離子及藥物對離體蛙心臟活動得影響

1、一 實驗?zāi)康?、學(xué)習(xí)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(xué)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(jìn)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(qiáng)，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(qiáng)心甙類藥物能夠增強(qiáng)心肌收縮能力，減慢心率。青蛙心

2、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(yīng)的改變。當(dāng)血鉀離子過高時，心肌興奮性、自律性、傳導(dǎo)性和收縮性均降低，表現(xiàn)為收縮力減弱、心動過緩和傳導(dǎo)阻滯，嚴(yán)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(qiáng)，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(dǎo)性和收縮性卻下降，嚴(yán)重時可使心臟停搏于舒張期。

3、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(shù)器械，蛙板，細(xì)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、CaCl2溶液、KCl溶液、腎上腺素、乙酰膽堿、NaHCO3

4、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(qiáng)弱（心肌收縮能力cardiac contractility,CT）。 (g)單位：s圖一 Na+對蛙類離體心臟活動的影響（2.5s/Div）分析：由圖一可以看出，當(dāng)任氏液換為0.65%NaCl溶液后，蛙的心搏曲線的基線下降，心肌的收縮力減弱，心肌細(xì)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

5、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(qiáng)，心率提高。（2）Ca2+對蛙類離體心臟活動的影響如圖二所示，當(dāng)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(jìn)作用，使心臟的收縮力增強(qiáng)。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）單位：s圖二 Ca2+對蛙類離體心臟活動的影響（2.5s/Div）分析：當(dāng)加入CaCl2后，Ca2+濃度增加，內(nèi)流增加，每一個AP期間進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的鈣增多加快，收縮力增強(qiáng)，幅度變大。而當(dāng)流入的Ca2+濃度過高時，肌鈣蛋白與

6、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(dāng)任氏液中加入K+后，蛙的心搏曲線并未呈理論預(yù)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）分析：理論上當(dāng)K+濃度升高時，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

7、液沖洗心臟不徹底，導(dǎo)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(dāng)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(dāng)。 （g）單位：s圖四 腎上腺素（Adr）對蛙類離體心臟活動的影響（2.5s/Div）分析：，腎上腺素是一種兒茶酚胺，能激活心肌蛋白細(xì)胞膜上的受體，cAMP生成增加，從而增加心肌細(xì)胞膜對Na+和Ca2+ 的通透性，降低膜對K+的通透性，從而促進(jìn)鈣通道開

8、放，加速鈣內(nèi)流；并促進(jìn)肌漿網(wǎng)鈣池釋放儲存的Ca2+；還能促進(jìn)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(yuǎn)，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(dāng)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(qiáng)，使心臟的收縮力明顯降低。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）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

9、高，標(biāo)本活性下降，使得心臟完全停跳。乙酰膽堿能與心肌細(xì)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(xì)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(dǎo)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。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A

10、TP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(fù)，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(xì)胞內(nèi)氫離子外逸。與胞外鉀離子進(jìn)行H+K+交換，鉀離子外流減少，細(xì)胞膜電位減小。另外堿也使細(xì)胞液中鈣離子濃度減低（如形成Ca（HCO3）2沉淀），內(nèi)流的鈣離子減少，從而導(dǎo)致心肌收縮力降低。但圖七顯示的恰相反，還是因為中間過渡階段用用任氏液沖洗不干凈，這導(dǎo)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