离子及药物对离体蛙心脏活动得影响

1 51 一一 实验目的实验目的 1 学习制备离体蛙心脏及离体心脏灌流的方法 2 观察钠离子 钾离子 钙离子 3 种离子 去甲肾上腺素 乙酰胆碱 温度 酸碱度 等因素对心脏活动的影响 3 通过实验使学生初步对递质 受体 受体兴奋剂及受体阻断剂的概念有所感知 二二 实验原理实验原理 心脏正常的节律性活动必须在适宜的理化环境中进行 一旦适宜的环境被破坏 例如 酸碱度及离子浓度的急剧改变等 心脏的活动就会受到影响 在整体内 心脏的活动受自 主神经的双重支配 交感神经兴奋时 其末梢释放去甲肾上腺素 使心肌收缩力量增强 心率加快 而迷走神经兴奋时 其末梢释放乙酰胆碱 使心肌收缩力量减弱 心率减慢 强心甙类药物能够增强心肌收缩能力 减慢心率 青蛙心脏离体后 用理化特性近似于血浆的任氏液灌流 在一定时间内 可保持其比 较稳定的节律性收缩和舒张 改变任氏液的组成成分 如改变 Na K Ca2 的浓度及酸 碱度等 心脏跳动的频率和幅度就会发生相应的改变 当血钾离子过高时 心肌兴奋性 自律性 传导性和收缩性均降低 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 而血钙离子升高时 心肌收缩力增强 但过高时可使心室停搏于收缩期 而血钙离子降低时 心肌收缩力减弱 血钠离子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 钠离子剧烈升高时心脏的兴奋性和自律性虽升高 但 兴奋的传导性和收缩性却下降 严重时可使心脏停搏于舒张期 三三 使用仪器 材料使用仪器 材料 1 实验仪器 生物信号采集处理系统 张力换能器 小动物手术器械 蛙板 细线 滴管 烧杯 蛙心夹 蛙心插管 滴管 万能支架等 2 实验材料 0 4 肝素 任氏液插管用 任氏液 0 65 氯化钠 2 氯化钙 1 氯化 钾 1 乳酸 2 5 碳酸氢钠 1 10000 肾上腺素 1 10000 乙酰胆碱 1 5000 阿托品等溶液 四四 实验步骤实验步骤 1 双毁髓法处死青蛙 2 蛙类离体心脏制备 3 实验装置连接 4 记录不同离子及药物对心脏收缩的影响 先描记正常的蛙心搏动曲线作为对照 注意观察心搏频率 心室的收缩和舒张程度 然后依次把 NaCl 溶液 CaCl2溶液 KCl 溶液 肾上腺素 乙酰胆碱 NaHCO3溶液 乳 酸 阿托品 最后 灌到离体蛙心中 观察心搏曲线变化 五五 实验结果及分析实验结果及分析 1 NaNa 对蛙类离体心脏活动的影响对蛙类离体心脏活动的影响 如下图所示 曲线的疏密 反映心跳的频率 心率 cadiac rhythmicity CR 曲线的规 律性 反映心跳的节律 曲线的幅度 反映心肌收缩的强弱 心肌收缩能力 cardiac contractility CT g 2 52 图一 Na 对蛙类离体心脏活动的影响 2 5s Div 分析 由图一可以看出 当任氏液换为 0 65 NaCl 溶液后 蛙的心搏曲线的基线下降 心 肌的收缩力减弱 心肌细胞的兴奋 收缩偶联在很大程度上依赖于胞外内流的 Ca2 说明 Na 阻碍Ca2 的内流 对蛙类心脏的收缩性起抑制作用 同时 Na 内流加速 自动除极速度 加快 故自律性增强 心率提高 2 CaCa2 2 对蛙类离体心脏活动的影响 对蛙类离体心脏活动的影响 如图二所示 当任氏液中加入 Ca2 后 蛙的心搏曲线的基线明显上升 说明 Ca2 对 蛙类心脏的收缩性起促进作用 使心脏的收缩力增强 而心搏曲线疏密程度变化不大 说 明对心率的影响不大 加入 Ca2 前后心搏曲线规律性变化不大 说明对心跳的节律影响也 不大 g 图二 Ca2 对蛙类离体心脏活动的影响 2 5s Div 分析 当加入 CaCl2后 Ca2 浓度增加 内流增加 每一个 AP 期间进入细胞内的钙增多加 快 收缩力增强 幅度变大 而当流入的 Ca2 浓度过高时 肌钙蛋白与钙离子结合不能够 解离 过多的 Ca2 发生钙僵直 舒张不完全 幅度又变小 3 K K 对蛙类离体心脏活动的影响对蛙类离体心脏活动的影响 如图三所示 当任氏液中加入 K 后 蛙的心搏曲线并未呈理论预计一样 