本实验是从本实验室研究生的科研实验中转化而来的,本实验室的科研方向是废用(失重)条件下骨骼肌和心血管系统的生理变化及其药物防护。
一、实验目的
1. 学习神经-肌肉实验的电刺激方法及肌肉收缩的记录方法。
2. 观察刺激强度与肌肉收缩反应的关系。
3. 掌握收缩时程的描述方法。
4. 观察不同频率的阈上刺激引起肌肉收缩形式的改变。
二、实验原理
每一块骨骼肌都是由许多肌纤维组成的。进行刺激时,不同的刺激强度会引起肌肉的不同反应。当刺激强度过小时,不引起肌肉发生收缩反应,此时的刺激为阈下刺激。当刺激强度逐渐增强时,可引起少数肌纤维发生收缩反应,这种引发肌肉做最小收缩反应的刺激强度即为该肌肉的阈强度。随着刺激强度的继续增大,参加收缩反应的肌纤维数量增多,收缩力量也加大,此时的刺激为阈上刺激。继续增大刺激强度,肌肉出现最大的收缩反应,此时即使再增大刺激强度,肌肉收缩反应也不再增大。可以引起肌肉发生最大收缩反应的最小刺激强度为最适刺激强度。
对骨骼肌单收缩的分析主要有以下指标:Pt(单收缩最大张力)、TP50(单收缩达到最大张力50%所需时间)、TPT(单收缩达到最大张力所需时间)、RT50(从舒张开始至舒张到最大张力50%所需的时间)、RT75(从舒张开始至舒张到最大张力75%所需的时间)。这些指标分别可以反映骨骼肌单收缩的力量和收缩舒张时程、速度。
比目鱼肌是典型的抗重力肌,失重14天即可出现形态上的明显萎缩,其收缩功能显著下降。
两个同等强度的阈上刺激,相继作用于肌肉标本,如果刺激间隔大于单收缩的时程,肌肉则出现两个分离的单收缩;如果刺激间隔小于单收缩的时程,则出现两个收缩反应的重叠,称为收缩的总和。当同等强度的连续阈上刺激作用于标本时,出现多个收缩反应的融合,称为强直收缩。后一收缩发生在前一收缩的舒张期时,称为不完全强直收缩。后一收缩发生在前一收缩的收缩期时,各自的收缩完全融合,肌肉处于持续的收缩状态,称为完全强直收缩。完全强直收缩的最大张力记为Po。
三、实验步骤
1. 大鼠称重,25%氨基甲酸乙酯5ml/kg(体重)腹腔注射麻醉。
2. 大鼠侧位放于手术台上,于后肢小腿部位剪毛,然后在踝部皮肤上剪一小口,平着插入眼科剪,将小腿部皮肤与肌肉分离,再剪开皮肤。
3. 用玻璃解剖针划开结缔组织膜,暴露肌肉。在腓肠肌左侧肌肉缝内找到比目鱼肌(色红、块小、斜行),用玻璃解剖针将其分离。
4. 给比目鱼肌穿线,在其下端肌腱处结扎(用黑色0号线),在扎线下方剪断肌腱,使其半游离。
5. 扎线与张力换能器连接固定。扎线要保持短、直、松紧合适。
6. 打开各系统。注意先打开生理采集系统,再开电脑。
7. 打开刺激器,刺激器设置为:触发入(关)、(方波)、频率(单、×1)、波宽(1、×10)、电压(0、2V)。
8. 开启桌面软件Forcetransducer,单通道显示。
9. 将双针电极与比目鱼肌轻轻接触,可向比目鱼肌上滴加生理盐水减少粘滞。手动发出刺激,并逐渐缓慢增加刺激强度,观察比目鱼肌的收缩情况。
10. 测出比目鱼肌的阈强度,记录。(注意阈强度的概念)
11. 逐渐增加刺激强度,观察肌肉收缩波形的变化,直至连续出现三个最大收缩波(打印图②)。要求:最小收缩波形至第一个最大波形中间至少还有两个波形(打印图①)。
12. 以上述三个最大收缩波形分析骨骼肌单收缩的力量和收缩舒张时程。
13. 滴加生理盐水让比目鱼肌休息10分钟。
14. 将刺激电压固定在一个阈上刺激强度,增大频率,观察收缩的融合,出现不完全强直收缩(打印图③)和完全强直收缩(打印图④)。完全强直收缩维持20s以上。
15. 分析完全强直收缩的最大张力Po。
16. 将比目鱼肌复位,进行皮肤缝合(用抗生素浸泡的白色线)。涂抹红霉素,回收大鼠。
四、实验结果
1. 填表
表中:Pt(单收缩最大张力)、Po(完全强直收缩的最大张力)、TPT(单收缩达到最大张力所需时间)、RT75(从舒张开始至舒张到最大张力75%所需的时间)。
本组大鼠为 ( 正常 / 模拟失重 ) 组 (表内填写均值)
邻组大鼠为 ( 正常 / 模拟失重 ) 组 (表内填写均值)
分析正常组和模拟失重组大鼠比目鱼肌收缩功能的变化(仅比较阈强度、TP50、TPT、RT50、RT75)
理论上:模拟失重后,比目鱼肌(抗重力肌)会发生废用性萎缩,故收缩力量减小。模拟失重还会导致骨骼肌慢肌(收缩时程长)向快肌(收缩时程短)转化,比目鱼肌属慢肌,因此模拟失重后比目鱼肌会出现收缩时程和舒张时程均变短的情况。
2. 本组①②③④四张图附后。①②两张图分析骨骼肌收缩强度与刺激强度的关系;③④两张图分析骨骼肌收缩融合形式与刺激频率的关系。
实验准备:
恒温手术台带前端竖起铁杆(可不加热)1台/组、手术器械1套/组、张力换能器1个/组、双凹夹1个/组、采集系统及电脑、软件、吊尾大鼠及正常大鼠、刺激器1台/组、双针形电极1个/组、小烧杯1个/组、缝针1个/组
捉鼠手套若干、动物称、20%乌拉坦、麻醉剂注射器若干、生理盐水、0号线、棉花、抗生素泡过的棉线、红霉素
实验前要将国产系统与进口系统的纵坐标均调成张力单位“g”,以方便正常组与模拟失重组的比较。

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创口图



两个双箭头为创口 实验时仅需要从外侧打开这个创口,而不是剥除整个小腿皮肤。
单箭头所示白色结缔组织为标志性分界处,从这个分界处靠尾部侧剪开双箭头所示创口,从这里剪开筋膜 图821所示的外侧膜状组织即为筋膜。


箭头处为比目鱼肌大概区域
箭头处为比目鱼肌大概区域
上图所示大鼠截面处
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此为后部视角,比目鱼肌是被腓肠肌全部包裹在内,为抗重力肌