蛙心搏的观察与描记-期外收缩与代偿间歇实验报告

~1~华南师范大学实验报告学生姓名学号专业生物科学年级、班级14课程名称动生实验实验项目蛙心搏的观察与描记，期外收缩与代偿间歇实验类型验证设计综合实验时间2016年10月20日实验指导老师刘文晓、胡学军老师实验评分一、实验目的1.学习暴露蛙类心脏的方法和蛙类心搏曲线的描记方法2.熟悉蛙心的结构和各部分的自动节律性活动3.观察描记蛙心的期前收缩与代偿间歇二、实验原理蛙类心脏有两个心房和一个心室，心脏活动具有自律性，蛙心脏的起搏点是静脉窦。心房、心室的自律细胞称为潜在起搏点。静脉窦的节律最高，心房次之，心室最低。正常情况下，心脏的活动节律受控于静脉窦的节律，其活动顺序为：静脉窦、心房、心室。如果静脉窦的兴奋传导受阻，潜在起搏点可取代静脉窦引发心房、心室收缩活动。静脉窦、心房、心室的收缩活动可以通过张力传感器描记下来。自律细胞的兴奋性和节律与许多因素有关，其中体温是影响兴奋性的重要因素。分别单独加温心室、心房、静脉窦，观察其节律变化，可以证明三者节律性的高低。心肌的技能之一是具有较长的不应期，绝对不应期几乎占整个收缩期，有效不应期几乎相当于心室整个收缩期及舒张期的前三分之一。在心室收缩期内给予任何刺激，心室都不发生反应。在心室的舒张期特别是舒张的中后期，给予心室一个阈上刺激，则引发一次正常自律性以外的收缩反应，成为期前收缩或期外收缩。期外收缩本身也有一个有效不应期，当静脉窦传来的正常节律性兴奋刚好落在这个不应期内时，心室不再发生收缩反应，须待静脉窦传来下一次兴奋才能发生收缩反应。因此，在期外收缩之后，就会出现一个较长于正常节律性活动的间歇期，称为代偿间歇。心肌组织的这个特点，使得心肌不会像骨骼肌那样产生完全强直收缩，保证心肌始终作收缩与舒张的节律性活动，从而使心脏有血液回心充盈的时期，实现心脏的泵血功能。三、实验器材LabChar7软件系统、PowerLab实验系统、蛙、常用手术器械、棉线、任氏液、张力传感器、两个针形插入电极、蛙心夹四、实验步骤1蛙心搏的观察与描记1)暴露心脏：~2~取一只蛙，将其双毁髓（破坏脑与脊髓），背位（仰卧）固定于蛙板上。左手用镊子提起胸骨后方腹部的皮肤，右手持金冠剪剪开一个小口，然后将剪刀由开口处伸入皮下，向左右两侧锁骨外侧方向剪开皮肤（下颌角方向），将皮肤掀向头端。用镊子提起胸骨后端的腹肌，并剪开一个小口，沿皮肤切口方向紧贴胸壁剪开腹肌肉（注意勿伤及心脏与血管），剪断左右乌喙骨和锁骨，使创口呈倒三角形。用眼科镊提起心包膜，用眼科剪剪开，暴露心脏2)观察心脏结构：从心脏的腹面看，可见蛙心脏有一个心室，上方有两个心房，心室与左右主动脉相连。用蛙心夹夹住少许心室尖端肌肉，将心室翻向头侧，可见位于两个心房下端之相连的静脉窦，仔细观察心房与心室，可发现之间有一黄色界限称为房室沟，心房与静脉窦之间有一条白色半月形界限（条纹），称为窦房沟。3)观察心搏过程：观察静脉窦，心房，心室的搏动顺序，记录心搏频率。用盛有35～40℃温水的小试管依次贴近心室、心房、静脉窦，观察计数搏动频率。进行斯氏（Stannius）第一结扎，用眼科镊在主动脉干下穿一条线，准确沿窦房沟迅速结扎，以阻断静脉窦与心房之间的传导，心房与心室立刻停止跳动，而静脉窦继续搏动，记录其搏动频率，同时记录心房和心室从停跳到恢复起搏的时间和其搏动频率。