22-12生理科学实验1c班

1、实验课程名称： 生理科学实验实验类型： 综合实验实验项目名称： 离子和药物对离体心脏活动的影响同组学生： 何费指导老师：实验 22 离子与药物对离体心脏活动的影响何费浙江大学医学院 09 级临床医学专业 1C 班 4 组，310058【摘要】目的：观察低钙、高钙、高钾、肾上腺素、乙酰胆碱对离体心脏活动的影响，并探讨其作用机制。方法：以 Straub 氏法灌流离体心脏，分别灌以无钙任氏液、高钙任氏液、高钾任氏液、乙酰胆碱、乙酰胆碱+阿托品、肾上腺素、+肾、上腺素溶液，通过张力换能器以 RM6240 微机生物信号处理系统离体心搏曲线，后心脏舒张末期张力、收缩末期张力和心率的变化。结果：1mL并观察

2、测量不同处理正常任氏液灌流时，舒张末期张力（EDT）为 1.000.39g，和处理前的 EDT 0.950.20g 无显著性差异（P0.05）；收缩末期张力（EST）为 4.071.47g，和处理前的 EST 3.951.35g无显著性差异（P0.05）；心率（HR）为 37.118.36bpm，和处理前的 HR 37.568.56bpm无显著性差异（P0.05）。1mL 无钙任氏液灌流时， EDT 为 1.310.40g，高度显著大于处理前的 EDT 0.910.20g（P0.01）； EST 为 2.180.59g，高度显著小于处理前的 EST 4.261.43g（P0.05）。1mL 含

3、 Ca2+ 1110-4mol/L 的任氏液灌流时，EDT 为 0.690.22g，高度显著小于处理前的 EDT0.860.19g（P0.01）；EST 为 7.902.61g，高度显著大于处理前的 EST 4.571.69g（P0.01）；HR 为 36.6010.16bpm，高度显著小于处理前的 HR 38.4010.19bpm（P0.01）。1mL 含 K+4.010-3mol/L 任氏液灌流时，EDT 为 0.750.41g，显著大于处理前的 EDT 0.580.30g(P0.05)；EST 为 2.431.13g，高度显著小于处理前的 EST 3.991.75g (P0.05)。1m

4、L 含 910-8mol/L专业：临床医学：学号：3090103823日期：2012.4.25_地点：生理科五学乙酰胆碱的任氏液灌流时，EDT 为 0.760.34g，显著大于处理前的 EDT 0.660.26g(P0.05)；EST 为 2.581.34g，高度显著小于处理前的 EST 3.771.84g(P0.01)；HR 为 34.50 8.41bpm，显著小于处理前的HR 35.50 8.77bpm (P0.05）；EST为 3.641.87g，高度显著大于只用乙酰胆碱灌流时的 EST 2.781.54g（P0.05)。1mL含 610-7mol/L 肾上腺素的任氏液灌流后，EDT 为

5、 0.360.23 g，高度显著小于处理前的 EDT0.620.28g（P0.01）；EST 为 10.783.75g，高度显著大于处理前的 EST 3.931.62g（P0.05）。1mL 含 510-6mol/L的任氏液灌流后，EDT 为 0.650.33g，与处理前的 EDT 0.590.27g 无显著性差异（p0.05)；EST 为 2.631.32g，高度显著小于处理前的 EST 3.711.57g（P0.01）；HR为 34.677.31 bpm，高度显著小于处理前的 HR39.338.41bpm（P0.05)； EST 为 2.441.15 g，与只用灌流时的EST 2.581.

6、39 g 无显著性差异（p0.05）；HR 为 37.6018.75bpm，与只用灌流时的 HR 37.3018.91 bpm 无显著性差异（p0.05)。结论：心肌细胞外 Ca2+浓度降低使心肌收缩减弱，舒张不完全，浓度升高反之。心肌细胞外 K+浓度升高使心肌收缩减弱，舒张不完全。乙酰胆碱可使心肌收缩减弱，舒张不完全，心率降低，而阿托品可阻断乙酰胆碱的这一作用。肾上腺素可使心肌收缩增强，舒张完全，而普奈使心肌收缩减弱，心率减缓，且可拮抗肾上腺素的作用。【心脏 舒张末期张力 收缩末期张力 心率 乙酰胆碱 肾上腺素1材料和方法1.1实验动物10 只实验药品 任氏液，无钙任氏液， 0.045mol

