期前收縮與代償間歇及蛙心灌流

期前收縮與代償間歇及蛙心灌流姓名：學號：班級：實驗目的通過觀察在心臟活動的不同時期給予刺激，心臟所作的反響，來驗證心機興奮性階段性變化的特征。制作蛙類離體心臟模型，觀察離體蛙心的活動情況。觀察各種理化因素對離體蛙類心臟活動的影響。實驗材料實驗動物：蟾蜍器材：蛙類手術器械，玻璃分針，刺激電極，張力換能器，蛙心夾，鐵支架，雙凹夾，滴灌，蛙板，蛙釘，毀髓針，蛙心插管，試管夾，棉線，燒杯，滑輪，生物信號采集處理系統(tǒng)。藥品：任氏液，0.65%NaCl溶液，2%CaCl2溶液，1%KCl溶液，1:10000腎上腺素溶液，1:100000乙酰膽堿溶液。實驗方法和步驟期前收縮與代償間歇毀髓取蟾蜍一只，破壞腦和脊髓。暴露心臟將其仰臥固定于蛙板上，從劍突下將胸部皮膚向上剪開〔或剪掉〕，然后剪掉胸骨，翻開心包，暴露心臟。連接試驗裝置將與張力換能器相連的蛙心夾在心室舒張期夾住心尖。將刺激電極固定，使其兩極與心室相接處，以不影響心室正常收縮和舒張為宜。觀察工程描記正常蛙心的搏動曲線，分清曲線的收縮相和舒張相。用中等強度的單個閾上刺激分別在心室收縮期和舒張早期刺激心室，觀察能否引起期前收縮。用同等強度的刺激在心室舒張早期之后刺激心室，觀察有無期前收縮出現(xiàn)。刺激如能引起期前收縮，觀察其后是否出現(xiàn)代償間歇。蛙心灌流毀髓取蟾蜍，損毀腦和脊髓。暴露心臟仰臥位固定蟾蜍，胸骨處剪開胸壁，暴露心臟，剪破心包。離體蛙心的制備識別心臟結構與大血管分布，結扎右主動脈。左右主動脈下方穿線后將心尖向頭側翻起，結扎靜脈。左主動脈遠心端結扎，近心端打活結，做“V”形切口，獎盛有少量任氏液的蛙心插管經(jīng)切口插入心室，可見插管內液面上下波動，左右主動脈處打結并固定于插管側鉤。去除心室內余血。結扎線遠端剪斷血管，蟾蜍心臟離體。連接實驗裝置用試管夾將蛙心插管固定資啊鐵支架上，在舒張期使用連有棉線的蛙心夾夾住心尖。棉線經(jīng)定滑輪連接至張力換能器，連接電腦。觀察工程描記正常蛙心搏動曲線：觀察心率和心臟收縮幅度。不同離子對蛙心活動的影響。使用等量0.65%NaCl溶液更換任氏液，觀察蛙心搏動曲線的變化。待效果明顯后，使用任氏液反復沖洗，使心臟搏動恢復正常，開始下一項實驗。等量新鮮任氏液中滴加1~2滴2%CaCl2溶液，混勻，觀察蛙心搏動曲線的變化。等量新鮮任氏液中滴加1~2滴1%KCl溶液，混勻，觀察蛙心搏動曲線的變化。神經(jīng)遞質對蛙心活動的影響。等量新鮮任氏液中滴加1~2滴1:10000腎上腺素溶液，混勻，觀察蛙心搏動曲線的變化。等量新鮮任氏液中滴加1~2滴1:100000乙酰膽堿溶液，混勻，觀察蛙心搏動曲線的變化。實驗結果1、正常蛙心的搏動曲線2、心室舒張期刺激心室3、蛙心灌流-任氏液4、蛙心灌流-0.65%NaCl溶液5、蛙心灌流-2%CaCl2溶液6、蛙心灌流-1%KCl溶液7、蛙心灌流-1:10000腎上腺素溶液8、蛙心灌流-1:100000乙酰膽堿溶液實驗討論期前收縮與代償間歇發(fā)生機制心室肌細胞在一次興奮過程中興奮性的周期性變化〔表1〕引起0期去極化的離子通道性狀：引起心肌細胞0期去極化的INa+通道有關閉、激活和失活三種功能狀態(tài)。當通道均處于靜息態(tài)時，細胞具有正常的興奮性；而當例子通道處于失活態(tài)時，細胞的興奮性完全喪失；在復活過程中，隨著處于靜息態(tài)的通道數(shù)量的增加，細胞的興奮性也逐漸恢復。