期前收缩与代偿间歇及蛙心灌流

期前收期前收缩缩与代与代偿间偿间歇及蛙心灌流歇及蛙心灌流 姓名 学号 班级 实验实验目的目的 1 通过观察在心脏活动的不同时期给予刺激 心脏所作的反应 来验证心机兴奋性阶段 性变化的特征 2 制作蛙类离体心脏模型 观察离体蛙心的活动情况 3 观察各种理化因素对离体蛙类心脏活动的影响 实验实验材料材料 1 实验动物 蟾蜍 2 器材 蛙类手术器械 玻璃分针 刺激电极 张力换能器 蛙心夹 铁支架 双凹夹 滴 灌 蛙板 蛙钉 毁髓针 蛙心插管 试管夹 棉线 烧杯 滑轮 生物信号采集处理系 统 3 药品 任氏液 0 65 NaCl 溶液 2 CaCl2溶液 1 KCl 溶液 1 10000 肾上腺素溶液 1 100000 乙酰胆碱溶液 实验实验方法和步方法和步骤骤 期前收缩与代偿间歇 1 毁髓 取蟾蜍一只 破坏脑和脊髓 2 暴露心脏 将其仰卧固定于蛙板上 从剑突下将胸部皮肤向上剪开 或剪掉 然后剪掉胸骨 打开心包 暴露心脏 3 连接试验装置 1 将与张力换能器相连的蛙心夹在心室舒张期夹住心尖 2 将刺激电极固定 使其两极与心室相接处 以不影响心室正常收缩和舒张为 宜 4 观察项目 1 描记正常蛙心的搏动曲线 分清曲线的收缩相和舒张相 2 用中等强度的单个阈上刺激分别在心室收缩期和舒张早期刺激心室 观察能 否引起期前收缩 3 用同等强度的刺激在心室舒张早期之后刺激心室 观察有无期前收缩出现 4 刺激如能引起期前收缩 观察其后是否出现代偿间歇 蛙心灌流 1 毁髓 取蟾蜍 损毁脑和脊髓 2 暴露心脏 仰卧位固定蟾蜍 胸骨处剪开胸壁 暴露心脏 剪破心包 3 离体蛙心的制备 1 辨认心脏结构与大血管分布 结扎右主动脉 2 左右主动脉下方穿线后将心尖向头侧翻起 结扎静脉 3 左主动脉远心端结扎 近心端打活结 做 V 形切口 奖盛有少量任氏液的蛙 心插管经切口插入心室 可见插管内液面上下波动 左右主动脉处打结并固 定于插管侧钩 4 清除心室内余血 5 结扎线远端剪断血管 蟾蜍心脏离体 4 连接实验装置 1 用试管夹将蛙心插管固定资啊铁支架上 在舒张期使用连有棉线的蛙心夹夹 住心尖 2 棉线经定滑轮连接至张力换能器 连接电脑 5 观察项目 1 描记正常蛙心搏动曲线 观察心率和心脏收缩幅度 2 不同离子对蛙心活动的影响 a 使用等量 0 65 NaCl 溶液更换任氏液 观察蛙心搏动曲线的变化 待效 果明显后 使用任氏液反复冲洗 使心脏搏动恢复正常 开始下一项实 验 b 等量新鲜任氏液中滴加 1 2 滴 2 CaCl2溶液 混匀 观察蛙心搏动曲线 的变化 c 等量新鲜任氏液中滴加 1 2 滴 1 KCl 溶液 混匀 观察蛙心搏动曲线的 变化 3 神经递质对蛙心活动的影响 a 等量新鲜任氏液中滴加 1 2 滴 1 10000 肾上腺素溶液 混匀 观察蛙心 搏动曲线的变化 b 等量新鲜任氏液中滴加 1 2 滴 1 100000 乙酰胆碱溶液 混匀 观察蛙心 搏动曲线的变化 实验结实验结果果 1 正常蛙心的搏动曲线 2 心室舒张期刺激心室 3 蛙心灌流 任氏液 4 蛙心灌流 0 65 NaCl 溶液 5 蛙心灌流 2 CaCl2溶液 6 蛙心灌流 1 KCl 溶液 7 蛙心灌流 1 10000 肾上腺素溶液 8 蛙心灌流 1 100000 乙酰胆碱溶液 实验讨论实验讨论 1 期前收缩与代偿间歇发生机制 1 心室肌细胞在一次兴奋过程中兴奋性的周期性变化 表 1 引起 0 期去极化的离子通道性状 引起心肌细胞 0 期去极化的 I Na 通道有 关闭 激活和失活三种功能状态 当通道均处于静息态时 细胞具有正常的兴 奋性 而当例子通道处于失活态时 