实验十一 家兔动脉血压的神经、体液调节

生理学实验报告中山大学生命科学学院实验十一家兔动脉血压的神经、体液调节介绍实验目的学习家兔颈部手术与分离主动脉神经的方法。学习直接测定家兔动脉血压的急性实验的方法。观察神经、体液因素对心血管活动的影响。背景资料动脉血压的相对恒定对于保持各组织、器官正常的血液供应和物质代谢是极其重要的。正常情况下，人和高等动物的心血管活动在神经、体液因素的调节控制下，保持相对稳定，动脉血压相对恒定。改变神经、体液因素的影响，则可观察到动脉血压的相应变化。在动物实验中，可利用动脉插管直接测量动脉血压，通过液体导联系统和压力传感器，将动脉血压的变化在计算机采集系统中描记下来。相关观察资料家兔正常动脉血压曲线分别刺激迷走、交感、减压神经，观察血压、心率等参数的变化分别注射去甲肾上腺素、乙酰胆碱溶液，观察血压、心率等参数的变化实验假说正常家兔曲线呈现出两级波。刺激迷走神经，平均动脉降低，脉压差升高，心率减慢。刺激减压神经，平均动脉压降低，脉压差升高，心率变化不明显。刺激交感神经，平均动脉压升高，脉压差升高，心率加快。注射去甲肾上腺素，平均动脉压升高，脉压升高，心率加快。注射乙酰胆碱，平均动脉压降低，脉压升高，心率减慢。实验材料和方法实验材料实验对象健康家兔1只实验试剂25%氨基甲酸乙酯溶液，生理盐水，肝素（300U/mL），去甲肾上腺素溶液（1:10000），乙酰胆碱溶液(1:10000)、石蜡油手术器械兔箱，手术台，绳子，常用手术器械，止血钳，剪毛剪，眼科剪，支架，双凹夹，动脉插管，三通管，动脉夹，玻璃分针，手术灯，纱布，棉球，棉线，注射器（1mL,20mL）记录仪器RM6240多道生理参数记录仪，计算机采集系统，YP100血压换能器支架，三通管，保护电极实验步骤实验仪器的准备打开计算机采集系统RM6240，接通血压换能器从RM6240系统的“实验”中找出“循环实验”的“家兔血压的调节”，使显示器显示压力读数。连接压力传感器和液体传递系统在血压换能器的直管与侧管上分别加接三通管，先用装有石蜡油的注射器从直管与侧管排空压力传感器腔内的空气，关闭直管与侧管的三通管。再在直管上连接动脉插管，从直管的三通管向连接动脉插管的导管内推注含有肝素的生理盐水，使之充满液体。动物准备术前准备麻醉：取家兔一只，称重，耳缘静脉缓慢注射25%氨基甲酸乙酯(4mL/kg体重)进行麻醉。注射时速度要慢，并注意观察动物情况。当动物四肢松软，呼吸变深变慢，角膜反射迟钝时，表明动物已被麻醉，即可停止注射。固定与剪毛：将动物背位固定于手术台上（如图-2），用剪毛剪将颈部手术区的被毛剪去，即可进行手术。手术切开皮肢：在紧靠喉头下缘，沿颈部正中线作一长约5~7cm的皮肤切口，用止血钳钝性分离皮下结缔组织后，夹住少许皮肤并向两侧分开创口。分离颈部迷走、交感、减压神经和颈总动脉。迷走、交感、减压神经和颈总动脉都在气管两侧的颈动脉鞘内，因此分离前可先用手指按触气管旁的颈部组织，根据动脉搏动来确定颈总动脉的位置，沿此方向容易找到颈总动脉。在颈总动脉旁有束神经与其伴行，这束神经中包含有迷走、交感、减压神经。在气管外侧，颈总动脉与三根粗细不同的神经在结缔组织的包绕下形成血管神经束。其中最粗者呈白色为迷走神经；较细者呈灰白色，为颈部交感神经干，交感神经干有到心脏去的分支；最细者为减压神经，属于传入性神经。其神经末稍分布在主动脉弓血管壁内。减压神经一般界于迷走和交感神经之间，但其位置常有变异，且变异率很大。