蛙类心室肌的期外收缩与代偿间歇

【摘要】
心肌的机能特性之一是具有较长的不应期，整个收缩期和舒张早期都是有效不应期。在心室舒张期给以单个阈上刺激，则产生一次正常节律以外的收缩反应，即为期外收缩。期外收缩之后，就会出现一个较长时间的间歇期，称为代偿间歇。使用在体蛙心进行刺激，于心室收缩期或舒张期的早、中、晚期分别给与刺激，观察不同时间段的刺激对心脏活动的影响。

【关键词】
期外收缩 代偿间歇
【Abstract】
One of the enginery characters is that it has a longer refractory period, which includes the whole systole and the early period of diastole. Given a stimulus, which is above the threshold, during the diastole of ventricle, the heart will generate a contraction called premature systole or extrasystole. This contraction is not one of the regular rhythm contractions. After premature systole, a longer pause will occur, which is named compensatory pause. Using the heart of frog to conduct this experiment, we stimulated the ventricle during systole and diastole and studied the effect of stimuli in different phases.

【Key Words】
Premature systole (Extrasystole) Compensatory pause

【前言】
对在体的蛙类心脏进行刺激，可以观察到心室在收缩活动的不同时期对额外刺激产生的期外收缩和代偿间歇。以了解心肌的生理特性，并通过实验阐述心肌产生期外收缩的条件与代偿间歇出现的机理。
【动物与器材】
蟾蜍或蛙、常用手术器械、蛙板(或蜡盘)、蛙心夹、计算机采集系统、张力传感器、支架、双凹夹、双针形露丝刺激电极、滴管、培养皿(或小烧杯)、纱布、棉线、橡皮泥、任氏液。蛙心套管(斯氏套管或八木氏套管)、套管夹、0．65％NaCl、5％NaCI、2％CaCl2、1％KCl、1：5 000肾上腺素、1：10 000乙酰肌碱、300U/mL肝素。

【方法、步骤与实验结果】
1．取蛙一只，双毁髓(毁髓要彻底)后背位置于蛙板上(或蜡盘内)。一手持手术镊提起胸骨后方的皮肤，另一手持金冠剪剪开一个小口，然后将剪刀由开口处伸人皮下，向左、右两侧下颌角方向剪开皮肤。将皮肤掀向头端，再用手术镊提起胸骨后方的腹肌，在腹肌上剪一口，将金冠剪紧贴体壁向前伸入(勿伤及心脏和血管)，并沿皮肤切口方向剪开体壁，剪断左右乌喙骨和锁骨，使创口呈一倒三角形。一手持眼科镊，提起心包膜，另一手用眼科剪剪开心包膜，暴露心脏。
记录心搏曲线。按照右图装置，将刺激电极安放在心室外壁，使之既不影响心搏又能同心室紧密接触。刺激电极与刺激输出端相连。(如上图)

2．记录正常心搏曲线作为对照。

3．选择能引起心室发生期外收缩的刺激强度(于心室舒张期调试).

分别于心室收缩期和舒张期的早、中、晚给予单个刺激(注意：刺激前后要有三四个正常心搏曲线作对照，不可连续输出两个刺激)。

观察心搏曲线有无变化。重复并肯定实验结果。

4．同上法，加大刺激强度，观察心室肌对额外刺激的反应观察发现，加大刺激后蛙心脏没有明显反应。

讨论】
1．心肌组织具有兴奋性、自律性、传导性和收缩性四种生理特性。心肌的收缩性是指心肌能够在肌膜动作电位的触发下产生收缩反应的特性，它是以收缩蛋白质之间的生物化学和生物物理反应为基础的，是心肌的一种机械特性。兴奋性、自律性和传导性，则是以肌膜的生物电活动为基础的，故又称为电生理特性。心肌组织的这些生理特性共同决定着心脏的活动。
心肌细胞每产生一次兴奋，其膜电位将发生一系列有规律的变化，膜通道由备用状态经历激活、失活和复活等过程，兴奋性也随之发生相应的周期性改变。兴奋性的这种周期性变化，影响着心肌细胞对重复刺激的反应能力，对心肌的收缩反应和兴奋的产生及传导过程具有重要作用。心室肌细胞一次兴奋过程中，其兴奋性的变化可分以下几个时期：绿色为相对应的心电图，红色为相对应的心室肌动作电位的变化，蓝色为心室肌机械收缩的变化)：
（1）绝对不应期(absolute refractory period)和有效不应期(effective refractive period)：从除极开始至复极达-55mV这一时间内，无论给与多大的刺激，心肌细胞均不产生反应，称为绝对不应期。从-55mV复极到-60mV这段时间内，给与强刺激可使膜发生部分除极或局部兴奋，但是不能爆发动作电位，称为有效不应期。
（2）相对不应期(relative refractory period)：从复极-60mV到约-80mV的时期。此期间内，用大于正常阈值的强刺激才能产生动作电位。
（3）超常期(supernormal period)：从复极的-80mV到-90mV的时期，在此期间用低于正常阈值的刺激就能产生动作电位的爆发。
2．细胞在发生一次兴奋过程中，兴奋性发生周期性变化是所有神经和肌组织共同的特性；但心肌细胞的有效不应期特别长，一直延续到机械反应的舒张期开始之后。因此，只有到舒张早期之后，兴奋性变化进入相对不应期，才有可能在受到强刺激作用时产生兴奋和收缩。从收缩开始到舒张早期之间，心肌细胞不会产生第二个兴奋和收缩。
这个特点使得心肌不会像骨骼肌那样产生完全强直收缩而始终作收缩和舒张相交替的活动，从而使心脏有血液回心充盈的时期，这样才可能实现其泵血功能。
但是心室肌可以产生不完全强直收缩。为证明这一理论，对心室肌进行串刺激，不断加大刺激的频率，分析得到的波动曲线，发现心房的搏动没有明显变化，但心室的搏动逐渐减弱，直到出现不完全强直收缩的现象。实验结果见下图：
3．正常情况下，窦房结产生的每一次兴奋传播到心房肌或心室肌的时间，都是在它们前一次兴奋的不应期终结之后，因此，整个心脏能够按照窦房结的节律而兴奋。但如果心室在有效不应期之后受到人工的或窦房结之外的病理性异常刺激，则可产生一次期前兴奋，引起期前收缩或额外收缩。期前兴奋也有它自己的有效不应期，这样，当紧接在期前兴奋之后的一次窦房结兴奋传到心室肌时，常常正好落在期前兴奋的有效不应期内，因而不能引起心室兴奋和收缩，形成一次“脱失”，必须等到再下一次窦房结的兴奋传到心室时才能引起心室收缩。这样，在一次期前收缩之后往往出现一段较长的心室舒张期，称为代偿性间歇。随之，才恢复窦性节律。