不同刺激强度与频率对骨骼肌收缩影响,药物的局麻作用和肌松作用实验报告

不同刺激强度和频率对骨骼肌收缩影响

药物的局麻作用及肌松作用

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一、实验目的

1.观察电刺激强度的变化对骨路肌收缩张力的影响，理解阈刺激、阈上刺激和最大刺激的

概念。

2.观察不同刺激频率对骨骼肌收缩的影响，了解单收缩、强直收缩的产生机制及其意义。

3.观察普鲁卡因的传导麻醉作用，分析药物作用机制。

4.观察琥珀胆碱的肌松作用，掌握除极化型肌松药的特点及作用机制。

二、实验材料

1.实验动物：蟾蜍

2.器材：蛙类手术器械1套，培养皿，铁支架，肌动器，张力换能器，锌铜弓，滴管，丝

线，生物信号采集处理系统。

3.药品：任氏液，普鲁卡因溶液，琥珀胆碱溶液

三、实验方法和步骤

1、标本制备制备离体坐骨神经-腓肠肌标本

1)破坏脑和脊髓：找到枕骨大孔处，将刺蛙针刺入1~2mm，分别捣损脑组织和脊髓。

2)剪除躯干上部及内脏：沿骶骨两侧剪开腹壁，剪除全部躯干及内脏组织，在骶髂

关节水平前1~1.5cm处剪断脊柱。

3)剥皮，将标本放在盛有任氏液的培养皿中。

4)清洗：将手及用过的剪子，镊子等全部手术器械洗净。

5)分离双后肢：沿脊柱和骨盆的正中线将脊柱分为两半，从耻骨联合中央剪开两侧

大腿，将分离的另一半后肢浸入盛有任氏液的培养皿中备用。

6)制备离体坐骨神经-腓肠肌标本

I.分离坐骨神经：用玻璃针沿脊柱侧游离坐骨神经腹腔部；沿坐骨神经沟，用

玻璃针剥离坐骨神经大腿部，分离至腘窝。

II.分离腓肠肌：结扎腓肠肌跟腱，剪短跟腱，减去周围组织，保留腓肠肌起始点与骨的联系。

III.游离坐骨神经腓肠肌标本

2、标本安放将标本的股骨固定在肌动器上，坐骨神经轻放在肌动器电极上，用任氏液保

持局部湿润；腓肠肌跟腱用线扎紧并与张力换能器相连

3、仪器实验

1）观察不同刺激强度对骨骼肌收缩的影响

I.选择“刺激强度与反应的关系”，系统进入信号记录状态，刺激模式可采用

自动幅度调节。

II.给予神经一个最小的单刺激，逐渐增加刺激强度，找出刚能引起肌肉出现微小收缩的刺激强度（阈强度）。不断增加刺激强度，观察肌肉收缩强度与刺

激强度的关系，找出刚能引起肌肉出现最大收缩的最小的刺激强度（最大刺

激强度）。

2）观察不同刺激频率对骨骼肌收缩的影响

I.选择“刺激频率与反应的关系”，系统进入信号记录状态，刺激模式可采用

自动幅度调节。

II.选用最大刺激强度的连续刺激，频率按1Hz、2Hz、4Hz、8Hz、12Hz、16Hz 逐渐增加，分别记录不同频率时的肌肉收缩曲线，观察不同频率刺激时的肌

肉收缩变化，从而引导出单收缩、不完全强直收缩和完全强直收缩。

4、药物观察

1)观察普鲁卡因的传导麻醉作用

I.用含有普鲁卡因棉条包裹坐骨神经。

II.刺激参数：强度（1V）；频率（1Hz）；串长（4）；刺激神经1次／分。

III.观察麻醉起效时间，10分钟后记录结果。

2)观察琥珀胆碱的肌松作用

I.用含有0.5%琥珀胆碱棉条包裹坐骨神经。

II.刺激参数：强度（1V）；频率（1Hz）；串长（4）；刺激神经1次／分。

III.观察麻醉起效时间，10分钟后记录结果。

四、实验结果

1、刺激强度与反应的关系单刺激递增：

阈强度：350mV 最大刺激强度：750mV 2、刺激频率与反应的关系不完全强直和完全强直收缩：

3、药物的局麻作用普鲁卡因传导阻滞：

4、药物的肌松作用

I.琥珀胆碱除极化：

II.解除琥珀胆碱作用：

五、实验讨论

1、不同刺激强度和频率对骨骼肌收缩影响

