电解质与药物对离体 蛙心的作用 人体机能实验中心

目录 一. 实验目的 二. 实验原理及相关知识 三. 实验材料 四. 实验步骤 五. 思考题 六. 实验小结

一. 实验目的 1. 学习离体蛙心灌流的实验方法 2. 观察内环境 (interna lenvironment) 因素的改变和 强心甙类药物对离体蛙心活动的影响

二. 实验原理及相关知识 内环境的各种物理、化学性质是保持相对稳定 的, 称为内环境的稳态 (homeostasis). 保持内环境 的稳态是细胞维持正常生理功能的必要条件, 也 是机体维持正常生命活动的必要条件. 心脏正常 的节律性活动必须在适宜的理化环境中进行， 一旦内环境稳态被破坏，心脏的活动就会受到 影响。

蟾蜍心脏离体后，用理化特性近似于血 浆的任氏液灌流，在一定时间内, 可保持其比 较稳定的节律性兴奋和收缩 (excitation and contraction). 如改变任氏液的组成成分，离体 心脏的心率和心肌收缩力就会发生相应的改 变。 任氏液的组成成分表 母液 成分 20%NaCl (ml) 10% KCl (ml) 10%CaCl 2 (ml) 5%NaHCO 3 (ml) 1%NaH 2 PO 4 (ml) 葡萄糖 (g) 蒸馏水 加至 (ml) 任氏液

1. 去除灌流液中的 K+ 细胞外液 K+ 浓度降低 阈电位之间的差距扩大 静息电位绝对值增大 兴奋所需的刺激强度增大 兴奋性降低

细胞外 K+ 浓度轻度升高 静息电位的绝对值减小 引起兴奋所需的刺激强度减小 阈电位之间的差距缩小 兴奋性升高 灌流液加入 K+ 细胞外严重高 K + 静息电位显著减少时. 部分 Na+ 通道失活 阈电位水平上移 兴奋性降低,

2. 心肌细胞肌质网贮 Ca 2 + 量少, 在收缩过程中有 赖于细胞外 Ca 2 + 的内流. 在心肌动作电位的平台 期, 细胞外的 Ca 2 + 通过 L 型 Ca 2 + 通道流入细胞, 使 胞质内 Ca 2 + 浓度升高, 从而触发肌质网释放大量 Ca 2 +, 胞质内的 Ca 2 + 浓度升高约 100 倍, 引起心肌 收缩. 这个过程称为钙触发钙释放 (calcium- induced calcium release). 所以, 在一定范围内 增加细胞外液 Ca 2 + 浓度, 可使心肌收缩增强 ; 反 之, 降低细胞外液中的 Ca 2 +, 可使心肌收缩力减 弱.

3. 加入酸类，使细胞外 H ＋的浓度升高， H ＋和 Ca 2 ＋竞争性结合肌钙蛋白的结合位点， 从而抑制 Ca 2 ＋与肌钙蛋白结合，使心肌收 缩力量减弱。 当再加入 NaHCO 3 后， HCO 3 - 与 H+ 结合, 解 除了 H ＋对 Ca 2 ＋的抑制作用， Ca 2 ＋又可与 肌钙蛋白结合，心肌的收缩力量恢复.

H+ Ca2 ＋ 肌钙蛋白 心肌收缩力减弱 NaHCO 3 抑制 4. 心肌收缩力增强

4. 强心苷类药物，能够增强心肌收缩能力， 减慢心率。过量的强心苷可明显提高浦肯野 纤维的自律性及缩短其有效不应期 (ERP), 抑 制心肌细胞膜上 Na ＋、 K 十－ ATP 酶，使细 胞内缺 K 十，导致室性心动过速、室颤等心律 失常。 细胞外 K 十能阻 止强心苷与 Na ＋、 K 十－ ATP 酶结合，减轻 或阻止强心苷毒性的发展。

5. 乙酰胆碱 (actylcholine ， Ach) 为胆碱能递 质。它可引起窦房结舒张期自动除极延缓、 复极化电流增加动作电位达阈值的时间延长, 导致心率减慢 ; 可延长房室结和浦肯野纤维的 不应期, 减慢传导 ; 可激动交感神经末梢突触 前 M 胆碱受体, 抑制交感神经末梢去甲肾上腺 素释放, 减弱心肌收缩力.

6. 肾上腺素 (adrenaline,epinephrine) 是肾上 腺髓质的主要神经递质. 作用于离体心肌的 β 1 受体, 加强心肌收缩性, 加速传导, 加速心 率, 提高心肌的兴奋性, 特征表现为加速收缩 性发展的速率 ( 正性缩率作用,positive klinotropic effect)

三. 实验材料 蟾蜍；铁支架、双凹夹、滴管、蛙心夹、 蛙类手术器械一套、蛙板、张力换能器、 BL-420E 生物机能实验系统； 0.65%NaCl 、 1%KCl 、 2%CaCl 2 、 3 ％乳酸、 2.5%NaHCO 3 、 1:10000 乙酰胆碱 （ Actylcholine Ach ）、 1:10000 肾上腺素 （ Adrenaline AD ）、 0.25g/L 毒毛花苷 K （ strophanthin K ） 、 10g/L KCl 、任氏液。

四. 实验步骤 1 ．制备蟾蜍离体心脏 (1) 暴露心脏 取蟾蜍一只，破坏脑和脊髓，使其仰卧于蛙板上， 剪去胸部皮肤及胸骨，再用眼科剪剪开心包，暴 露心脏和动脉干。 (2) 识别蛙心结构 蛙心的腹面观与背面观

