阈电位

阈电位（threshold potential）又称临界电位，由英国生理学家Alan Hodgkin和Andrew Huxley在20世纪40年代基于乌贼巨大轴突实验提出。他们发现膜电位去极化至某一特定值时，钠离子通道呈电压依赖性爆发开放，从而定义该值为阈电位。阈电位是动作电位产生的必要条件，通常比静息电位小10-20mV。例如，哺乳动物神经纤维的静息电位为-70mV，阈电位约-55mV；心室肌细胞的静息电位约-90mV，阈电位约-65mV。

离子通道基础

阈电位的本质是电压门控钠通道的激活阈值。在静息状态下，大部分钠通道处于关闭状态。当膜电位去极化至阈电位时，钠通道的激活门构象改变，通道开放概率急剧上升，形成正反馈：钠离子内流进一步去极化，促使更多通道开放，直至产生动作电位上升支。钾通道的延迟激活则参与复极化。

与静息电位的关系

阈电位与静息电位的差值（即阈值）决定兴奋性：差值越小，细胞越易兴奋。例如，低钙血症可增加钠通道通透性，使阈电位下移，阈值减小，导致神经肌肉兴奋性增高，引起手足抽搐。反之，高钾血症可部分去极化膜电位，使其接近阈电位，但若去极化过度导致钠通道失活，则兴奋性下降。

• 离子浓度：细胞外钠浓度升高可增大钠电化学驱动力，可能降低阈电位；钾浓度改变静息电位，间接影响兴奋性。
• 温度：温度升高可加速离子通道动力学，使阈电位绝对值增大（更负），例如低温下阈电位可上移。
• pH值：酸中毒时H+竞争性抑制钠通道，使阈电位上移，兴奋性降低；碱中毒则相反。
• 药物：局部麻醉剂如利多卡因通过阻断钠通道，使阈电位上移，提高兴奋阈值；抗癫痫药如苯妥英钠可稳定钠通道失活状态，改变阈电位。

阈电位异常是多种疾病的电生理基础：

• 心律失常：心肌缺血导致静息电位去极化，阈值减小，易发期前收缩；长QT综合征中钾通道突变使复极化延迟，动作电位时程延长，但阈电位变化可影响折返。
• 癫痫：神经元阈电位降低可增加自发放电频率；拉莫三嗪等药物通过增强钠通道失活提高阈电位，减少发作。
• 外周神经病变：糖尿病周围神经病变中，阈电位可能升高，导致感觉异常。
• 麻醉：全麻药物如异氟醚可通过抑制钠通道使阈电位上移，降低神经元兴奋性。

膜片钳技术（patch clamp）可直接测量阈电位，通过施加阶跃电流或电压钳制记录钠电流的激活阈值。近年光遗传学结合电压敏感染料可实时监测群体细胞的阈电位变化。

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• 姚泰. 生理学. 人民卫生出版社. 2018年. 第3章 细胞的基本功能.
• Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM. Principles of Neural Science. 5th ed. McGraw-Hill; 2013. Chapter 7: The Excitable Membrane.