離子及藥物對離體蛙心臟活動得影響

1、一 實驗目的1、學習制備離體蛙心臟及離體心臟灌流的方法。2、觀察鈉離子、鉀離子、鈣離子3 種離子，去甲腎上腺素、乙酰膽堿、溫度、酸堿度等因素對心臟活動的影響。3、通過實驗使學生初步對遞質(zhì)、受體、受體興奮劑及受體阻斷劑的概念有所感知。二 實驗原理心臟正常的節(jié)律性活動必須在適宜的理化環(huán)境中進行，一旦適宜的環(huán)境被破壞，例如酸堿度及離子濃度的急劇改變等，心臟的活動就會受到影響。在整體內(nèi)， 心臟的活動受自主神經(jīng)的雙重支配， 交感神經(jīng)興奮時，其末梢釋放去甲腎上腺素，使心肌收縮力量增強，心率加快；而迷走神經(jīng)興奮時，其末梢釋放乙酰膽堿，使心肌收縮力量減弱，心率減慢。強心甙類藥物能夠增強心肌收縮能力，減慢心率。

2、青蛙心臟離體后，用理化特性近似于血漿的任氏液灌流，在一定時間內(nèi)， 可保持其比較穩(wěn)定的節(jié)律性收縮和舒張。改變?nèi)问弦旱慕M成成分，如改變Na+ K+ Ca2+ 的濃度及酸堿度等， 心臟跳動的頻率和幅度就會發(fā)生相應的改變。當血鉀離子過高時，心肌興奮性、自律性、傳導性和收縮性均降低，表現(xiàn)為收縮力減弱、心動過緩和傳導阻滯，嚴重時心臟可停搏于舒張期。 而血鈣離子升高時， 心肌收縮力增強， 但過高時可使心室停搏于收縮期。而血鈣離子降低時， 心肌收縮力減弱。 血鈉離子輕微變化對心肌影響不明顯， 只有發(fā)生明顯變化時才會影響心肌的生理特性， 鈉離子劇烈升高時心臟的興奮性和自律性雖升高， 但興奮的傳導性和收縮性卻下降

3、，嚴重時可使心臟停搏于舒張期。三 使用儀器、材料1、實驗儀器：生物信號采集處理系統(tǒng)，張力換能器，小動物手術器械，蛙板，細線，滴管，燒杯，蛙心夾，蛙心插管，滴管，萬能支架等2、實驗材料： 0.4% 肝素 -任氏液插管用，任氏液，0.65%氯化鈉， 2%氯化鈣， 1%氯化鉀，1%乳酸， 2.5%碳酸氫鈉， 1： 10000 腎上腺素， 1：10000 乙酰膽堿， 1： 5000 阿托品等溶液四 . 實驗步驟1、雙毀髓法處死青蛙2、蛙類離體心臟制備3、實驗裝置連接4、記錄不同離子及藥物對心臟收縮的影響先描記正常的蛙心搏動曲線作為對照，注意觀察心搏頻率、心室的收縮和舒張程度。然后依次把 NaCl 溶液

4、、 CaCl2 溶液、 KCl 溶液、腎上腺素、乙酰膽堿、 NaHCO 3 溶液、乳酸，阿托品（最后）灌到離體蛙心中，觀察心搏曲線變化。五 . 實驗結(jié)果及分析（ 1） Na+對蛙類離體心臟活動的影響如下圖所示，曲線的疏密：反映心跳的頻率（心率cadiac rhythmicity,CR ）；曲線的規(guī)律性：反映心跳的節(jié)律；曲線的幅度：反映心肌收縮的強弱（心肌收縮能力cardiaccontractility,CT ）。(g)1/51單位： s+對蛙類離體心臟活動的影響（2.5s/Div ）圖一 Na分析： 由圖一可以看出， 當任氏液換為 0.65%NaCl 溶液后，蛙的心搏曲線的基線下降，心肌的收縮

5、力減弱，心肌細胞的興奮- 收縮偶聯(lián)在很大程度上依賴于胞外內(nèi)流的Ca2+，說明 Na+阻礙 Ca2+的內(nèi)流， 對蛙類心臟的收縮性起抑制作用。同時 Na+內(nèi)流加速， 自動除極速度加快，故自律性增強，心率提高。（ 2） Ca2+對蛙類離體心臟活動的影響如圖二所示， 當任氏液中加入 Ca2+后，蛙的心搏曲線的基線明顯上升， 說明 Ca2+對蛙類心臟的收縮性起促進作用， 使心臟的收縮力增強。 而心搏曲線疏密程度變化不大， 說明對心率的影響不大。加入 Ca2+前后心搏曲線規(guī)律性變化不大，說明對心跳的節(jié)律影響也不大。（ g）圖二 Ca2+對蛙類離體心臟活動的影響（2.5s/Div ）單位： s分析：當加入C

6、aCl2 后， Ca2+濃度增加，內(nèi)流增加，每一個AP 期間進入細胞內(nèi)的鈣增多加快，收縮力增強，幅度變大。而當流入的Ca2+ 濃度過高時，肌鈣蛋白與鈣離子結(jié)合不能夠解離，過多的Ca2+發(fā)生鈣僵直（舒張不完全） ，幅度又變小。（ 3） K+對蛙類離體心臟活動的影響如圖三所示， 當任氏液中加入 K+后，蛙的心搏曲線并未呈理論預計一樣： 呈下降趨勢，相反其基線呈上升趨勢， 同時心搏曲線的疏密程度也不正常， 沒有明顯的由密變疏， 但加入 K+ 前后心搏曲線規(guī)律性變化不大，說明對心跳的節(jié)律影響不大。（ g）單位： s圖三K+對蛙類離體心臟活動的影響（2.5s/Div ）2/52分析：理論上當K+濃度升高

