延安大学：《生理学 Human Physiology》实验教学_循环实验_实验十六 化学因素对心肌活动的影响

实验十六化学因素对心肌活动的影响 目的和原理 动物的离体心脏,用理化特性类似于其血浆的代体液灌流时,在一定的时间内,仍然保持有节 律的舒缩活动。改变灌流液的理化特性(如Nat、K、Ca2等离子浓度的比例、酸碱度、温度的改 变),这种节律性的舒缩活动也随之发生改变,说明内环境理化因素的相对恒定是维持心脏正常节 律活动的必要条件。心脏受植物神经支配,神经兴奋时,其末梢释放递质,作用于心肌细胞上的受 体,从而调节心脏活动。儿茶酚胺作用于心肌细胞膜上的β一肾上腺素能受体,使心率加快,心肌 收缩力增强,房室交界的传导加快,称之为对心脏的正性变时、变力、变传导作用。乙酰胆碱作用 于心肌细胞膜上的胆碱能M受体,使心率减慢,心房肌收缩力减弱,房室传导速度减慢,称之为对心 脏的负性变时、变力、变传导作用。阻断受体将使相应的递质不能发挥作用。 本实验采用离体的蛙心来硏究心肌的特性。洗净心脏原有的血液,用人工溶液灌注,以保持心 脏的新陈代谢过程能够继续进行,在此基础上改变灌注液的化学条件,便可看到各种理化因素对心 脏活动的影响, 本实验的目的是:(1)学习离体蛙心灌流的方法;(2)观察内环境中K+、Ca2+浓度的改变对心脏正 常节律性活动的影响;(3)通过实验对递质、受体、受体阻断剂的概念有初步的感性认识。 二、实验对象 蟾蜍或蛙 三、器材和用品 蛙类解剖器械一套、生物信号采集处理系统、张力换能器、铁支架、双凹夹、木试管夹、蛙心 插管、烧杯、棉线、任氏液、2%CaCl2、1%KCl、10-肾上腺素、10-5乙酰胆碱、10-4心得安、 1:2000阿可托品 四、方法与步骤 1.离体蛙心的制备 (1)暴露蛙心:取一蟾蜍,破坏脑脊髓,暴露心脏和动脉干。 (2)插蛙心插管:将一线于动脉干下穿过,将心脏翻向上方,用此线在腔静脉与静脉窦交界处结 扎。此时心跳如常,但血液不能回流到心脏。再绕动脉球穿线并作一虚结(勿扎,待插入蛙心插管 后再扎紧)。以细剪刀在动脉干或动脉球处剪一缺口,剪口长度应占血管周长的1/3~1/2,注意要 剪破血管内膜(每次心室收缩时有血液自剪口流出),但不要剪断血管。将装有任氏液且大小适宜 的蛙心插管插入动脉剪口(图15-1),小心地将插管尖端轻轻通过主动脉瓣插进入心室(如果通不 过,应改变方向轻轻试探,不可粗暴用力)。进入心室后,每当心室收缩时,插管中的液面上升 舒张时则液面下降。此时,将动脉球外的虚结缚紧,并将此线绕插管侧面小突起打结,以防止插管 从心室脱出。然后将所有已结扎的血管在结扎的远心端剪断,于是心脏只与蛙心插管相通,心脏即 可移出体外

