离子和药物对蛙心搏动的影响

离子和药物对蛙心搏动的影响实验报告作者及单位：结构式摘要：（目的:学习离体蛙心的灌流方法。观察灌流液理化因素改变和递质变化对心脏活动的影响。观察受体阻滞剂对递质作用效应的影响。方法:植被离体蛙心标本，采用离体蛙心灌流方法，改变灌流液的成分，可以引起心脏活动的改变。观察钠、钾、钙离子、肾上腺素、乙酰胆碱、普奈洛尔、阿托品等因素对心脏活动的影响,用张力换能器和RM6240生物信号采集处理系统描记心搏曲线并测量记录数据。结论、无钙任氏液灌流，心脏舒张末期张力增大，而收缩末期张力明显减小，心率无显著改变；高钙任氏夜灌流，心脏舒张末期张力减小，而收缩期张力明显增大，心率无明显改变；高钾任氏夜灌流，心脏舒张末期张力增大，而收缩期张力明显减小，心率无明显改变；灌流液中加Ach，心脏舒张末期张力增大，收缩末期张力减小，心率减慢；加入Ach后滴加atp，心脏舒张末期张力变小，收缩期张力变大，心率无显著改变；灌流液中加入Adr，心脏舒张期张力减小，收缩期张力增大，心率无明显改变；Pro处理后加入Adr，心脏收缩末期张力减小，舒张末期张力和心率无显著改变。结论细胞外Ca2+浓度增大，心肌的收缩性明显增强；细胞外K+浓度升高，心肌收缩力明显减弱；乙酰胆碱使心脏收缩性减弱，阿托品可拮抗乙酰胆碱减弱心肌收缩性的作用；肾上腺素使心脏收缩增强，普萘洛尔可拮抗肾上腺素加强心脏收缩性的作用。关键词：蟾蜍离体心脏灌流K+Ca2+肾上腺素乙酰胆碱阿托品引文：作为蛙心起搏点的静脉窦能按一定节律自动产生兴奋，因此，只要将离体的蛙心保持在适宜的环境中，在一定时间内仍能产生节律性兴奋和收缩活动。心脏正常的节律性活动需要一个适宜的理化环境，离体心脏也是如此，离体心脏脱离了机体的神经支配和全身体液因素的直接影响，可以通过改变灌流液的某些成分，观察其对心脏活动的作用。心肌细胞的自律性、兴奋性、传导性和收缩性，都与钠、钾及钙等离子有关。血钾浓度过高时(高于7.9mmol/L)，心肌兴奋性、自律性、传导性、收缩性都下降，表现为收缩力减弱、心动过缓和传导阻滞，严重时心脏可停搏于舒张期。血钙浓度升高时，心肌收缩力增强，过高可使心室停搏于收缩期。血钙浓度降低，心肌收缩力减弱。血中钠离子浓度的轻微变化，对心肌影响不明显，只有发生明显变化时，才会影响心肌的生理特性。肾上腺素可使心率加快、传导加快和心肌收缩力增强，乙酰胆碱则与肾上腺素的作用相反。【1】心脏的正常节律性活动需要一个适宜的内环境，内环境的变化直接影响着心脏的正常活动。本实验在蛙心的灌流液内人为地加入一些离子和药物从而改变心脏活动的内环境，观察心脏活动有何变化。1.材料与方法1.1材料牛蛙，0.65％NaCl、3％CaCl2、1％KCl、1:10000肾上腺素溶液、1:10000乙酰胆碱溶液、1%阿托品溶液。1.2实验器材蛙类解剖手术器材、蛙钉、蛙板、任氏液、滴管、蛙心夹、蛙心插管、微调固定器、铁支架、滑轮、搪瓷杯、缝线、张力换能器、培养皿、RM6240生物信号采集处理系统。1.3方法1.31离体蛙心标本制备1.32（1）将蛙心插管固定在铁支架上，用蛙心夹在心室舒张期夹住心尖，并将蛙心夹的线头通过滑轮连至张力换能器的应变梁上，此线应保持垂直并有一定的紧张度。（2）张力换能器输出线接第一通道。1.33实验观察1.331正常的心搏曲线：向插管中加入2ml任氏液，心搏曲线稳定后记录正常的心搏曲线。1.3320.65％NaCl灌流：加入0.65％NaCl溶液数滴，心搏曲线稳定后记录45s。1.333高钙任氏夜灌流：用任氏液洗脱3次，加入1ml任氏液，待曲线稳定45s后，向灌流液中加3％CaCl2溶液数滴，心搏曲线稳定后记录45s。1.334高钾任氏夜灌流：用任氏液洗脱数次，曲线基本恢复后，加入1ml任氏液，待曲线稳定45s后，在任氏液中加0.2MKCl溶液25l，心搏曲线稳定后记录45s。1.3351:10000肾上腺素溶液灌流：用任氏液洗脱数次，曲线基本恢复后，加入1ml任氏液，待曲线稳定45s后，在任氏液中加1:10000肾上腺素溶液溶液3-5滴，心搏曲线稳定后记录45s。1.3361:10000乙酰胆碱溶液灌流：用任氏液洗脱数次，曲线基本恢复后，加入1ml任氏液，待曲线稳定45s后，在任氏液中加1:10000乙酰胆碱溶液3-5滴，心搏曲线稳定后记录45s。