右三瓣组成，正常面积为3～4cm2。正常肺动脉压是15～30/0～12mmHg，而正常主动脉压是100～140/60～90mmHg。
一、心肌超微结构
在细胞水平，心脏可以分为心肌组织、传导系统和细胞外连接组织，主要是胶原。心肌细胞很独特，兼有骨骼肌细胞和平滑肌细胞的特点，其形态也很特别。
心肌细胞的主要成份有：①细胞膜：又称肌浆膜(sarcolemma)，为脂质双层结构，脂质双层中含有受体，离子通道，离子泵等以完成细胞之间及细胞和外环境之间的联系。另外还有亚细胞膜，如线粒体膜。②细胞核：担负细胞生长和修复，蕴藏遗传基因。③肌原纤维：由收缩蛋白构成，负责心肌的收缩功能。每一肌原纤维由若干圆柱形肌节(sarcomere)连接构成，两端比较透明，称明带(即I带，light zone)，中央部分较暗，称暗带(即A带，dark zone)。④细胞浆：处于肌浆膜内，细胞核和收缩蛋白周围。心肌细胞纵横相连，构成融合体(syncytium)，由闰盘(intercalated disc)分隔。肌浆膜内褶使细胞外空间延伸到心肌细胞内，包裹细胞浆，并形成横管系统(transverse tubular system)。横管系统与胞内膜结构――肌浆网(sarcoplasmic reticulum)紧密连接，肌浆网是细胞内离子钙的主要储存地(图5-1)。根据其功能，肌浆网又可分为两类：粗面(交叉形)和滑面(纵形)。一种称为钙离子释放通道(CRC)的大型蛋白质复合体(分子量565，000 kd)位于粗面肌浆网上，并有足状突起，可能与Ca2+的流向有关。横管膜上的L型Ca2+通道与粗面肌浆网上的CRC足突很接近，当Ca2+通过L-型钙离子通道内流后，立即触发了肌浆网，通过CRC释放大量的Ca2+进入胞浆，使细胞内钙离子浓度从10-7升高到10-5。另外，肌浆网对Ca2+的再聚集也有重要作用，它从胞浆中摄取Ca2+，产生新的浓度梯度，这是一主动转运过程，需要滑面肌浆网膜上的Ca2+/Mg2+-ATP泵(分子量105，000 kd)水解ATP，提供能量(图5-2)。在结构上，粗面和滑面肌浆网是连续的，因此从滑面肌浆网摄取的Ca2+沿浓度梯度差到达粗面肌浆网，再由后者释放至胞浆。
与骨骼肌细胞类似，心肌细胞上也有Z线，划分出肌节的界限。肌节是心肌细胞收缩性的最小单位，长约2～2.5μm。肌原纤维由许多蛋白质微丝组成，分粗、细两种。粗微丝在A带中，几乎完全由肌凝蛋白(myosin)分子组成。肌凝蛋白是一构型不对称的大分子蛋白，电子显微镜观察发现，其具有两条重链和四条轻链，分子量分别是220，000 kd和20，000 kd。到目前为止，轻链的功能尚不清楚，可能参与调节横桥的形成。肌凝蛋白分子有一个长的柱状尾部，一个铰链区和两个球形头部。头部含有ATP酶，能水解ATP释放能量，在微丝表面形成横桥，是肌凝蛋白与肌动蛋白(actin)细微丝相接触的部位。铰链区与张力形成有关。尾部由两条重链缠绕形成，与粗微丝中的其他肌凝蛋白分子结合并构成微丝的中心。
细微丝的蛋白质分子由三个亚单位组成，主要为肌动蛋白(分子量43，000 kd)，相互以双螺旋结构结合，另外有少量的原肌凝蛋白(tropomysin，Tm)和原宁蛋白(troponin,Tn)(图5-3)。
细微丝的一端固定在Z线上，另一端插入A带，而相邻的细微丝构成I带。粗、细微丝相互穿插，排列规则。原肌凝蛋白是一线状蛋白质多肽链，分子量约70，000 kd，位于肌动蛋白分子的双螺旋沟内。原宁蛋白含有3个不同的多肽链亚单位:TnT、TnI和TnC，依附于原肌凝蛋白氨基末端7个单位链上，构成复合体，分别与心肌收缩机制的不同功能相关。原宁蛋白的3个亚单位中，原宁蛋白C与钙离子结合，引起一些蛋白分子构象改变，导致心肌收缩；原宁蛋白I抑制肌凝蛋白与肌动蛋白反应，形成横桥；原宁蛋白T使原宁蛋白与原肌凝蛋白相结合。
TnC是小分子量蛋白质(分子量18,000 kd)，属于Ca2+结合蛋白――EF臂蛋白――的一种，此类蛋白都有一特殊的氨基酸序列，构成带多个氧原子的袋状结构，与Ca2+有高度特异性和亲和性。与骨骼肌细胞相比 ......
