實(shí)驗(yàn)報(bào)告離子和體液對(duì)離題蛙類心臟的影響

1、. 實(shí)驗(yàn)四：離子和體液對(duì)離題蛙類心臟的影響 實(shí)驗(yàn)人： 同組人：【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繉W(xué)習(xí)離體蛙心的灌流方法。觀察鈉、鈣、鉀等離子，異丙腎上腺素、乙酰膽堿、阿托品、心得安等藥物對(duì)心臟活動(dòng)的影響。【實(shí)驗(yàn)原理】心臟具有自動(dòng)節(jié)律性。離體心臟用理化性質(zhì)近似于血漿的生理溶液任氏液進(jìn)展灌流，以保持其新代順利進(jìn)展，這種節(jié)律性可維持較長(zhǎng)時(shí)間。心臟正常節(jié)律性活動(dòng)有賴于環(huán)境理化因素的相對(duì)穩(wěn)定，所以改變灌流液成分，則可引起心臟活動(dòng)的改變。心肌細(xì)胞生物電活動(dòng)的根底是鈉、鉀、鈣等跨膜離子流。因此細(xì)胞外液中這些離子濃度的變化會(huì)對(duì)心臟的活動(dòng)產(chǎn)生不同的影響。調(diào)節(jié)心臟活動(dòng)的神經(jīng)、體液因素對(duì)心臟活動(dòng)的直接作用是神經(jīng)遞質(zhì)或激素與心肌細(xì)胞相應(yīng)受

2、體結(jié)合，導(dǎo)致心臟活動(dòng)的增強(qiáng)或減弱。乙酰膽堿與異丙腎上腺素就是通過(guò)這種方式發(fā)揮作用的。特異的受體阻斷劑能阻斷相應(yīng)的遞質(zhì)與受體的作用。在本實(shí)驗(yàn)過(guò)結(jié)扎、插管的方法制得離題活蛙心?！緦?shí)驗(yàn)材料和器材】蟾蜍，兩棲類手術(shù)器械，八木氏套管，蛙心夾，萬(wàn)能滑輪，換能器，鐵支架，蛙板，任氏液，0.65NaCl， 4CaCl2，4KCl，0.01異丙腎上腺素，0.01乙酰膽堿，心得安，阿托品【實(shí)驗(yàn)步驟】1.離體蛙心的制備暴露心臟：同蟾蜍心搏過(guò)程描記實(shí)驗(yàn)2.插管，游離心臟：將心包膜、動(dòng)脈膜、肝系膜去除干凈。結(jié)扎右主動(dòng)脈：在右主動(dòng)脈下穿過(guò)兩根線，分別結(jié)扎，中間剪斷。總結(jié)扎線：一端自左主動(dòng)脈下方穿過(guò)，另一端從左右肝靜脈下方

3、穿過(guò)，打一松結(jié)，留神房收縮上提時(shí)結(jié)扎。將兩側(cè)前腔靜脈，左右肺靜脈結(jié)扎在，注意遠(yuǎn)離靜脈竇。從結(jié)扎線以外剪斷。靜脈插管：在左右肝靜脈和后腔靜脈下穿線，打一松結(jié)，在左肝靜脈遠(yuǎn)端剪開(kāi)一楔形切口，將裝滿灌流液的靜脈插管插入靜脈，見(jiàn)蛙心膨脹變白后結(jié)扎線扣。用灌流液將心臟血液完全洗出。左主動(dòng)脈插管：在左主動(dòng)脈弓下穿線，打一松結(jié)，在動(dòng)脈管壁遠(yuǎn)端剪一楔形切口，插入灌流器的導(dǎo)管，見(jiàn)有灌流液流出后結(jié)扎線扣。注意動(dòng)脈插管勿插入主動(dòng)脈圓錐。在左肝靜脈和左主動(dòng)脈結(jié)扎線外端剪斷，將離體蛙心安放于灌流器支架上，調(diào)整灌流液液面及動(dòng)脈套管出口的高度，使心臟收縮時(shí)灌流液能順利搏出心臟，并使灌流液能形成循環(huán)，即灌流液自靜脈套流入心臟