1.3371:10000乙酰胆碱溶液及1%阿托品溶液灌流：用任氏液洗脱数次，收缩曲线基本恢复后，加入1ml任氏液，待曲线稳定45s后，在任氏液中加1%阿托品溶液，心搏曲线稳定后记录45s，再加入1:10000乙酰胆碱溶液，心搏曲线稳定后记录45s。1.4数据处理表1离子和药物对蛙心搏动的影响2.结果：（图、表格及简要文字说明）2.10.65%NaCl灌流对蛙心搏动的影响灌流液Na+浓度↑↓Na+/Ca2+比值↑↓细胞外液[Ca2+]↓↓心肌细胞动作电位期间Ca2+内流↓↓心肌细胞肌浆[Ca2+]↓↓心肌细胞收缩性↓↓2.23%CaCl2灌流对蛙心搏动的影响灌流液[Ca2+]↑↑䦋㌌㏒㧀낈ᖺ琰茞ᓀ㵂Ü↓䦋㌌㏒㧀낈ᖺ琰茞ᓀ㵂Ü膜内-外Ca2+浓度差↑↙↘䦋㌌㏒㧀낈ᖺ琰茞ᓀ㵂Ü慢反应细胞4期内向电流↑工作心肌动作电位期间Ca2+内流↑↓↓↓肌浆[Ca2+]肌浆[Ca2+]持4期自动去极化↑↓↑续↑↓↓Ca2+与肌钙蛋白结合数量↑Ca2+与肌钙蛋白只结合不解离↓↓心率↑心肌收缩性↑心肌持续收缩2.31%KCl灌流对蛙心搏动的影响灌流液[K+]↑↑↙↓↘高K+抑制Ca2+内流自律细胞4期内向电流↓膜内-外K+浓度差↓K+外流↓↓↓↓Ca2+内流↓4期自动去极化↓膜电位↓（高钾去极化）↓↓↓肌浆[Ca2+]↓自律性↓Na+通道失活（-55mv）↓↓↓心肌收缩性↓↓心率↓心肌兴奋性↓↘↓↙心脏停搏于舒张状态2.4肾上腺素对蛙心搏动的影响2.5乙酰胆碱对蛙心搏动的影响3.讨论：（对实验结果逐一进行分析讨论）3.1细胞外液Ca2+浓度升高可引起心肌收缩力增强。与骨骼肌细胞不同，心肌细胞的肌质网不发达，贮Ca2+量少。因此，在收缩过程中对细胞外液Ca2+有较强的依赖性。在心肌动作电位平台期，细胞外Ca2+的内流，使胞质内的Ca2+浓度升高，从而触发心肌收缩。这种由少量Ca2+的内流引起细胞内Ca2+库释放大量Ca2+的过程，称钙触发钙释放.[2]所以当细胞外液高Ca2+时，有利于平台期Ca2+内流，与肌钙蛋白的结合数量增加，心肌收缩力增加。另外若胞浆钙浓度持续升高时，则钙与肌钙蛋白结合后不易解离，心肌处于持续收缩状态而形成钙僵直。3.2细胞外液K+浓度升高可引起心肌收缩力减弱。高钾对心肌收缩功能有抑制作用。因为细胞外的K＋和Ca2＋在细胞膜上有竞争性抑制；因此当膜外K＋的浓度升高时，平台期内流的Ca2＋减少，细胞内钙与肌钙蛋白结合的量也减少，进而减小了心肌的兴奋－收缩偶联作用，从而减弱了心肌收缩能力。3.3乙酰胆碱可引起心脏收缩力减弱，心率减慢。乙酰胆碱能与心肌细胞膜上的M型的胆碱能受体结合，从而使腺苷酸环化酶抑制，细胞内的cAMP浓度降低，肌浆网释放Ca2＋减少，心肌的收缩力减弱。另一方面，乙酰胆碱还可使心肌细胞膜K+通道开放增加，故在心肌细胞复极期K+外流增加，复极化2，3期时程缩短，Ca2＋内流减少，导致心肌收缩力减弱。对于窦房结细胞，由于复极时K外流增加，进而最大复极电位水平升高，窦房结细胞自律性降低，导致心率减慢。[3]阿托品是乙酰胆碱的拮抗剂，可竞争性的抑制乙酰胆碱对M胆碱受体的激动作用，从而减弱或者逆转乙酰胆碱对心脏的负性作用。3.4肾上腺素可引起心肌收缩力增强。肾上腺素与心肌细胞膜上的β1肾上腺素能受体结合，从而激活腺苷酸环化酶，使细胞内cAMP的浓度升高，进而激活蛋白激酶和细胞内蛋白质的磷酸化过程，使心肌细胞膜上的钙通道激活，动作电位平台期Ca2＋的内流增加，肌浆网释放Ca2＋也增加，从而使心肌收缩能力增强。[3]普萘洛尔为β肾上腺素受体阻断药，抑制肾上腺素对心肌的β受体结合,从而减慢心率,抑制心脏收缩力。3.5肾上腺素与高钙任氏夜均可使心肌收缩力增强，但是两者之间仍有区别。细胞外液高Ca2+，引起心肌收缩增强，但是若胞浆Ca2+浓度持续升高时，Ca2+与肌钙蛋白结合后不解离，心肌处于持续收缩状态而易形成钙僵直；肾上腺素不仅可以增强心肌收缩，也可促进钙泵活动，降低肌浆中Ca2+浓度，促进Ca2+与肌钙蛋白的解离，使心肌舒张完全。3.6在各项实验中，蛙心插管内灌流液的液面高度应始终保持一致，保证心脏固定的后负荷，以排出实验干扰因素。3.7在进行蟾蜍离体心脏插管时，不可过于用力，找准位置再进行插管，尽量避免损伤瓣膜造成实验误差；插管过程应尽量快速，准确的完成，以保证离体心脏的活性。结论：参考文献：[1]陆源夏强《生理科学实验教程》2004年8月第一版浙大出版社p267[2]姚泰《生理学》2006年11月第六版人民卫生出版社p89[3]陈季强《各论》上册2007年6月第二版科学出版社p262-263