7、/L CaCl2 溶液，0.2 mol/L KCl 溶液，610-61.2mol/L 乙酰胆碱（acetylcholine，ACh）溶液，610-5 mol/L 肾上腺素（adrenaline，Adr）溶液，510-4 mol/L（propranolol，Pro）溶液，210 4 mol/L 阿托品（atropine，Atr）溶液1.3实验仪器 RM6240 多道生理信号处理系统(仪器厂），JZJ01 张力换能器(仪器厂），手术器械1.4仪器连接和参数设置 张力换能器接 RM6240 多道生理信号处理系统第 1 通道,RM6240 多道生理信号处理系统采样频率：800Hz，时间常数：直流，滤波

8、：30Hz，灵敏度：7.5g，扫描速度：5s/div。1.5离体心脏标本毁脑脊髓，仰卧于蛙板，打开胸腔，心脏，靠头端结扎左主动脉，结扎下腔静脉，在左、右主动脉下穿线，在左主动脉根部剪一斜口，将插管动脉圆锥， 在心室收缩时将插管心室，结扎固定，游离心脏。1.6心脏与换能器连接 将蛙心插管固定在夹具上，蛙心夹连线通过滑轮连至张力换能器。心尖，调节微调使心脏舒张期至 1g，稳定 20min。蛙心夹在心室舒张期1.7观察项目向插管中加任氏液 1mL，重新调节前负荷至 1g，稳定 45s，加 25L1.7.1正常的蛙搏曲线45s。任氏液，稳定后1.7.2无钙任氏液灌流无钙任氏液 1mL 替换插管内的任氏

9、液，心搏曲线稳定后45s。1.7.3用任氏液洗脱 3 次，加入 1mL 任氏液，待曲线稳定 45s 后，向灌高钙任氏液灌流0.045mol/L CaCl2 溶液 25L，心搏曲线稳定后流液中加45s 。1.7.4高钾任氏液灌流 用任氏液洗脱数次，曲线基本恢复后，加入 1mL 任氏液，待曲线稳定 45s 后，在任氏液中加 0.2 mol/L KCl 溶液 20L，心搏曲线稳定后45s 。1.7.5乙酰胆碱作用 用新鲜任氏液换洗数次，加入 1mL 任氏液，待曲线稳定后45s ，在任氏液中加 610-6 mol/L 的 acetylcholine （ACh）溶液 15L，心搏曲线稳定后45s 。再加

10、 210 4 mol/L atropine（Atr）15 L，心搏曲线稳定后45s 。1.7.6肾上腺素作用 用任氏液洗脱数次，曲线基本恢复后，加入 1mL 任氏液，待曲线稳定 45s 后，在任氏液中加 610-5 mol/L 的 adrenaline（Adr）溶液 10L，心搏曲线稳定后45s 。1.7.7作用 用任氏液洗脱数次，收缩曲线基本恢复后，加入 1mL 任氏液，待曲线稳定 45s 后，在任氏液中加 510-4mol/L propranolol（Pro）溶液 10L，心搏曲45s ，再加入 610-5 mol/L 的 Adr 溶液 10L，心搏曲线稳定后记线稳定后录 45s 。1.8

11、 数据测量 测量各项处理前后的心率（heart rate，HR)、心脏舒张末张力（end diastolicten，EDT) 、心脏收缩末期张力(end systolic ten，EST)。1.9 统计处理 结果以x s 表示，统计采用 Student t test 方法。2结果2.1正常任氏液灌流 1mL 正常任氏液灌流时，舒张末期张力（EDT）为 1.000.39g，和处理前的 EDT 0.950.20g 无显著性差异（P0.05）；收缩末期张力（EST）为 4.071.47g，和处理前的EST 3.951.35g 无显著性差异（P0.05）；心率（HR）为 37.118.36bpm，和处

12、理前的HR 37.568.56bpm 无显著性差异（P0.05）。2.2低钙任氏液灌流 1mL 无钙任氏液灌流时， EDT 为 1.310.40g，高度显著大于处理前的EDT 0.910.20（g P0.01）；EST 为 2.180.59g，高度显著小于处理前的 EST 4.261.43g（P0.05）。高钙任氏液灌流 1mL 含 Ca2+ 1110-4mol/L 的任氏液灌流时，EDT 为 0.690.22g，高度2.3显著小于处理前的 EDT 0.860.19g（P0.01）；EST 为 7.902.61g，高度显著大于处理前的 EST 4.571.69g（P0.01）；HR 为 36.