实验十六 化学因素对心肌活动的影响 一、目的和原理 动物的离体心脏，用理化特性类似于其血浆的代体液灌流时，在一定的时间内，仍然保持有节 律的舒缩活动。改变灌流液的理化特性（如Na+、K +、Ca2+等离子浓度的比例、酸碱度、温度的改 变），这种节律性的舒缩活动也随之发生改变，说明内环境理化因素的相对恒定是维持心脏正常节 律活动的必要条件。心脏受植物神经支配，神经兴奋时，其末梢释放递质，作用于心肌细胞上的受 体，从而调节心脏活动。儿茶酚胺作用于心肌细胞膜上的β－肾上腺素能受体，使心率加快，心肌 收缩力增强，房室交界的传导加快，称之为对心脏的正性变时、变力、变传导作用。乙酰胆碱作用 于心肌细胞膜上的胆碱能M受体，使心率减慢，心房肌收缩力减弱，房室传导速度减慢，称之为对心 脏的负性变时、变力、变传导作用。阻断受体将使相应的递质不能发挥作用。 本实验采用离体的蛙心来研究心肌的特性。洗净心脏原有的血液，用人工溶液灌注，以保持心 脏的新陈代谢过程能够继续进行，在此基础上改变灌注液的化学条件，便可看到各种理化因素对心 脏活动的影响， 本实验的目的是：(1)学习离体蛙心灌流的方法；(2)观察内环境中K +、Ca2+浓度的改变对心脏正 常节律性活动的影响；(3)通过实验对递质、受体、受体阻断剂的概念有初步的感性认识。 二、实验对象 蟾蜍或蛙 三、器材和用品 蛙类解剖器械一套、生物信号采集处理系统、张力换能器、铁支架、双凹夹、木试管夹、蛙心 插管、烧杯、棉线、任氏液、2％CaCl2、1％KCl、10-4肾上腺素、10-5乙酰胆碱、10-4心得安、 1:2000阿托品 四、方法与步骤 1．离体蛙心的制备 (1)暴露蛙心：取一蟾蜍，破坏脑脊髓，暴露心脏和动脉干。 (2)插蛙心插管：将一线于动脉干下穿过，将心脏翻向上方，用此线在腔静脉与静脉窦交界处结 扎。此时心跳如常，但血液不能回流到心脏。再绕动脉球穿线并作一虚结（勿扎，待插入蛙心插管 后再扎紧）。以细剪刀在动脉干或动脉球处剪一缺口，剪口长度应占血管周长的1/3～1/2，注意要 剪破血管内膜（每次心室收缩时有血液自剪口流出），但不要剪断血管。将装有任氏液且大小适宜 的蛙心插管插入动脉剪口（图15-1），小心地将插管尖端轻轻通过主动脉瓣插进入心室（如果通不 过，应改变方向轻轻试探，不可粗暴用力）。进入心室后，每当心室收缩时，插管中的液面上升， 舒张时则液面下降。此时，将动脉球外的虚结缚紧，并将此线绕插管侧面小突起打结，以防止插管 从心室脱出。然后将所有已结扎的血管在结扎的远心端剪断，于是心脏只与蛙心插管相通，心脏即 可移出体外

15-1蛙心插管法 (3)冲洗心脏血液:用细长吸管吸取适量任氏液加入蛙心插管,稀释心室的血液,再吸出弃掉 如此反复冲洗,直至心室腔完全无血,插管内任氏液呈清亮透明。此时随着心室的收缩和舒张,插 管内的任氏液有节律地上下波动 2.连接实验装置 (1)用试管夹将蛙心插管固定于铁支架上,在心舒期用蛙心夹夹住心尖约1毫米。将蛙心夹上的 连线缚于张力换能器悬梁的着力点上,将张力换能器连至生物信号采集处理系统的第一通道“输 入”插孔(图15-2) 蛙心套管 蛙心 张力换能器 支架 图15-2记录离体蛙心收缩的 装置示意图 (2)打开计算机,启动生物信号采集处理系统,点击菜单中的信号输入,在一通道选张力。选 择“实验项目”菜单中的“循环实验”菜单项,以弹出“循环实验”子菜单。在“循环实验”子 菜单中选择“蛙心灌流”实验模块。根据信号窗口中显示的波形,再适当调节实验参数便可记录蟾 蜍心脏的舒缩曲线

图15-1蛙心插管法 (3)冲洗心脏血液：用细长吸管吸取适量任氏液加入蛙心插管，稀释心室的血液，再吸出弃掉。 如此反复冲洗，直至心室腔完全无血，插管内任氏液呈清亮透明。此时随着心室的收缩和舒张，插 管内的任氏液有节律地上下波动。 2．连接实验装置 (1)用试管夹将蛙心插管固定于铁支架上，在心舒期用蛙心夹夹住心尖约１毫米。将蛙心夹上的 连线缚于张力换能器悬梁的着力点上，将张力换能器连至生物信号采集处理系统的第一通道“输 入”插孔（图15-2）。 图15-2   记录离体蛙心收缩的 装置示意图 (2)打开计算机，启动生物信号采集处理系统，点击菜单中的信号输入，在一通道选张力。选 择“实验项目”菜单中的“循环实验”菜单项，以弹出“循环实验”子菜单。在“循环实验” 子 菜单中选择“蛙心灌流”实验模块。根据信号窗口中显示的波形，再适当调节实验参数便可记录蟾 蜍心脏的舒缩曲线

