心室細胞靜止膜電位的生理基礎
心肌細胞在生理狀態下的
靜止膜電位(Resting Membrane Potential, RMP),指的是細胞在未受到刺激時,細胞膜內外存在的電位差。這個數值對於心臟正常的電氣傳導與收縮功能至關重要。
為何是 -90 mV?
心室工作心肌細胞的靜止膜電位約為
-90 毫伏特(mV)。這個數值的形成,主要歸因於細胞膜對鉀離子(K⁺)的高通透性,以及細胞內外各種離子濃度的差異。
1.
鉀離子的主導角色:在靜止狀態下,心肌細胞膜上的背景鉀離子通道(如
TREK-1這類雙孔域鉀離子通道)是開啟的,允許鉀離子順著濃度梯度從細胞內流向細胞外
[4]。由於細胞內的鉀離子濃度遠高於細胞外,帶正電的鉀離子外流,會使得細胞膜內側的電位變得越來越負。
2.
達到平衡電位:鉀離子外流會持續進行,直到細胞膜內外的電位差所產生的電場力量,剛好與驅使鉀離子外流的化學濃度梯度力量達到平衡為止。這個平衡點非常接近鉀離子的
平衡電位(Equilibrium Potential),對於心室肌細胞而言,此數值約為 -90 mV。
3.
其他離子與幫浦的貢獻:雖然鉀離子是決定靜止膜電位最主要的因素,但細胞膜對鈉離子(Na⁺)的微量通透性,以及
鈉鉀幫浦(Na⁺/K⁺-ATPase)主動將3個鈉離子打出細胞、2個鉀離子打進細胞的活動,也對維持穩定的 -90 mV 靜止膜電位有微幅的貢獻。
與動作電位及臨床意義的連結
穩定的靜止膜電位是產生正常
動作電位(Action Potential)的先決條件。當心室細胞接收到刺激,膜電位會從 -90 mV 開始快速上升(去極化),達到正電位後再下降(再極化),形成完整的動作電位波形 [2, 3]。在再極化過程中,有時會觀察到一種稱為
全或無再極化(All-or-None Repolarization, AONR)的現象,意指在動作電位早期若給予一個短暫的超極化電流,細胞可能會突然完全再極化回到靜止狀態,而不會恢復原本的動作電位波形,這也突顯了膜電位變化閾值的敏感性 。此外,當心肌發生缺血、肥厚或電解質不平衡時,細胞的離子通道功能會改變,進而影響靜止膜電位與整個動作電位的時程,這些變化在心電圖上常以
ST節段或
T波的異常來表現 。因此,理解心室細胞正常的靜止膜電位為 -90 mV,是學習心臟電生理學及判讀異常心電圖的基石。
參考文獻(論文來源)
- [4]
Role for TREK-1 as a polymodal sensor and regulator of cell activity.研究論文TREK-1鉀通道能感知多種刺激並調節細胞活性,是治療疼痛與神經疾病的新標靶。Winkle AJ, Odayil Muralidharan A, McClenney CR, Karimpour K, Ashfaque TM, Qureshi S, Hund TJ, Nassal D. (2026) · DOI: 10.1080/19336950.2026.2675071