13、6010.16bpm，高度显著小于处理前的 HR38.4010.19bpm（P0.01）。高钾任氏液灌流 1mL 含K+ 4.010-3mol/L 任氏液灌流时，EDT 为 0.750.41g，显著大2.4于处理前的EDT 0.580.30g (P0.05)；EST 为 2.431.13g，高度显著小于处理前的EST3.991.75g (P0.05)。乙酰胆碱作用 1mL 含 910-8mol/L 乙酰胆碱的任氏液灌流时，EDT 为 0.760.34g，显2.5著大于处理前的 EDT 0.660.26g(P0.05)；EST 为 2.581.34g，高度显著小于处理前的EST 3.771.84

14、g(P0.01)；HR 为 34.50 8.41bpm，显著小于处理前的 HR 35.50 8.77bpm(P0.05）；EST 为 3.641.87g，高度显著大于只用乙酰胆碱灌流时的 EST 2.781.54g（P0.05)。肾上腺素作用 1mL 含 610-7mol/L 肾上腺素的任氏液灌流后，EDT 为 0.360.23 g，高2.6度显著小于处理前的EDT 0.620.28g（P0.01）；EST 为 10.783.75g，高度显著大于处理前的 EST 3.931.62g（P0.05）。作用 1mL 含 510-6 mol/L2.7的任氏液灌流后，EDT 为 0.650.33g，与处

15、理前的 EDT 0.590.27g 无显著性差异（p0.05)；EST 为 2.631.32g，高度显著小于处理前的 EST 3.711.57g（P0.01）；HR为 34.677.31 bpm，高度显著小于处理前的的任氏液灌流后再加入 610-5 mol/L 肾上腺HR39.338.41bpm（P0.05)； EST 为 2.441.15 g，与只用灌流时的EST 2.581.39 g 无显著性差异（p0.05）；HR 为 37.6018.75bpm，与只用灌流时的 HR 37.3018.91 bpm无显著性差异（p0.05)。33.1正常任氏液灌流对心脏活动的影响 实验结果显示，1mL 正

16、常任氏液灌流后，离体心脏舒张末期张力（EDT），收缩末期张力（EST）以及心率（HR）与处理前均无显著性差异。这表明之后的实验结果中的心肌收缩张力的变化与灌流液的量无关，也即非处理对实验结果的影响不大。Ca2+对心肌收缩张力的影响 实验结果显示，1mL 无钙任氏液灌流后，EDT 显著增大，3.2而 EST 显著减小，表明低钙可引起心脏产生负性变时和变力作用，即心肌收缩减弱，舒张不完全；1mL 含 Ca2+ 1110-4mol/L 的任氏液灌流后，EDT 显著减小，而 EST 显著增大，表钙可引起心脏产生正性变时和变力作用，即心肌收缩增强，舒张完全。其机制为：Ca2+作为兴奋-收缩偶联的媒介，其

17、胞外浓度高低对心肌收缩具有重要作用。在心肌细胞动作电位形成过程中，钙离子与钠离子一起作为心室肌细胞动作电位 2 期的主要内流阳离子，与外流的钾离子一起形成动作电位的期。细胞外 Ca2+通过 L 型钙通道流入心室肌细胞内，使胞浆内的 Ca2+浓度增高，并触发肌浆网大量的 Ca2+，使胞浆内 Ca2+浓度迅速大幅升高1，Ca2+与肌纤蛋白肌钙蛋白 C 结合，最终收缩。细胞收缩的强度与细胞内的钙离子浓度呈现正相关关系，肌浆网的 Ca2+的量与胞外内流的 Ca2+的量同样呈正相关关系。因此，实验中当用无钙任氏液灌流心脏肌细胞外液的 Ca2+浓度降低，从而导致期 Ca2+内流减少，进而使触发肌浆网的Ca

