创新实验论文.docx
《创新实验论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《创新实验论文.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
创新实验论文
不同刺激条件下心肌生理特性研究
胡小鹏
（生命科学学院2008级生物技术系2008300118）
指导老师：
黄瑛
同组人：
赖志豪
摘要：
本实验通过RM6240多道生理信号采集处理系统，记录了不同化学和物理因素对心肌的影响。
发现不同的离子、不同浓度的钙离子、乙酰胆碱、不同温度处理的任氏液对离体心肌收缩张力影响较明显，而对在体心肌影响较弱。
关键词：
在体心肌离体心肌生理特性乙酰胆碱温度
前言：
动物的心脏在适宜的离子浓度、渗透压、酸碱度、温湿度以及充分的氧气和能源供应等条件下，即使除去所有的神经，甚至在离体条件下，它仍然能够保持其固有的节律性收缩活动。
即心肌本身具有自动节律性，正是心肌的这种特性使得离体实验得以进行。
近年来，不同刺激对离体心肌的影响研究较多，但同种刺激条件对在体和离体心肌的作用有何区别的研究较少。
本实验就相同刺激条件对在体和离体心肌的影响展开比较研究。
1.动物与器材
牛蛙、常用手术器械（手术剪，手术镊，手术刀，眼科剪，毁髓针，玻璃分针）、蛙板、蛙心夹、RM6240多道生理信号采集处理系统、张力传感器、温度计、支架、双凹夹、纱布、棉线、蛙心套管、任氏液、缺钙任氏液、10%氯化钙溶液、10%氯化钠溶液、10%氯化钾溶液、10%碳酸氢钠溶液、乙酰胆碱
2.实验方法和结果：
2.1破坏蛙的脊髓和脑
用双毁髓法处死牛蛙：
用食指按头部前端，拇指按背，中指抵颈部。
针从枕骨大孔刺入，再前向刺入颅腔，左右搅动，破坏脑组织；再将探针退回进针处，但不拔出而是转向后方刺入椎管，破坏脊髓。
，
2.2牛蛙在体心肌系列实验
2.2.1蛙类胸腔手术
取一只牛蛙，双毁髓后，将其展开、拉直四肢，用大头针将蛙固定在蛙盘上。
左手持镊子夹起蛙腹腔上的皮肤，右手持手术剪剪开一个小口，分别向左向右剪开皮肤，暴露胸肌。
再拿镊子夹起胸骨后方的腹肌，用手术剪开，沿着胸骨剪开肌肉层，拿金冠剪剪开锁骨，使创口呈倒三角形。
手持镊子，小心的夹起心包膜，用眼科剪剪开心包膜，暴露心脏。
持玻璃分针提起心脏，用蛙心夹夹住少许心尖的肌肉，蛙心夹通过棉线与张力传感器连接，调节系线的松紧程度，使心肌收缩张力曲线在屏幕上出现，取标准任氏液滴加于牛蛙的心肌上，调整扫描曲线，记录正常收缩曲线，以此作为对照。
2.2.2不同浓度的氯化钙溶液对蛙在体心肌的影响
在牛蛙心肌上，分别滴加浓度为,0.1mol/L0.01mol/L,0.001mol/L的氯化钙溶液1-2滴，每次滴加前先滴加缺CaCl2的任氏液1-2滴，在曲线上分别打标记录。
2.2.3不同离子对蛙在体心肌的影响
另取一只牛蛙，重复2.2.1的操作
在牛蛙心肌上，分别滴加10%氯化钙溶液、10%氯化钠溶液、10%氯化钾溶液1-2滴，每次滴加前先滴加任氏液1-2滴，在曲线上分别打标记录
2.2.4乙酰胆碱对蛙心在体心肌的影响
另取一只牛蛙，重复2.2.1的操作
在牛蛙心肌上，先滴加任氏液1-2滴，再取乙酰胆碱溶液1~2滴滴加于牛蛙心肌上。
在曲线上分别打标记录
2.2.5不同温度对蛙在体心肌的影响
另取一只牛蛙，重复2.2.1的操作