7、時，心肌收縮力減弱，同時心率也略減慢。這是因為K+與 Ca2+相互競爭與肌鈣蛋白結(jié)合，使得鈣內(nèi)流減少。但圖三并未能得出以上結(jié)論，推測其原因在于在于做完Ca2+對心臟活動影響后，用任氏液沖洗心臟不徹底，導致有Ca2+殘留，又或許是其他原因，影響實驗結(jié)果。(4) 腎上腺素（ Adr ）對蛙類離體心臟活動的影響如圖四所示，當任氏液中加入腎上腺素（Adr ）后，蛙的心搏曲線并未呈上升趨勢，而是呈下降趨勢， 加入第一滴腎上腺素溶液時，心搏曲線由疏變密，說明心率變快，但是加入第二滴腎上腺素時心搏曲線基線再次下降，心搏曲線疏密程度與加任氏液時相當。（ g）單位： s圖四腎上腺素（ Adr）對蛙類離體心臟活動

8、的影響（2.5s/Div）分析：，腎上腺素是一種兒茶酚胺，能激活心肌蛋白細胞膜上的 受體， cAMP生成增加，從而增加心肌細胞膜對Na+和 Ca2+ 的通透性，降低膜對K+的通透性，從而促進鈣通道開放，加速鈣內(nèi)流；并促進肌漿網(wǎng)鈣池釋放儲存的 Ca2+；還能促進 ATP 放能，增加心肌的收縮能力。但實驗結(jié)果又與理論相去甚遠，其原因經(jīng)過討論也未曾得出。（ 5）乙酰膽堿（ ACh）對蛙類離體心臟活動的影響如下圖五所示，當任氏液中加入乙酰膽堿（ACh）后，蛙的心搏曲線的基線呈非常明顯的下降趨勢，且心搏曲線區(qū)域一條直線，說明乙酰膽堿（ACh）對蛙類心臟的收縮性起抑制作用， 而且抑制作用較強，使心臟的收縮

9、力明顯降低。同時心搏曲線很明顯由密變疏，說明心率減慢程度較大。（ g）單位： s圖五乙酰膽堿（ ACh）對蛙類離體心臟活動的影響（2.5s/Div）3/53分析：加入乙酰膽堿后， 心臟收縮力減弱， 心率減慢。 但乙酰膽堿濃度過高， 標本活性下降，使得心臟完全停跳。 乙酰膽堿能與心肌細胞膜上的 M型的膽堿能受體結(jié)合， 從而使腺苷酸環(huán)化酶抑制， 細胞內(nèi)的 cAMP濃度降低。 乙酰膽堿抑制鈣離子通道， Ca2內(nèi)流減少，導致心肌收縮力減弱。（ 6）乳酸對蛙類離體心臟活動的影響如圖六所示， 在任氏液中加入乳酸后，蛙的心搏曲線的基線呈非常明顯的下降趨勢，說明酸可對蛙類心臟的收縮起抑制作用， 且抑制作用較大

10、。 同時可以看到， 蛙的心搏曲線明顯的由密變疏，說明 H+能使蛙的心率減慢，且程度比較大。（ g）單位： s圖六乙酰膽堿（ ACh）對蛙類離體心臟活動的影響（2.5s/Div）分析：加入酸溶液，H+濃度增加，可競爭性抑制鈣離子與肌鈣蛋白結(jié)合；使肌凝球蛋白ATP酶活性降低；使鈣離子從肌漿膜釋放減少，抑制鈣離子釋放；降低鈣離子通道活性，使鈣離子內(nèi)流減少，所以抑制心臟收縮活動，幅度降低，心率減慢，基線下降。(7) NaHCO3 對蛙類離體心臟活動的影響從圖七可看出，加入堿后，蛙的心搏曲線基線明顯上升，說明蛙心收縮能力得到恢復，同時心搏曲線由疏變密，說明蛙心心率加快。單位： s圖七 NaHCO3對蛙類

11、離體心臟活動的影響（2.5s/Div ）分析：從理論上講，加入堿性溶液，可使細胞內(nèi)氫離子外逸。與胞外鉀離子進行H+K+ 交換，鉀離子外流減少，細胞膜電位減小。另外堿也使細胞液中鈣離子濃度減低（如形成Ca（HCO ）2沉淀），內(nèi)流的鈣離子減少，從而導致心肌收縮力降低。但圖七顯示的恰相反，3還是因為中間過渡階段用用任氏液沖洗不干凈，這導致加入加入少量堿時剛好中和了酸，并未過量，從而看不到理論結(jié)果。(8) 阿托品對蛙類離體心臟活動的影響從圖八可看出， 在任氏液中隨著加入阿托品的量的增加，心搏曲線的基線下降越來越明顯，說明阿托品對心臟的收縮起抑制作用， 又由于心搏曲線由密變疏， 說明阿托品對蛙心心率起抑制作用，可減慢其心