实验二理化因素对离体心脏活动的影响

1、实验二 理化因素对离体心脏活动的影响【实验目的】 学习离体心脏灌流法。观察 Na+,k+,Ga2+ 三种离子、肾上腺素、乙酰胆碱及 温度、酸碱度对离体心脏活动的影响。【实验原理】 心脏的自律细胞能自动地产生有节律的兴奋。离体心脏在适宜的环境和条件 下能较长时间保持心脏的舒缩活动。心脏的正常节律活动有赖于内环境的相 对稳定，改变离体心脏灌流液的理化成分，会影响心脏的舒缩活动。细胞外 爷中的离子浓度、温度、酸碱度、激素及相应药物都可以影响心肌细胞的兴 奋性、自律性、传导性及收缩性。【实验对象】 蟾蜍【实验药品和器材】任式液，NaC溶液，2%GaCI2溶液，1%KCI溶液，乙酰胆碱溶液，肾上腺素溶液

2、，3%乳酸 溶液，%NaHCO3 BL-420 生物信 号分析系 统， 张 力换能器， 铁支 台， 试 管夹， 蛙类手 术器械， 蛙心插管，滴管，大烧杯，棉线，双凹夹，滑轮3【实验步骤】 1. 离体蛙心制备(1) 暴露心脏( 2)心脏插管( 3)摘取心脏2. 连接实验装备3. 观察项目(1) 记录正常心搏曲线并分析其疏密、规律性、幅度、顶点及基线的含义3(2) 观察Ga2+、K+离子浓度对离体心脏收缩的影响。(3) 观察肾上腺素和乙酰胆碱对离体心脏收缩的影响3(4) 酸碱的影响3【实验结果与分析】1. ( 1)Na+浓度对离体心脏收缩的影响结果：当把全部任式液换成等量 %NaC I溶液时，心脏

3、收缩曲线幅度明显降低。之后换以 任式液恢复正常3分析：加入Na+心室收缩能力显著减弱，这是因为细胞外 Na+浓度上升，Na+平衡电位升高，导致整体平衡电位升高，当静息电位减少到一定程度时，会有一部分Na+通道不经激活而直接进入失活状态，引起兴奋阈值的升高和兴奋性的降低，最终导致心室收缩幅度减小3 洗脱Na+后，心肌细胞静息电位恢复正常，Na+通道恢复活性，兴奋阈值降低，兴奋性升高，心室收缩恢复原来强度3(2) Ga2+浓度对离体心脏收缩的影响结果：加入一两滴 2%GaCI2时，心脏收缩曲线幅度升高，甚至出现强直。分析：加入Ga2+后心室收缩能力增强，原因是心肌细胞的肌质网不如骨骼肌发达，储Ga

4、2+量较少，在收缩过程中依赖细胞外Ga2啲内流。在心肌动作电位的平台期，细胞外的Ga2+通过L型Ga2+浓度上升，从而触发肌质网释放大量的Ga2+，从而发动心肌收缩。在一定范围内增加细胞外 Ga2+浓度，可以使心肌收缩增强。（3）K+对离体心脏收缩的影响结果：在灌流液中加入一两滴1%KCI时，收缩曲线幅度降低，变疏。用任式液洗涤，基本恢复。分析：加入K+后心室收缩能力显著减弱，这是因为细胞外 K+浓度上升，K+平衡电位升 高，导致整体平衡电位升高，当静息电位减少到一定程度时，会有一部分Na+通道不经激活而直接进入失活状态，引起兴奋阈值的升高和兴奋性的降低，最终导致心室收缩幅度减小。洗脱K+后，

5、心肌细胞静息电位恢复正常，Na+通道恢复活性，兴奋阈值降低，兴奋性升高，心室收恢复原来强度。2. （1）肾上腺素对离体心脏收缩的影响结果：加入一两滴 %肾上腺素，收缩曲线变密，幅度增高，换以适量任式液，曲线基本 恢复。换用任式液，曲线恢复。分析：加入肾上腺素后心室收缩能力明显增强，这是因为肾上腺素作用于心肌膜上的B肾上腺素能受体，从而激活腺苷酸环化酶使细胞内CAMP的浓度升高，继而激活蛋白激酶和细胞内蛋白的磷酸化过程，使心肌膜上的Ca2+通道开放概率增加，所以在心肌动作电位平台期Ca2+的内流增加，细胞内肌质网释放的Ca2+也增加，最终效应是心肌收缩能力增强。另外，肾上腺素与心肌膜上的B肾上腺

6、素能受体结合引起的正性变传导作用还可使心室各部 分肌纤维的收缩更趋同步化，也有利于心室肌收缩的加强。洗脱肾上腺素后，与B肾上腺素能受体结合的肾上腺素逐渐消失， 被激活的腺苷酸环化酶逐渐失活， 肾上腺素引起的正性变 传导作用也消失，心室收缩能力逐渐下降直至恢复正常。（2）乙酰胆碱对离体心脏收缩的影响结果：加入一两滴 %乙酰胆碱，曲线变疏，幅度降低。换用任式液，基本恢复。分析： 加入乙酰胆碱后心室收缩能力明显减弱， 心率明显减慢， 这是因为乙酰胆碱作用 于心肌膜上的M型胆碱能受体，从而抑制腺苷酸环化酶使细胞内CAMP的浓度降低，使细胞内肌质网释放的Ca2+浓度降低，从而使心肌收缩能力减弱。对于窦房

7、结细胞，乙酰胆碱与M 型胆碱能受体结合后， 通过Gk蛋白激活细胞膜上的 K+通道，使胞内的K+流向胞外，于是最 大复极电位降低， 故去极化到达阈电位所需的时间更长， 窦房结的自律性频率降低， 心率减 慢。此外， 乙酰胆碱能抑制 4 期的内向电流 If ，也可导致心率减慢。 乙酰胆碱还能抑制 Ca2+ 通道，减少内向 Ca2+流，使房室交界处的慢反应细胞动作电位0期的上升幅度减小，上升速率减慢，故房室传导速度减慢。 洗脱乙酰胆碱后，与M型胆碱能受体结合的乙酰胆碱逐渐 消失，被抑制的腺苷酸环化酶逐渐复活，肌质网释放的Ca2+浓度升高，心室收缩能力逐渐上升直至恢复正常。 而与乙酰胆碱结合的窦房结细胞

8、自律性恢复， 被乙酰胆碱抑制的内向电 流 If 恢复，房室交界处的慢反应细胞动作电位也恢复正常，心率也恢复正常。3. 酸碱的影响12 滴 %碳酸氢钠，结果：先加入 3%的乳酸溶液一到两滴，收缩曲线幅度变小，再加入 曲线频率和幅度逐渐恢复。分析：加乳酸使心肌收缩力减弱。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。加入碳酸氢钠后，解除了H+寸钙离子的竞争作用，心肌收缩活动恢复。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，内流的钙离子减少，心肌收缩力降低。 【思考题】1. 此实验说明心肌有哪些特性？ 答：说明了心肌具有自动节律性、传导性、兴奋性和收缩性的特性2. 以本实验说明内环境相寸恒定的意义？答：正常机体通过调节作用，维持内环境的包括水、无机盐、各种营养物质、代谢产物、pH值、渗透压、温度等多个方面的相寸稳定。从本实验可知，离子浓度、激素、pH 值、温度都寸心脏收缩有很大影响，维持内环境的相寸恒定，