3.观察项目 (1)描记正常心跳曲线并分析之。 曲线的疏密:代表心跳的频率,可根据纸速来计算。 曲线的规律性:代表心跳的节律性。 曲线的幅度:代表心室收缩的强弱。 曲线的顶点水平:代表心室收缩的程度。 曲线的基底水平:代表心室舒张的程度。 (2)离子的影响 ①Ca2的作用:加1~2滴2%caC12溶液于插管内的任氏液中,混均,观察曲线的变化。 当Ca2的作用效果明显发生后,应立即将插管内的任氏液移去,换以新的任氏液,如此反复数 次,直至心跳恢复正常,并记录一段正常心跳曲线作为对照,然后再加下一个试剂进行观察。以下 各项均应如此。 ②K+的作用:加入1~2滴1%KC1溶液,观察曲线变化。 (3)递质与受体阻断剂的作用 ①肾上腺素的作用:加入10-4肾上腺素溶液1~3滴,混均,观察曲线的变化 ②心得安的作用:先加入104心得安溶液1~2滴,过一段时间再加入与其等量的10-4肾上腺素溶 液,混均,观察曲线是否改变 ③乙酰胆碱的作用:加入10-5乙酰胆碱溶液1滴,混均,观察曲线的变化。 ④阿托品的作用:先加入1:2000阿托品溶液1滴,过一段时间再加入与其等量的10-5乙酰胆碱溶 液,观察曲线是否改变? 五、注意事项 1.实验中应保持固定的液面高度,以免因心肌初长度改变造成心肌活动的变化。根据蟾蜍心脏 的大小在1~2.5cm范围内选定一个高度 2..每种试剂使用的吸管切勿混淆,以免沾污试剂,影响实验结果 3.当加入的化学试剂出现明显效应后,应立即吸出全部灌流液,换以新鲜任氏液冲洗3~4 次,待心跳恢复正常后,才能进行下一步实验,而且在加入每一个试剂前都应先记录一段正常心跳曲 线作为对照。 4.加试剂时,每次不宜过多(1~2滴),若作用不显可补加,但必须逐滴加入,以免过量 5.应随时向心脏外表面滴加任氏液以保持其湿润。 6.固定张力换能器时,应稍向下倾斜,以免自心脏滴下的水流入换能器

3．观察项目 (1)描记正常心跳曲线并分析之。 曲线的疏密：代表心跳的频率，可根据纸速来计算。 曲线的规律性：代表心跳的节律性。 曲线的幅度：代表心室收缩的强弱。 曲线的顶点水平：代表心室收缩的程度。 曲线的基底水平：代表心室舒张的程度。 (2)离子的影响 ①Ca2+的作用：加1～2滴2％CaCl2溶液于插管内的任氏液中，混均，观察曲线的变化。 当Ca2+的作用效果明显发生后，应立即将插管内的任氏液移去，换以新的任氏液，如此反复数 次，直至心跳恢复正常，并记录一段正常心跳曲线作为对照，然后再加下一个试剂进行观察。以下 各项均应如此。 ②K+的作用：加入1～2滴1％KCl溶液，观察曲线变化。 (3)递质与受体阻断剂的作用 ①肾上腺素的作用：加入10-4肾上腺素溶液1～3滴，混均，观察曲线的变化。 ②心得安的作用：先加入10-4心得安溶液1～2滴,过一段时间再加入与其等量的10-4肾上腺素溶 液，混均，观察曲线是否改变？ ③乙酰胆碱的作用：加入10-5乙酰胆碱溶液１滴，混均，观察曲线的变化。 ④阿托品的作用：先加入1:2000阿托品溶液１滴，过一段时间再加入与其等量的10-5乙酰胆碱溶 液，观察曲线是否改变？ 五、注意事项 1．实验中应保持固定的液面高度，以免因心肌初长度改变造成心肌活动的变化。根据蟾蜍心脏 的大小在1～2.5cm范围内选定一个高度。 2．.每种试剂使用的吸管切勿混淆，以免沾污试剂,影响实验结果。 3．.当加入的化学试剂出现明显效应后，应立即吸出全部灌流液，换以新鲜任氏液冲洗3～4 次，待心跳恢复正常后,才能进行下一步实验，而且在加入每一个试剂前都应先记录一段正常心跳曲 线作为对照。 4．加试剂时，每次不宜过多（1～2滴），若作用不显可补加，但必须逐滴加入，以免过量。 5．应随时向心脏外表面滴加任氏液以保持其湿润。 6．固定张力换能器时，应稍向下倾斜，以免自心脏滴下的水流入换能器