用拇指和食指捏住一侧切口的皮肤和肌肉，其余三指从皮肤外面略向上顶颈部气管旁软组织外部，便可暴露出与气管平行的动脉鞘，鞘内包括有靠前的颈总动脉和紧贴在后的迷走神经、交感神经和减压神经。用玻璃分针轻轻地纵行分离开鞘膜，并将颈总动脉稍移向一旁，就可见到三条平行排列的神经：迷走神经最粗、明亮；交感神经较细，光泽较暗；减压神经最细，在颈中部水平移位于前二者之间并紧挨交感神经并行。用玻璃分针分离出减压神经的一段(约1-2cm)尽量清除掉神经外结缔组织、脂肪组织，但切勿损伤神经和伴行的小血管，以免影响神经的鉴别和实验观察。先分离减压神经和交感神经，然后分离颈总动脉及迷走神经，每条神经分离出2～3cm，在各条神经下穿一条生理盐水浸泡过的不同颜色的丝线以便区别。颈总动脉下亦穿一条线备用。本实验可分离左侧颈总动脉供插动脉套管用，神经则以分离右侧为好。右侧颈总动脉亦要分离，准备提拉(或夹闭)时用。在上述手术过程中必须注意及时止血，小血管破裂出血时，则用止血钳夹住出血点并用丝线结扎止血。实施动脉插管钝性分离左颈总动脉，靠动物头侧的部分尽可能多分离些，并在其远心端穿线结扎，用动脉夹夹住动脉的近端。在此段血管下穿一条线以备套管插入后结扎用。用眼科剪在尽可能靠远心端处作一斜形切口，约剪开管径的一半，然后把动脉套管经切口向心脏方向插入动脉，用已穿好的丝线扎紧插入动脉的套管前端部分，并以同一丝线在套管的上端（针头与塑料管交连处）缚紧固定，以防套管从插入处滑出。三通管的方向一定要正确,做好插管后，要先调对三通的开启方向，然后松开动脉夹。松开动脉夹时，要先用力使夹张开，同时观察无漏血现象和其他意外情况，这才在尽力张开动脉夹的情况下，小心翼翼地将其退出血管。实验观察观察正常血压曲线。调节扫描速度与增益，可以明显地观察到心室射血与主动脉回缩形成的压力变化与收缩压、舒张压的读数。有时可以观察到血压曲线随呼吸变化，心搏为一级波，呼吸波为二级波。然后将扫描速度调慢，观察正常血压曲线。刺激迷走神经。使刺激输出端连接保护电极，轻轻提起迷走神经上的备用线，小心地将神经置于保护电极之上。记录对照血压曲线后，再用中等强度的连续电脉冲信号，通过保护电极，刺激神经。血压明显下降后即可停止刺激，并待血压恢复。如果血压并不下降，可调整刺激强度或刺激频率再行刺激。刺激减压神经，方法同上。刺激交感神经，方法同上。去甲肾上腺素对血压的影响。记录对照血压曲线后，用1mL注射器从耳缘静脉注入0.1~0.3mL去甲肾上腺素溶液，观察并记录血压变化及恢复曲线。乙酰胆碱对血压的影响。同法注入0.1~0.2mL乙酰胆碱深液，观察并记录注射前后血压变化。处死动物做完实验，先结扎颈总动脉，然后注射空气针或关闭（结扎）气管，迅速处死动物。然后取下动物身上的所有器械，尤其是动脉夹！最后将死兔置于垃圾袋中。注意事项在分离及穿线时，切勿伤及其下的神经；在颈动脉近甲状腺前动脉，分离时应稍靠其下，以免损伤。一项实验完成后，须待血压基本恢复后再进行下一项实验。随时注意动脉套管的位置，特别是动物挣扎时，避免扭转而阻塞血流或戳穿血管。随时注意动物麻醉深度，如实验时间过长，动物经常挣扎，可补注少量麻醉剂。注意保温，实验所用照明灯有保温作用。深度麻醉可使外周血管扩张，保温不好引起动物死亡。血液凝固的处理：一般凝血易发生在动脉套管的尖端，在轻度凝血时，关闭血压换能器的直管三通，切断动脉插管一端与换能器的联系，然后轻推三通管旁侧的装有肝素生理盐水的注射器，可将套管内的小血块压出。在凝血严重时，首先应用动脉夹夹闭动脉套管近心端的动脉，而后剪开结扎线，取下套管进行清洗。在补注少量肝素以后，再插入动脉套管。