2期外收缩与代偿间歇的测定1)蛙手术处理取一只蛙，将其双毁髓（破坏脑与脊髓），背位（仰卧）固定于蛙板上，进行心脏暴露手术。用一根20～30cm的漆包线，一头砂纸磨去30mm漆皮，弯成直径约88～10mm的线圈，套在心室外壁（以线圈不滑落至心房为宜），另一头用砂纸磨去约15mm的漆皮，连接到刺激器负极。取另一根漆包线，两头用砂纸磨去约15mm的漆皮，一头缠绕在蛙心夹靠近圆圈处，另一头接在刺激器输出正极。在心室舒张期迅速将蛙心夹夹住心尖（尽量少夹，以免影响心室收缩）。蛙心夹圆圈绑一根拉线，以离心方向穿过滑轮，再绑到张力传感器簧片孔内。2)设置好PowerLab先检查后面板的电源插头、USB线是否插好，打开电源插头旁边的Lab电源开关，然后启动软件。通道设置：22个通道。刺激器设置：手动；刺激标记通道1；延时0；脉冲个数1；刺激幅度3V（开始）；刺激脉冲宽度0.1mS。采样速率设置下拉菜单：200或400通道输入范围设置下拉菜单：常用2mV通道功能下拉菜单：张力传感器设置→低通滤波300Hz、基线调零五、实验结果观察心搏过程观察发现，每次跳动，先是静脉窦，之后是心房，最后是心室。收缩后紧跟舒张，心室收缩是可以观察到内部血液变化，收缩时红色变浅，舒张时红色变深。加温观察自律细胞的兴奋性和节律性高低表1心率与心脏各部分兴奋性的关系表（次/Min）对照心率加温心室加温心房加温静脉窦23263645斯氏第一结扎表2斯氏结扎记录表（心率，次/Min）静脉窦心房心室~3~对照424242第一结扎401010期外收缩与代偿间歇111通道1(V)-4-20246通道2(uV)-400-20002004006008005101520253035400:00:00.050图1蛙心脏正常心搏正常情况、收缩期刺激、期外收缩与代偿间歇曲线刺激1之前的波形属于正常情况下心室正常收缩产生的波形图，可作为对照曲线；刺激4是在心室收缩期时刺激，处于有效不应期；刺激1是在心室舒张前期刺激，处于有效不应期；刺激2是在心室舒张中期刺激，属于期外刺激，产生一次正常节律以外的收缩反应，即收缩1；位置1出现一个较长时间的舒张间歇期，是代偿间歇刺激5是在心室舒张中后期刺激，属于期外刺激，产生一次正常节律以外的收缩反应，即收缩2；位置2出现一个较长时间的舒张间歇期，是代偿间歇刺激3是在心室舒张后期刺激，属于期外刺激，产生一次正常节律以外的收缩反应，即收缩3；位置3出现一个较长时间的舒张间歇期，是代偿间歇六、结果分析观察心搏过程观察发现，每次跳动，先是静脉窦，之后是心房，最后是心室。收缩后紧跟舒张，心室收缩是可以观察到内部血液变化，收缩时红色变浅，舒张时红色变深。这和心脏的功能紧密相连。静脉窦先将血压入心房，然后心房再降血送入心室，最后心室将血压入动脉，使得血液在全身的循环流动加温观察自律细胞的兴奋性和节律性高低因为测量对照心率和加温心室这两个数据的时候在空调底下进行，导致蛙的心率明显变慢，经小组组员商议，换了阳光下温暖的地方进行实验，但是没有重新测量对照心率和加温心室的数据，导致这两个数据失去意义。为此，我们借鉴了第二组的实验数据（本组心房和静脉窦的数据还可用，由表1可以看出，静脉窦的节律性比心房高。）