蟾蜍骨骼肌興奮與收縮實驗.doc

專業(yè)： 臨床醫(yī)學姓名： 學號： 日期： 2013.3.7地點： 教C實驗報告課程名稱：生理科學實驗 指導(dǎo)老師：虞燕琴 成績：實驗名稱蟾蜍骨骼肌興奮與收縮實驗同組學生：一、實驗?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?、實驗?nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填） 四、操作方法和實驗步驟五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理六、實驗結(jié)果與分析（必填）本人Email： 蟾蜍骨骼肌興奮與收縮實驗（浙江大學醫(yī)學院 級臨床醫(yī)學七年制生理科學實驗 班 組，浙江 杭州 310058）摘 要 目的：學習RM6240多道生理信號采集處理系統(tǒng)和換能器的使用。學習蟾蜍坐骨神經(jīng)腓腸肌標本制備方法。觀察不同刺激強度頻率對肌肉收縮的影響。觀察神經(jīng)肌接頭興奮傳遞和骨骼肌興奮的電變化與收縮之間的時間關(guān)系及其各自特點。方法：在保持刺激時間恒定的條件下，逐步增加對蟾蜍坐骨神經(jīng)的刺激強度和改變電脈沖刺激頻率，利用RM6240觀察記錄腓腸肌收縮張力變化。結(jié)論：當波寬為0.1ms的單刺激時，閾刺激時，肌肉收縮力1.4370.828g，最大刺激時，肌肉收縮力11.1625.797g，兩者有顯著性差異（p0.01），兩者間肌肉收縮力隨著刺激強度的增加而增大；在最大刺激作用下，不完全強直收縮臨界頻率為5Hz，肌肉收縮力為18.4411.97g，完全強直收縮臨界頻率為20.74.9Hz，肌肉收縮張力為74.8240.91g，后者肌肉收縮張力明顯高于前者，兩者有顯著性差異（p0.01），兩者間肌肉收縮力隨著刺激頻率的增加而增大。不同的刺激強度和頻率對蟾蜍坐骨神經(jīng)腓腸肌有不同的影響，在一定范圍內(nèi)，具有遞增關(guān)系。關(guān)鍵詞 腓腸??；單收縮；完全強直性收縮；不完全強直性收縮；閾刺激1 材料和方法1.1材料1.1.1 實驗動物：蟾蜍。1.1.2 藥品與試劑：任氏液(Ringers solution)。1.1.3 儀器：RM6240生物信號處理系統(tǒng)、神經(jīng)肌肉標本盒（nerve-muscle chamber )、張力換能器、鋅銅弓、玻璃分針、鑷子、剪刀、蛙板。1.2 方法1.2.1坐骨神經(jīng)腓腸肌標本制備：蟾蜍毀腦脊髓，去上肢和內(nèi)臟，下肢剝皮浸于任氏液中。將蟾蜍下肢背面向上置于蛙板上，用剪刀從脊柱正中剪開分成兩個下肢標本，用玻璃分針分離脊柱傍的坐骨神經(jīng)，用線在近脊柱處結(jié)扎，剪斷神經(jīng)，從大腿至腘窩分離坐骨神經(jīng)。去除股骨上的肌肉，距膝關(guān)節(jié)1cm剪斷股骨，分離腓腸肌跟腱穿線結(jié)扎，剪斷跟腱，游離腓腸肌，在膝關(guān)節(jié)處剪去小腿。1.2.2儀器連接和參數(shù)設(shè)置：固定股骨，坐骨神經(jīng)搭于電極上。連接腓腸肌的張力換能器接第1通道，神經(jīng)肌肉標本盒1對刺激電極接刺激輸出通道，1對神經(jīng)信號記錄電極接第2通道。將腓腸肌跟腱的扎線固定在張力換能器懸臂梁上，不宜太緊，此連線應(yīng)與桌面垂直，調(diào)節(jié)微距調(diào)節(jié)器，將前負荷調(diào)至2g。在“實驗”菜單中選擇生理科學實驗中的“骨骼肌收縮”進入實驗狀態(tài)。參數(shù)：通道時間常數(shù)直流，靈敏度10-30g，濾波頻率100Hz、 采樣頻率400-1KHz，掃描速度1s/div。刺激通道選單刺激模式，強度0.12V，波寬0.1ms，延遲1ms。 1.3 統(tǒng)計處理：對各次的收縮強度、收縮張力和頻率等數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)進行t檢驗，以p0.01表示差異有統(tǒng)計學意義。