第5章 麻醉与循环
循环系统生理是麻醉学的重要基础理论，目前的循环生理不仅仅停留在生理学范畴，而且已经拓展到分子生物学水平。本章主要探讨有关循环系统生理和解剖，包括心脏收缩的机理，收缩的调节及心功能的评估等。
心脏是机体的总"泵"，自个体出生前直至死亡，它始终持续工作着。一个70岁的人，如果心率平均为70次/分，其心脏在一生中大约收缩26亿次；如果心输出量是3～5升/分，则其心脏在一生中大约泵出1～2亿升血液，为机体组织提供了约96亿升的氧。因此心脏是一个可靠而经久耐用的"泵"。本章所讨论的是心肌收缩的一般机制，对老年人和婴幼儿的特殊性详见其他章节。
第1节 心脏
心脏有四个腔，左、右心房和左、右心室；构成左右两个并列的"泵"，每个"泵"分别由一个心房和一个心室组成，分别将血液输送到体循环和肺循环。心腔壁有三层结构，最内层是心内膜，为一层薄薄的内皮细胞；中间是心肌细胞，由一群群纵行分叉，直径约为1μm的肌原纤维构成心肌纤维；最外层是心外膜，由间皮细胞构成，它也是心包膜的内层。
心脏的收缩活动推动全身血液流动，将氧和养分输送给每个器官，并运走废物。体内各部分之间的各类激素和调节物质的运输，也靠心脏的活动来保证。具体过程是：体循环血液经上、下腔静脉流入右心房，通过三尖瓣入右心室，经肺动脉进入肺循环，在肺泡处进行氧-二氧化碳交换后，含大量氧的新鲜血液经肺静脉至左心房，流经二尖瓣到左心室，再通过主动脉将养分运输到全身各处，以满足机体新陈代谢的需要。神经和体液反馈环路精细地调节着心脏和循环系统的功能。
左右两心房的壁较薄，产生的压力也较低，处于0～10 mmHg之间。房间隔由胚胎期的卵圆孔衍化，是心脏最薄的部位。心脏的自律活动由窦房结和房室结产生，二者都位于右心房。在心房和心室之间是房室瓣，右侧为三尖瓣，有前、中、后三个瓣膜开向心室，构成心房至心室的单向通路，面积约8～11cm2。左侧为二尖瓣，有前、后二个瓣膜，面积约6～8cm2。
心室壁较厚，产生的压力较高。血液从这里被泵入肺循环和体循环。由于左心室泵出血液所要克服的主动脉压力远远高于右心室所需克服的肺动脉压力，所以，左心室壁也远厚于右心室。在胚胎期，左右心室壁厚度的比例是1：1。出生后，随肺泡扩张，肺血管阻力迅速下降，而体循环阻力迅速升高，一个月后，左右心室壁的厚度比例为2：1，已接近成人水平。室间隔由上部较薄的膜部和下部较厚的肌部组成，膜部与房间隔相连，肌部构成了室间隔的主要部分，以及左室游离壁的一部分。正常的右室压是15～30/0～10mmHg，左室压是100～140/3～12mmHg。
每个心室和其流出道之间有一组半月瓣。肺动脉瓣分隔右心室和肺动脉，有前、右、左三瓣，在心室收缩时开放，使血液流至肺动脉；而在心室舒张时关闭，防止血液倒流。正常肺动脉瓣的面积约4cm2。主动脉瓣稍厚于肺动脉瓣，由后、左、右三瓣组成，正常面积为3～4cm2。正常肺动脉压是15～30/0～12mmHg，而正常主动脉压是100～140/60～90mmHg。
一、心肌超微结构
在细胞水平，心脏可以分为心肌组织、传导系统和细胞外连接组织，主要是胶原。心肌细胞很独特，兼有骨骼肌细胞和平滑肌细胞的特点，其形态也很特别。
