［实验原理］

心脏的正常节律性活动需要一个适宜的内环境（如Na⁺、K⁺、Ca²⁺等的浓度及比例、pH值和温度），而内环境的变化则直接影响到心脏的正常节律性活动。在体心脏还受交感神经和迷走神经的双重支配，交感神经末梢释放去甲肾上腺素，使心肌收缩力加强，传导速度加快，心率加快；迷走神经末梢释放乙酰胆碱，使心肌收缩力减弱，心肌传导速度减慢，心率减慢。将失去神经支配的离体心脏保持于适宜的理化环境中（如任氏液），在一定时间内仍能产生自动节律性兴奋和收缩。而改变任氏液的组成成分，离体心脏的活动就会受到影响。

［实验目的］

1.学习蛙离体心脏灌流方法。

2.观察Na⁺、K⁺、Ca²⁺、肾上腺素、乙酰胆碱等因素对心脏收缩活动的影响。

［实验材料与方法］

1、实验材料：蟾蜍

2、试剂与器材：RM6240系列多道生理信号采集处理系统、张力换能器、蛙类常用手术器械一套、玻璃分针、蛙板、蛙钉、蛙心插管、蛙心夹、试管夹、滴管（2支）、试剂瓶、烧杯、双凹夹、万能支架、细线。

3、实验方法与步骤

（1）记录心脏在只有任氏液时的收缩曲线，观察心率及收缩幅度，并将其作为正常对照。

（2）Na⁺的作用：用吸管吸出插管中的任氏液后，换以等量的0.65％氯化钠溶液，记录并观察心跳的变化。有变化出现时，应立即将插管内液体吸出，并以等量任氏液换洗2～3次，至心跳恢复正常。

（3）K⁺的作用：将1～2滴2％的氯化钾溶液加入灌流液中，记录并观察心跳变化。有变化出现时，应立即以等量任氏液换洗数次，至心跳曲线恢复正常。

（4）Ca²⁺的作用：将1～2滴2％的氯化钙溶液加入灌流液中，记录并观察心跳变化。有变化出现时，应立即以等量任氏液换洗数次，至心跳曲线恢复正常。

（5）肾上腺素的作用：将1～2滴1：10000肾上腺素加入灌流液中，记录并观察心跳变化。有变化出现时，应立即以等量任氏液换洗数次，至心跳曲线恢复正常。

（6）乙酰胆碱的作用：将1～2滴1：10000乙酰胆碱加入灌流液中，记录并观察心跳变化。有变化出现时，应立即以等量任氏液换洗数次，至心跳曲线恢复正常。

（7）阿托品的作用：将1～2滴1：2000阿托品加入灌流液中，并立即加入1～2滴1：10000乙酰胆碱，记录并观察心跳变化。有变化出现时，应立即以等量任氏液换洗数次，至心跳曲线恢复正常。

［实验结果］

1.细胞外液中Na^＋浓度↑，则使心肌收缩力减弱，如图1所示。

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                                        图1

2.细胞外液中K^＋浓度↑，则使心肌收缩力减弱，趋向于舒张；过高，则使心肌停止在舒张状态，如图2所示。

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                                  图2

3、细胞外液中Ca^２＋浓度↑，心脏跳动幅度先变小后稍微变大，如图3所示

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                                  图3

4.向灌流液中加入适量肾上腺素，心肌收缩明显加强，如图4所示

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                                    图4

5.向灌流液中加入适量乙酰胆碱，收缩力减弱，如图5所示。

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             图5

6，向灌流液中先加入适量阿托品再加乙酰胆碱，心脏跳动无明显变化，如图6所示。

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                                  图6

［注意事项］

（1）各药品的滴管分开使用，不能混淆。

（2）每次给药前要有正常心博曲线，和给药标记

（3）药效出现后立即将药吸出，并冲洗干净等心脏搏动恢复正常以后再进行下一项实验。

（4）插管内液平面应保持一致。

（5）换能器头段保持向下倾斜，防止进水。

（6）蛙心插管不要插得太深，防止损伤心脏。

［实验讨论］

1. 细胞外液中Na^＋浓度↑，则使心肌收缩力减弱

原因是心肌的收缩活动是由Ca²⁺触发的，由于心肌细胞的肌浆网不发达，故心肌收缩的强弱与细胞外Ca²⁺浓度呈正比。用 0．65％NaCL溶液灌注心，由于灌注液中缺乏Ca²⁺，以致心肌细胞动作电位二期内流Ca²⁺减少，胞浆Ca2+浓度减少，心肌的收缩活动也随之减弱。如果长时间用0．65％NaCL溶液灌流蛙心，心脏最终会停止收缩，但心肌仍能产生动作电位（即产生兴奋），这种现象称为兴奋一收缩脱耦联，是心肌细胞内缺少Ca²⁺后的表现。