2 觀察項目2.1不同刺激強度刺激坐骨神經(jīng)對肌肉收縮張力的影響：從0.1V逐漸增大刺激強度，找出剛能引起肌肉出現(xiàn)微小收縮的刺激強度，即閾刺激強度。繼續(xù)增強刺激強度，觀察肌肉收縮反應(yīng)是否相應(yīng)增大。繼續(xù)增強刺激強度，直至肌肉收縮曲線不能繼續(xù)升高為止,這時的刺激強度即最大刺激強度。2.2最大刺激強度時，不同刺激頻率刺激坐骨神經(jīng)對骨骼肌收縮張力的影響：用最大刺激強度，使刺激頻率逐漸增加，記錄不同頻率時的肌肉收縮曲線，觀察不同頻率時的肌肉收縮變化。2.3同步記錄神經(jīng)干動作電位、骨骼肌動作電位和肌肉收縮曲線。最大刺激強度下采用雙刺激模式，波間隔分別為0.1,0.5,2,10,100,1000ms。3. 實驗結(jié)果3.1記錄閾刺激和最大刺激對波寬為0.1ms的單刺激，閾刺激產(chǎn)生的肌肉收縮力1.4370.828g顯著小于最大刺激產(chǎn)生的肌肉收縮力11.1625.797g（p0.01），閾刺激時刺激強度為0.5400.211V，明顯小于最大刺激時刺激強度0.9990.409V，差異有統(tǒng)計學意義（p0.01）。在閾刺激和最大刺激之間，肌肉的收縮力隨著刺激強度的增加而增加，當達到最大刺激后不再增加。見表1 圖1表1. 刺激坐骨神經(jīng)引起蟾蜍腓腸肌收縮的閾刺激和最大刺激閾刺激最大刺激樣本強度（V）收縮張力（g）強度（V）收縮張力（g）10.400 1.800 0.700 10.490 20.650 0.500 1.250 24.230 30.500 1.447 1.550 11.433 40.550 3.180 0.800 16.370 50.550 1.832 1.350 13.320 60.350 1.450 0.650 5.800 70.400 1.920 0.700 9.320 80.250 0.800 0.340 8.700 90.850 1.110 1.450 7.900 100.900 0.330 1.200 4.053 average0.540 1.437 0.999 11.162 SD0.211 0.828 0.409 5.797 圖1. 刺激坐骨神經(jīng)引起蟾蜍腓腸肌收縮的閾刺激和最大刺激3.2單收縮與不完全強直的臨界頻率，不完全強直與完全強直的臨界頻率在最大刺激作用下，單收縮臨界頻率為1Hz，肌肉收縮力為10.465.81g，不完全強直收縮臨界頻率為5Hz，肌肉收縮張力為18.4411.79g，完全強直收縮頻率為20.74.9Hz，肌肉收縮力為74.8240.91g，完全強直收縮張力明顯高于不完全強直收縮，差異具有顯著性（p0.01），從不完全強直收縮到完全強直收縮之間，隨著刺激頻率的增加，肌肉收縮力逐漸增大。見表2，圖2表2. 刺激坐骨神經(jīng)引起腓腸肌單收縮的刺激頻率和完全強直的刺激頻率 單收縮不完全強直收縮完全強直收縮 樣本頻率(Hz)張力(g)頻率(Hz)張力(g)頻率(Hz)張力(g)112.80 5 6.65 16.0 23.502116.00 5 40.00 21.0 101.003114.11 5 18.32 23.0 122.014111.55 5 32.06 18.0 129.155111.36 5 19.24 29.0 85.74615.50 5 7.15 29.0 58.26717.86 5 10.97 20.0 29.168122.00 5 31.00 15.0 105.02918.43 5 8.98 18.0 75.841014.94 5 10.07 18.0 18.50average110.46 5 18.44 20.7 74.82SD05.81 0 11.97 4.9 40.91圖2. 