蛙心的解剖结构

(3) 蛙心插管 在主动脉左侧分支下穿两根线，右侧分支下 穿一根线，动脉主干下穿一根线备用。先结 扎动脉干右侧分支，再用玻璃针将心脏翻至 背面，在静脉窦以外结扎前后腔静脉（注意 勿扎住静脉窦）。将心脏翻至腹面结扎动脉 干左侧分支远端，然后用眼科剪刀在左侧分 支近心端剪一斜口。取一蛙心套管，注入适 量任氏液于管内，用右手食指堵住套管外口

拇指、中指和无名指夹持蛙心套管，用左 手提起动脉干左侧分支远端结扎线，将蛙 心套管的尖端自斜口插入动脉腔内，插至 动脉圆锥时略向后退，在心室收缩时，沿 心室后壁方向向下插入心室。插管进入心 室后，管内液面会随着心室跳动而上下波 动。最后用近心端备用线结扎并固定蛙心 套管和动脉管壁，并将结扎线固定于套管 侧壁的小突起上。

（ 4 ）游离心脏 提起套管，在结扎线远心端分别剪断动脉干 左﹑右侧分支和前﹑后腔静脉，将心脏离体。随 即用任氏液反复换洗套管内液体至完全澄清。

穿线 剪开切口 插管 游离

2 ． BL-420E 生物机能实验系统的调试 (1) 仪器连接 用双凹夹将蛙心套管固定于铁支架上备用。在心 室舒张时，用蛙心夹夹住心尖约 1.5 毫米， 将 蛙心夹上的棉线向下绕过滑轮 ( 或直接 ) 连接到 张力换能器上，再将张力换能器连接到计算机 的相应接口。 (2) 按程序进入计算机操作系统。 (3) 进入 BL-Newcentury 软件主界面的菜单条 “ 实 验项目 ” 栏，选择 “ 循环实验 ” 中 “ 蛙心灌流 ” 项。 (4) 记录前根据实验要求适当调整各项参数。

蛙心灌流实验装置的连接简图

3 ．实验装置准备妥当后，按以下实验项目进行 观察。 (1) 描记正常心脏收缩曲线，曲线幅度代表心室 收缩的强弱，单位时间内的曲线个数代表心跳 频率。曲线向上移动表示心室收缩，其顶点水 平代表心室收缩所达到的最大程度；曲线向下 移动表示心室舒张，其最低点即基线水平代表 心室舒张的最大程度。 (2) 吸出插管内全部任氏液，换 0.65%NaCl, 观 察心搏曲线变化，待效应出现后，用新鲜任氏 液反复换洗直至心搏曲线恢复正常。

波形显示

(3) 在任氏液中加入 3 ％ CaCl 2 液 1 ～ 2 滴，观 察心搏变化，效应出现后反复换洗至曲线恢 复正常。 (4) 加入 1 ％ KCl 液 1 滴，观察心搏变化，效应 出现后反复换洗至曲线恢复正常。 (5) 加入 1 ： 10,000 肾上腺素 1 ～ 2 滴，效应出 现后反复换洗至曲线恢复正常。 (6) 在任氏液中加入 1 ： 10,000 的乙酰胆碱 1 滴，观察心搏变化，效应出现后反复换洗至 曲线恢复正常。

(7) 任氏液中加入 3% 乳酸 1 滴，观察心搏 变化，效应出现后加入 1 ～ 2 滴 2.5%NaHCO 3, 再观察心搏曲线的变化， 至心搏曲线基本恢复时，再用新鲜任氏液 反复换洗直至心搏曲线恢复正常。 (8) 每隔 30 秒加入 0.25g/L 毒毛旋花子甙 K 0.2ml ，直至出现心动过速或早搏。 (9) 出现心律失常后，向插管内加入 10g/L KCl 溶液 2 ～ 4 滴，观察心率及心律变化。

注意事项 1 ．制备标本时尽量避免手和器械碰触心脏，结扎 静脉时，勿扎住静脉窦 2 ．插入蛙心插管后，立刻用任氏液反复换洗，待 插管内的液体变成完全澄清为止； 3 ．加入药物时，先加入 1 ～ 2 滴，如果作用不明 显再补加，不可一次加入太多药物，以免损伤心 肌。当每种化学药物（尤其是抑制心脏活动的药 物）作用已明显时，应立即换洗，以免心肌受损。 反复用任氏液换洗数次，待心跳恢复后再进行下 一个实验。

4 ．连接蛙心夹和张力换能器的棉线松紧度要 合适。 5 ．做每项实验时，都要在实验记录上做标记 或者注解，以免混淆。 6 ．每项实验时均应保持套管内的液面在相同 高度。

六. 实验小结 观察电解质和药物对离体心脏的影响, 并分析其 发生机制 观察项目 处理后 心率 收缩力 心律 毒毛花苷 K 减慢 增强 紊乱 KCl 任氏液 增快 恢复正常 规律 毒毛花苷 K 过量对蟾蜍离体心脏活动的毒性作用及解救

观察项目 处理后 原因 心率收缩力 0.65%NaCl 减慢 减小缺少 K+ 、 Ca2+ 3 ％ CaCl 2 加快 增大 Ca2+ 浓度增加， Ca 触发 Ca 释放 增加 1 ％ KCl 减慢 减小 K+ 浓度过高，使 Na+ 通道失活 1 ： 10,000 肾上腺素 加快 增大正性肌力正性传导正性频率 1 ： 10,000 乙酰胆碱 减慢 减小 负性肌力负性传导负性频率 3% 乳酸 减慢 减小 抑制 Ca2+ 与肌钙蛋白结合， Ca 触发 Ca 释放减少 2.5%NaHCO 3 加快 增大 中和 H+ ，使 Ca2+ 恢复与肌钙蛋 白结合 K+ 、 CA2+ 、 H+ 、 AD 、 Ach 对蟾蜍离体心脏活动的影响