呈下降趋 势 相反其基线呈上升趋势 同时心搏曲线的疏密程度也不正常 没有明显的由密变疏 但加入 K 前后心搏曲线规律性变化不大 说明对心跳的节律影响不大 g 图三 K 对蛙类离体心脏活动的影响 2 5s Div 单位 单位 s s 单位 单位 s s 单位 单位 s s 3 53 分析 理论上当 K 浓度升高时 心肌收缩力减弱 同时心率也略减慢 这是因为 K 与 Ca2 相互竞争与肌钙蛋白结合 使得钙内流减少 但图三并未能得出以上结论 推测其原 因在于在于做完 Ca2 对心脏活动影响后 用任氏液冲洗心脏不彻底 导致有 Ca2 残留 又 或许是其他原因 影响实验结果 4 4 肾上腺素 肾上腺素 AdrAdr 对蛙类离体心脏活动的影响 对蛙类离体心脏活动的影响 如图四所示 当任氏液中加入肾上腺素 Adr 后 蛙的心搏曲线并未呈上升趋势 而 是呈下降趋势 加入第一滴肾上腺素溶液时 心搏曲线由疏变密 说明心率变快 但是加 入第二滴肾上腺素时心搏曲线基线再次下降 心搏曲线疏密程度与加任氏液时相当 g 图四 肾上腺素 Adr 对蛙类离体心脏活动的影响 2 5s Div 分析 肾上腺素是一种儿茶酚胺 能激活心肌蛋白细胞膜上的 受体 cAMP 生成增加 从而增加心肌细胞膜对 Na 和 Ca2 的通透性 降低膜对 K 的通透性 从而促进钙通道开 放 加速钙内流 并促进肌浆网钙池释放储存的 Ca2 还能促进 ATP 放能 增加心肌的收 缩能力 但实验结果又与理论相去甚远 其原因经过讨论也未曾得出 5 乙酰胆碱 乙酰胆碱 AChACh 对蛙类离体心脏活动的影响 对蛙类离体心脏活动的影响 如下图五所示 当任氏液中加入乙酰胆碱 ACh 后 蛙的心搏曲线的基线呈非常明显 的下降趋势 且心搏曲线区域一条直线 说明乙酰胆碱 ACh 对蛙类心脏的收缩性起抑制 作用 而且抑制作用较强 使心脏的收缩力明显降低 同时心搏曲线很明显由密变疏 说 明心率减慢程度较大 g 单位 单位 s s 单位 单位 s s 4 54 图五 乙酰胆碱 ACh 对蛙类离体心脏活动的影响 2 5s Div 分析 加入乙酰胆碱后 心脏收缩力减弱 心率减慢 但乙酰胆碱浓度过高 标本活性下 降 使得心脏完全停跳 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 乙酰胆碱抑制钙离子通道 Ca2 内流减少 导致心肌收缩力减弱 6 乳酸对蛙类离体心脏活动的影响 乳酸对蛙类离体心脏活动的影响 如图六所示 在任氏液中加入乳酸后 蛙的心搏曲线的基线呈非常明显的下降趋势 说明酸可对蛙类心脏的收缩起抑制作用 且抑制作用较大 同时可以看到 蛙的心搏曲线 明显的由密变疏 说明 H 能使蛙的心率减慢 且程度比较大 g 图六 乙酰胆碱 ACh 对蛙类离体心脏活动的影响 2 5s Div 分析 加入酸溶液 H 浓度增加 可竞争性抑制钙离子与肌钙蛋白结合 使肌凝球蛋白 ATP 酶活性降低 使钙离子从肌浆膜释放减少 抑制钙离子释放 降低钙离子通道活性 使钙离子内流减少 所以抑制心脏收缩活动 幅度降低 心率减慢 基线下降 7 7 NaHCONaHCO3 3对蛙类离体心脏活动的影响对蛙类离体心脏活动的影响 从图七可看出 加入碱后 蛙的心搏曲线基线明显上升 说明蛙心收缩能力得到恢复 同时心搏曲线由疏变密 说明蛙心心率加快 图七 NaHCO3 对蛙类离体心脏活动的影响 2 5s Div 分析 从理论上讲 加入碱性溶液 可使细胞内氢离子外逸 与胞外钾离子进行 H K 交换 钾离子外流减少 细胞膜电位减小 另外碱也使细胞液中钙离子浓度减低 如形成 Ca HCO3 2沉淀 内流的钙离子减少 从而导致心肌收缩力降低 但图七显示的恰相 反 还是因为中间过渡阶段用用任氏液冲洗不干净 这导致加入加入少量碱时刚好中和了 酸 并未过量 从而看不到理论结果 8 阿托品对蛙类离体心脏活动的影响阿托品对蛙类离体心脏活动的影响 从图八可看出 在任氏液中随着加入阿托品的量的增加 心搏曲线的基线下降越来越 明显 说明阿托品对心脏的收缩起抑制作用 又由于心搏曲线由密变疏 说明阿托品对蛙 心心率起抑制作用 可减慢其心率 单位 单