生理学实验作业

华南师范大学实验报告

学生姓名：学号：

专业：生物科学年级班级：08级1班

课程名称：动物生理实验试验项目：蛙心起搏点、收缩与电兴奋的关系及期外收缩与代偿间歇的观测&蛙类离体心脏灌流

实验类型：综合实验时间: 2011年5月

实验指导老师：胡学军实验评分:

一、实验目的

1、了解在体内观察器官生理特点的方法。

2、掌握心脏的特殊传导系统；心脏的正常起搏点和潜在起搏点。

3、熟悉改变蛙心不同部位的温度和结扎部位，观察蛙心起搏点和心脏自律性的变化。

4、了解斯氏第一扎、第二扎。

5、.通过实验阐述心肌产生期外收缩的条件与代偿间歇出现的机理。

6、学习离体蛙心灌流的实验方法。

7、观察Na、K、Ca三种离子及肾上腺素、乙酰胆碱等因素对心脏活动的影响。

二、实验原理

1、哺乳动物心脏的特殊传导系统具有自动节律性，但各部分的节律性高低不同。正常情况下，窦房结的自律性最高，它自动产生的兴奋向外扩布，依次激动心房肌、房室交界、房室束、心室内传导组织和心室肌，引起整个心脏兴奋和收缩。由于窦房结是主导整个心脏兴奋和跳动的正常部分，故称之为正常起搏点；其他部位自律组织受窦房结的“抢先占领或超速驱动压抑”控制，并不表现出它们自身的自动节律性，只是起着兴奋传导作用，故称之为潜在起搏点。一旦窦房结的兴奋不能下传时，则潜在起搏点可以自动发生兴奋，是心房或心室依从节律性最高部位的兴奋节律而跳动。两栖类动物心脏的正常起搏点是静脉窦，在正常情况下，其心房和心室在静脉窦冲动作用下依序搏动，只有当正常起搏点的冲动受阻时，“超速压抑”解除，心脏的自律性次之的部位才可能显示其自律性。本实验利用结扎阻断传导通路的方法来确定蛙心起搏点和传导途径。

2、心肌收缩的机能特性之一是具有较长的不应期,整个收缩期和舒张早期都是不应期.在心室收缩期给任何刺激,心室都不发生反应.在心室舒张期给单个阈上刺激,则产生一次正常

的节律以外的收缩反应,称为期外收缩.当静脉窦传来的节律性兴奋恰好落在期外收缩的收缩期时,心室则不发生兴奋,须静脉窦传来下一次兴奋才会收缩.因此.在期外收缩之后,就会出现一个较长时间的间歇期,称为代偿间歇。

3、心脏的正常节律性活动需要一个适宜的内环境，内环境的变化直接影响着心脏的正常活动。本实验在蛙心的灌流液内人为地加入一些物质而改变心脏活动的内环境，观察心脏活动有何变化。

三、仪器、设备和材料

蛙、常用手术器械、蛙板(或蜡盘)、蛙心夹、计算机采集系统、张力传感器、支架、双凹夹、双针形露丝刺激电极、滴管、培养皿(或小烧杯)、纱布、棉线、橡皮泥、任氏液。蛙心套管(斯氏套管或八木氏套管)、套管夹、0．65％NaCl、5％NaCI、2％CaCl2、1％KCl、1：5 000肾上腺素、1：10 000乙酰肌碱、300U/mL肝素。

四、方法和步骤

4.1 蛙类心脏的起搏点观察

1、暴露心脏蟾蜍或蛙一只，用刺蛙针破坏脑和脊髓后，将其仰卧固定在蛙板上。用剪刀剪开胸骨表面皮肤并沿中线剪开胸骨，可见心脏包在心包中，仔细剪开心包，暴露出心脏，在窦房沟、房室沟处各预置一段手术用的丝线

2、观察正常心跳频率

观察它们的跳动次序并计数它们在单位时间内的跳动次数

3、结扎窦房沟，并观察心跳的变化

找到静脉窦和心房交界的半月行白线（窦房沟）。然后将预先穿入的丝线沿着

4、结扎房室沟，并观察心跳的变化

4.2 期外收缩与代偿间歇的产生

1、取蛙一只，双毁髓(毁髓要彻底)后背位置于蛙板上(或蜡盘内)。一手持手术镊提起胸骨后方的皮肤，另一手持金冠剪剪开一个小口，然后将剪刀由开口处伸人皮下，向左、右两侧下颌角方向剪开皮肤。将皮肤掀向头端，再用手术镊提起胸骨后方的腹肌，在腹肌上剪一口，将金冠剪紧贴体壁向前伸入(勿伤及心脏和血管)，并沿皮肤切口方向剪开体壁，剪断左右乌喙骨和锁骨，使创口呈一倒三角形。一手持眼科镊，提起心包膜，另一手用眼科剪剪开心包膜，暴露心脏。

