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影响心功能的因素及实验性心力衰竭的发生与治疗 海广范药理学教研室2006.11.7实验课教案首页一 题目影响心功能的因素及实验性心力衰竭的发生与治疗二 对象本科2004级各专业三 课时目标与 课时分配1.理论讲解2学时。2.学生操作8学时。 四 授课重点影响心功能的因素及心衰的发生与抢救五 授课难点1 影响心功能的各种因素。2 心衰的发生机制及抢救。3 心衰模型的制备、实验项目的观察及记录。六 授课形式小班实验课七 授课方法与 课前准备采用启发式教学；围绕重点、难点，深入浅出；注重学生动手操作能力培养八 参考书生理学第六版药理学第六版病理生理学第六版及病理生理学实验方法生理学实验方法李东亮主编医用机能学实验指导刘巨源主编现代药理实验方法张均田主编九 思考题1 评价心功能的指标有哪些？目前最好的指标是什么？2 从心脏本身来分析，有哪些因素可以影响心功能？3 临床上，左、右心衰及全心衰的临床表现各是什么？其治疗原则是什么？治疗心衰的药物有哪些？十 科室意见影响心功能的因素及实验性心力衰竭的发生与治疗一 实验目的1. 学习离体在位心脏恒压灌注方法；2. 观察影响心功能的各种因素；3. 学习制备实验性心力衰竭的动物模型；4. 设计抢救方案并掌握心衰药物作用机制。二 实验原理 评价泵功能的指标 心脏最重要的功能是泵血功能，评价泵功能的指标有心输出量（每分输出量，minute volume，cardiac output）：一侧心室每分钟射出的血液量；搏出量（stroke volume）：一次心搏中由一侧心室射出的血液量；射血分数（ejection fraction）：搏出量/心室舒张末期容积100心指数（cardiac index）：单位体表面积计算的心输出量；每搏功（stroke work）：心脏一次收缩所作的功；每分功（minute work）：心室每分钟所作的功。其中，每搏功、每分功更能反映心脏的泵功能，它们的计算简式为： 每搏功（g.m）搏出量1/1000(平均动脉压-平均心房压)13.6 每分功（Kg.m/min）每搏功心率1/1000 心输出量的调节 由于心输出量等于搏出量乘以心率，这次实验主要从搏出量、心率这方面来观察心输出量的影响因素。 心率对心输出量的影响 在一定范围内，心率的增加可使心输出量相应增加。当心率超过180次/分或低于40次/分时，由于受到心肌能量供应和心脏舒张期长短的影响，导致心输出量反而下降。2. 搏出量对心输出量的调节 心脏的搏出量取决于前负荷（心肌初长度或心室舒张末期容积或充盈压）、心肌收缩能力以及后负荷的影响。 前负荷对搏出量的调节前负荷就是心肌初长度或心室舒张末期容积。Starling机制：回心血量增加,心脏在舒张期充盈就增加,心肌受牵拉就愈大,则心室的收缩力量增强,搏出到主动脉的血量愈多。所以, Starling机制主要保持心搏出量和回心血量相平衡。心功能曲线：就是反映左室舒张末期容积或充盈压(前负荷)与心室搏功之间关系的曲线,纵坐标表示左室每搏功,横坐标为左室舒张末期压。心室功能曲线大致可分为三段： 充盈压1215mmHg是人体心室最适前负荷,位于其左侧的一段为功能曲线的升支;表明在初长度达到最适前负荷之前,搏功随初长度的增加而增加。 充盈压在1520mmHg范围内,曲线渐趋平坦,说明前负荷在上限范围内变动时对泵血功能的影响不大。 充盈压高于20mmHg后,曲线平坦,或轻度下倾,但并不出现明显的降支,说明正常心室的充盈压即使很高,搏功基本不变或仅轻度减少。 心肌收缩能力对搏出量的调节心肌收缩能力：心肌不依赖于前后负荷而能改变其力学活动的一种内在特性。胞浆内Ca2+的浓度,ATP酶的活性,横桥循环中各步骤的速率,肌凝蛋白横桥与肌纤蛋白联结体的数量等都影响心肌兴奋-收缩耦联,使心肌收缩能力发生改变。当心肌收缩能力增强时, 心输出量增加,心室功能曲线向左上方移位;当心肌收缩能力下降时,心输出量减少,心室功能曲线向右下移位。 后负荷对搏出量的调节心室肌后负荷是指动脉血压。在心率心肌初长度和收缩能力不变的情况下,如果动脉血压增高,等容收缩期室内压峰值增高,射血期缩短,同时心室肌缩短的程度和速度均减少,射血速度减慢,以致搏出量暂时减少。另一方面,由于搏出量的恢复,造成心室内剩余血量增加,通过自身调节机制可使搏出量恢复正常;随着搏出量的恢复,心室舒张末期容积也恢复到原来水平。 