2. 用2%KCL溶液灌注蛙心时，心跳减弱

用KCL溶液灌注蛙心时，心跳明显减弱，甚至出现心脏停止于舒张状态的现象。因为细胞外K⁺浓度增高时K⁺与Ca²⁺有竞争性拮抗作用，K⁺可抑制细胞膜对Ca²⁺的转运，使进人细胞内Ca²⁺减少，心肌的兴奋一收缩耦联过程减弱心肌收缩力降低。当细胞外K⁺浓度显著增高时，膜内外的K⁺浓度梯度减小，静息电位的绝对值过度减少，Na⁺通道失活，心肌的兴奋性完全丧失，心肌不能兴奋和收缩，停止于舒张状态。

3．滴加2％CaCL₂溶液后，心脏跳动幅度先变小后稍微变大

理论上在Ca²⁺浓度较高的情况下，心脏会停止在收缩状态。这种现象称为“钙僵”。心肌的舒缩活动与心肌肌浆中 Ca²⁺浓度高低有关。当Ca²⁺浓度升高至10-5M水平时，作为钙受体的肌钙蛋白结合了足够的Ca²⁺，这就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Ca²⁺浓度降至10-7时，Ca²⁺任氏液灌注蛙心,使得肌浆中Ca²⁺浓度不断升高，Ca²⁺与肌钙蛋白结合数量不断增加，甚至达到只结合而不解离的程度，于时心肌将持续收缩，因而出现“钙僵”。而本实验中，心脏跳动幅度先变小后稍微变大，原因可能是蟾蜍心脏机能受损，或更换试剂时未用任氏液清洗干净，受到其它离子影响。

4. 滴加肾上腺素后，蛙心收缩增强

向蛙心滴加肾上腺素后，可见蛙心收缩增强，心脏舒张完全，其机理为肾上腺素与心肌细胞膜的β受体结合，提高心肌细胞和肌浆网膜Ca²⁺通透性导致肌浆中Ca²⁺浓度增高，使心肌改缩增强。
另外，肾上腺素还有降低肌钙蛋白与Ca²⁺亲和力，促使肌钙蛋白对Ca²⁺的释放速率增加；提高肌浆网膜摄取Ca²⁺的速度，刺激Na⁺ - Ca²⁺交换使复极期向细胞外排出Ca²⁺的作用加速。这样，将使心肌舒张速度增快，整个舒张过程明显加强。
5.加入乙酰胆碱，收缩力减弱

滴加乙酰胆碱后，心收缩减弱，心率减慢。其机理为：乙酰胆碱与心肌细胞膜M受体结合，一方面提高心肌细胞膜K⁺通道的通透性，促使K⁺外流，将引起：①窦房结细胞复极时K⁺外流增多，最大复极电位绝对值增大；衰减过程减弱，自动除极速度减慢。这两方面因素导致窦房结自律性降低，心率减慢；②复极过程中K⁺外流增加，动作电位2、3期短，Ca²⁺进人细胞内减少，使心肌收缩减弱；另一方面乙酰胆碱可直接抑制Ca²⁺通道，减少Ca²⁺内流，进而使心肌收缩减弱。

6.  先加阿托品再加乙酰胆碱：心脏跳动无明显变化

    原因是阿托品能与心肌细胞膜的M胆碱受体结合，妨碍乙酰胆碱与其结合，从而起抗胆碱作用。

［实验结论］

本实验证实了Na⁺、K⁺、Ca²⁺、肾上腺素、乙酰胆碱等因素对心脏收缩活动具有一定影响，阿托品也能很好地抑制乙酰胆碱的作用。但因为实验操作技能有限以及可能实验材料（蟾蜍心脏机能受损）出现问题，导致实验结果与理论情况不符。