實驗二 理化因素對離體心臟活動的影響.doc

實驗二 理化因素對離體心臟活動的影響【實驗?zāi)康摹?學(xué)習(xí)離體心臟灌流法。觀察Na+,k+,Ga2+三種離子、腎上腺素、乙酰膽堿及 溫度、酸堿度對離體心臟活動的影響?！緦嶒炘怼?心臟的自律細胞能自動地產(chǎn)生有節(jié)律的興奮。離體心臟在適宜的環(huán)境和條件 下能較長時間保持心臟的舒縮活動。心臟的正常節(jié)律活動有賴于內(nèi)環(huán)境的相 對穩(wěn)定，改變離體心臟灌流液的理化成分，會影響心臟的舒縮活動。細胞外 爺中的離子濃度、溫度、酸堿度、激素及相應(yīng)藥物都可以影響心肌細胞的興 奮性、自律性、傳導(dǎo)性及收縮性?！緦嶒瀸ο蟆?蟾蜍【實驗藥品和器材】 任式液，0.65%NaCl溶液，2%GaCl2溶液，1%KCl溶液，0.001%乙酰 膽堿溶液，0.01%腎上腺素溶液，3%乳酸溶液，2.5%NaHCO3。BL-420 生物信號分析系統(tǒng)，張力換能器，鐵支臺，試管夾，蛙類手術(shù)器械， 蛙心插管，滴管，大燒杯，棉線，雙凹夾，滑輪?！緦嶒灢襟E】1.離體蛙心制備 (1)暴露心臟 （2）心臟插管 （3）摘取心臟 2.連接實驗裝備 3.觀察項目 (1) 記錄正常心搏曲線并分析其疏密、規(guī)律性、幅度、頂點及基線的含義。 (2) 觀察Ga2+、K+離子濃度對離體心臟收縮的影響。 (3) 觀察腎上腺素和乙酰膽堿對離體心臟收縮的影響。 (4) 酸堿的影響?！緦嶒灲Y(jié)果與分析】1.（1）Na+濃度對離體心臟收縮的影響 結(jié)果：當把全部任式液換成等量0.65%NaCl溶液時，心臟收縮曲線幅度明顯降低。之后換以任式液恢復(fù)正常。 分析：加入Na+心室收縮能力顯著減弱，這是因為細胞外Na+濃度上升，Na+平衡電位升高，導(dǎo)致整體平衡電位升高，當靜息電位減少到一定程度時，會有一部分Na+通道不經(jīng)激活而直接進入失活狀態(tài)，引起興奮閾值的升高和興奮性的降低，最終導(dǎo)致心室收縮幅度減小。洗脫Na+后，心肌細胞靜息電位恢復(fù)正常，Na+通道恢復(fù)活性，興奮閾值降低，興奮性升高，心室收縮恢復(fù)原來強度。（2）Ga2+濃度對離體心臟收縮的影響 結(jié)果：加入一兩滴2%GaCl2時，心臟收縮曲線幅度升高，甚至出現(xiàn)強直。 分析：加入Ga2+后心室收縮能力增強，原因是心肌細胞的肌質(zhì)網(wǎng)不如骨骼肌發(fā)達，儲Ga2+量較少，在收縮過程中依賴細胞外Ga2+的內(nèi)流。在心肌動作電位的平臺期，細胞外的Ga2+通過L型Ga2+濃度上升，從而觸發(fā)肌質(zhì)網(wǎng)釋放大量的Ga2+，從而發(fā)動心肌收縮。在一定范圍內(nèi)增加細胞外Ga2+濃度，可以使心肌收縮增強。（3）K+對離體心臟收縮的影響 結(jié)果：在灌流液中加入一兩滴1%KCl時，收縮曲線幅度降低，變疏。用任式液洗滌，基本恢復(fù)。 分析：加入K+后心室收縮能力顯著減弱，這是因為細胞外K+濃度上升，K+平衡電位升高，導(dǎo)致整體平衡電位升高，當靜息電位減少到一定程度時，會有一部分Na+通道不經(jīng)激活而直接進入失活狀態(tài)，引起興奮閾值的升高和興奮性的降低，最終導(dǎo)致心室收縮幅度減小。洗脫K+后，心肌細胞靜息電位恢復(fù)正常，Na+通道恢復(fù)活性，興奮閾值降低，興奮性升高，心室收恢復(fù)原來強度。2.（1）腎上腺素對離體心臟收縮的影響 結(jié)果：加入一兩滴0.01%腎上腺素，收縮曲線變密，幅度增高，換以適量任式液，曲線基本恢復(fù)。換用任式液，曲線恢復(fù)。