記錄心肌細胞的動作電位時，在去極化與平原期之間有一段快速而短暫的再極化期（ initial rapid repolarization ），下列何者是它產生的主要機制？

本題觀念：

本題考查的是心室心肌細胞（Ventricular Myocyte） 動作電位（Action Potential, AP）中，第一期（Phase 1） 也就是「快速短暫再極化期（Initial rapid repolarization）」的離子機制。

心室肌細胞的動作電位分為五個時期（Phase 0 ~ Phase 4）：

• Phase 0：快速去極化期（Rapid Depolarization）
• Phase 1：快速短暫再極化期（Initial Rapid Repolarization）
• Phase 2：平原期（Plateau）
• Phase 3：快速再極化期（Rapid Repolarization）
• Phase 4：靜止膜電位（Resting Membrane Potential）

選項分析

• 選項 A：關閉鈉離子通道，打開鉀離子通道 (正確答案)

  • 機制詳解：在 Phase 0 結束後，膜電位達到頂峰（約 +20 ~ +30 mV）。此時發生兩件事導致電位短暫下降（再極化）：
    1. 快鈉離子通道（Fast $Na^+$ channels）關閉：更精確地說是進入「去活化（Inactivation）」狀態，阻斷了 $Na^+$ 內流。
    2. 短暫外向鉀離子通道（Transient outward $K^+$ channels）打開：這會產生名為 $I_{to}$ (Transient outward current) 的鉀離子電流。$K^+$ 順著濃度梯度流出細胞，帶走正電荷，使膜電位迅速變得較負，形成所謂的「切跡（Notch）」。
  • 因此，Phase 1 的主要驅動力是 $Na^+$ 通道的關閉加上 $K^+$ 通道（特指 $I_{to}$）的開啟。

• 選項 B：關閉鈉離子通道，打開氯離子通道

  • 雖然在某些特定物種或病理條件下，可能存在鈣離子活化的氯離子電流（$I_{to2}$）參與 Phase 1，但在人類生理學與標準國考範圍內，$I_{to}$ (由鉀離子主導的 $I_{to1}$) 是絕對主要的機制。因此選項 A 比選項 B 更為正確且符合核心生理學知識。

• 選項 C：關閉 L-type 鈣離子通道，打開 T-type 鈣離子通道

  • 這是錯誤的敘述。
  • L-type $Ca^{2+}$ 通道：主要在 Phase 2（平原期）扮演關鍵角色，負責鈣離子內流以維持去極化狀態，並觸發肌肉收縮（CICR）。它們在 Phase 0 晚期到 Phase 1 期間其實是開始開啟，而非關閉。
  • T-type $Ca^{2+}$ 通道：主要存在於節律點細胞（Pacemaker cells）或心房細胞，負責在去極化早期提供電流，在心室肌 Phase 1 再極化中不是主要角色。

• 選項 D：關閉 T-type 鈣離子通道，打開 L-type 鈣離子通道

  • 同上，這不是 Phase 1 再極化的機制。雖然 L-type 通道確實在 Phase 2 開啟，但 Phase 1 的「再極化（電位下降）」必須是由正離子流出（$K^+$）或負離子流入造成，單純打開鈣通道（內流）會導致去極化（電位上升）或維持平原期，無法解釋 Phase 1 的電位下降。

答案解析

Phase 1（快速短暫再極化期） 的特徵是膜電位在達到峰值後迅速下降一個小幅度，形成切跡。此現象的離子機制為：

1. 原本造成快速去極化的 $Na^+$ 通道關閉（Inactivation），停止正離子內流。
2. 短暫外向鉀離子電流（$I_{to}$）啟動，特化的 $K^+$ 通道開啟，使 $K^+$ 短暫且快速地流出細胞，帶走正電荷，造成膜電位下降。

故正確選項為 (A) 關閉鈉離子通道，打開鉀離子通道。

核心知識點

考生應熟記心室肌細胞動作電位各時期的主要離子流動：

時期 (Phase)	名稱	主要離子通道變化	離子流動方向
Phase 0	快速去極化	快 $Na^+$ 通道開啟	$Na^+$ 快速內流
Phase 1	快速短暫再極化	$Na^+$ 通道關閉、$K^+$ 通道 ($I_{to}$) 開啟	$Na^+$ 停止內流、$K^+$ 短暫外流
Phase 2	平原期	L-type $Ca^{2+}$ 通道開啟、延遲整流 $K^+$ 通道 ($I_{K}$) 開啟	$Ca^{2+}$ 內流 與 $K^+$ 外流 平衡
Phase 3	快速再極化	$Ca^{2+}$ 通道關閉、$K^+$ 通道 ($I_{Kr}, I_{Ks}$) 大量開啟	$K^+$ 大量外流
Phase 4	靜止期	$K^+$ 漏洩通道 ($I_{K1}$)	維持靜止膜電位

參考資料

1. CV Physiology - Non-Pacemaker Action Potentials (Phase 1 represents an initial repolarization caused by the opening of transient outward $K^+$ channel $I_{to}$).
2. NCBI Bookshelf - Physiology, Cardiac Repolarization Dispersion and Reserve (In phase one, there is inactivation of $Na^+$ channels and activation of transient outward potassium current).