下列有關副交感神經對SA node 細胞的調控,何者最為適當?
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
- CV Physiology: Regulation of Heart Rate. https://cvphysiology.com/arrhythmias/a005
- CV Physiology: Cardiac Action Potentials. https://cvphysiology.com/arrhythmias/a004
- PubMed:迷走神經對竇房結調控文獻. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32194439/
- Frontiers in Physiology. https://www.frontiersin.org/journals/physiology/articles/10.3389/fphys.2020.00170/full
- PMC: Autonomic regulation of cardiac pacemaker. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5573264/
- Wikipedia: Cardiac pacemaker. https://en.wikipedia.org/wiki/Cardiac_pacemaker