分析：加入腎上腺素后心室收縮能力明顯增強，這是因為腎上腺素作用于心肌膜上的腎上腺素能受體，從而激活腺苷酸環(huán)化酶使細胞內(nèi)cAMP的濃度升高，繼而激活蛋白激酶和細胞內(nèi)蛋白的磷酸化過程，使心肌膜上的Ca2+通道開放概率增加，所以在心肌動作電位平臺期Ca2+的內(nèi)流增加，細胞內(nèi)肌質(zhì)網(wǎng)釋放的Ca2+也增加，最終效應(yīng)是心肌收縮能力增強。另外，腎上腺素與心肌膜上的腎上腺素能受體結(jié)合引起的正性變傳導(dǎo)作用還可使心室各部分肌纖維的收縮更趨同步化，也有利于心室肌收縮的加強。洗脫腎上腺素后，與腎上腺素能受體結(jié)合的腎上腺素逐漸消失，被激活的腺苷酸環(huán)化酶逐漸失活，腎上腺素引起的正性變傳導(dǎo)作用也消失，心室收縮能力逐漸下降直至恢復(fù)正常。（2）乙酰膽堿對離體心臟收縮的影響 結(jié)果：加入一兩滴0.001%乙酰膽堿，曲線變疏，幅度降低。換用任式液，基本恢復(fù)。 分析：加入乙酰膽堿后心室收縮能力明顯減弱，心率明顯減慢，這是因為乙酰膽堿作用于心肌膜上的M型膽堿能受體，從而抑制腺苷酸環(huán)化酶使細胞內(nèi)cAMP的濃度降低，使細胞內(nèi)肌質(zhì)網(wǎng)釋放的Ca2+濃度降低，從而使心肌收縮能力減弱。對于竇房結(jié)細胞，乙酰膽堿與M型膽堿能受體結(jié)合后，通過Gk蛋白激活細胞膜上的K+通道，使胞內(nèi)的K+流向胞外，于是最大復(fù)極電位降低，故去極化到達閾電位所需的時間更長，竇房結(jié)的自律性頻率降低，心率減慢。此外，乙酰膽堿能抑制4期的內(nèi)向電流If，也可導(dǎo)致心率減慢。乙酰膽堿還能抑制Ca2+通道，減少內(nèi)向Ca2+流，使房室交界處的慢反應(yīng)細胞動作電位0期的上升幅度減小，上升速率減慢，故房室傳導(dǎo)速度減慢。洗脫乙酰膽堿后，與M型膽堿能受體結(jié)合的乙酰膽堿逐漸消失，被抑制的腺苷酸環(huán)化酶逐漸復(fù)活，肌質(zhì)網(wǎng)釋放的Ca2+濃度升高，心室收縮能力逐漸上升直至恢復(fù)正常。而與乙酰膽堿結(jié)合的竇房結(jié)細胞自律性恢復(fù)，被乙酰膽堿抑制的內(nèi)向電流If恢復(fù)，房室交界處的慢反應(yīng)細胞動作電位也恢復(fù)正常，心率也恢復(fù)正常。3. 酸堿的影響 結(jié)果：先加入3%的乳酸溶液一到兩滴，收縮曲線幅度變小，再加入12滴2.5%碳酸氫鈉，曲線頻率和幅度逐漸恢復(fù)。 分析：加乳酸使心肌收縮力減弱。加入酸溶液，H+濃度增加，可競爭性抑制鈣離子與肌鈣蛋白結(jié)合；使肌凝球蛋白ATP酶活性降低；使鈣離子從肌漿膜釋放減少，抑制鈣離子釋放；降低鈣離子通道活性，使鈣離子內(nèi)流減少，所以抑制心臟收縮活動，幅度降低，心率減慢，基線下降。加入碳酸氫鈉后，解除了H+對鈣離子的競爭作用，心肌收縮活動恢復(fù)。加入堿性溶液，可使細胞內(nèi)氫離子外逸。與胞外鉀離子進行H+K+交換，鉀離子外流減少，細胞膜電位減小。另外堿也使細胞液中鈣離子濃度減低，內(nèi)流的鈣離子減少，心肌收縮力降低。【思考題】 1.此實驗說明心肌有哪些特性？答：說明了心肌具有自動節(jié)律性、傳導(dǎo)性、興奮性和收縮性的特性 2.以本實驗說明內(nèi)環(huán)境相對恒定的意義？答：正常機體通過調(diào)節(jié)作用，維持內(nèi)環(huán)境的包括水、無機鹽、各種營養(yǎng)物質(zhì)、代謝產(chǎn)物、pH值、滲透壓、溫度等多個方面的相對穩(wěn)定。從本實驗可知，離子濃度、激素、pH值、溫度都對心臟收縮有很大影響，維持內(nèi)環(huán)境的相對恒