心肌作为心脏的重要组成部分,具有多种独特的生理特性,这些特性共同保障了心脏的正常功能。下面将详细介绍心肌的主要生理特性。
心肌具有自动产生节律性兴奋的能力,即自动节律性。心脏的特殊传导系统,如窦房结、房室结等,是产生自动节律性的关键部位。其中,窦房结的自律性最高,它能够自动、有规律地产生兴奋,并将冲动传导至整个心脏,引起心脏的节律性收缩和舒张。这种自动节律性使得心脏无需外界刺激就能持续、稳定地跳动。例如,在人体处于睡眠状态时,心脏依然能够按照自身的节律工作,为身体各器官提供血液供应。而且,心肌的自动节律性相对稳定,但也会受到神经和体液因素的调节,以适应身体不同的生理需求。
心肌细胞能够对刺激产生反应并产生动作电位,这就是心肌的兴奋性。心肌的兴奋性具有周期性变化,包括有效不应期、相对不应期和超常期。在有效不应期内,无论给予多强的刺激,心肌都不会产生兴奋;相对不应期时,需要较强的刺激才能使心肌产生兴奋;而在超常期,用低于正常阈值的刺激就能引起心肌兴奋。这种兴奋性的周期性变化有助于保证心肌的收缩和舒张交替进行,防止心脏出现持续性收缩,从而维持心脏的正常泵血功能。例如,如果心肌没有这种周期性的兴奋性变化,可能会导致心脏出现强直收缩,无法有效地进行血液泵出。
心肌细胞具有传导兴奋的能力,即传导性。心脏内的兴奋传导是通过特殊的传导系统进行的,包括窦房结、结间束、房室结、希氏束和浦肯野纤维等。兴奋从窦房结开始,依次通过这些传导通路传导至整个心肌,使心肌能够协调一致地收缩。传导性的存在保证了心脏各部分能够按照一定的顺序和时间进行收缩,从而实现有效的泵血功能。例如,当窦房结产生兴奋后,兴奋会迅速通过结间束传导至心房,引起心房收缩,然后通过房室结传导至心室,使心室随后收缩,完成一次完整的心脏泵血过程。而且,不同部位的心肌传导速度不同,这种差异有助于保证心脏收缩的协调性。
心肌能够在受到刺激后产生收缩,这是心肌的收缩性。心肌的收缩具有“全或无”的特点,即一旦受到足够强度的刺激,心肌细胞就会全部参与收缩,而不是部分参与。这种特性使得心脏能够产生有力的收缩,将血液泵出心脏。同时,心肌的收缩还具有同步性,心房和心室能够分别同步收缩,提高了心脏的泵血效率。例如,在剧烈运动时,身体需要更多的血液供应,心脏会通过增强收缩性来增加心输出量,以满足身体的需求。而且,心肌的收缩性也会受到多种因素的影响,如钙离子浓度、心肌纤维的初长度等。
心肌不会像骨骼肌那样发生完全强直收缩,这就是心肌收缩的不融合性。由于心肌的有效不应期特别长,一直延续到心肌舒张早期,因此在心肌收缩期内,不会再次接受新的刺激而产生收缩。这使得心肌能够保证收缩和舒张交替进行,维持心脏的正常节律和泵血功能。如果心肌像骨骼肌一样发生强直收缩,心脏将无法正常舒张,血液就不能充分回流到心脏,导致心脏泵血功能障碍。例如,在正常的心脏跳动过程中,每次收缩后都会有一个舒张期,让心脏有足够的时间充盈血液,然后再进行下一次收缩,这种不融合性保证了心脏能够持续、有效地工作。