加温观察自律细胞的兴奋性和节律性高低表3心率与心脏各部分兴奋性的关系表（次/Min）对照心率加温心室加温心房加温静脉窦位置1收缩3刺激1刺激2刺激3刺激4收缩2刺激5收缩1位置2位置3~4~22242530通过对这一组的数据分析，分别单独加温心室、心房、静脉窦，心率是逐渐加快的，可以证明三者的节律性心室＜心房＜静脉窦。斯氏第一结扎斯氏一次结扎后测得静脉窦频率40次/min，对照组的心脏脉搏42次/min基本相同，说明静脉窦的起博频率决定了心脏的起博频率，结扎后，心房心室跳动的频率为10次/min蛙类心肌细胞中各种自律细胞的自律性存在差异，静脉窦自律细胞的自律性最高.正常情况下，静脉窦自律细胞所产生的冲动以抢先占领和超速抑制两种控制方式，使心房和心室的自律细胞始终处于受控地位，其自身的自律性根本无法表现出来.因此，在表2中，对照组的静脉窦、心房、心室三者节律性几乎一致，跳动次数几乎相等，即正常状态下蛙类心脏的收缩频率是由静脉窦控制的，静脉窦、心房、心室的收缩频率相同.斯氏第一结扎后，静脉窦的兴奋无法传导心房和心室，则心房和心室的收缩不再受静脉窦的控制.因此，在表2中，静脉窦收缩节律无明显变化，而心房、心室收缩次数明显减少，意味着心房自律细胞的自律性能够表现出来，但是由于心房自律细胞的自律性明显高于心室自律细胞的自律性，所以心室自律细胞的自律性仍被控制而不能表现出来，导致表2中心房、心室收缩次数相等.期外收缩与代偿间歇正常的正常心博曲线从图1刺激1之前的波形可以看出，心脏收缩是有相当高的节律的。刺激发生在收缩期和舒张早期图1刺激1和4显示出心肌的有效不应期（绝对不应期）较长，约相当于整个收缩期和舒张前期，在此期间，任何刺激均不能引起心肌兴奋而收缩，节律不发生变化。刺激发生在舒张中后期从图1中刺激2、5、3来看，舒张中后期是心肌的相对不应期，给予一次较强的阈上刺激，则可在正常节律性兴奋达到以前，产生一次提前出现的兴奋和收缩，称之为期前收缩。期前收缩也有不应期，因此，如果下一次正常的窦性节律性兴奋到达时正好落在期前收缩的有效不应期，便不能引起心肌兴奋而收缩，须等静脉窦传来下一次兴奋才能发生收缩反应，这样在期前收缩之后就会出现一个较长的舒张期（间歇期），成为代偿间歇。七、讨论温度对蛙心率的影响比较大，因为换了实验环境，对照心率和加温心室这两个数据作废，但是我们并没有意识到要重新做实验。以后应该有这个意识，做到注意实验环境对实验结果的影响，注意做重复实验。心脏各部分的活动统一在自律性最高的部位的主导作用之下。正常情况下，静脉窦的的自律性最高，它自动产生的兴奋向外扩布，依次激动心房肌和心室肌。因而，静脉窦是主导整个心脏兴奋和跳动的正常部位，故称之为正常起博点，其他部位为潜在起博点。此外，观察发现，静脉窦的自律性高于其他潜在起博点，所以潜在起博点在自动去极化未到达阀电位水平之前，它们已经接受到静脉窦依次传布而来的兴奋，其自身的自动兴奋就不可能出现。另外，静脉窦对于潜在的起博点还可产生一种直接的抑制作用。表现在当结扎后，心房心室首先会出现一段时间的停博。这叫超速驱动压抑。出现的原因是潜在起博点被动兴奋的频率远远超过它们自身的自动兴奋频率。因而心房对心室也有同样的作用。斯氏结扎的成功关键是：而每次结扎不宜扎得过紧过死，以能阻断兴奋传导为合适。如判断结扎后心室或心房恢复搏动是由于潜在起搏点表现出自律性，还是线松开了，使得静脉窦自律性兴奋传给了心房或心室。判断是否是因为线松开了，使得静脉窦自律性兴奋传给了心房或心室，只需检查心房和心室跳动的频率是否和静脉窦一致即可。