六、要求 1.每组应作出一套较典型的曲线。 曲线的特征是:(1)加入Ca2时心肌收缩加大,而舒张却不完全,随着Ca2+的逐渐增加,心脏可出 现强直收缩,称为钙僵;(2)加入K时心肌收缩减弱,随着K的逐渐増加,心脏可停跳于舒张状态:③3) 肾上腺素増加舒缩幅度和频率;心得安可阻断肾上腺素的作用:(4)乙酰胆碱则降低舒缩幅度和频 率;阿托品可阻断乙酰胆碱的作用 曲线的取舍要适当,每条曲线要包括连续的三部分:(1)正常对照;(2)加药后的反应;(3)更换 灌流液后恢复至正常状态。 每次滴加试剂均应打标记,且有必要的文字说明 2.将实验结果填入下表。 化学因素对心肌活动的影响 心率(次/分) 加药后舒缩幅度的变化 实验项目 实验后 变化率 (增强或减弱) 滴加Ca 滴加K 滴加肾上腺素(E) 滴加心得安后再加E 滴加乙酰胆碱(Ach) 滴加阿托品后再加Ach 实验后一实验前 注:变化 100% 实验前 结果为正值时表示增加:结果为负值时表示减少 七、思考题 1.本实验说明心肌有那些生理特性? 2.以本实验为例说明内环境相对恒定的重要意义 3.各种离子和药物对心搏有何影响,为什么? 4.区别2%cal2或肾上腺素向蛙心插管中滴加后,可见蛙心收缩増强,并请认真观察记录两者舒 张状态,并分析其机理。 实验过程中蛙心插管内的灌流液面为什么都应该保持在相同的高度? 6.离体蛙心为什么会有节律性跳动?

六、要求 1．每组应作出一套较典型的曲线。 曲线的特征是：⑴加入Ca2+时心肌收缩加大，而舒张却不完全，随着Ca2+的逐渐增加，心脏可出 现强直收缩，称为钙僵；⑵加入K +时心肌收缩减弱，随着K +的逐渐增加，心脏可停跳于舒张状态；⑶ 肾上腺素增加舒缩幅度和频率；心得安可阻断肾上腺素的作用；⑷乙酰胆碱则降低舒缩幅度和频 率；阿托品可阻断乙酰胆碱的作用。 曲线的取舍要适当，每条曲线要包括连续的三部分：(1)正常对照；(2)加药后的反应；(3)更换 灌流液后恢复至正常状态。 每次滴加试剂均应打标记，且有必要的文字说明。 2．将实验结果填入下表。 化学因素对心肌活动的影响 实验项目 心率（次／分） 加药后舒缩幅度的变化 实验前 实验后 变化率 （增强或减弱） 滴加Ca2+ 滴加K + 滴加肾上腺素（E） 滴加心得安后再加E 滴加乙酰胆碱（Ach） 滴加阿托品后再加Ach 实验后-实验前 注：变化率= ────────×100% 实验前 结果为正值时表示增加；结果为负值时表示减少。 七、思考题 1．本实验说明心肌有那些生理特性？ 2．以本实验为例说明内环境相对恒定的重要意义。 3．各种离子和药物对心搏有何影响，为什么？ 4．区别2%CaCl2或肾上腺素向蛙心插管中滴加后，可见蛙心收缩增强，并请认真观察记录两者舒 张状态，并分析其机理。 5．实验过程中蛙心插管内的灌流液面为什么都应该保持在相同的高度？ 6．离体蛙心为什么会有节律性跳动?