59、细胞外Ca2+浓度降低对心肌生理特性的影响,以下哪项是错误的?( )

这是一道关于**细胞外钙离子（$Ca^{2+}$）浓度对心肌电生理特性影响**的经典生理学题目。我们需要分析低钙血症（细胞外 $Ca^{2+}$ 浓度降低）对心肌细胞膜电位、离子通道及兴奋性的具体影响，从而找出错误的选项。 ### 核心机制分析：膜屏障作用与钠通道 细胞外 $Ca^{2+}$ 对心肌细胞膜上的电压门控 $Na^+$ 通道具有特殊的**“膜屏障作用”**（或称表面电荷屏蔽效应）。 1. **正常情况**：$Ca^{2+}$ 带正电荷，结合在细胞膜外侧，改变膜表面的电场分布，使得 $Na^+$ 通道的激活需要更强的去极化刺激（即阈电位上移，或者说 $Na^+$ 通道更难开放）。 2. **低钙情况**当细胞外 $Ca^{2+}$ 浓度降低时，这种屏蔽作用减弱。 * **对 $Na^+$ 通道的影响**：$Na^+$ 通道的激活电压向负方向移动（即更容易被激活），表现为**阈电位下移**（绝对值变大，更接近静息电位）。 * **对 $Na^+$ 内流的影响**：由于通道更容易开放且开放概率增加，$Na^+$ 内流的阻力减小，即**对 $Na^+$ 内流的抑制作用减弱**。 基于上述机制，我们逐一分析选项： ### 选项解析 * **A. 快反应细胞阈电位下移，兴奋性升高 —— 正确** * 由于 $Ca^{2+}$ 减少，膜屏障作用减弱，$Na^+$ 通道在更负的膜电位即可激活，导致**阈电位下移**（例如从 -70mV 变为 -75mV）。 * 阈电位下移意味着阈电位与静息电位之间的差距缩小，细胞更容易达到阈电位产生动作电位，因此**兴奋性升高**。这是低钙导致手足抽搐（神经肌肉兴奋性增高同理）的主要原因之一。 * **B. 细胞膜对 $Na^+$ 内流的抑制作用减弱 —— 正确** * 如前所述，$Ca^{2+}$ 原本对 $Na^+$ 通道有抑制（屏蔽）作用。低钙时，这种抑制解除，$Na^+$ 更容易内流。 * **C. 0期去极速度增快 —— 正确** * 快反应细胞（如心室肌、浦肯野纤维）的0期去极化主要由 $Na^+$ 快速内流引起。 * 由于低钙使 $Na^+$ 通道激活更容易、开放数量增多，$Na^+$ 内流速度和量增加，导致**0期去极化速率（$V_{max}$）增快**。 * **D. 0期去极幅度增高 —— 正确** * 随着 $Na^+$ 内流的增强，动作电位0期的上升支更陡峭，通常也会导致超射值略微增加或维持较高水平，整体去极化幅度往往表现为增高或不变（但在考试语境中，相对于高钙导致的传导阻滞，低钙通常伴随传导速度加快和去极化能力增强，故该描述在对比语境下被视为符合逻辑的正向变化）。*注：在某些严格教材中，幅度变化可能不明显，但相比E选项的明显错误，C和D通常被认为是低钙导致兴奋性/传导性增高的表现。* * **E. 4期自动去极速度减慢，自律性降低 —— 错误** * **自律性主要取决于4期自动去极化的速度**。 * 对于起搏细胞（如窦房结P细胞），其4期自动去极化主要涉及 $I_f$ 电流（$Na^+/K^+$）、$Ca^{2+}$ 内流（T型和L型）以及 $K^+$ 外流的衰减。 * 虽然低钙会减少通过 $Ca^{2+}$ 通道的内向电流，理论上可能减缓去极化；但是，**低钙对心肌最显著的整体效应是兴奋性增高**。 * 更重要的是，在临床和生理实验现象中，**低钙通常导致心律失常（如早搏）**，这暗示了异位起搏点的自律性可能是**增高**的，或者至少不是单纯的“降低”。 * **关键考点辨析**：这道题考察的是**快反应非自律细胞**（如心室肌）还是**自律细胞**？题目问的是“心肌生理特性”，通常涵盖整体。但在经典的生理学考题逻辑中，**低钙的主要特征是：兴奋性↑、传导性↑、收缩力↓（因为兴奋-收缩耦联需要胞外Ca内流触发）、不应期延长（平台期延长）**。 * 关于自律性：低钙时，由于阈电位下移，起搏细胞更容易达到阈电位，因此**自律性通常是增高的**（或者说容易诱发异位节律）。选项E说“自律性降低”与低钙导致神经肌肉兴奋性增高、易发生痉挛/心律失常的临床事实相悖。 * *补充*：高钙才会导致自律性降低（因为阈电位上移，且高钙加速复极，缩短动作电位时程，但对自律性的直接抑制作用更强，且高钙严重时可导致心脏停搏于收缩期）。低钙时，心脏往往表现为兴奋性过高。 ### 总结 * **低钙 ($Ca^{2+} \downarrow$)**： * 膜屏障作用 $\downarrow$ $\rightarrow$ $Na^+$ 通道易激活 $\rightarrow$ 阈电位下移 $\rightarrow$ **兴奋性 $\uparrow$**。 * $Na^+$ 内流 $\uparrow$ $\rightarrow$ **0期去极速度 $\uparrow$** $\rightarrow$ **传导性 $\uparrow$**。 * 平台期 $Ca^{2+}$ 内流 $\downarrow$ $\rightarrow$ **收缩力 $\downarrow$**。 * 复极化延缓（$Ca^{2+}$ 竞争性抑制 $K^+$ 外流作用减弱？不，主要是低钙导致平台期延长，QT间期延长）$\rightarrow$ **有效不应期延长**。 * 总体兴奋性增高，易诱发心律失常，故**自律性倾向增高**（或至少不降低）。 * **高钙 ($Ca^{2+} \uparrow$)**： * 膜屏障作用 $\uparrow$ $\rightarrow$ 阈电位上移 $\rightarrow$ **兴奋性 $\downarrow$**。 * **收缩力 $\uparrow$**。 * 平台期缩短 $\rightarrow$ **有效不应期缩短**。 因此，选项 E 描述的“自律性降低”是错误的，低钙通常导致兴奋性增高，容易引发异常自律性或触发活动。 **正确答案：E**