4、，經(jīng)心臟由動(dòng)脈套管流出，滴入靜脈套管。3.標(biāo)本及儀器連接用蛙心夾在心臟舒期夾住心尖部，蛙心夾上的系線通過(guò)彎曲的圖釘與換能器相連。翻開(kāi)軟件，示波，選擇試驗(yàn)，示波，記錄正常心搏曲線。4.觀察離子和藥物對(duì)心臟活動(dòng)的影響：把蛙心插管任氏液中滴加0.65NaCl2滴溶液，觀察曲線的變化，待變化明顯后，立即將其全部吸出，用新鮮任氏液沖洗23遍后，保存于任氏液中，使心臟恢復(fù)正常搏動(dòng)。按照上述方法向任氏液中依次參加以下試劑，觀察記錄蟾蜍心臟活動(dòng)曲線的變化情況：4CaCl22滴4%CaCl2 6滴 4%KCl 12滴 0.01%異丙腎上腺素1滴 0.01%心得安 1滴，約1分鐘后，異丙腎上腺素 1滴0.01%乙

5、酰膽堿1滴0.01%阿托品 1滴，約一分鐘后，乙酰膽堿 1滴 用新鮮任氏液換洗使心搏過(guò)程恢復(fù)正常注意：制備蛙心標(biāo)本時(shí)，勿傷及靜脈竇。心臟插管時(shí)，切勿戳穿心壁。各種液體滴管要專用，不可混用。蛙心插管液面應(yīng)保持一定高度，以1.5 cm 為宜。每加一種溶液要用滴管混勻，以免所加溶液浮在上面，不易進(jìn)入心臟。力換能器應(yīng)向下傾斜，以免液體進(jìn)入換能器。滴加試劑后，一旦出現(xiàn)作用應(yīng)立即用新鮮任氏液換洗23次，以免心肌受損，而且必須待心臟恢復(fù)正常前方能進(jìn)展下一步實(shí)驗(yàn)，以形成前后對(duì)照。滴加藥品和換取新鮮任氏液時(shí)，須及時(shí)標(biāo)記，以便觀察分析?；瘜W(xué)藥物作用不明顯時(shí)，可再適量滴加，密切觀察藥物劑量添加后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。隨時(shí)用任

6、氏液潤(rùn)濕蛙心外表?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)果及相關(guān)討論】任氏液灌流下和0.65%NaCl灌流下的心搏曲線 任氏液的成分和蛙類體液的成分根本一致，因而蛙心在任氏液中的心搏曲線穩(wěn)定而平緩。如以下圖所示。0.65%NaCl的成分和任氏液的成分接近，心搏曲線沒(méi)有明顯變化。Fig 1: 任氏液中心搏曲線Fig 2: 加NaCl后心搏曲線從上圖來(lái)看鈉離子對(duì)心臟功能的影響并不明顯，這主要是由于：Na的流是形成動(dòng)作電位的根底，細(xì)胞外Na濃度的改變主要是影響動(dòng)作電位的去極化過(guò)程。從理論上說(shuō)，如果細(xì)胞外Na濃度大幅升高，膜外Na濃度差增大，Na流加速，引起興奮所需刺激減小，興奮性增高。Na流加速超過(guò)了Na外流，使4期自動(dòng)去極化加

7、速，自律性因此升高。Na流加速又可是0期去極化速度增高，擴(kuò)布性興奮加速，傳導(dǎo)性也升高。高鈉時(shí)由于Na、Ca在細(xì)腦膜上的競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用，使Ca流減少，另方面Na流的增加還可以通過(guò)細(xì)胞膜上的NaCa交換機(jī)制使Ca外流增加，引起細(xì)胞Ca濃度降低，心肌收縮力量減弱。如下圖Fig 3：參加NaCl的理論樣圖然而心肌細(xì)胞對(duì)鈉的變化不敏感，Na濃度必須有很大變化才會(huì)引起上述生理特性的改變，而在本次實(shí)驗(yàn)中0.65%NaCl與灌流液任氏液中的Na離子的濃度一樣，因而未觀察到明顯變化。4%CaCl22滴下的心搏曲線從圖中來(lái)看，參加4%CaCl22滴后蛙心搏動(dòng)幅度加大，但心搏周期略微變大，頻率略變小。立即用任氏換洗

8、后，心臟曲線則逐漸恢復(fù)正常。從Fig4中已看出略微增大鈣離子的濃度能加大心臟搏動(dòng)的幅度。實(shí)驗(yàn)中也觀察到蛙心比正常時(shí)要膨脹些。CaCl2 2滴 Fig 4：4%CaCl22滴心搏曲線4%CaCl2 6滴下的心博曲線當(dāng)進(jìn)一步加大鈣離子的濃度，心肌的搏動(dòng)幅度超過(guò)了心臟的承受能力時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)肌僵現(xiàn)象，心臟在短時(shí)間大幅度搏動(dòng)后心臟功能衰竭，心臟持續(xù)收縮，實(shí)驗(yàn)過(guò)程也觀察到在出現(xiàn)搏動(dòng)曲線峰值時(shí)心臟縮成一小團(tuán)。鈣離子對(duì)心臟搏動(dòng)的影響主要有以下兩個(gè)方面：頻率：Ca2+是一種對(duì)心臟活動(dòng)不可或缺的離CaCl2 6滴 Fig 5：4%CaCl26滴心搏曲線子在心臟的跨膜電位的產(chǎn)生過(guò)程中，心肌細(xì)胞膜上的電壓門控式的慢C