往500ml的大烧杯中加入300ml开水，另取一个盛有任氏液的小烧杯放入其中加热，当小烧杯内的温度计显示任氏液温度为30°C时，用巴氏滴管吸取任氏液，并滴加于心肌上，同时在曲线上打标，再将小烧杯置于冰块中，让任氏液冷却，分别吸取20°C，10°C，0°C的任氏液滴加于心肌上，，每次滴加前先滴加室温条件下的任氏液1-2滴，并在曲线上打标记录。
2.3牛蛙离体心肌系列实验
2.3.1制备离体心肌
双毁髓后暴露心脏，用眼科剪小心地剪开左右主动脉上的心包膜或腺体，在左主动脉下穿一细线，并打结；在左右主动脉下穿一细线，并打活结备用。
左手持线固定左主动脉，右手持眼科剪在动脉上剪一V字形小口，将盛有少量任氏液的蛙心插管由V形开口插入动脉圆锥，到达圆锥基部时将管稍稍后退，使尖端向动脉圆锥的背部后下方推进，于心室收缩时插入心室腔内。
稳定套管后，轻轻提起备用线，将左右主动脉连同插入的蛙心插管一起结扎，再将结线系在套管的小玻璃勾上，轻轻提起心脏和套管，剪断其他与心脏相连的血管，使得心脏分离。
用任氏液反复冲洗心室内多余的血，使套管内灌流液不再残留有血液，并且液面能随心室收缩而上下移动。
始终保持液面在同一高度（保证每次实验，心肌负荷都是一样的）
将蛙心插管固定在铁架上，心脏的心尖的少数肌肉经蛙心夹与细线和张力传感器相连，通过RM6240多道生理信号采集处理系统记录其正常收缩信号
2.3.2不同浓度的氯化钙溶液对蛙离体心肌的影响
在蛙心插管上，分别滴加浓度为,0.1mol/L0.01mol/L,0.001mol/L的氯化钙溶液1-2滴，每次滴加氯化钙溶液前先在蛙心插管上加入缺CaCl2的任氏液1ml，出现明显反应后要及时吸出蛙心插管内的溶液，并用缺CaCl2的任氏液换洗2-3次，在曲线上分别打标记录。
2.3.3不同离子对蛙离体心肌的影响
另取一只牛蛙，重复2.3.1的操作
在蛙心插管上，分别滴加10%氯化钙溶液、10%氯化钠溶液、10%氯化钾溶液1-2滴，每次滴加不同离子溶液前先在蛙心插管上加入任氏液1ml，出现明显反应后要及时吸出蛙心插管内的溶液，并用任氏液换洗2-3次，在曲线上分别打标记录。
2.3.4乙酰胆碱对蛙离体心肌的影响
另取一只牛蛙，重复2.3.1的操作
在蛙心插管上，先滴加任氏液1ml，再取乙酰胆碱溶液1~2滴滴加于蛙心插管上。
在曲线上分别打标记录
2.3.5不同温度对蛙离体心肌的影响
继续使用2.3.4中使用的离体心脏
往500ml的大烧杯中加入300ml开水，另取一个盛有任氏液的小烧杯放入其中加热，当小烧杯内的温度计显示任氏液温度为40°C时，取其1ml加入到蛙心插管内，出现明显反应后，再用室温下的任氏液换洗蛙心插管，同时在曲线上打标，。
将小烧杯置于冰块中，让任氏液冷却，分别吸取30°C，20°C，10°C，0°C的任氏液1ml加入到蛙心插管，，每次加入前先吸出室温条件下的任氏液，并在曲线上打标记录。
2.4实验结果：
2.4.1牛蛙在体心肌系列实验结果图
0.75g
2s
图2.2-1在体心肌正常收缩曲线
0.35g
5s
图2.2-2不同浓度的氯化钙溶液对蛙在体心肌的影响
0.75g
10s
图2.2-3不同离子对蛙在体心肌的影响
0.75g
5s
图2.2-4乙酰胆碱对蛙心在体心肌的影响
0.75g
20s
图2.2-5不同温度对蛙在体心肌的影响
2.4.2牛蛙离体心肌系列实验结果图
3g
2s
图2.3-1离体心肌的正常收缩曲线
0.75g
2s
图2.3-2-10.1mol/LCaCL溶液对蛙离体心肌的影响
3g
2s
图2.3-2-20.01mol/LCaCL溶液对蛙离体心肌的影响
3g
5s
图2.3-2-30.001mol/LCaCL溶液对蛙离体心肌的影响
1.5g
10s
图2.3-3-110%Kcl溶液对蛙离体心肌的影响
1.5g