18、2+量也减少，使胞内 Ca2+浓度较对照时明显降低，导致心肌收缩力减弱，心脏收缩末期张力 EST 降低。而用高钙任氏液灌流时则相反。舒张期时，细胞外 Ca2+在心肌细胞膜上对 Na+的内流有竞争性的抑制作用，因此，细胞外 Ca2+浓度发生变化时，与Na+的内流和 Ca2+的内流相关的电活动都将受到影响。当细胞外 Ca2+浓度降低时,对 Na+的屏障作用降低,触发 Na+快速内生 0 期去极化1，造成心肌舒张不完全，从而使得心肌的舒张期张力增加；Ca2+浓度升高时反之。另一方面，当心肌收缩完成后，胞浆中的 Ca2必须被及时清除，而 Ca2+的外排主要依靠心肌细胞外膜上 Na+/Ca2+交换系统（

19、NCX）2。实验中用低钙任氏液灌流后，使心肌收缩后胞内的 Ca2 浓度较低，因此可抑制 NCX 的钙流出作用，使胞浆内残留的 Ca2 浓度高于对照，即 Ca2+潴留；同时，细胞外 Ca2+浓度降低，对 Na+的屏障作用降低，Na+快速内流去极，静息电位与阈电位的差距减小；而心肌收缩张力变小则收缩储备的势能也减小，则心肌舒张的程度也会相应减者均使使心肌舒张不完全，舒张末期张力（EDT）升高。而用高钙任氏液灌流时情况正好相反，从而可使心肌舒张完全，舒张末期张力（EDT）降低。高钾任氏液灌流对心脏活动的影响 实验结果显示，1mL 含 K+ 4.010-3mol/L 任氏液灌3.3流后， EDT 显著

20、增大， EST 显著减小，表明心肌细胞外 K+浓度升高使心脏产生负性变时和变力作用，即心肌收缩减弱，舒张不完全。其机制为：当心肌细胞外 K+浓度增高时，一方面使心肌细胞静息电位变小而接近阈电位，这可抑制 Na+通道的通透性, 使快反应细胞动作电位 0 期除极速度和幅度下降，心肌兴奋性降低。另一方面，细胞外K+和 Ca2+存在互相竞争抑制关系, K+浓度升高时, 可以使钾电导增大，细胞膜对 K+的通透性增加，并可抑制心肌动作电位复极化 2 期 Ca2+内流，因而使心肌兴奋-收缩耦联作用减弱，心肌收缩力降低3。由此，实验结果中 EST 降低明显减小。而舒张期是，由于期 Ca2+内流减少，使收缩后胞

21、内 Ca2+浓度较低而抑制了NCX 的 Ca2+外排，造成 Ca2+潴留以及收缩储备的势能减小，从而舒张不完全。乙酰胆碱对心脏活动的影响 实验结果显示，1mL 含 910-8mol/L 乙酰胆碱的任氏液灌3.4流后，EDT 显著增大， EST 显著减小，HR 减小，表明乙酰胆碱可使心脏产生负性变时和变力作用，即心肌收缩减弱，舒张不完全，心率降低；加入 210 4 mol/L 阿托品15 L，EDT 小于乙酰胆碱作用时，EST 大于乙酰胆碱作用时，表明阿托品可阻断乙酰胆碱的作用。其机制为：乙酰胆碱通过促进心肌细胞 K+外流，引起细胞超极化，缩短动作电位时程和有效不应期，并导致心肌收缩力减弱4。此

22、外，乙酰胆碱还可通过激活一氧化氮合酶，使细胞内 c水平升高，导致窦房结 P 细胞自律性降低，使心率减慢1。阿托品可与 M 胆碱受体结合，由于其本身内在活性小，一般不产生受体激动作用，但可阻断乙酰胆碱与受体结合，从而拮抗乙酰胆碱对 M 胆碱受体的激动作用4，故乙酰胆碱对心脏的负性变力作用减弱，即 EDT 减小，EST 增大。3.5肾上腺素对心脏活动的影响 实验结果显示，1mL 含 610-7mol/L 肾上腺素的任氏液灌流后，EDT 减小，EST 增大，表明肾上腺素可使心脏产生正性变时和变力作用，即心肌收缩增强，舒张完全。其机制为：肾上腺素能作用于心肌细胞膜上的 肾上腺素能受体，从而激活腺苷酸环