分期膜內電位興奮性特點機制有效不應期絕對不應期0~3期膜內電位為-55mV完全喪生任何刺激不會引起肌膜產(chǎn)生任何程度的去極化Na+通道處于激活或失活狀態(tài)局部反響期3期膜內電位-55~-60mV極低強大刺激可引起肌膜發(fā)生局部反響，但不能引起動作電位少量Na+通道復活，其開放缺乏以引起動作電位相對不應期3期膜內電位-60mV~-80mV低于正常某些閾上刺激可引起動作電位的產(chǎn)生復活至關閉的Na+通道數(shù)量未到達靜息電位時的水平超長期3期膜內電位-80~-90mV高于正常某些閾下刺激也可引起動作電位的產(chǎn)生Na+通道根本上恢復到關閉狀態(tài)，膜電位與閾電位的差距小表1.心室肌細胞在一次興奮過程中興奮性的周期性變化【1】圖1.心室肌細胞在一次興奮過程中興奮性的變化及其機械收縮的關系〔a：絕對不應期b：局部興奮a+b：有效不應期c：相對不應期d：超長期〕期前收縮與代償間歇期前收縮：如果在有效不應期之后到下一次竇房結興奮傳來之前受到竇房結以外的額外刺激，可提前產(chǎn)生一次興奮和收縮，分別稱為期前興奮和期前收縮。在相對不應期，由于Na+通道未完全恢復到關閉狀態(tài)，此期所產(chǎn)生的動作電位〔即其前興奮〕0期除極的幅度和速度都比正常為小，興奮的傳導也比擬慢。此外，此期處于前一個動作電位的3期，尚有K+迅速外流的趨勢，因此在此器內新產(chǎn)生的動作電位，其時程較短〔K+外流可使平臺期縮短〕，不應期也較短。圖2.〔a〕落入有效不應期內不能發(fā)生擴布性興奮，只能產(chǎn)生局部性興奮；〔b〕落入相對不應期開始發(fā)生擴布性興奮；〔c〕為超長期的興奮，其去極化的幅度和速度比正常的為低；〔d〕為膜電位恢復后產(chǎn)生正常的興奮代償間歇：在一次期前收縮之后可能出現(xiàn)一段較長的心室舒張期稱為代償間隙。這主要是由于期前興奮也有自己的有效不應期，緊接在期前興奮之后傳來的一次竇性沖動往往落在期前興奮的有效不應期內，出現(xiàn)一次心室興奮和收縮的脫失。如果竇性心律相對較慢，一次竇性沖動在其前興奮的有效不應期后才傳到心室，那么可不出現(xiàn)代償間隙。圖3.期前收縮和代償間隙期前收縮的動作電位平臺期時程縮短，Ca-L通道開放時間變短，進入胞質與JSR膜中Ca2+結合位點結合的Ca2+減少，因此興奮-收縮偶聯(lián)機制減弱，期前收縮的肌張力相對減弱。由于疊加在前一次舒張期上，總肌張力與正常收縮相比變化不大。中等強度的單個閾上刺激對心臟收縮、舒張各期的不同作用閾上刺激在心室收縮期如圖1所示，心室收縮期位于絕對不應期內，此時的刺激不引發(fā)期前收縮。閾上刺激在心室舒張早期如圖1所示，心室舒張早期位于有效不應期內，此時的刺激不引發(fā)期前收縮。閾上刺激在心室舒張早期之后如圖1所示，心室舒張早期之后進入相對不應期和超長期，此時的閾上刺激能引發(fā)其前收縮。不同離子對蛙心活動的影響分析滴加0.65%NaCl溶液滴加0.65%NaCl溶液后，心收縮力降低，心率編緩。由于灌注液中無Ca2+，心室肌細胞動作電位2期Ca2+內流減少，與JSR膜中Ca2+結合位點結合的Ca2+減少，結合Ca2+的肌鈣蛋白數(shù)量下降，心肌的收縮力下降。此外，膜內外Ca2+濃度差很低，Ca2+內流降低，慢反響細胞自動去極化速度和幅度降低，因此心率減弱。滴加2%CaCl2溶液滴加2%CaCl2溶液后，心肌收縮能力增強，但舒張不完全，心率加快，收縮基線上移。細胞外Ca2＋在細胞膜上對Na＋內流有競爭性抑制作用，稱為膜屏障作用。