生理学设计性实验

不同pH值对牛蛙离体心脏收缩活动的影响2008231144 赖泽红生科一班摘要：本实验主要是采用斯氏蛙心插管法，在保持灌流液高度恒定的情况下，分别以不同pH值的溶液对牛蛙离体心脏进行灌流，经张力换能器、RM6240D型生物信号采集处理系统与处理系统记录心肌的活动过程，探讨不同pH对离体心脏活动的影响，以揭示酸碱度与心脏收缩活动的关系。

关键词：pH值；离体心脏；收缩活动生理状态下，血液pH值保持在7.35—7.45，这是保证细胞惊醒正常代谢和机能活动的基本条件。

在生命活动的过程中，体内不断生成酸性或碱性产物，机体通过多方面的调解活动，使血液pH值保持在正常范围内。

然而，一旦机体酸碱调节失衡，会导致体内酸中毒或碱中毒，对机体造成影响。

心脏直接与血液接触，心肌细胞的收缩活动容易受血液pH值的影响。

本实验通过用不同PH值的灌流液灌流牛蛙离体心脏，观察其对心脏某些功能的影响，以揭示酸碱度与心脏收缩活动的关系，用离体牛蛙心脏，排除了在体时的神经体液干扰，故实验结果更为可靠。

一、实验材料：1、实验仪器：RM6240D型生物信号采集处理系统、张力换能器、pH酸度计。

2、常用器械：蛙板或蜡盘，蛙心夹、蛙心套管，滴管，培养皿或小烧杯，玻璃板、容量瓶，移液管、量筒、污物缸，纱布，棉线，常用手术器械。

3、药品：任氏液， HCL溶液，NaOH溶液。

4、实验动物：牛蛙2-4只（雌雄不限）。

二、实验步骤与方法1、药品配制（1）任氏液配制母液及容量成分 NaCl、 KCl 、CaCl2 、NaH2PO4 、NaHCO3 、葡萄糖、蒸馏水，注: 表内各成分除葡萄糖以 g 为单位外，均以 ml 为单位. 任氏液的配制方法：一般先将各成分分别配制成一定浓度的母液，而后按所要的容量混合。

需要注意的是：CaCl2 应在其他母液混合并加入蒸馏水后，再边搅拌边加入，以防钙盐生成。

另外，葡萄糖应在用前临时加入，否则不宜久置。

两栖类的为PH6.5-7.0 （2）不同PH浓度的任氏液配制。

不同PH值灌流液的配制。

首先，校整酸度计。

先将酸度计“PH-mv”开关拨到位置。

打开电源开关，指示灯亮，预热30分钟。

取下放蒸馏水的小烧杯，并用滤纸轻轻地吸去玻璃电极上多余水珠，在小烧杯内放入选择好的已知的PH值准确的缓冲溶液。

将电极浸入。

根据标准缓冲液的PH，将量程开关拧到 0～7 或 7～14 处。

调节控温钮指示的温度与室温相同，调节零点，使指针在PH为7.0处。

轻轻按下或稍许转动读数开关使开关卡住。

调节定位旋钮，使指针恰好指在标准缓冲溶液的PH值处。

放开读数开关，重复操作，直到数值稳定为止。

校整后,切勿再旋动定位旋钮，否则需要重新校整。

取下标准液小烧杯，用蒸馏水冲洗电极10。

其次，配制不同PH值的任氏液。

将电极上多余的水珠吸干或用被测溶液冲洗二次，然后将电极浸入被测溶液中，并轻轻转动小烧杯，使溶液均匀接触电极。

校整零位，按下读数开关，指针所指的数值即是待测溶液的PH值，若在量程PH值在 0～7 的范围内测量时指针读数超过刻度，则应该将量程开关置PH值在 7～14 处再测量。