23、化酶，使细胞内 c浓度升高，继而激活蛋白激酶和细胞内蛋白质的磷酸化过程，使心肌膜上的钙通道激活，故在心肌动作电位期 Ca2+的内流增加，细胞内肌质网的 Ca2+也增加，其最终的效应使心肌收缩能力增强，产生正性变力作用，因而收缩末期张力EST 大于正常任氏液灌流时的 EST。另一方面， 肾上腺素能受体激动时还可促进受磷蛋白的磷酸化，加速 SERCA2 对胞质内游离 Ca2+的摄取，加快胞质内 Ca2+浓度降低的过程，同时还可促进 TnI 的磷酸化，这种磷酸化可以大大加快 Ca2+-TnC 的解离速率，所以心肌的舒张速率也明显加快1，舒张较完全，因而舒张末张力 EDT 则较正常任氏液灌流时小。对心

24、脏活动的影响 实验结果显示，1mL 含 510-6 mol/L3.6的任氏液灌流后，EDT 变化不大，而 EST 和 HR 显著减小；再加入 610-5 mol/L 肾上腺素溶液 10L后，EDT，EST 以及 HR 和作用时均无明显差异，表明可以减慢心率，还可以拮抗肾上腺素对 肾上腺素能受体的激动作用。其机制为：为非选择性的 受体阻断药，具有膜稳定作用。其可与肾上腺素竞争性结合 肾上腺素能受体，通过减弱或 受体兴奋而使心脏的收缩力与收缩速度下降,通过传导系统的传导速度减慢4,因此单独用灌流可见 EST 和 HR 均明显缩小，先用后用肾上腺素灌流，肾上腺素的正性变时和变力作用被拮抗。3.7实验

25、误差分析 在本实验中，主要误差可有以下几方面产生：3.7.1离体心脏过程中，很可能导致心脏的损伤，尤其静脉窦与腔静脉交界处作结扎时，如果错误地结扎了静脉窦或在结扎时损伤了静脉窦，均可导致心搏的改变，在这种情况下测得的实验结果与正常未损伤静脉窦所得的结果将会有较大不同，从而引入误差。3.7.2心脏插管过程中，如果并非在心室收缩期将插管心室，可能破坏瓣，导致灌流液进入心房，直接作用于静脉窦，而直接影响心脏活动3.7.3在换灌流液进行洗脱时，心腔内仍会残留之前的部分溶液而无法彻底洗脱干净，由此也会引入误差。3.7.4在进行某项处理时，有的组没有等前次处理的效应完全消除、曲线基本稳定就匆忙操作，尤其是

26、当先用进行灌流后，等待的时间不够，就匆忙灌流肾上腺素，此时的药效尚未完全发挥，会给实验结果带来很大误差。3.7.5在测量结果进行读数时，测量点的选择不同也会引入误差。3.7.6实验过程中碰撞、振动实验台,换液时动作不够仔细触动灌流装置或张力换能器，均可引入误差。3.7.7不同实验存在差异。【参考文献】1234生理学（第 2 版）：人民卫生，2005.8：140143，183195，2002：58神经生物学：高等教育基础医学各论（上册）：科学，2004：7962010：5771，209药理学（第 2 版）：人民卫生请对批注部分进行细考。各处理强度须终浓度表述。注意论述依据。应阐明各项处理的舒张末

27、期张力变化的机制。不要大段的拷贝文献资料。9 分2012-5-22附录：以下为各组实验的原始数据，黄色标记的均为显著错误数据，在结果统计中，已将这些数据删去。表 1 25L 任氏液灌流对心脏活动的影响end diastolic ten(g)end systolic ten(g)heart rate(bpm)组别ControlPerfuControlPerfuControlPerfu12345678910 x s0.940.950.570.960.711.070.941.331.021.030.950.200.910.940.521.010.631.150.891.980.991.011.000