10s
图2.3-3-210%Nacl溶液对蛙离体心肌的影响
1.5g
10s
图2.3-3-310%Cacl2溶液对蛙离体心肌的影响
1.5g
10s
图2.3-4乙酰胆碱对离体心肌的影响
、
1.5g
100s
图2.3-5温度对离体心肌的影响
3.结果分析
3.1正常条件下的在体心肌与离体心肌：
从图2.2-1和图2.3-1得出如下数据
心率
收缩张力
最大值（g）
收缩张力
最小值（g）
收缩张力
平均值（g）
在体心肌
37次/min
1.73
1.51
1.62
离体心肌
15次/min
3.00
2.77
2.83
表1
由表1可以看出，离体心肌由于有灌流液所承受的负荷较大，根据心肌定律“心肌收缩力是心肌初长度的函数”可知，在一定的范围内，灌流管内液面越高，压强越大，心肌收缩之前被拉的越长，心肌收缩的力量增大，搏出量也越大，而收缩期时间变长，使得心肌收缩速度变慢，导致心率下降，所以在无其他刺激因素下，离体心肌的平均收缩张力要比在体心肌大，而离体心肌心率比在体心肌的小。
3.2不同浓度的氯化钙溶液对蛙在体心肌和离体心肌的影响：
在体心肌：
从图2.2-2中可以看出，不同浓度的氯化钙溶液对蛙在体心肌影响不明显，可能是心脏表皮细胞上钙离子通道较少，或者是缺少肌钙蛋白与钙离子结合，从而使钙离子不能产生作用。
离体心肌：
从图2.3-2-1中可以看出，用0.1mol/L的钙离子溶液滴加到灌流管中时，蛙心肌收缩力增强，但舒张不完全，并引起收缩基线上移，此外心脏还出现了停止在收缩状态的现象。
离体心肌的收缩活动与肌浆中钙离子浓度的高低有关。
用0.1mol/L的钙离子溶液滴加到灌流管中时，肌浆中钙离子浓度不断上升，钙离子与肌钙蛋白结合数量不断上升，引起了肌钙蛋白分子构型的改变，甚至达到只结合而不解离的程度，从而触发肌丝滑行，肌节缩短，于是心肌持续收缩。
从图2.3-2-2和图2.3-2-3可以看出，当钙离子浓度降为0.01mol/L—0.001mol/L时，蛙心肌收缩力明显下降，这是因为钙离子与肌钙蛋白解离，心肌随之舒张。
乙酰胆碱对蛙在体心肌和离体心肌的影响：
在体心肌：
从图2.2-4可以看出，乙酰胆碱对在体心肌无明显影响，可能是心脏表皮细胞不存在能与乙酰胆碱结合的受体，或者存在某种物质反抑制了乙酰胆碱，使乙酰胆碱无法发挥作用。
离体心肌：
从图2.3-4可以看出，向蛙心插管滴加乙酰胆碱后，心肌收缩减弱，心率下降，甚至出现心跳停止的现象。
乙酰胆碱与心肌细胞膜M受体结合，有两个作用：
一是提高心肌细胞膜钾离子通道的通透性，促使钾离子外流，窦房结细胞复极化时钾离子外流增多，最大舒张电位绝对值增大，导致窦房结自律性降低，心率减慢。
二是复极化过程中，动作电位2，3期缩短，乙酰胆碱还直接抑制钙离子通道，钙离子进入细胞减少，使心肌收缩更加减慢。
3.4不同离子对蛙在体心肌和离体心肌的影响：
3.4.1在体心肌：
灌流液
项目
高钠离子任氏液
高钾离子任氏液
高钙离子任氏液
灌流前
（正常）
灌流后
灌流前（正常）
灌流后
灌流前（正常）
灌流后
心率
27次/min
25次/min
27次/min
26次/min
14次/min
18次/min
收缩力
平均值（g）
2.08
2.04
2.06
2.00
1.948
1.969
表2
从表2可以看出，钠，钾，钙三种离子对在体心肌影响同样是不明显，原因可能是心脏表皮细胞上缺少三种离子的通道，使之不能发生作用。
3.4.2离体心肌
根据图2.3-3得出如下数据：
灌流液
项目
高钠离子任氏液
高钾离子任氏液
高钙离子任氏液
灌流前
（正常）
灌流后
