Влияние гормонов и некоторых ионов на работу изолированного сердца лягушки

Для изучения влияния электролитов, некоторых фармакологических ве­ществ и гормонов на деятельность сердца используют препара­т сердца лягушки, изолированного по Штраубу. В этом препарате сердце лишено нервных влияний, выключено из общего кровотока и есть возможность менять состав перфузионного раствора, доба­вляя в него исследуемые вещества в тех или иных дозах.

Добавление в раствор ацетилхолина, норадреналина (адрена­лина) вызывает в сердце реакции, сходные с реакциями, наблю­даемыми при стимуляции соответственно блуждающего и сим­патических нервов. Ацетилхолин вызывает уменьшение частоты и силы сердечных сокращений, а катехоламины увеличивают силу и частоту сокращений.

Повышение концентрации ионов калия во внешнем растворе приводит к снижению возбудимости, уменьшению силы сердечных сокращений. В гиперкалиевом растворе сердце останавливается в диастоле.

Активация миофибрилл осуществляется ионами кальция. Увеличение содержания кальция усиливает сокращения, в бескальциевом растворе сердце оста­навливается в диастоле. Очень большие концентрации кальция приводят к остановке сердца в систоле.

Цель работы

Познакомиться с влиянием ионов калия и кальция, а также ацетилхолина и адреналина на работу сердца лягушки.

Оборудование, материалы и объект исследования

АРМ студента-физиолога, датчик механограммы, препаровальная дощечка, штатив, препаровальный набор, пружинные зажимы-электроды, шприц, пипетки, раствор Рингера, 1%-ный растворы KCl и CaCl₂, 5%-ный раствор щавелевокислого аммония, раствор адреналина 1:2000 и раствор ацетилхолина 1:1000. Для приготовления препарата изолированного сердца используют стеклянные или полиэтиленовые канюли – трубки длиной около 5 см с узким оттянутым кончиком длиной около 3 см и диаметром 0.5-1 мм. Исследование проводится на лягушке.

Ход работы

Лягушку обездвиживают, вскрывают грудную клетку и обнажают сердце. 

Подводят лигатуры под корни обоих легких и завязывают их. Легкие отрезают. Затем подводят лигатуры под луковицу аорты до ее разветвления и под обе дуги аорты. Перевязывают дуги аорты как можно дистальнее. В левой дуге аорты делают небольшой разрез, через который в полость желудочка вводят канюлю, предварительно заполненную раствором Рингера с добавлением гепарина. Разгибая дугу аорты и слегка приподнимая верхушку сердца, вводят канюлю в желудочек в момент систолы. Если канюля введена правильно, то в ней при каждом сокращении желудочка наблюдается колебание уровня жидкости. Перевязывают лигатуру под луковицей аорты. Подводят лигатуру под полую вену и завязывают, стараясь не повредить венозный синус. Собрав лигатуры в один пучок, приподнимают основание сердца и пересекают дуги аорты и полые вены дистальнее места перевязки. Концы лигатур отрезают.

Канюля фиксируется на штативе. Ниже располагают датчик механограммы, который соединяют с верхушкой сердца пружинным зажимом. Включают  АРМ и запускают программное обеспечение в режиме мониторинга. Убеждаются, что сердце лягушки сокращается с неизменной силой и частотой.

Включают режим записи и регистрируют фоновую кардиограмму.

Удаляют из раствора ионы кальция, добавив в него несколько капель щавелевокислого аммония. Регистрируют замедление ритма сердечных сокращений, уменьшение их силы и полную остановку сердца в фазе диастолы (рис. 37).

 

Рис. 37. Кардиограмма изолированного сердца лягушки в безкальциевой среде. Развертка по времени 0,5 см/с

При помощи пипетки удаляют жидкость из канюли, несколько раз меняют в ней раствор Рингера и добиваются возобновления работы сердца. Прибавляют в него несколько капель раствора хлористого кальция. Сердце начинает сокращаться чаще и сильнее. При значительном увеличении концентрации ионов кальция сердце останавливается в фазе систолы.

Промывают сердце свежим раствором Рингера и восстанавливают его нормальную работу. Прибавляют несколько капель раствора хлористого калия. Сила и частота сердечных сокращений уменьшаются, и сердце останавливается в фазе диастолы. Быстро меняют раствор Рингера, иначе остановка сердца станет необратимой.

Прибавляют к раствору несколько капель адреналина и наблюдают увеличение силы и частоты сокращений.

Добавление ацетилхолина вызывает противоположный эффект, вплоть до остановки сердца.

Оформление работы

Зарисовывают схему установки. Выводят на печать кривые, наблюдаемые в окне отображения сигналов, и вклеивают распечатку в тетрадь. Делают вывод о роли различных веществ в регуляции работы сердца.