细胞的兴奋性完全丧失 在复活过程中 随 着处于静息态的通道数量的增加 细胞的兴奋性也逐渐恢复 分期分期膜内膜内电电位位兴奋兴奋性性特点特点机制机制 有效不应期 绝对不应期0 3 期膜内电 位为 55mV 完全丧生任何刺激不会 引起肌膜产生 任何程度的去 极化 Na 通道处于 激活或失活状 态 局部反应期3 期膜内电位 55 60mV 极低强大刺激可引 起肌膜发生局 部反应 但不 能引起动作电 位 少量 Na 通道 复活 其开放 不足以引起动 作电位 相对不应期3 期膜内电位 60mV 80mV 低于正常某些阈上刺激 可引起动作电 位的产生 复活至关闭 的 Na 通道数 量未达到静息 电位时的水平 超长期3 期膜内电位 80 90mV 高于正常某些阈下刺激 也可引起动作 电位的产生 Na 通道基本 上恢复到关闭 状态 膜电位 与阈电位的差 距小 表 1 心室肌细胞在一次兴奋过程中兴奋性的周期性变化 1 图 1 心室肌细胞在一次兴奋过程中兴奋性的变化及其机械收缩的关系 a 绝对不应期 b 局部兴奋 a b 有效不应期 c 相对不应期 d 超长期 2 期前收缩与代偿间歇 期前收缩 如果在有效不应期之后到下一次窦房结兴奋传来之前受到窦 房结以外的额外刺激 可提前产生一次兴奋和收缩 分别称为期前兴奋和期前 收缩 在相对不应期 由于 Na 通道未完全恢复到关闭状态 此期所产生的动 作电位 即其前兴奋 0 期除极的幅度和速度都比正常为小 兴奋的传导也比 较慢 此外 此期处于前一个动作电位的 3 期 尚有 K 迅速外流的趋势 因此 在此器内新产生的动作电位 其时程较短 K 外流可使平台期缩短 不应期 也较短 图 2 a 落入有效不应期内不能发生扩布性兴奋 只能产生局部性兴奋 b 落入相 对不应期开始发生扩布性兴奋 c 为超长期的兴奋 其去极化的幅度和速度比正常的为 低 d 为膜电位恢复后产生正常的兴奋 代偿间歇 在一次期前收缩之后可能出现一段较长的心室舒张期称为代 偿间隙 这主要是由于期前兴奋也有自己的有效不应期 紧接在期前兴奋之后 传来的一次窦性冲动往往落在期前兴奋的有效不应期内 出现一次心室兴奋 和收缩的脱失 如果窦性心律相对较慢 一次窦性冲动在其前兴奋的有效不应 期后才传到心室 则可不出现代偿间隙 图 3 期前收缩和代偿间隙 期前收缩的动作电位平台期时程缩短 Ca L 通道开放时间变短 进入胞 质与 JSR 膜中 Ca2 结合位点结合的 Ca2 减少 因此兴奋 收缩偶联机制减弱 期前收缩的肌张力相对减弱 由于叠加在前一次舒张期上 总肌张力与正常收 缩相比变化不大 2 中等强度的单个阈上刺激对心脏收缩 舒张各期的不同作用 1 阈上刺激在心室收缩期 如图 1 所示 心室收缩期位于绝对不应期内 此时的刺激不引发期前收 缩 2 阈上刺激在心室舒张早期 如图 1 所示 心室舒张早期位于有效不应期内 此时的刺激不引发期前收 缩 3 阈上刺激在心室舒张早期之后 如图 1 所示 心室舒张早期之后进入相对不应期和超长期 此时的阈上刺 激能引发其前收缩 3 不同离子对蛙心活动的影响分析 1 滴加 0 65 NaCl 溶液 滴加 0 65 NaCl 溶液后 心收缩力降低 心率编缓 由于灌注液中无 Ca2 心室肌细胞动作电位 2 期 Ca2 内流减少 与 JSR 膜中 Ca2 结合位点结 合的 Ca2 减少 结合 Ca2 的肌钙蛋白数量下降 心肌的收缩力下降 此外 膜 内外 Ca2 浓度差很低 Ca2 内流降低 慢反应细胞自动去极化速度和幅度降 低 因此心率减弱 2 滴加 2 CaCl2溶液 滴加 2 CaCl2溶液后 心肌收缩能力增强 但舒张不完全 心率加快 收 缩基线上移 