9、a2+通道當(dāng)膜去極到-40mV時(shí)被激活，Ca2+順著濃度梯度向膜緩慢擴(kuò)散而傾向于使膜除極化。與此同時(shí)還存在微弱的K+外流傾向于使膜復(fù)極化，在平臺(tái)期早期，Ca2+的流和K+的外流所負(fù)載的跨膜正電荷量近似相等，膜電位穩(wěn)定于1期復(fù)極所到達(dá)的電位水平。隨著時(shí)間推移，Ca2+通道逐漸失活，K+逐漸增加，其結(jié)果是出膜的凈正電荷量逐漸增加，膜電位于是逐漸下降，形成平臺(tái)期晚期。此后，Ca2+通道完全失活，向離子流終止，外向K+流進(jìn)一步增強(qiáng)，平臺(tái)其延續(xù)為復(fù)極3期，膜電位較快地回到靜息水平。當(dāng)鈣離子的濃度增高時(shí)，高鈣離子加強(qiáng)了鈣離子的流，而使鈉離子的流減少，閾電位升高，于是細(xì)胞的興奮性和傳導(dǎo)性都降低。高鈣離子可使

10、快反響自律細(xì)胞的自律性降低，但使慢反響自律細(xì)胞的自律性升高。這是由于膜外鈉離子的流減少，造成了膜鉀離子的外流相對(duì)增多，導(dǎo)致快反響自律細(xì)胞4期自動(dòng)滑速度減慢，因而自律性降低；對(duì)于慢反響自律細(xì)胞，則由于膜外鈣離子的流增多，使4期自動(dòng)去極化速度變快，因而自律性升高。由于蛙心是受快反響自律細(xì)胞控制，所以頻率降低。從Fig 4、5，都可以看出心臟頻率減小。強(qiáng)度：當(dāng)肌細(xì)胞上有動(dòng)作電位傳來(lái)時(shí)，肌漿網(wǎng)即縱管系統(tǒng)釋放Ca2+，引起肌漿中Ca2+濃度升高，作為Ca2+受體的肌鈣蛋白結(jié)合了足夠數(shù)量的Ca2+，就引起肌鈣蛋白分子設(shè)想的*些改變，傳遞給原肌凝蛋白，是后者的構(gòu)象也發(fā)生改變，結(jié)果是原肌凝蛋白的雙螺旋構(gòu)造發(fā)生

11、*種扭轉(zhuǎn)，把安靜時(shí)阻止肌纖蛋白和橫橋相互結(jié)合的阻礙因素出去，出現(xiàn)兩者的結(jié)合。在橫橋和肌纖蛋白的結(jié)合、扭動(dòng)、解離等過(guò)程中，細(xì)肌絲不斷向暗帶中央移動(dòng)，使肌肉收縮。因此，提高細(xì)胞外液中Ca2+濃度，也能使肌鈣蛋白結(jié)合更多的Ca2+，從而增強(qiáng)心肌的收縮作用。因而，鈣離子是肌肉收縮的信息通路中的一個(gè)重要信號(hào)分子，當(dāng)鈣離子的濃度增高時(shí)，收縮強(qiáng)度增大。從Fig 4、5 ，都可以發(fā)現(xiàn)收縮強(qiáng)度增大，另外，當(dāng)離子濃度過(guò)高時(shí)，引起心臟持續(xù)收縮Fig 5。4%KCl1.5滴時(shí)的心搏曲線從圖中來(lái)看，參加微量KCl后，心臟的收縮幅度變小。理論上，能夠觀察到心搏停頓于舒期，然而由于清洗較快，所以效果不明顯。K+ 對(duì)心臟搏動(dòng)

