Гуморальная регуляция деятельности сердца лягушки

Прямое или опосредованное действие на сердце оказывают биологически активные вещества, содержащиеся в плазме крови.

Ацетилхолин, взаимодействуя с М-холинорецепторами наружной мембраны кардиомиоцитов, повышает мембранную проницаемость для ионов калия, способствует увеличению выходящего калиевого тока, что вызывает развитие гиперполяризации пейсмекерных клеток и уменьшение скорости спонтанной диастолической деполяризации. В результате снижается частота сердечных сокращений. Кроме того, возникает более ранняя реполяризация мембраны в ходе развития потенциала действия кардиомиоцита, что приводит к укорочению фазы «плато» потенциала действия и снижению сократимости миокарда.

Адреналин, взаимодействуя с β-адренорецепторами миокардиальных клеток, повышает мембранную проницаемость для ионов кальция, что приводит к возрастанию входящего кальциевого тока, увеличению, вследствие этого, продолжительности фазыи  «плато» потенциала действия кардиомиоцита, а также скорости спонтанной диастолической деполяризации в клетках синусного узла. В результате увеличивается сократимость миокарда и частота сердечных сокращений.

Сердце реагирует также на изменение ионного состава крови.

Эффект действия ионов калия на миокард зависит от их концентрации в плазме крови, составляющей в норме около 4,5 ммоль/л. Небольшое повышение концентрации ионов калия приводит к деполяризации кардиомиоцитов вследствие уменьшения трансмембранного калиевого градиента. Возбудимость миокарда и скорость проведения возбуждения по проводящей системе сердца при этом возрастают. Однако при значительном увеличении содержания ионов калия в плазме (около 8 ммоль/л) повышается активность электрогенных K/Na насосов. В результате возникает гиперполяризация кардиомиоцитов, уменьшаются возбудимость и проводимость миокарда, снижается скорость спонтанной диастолической деполяризации пейсмекеров синусного узла. На этом фоне могут иметь место синусная брадикардия, блокады проведения возбуждения в атриовентрикулярном соединении и пучке Гиса. Возрастание концентрации ионов калия в плазме крови свыше 10 ммоль/л приводит в асистолии − прекращению электрической и сократительной активности миокарда. Остановка сердца происходит во время диастолы.

Увеличение концентрации в плазме крови ионов кальция, необходимых для электромеханического сопряжения, приводит к повышению возбудимости и сократимости миокарда. В эксперименте можно наблюдать резкое увеличение силы сокращений сердца, находящегося в гиперкальциевом растворе. Крайним выражением положительного инотропного действия ионов кальция служит остановка сердца в систолу. Причиной такой остановки является невозможность расслабления миокарда вследствие связывания ионов кальция с тропонином.

 

Цель работы: исследовать кардиальные эффекты некоторых биологически активных веществ и электролитов у лягушки.

Для работы необходимы: бинт, набор инструментов для препарирования, пробковая пластинка, булавки, нитки, серфина, штатив с кольцом или лапкой, сердечный рычажок, чернила, кимограф, раствор Рингера, раствор ацетилхолина 1:10000, раствор адреналина 1:1000, 1 % раствор хлорида калия, 1 % раствор хлорида кальция. Исследование проводят на лягушке.

 

Ход работы

1. Приготовьте препарат сердца лягушки и запишите фоновую кардиограмму.

Обездвижьте лягушку, разрушив головной и спинной мозг. Вскройте грудную полость и обнажите сердце. Привяжите нитку к серфине. Захватите серфиной верхушку сердца. Увлажните сердце раствором Рингера.

Закрепите пробковую пластинку с лягушкой в штативе. Соедините нитку, привязанную к серфине, с сердечным рычажком. Писчик пропитайте чернилами и приблизьте к барабану кимографа. Пустите в ход кимограф и запишите исходные сокращения сердца лягушки.

2. Исследуйте кардиальные эффекты ацетилхолина.

Не прекращая регистрации сокращений, нанесите на сердце 1-2 капли раствора ацетилхолина 1:10000. После получения эффекта добавьте еще 5-6 капель раствора ацетилхолина 1:10000. Когда наступит остановка сердца под влиянием ацетилхолина, остановите кимограф, тщательно промойте сердце раствором Рингера и добейтесь восстановления его деятельности.

3. Исследуйте кардиальные эффекты адреналина.

Продолжите запись сердечных сокращений. Нанесите на сердце сначала 1-2 капли раствора адреналина 1:1000, а затем после достижения эффекта еще 5-6 капель раствора адреналина 1:1000. Зафиксируйте результат. Хорошо промойте сердце раствором Рингера.

4. Исследуйте кардиальные эффекты ионов калия.

Работу, возможно, потребуется продолжить на другой лягушке.

Начните регистрировать сокращения сердца. Используйте 1 % раствор хлорида калия в количестве 1-2 капель и отметьте вызываемый кардиальный эффект. Нанесите на сердце дополнительно 5-6 капель 1 % раствора хлорида калия, зафиксируйте получаемый результат. Остановите кимограф. Промойте сердце большим количеством раствора Рингера.

5. Исследуйте кардиальные эффекты ионов кальция.

Продолжите регистрировать сердечные сокращения. Нанесите на сердце 1-2 капли 1 % раствора хлорида кальция. После достижения кардиального эффекта добавьте еще 5-6 капель 1 % раствора хлорида кальция. Отметьте вызываемый эффект.

6. Нарисуйте полученную кардиограмму в условиях влияния ацетилхолина в физиологической концентрации и значительном избытке. Обозначьте моменты аппликации вещества.

7. Зарисуйте полученную кардиограмму в условиях влияния адреналина в физиологической концентрации и значительном избытке. Обозначьте моменты аппликации вещества.

8. Нарисуйте полученную кардиограмму в условиях влияния ионов калия в физиологической концентрации и значительном избытке. Обозначьте моменты аппликации электролита.

9. Зарисуйте полученную кардиограмму в условиях влияния ионов кальция в физиологической концентрации и значительном избытке. Обозначьте моменты аппликации электролита.

Контрольные вопросы

Опишите выявленные хроно- и инотропные эффекты биологически активных веществ и электролитов на сердце.

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

 

Сделайте заключение о физиологических механизмах кардиальных эффектов исследованных факторов гуморальной регуляции сердца.

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Подпись преподавателя_______________________

Лабораторная работа 10