整个手术过程必须注意及时止血，小血管破裂出血时，则用止血钳夹住出血点并用丝线结扎止血。实验过程中分离颈总动脉和神经时，切记要采用钝性分离，以防伤到血管和神经。松开动脉夹时，要先用力使夹张开，同时观察无漏血现象和其他意外情况，这才在尽力张开动脉夹的情况下，小心翼翼地将其退出血管。结果实验记录见附录实验数据整理表10-1家兔血压参数与心率记录图序试验项目通道号平均收缩压(kPa)平均舒张压(kPa)平均动脉压(kPa)平均脉压差(kPa)心率(bpm)10-1正常全程14.5812.21132.3628610-2刺激迷走神经刺激前13.8411.612.352.25279效应期间12.299.8410.662.46210恢复期间13.0711.111.761.96301全程13.1110.9911.72.1227210-3刺激减压神经刺激前12.4510.7911.341.66286效应期间10.017.078.052.94238恢复期间12.5510.6611.291.89236全程11.619.5110.212.127210-4刺激交感神经刺激前13.1511.0311.742.12286效应期间13.7311.512.252.23293恢复期间13.4611.2411.982.22283全程13.4811.2812.012.228710-6注射去甲肾上腺素刺激前12.6510.9311.51.73284效应期间14.8712.9513.591.92249恢复期间14.5812.6113.271.97255全程13.8211.9612.581.8626710-7注射乙酰胆碱刺激前12.0610.2910.881.77292效应期间9.186.97.662.28302恢复期间11.8310.0210.621.81245全程11.079.149.781.93297假说验证家兔的正常血压曲线呈两级波，一级波随着心搏周期变化，二级波随着呼吸周期而产生。刺激迷走神经后，平均动脉血压下降，脉压差升高，心率明显减慢。刺激减压神经后，平均动脉压下降，脉压差升高，心率减慢不如刺激迷走神经明显。刺激交感神经后，平均动脉压和脉压差都轻微上升且持续，心率暂时性轻微上升。注射去甲肾上腺素，平均动脉压和脉压差显著上升且持续，心率减慢。注射乙酰胆碱，平均动脉压先显著下降再恢复，脉压差先显著上升再恢复，心率先无明显变化，后减慢。讨论和结论实验讨论血压的二级波是由于呼吸运动引起的血压波动。心搏为一级波，呼吸波为二级波。吸气时先是下降，继则上升；呼气时先是上升，继则下降，频率与呼吸频率一致。刺激迷走神经使迷走神经末梢释放乙酰胆碱增多,它与心肌细胞上的M受体结合，使心率减慢，房室传导速度减慢；同时使心房肌和心室肌的收缩力减弱从而减少心输出量，最终导致血压下降。刺激迷走神经后，家兔的血压、心率恢复较快，说明迷走效应持续时间不长。家兔减压神经是传入神经，刺激减压神经使传入神经冲动增加，使心交感中枢和交感缩血管中枢活动减弱，心迷走中枢活动加强从而使心率减慢、心收缩力减弱，心输出量减少；阻力血管舒张，外周阻力减少。总的结果是降压反射加强，血压下降。刺激减压神经后，心率并不是预料中的无明显变化，变化明显，但不如刺激迷走神经显著。验证了刺激交感神经引起了迷走中枢的活动。心交感神经的节前神经元位于脊髓第1-5胸段的中间外侧柱，其轴突末梢释放的递质为乙酰胆碱，后者能激活节后神经元膜上的N型胆碱能受体从而兴奋节后神经元。