生理科学实验设计书

【实验目的】

1、观察家兔高镁血症的症状。

2、了解钙镁拮抗的原理并学习用氯化钙缓解高镁血症的方法。

【立题依据】

镁

镁是人体必需的矿物元素，因为镁在人体的含量较多，故被成为常量元素。正常成人身体总镁含量约25克，其中60％-65％存在于骨，齿，27％分布于软组织。镁主要分布于细胞内，细胞外液的镁不超过1％。它的主要生理功能是：激活人体多种酶的活性；维护骨骼生长和神经肌肉的兴奋性；维护胃肠道和激素的功能。如果镁缺乏，对上述功能会发生影响，可导致血清钙下降；神经肌肉兴奋性亢进；对血管功能可能有潜在的影响（有人报告低镁血症患者可有房室性早搏，房颤以及室速和室颤，半数有血压升高；可能是绝经后妇女骨质疏松症的一种危险因素；也有研究表明镁耗竭可导致胰岛素抵抗（与糖尿病有关）。镁在粗粮，绿叶蔬菜，坚果中含量丰富，而肉类，淀粉食物和牛奶中镁的含量属中等。

-------资料来自《健康与生活》高镁血症病因

高镁血症以急性或慢性肾功能衰竭多见，但一般肾功能衰竭患者血镁大多仍能维持正常或正常偏高水平，且无高镁血症导致的症状。如果一时摄入过多(如使用抗酸剂)或经其他途径进入体内过多(例如肌注硫酸镁等)，则有可能出现明显高镁血症并出现症状。此外，甲状腺素可抑制肾小管镁重吸收、促进尿镁排出，故某些黏液性水肿的患者可发生高镁血症。醛固酮也有抑制肾小管镁重吸收、促进尿镁排出的作用，故Addison病患者可有高镁血症。

-------资料来自《百度百科》镁的生理作用：

高镁血症主要由机体内镁摄入过多或排出减少所致，血清镁浓度高于 1.25mmol/L （2.5mEq/L）时为高镁血症。

高镁血症的临床表现与血清镁升高的幅度及速度均有关。短时间内迅速升高者临床症状较重。

一般早期表现为食欲不振、恶心、呕吐、皮肤潮红、头痛、头晕等，因缺乏特异性，

容易忽视。当血清镁浓度迅速升高，可出现神经-肌肉及循环系统的明显改变。

1.对神经-肌肉的影响:故表现为呼吸肌无力和中枢抑制状态。其主要机制是：高浓度血镁有箭毒样作用，能使神经-肌肉连接点释放的乙酰胆碱量减少，抑制神经-肌肉兴奋的传递

2.对心血管系统的影响

(1)对心脏的影响：主要表现为自律性细胞的抑制作用，表现为窦性心动过缓、各种情况的传导阻滞组织。由于高位正常细胞的自律性降低，低位自律性细胞兴奋，可发生各种心律失常。

(2)对血管的影响：高血镁可抑制交感神经节前纤维乙酰胆碱的释放，相应去甲肾上腺素释放减少；当然也抑制副交感神经释放乙酰胆碱，但由于前者的作用更强，故表现为血管平滑肌舒张，皮肤潮红，血压下降。

3.对平滑肌的影响：高镁血症对平滑肌有显著抑制作用。血管平滑肌抑制可以使血管扩张，导致外周阻力和动脉血压下降，内脏平滑肌抑制可以引起嗳气、腹胀、便秘和尿潴留等症状。

4.对呼吸系统的影响：严重高血镁可使呼吸中枢兴奋性降低和呼吸肌麻痹，导致呼吸停止。

-------资料来自《病理生理学》钙镁拮抗：

钙镁粒子具有相同的电荷和较为接近的半径，在与配体配位时彼此可以在一定程度上取代，但是结合强度（或稳定常数）不一样，如果作用在生物分子上，就会造成这些生物活性分子的构象发生变化，进而影响其活性，通常这种取代会降低活性，这种作用称为钙镁拮抗作用。

有学者认为此两种离子在化学性质上相近，可能互相竞争神经细胞上同一受体，因此增加Ca2＋浓度就能排斥Mg2十与受体结合，但是缺Mg2 ＋所致之症状用Ca2＋治疗时，反而使症状加重。

因此，在高镁血症时，静脉注射10%葡萄糖酸钙或5%氯化钙常能缓解症状。

-------资料来自《中国医师》【实验方案】

1.实验材料

家兔；Medlab生物信号采集系统，三通管，手术器械，兔手术台，固定盒，气管插管，动脉插管，5ml、10ml注射器，酒精棉，镊子，盘称，压力换能器，25%硫酸镁注射液，5%氯化钙注射液，1%戊巴比妥钠，0.2%肝素生理盐水，生理盐水。

2. 实验分组

3. 观察指标

4. 实验方法与步骤

1、实验参数设置。打开计算机，启动Medlab生物信号采集处理系统，按照下表进行本实验的计算机参数软件设置。或者直接选择“动脉血压记录”定制实验。

Medlab系统实验设置参数

采样参数

显示方式连续记录

采样间隔 1ms

采样通道 1（DC）

处理名称血压（kPa）

放大倍数 200

滤波全通10kHz X轴压缩比 10：1

Y轴压缩比 8:1

2、将动脉导管和压力换能器通过三通管相连接，并预先充满0.2%肝素生理盐水，排净气泡，设置好压力零点备用。

3、每组取家兔1只，称重后观察并记录其呼吸、肌张力及大小便等正常情况。

4、用剂量2.5 ml/kg静脉注射硫酸镁，观察兔子、肌张力及大小便情况的变化。

5、随后迅速将兔子固定于手术台上，用1％盐酸普鲁卡因局部浸润麻醉，手术后进行气管插管。分离一侧颈总动脉，向进心端插入充满0.2%肝素生理盐水的动脉插管，导管另一端与连接第1通道的压力换能器相连接。打开动脉夹。记录一段时间内的兔子血压曲线图。

6、再给兔子自耳缘静脉缓慢注射氯化钙溶液2 ml/kg，记录一段时间内的兔子血压曲线图变化。

7、待兔子恢复正常后（观察肌张力与呼吸是否恢复），再用1%戊巴比妥钠（3ml/L）耳缘静脉注射，全麻家兔。

8、观察记录耳缘静脉注射硫酸镁前后家兔的血压、心率、呼吸、肌张力、大小便的情况。

然后再注射氯化钙，观察上述情况有没有改变。

【实验结果预测】

1.正常情况下注射硫酸镁溶液，可观察到家兔四肢肌张力，颈肌张力下降，呼吸频率减慢，

其原因是镁离子抑制运动神经末梢释放乙酰胆碱，从而阻断运动神经末梢和骨骼肌之间的运动终板的冲动传递，而使骨骼肌松弛。呼吸频率迅速下降是因为镁离子抑制呼吸中枢。氯化钙溶液注射后能恢复正常其原因是镁离子特异性地竞争钙离子受点，拮抗钙离子的作用。反之，钙离子也有拮抗镁离子的作用，可促使运动神经末梢释放乙酰胆碱，恢复运动终板的运动传递，而使骨骼肌恢复功能，呼吸也变正常。

2.在戊巴比妥钠全麻家兔的的基础上，再注射硫酸镁，可见血压骤然下降，用氯化钙抢救无效。其原因是戊巴比妥钠的作用为中枢抑制，且抑制了钙离子依赖性动作电位，抑制钙离子依赖性递质的释放，而硫酸镁的注射，加深了中枢抑制，导致家兔死亡。【创新点】