12、的影響主要是由于：K+的外向流動(dòng)對(duì)心肌細(xì)胞的復(fù)極起著重要的作用。在靜息狀態(tài)下，肌膜對(duì)K+的通透性較高，因此靜息時(shí)K+順著其濃度梯度由膜向膜外KCl 1.5滴 Fig 6：4%KCl6滴心搏曲線擴(kuò)散而到達(dá)平衡電位。在外界刺激的作用下，心肌細(xì)胞局部電壓門控式Na+通道開(kāi)放，引起少量的Na+流，導(dǎo)致肌膜局部去極化，當(dāng)膜電位由靜息水平去極化到域電位水平時(shí)，膜上Na+通道開(kāi)放概率明顯增加，導(dǎo)致Na+順氣濃度梯度和電位梯度由膜外快速進(jìn)入膜，進(jìn)一步使膜去極化。這種去極化的結(jié)果是K+的平衡狀態(tài)被打破，K+有向胞外擴(kuò)散的趨勢(shì)。但由于在0期除極過(guò)程中K+的通透性顯著下降，只有當(dāng)除極相完畢時(shí)，K+通道的通透性才開(kāi)場(chǎng)

13、極其緩慢地、局部地恢復(fù)，K+的外流也就由初期的低水平而慢慢增加。隨著K+通道的通透性升高，跨膜電位依次經(jīng)過(guò)平臺(tái)期，復(fù)極3期，從而使膜電位較快地恢復(fù)到靜息水平，完成復(fù)極化過(guò)程。當(dāng)鉀離子濃度過(guò)高時(shí)，由于靜息電位過(guò)小，推動(dòng)鈉流的電位差缺乏而使去極減慢減弱，甚至不能去極，故興奮性，傳導(dǎo)性都降低，嚴(yán)重時(shí)可完全失去興奮性和傳導(dǎo)性。高鉀又使復(fù)極時(shí)膜對(duì)鉀離子的通透性升高，鉀外流加快，從而使快反響細(xì)胞4期自動(dòng)去極速度減慢，自律性降低。綜上，K+外流的普遍增加將影響心肌細(xì)胞生物電活動(dòng)的多個(gè)環(huán)節(jié)：靜息狀態(tài)下K+外流的增加將導(dǎo)致靜息電位絕對(duì)值增大，因此，靜息電位與閾電位的差距擴(kuò)大，心肌興奮性有所下降；在竇房結(jié)細(xì)胞，復(fù)

14、極過(guò)程中K+外流增加的結(jié)果是最大復(fù)極電位絕對(duì)值增大；另一方面，其4期K+外流的增加將使Ik衰減過(guò)程減弱，自動(dòng)除極速度減慢。這兩方面因素均導(dǎo)致竇房結(jié)自律性降低，心率因而減慢，復(fù)極過(guò)程中K+外流增加導(dǎo)致復(fù)極加速，動(dòng)作電位時(shí)程縮短，有效不應(yīng)期也相應(yīng)縮短。由于動(dòng)作電位時(shí)程縮短，每一個(gè)動(dòng)作電位期間進(jìn)入細(xì)胞的Ca2+量相應(yīng)減少。如Fig 7所示，心臟頻率降低，幅度減小。Fig 7：參加KCl的理論樣圖如果繼續(xù)加大濃度，將導(dǎo)致心動(dòng)過(guò)緩和傳導(dǎo)阻滯，嚴(yán)重時(shí)可使心搏停頓于舒期。如上圖所示。0.01%異丙腎上腺素1滴時(shí)的心搏曲線參加異丙腎上腺素溶液后，心臟搏動(dòng)幅度劇烈增大，灌流液呈水柱狀從動(dòng)脈套管中流出，無(wú)論從頻率

15、還是從幅度上心臟搏動(dòng)都相當(dāng)劇烈。立即換上任氏液后，心臟活動(dòng)雖有減緩的趨勢(shì)但仍然相對(duì)劇烈，較難恢復(fù)到正常水平?？梢?jiàn)即使微量的異丙腎上腺素對(duì)心臟活動(dòng)的影響也是很大的，而且作用時(shí)間較長(zhǎng)。異丙腎上腺素Isoproterenol是一種強(qiáng)的合成擬交感胺的非選擇性受體沖動(dòng)劑，它核心交感神經(jīng)末梢釋放的遞質(zhì)去甲腎上腺素類似，都能與心肌細(xì)胞膜型腎上腺素能受體相結(jié)合，通過(guò)使通道蛋白質(zhì)磷酸化改變膜上離子通道的開(kāi)放概率和其他亞細(xì)胞構(gòu)造的功能，產(chǎn)生正性變力、正性變時(shí)和正性變傳導(dǎo)性效應(yīng)。它主要對(duì)1和2受體有強(qiáng)大的沖動(dòng)作用，而對(duì)受體幾乎無(wú)作用。異丙腎上腺素 1滴 Fig 8：0.01%異丙腎上腺素1滴心搏曲線Fig 9：異丙

