離體蛙心灌流
一、【目的要求】 1、學(xué)習(xí)斯氏離體蛙心灌流法; 2,、了解心肌的生理特性; 3、觀察Na+,K+,Ca2+及腎上腺素(Adr),乙酰膽堿(ACh)等對離體心臟活動的影響,。
二,、【原理】 將離體蛙心(失去神經(jīng)支配的蛙心)保持在適宜的環(huán)境中,在一定的時間內(nèi)仍然能夠保持節(jié)律性收縮,,心臟正常的節(jié)律性活動需要一個適宜的理化環(huán)境,,離體心臟也是如此,離體心臟脫離了機體的神經(jīng)支配和全身體液因素的直接影響,,可以通過改變灌流液的某些成分,,觀察其對心臟活動的作用。心肌細(xì)胞的自律性,、興奮性,、傳導(dǎo)性及收縮性,都與鈉,、鉀及鈣等離子有關(guān)。血鉀濃度過高時(高于7.9mmol/L),,心臟興奮性,、自律性、傳導(dǎo)性及收縮性都下降,,表現(xiàn)為收縮力減弱,、心動過緩和傳導(dǎo)阻滯,嚴(yán)重時心臟可停搏于舒張期,。血鈣濃度升高時,,心臟收縮力增強,過高可使心室停搏于收縮期,。血鈣濃度降低,,心肌收縮力減弱。血中鈉離子濃度的輕微變化,,對心肌影響不明顯,,只有發(fā)生明顯變化時,才會影響心肌的生理特性,。腎上腺素可使心率加快,、傳導(dǎo)加快及心肌收縮力增強,乙酰膽堿則與腎上腺素的作用相反,。
三,、【實驗儀器】 青蛙、 常用手術(shù)器械、蛙板(或蠟盤),、蛙心夾,、計算機采集系統(tǒng)、張力傳感器,、支架,、雙凹夾、雙針形露絲刺激電極,、滴管,、培養(yǎng)皿(或小燒杯)、紗布,、棉線,、橡皮泥、任氏液,。蛙心套管(斯氏套管或八木氏套管),、套管夾、0.65%NaCl,、5%NaCI,、2%CaCl2、1%KCl,、1:5 000腎上腺素,、1:10 000乙酰肌堿、300U/mL肝素,。
四,、【方法與步驟】 1、斯氏蛙心插管法 (1)一只青蛙,,雙毀髓后背位置于蠟盤中,,按前面的方法暴露心臟。仔細(xì)識別心臟周圍的大血管(見右圖),。在左主動脈下方穿一線,,于動脈圓錐處結(jié)扎(動物個體小時,結(jié)扎位置可靠上些),。再從左右兩主動脈下方穿一線,,并打一活結(jié)備用。左手提起主動脈上的結(jié)扎線,,右手用眼科剪在結(jié)扎線下方,、沿向心方向?qū)用}上壁剪一斜口。選擇大小適宜的蛙心套管,,然后將盛有少量(套管內(nèi)2~3 cm高度)任氏液(內(nèi)加入一滴肝素溶液)的斯氏蛙心套管,,山開口處插入動脈圓錐(見右圖),。當(dāng)套管到達動脈圓錐基部時,應(yīng)將套管稍稍后退,,使向動脈圓錐的背部后下方及心尖方向推進,,經(jīng)主動脈瓣插入心室腔內(nèi)(于心室收縮時插入,但不可插得過深,,以免心室壁堵住套管下口),。此時可見套管中血液沖人套管,并使液面隨心臟搏動而亡下移動,,表明操作成功(否則需退回并重新插入),。用滴管吸去套管中的血液,更換新鮮任氏液,。穩(wěn)定住套管后,,輕輕提起備用線,將左,、右主動脈連同插入的套管用雙結(jié)扎緊(不得漏液),,再將結(jié)線固定在套管的小玻璃鉤上,然后剪斷結(jié)扎線上方的血管,。輕輕提起套管和心臟,,看清靜脈竇的位置,于靜脈竇下方剪斷有牽連的組織,,僅保留靜脈竇與心臟的,,使心臟離體(切勿損傷靜脈竇)。用任氏液反復(fù)沖洗心室內(nèi)余血,,使套管內(nèi)灌流液不再有殘留血液。保持套管內(nèi)液面高度一致(1.5~2 cm),,即可進行實驗,。 (2)將插好離體心臟的套管固定在支架上,用蛙心夾夾住少許心尖部肌肉 (不可夾得過多,,以免因夾破心室而漏液),。再將蛙心夾上的系線繞過一個滑輪與張力傳感器相連(如右圖)。注意:勿使灌流液滴到傳感器上,。調(diào)節(jié)顯示器上心臟收縮曲線的幅度適中,。