2、记录心搏曲线。按照右图装置，将刺激电极安放在心室外壁，使之既不影响心搏又能同心室紧密接触。刺激电极与刺激输出端相连。

3、选择能引起心室发生期外收缩的刺激强度(于心室舒张期调试)，分别于心室收缩期和舒张期的早、中、晚给予单个刺激(注意：刺激前后要有三四个正常心搏曲线作对照，不可连续输出两个刺激)。

4、观察心搏曲线有无变化。重复并肯定实验结果。

4.3 蛙类离体心脏灌流

1、取1只蟾蜍，破坏脑和脊髓，仰卧固定于蛙板上，用外科剪由剑突处向两锁骨肩峰端呈三角形剪开皮肤，用粗剪刀剪开胸壁，用图钉固定两前肢，用镊子提起心包膜，用眼科剪将

其剪开，暴露心脏。

2、在两个主动脉干下各穿两根细线（一根用来结扎腔静脉，另一根用来结扎蛙心插管和主动脉），并将其中一根打一活结备用。

3、将心脏上翻，辨认心房，静脉窦，腔静脉，然后结扎腔静脉。

4、用左手提起结扎线，右手用眼科剪在左侧主动脉距分叉部3mm处剪一“v”型口。将盛有少量任氏液的蛙心套管(用拇指将套管堵住，以防套管中的任氏液流出)从“v”型口插入动脉球底部，然后稍后撤套管，再将蛙心管尖端转向蟾蜍的背侧及左下方，于心缩期插入心室内。插管如已进入心室，可见管中液面随着心搏而升降，此时即可将预置线的活结扎紧，并固定于插管壁的小钩上。

5、小心提起套管和心脏，剪断主动脉左右分支；将心脏连同静脉窦一起剪下。

6、吸去管内的血液，并用任氏液反复冲洗心室内的余血，以防血液凝固而影响实验的进行。用连有细线的蛙心夹在心舒期夹住心尖部。（心尖大，夹组织少，不易损伤心脏）

7、将蛙心插管用试管夹固定于支架上，蛙心夹的连线连接在机械换能器上。换能器的输出线与计算机的“输入”端相连。打开计算机，进入“蛙心灌流”界面。调节实验参数，开始记录心脏收缩曲线。

8、

(1)记录心脏在仅有任氏液时的收缩曲线，观察心率及收缩幅度，作为正常对照。

(2)吸去管内的任氏液，换以等量0.65％Nacl，观察并记录心跳的变化。

(3)等量任氏液换洗，待心跳恢复正常后，加入2％Cacl 1—2滴，记录观察心跳的变化。

(4)等量任氏液换洗，待心跳恢复正常后，加入l％Kcl 1～2滴，记录观察心跳的变化。

9、实验结果的处理对正常心脏收缩曲线和各项实验所得结果均应在实验时进行标记，然后整理并附在实验报告单上，对实验结果进行理论上的解释。

五、实验结果

5.1 蛙类心脏的起搏点观察

实验项目频率/次*min-1

静脉窦心房心室

对照67 67 67

第一结扎65 52 50

第二结扎50 23 28

表1

没有结扎窦房沟之前，静脉窦和心房、心室的跳动频率一样；

结扎窦房沟之后，静脉窦的跳动频率基本不变，心房和心室的跳动频率比原来明显变慢；

结扎房室沟之后，静脉窦的跳动频率基本不变，心室的跳动频率稍微比心房的跳动频率快

5.2 期外收缩与代偿间歇的产生

频率 1Hz 脉冲持续时间 1.00ms 振幅 1V

表2

5.3 蛙类离体心脏灌流

文件1

通道2 (m V )

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

5%N A C L

10

20

30

40501:001:101:201:30

1

2002-01-01 1:50:31.421

表3 经5%NaCl 处理后的图像

文件1

通道2 (m V )

-0.3

-0.2

-0.1

-0.0

0.1

0.2

0.3

2:25

2:30

2:35

2:40

2:45

2:50

2:55

3:00

2002-01-01 1:24:51.453

文件1

通道2 (m V )

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

C A C L

20

25

30

35

40

45

50

551:001:051:10

3

4

2002-01-01 1:54:42.265

表4 经2%CaCL2处理后的图像

文件1

通道2 (m V )