肌肉组织是可兴奋组织，受到刺激后会产生动作电位，表现为肌肉收缩。腓肠肌的收缩是由支配它的坐骨神经兴奋引起的，坐骨神经末梢和腓肠肌靠近处形成神经-肌肉接头。当刺激坐骨神经-腓肠肌标本时，动作电位传导到坐骨神经末梢，接头前膜去极化，电压门控Ca2+通道开放，Ca2+进入运动神经末梢，突触囊泡出胞乙酰胆碱（Ach）释放。Ach激活N2型Ach受体，终板膜对Na2+，K2+等通透性增高，终板膜去极化，局部电流刺激并激活邻旁肌膜电压门控Na2+通道，骨骼肌肌膜爆发动作电位。动作电位传递至T管膜，肌膜去极化，L型Ca2+通道构象改变，“拔塞”作用，ryanodine受体（RYR）激活，连结肌浆网（JSR）内Ca2+顺浓度梯度释放入胞质，触发肌丝滑行，腓肠肌肌肉纤维收缩。

单个骨骼肌纤维对刺激的反应具有“全或无”的性质，蟾蜍腓肠肌内含有数目众多的肌纤维，它们的兴奋性不同，因此不同的刺激强度可引发不同的肌张肌收缩程度。当刺激恰能引起其中兴奋性较高的神经纤维产生兴奋时，部分肌纤维开始发生收缩，此时的刺激强度为阈强度（约350mV），图像出现第一次波峰；当刺激强度增加到某一值时，

腓肠肌中所有的纤维均兴奋，此时肌肉产生最大的收缩，此时的刺激强度为最大刺激强度（约750mV），此后的图像波峰趋于极值。此后，若再继续增强刺激强度，肌肉收缩反应不再继续增大。

当刺激强度保持在1000mV时，腓肠肌肌在受到一次刺激后，可以产生一次等张收缩，收缩过程可分为收缩期和舒张期。随着刺激频率的增高，各次刺激引起的收缩过程发生融合而叠加起来，体现为频率总和，指提高骨骼肌收缩频率而产生的叠加效应。这时肌肉强直收缩产生的张力大于单收缩，这可能与连续刺激肌肉时，从肌质网重复释放的Ca2+浓度，使横桥得以有较长的时间持续活动有关。在刺激处于3~6s时，诱发骨骼肌收缩的动作电位频率很低，每次动作电位之后出现一次完整的收缩和舒张过程，这种收缩形式称为单收缩。在刺激处于11~13s时，后一次收缩过程叠加在前一次收缩过程的舒张期，所产生的收缩总和为不完全强直收缩。在刺激处于19~21s时，后一次收缩过程叠加在前一次收缩过程的收缩期，所产生的收缩总和为完全强直收缩，此时波形的最高张力处于水平，即等张收缩极限。

2、药物的局麻及肌松作用

1)普鲁卡因的局麻作用

局部麻药普鲁卡因的作用是阻断神经细胞膜上的电压门控Na2+通道，抑制动作电位去极化上升的速度，延长动作电位的不应期，使神经细胞丧失兴奋性及传导性，

使传导阻滞，产生局麻作用。当药物作用于坐骨神经时，电极产生的神经冲动几乎

完全被阻滞，发生除极化的肌纤维不断减少，产生的总张力很低，因此每次脉冲发

出时只能观察到微弱的张力变化。

2)琥珀胆碱的肌松作用

琥珀胆碱为非竞争性肌松药，当作用于神经-骨骼肌接头时，与N2受体结合产生与Ach相似的去极化作用，使后膜持续去极化，在神经-肌街头处产生一无兴奋

性的区域。当药物作用于坐骨神经时，大量神经-肌街头处于非除极化状态，不能

产生兴奋-收缩耦联，产生的总张力不断降低，骨骼肌松弛。当药物被移除后，琥

珀胆碱可被胆碱脂酶分解，因此肌松作用逐渐消失，骨骼肌恢复张力。

六、实验反思

本次实验中，安放标本时，由于误把股骨剪的过短，只得将膝关节捆扎与螺母，最终并未影响最终结果。但起初腓肠肌悬挂过于紧绷，使得肌肉前负荷过大，当使用仪器对坐骨神经施加电脉冲时，无论如何增加刺激强度和频率，都未见肌肉有收缩迹象。后来经反

思后，松开过紧的拉绳，使腓肠肌恢复合适的初长度，重新设置刺激强度和频率后效果仍良好。在此期间，经常滴加任氏液，保持坐骨神经和腓肠肌活性。

在药物麻醉实验过程中，当使用普鲁卡因麻醉剂后，肌肉处于无收缩状态，当移除药物后，无论如何滴加任氏液冲洗，肌肉都没有恢复能收缩的状态。使实验中途失败，只得解剖另一份坐骨神经-腓肠肌标本。因此推测在使用局麻药物时，也应当注意不能使麻药过量避免肌肉失活。