115年:醫學一(2)

下列有關副交感神經對SA node 細胞的調控,何者最為適當?

A增加SA node 細胞pacemaker potential 的斜率(slope),而增加心跳速率
B減少SA node 細胞pacemaker potential 的斜率(slope),而減少心跳速率
C增加SA node 細胞pacemaker potential 的斜率(slope),而減少心跳速率
D減少SA node 細胞pacemaker potential 的斜率(slope),而增加心跳速率

詳細解析

本題觀念

竇房結(sinoatrial node, SA node)細胞是心臟自然的節律點,它的動作電位第四期(phase 4,也叫舒張期去極化,diastolic depolarization)會緩慢、自發地往上爬升,這條爬升曲線的斜率(slope)決定了心跳快慢:斜率越陡,越快到達可以引發動作電位的閾值電位,心跳就越快;斜率越平緩,到達閾值所需時間越長,心跳就越慢。自律神經對心跳的調控,說穿了就是在改變這條phase 4斜率。本題要考的是:副交感神經(迷走神經,vagus nerve)對SA node的作用,究竟是讓斜率變陡還是變平緩,心跳又是變快還是變慢。

選項分析

  • A. 增加斜率、增加心跳:錯誤。這其實比較接近交感神經的效果(正腎上腺素作用於β1受體,增加cAMP,進而增加起搏電流與鈣離子內流),方向與副交感神經的真實作用完全相反。
  • B. 減少斜率、減少心跳:正確(本題答案)。副交感神經末梢釋放乙醯膽鹼(acetylcholine, ACh),作用在SA node細胞上的M2型毒蕈鹼受體(M2 muscarinic receptor),活化G蛋白偶聯的內向整流性鉀通道(形成IKACh電流),讓細胞膜過度極化;同時ACh也會抑制驅動phase 4去極化的起搏電流(funny current, If,由HCN通道產生),並減少部分鈣離子內流。這三個效果加總起來,就是讓phase 4斜率變平緩,細胞需要更久才能爬到閾值電位,動作電位發放頻率下降,心跳因而減慢。
  • C. 增加斜率、減少心跳:錯誤。生理上斜率與心跳應該是同方向變化——斜率增加代表更快到閾值,心跳理應加快而非減慢;這個選項把斜率變化方向和心跳變化方向配成反方向,本身邏輯就自相矛盾,也不符合副交感神經的真實效果。
  • D. 減少斜率、增加心跳:錯誤。同樣道理,斜率變平緩代表去極化變慢,心跳應該跟著變慢而非變快;這個選項一樣是把兩個方向配反了,除了邏輯矛盾之外,也與副交感神經「降低斜率、減慢心跳」的實際效果不符。

答案解析

本題答案為B。副交感(迷走)神經活化SA node細胞上的M2受體後,主要透過三個機轉讓phase 4斜率下降:一是增加IKACh鉀離子外流造成過極化;二是抑制起搏電流If;三是減少部分鈣離子內流。三者加總的結果,就是自發性去極化爬升速度變慢,動作電位需要更長時間才能發放,心跳速率因而減慢。這與交感神經(增加phase 4斜率、加快心跳)的效果剛好相反,兩者共同構成心臟自律神經雙向調控的經典範例。掌握「斜率與心跳同方向變化」這個原則,就能立刻排除C、D這種方向配反的選項,也能分辨A是把交感神經的效果套用到副交感神經上的常見陷阱。

核心知識點

複習SA node自律神經調控時,建議先抓住一個大原則:phase 4斜率與心跳速率永遠同方向變化(斜率增加等於心跳加快,斜率減少等於心跳減慢),凡是把兩者配成反方向的選項都可以直接排除。接著記住副交感神經的三個分子機轉:IKACh增加(過極化)、If降低(起搏電流減少)、部分鈣離子內流減少,三者共同造成斜率下降、心跳減慢;交感神經則透過β1受體、增加cAMP、增加If與L型鈣通道活性,造成相反的效果(斜率增加、心跳加快)。把副交感與交感兩組機轉並排記憶,遇到類似配對題就能快速判斷。

參考資料

  1. CV Physiology: Regulation of Heart Rate. https://cvphysiology.com/arrhythmias/a005
  2. CV Physiology: Cardiac Action Potentials. https://cvphysiology.com/arrhythmias/a004
  3. PubMed:迷走神經對竇房結調控文獻. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32194439/
  4. Frontiers in Physiology. https://www.frontiersin.org/journals/physiology/articles/10.3389/fphys.2020.00170/full
  5. PMC: Autonomic regulation of cardiac pacemaker. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5573264/
  6. Wikipedia: Cardiac pacemaker. https://en.wikipedia.org/wiki/Cardiac_pacemaker