测量完毕，放开读数开关后，指针必须指在PH值处，否则重新调整。

关闭电源，冲洗电极，并按照前述方法浸泡。

第三，将配制好的任氏液用酸度计精确标定PH值分别为 4.0， 5.0， 6.0，7.0，8.0，9.0等值梯度，密封于瓶内。

（3）离体心脏的制备动物离体处理将牛蛙双毁髓后，背位置于蛙板上，暴露心脏，仔细识别心脏左右的大血管。

找准左主动脉，并将其挑起下方穿一线，并在动脉圆锥处结扎，接着左手轻轻提起主动脉上的结扎线，挑起左右主动脉，并于左右主动脉下方穿一线，打一个活结备用，左手提起主动脉上的结扎线，右手用手术剪在动脉圆锥附近沿蛙心方向将动脉上壁剪一个小的斜口，选择大小适宜的蛙心套管，然后将盛有少量套管内 2-3 ㎝高度任氏液的斯氏蛙心套管（为了防血液凝固，堵塞套管细口部，可加少许柠檬酸钠），由开口处插入动脉圆锥。

当套管内尖端到达动脉圆锥基部时，应将套管稍稍后退，使尖端向动脉圆锥的背部后下方及心尖方向推进，经主动脉瓣插入心室腔内（于心室收缩时插入，但不可插得过深以免心室壁堵住套管下口），此时可见套管中血液冲入套管，并使液面随心脏搏动而上下移动，表明操作成功否则需退回并重新插入。

将原来准备的活结系紧，用滴管吸去套管中的血液，更换新鲜任氏液。

稳定住套管后轻轻提起备用线，将左、右主动脉，连同插入的套管用双结扎紧（不得漏液），用任氏液反复冲洗心室内余血（动作要快，不然有可能少量的血液凝固，堵住蛙心管细口），使套管灌流液不再有残留血液。

看清静脉的位置，于静脉窦下方剪断有牵连的组织，仅保留静脉窦与心脏的联系，使心脏离体（切勿损伤静脉窦）。

保持套管内液面高度一致（1.5～2 ㎝）。

（4）仪器准备：打开RM6240生物信号采集与处理系统（多道生理信号采集处理系统要先预热二十分钟），接通张力换能器输入通道。

从显示器的“设置”菜单，弹出“设计实验标记”对话框，选择“蛙心灌流”后，再从“实验项目”的“循环实验”中，选定“蛙心灌流”实验，系统进入该实验信号记录状态。

（5）将蛙心插管固定在铁支架上，用蛙心夹在心室舒张期夹住心尖，并将蛙心夹的线头连至张力换能器的应变梁上，插管内加任氏液2ml，并在插管上标记灌流的高度，在此后的实验过程中，灌流液恒定于2ml。

（千万不要夹破心脏，连接的过程中注意力量要恰当。

力过大，易拉破心脏或拉断线；力过小，张力传感器不能接受信号）（6）灌流牛蛙离体心脏：在蛙心套管 1/2 处做一标记，用任氏液将斯氏蛙心套管内血液清洗干净后，加任氏液至标记处，记录蛙心搏曲线，待心搏稳定后，记录正常蛙心搏曲线，然后更换溶液，在蛙心套管中滴加与任氏液同样液面的PH值不同的任氏液（先滴加与牛蛙正常体液相差不大的值的灌流液），并观察记录心搏曲线，待心搏出现反应后，暂停记录并快速用25℃任氏液清洗蛙心 3 次以上，然后再观察记录心搏恢复情况。

每种浓度的溶液分别在 3 只蛙心上进行重复试验。

（7）观察指标，描记心动曲线，记录心室搏动频率心率和心脏舒张状态，运用用 DPS 软件进行数据处理和数据分析。

2、实验方法1）在蛙心套管中添加2ML任氏液，标记好液面，观察心搏变化，待曲线走了一段后，保存稳定正常的曲线。

2）吸去套管中的任氏液，用已配制好的pH值为6的溶液2ml灌流离体牛蛙心脏,观察心搏变化。

待曲线出现明显变化时，立即吸取套管中的灌流液，并用新鲜任氏液清洗2到3次，待心搏回复正常。

（换液时注意不要碰到套管，以免影响描记曲线的基线）。

（3）吸去套管中的任氏液，用pH值为5的溶液2ml灌流离体心脏，观察心搏曲线的频率和振幅变化，当曲线出现明显变化时，立即吸去套管中的灌流液，迅速用新鲜任氏液清洗2到3次，待心搏回复正常。

