离体蛙心灌流实验失败原因分析

离体蛙心灌流实验失败原因分析

游泳器和游泳池的离体试验已经运行了100多年。现在，实验已成为心理学、药理学、病理、生理等机械性实验中常用的观察内脏活动的方法，通常用于生物学和医学教育和科学研究。它也是研究和观察各种生物活性物质和药物的重要手段之一。该实验涉及动脉插管、离体器官灌流等操作技术,操作难度大,实验成功率不高。我们结合近年来的生理实验教学实践,综合分析了易导致该实验失败的原因,并通过参考我国现行的一些机能实验指导教材以及与同行交流及亲自实践摸索,提出了一些改进措施。1实验成功率低的原因1.1插管过程时间经动脉逆血流方向将蛙心插管插入心室是本实验的关键操作技术。在插管过程中,心室泵血功能受到严重影响,因此插管过程时间过长会使蛙心生理功能明显下降,出现搏动减弱甚至不搏动。另外,插管时用力较大,或插管前端过于锋利,或插管时机把握不当(应在心室射血时将插管插入心室)等因素,均可引起瓣膜或心肌受损,从而导致心律失常,造成实验失败。1.2直接更换管道任氏液充有任氏液的蛙心插管插入心室后,血液会立即随心室搏动涌入插管,此时应及时更换管内任氏液。若插管操作时间较长,而且长时间未更换管内任氏液,或管内之前未加有任氏液,由于插管尖端较细,血液极易在此处凝固而堵塞插管,从而在后续实验中无法利用插管进行灌流。1.3管口切口位置距动脉内距的影响动脉切口位置过于靠近动脉圆锥,在插管时容易插入过深,使得插管端口紧抵心室内壁,甚至刺伤心室内壁。若切口位置距动脉圆锥较远,则插管进入心室的部分较少,心室与蛙心夹连接后,由于蛙心夹对心室的牵拉,管口易从心室内滑脱而退回动脉内。以上2种情况均会影响插管内液体对心室的灌流效果。在我们的实验教学中,建议学生动脉切口位置距动脉圆锥5mm左右。1.4静脉窦的选择两栖类动物心脏起搏点为静脉窦,其自动节律性最高。如果对心脏结构认识不足或未分清静脉窦,在结扎静脉时误将静脉窦和静脉一起结扎,或误从窦房沟处将心脏离体,均会导致心率大幅降低,甚至停跳,无法得到正常心搏曲线。1.5灌流液进出对室入心插管内的灌流液由于重力原因会产生压力,在液面高、压力大的情况下,心室舒张时会有更多的灌流液流入心室,心室收缩时则会因为管内液压高而阻碍心室内液体的泵出。这种情况持续一段时间,心室就会逐渐被液压充胀而失去收缩能力。另外,由于插管内的液压是心室收缩时的负荷,因此更换灌流液时要注意更换前后液面高度的一致,否则会影响实验结果的对比性。2改进措施2.1选择适宜的植物品种实验动物心脏的大小对实验的成功与否有一定的影响,应尽量选择质量大于90g且健康的蟾蜍(或蛙),它们心室较大,动脉血管较粗,利于插管的进行。2.2前端部生长特性尽量选择前端圆滑的插管,防止刺伤心脏。另外,前面尖端不宜过长且内径不宜过细。使用带有刻度的插管或在管壁上做标记(见图1),这样可以在更换灌流液时保证灌流液高度的一致性,减小实验误差。2.3动脉构建及其插管前端的选择有学者指出,从左主动脉插管,管尖直接面对的是动脉圆锥的外侧壁,该处管壁较薄且没有贴附组织,所以导致蛙心向相反方向移动,妨碍插管进行。而从右主动脉插管,插管前端面对的是动脉圆锥的内侧壁或半月瓣,蛙心不会出现左右或前后移动的情况,因此提倡从右主动脉插管。然而,蛙类的左主动脉通常比右主动脉略粗,便于插管。同时鉴于动脉圆锥位于心室腹侧的结构特点,我们的建议是,仍从左主动脉插管,在进入心室之前,用手指(蘸有任氏液)轻轻捏住搏动的蛙心,并将心室略微抬起,使整个心室均位于插管的正前方,并以动脉圆锥的基部正对插管尖端,这样半月瓣正位于插管的前方,待心室收缩半月瓣打开时,将插管插入心室。这样的插管方法更易成功。2.4静脉窦烧结工程插管完后结扎静脉时,建议将几条回心静脉分别结扎,这样做有利于分清静脉窦,有效避免将所有静脉一并结扎时误将静脉窦结扎而引起蛙心停搏的问题。2.5冬春季的测定两栖类动物是变温动物,外界季节变换对其心脏功能有较大影响,尽量不要在动物的冬眠季节进行此实验。结合我校的课程安排,我们一般在10月底至11月初进行。另外,考虑到灌流液温度对心脏功能的影响,在实验时,所有灌流液均加热到(20±1)℃,这样做对维持心脏的功能活性、保证实验结果的可靠性都有帮助。2.6灌流液的更换因离体蛙心实验中更换灌流液,以观察灌流液成分改变对心搏曲线的影响。但如果更换前的灌流液是任氏液,而更换后的灌流液是以蒸馏水为溶剂的含有某种成分的溶液,那么理论上讲,心搏曲线的改变就不仅要受该成分的影响,还要受到溶剂改变造成的影响。因此,为了更严谨地解释实验结果,在配制各灌流液时,应以任氏液代替蒸馏水作为溶剂。3提高实验成功率,节约实验时间和实验材料,能节约实验时间和实验材料,提高实验成功率,能节约实验时间和实验材料我们的教学实践证明,在蛙心灌流实验中采用以上几项改进措施,可使实验的操作性、结果的准确性和成功率得到较大提高,而且能节省实验时间和实验材料。另