胞外Ca2+濃度增高時，Na＋內流受抑制，快反響細胞0期去極化速度和幅度減小，興奮性和傳導性降低。膜內外Ca2+濃度差增大，Ca2+內流加速，慢反響細胞0期去極化速度和幅度增強，因此自律性上升；而快反響細胞平臺期縮短，有效不應期縮短，復極化加速。此外，心肌的肌漿網(wǎng)不興旺，儲Ca2+能力差，易受細胞外離子濃度的影響，當肌漿中的Ca2+升高到10-5mol/L的水平時作為Ca2+受體的肌鈣蛋白結合了足夠的Ca2+。當Ca2+濃度較高時，肌漿中的Ca2+濃度在未完全解離時便到達10-5mol/L，因此，出現(xiàn)心肌收縮力增強，舒張不完全，收縮基線上移?！?】滴加1%KCl溶液滴加1%KCl溶液后，心動曲線愈來愈疏，心率逐漸減小，收縮力逐漸下降，最后停止在收縮基線處，心臟停博于舒張狀態(tài)。細胞外液K+濃度增高抑制了復極化2期時Ca2+的內流，使心肌細胞內Ca2+濃度降低，因而心肌收縮性減弱。胞外K+濃度較高時，細胞膜對K+的通透性增高，復極化4期K+外流增加而Na+內流相對緩慢，快反響自律細胞的自動去極化減慢，因而引起心肌自律性降低?！?】神經(jīng)遞質對蛙心活動的影響滴加1:10000腎上腺素溶液滴加腎上腺素后，蛙心收縮增強，心臟舒張完全，描記的心搏曲線幅度明顯增大。其作用機理是，腎上腺素可與心肌細胞膜上的β受體結合，提高心肌細胞和肌漿網(wǎng)膜Ca2+通透性，導致肌漿中Ca2+濃度增高，使心肌收縮增強。此外，腎上腺素能降低肌鈣蛋白與Ca2+親和力，促使肌鈣蛋白對Ca2+的釋放速率增加，提高肌漿網(wǎng)膜攝取Ca2+的速度，刺激Na+與Ca2+交換，使復極期向細胞外排出Ca2+的作用加速，將使心肌舒張速度增快。腎上腺素對離體心肌的β型作用的特征是加速收縮性開展的速率〔正性縮率作用〕?！?】滴加1:100000乙酰膽堿溶液滴加1:100000乙酰膽堿溶液后，蛙心收縮減弱，心率減慢，最后出現(xiàn)蛙心停止舒張階段。其機理為：乙酰膽堿與心肌細胞膜M受體結合，一方面提高心肌細胞膜K+通道的通透性，促使K+外流，將引起：〔1〕竇房節(jié)細胞復極時K+外流增多，最大復極化電位絕對值增大；Ik進行性衰減過程減弱，自動除極速度減慢。這兩方面因素導致竇房自律性降低，心率減慢。〔2〕復極過程中K+外流增加，動作電位2、3期縮短，Ca2+進入心肌細胞內減少，使心肌收縮力減弱；另一方面乙酰膽堿可直接抑制Ca2+通道，減少Ca2+內流，進而使心肌收縮減弱。

實驗反思在期前收縮和代償間隙實驗中，起初我們采用同等強度的電壓對蛙心刺激，等候許久未見代償間隙現(xiàn)象，隨后調整電壓增幅，增加頻率后，等待大約11~12秒后，見到局部心動波形中出現(xiàn)典型現(xiàn)象。在蛙心灌流實驗中，初次插管針的深度過淺，且結扎不夠緊，以至于在灌流過程中，隨著心臟收縮，有液體沿插管位置滲出。此時插管尖端不在心室腔內，而是在心房或者脈間結締組織等地方。并且由于手術速度較慢，待幾次調試后，蛙心再無法搏動，初次實驗宣告失敗。在更換樣本后，確保插管針的深度，結扎位置適宜。在灌注成功的樣本實驗中，由于初始任氏液添加過多，液面較高，心臟收縮力相對較弱，后更換0.65%NaCl溶液后，控制液面高度，心收縮力相對恢復較強。心肌縮短幅度和速度受到前負荷和后負荷的影響。在本次實驗過程中，當液面過高時，心收縮幅度降低。因為過高的液面，將使心室前負荷超過肌絲距離的最適出長度，導致粗細肌絲過于疏遠，而導致收縮的潛力降低，心肌收縮力下降。同時，過高的后負荷，也