（4）同法向套管内加入pH值为4的溶液2ml，观察并记录心搏曲线的变化。

当出现明显的变化时，立即更换任氏液，待心搏回复正常（如果恢复迟缓，可多次冲洗）。

（5）同法记录套管中分别加入pH值为8、9、10的灌流液2ml 后心搏曲线的变化。

三、试验结果：见后面页。

四、试验结果分析实验结果描述：心脏舒张状态用PH为 4.0 的灌流液灌流时，心脏完全舒张。

以后随着灌流液的PH的不断升高，当心肌收缩性逐渐增强,为PH=9.0时心脏呈痉孪性收缩状态，而当用PH为5.0-6.0的灌流液灌流时，心脏的心搏曲线变化不明显，心率变化不显著，因此可以说强酸强碱对心脏的活动有显著影响。

如图：当用PH为7.0的任氏液灌流时，心搏曲线与正常时的心搏曲线一样。

只是通过观察可发现，蛙的搏动减慢，但是变化不大。

而在整个过程中，通过心搏曲线可观察到心肌收缩幅度没有明显变化，这说明心脏功能正常，心肌收缩能力未受到影响。

但是通过数据处理软件，处理后获得的结果显示，正常的蛙心搏动曲线与PH为7.0时的心搏曲线有显著的差异。

我认为，可能是实验操作的误差，可能是配制的溶液的PH浓度存在误差。

如图：当添加PH为6.0时，心搏曲线与正常情况相比较变得很不稳定，具体情况是心率减慢，但是心率变化不大。

但是在整个过程中，心肌收缩幅度没有明显变化。

说明心脏功能正常，心肌收缩能力未受到影响。

另外经过T检验分析后，PH为6.0与正常情况有明显差别，原因可能是由于心肌活力受损，所以曲线不稳定，也可能是在实验过程中清洗不干净，或受到振荡，影响了实验结果。

如图：当添加PH为5.0的灌流液时，由于心脏受到一定程度的损伤，表现出心率减慢，收缩幅度下降的情况，但仍可以对比出，PH 为6.0的灌流液使当蛙心率明显下降，心肌收缩幅度也相应的减小，说明心肌的收缩力减弱。

如图：当添加PH为4.0的灌流液时，虽然正常情况下，由于心脏的损伤，蛙心率减慢，收缩幅度降低，但是仍可以明显的观察到，蛙心脏的心率极其明显的下降，收缩幅度也明显缩短，正如T检验结果所示，正常情况与PH为4.0的情况有极显著的差异。

如图：当添加PH为8.0时，由于在强酸的作用下，心脏表现出明显的衰弱现象，但是添加了PH为8.0的灌流液后，心率反而增加，收缩峰值也增加。

与正常时相比心率也增加了，收缩性也加强了，是整个实验中心率最高的点。

如图：当添加PH为9.0时，与正常情况相比较，心率下降，收缩幅度变小，但是变化不明显。

四、实验中的注意事项1.制备离体心脏标本时，勿伤及静脉窦。

2.蛙心夹应在心室舒张期一次性夹住心尖，避免因夹伤心脏而导致漏液。

3.每一观察项目都应先描记一段正常曲线，然后再加药并记录其效应。

加药时应在心跳曲线上予以标记，以便观察分析。

4.各种滴管应分开，不可混用。

5.在实验过程中，插管内灌流液面高度应保持恒定；仪器的各种参数一经调好，应不再变动。

6.给药后若效果不明显，可再适量滴加，并密切注意药物剂量添加后的实验结果。

给药量必须适度，加药出现变化后，就应立即更换任氏液，否则会造成不可挽回的后果，尤其是K＋，H+稍有过量，即可导致难以恢复的心脏停跳。

7.标本制备好后，若心脏功能状态不好（不搏动），可向插管内滴加1～2滴2%CaCl2或1：10000肾上腺素，以促进（起动）心脏搏动。

在实验程序安排上也可考虑促进和抑制心脏搏动的药物交换使用。

8.谨防灌流液沿丝线流入张力传感器内而损坏其电子元件。

七、实验中遇到的问题与解释在此次实验中，总共解剖了四只蛙，但有三只解剖后，心脏活性差，现试做出以下解释：1.插管插入后,管中的液面不能随心脏搏动而波动,或波动幅度不大，影响结果的观察。

(1) 插管插到了主动脉的螺旋瓣中，未进入心室。

(2)插管插到了主动脉壁肌肉和结缔组织的夹层中。

(3)插管尖端抵触到心室壁。

(4)插管尖端被血凝块堵塞。

2.插管后，心脏不跳动。

（1）心室或静脉窦受损。