115年:心肺基礎(2)

下列何者可直接作用在竇房結(SA node),使心跳變慢?

A交感神經(sympathetic nerve)
B蒲金氏纖維(Purkinje fiber)
C橋腦(pons)
D副交感神經(parasympathetic nerve)

詳細解析

本題觀念

心臟的節律由竇房結(SA node)主導,而自主神經系統透過交感與副交感兩條路徑直接調控竇房結的自發放電頻率。本題要求辨別哪個選項能「直接」作用在竇房結並使心跳變慢,判斷須同時滿足兩個條件:第一是與竇房結之間有解剖上的直接神經支配關係,第二是作用效果必須為減慢心率。副交感神經(迷走神經)的節後纖維密集分布於竇房結,釋放乙醯膽鹼(ACh)與 M₂ 蕈毒鹼受體結合,活化抑制型 G 蛋白(Gi)並開啟 IKACh 鉀離子通道,使細胞膜超極化、減慢 phase 4 自發去極化速率,最終降低心率。

選項分析

(A) 交感神經(sympathetic nerve):交感神經確實有直接支配竇房結的解剖基礎,但作用方向恰好相反。交感神經末梢釋放正腎上腺素(norepinephrine)與 β₁ 腎上腺素受體結合,透過 Gs 蛋白活化腺苷酸環化酶,提升細胞內 cAMP 濃度,加速 phase 4 去極化,使心跳加快而非變慢,不符合題意。

(B) 蒲金氏纖維(Purkinje fiber):蒲金氏纖維位於心室傳導系統的末端,負責將來自希氏束分支的動作電位傳至心室肌,確保兩側心室同步收縮。它是接收竇房結下傳訊號的下游結構,自發頻率僅約 15–20 次/分,屬於心室層級的逸搏節律器,不具備回饋調控竇房結的功能。

(C) 橋腦(pons):橋腦主要含有呼吸調控中心,包括肺膨脹抑制中心(pneumotaxic center)與長吸中心(apneustic center)。控制心率的心臟血管中樞(cardiovascular center)位於延腦(medulla oblongata),而非橋腦。即使是延腦,也是透過發出迷走神經或交感神經的傳出纖維間接影響竇房結,並非直接作用。

(D) 副交感神經(parasympathetic nerve):副交感神經中的迷走神經節後纖維直接支配竇房結。其末梢釋放 ACh 與 M₂ 受體結合後,啟動 Gi → βγ 亞基 → 開啟 IKACh(GIRK)鉀離子通道的訊號串,使 SA node 細胞膜超極化,並同時抑制 If(funny current)與 ICaL 電流,減慢 phase 4 自發去極化速率,有效降低心率。臨床上,右迷走神經主要支配竇房結,左迷走神經主要支配房室結。靜息狀態下迷走神經張力佔優勢,使靜息心率維持在 60–80 次/分,遠低於竇房結的固有自發頻率約 100 次/分。

答案解析

本題的鑑別關鍵在於同時滿足「直接作用」和「使心跳變慢」兩個條件。交感神經雖直接支配竇房結,但效果是加速心率;橋腦與竇房結之間無直接神經連結,且心臟血管中樞本就位於延腦;蒲金氏纖維是竇房結下游的傳導組織,只接收訊號而不調控竇房結。唯有副交感神經(迷走神經)同時滿足兩個條件,答案為 (D)。

核心知識點

  • 副交感神經透過 ACh → M₂ 受體 → Gi → IKACh 途徑使竇房結超極化,降低心率
  • 交感神經透過 NE → β₁ 受體 → Gs → cAMP 途徑加速竇房結去極化,提升心率
  • 心臟血管中樞位於延腦而非橋腦;橋腦負責呼吸調控
  • 蒲金氏纖維是心室傳導末端,不回饋調控竇房結
  • 靜息狀態下迷走張力 > 交感張力,使心率低於竇房結固有頻率(約 100 次/分)

參考資料

  1. ScienceDirect - Sinoatrial Node
  2. CV Physiology - Control of Heart Rate
  3. PMC - G proteins in murine SA node
  4. TeachMeAnatomy - Conducting System
  5. Wikipedia - Cardiovascular centre