细胞外 Ca2 在细胞膜上对 Na 内流有竞争性抑制作用 称为膜 屏障作用 胞外 Ca2 浓度增高时 Na 内流受抑制 快反应细胞 0 期去极化速 度和幅度减小 兴奋性和传导性降低 膜内外 Ca2 浓度差增大 Ca2 内流加速 慢反应细胞 0 期去极化速度和幅度增强 因此自律性上升 而快反应细胞平 台期缩短 有效不应期缩短 复极化加速 此外 心肌的肌浆网不发达 储 Ca2 能力差 易受细胞外离子浓度的影响 当肌浆中的 Ca2 升高到 10 5mol L 的水平时作为 Ca2 受体的肌钙蛋白结合了足够的 Ca2 当 Ca2 浓度较高时 肌浆中的 Ca2 浓度在未完全解离时便达到 10 5mol L 因此 出现心肌收缩力 增强 舒张不完全 收缩基线上移 2 3 滴加 1 KCl 溶液 滴加 1 KCl 溶液后 心动曲线愈来愈疏 心率逐渐减小 收缩力逐渐下 降 最后停止在收缩基线处 心脏停博于舒张状态 细胞外液 K 浓度增高抑 制了复极化 2 期时 Ca2 的内流 使心肌细胞内 Ca2 浓度降低 因而心肌收缩 性减弱 胞外 K 浓度较高时 细胞膜对 K 的通透性增高 复极化 4 期 K 外流 增加而 Na 内流相对缓慢 快反应自律细胞的自动去极化减慢 因而引起心肌 自律性降低 3 4 神经递质对蛙心活动的影响 1 滴加 1 10000 肾上腺素溶液 滴加肾上腺素后 蛙心收缩增强 心脏舒张完全 描记的心搏曲线幅度明 显增大 其作用机理是 肾上腺素可与心肌细胞膜上的 受体结合 提高心肌 细胞和肌浆网膜 Ca2 通透性 导致肌浆中 Ca2 浓度增高 使心肌收缩增强 此 外 肾上腺素能降低肌钙蛋白与 Ca2 亲和力 促使肌钙蛋白对 Ca2 的释放速 率增加 提高肌浆网膜摄取 Ca2 的速度 刺激 Na 与 Ca2 交换 使复极期向细 胞外排出 Ca2 的作用加速 将使心肌舒张速度增快 肾上腺素对离体心肌的 型作用的特征是加速收缩性发展的速率 正性缩率作用 4 2 滴加 1 100000 乙酰胆碱溶液 滴加 1 100000 乙酰胆碱溶液后 蛙心收缩减弱 心率减慢 最后出现蛙心 停止舒张阶段 其机理为 乙酰胆碱与心肌细胞膜 M 受体结合 一方面提高 心肌细胞膜 K 通道的通透性 促使 K 外流 将引起 1 窦房节细胞复极时 K 外流增多 最大复极化电位绝对值增大 I k进行性衰减过程减弱 自动除极 速度减慢 这两方面因素导致窦房自律性降低 心率减慢 2 复极过程中 K 外流增加 动作电位 2 3 期缩短 Ca2 进入心肌细胞内减少 使心肌收缩力减 弱 另一方面乙酰胆碱可直接抑制 Ca2 通道 减少 Ca2 内流 进而使心肌收缩 减弱 实验实验反思反思 在期前收缩和代偿间隙实验中 起初我们采用同等强度的电压对蛙心刺激 等候许 久未见代偿间隙现象 随后调整电压增幅 增加频率后 等待大约 11 12 秒后 见到部分 心动波形中出现典型现象 在蛙心灌流实验中 初次插管针的深度过浅 且结扎不够紧 以至于在灌流过程中 随着心脏收缩 有液体沿插管位置渗出 此时插管尖端不在心室腔内 而是在心房或者 脉间结缔组织等地方 并且由于手术速度较慢 待几次调试后 蛙心再无法搏动 初次实 验宣告失败 在更换样本后 确保插管针的深度 结扎位置适宜 在灌注成功的样本实验中 由于初始任氏液添加过多 液面较高 心脏收缩力相对 较弱 后更换 0 65 NaCl 溶液后 控制液面高度 心收缩力相对恢复较强 心肌缩短幅 度和速度受到前负荷和后负荷的影响 在本次实验过程中 当液面过高时 心收缩幅度 降低 因为过高的液面 将使心室前负荷超过肌丝距离的最适出长度 导致粗细肌丝过 于疏远 而导致收缩的潜力降低