心肌细胞的主要成份有：①细胞膜：又称肌浆膜(sarcolemma)，为脂质双层结构，脂质双层中含有受体，离子通道，离子泵等以完成细胞之间及细胞和外环境之间的联系。另外还有亚细胞膜，如线粒体膜。②细胞核：担负细胞生长和修复，蕴藏遗传基因。③肌原纤维：由收缩蛋白构成，负责心肌的收缩功能。每一肌原纤维由若干圆柱形肌节(sarcomere)连接构成，两端比较透明，称明带(即I带，light zone)，中央部分较暗，称暗带(即A带，dark zone)。④细胞浆：处于肌浆膜内，细胞核和收缩蛋白周围。心肌细胞纵横相连，构成融合体(syncytium)，由闰盘(intercalated disc)分隔。肌浆膜内褶使细胞外空间延伸到心肌细胞内，包裹细胞浆，并形成横管系统(transverse tubular system)。横管系统与胞内膜结构――肌浆网(sarcoplasmic reticulum)紧密连接，肌浆网是细胞内离子钙的主要储存地(图5-1)。根据其功能，肌浆网又可分为两类：粗面(交叉形)和滑面(纵形)。一种称为钙离子释放通道(CRC)的大型蛋白质复合体(分子量565，000 kd)位于粗面肌浆网上，并有足状突起，可能与Ca2+的流向有关。横管膜上的L型Ca2+通道与粗面肌浆网上的CRC足突很接近，当Ca2+通过L-型钙离子通道内流后，立即触发了肌浆网，通过CRC释放大量的Ca2+进入胞浆，使细胞内钙离子浓度从10-7升高到10-5。另外，肌浆网对Ca2+的再聚集也有重要作用，它从胞浆中摄取Ca2+，产生新的浓度梯度，这是一主动转运过程，需要滑面肌浆网膜上的Ca2+/Mg2+-ATP泵(分子量105，000 kd)水解ATP，提供能量(图5-2)。在结构上，粗面和滑面肌浆网是连续的，因此从滑面肌浆网摄取的Ca2+沿浓度梯度差到达粗面肌浆网，再由后者释放至胞浆。
与骨骼肌细胞类似，心肌细胞上也有Z线，划分出肌节的界限。肌节是心肌细胞收缩性的最小单位，长约2～2.5μm。肌原纤维由许多蛋白质微丝组成，分粗、细两种。粗微丝在A带中，几乎完全由肌凝蛋白(myosin)分子组成。肌凝蛋白是一构型不对称的大分子蛋白，电子显微镜观察发现，其具有两条重链和四条轻链，分子量分别是220，000 kd和20，000 kd。到目前为止，轻链的功能尚不清楚，可能参与调节横桥的形成。肌凝蛋白分子有一个长的柱状尾部，一个铰链区和两个球形头部。头部含有ATP酶，能水解ATP释放能量，在微丝表面形成横桥，是肌凝蛋白与肌动蛋白(actin)细微丝相接触的部位。铰链区与张力形成有关。尾部由两条重链缠绕形成，与粗微丝中的其他肌凝蛋白分子结合并构成微丝的中心。
细微丝的蛋白质分子由三个亚单位组成，主要为肌动蛋白(分子量43，000 kd)，相互以双螺旋结构结合，另外有少量的原肌凝蛋白(tropomysin，Tm)和原宁蛋白(troponin,Tn)(图5-3)。
细微丝的一端固定在Z线上，另一端插入A带，而相邻的细微丝构成I带。粗、细微丝相互穿插，排列规则。原肌凝蛋白是一线状蛋白质多肽链，分子量约70，000 kd，位于肌动蛋白分子的双螺旋沟内。原宁蛋白含有3个不同的多肽链亚单位:TnT、TnI和TnC，依附于原肌凝蛋白氨基末端7个单位链上，构成复合体，分别与心肌收缩机制的不同功能相关。原宁蛋白的3个亚单位中，原宁蛋白C与钙离子结合，引起一些蛋白分子构象改变，导致心肌收缩；原宁蛋白I抑制肌凝蛋白与肌动蛋白反应，形成横桥；原宁蛋白T使原宁蛋白与原肌凝蛋白相结合。
TnC是小分子量蛋白质(分子量18,000 kd)，属于Ca2+结合蛋白――EF臂蛋白――的一种，此类蛋白都有一特殊的氨基酸序列，构成带多个氧原子的袋状结构，与Ca2+有高度特异性和亲和性。与骨骼肌细胞相比 ......
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