2、 實驗觀察 (1)記錄正常心搏曲線 (2)改用0.65%NaCI溶液灌流,,并作好加藥標(biāo)記,,觀察心搏變化。待曲線 氏插管裝置出現(xiàn)明顯變化時,,立即吸去套管中的灌流液,,同時做好沖洗標(biāo)記,,并用新鮮任氏液清洗2—3次,待心搏恢復(fù)正常,。注意:換液時切勿碰套管,,以免影響描記曲線的基線,同時保持灌流液面一致(以下同),。 觀察可得,,NaCI溶液會阻遏心臟搏動。 (3) 迅速用新鮮任氏液清洗2~3次,,待心搏恢復(fù)正常,。向套管內(nèi)加入1~3滴2%CaCI:溶液,觀察并記錄心搏曲線的變化,。當(dāng)出現(xiàn)明顯變化時,,立即更換任氏液,待心搏恢復(fù)正常(如果恢復(fù)遲緩,,可多次沖洗),。 (4)同法向套管中加1—2滴1%KCl溶液,記錄心搏曲線的變化,。當(dāng)心搏曲線變化時,,同法更換灌流液,待心搏恢復(fù)正常,。 (5)同法記錄套管中加入l~2滴的腎上腺素溶液(1:10 000)后心搏曲線的變化,。 (6)同法記錄套管中加入1—2滴乙酰膽堿溶液(1:10 000)后心搏曲線的變化。
分析:滴加Na離子溶液后,,心跳減弱,,這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因是由于灌注液中缺乏Ca2+,當(dāng)Na+明顯增高時,,膜內(nèi)外鈉離子的濃度梯度增大,,因此,細(xì)胞Na離子內(nèi)流加快,,去極速
度和幅度均增加,,導(dǎo)致傳導(dǎo)性和自律性增高。同時,,Na離子內(nèi)流的增多促進細(xì)胞內(nèi)Ca2+
的
外運使細(xì)胞內(nèi)Ca2+
濃度降低,,因此,心肌收縮能力減弱,。
3,、 滴加2%CaCl溶液 分析:細(xì)胞外Ca2+在細(xì)胞膜上對Na+內(nèi)流有競爭性抑制作用,稱為膜屏障作用,。[Ca2+] 增高時,,Na+內(nèi)流受抑制,,細(xì)胞0期除極速度與幅度減小,使興奮性及傳導(dǎo)性均降低,。[Ca2 +] 增高使Ca2+內(nèi)流增多,,因此慢反應(yīng)細(xì)胞0期去極化加快加強,傳導(dǎo)性增高,,而快反應(yīng)細(xì)胞平臺期縮短,,有效不應(yīng)期縮短,復(fù)極加速,。Ca2+內(nèi)流增多,,使心肌收縮能力增強。[Ca2+ ] 降低時,,所引起的變化與高鈣時相反,。因此加入CaCl2后,心率減少,、振幅減少,,基線上移。
4,、滴加1%KCl溶液分析:滴加1%KCl后的心搏曲線,,曲線的頻率逐漸減小,愈來愈疏,,幅度逐漸下降,,zui后停止在基線處,即心臟停博于舒張狀態(tài),。因為當(dāng)細(xì)胞K+濃度增高時,,K+與Ca2+有競爭性拮抗作用,K+抑制細(xì)胞膜對Ca2+的轉(zhuǎn)運,,使進入細(xì)胞內(nèi)Ca2+減少,,心肌的興奮—收縮偶聯(lián)過程減弱,心肌收縮力降低,。所以心搏曲線振幅減小。
5,、 滴加1:10000腎上腺素溶液分析:滴加腎上腺素后,,蛙心收縮增強,心臟舒張*,,描記的心搏曲線幅度明顯增大,。其作用機理是,腎上腺素可與心肌細(xì)胞膜上的B受體結(jié)合,,提高心肌細(xì)胞和肌漿網(wǎng)膜Ca2+通透性,,導(dǎo)致肌漿中Ca2+濃度增高,,使心肌收縮增強。另外,,腎上腺素還有降低肌鈣蛋白與Ca2+親和力,,促使肌鈣蛋白對Ca2+的釋放速率增加,提高肌漿網(wǎng)膜攝取Ca2+的速度,,刺激Na+與Ca2+交換,,使復(fù)極期向細(xì)胞外排出Ca2+的作用加速,這樣,,將使心肌舒張速度增快,,整個舒張過程明顯增強。
6,、 滴加1:10000乙酰膽堿溶液分析:上圖可示,,蛙心收縮減弱,心率減慢,,zui后出現(xiàn)蛙心停止舒張階段,。其機理為:乙酰膽堿與心肌細(xì)胞膜M受體結(jié)合,一方面提高心肌細(xì)胞膜K+通道的通透性,,促使K+外流,,將引起:1)竇房強細(xì)胞復(fù)極時K+外流增多,zui大復(fù)極電位值增大,;Ik衰減過程減弱,,自動除極速度減慢。這兩方面因素導(dǎo)致竇房自律性降低,,心率減慢,。2)復(fù)極過程中K+外流增加,動作電位2,、3期縮短,,Ca2+進入細(xì)胞內(nèi)減少,使心肌收縮減弱,;另一方面乙酰膽堿可直接抑制Ca2+通道,,減少Ca2+內(nèi)流,進而使心肌收縮減弱,。
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