灌流前（正常）
灌流后
灌流前（正常）
灌流后
心率
21次/min
20次/min
16次/min
0次/min
21次/min
17次/min
收缩力
平均值（g）
1.618
1.452
1.483
1.472
1.746
2.12
表3
从表3可以看出：
用高钠离子任氏液灌流蛙心时，心肌收缩张力明显下降，但心率基本不变。
心肌的收缩活动是钙离子触发的，当细胞外钠离子浓度增高时，心肌动作电位0期去极化加快，时程缩短，平台期缩短，导致钙离子内流减少，细胞内肌浆钙离子浓度下降，使心肌收缩力变弱。
用高钾离子任氏液灌流蛙心时，平均收缩力下降，心率明显减慢，出现了类似乙酰胆碱作用的过程。
这是因为细胞外钾离子浓度增高时，心肌动作电位的复极化加快，时程缩短，平台期缩短，钙离子内流减少，细胞内肌浆钙离子浓度下降，使心肌收缩力变弱。
用高钙离子任氏液灌流蛙心时，蛙心肌平均收缩力增强，心率下降，舒张不完全，并引起收缩基线上移，此外心脏还出现了停止在收缩状态的现象。
这是因为肌浆中钙离子浓度不断上升，钙离子与肌钙蛋白结合数量不断上升，引起了肌钙蛋白分子构型的改变，甚至达到只结合而不解离的程度，从而触发肌丝滑行，肌节缩短，于是心肌持续收缩。
总的来说，三种离子对离体心肌收缩力和心率影响明显。
其中钠离子和钾离子都是通过影响细胞内钙离子的浓度间接影响心肌收缩的。
3.5不同温度对蛙在体心肌和离体心肌的影响
3.5.1在体心肌
从图2.2-5可以看出当温度为30°C，20°C，10°C时对在体心肌的几乎没影响，在0°C的时，出现心肌收缩力下降。
3.5.2离体心肌
从图2.3-5可以看出，在灌流40°C任氏液时，心肌收缩力最大，随后随着温度的下降，心肌收缩力逐渐减弱，但当温度降到10°C时，心肌收缩力又逐渐上升，并超过30°C与20°C时的收缩力，随后又随温度的下降而降低。
牛蛙是变温动物，代谢活动随着温度的变化而变化，因为温度影响酶的活性，继而影响心肌收缩时的能量供应，导致心肌收缩能力的改变。
4实验结论与心得
4.1实验结论
（1）牛蛙离体心肌对各种化学、物理因素敏感，而在体心肌不敏感。
（2）钙离子浓度在0.01mol/L-0.001mol/L时，这一浓度范围接近任氏液中钙离子浓度，不会使心肌出现持续的收缩，能使心肌保持活力。
（3）乙酰胆碱对离体心肌收缩有抑制作用。
（4）牛蛙离体心肌收缩力随温度的下降而降低。
4.2实验心得
（1）考虑到探究钙离子浓度对心肌影响时，Na，K等离子浓度可能对钙离子浓度对心肌作用造成干扰，我们额外配制一瓶1000ml的缺CaCl2任氏液，每次实验前都滴加或灌流2ml，以确保每只牛蛙心肌滴加或灌流不同的CaCl2溶液后所处的离子环境相同
（2）实验应遵循单一变量原则，除待检测的因素外，对照实验组与检测实验组的其他条件完全相同，尽量避免其他因素的干扰。
例如在做温度对离体心肌影响的实验中，出现了10°C心肌收缩力反而上升的情况，可能是没有保持心肌负荷一致，高的负荷也会使心肌收缩力上升。
（3）该实验为验证型综合实验，通过该实验，能够很好的掌握生理实验的基本技能，在实验中培养独立解决问题的能力。
参考文献：
[1]崔庚寅,解景田。
生理学实验释疑解难[M],科学出版社，2007：
158-163
[2]黄凤玲，刘建辉，梁芳，邹晓华，陈洁.洋葱液对离体蛙心心肌收缩力的影响[J]，湘潭师范学院学报（自然科学版）.2004,26
（1）:
92-94
[3]杨国君，刘力生。
心肌细胞晚钠离子流与心血管疾病[J]，心血管病学进展。
2007，28（4）：
645-647
升级会员 