16、腎上腺素構(gòu)造式其作用在心肌細(xì)胞膜的腎上腺素能受體而發(fā)揮效應(yīng)。對(duì)起搏活動(dòng)的影響，使自動(dòng)節(jié)律細(xì)胞的舒除極加速，自律性增加，稱為正性變時(shí)作用。對(duì)靜息膜電位和動(dòng)作電位的影響，使自動(dòng)節(jié)律細(xì)胞的最大舒電位輕度增大(過(guò)度極化)，這是由于腎上腺素受體具有刺激生電性鈉泵的作用之故，引起心肌細(xì)胞的興奮性增強(qiáng)。0.01%心得安 1滴，約1分鐘后，異丙腎上腺素 1滴時(shí)的心搏曲線 在未參加心得安前，受上組實(shí)驗(yàn)中異丙腎上腺素的影響，心臟活動(dòng)依然很劇烈，參加心得安后從圖中心搏曲線來(lái)看，心臟搏動(dòng)幅度迅速減緩，1min后即使參加異丙腎上腺素后，心臟活動(dòng)依然保持加心得安后的狀態(tài)，我們疑心是心臟搏動(dòng)太緩慢，不能迅速的把心得安搏出把

17、異丙腎上素博進(jìn)心臟，我們就心得安1滴 Fig 10：0.01%心得安1滴心搏曲線進(jìn)展了人工心臟復(fù)幫助蛙心搏動(dòng)，但沒(méi)見(jiàn)起效，同時(shí)蛙心出現(xiàn)了漏液現(xiàn)象。蛙心始終搏動(dòng)特別緩慢。導(dǎo)致這種現(xiàn)象可能有以下原因：1該蛙心本身功能可能存在一定問(wèn)題，應(yīng)急代償能力較差，無(wú)法承受心得安的藥量。2我們?cè)谌斯ば呐K復(fù)時(shí)用力不夠適宜導(dǎo)致蛙心破漏，外壓力失常無(wú)法有效地把藥物泵出泵進(jìn)，心肌功能喪失。心得安的作用機(jī)理主要是心臟僅有1腎上腺素能受體，對(duì)去甲腎上腺素、腎上腺素或異丙腎上腺素起反響，結(jié)果產(chǎn)生正性肌力作用增加收縮強(qiáng)度和正性變時(shí)性效應(yīng)增快心率。心得安通過(guò)于心肌及心臟傳導(dǎo)組織受體部位與兒茶酚胺進(jìn)展競(jìng)爭(zhēng)，結(jié)果產(chǎn)生負(fù)性肌力和負(fù)性變

18、時(shí)變性效應(yīng)。Fig 11：心得安構(gòu)造式0.01%乙酰膽堿1滴時(shí)心搏曲線有于我們的蛙心抵抗不住心得安的藥效，一直沒(méi)有恢復(fù)過(guò)來(lái)，在參加乙酰膽堿后心博曲線沒(méi)有變化，心臟已經(jīng)完全衰竭，對(duì)外來(lái)藥物刺激沒(méi)有反響。理論上參加乙酰膽堿后，心臟搏動(dòng)會(huì)變緩慢，心率降低。乙酰膽堿acetylcholine, Ach是迷走神經(jīng)興奮時(shí)，節(jié)后纖維所釋放的一種神經(jīng)遞質(zhì)，它能夠沖動(dòng)心肌細(xì)胞膜上的M型膽堿能受體，產(chǎn)生負(fù)性變力、負(fù)性變時(shí)和負(fù)性變傳導(dǎo)性等效應(yīng)。有研究說(shuō)明，乙酰膽堿能普遍提高K+通道的開(kāi)放概率，促進(jìn)外向K+流，是迷走神經(jīng)心肌效應(yīng)的主要機(jī)制。另外有研究說(shuō)明，乙酰膽堿能直接抑制Ca2+通道、減少向Ca2+流Fig 12：0.01%乙酰膽堿1滴心搏曲線Fig 13：乙酰膽堿構(gòu)造式的作用。另外，當(dāng)左側(cè)迷走神經(jīng)興奮時(shí)，房室交界慢反響細(xì)胞動(dòng)作電位幅度減小，興奮傳導(dǎo)速度減慢，這也是乙酰膽堿抑制Ca2+通道、減少Ca2+流的結(jié)果。小劑量Ach即能沖動(dòng)M膽堿受體，產(chǎn)生與興奮膽堿能神經(jīng)節(jié)后纖維相似的作用，引起心率減慢。大劑量Ach作用下，全部神經(jīng)節(jié)具N1膽堿受體興奮的結(jié)果是心肌收縮力加強(qiáng)。0.01%阿托品 1滴，約一分鐘后，乙酰膽堿 1滴的心搏曲線由于我們的