心交感节后神经元末梢释放的递质为去甲肾上腺素，与心肌细胞膜上的β型肾上腺素能受体结合，起正性变时作用、正性变传导作用和正性变力作用；导致心率加快、房室交界的传导加快；而心房肌和心室肌的收缩能力加强则使血压上升且变化幅度增大。刺激交感神经后，心率只是短暂加快，而血压变化持续时间相对长，说明交感神经的调节作用可能是更加偏重于以调节血压为目的。去甲肾上腺素主要与血管平滑肌上的α受体结合，使家兔全身血管广泛收缩，引起动脉血压的升高。虽然去甲肾上腺素也能激活心肌细胞上的β1受体而增强心肌兴奋活动，但由于血压升高刺激压力感受器，可反射性引起心率减慢。注射去甲肾上腺素后，血压和心率都保持了长时间的变化，说明可能去甲肾上腺素对血压和心率的调节能力持续性好。乙酰胆碱作用于心脏的M受体，引起心率减慢，心肌收缩力减弱，房室传导减慢甚至阻滞，心输出量明显减少，从而使血压下降。其次，乙酰胆碱还作用于血管内皮的M受体，使血管内皮细胞释放“松弛因子”，引起血管平滑肌舒张，外周阻力下降，这也血压下降的机制之一。最后，乙酰胆碱激活交感神经的突触前M-R，产生突触前调制效应，导致交感神经末梢释放去甲肾上腺素减少，从而减少交感缩血管紧张效应。这不但可降低外周阻力，减少心输出量，还可扩张容量血管而减少循环血量，最终也导致了血压的下降。注射乙酰胆碱后，血压急剧下降，而心率暂时没有减慢，可能是因为血压通过血压感受器对心率本身有调节效应，之后血压较快恢复之后，心率才明显减慢。这里血压和心率是交错受到乙酰胆碱调节的，但最终心率调节持续时间更长，说明乙酰胆碱更趋向于以调节心率为目的。实验时，在气管附近分离出来一条神经，且刺激该神经后麻醉状态的家兔发生连续的叫声，因此初步推测该神经为喉上神经。刺激该神经后血压曲线变化幅度增大，且变化频率减慢。喉上神经来自靠近颅底的迷走神经段，向下降至颈动脉内侧，在甲状腺上极上方约2～3cm处（约舌骨水平），喉上神经分为内支和外支。内支是感觉支，支配声门上方咽部的感觉；外支在咽下缩肌侧面与甲状腺上血管伴行至甲状腺上极，支配环甲肌，使声带紧张。因此我们推测实验过程中刺激的是喉上神经的外支，刺激输入后声带紧张使其发出连续叫声，从而影响到其呼吸使其呼吸频率减慢，呼吸幅度增大。思考题刺激家兔心迷走神经外周端引起血压变化的机理是什么？答：刺激迷走神经外周端使心迷走神经传出冲动增多，迷走神经末梢释放乙酰胆碱增多,提高细胞膜对钾离子的通透性并降低细胞膜对钙离子的通透性，乙酰胆碱与心脏M受体结合导致了心率减慢，房室传导速度减慢及心房肌收缩力减弱，导致了心输出量减少，最终导致了血压降低。静脉注射肾上腺素，血压常出现先升高，后降低，然后逐步恢复,其原因如何?答：静脉注射肾上腺素，血压先升高后降低然后逐渐恢复。这是因为静脉注射肾上腺素后，开始浓度较高，对心脏和a受体占优势的血管发生作用，使心跳加快心肌收缩力加强，心输出量增多，皮肤、肾和胃肠等内脏血管收缩，外周阻力增大，所以血压升高。随着血中肾上腺素的代谢，其浓度逐渐降低，对a受体占优势的血管作用减弱，而对B受体占优势的骨骼肌、肝脏、冠脉血管发生作用，使之扩张，同时由于压力感受性反射，引起血压下降，心缩力减弱，最后逐渐恢复正常。静脉注射乙酰胆碱引起血压下降,其机理是什么?答：静脉注射乙酰胆碱，引起血压下降。因为乙酰胆碱作用于心脏的M受体，引起心率减慢至停搏，心肌收缩力减弱，房室传导减慢甚至阻滞，心输出量明显减少，血压下降。其次，乙酰胆碱还作用于血管内皮的M受体，使血管内皮细胞释放“松弛因子”，引起血管平滑肌舒张，外周阻力下降，这也血压下降的机制之一。最后，ACH激活交感神经的突触前M-R，产生突触前调