刺激坐骨神經(jīng)引起腓腸肌單收縮的刺激頻率和完全強直的刺激頻率3.3不同刺激波間隔的肌肉張力在最大刺激強度下，0.5ms的波間隔肌肉收縮張力為7.045.24g，2ms的波間隔肌肉收縮張力為8.186.37g，10ms的波間隔肌肉收縮張力為13.527.12g。2ms的波間隔時與10ms的波間隔時具有顯著差異（p0.01）。在一定范圍內(nèi)隨著波間隔的增加肌張力也隨之增加。見表3 圖3表3.不同波間隔時的收縮張力雙刺激波間隔 樣本0. 5ms2ms10ms112.97 18.58 22.50 211.01 11.56 22.43 35.24 5.35 18.65 514.80 15.57 15.90 62.71 3.77 7.84 71.54 1.85 7.13 86.36 7.02 7.40 91.69 1.76 6.31 average7.04 8.18 13.52 SD5.24 6.37 7.12 圖3.不同波間隔時的收縮張力4討論4.1因為實驗用的蟾蜍有大小生理狀況等不同差異，制作得到的腓腸肌標本也具有差異，而且這種差異有時會比較大，這就造成了一些組之間實驗數(shù)據(jù)的差異。另外，腓腸肌離體后神經(jīng)肌肉會漸漸失活，失活的速度取決于蟾蜍本身的狀況以及組員滴加任氏液的頻率。而實驗時腓腸肌的活性程度自然對實驗數(shù)據(jù)有較大影響。由于不同波間隔雙刺激實驗是最后做的，相對來說腓腸肌活性要差一些，所以實驗數(shù)據(jù)的出來較之前的差距更大，所以此時我們?nèi)サ袅俗钪狄郧笤黾訉嶒灴煽慷?。但是在之前部分的實驗中，雖然最大數(shù)據(jù)幾乎是最小數(shù)據(jù)的十倍，我們認為其還是合理的，因為其數(shù)據(jù)的變化符合實驗規(guī)律，體現(xiàn)出了我們要驗證的原理。另外，實驗中我們發(fā)現(xiàn)我們第7組的數(shù)據(jù)相對其他組較低，經(jīng)過分析，認為原因可能有兩個，一是腓腸肌標本制作出來以后沒有在任氏液中浸泡足夠長的時間，這導(dǎo)致了我們第一個腓腸肌標本的干掉，另外一個連續(xù)強刺激之后沒有給與腓腸肌足夠長的休息時間，最終導(dǎo)致幾乎每一部分實驗測得的數(shù)據(jù)都有一定程度的偏低。4.2從閾刺激到最大刺激，肌張力呈增加趨勢，到達最大刺激后幾乎不再增加。這是因為從閾刺激開始，閾值最低的神經(jīng)開始興奮，刺激越強，電壓越高，則更多的神經(jīng)纖維開始興奮，當最大刺激時，所有的神經(jīng)纖維都興奮，肌張力達到單收縮最大。4.3最大刺激電壓下，不完全強直時肌張力顯著增加，到達完全強直后，幾乎不再增加。剌激波的間隔時間大于單收縮的持續(xù)時間，肌肉收縮波呈現(xiàn)與刺激頻率相同的單收縮波；刺激波間隔小于單收縮的持續(xù)時間，肌肉收縮波發(fā)生融合(總和），融合發(fā)生于舒張期，出現(xiàn)不完全強直收縮；融合發(fā)生于收縮期，出現(xiàn)完全強直收縮波，但神經(jīng)干動作電位不發(fā)生融合。肌肉單收縮時，胞漿內(nèi)Ca2+濃度升高的持續(xù)時間太短，被激活的收縮蛋白尚未產(chǎn)生最大張力時，胞漿Ca2+濃度即已開始下降，單收縮產(chǎn)生的張力不能達到胞漿內(nèi)Ca2+濃度相應(yīng)的最大張力。強直收縮時，肌細胞連續(xù)興奮，引起終池中的鈣連續(xù)釋放胞漿內(nèi)的Ca2+濃度持續(xù)升高，使肌肉未完全舒張或未舒張時進一步收縮，使收縮張力逐漸增大，完全強直收縮時收縮張力達到了一個穩(wěn)定的最大值。4.4刺激波間隔小于0.5ms時，神經(jīng)干的第2個動作電位消失，肌肉的收縮顯著降低。刺激波間隔小于神經(jīng)干不應(yīng)期，第二個刺激落在神經(jīng)干的絕對不應(yīng)期內(nèi)，神經(jīng)纖維不發(fā)生興奮。參考文獻1馬雪瀧，吳效兵，吳邊 茶多酚對蟾蜍坐骨神經(jīng)干興奮傳導(dǎo)及骨骼肌收縮的影響J. 資源開發(fā)與市場，2009 25（7）2楊勇驥，孔令山. 骨骼肌興奮收縮藕