28、.396.483.413.594.722.453.541.804.563.755.173.951.356.323.633.844.672.433.381.835.393.375.874.071.4728.0029.0045.0040.0042.0039.0052.0031.0036.0025.0037.568.5644.0039.0039.0038.0053.0031.0036.0025.0037.118.36表 2 低钙任氏液灌流对心脏活动的影响end diastolic ten(g)end systolic ten(g)heart rate(bpm)组别ControlPerfuContro

29、lPerfuControlPerfu12345678910 x s0.910.620.521.010.810.941.171.061.021.020.910.201.540.890.671.141.491.391.222.071.081.631.310.40*6.345.523.735.572.983.081.834.383.725.404.261.432.842.131.551.941.851.961.483.312.002.692.180.59*28.0032.0044.0040.0038.0039.0055.0031.0036.0025.0036.309.0945.0037.0040.0

30、042.0057.0038.0036.0024.0038.009.12注：*表示 P0.01 vs Control27.0029.0018.0017.00表 3 高钙任氏液灌流对心脏活动的影响end diastolic ten(g)end systolic ten(g)heart rate(bpm)组别ControlPerfuControlPerfuControlPerfu12345678910 x s0.800.540.580.700.990.891.100.981.011.000.860.190.760.370.360.530.780.751.050.690.860.770.690.22*

31、7.705.244.104.663.733.711.626.173.255.474.571.6910.1410.2010.1610.365.816.292.867.895.729.587.902.61*30.0029.0045.0041.0042.0044.0059.0036.0036.0025.0038.4010.1944.0038.0041.0042.0057.0036.0031.0024.0036.6010.16*注：*表示 P0.01 vs Control表 4 高钾任氏液灌流对心脏活动的影响end diastolic ten(g)end systolic ten(g)heart ra

32、te(bpm)组别ControlPerfuControlPerfuControlPerfu12345678910 x s0.750.410.190.540.870.530.901.100.620.220.551.090.640.947.494.382.395.643.392.802.344.152.035.283.991.754.291.081.622.912.412.541.193.251.283.752.431.13*31.0031.0036.0042.0038.0044.0059.0033.0028.0026.0036.509.9637.0040.0037.0043.0063.0030.

33、0027.0025.0036.8010.820.130.930.580.300.181.380.750.41*注：*表示 P0.05 vs Control ，*表示 P0.01 vs Control0.540.4428.0035.0026.0024.00表 5 乙酰胆碱灌流对心脏活动的影响end diastolic ten(g)end systolic ten(g)heart rate(bpm)组别ControlPerfuControlPerfuControlPerfu12345678910 x s0.610.727.153.174.765.172.993.471.332.671.515.48

34、3.771.845.601.812.512.672.522.271.262.290.933.912.581.34*30.0030.000.440.440.890.600.930.520.510.990.710.9237.0042.0035.0044.0052.0036.0030.0025.0035.508.7737.0039.0033.0043.0051.0035.0028.0024.0034.508.41*0.231.020.660.260.281.450.760.34*注：*表示 P0.05 vs Control ，*表示 P0.01 vs Control表 6阿托品灌流对心脏活动的影响e

35、nd diastolic ten(g)end systolic ten(g)heart rate(bpm)组别ControlPerfuControlPerfuControlPerfu12345678910 x s0.720.645.646.7330.0029.000.360.241.942.9825.0025.000.510.512.202.0136.0035.000.510.422.674.4139.0033.0042.0050.0035.0028.0024.0034.208.0538.0032.0039.0051.0038.0028.0025.0034.007.990.710.910.68

36、0.922.111.292.290.933.912.601.522.511.282.591.205.063.351.92*1.450.740.361.080.640.29注： *表示 P0.01 vs Control0.770.800.280.291.001.022.502.420.750.7724.0025.000.160.15表 7 肾上腺素灌流对心脏活动的影响end diastolic ten(g)end systolic ten(g)heart rate(bpm)组别ControlPerfuControlPerfuControlPerfu12345678910 x s0.660.586.7714.9931.0031.000.140.072.89.6927.0027.000.420