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

K C L

4:10

5:005:506:4000510

5

2002-01-01 1:58:45.531

2002-01-01 2:05:55.0782002-01-01 2:06:04.265

表5 经1%KCL 处理后的图像

六、 结果分析

6.1 蛙类心脏的起搏点观察

1、正常情况下，窦房结的自律性最高，它自动产生的兴奋向外扩布，依次激动心房肌、房室交界、房室束、心室内传导组织和心室肌，引起整个心脏兴奋和收缩。由于窦房结是主导整个心脏兴奋和跳动的正常部分，故称之为正常起搏点。其他部位自律组织一般不表现它们自身的自动节律性，只是起着兴奋传导作用，故称潜在起搏点。窦房结对于潜在起搏点的控制，通过两种方式实现：一是抢先占领，二是超速驱动压抑。青蛙是两栖动物，它的正常起搏点是静脉窦。在正常情况下，受静脉窦“超速驱动压抑”的控制，其心房和心室在静脉窦冲动作用下依序搏动。所以正常情况下，蛙的静脉窦，心房和心室的跳动速率是一样的。当结扎窦房沟时，静脉窦兴奋的传导受阻，其驱动中断，“超速压抑”解除。这时，心脏中自律性较差的部位心房和心室潜在起搏点从被压抑状态中恢复，显示出其自身的自动兴奋能力。所以结扎窦房沟后，心房和心室还能够跳动。

2、由于在自律性很高的静脉窦的兴奋驱动下，潜在起搏点“被动”兴奋的频率远远超过他们自身的自动兴奋频率。所以结扎窦房沟后，心房和心室跳动的频率会明显比静脉窦慢。 同样的道理，当结扎房室沟后，自律性比心房差的心室潜在起搏点从被压抑状态中恢复，显示出其自身的自动兴奋能力。并且心室的跳动频率会稍微比心室慢。

3、但是，在本市严重，由于在第2次结扎后进行计数时，是先计数静脉窦的搏动速率，然

后再到心室，最后才是心房，在这个过程中，由于心房逐渐疲惫，导致在最后的计数的时候，出现了心房搏动速率低于心室搏动速率，但由于二者相差不大，所以在把这一因素考虑进去特别是第1次结扎的数据后，可以确定，心房的搏动速率仍然高于心室搏动速率。

4、结论：综合以上数据及分析可以得到：起搏点的自律性最高，能引起整个心脏兴奋和收缩。

6.2 期外收缩与代偿间歇的产生

1、表2从左到右依次圈出的分别表示为在收缩前期，中期，晚期三个时期进行适宜的刺激所得到图像。从图像可以看出，在心脏收缩前期进修能够刺激的时候，由于该刺激正好位于心脏收缩的有效不应期内，所以心脏没有发生反应；而在收缩中、后期对其进行刺激的时候，由于该刺激有自己的有效不应期，当此时静脉窦传来的节律性兴奋恰好落在该收缩的有效不应期，心室不再发生反应，需等静脉窦船传来下一次兴奋才会收缩。因此，在该收缩之后，会出现一个较长时间的舒张间歇期，即代偿间歇，随之，才恢复窦性节律。

6.3 蛙类离体心脏灌流

1、从表3、4、5可以看出，NaCl、CaCl

2、KCl三中物质都可以降低心脏的收缩。其中，各种物质对心脏收缩的机理如下：

2、加入NaCl后心跳减弱是由于心肌收缩活力是由Ca离子触发的，心肌收缩的强弱与细胞外Ca离子的浓度成正比，当Na＋明显增高时，膜内外钠的浓度差梯度增大，因此，快反应细胞Na＋内流加快，0期去极速度和幅度均增加，导致传导性和自律性增高。同时，

Na＋内流的增多促进细胞内Ca2＋的外运使细胞内Ca2＋浓度降低，因此，心肌收缩能力减弱。

加入CaCl2后，心肌收缩增强，因此心肌的收缩活性与心肌肌浆中Ca离子浓度的高低有关，当Ca离子浓度升高至10-5ml水平时，作为钙受体的肌钙蛋白结合了足够的Ca离子，引起肌钙蛋白分子构型的改变，从而触发肌丝滑行，肌纤维收缩，当肌浆中Ca离子浓度降至10-7ml时，Ca离子与肌钙蛋白解离，心肌随之舒张，用高Ca离子灌注心脏，使肌浆中Ca 离子浓度不断升高，Ca离子与肌钙蛋白结合数量不断增加，于是心肌持续收缩。

加入KCl后细胞外K升高，K与Ca在细胞膜上有竞争性抑制，K抑制细胞膜对Ca转运所以进入细胞内Ca减少，所以心肌的兴奋收缩联过程减弱，因此心肌收缩力降低。