生理學/消化道平滑肌的特性

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在整個消化道中,除口、咽、食管上端和肛門外括約肌骨骼肌外,其餘部分是都是由平滑肌組成的。消化道通過這些肌肉的舒縮活動,完成對食物的機械性消化,並推動食物的前進;消化道的運動對於食物的化學性消化和吸收,也有促進作用。

(一)消化道平滑肌的一般特性

消化道平滑肌具有肌組織的共同特性,如興奮、自律性、傳導性和收縮性,但這些特性的表現均有其自己的特點。

1.消化道平滑肌的興奮較骨骼肌為低。收縮的潛伏期、收縮期和舒張期所佔的時間比骨骼肌的長得多,而且變異很大。

2.消化道平滑肌在離體後,置於適宜的環境內,仍能進行良好的節律性運動,但其收縮很緩慢,節律性遠不如心肌規則。

3.消化道平滑肌經常保持在一種微弱的持續收縮狀態,即具有一定的緊張性。消化道各部分,如胃、腸等之所以能保持一定的形狀和位置,同平滑肌的緊張性在重要的關係;緊張性還使消化道的管腔內經常保持著一定的基礎壓力;平滑肌的各種收縮活動也就是在緊張性基礎上發生的。

4.消化道平滑肌能適應實際的需要而作很很大的伸展。作為中空的容納器官來說,這一特性具有重要生理意義。它的消化道有可能容納好幾倍於自己原初體積的食物。

5.消化道平滑肌對電刺激較不敏感,但對於牽張、溫度和化學刺激則特別敏感,輕微的刺激常可引起強烈的收縮。消化道平滑肌的這一特性是與它所處的生理環境分不開的,消化道內容物對平滑肌的牽張、溫度和化學刺激是引起內容物推進或排空的自然刺激因素。

(二)消化道平滑肌的電生理特性

消化道平滑肌電活動的形式要比骨骼肌複雜得多,其電生理變化大致可分為三種,即靜息膜電位、慢波電位動作電位

1.靜息膜電位消化道平滑肌的靜息膜電位很不穩定,波動較大,其實測值為-60—-50Mv,靜息電位主要由K+的平衡電位形成,但Na+、CI-Ca2+以及生電性鈉泵活動也參與了靜息膜電位的產生。

2.慢波電位消化道的平滑肌細胞可產生節律性的自發性去極化;以靜息膜電位為基礎的這種周期性波動,由於其發生頻率較慢而被稱為慢波電位,又稱基本電節律(basal electric rhythm,BER)。消化道不部位的慢波頻率不同,在人類,胃的慢波頻率為3次/min,十二指腸為12次/min,迴腸末端為8-9次/min。慢波的波幅約為10-15mV,持續時間由數秒至十幾秒。

用細胞內微電極記錄時,慢波多表現為單向波,包括初期的快速去極化和緩慢的復極化平台。關於慢波產生的離子基礎尚未完全清楚。目前認為,它的產生可能與細胞膜上生電性鈉泵的活動具有波動性有關,當鈉泵的活動暫時受抑制時,膜便發生去極化;當鈉泵活動恢復時,膜的極化加強,膜電位便又回到原來的水平。實驗證明,用抑制鈉泵的藥物哇巴因後,胃腸平滑肌的慢波電位消失。

在通常情況下,慢波起源於消化道的縱行肌,以電緊張形式擴布到環行肌。由於切斷支配胃腸的神經,或用藥物阻斷神經衝動後,慢波電位仍然存在,表明它的產生可能是肌源性的。慢波本身不引起肌肉收縮,便它可以反映平滑肌興奮性的周期變化。慢波可使靜息膜電位接近於產生動作電位的閾電位,一旦達到閾電位,膜上的電壓依從性離子通道便開放而產生動作電位。

3.動作電位平滑肌的動作電位與神經和骨骼肌的動作電位的區別在於:①鋒電位上升慢,持續時間長;②平滑肌的動作電位不受鈉通道阻斷劑的影響,但可被Ca2+通道阻斷劑所阻斷,這表明它的產生主要依賴Ca2+的內流;③不滑肌動作電位的復極化與骨骼肌相同,都是通過K+的外流,所不同的是,不滑肌K+的外向電流與Ca2+的內向電流在時間過程上幾乎相同,因此,鋒電位的幅度低,而且大小不等。

由於平滑肌動作電位發生時Ca2內流的速度已足以引起平滑肌的收縮,因此,鋒電位與收縮之間存在很好的相關性,每個慢波上所出現鋒電位的數目,可作為收縮力大小的指標。

慢波、動作電位和肌肉收縮的關係可簡要歸納為:平滑肌的收縮是繼動作電位之後產生的,而動作電位則是在慢波去極化的基礎上發生的。因此,慢波電位本身雖不能引起平滑肌的收縮,但卻被認為是不滑肌的起步電位,是平滑肌收縮節律的控制波,它決定蠕動的方向、節律和速度(圖6-1)。

消化道不滑肌的電活動


圖6-1 消化道不滑肌的電活動

下面的曲線為細胞內電極記錄的基本電節律,

在第二和第三個波的支極化期,出現數目不同的動作電位;

上面的曲線為肌肉收縮,收縮波只出現在動作電位時,

動作電位數目越多,收縮的幅度也越大T:張力 IP:細胞內電位

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