药物性心衰的机制 所用到的药物是210-610-5mol/L的GrSO4；其机制为：Gr2与Ca2竞争钙通道，这样，一方面降低工作细胞内Ca2浓度，引起心肌收缩力下降；另一方面，也影响到窦房结细胞的自动去极，导致心律失常，使心衰进一步加重。 心衰时心脏的代偿反应及临床表现 心脏的代偿反应：加快心率 在一定范围内的心率加快可提高心输出量，对维持动脉血压，保证心脑的灌流量。心脏扩张 在正常情况下，心肌肌小节的初长度未达到最适长度，因此，心室还有进一步扩张的余地，使之达到最适长度，以增强心肌收缩力，增加心输出量。心肌肥大 肥大的心肌可在两方面发挥代偿作用：一是可以增加心肌的收缩力，有助于维持心输出量；二是降低室壁张力，降低心肌耗氧量，有助于减轻心脏负担。 临床表现：当左心衰竭时，可引起不同程度的肺循环充血，主要表现为各种形式的呼吸困难和肺水肿；当心衰发展到全心衰竭或右心衰竭时，主要表现为体循环静脉系统过度充盈，静脉淤血，压力增高，内脏器官充血、水肿。当心衰失去代偿能力，此时心脏的功能储备将消耗殆尽，心输出量开始明显下降，出现一系列外周血流灌注不足的症状如皮肤苍白或发绀，疲乏无力、失眠、嗜睡，尿量减少；当出现急性、严重心力衰竭时，由于心输出量急剧减少，动脉血压也随之下降，组织的灌流量显著减少，机体还会发生心源性休克。 心衰的治疗 心衰的治疗主要从以三方面着手：第一，防治基本病因，消除诱因；第二，改善心脏舒缩功能；第三，减轻心脏前、后负荷。这次实验就根据以上三方面，观察普萘洛尔、异丙肾上腺素及西地兰治疗心衰的机制。三 实验对象 牛蛙 原因：牛蛙属于两栖纲无尾目动物，由于较低等，所以其离体组织器官对外界环境的要求不高，能够长时间地保持较高的生理活性。四 实验器械及药品 恒压灌注装置 量筒 大烧杯（2个） 小烧杯（1个） 蛙类手术器械一套（金属探针、粗剪刀、镊子、玻璃分针、蛙板、组织剪、眼科剪） 任氏液 硫酸铬任氏液 1/万NA 1/万Ach 普萘洛尔 异丙肾上腺素 西地兰五 实验步骤 恒压灌流装置准备贮液瓶与左侧纵管构成连通器，贮液瓶中液面高度由左侧纵管中的液柱读取。由于与左侧纵管相连的塑料管插入静脉中，纵管的高度代表前负荷的大小。实验前贮液瓶中注入一半容积以上的任氏液，同时把液柱固定在5cm高度，调节静脉插管中液体流速为2030滴/分，以后，我们就不要再动止水夹；那么我们就可以通过改变贮液瓶的高度来改变前负荷的大小。右侧是侧管，与侧管相连的塑料管插入到动脉中，因此，侧管的高度代表不同的后负荷；在实验过程中，通过打开不同高度的止水夹来改变后负荷的大小。在这里，大家特别需要清楚这一点：这次实验，我们就是利用恒压灌注装置给心脏营造一个体外循环系统，从而来观察心输出量的影响因素；与纵管相连的塑料管相当于静脉系统，与侧管相连的塑料管相当于动脉系统，任氏液相当于血液。 制备离体在位牛蛙心脏的灌流标本1. 取牛蛙一只，破坏其脑和脊髓。标志：下颌呼吸运动消失，各种反射消失，四肢松软，有时会出现尿失禁现象。2. 暴露心脏。在剪开心包膜的时候，注意分清心包膜与血管壁。3. 分离左、右主动脉，并穿3根线备用。第1根线穿在左主动脉下方，第2根线穿在右主动脉下方，第3根线穿在主动脉干下方。4. 分离下腔静脉，并在其下穿第4根线，结扎线3。把蟾蜍心脏翻向头端，仔细辨认静脉窦、下腔静脉及其下的三个肝静脉分支。接着，分离好下腔静脉，并在其下穿第4根线；将第3根线的一端从下腔静脉下穿出，结扎之，注意结扎位置应靠下，以免结扎静脉窦。5. 分离肝左静脉，做静脉插管，结扎线4。分离肝左静脉约45mm，用眼科剪在肝左静脉上做一小切口，将静脉插管从切口处插入下腔静脉，并用第4根线结扎固定，这样，流回心脏的液体通道只有静脉插管。6. 结扎线2，做动脉插管，结扎线1。将心脏翻回原来的位置，通过第2根线结扎右主动脉，并在左主动脉上做一小切口；那么，随着心脏的舒缩活动，切口一张一合，并有血液流出；待切口中流出清亮的任氏液时，将动脉插管插入到左主动脉，用第1根线结扎固定。这样，流出心脏的液体通道只有动脉插管。 实验观察及记录 有几点需要特别注意：1. 每改变一个观测项目时，需先让心脏稳定一段时间后，再进行下一步记录。2. 直接在心脏表面滴加NA或ACh均为56滴，停5分钟后再进行观察记录，观测完毕后，必须用大量的任氏液将心脏表面的药物冲洗干净。3. 每搏功搏出量后负荷高度4. 复制心衰模型时，必须用铬任氏液灌注15分钟后，再进行观察记录。5. 进行药物救治时，用正常任氏液灌注。6. 每小组只用一种药物救治，切不可用两种或两种以上的药物救治。实验项目的观察及操作均按下表进行：实验项目 心率 心输出量 搏出量 每搏功每分功 5后前 10负负 15荷荷 20