Практикум по физиологии. Практикум Под редакцией К. В. Судакова
 Скачать 2.13 Mb.
|
|
Содержание работы Обездвиживают лягушку. Широко вскрывают грудобрюшную полость до переднего угла челюсти. Отодвигают в сторону и вниз передние лапки и в таком положении фиксируют лягушку булавка- ми на препаровальном столике. Ориентиром для нахождения вагосимпатического ствола слу- жат два хорошо заметных нерва, идущих от средней линии нижней челюсти: верхний — языкоглоточный, образующий сверху петлю, и нижний — подъязычный, пересекающий поперек сосудисто-не- рвный пучок. Вместе с вагосимпатическим стволом они образуют треугольник, в основании которого, в глубине, лежит сосудисто- нервный пучок. Он состоит из хорошо видимой темно-красной яремной вены, кожно-легочной артерии и расположенных по обе стороны плохо различимых тонких нервов: гортанного и вагосим- патического. Вагосимпатический ствол с помощью стеклянного крючка берут на лигатуру. Для того чтобы не порвать этот ствол и во избежание его высыхания, ствол захватывают вместе с сосудами и подлежащей мышцей. Поднимая за нитку сосудисто-нервный пучок, осторожно подводят под него электроды. Sudakov-Practicum-17_2016.indd 96 28.01.2016 15:36:11 97 Занятие 12. Регуляция функций сердца Препаровальный столик с лягушкой укрепляют на универсаль- ном штативе. Верхушку сердца захватывают серфином. Нитку сер- фина прикрепляют к пишущему рычажку. Записывают исходную кардиограмму. Затем включают стиму- лятор и подают слабое ритмическое раздражение (10 Гц, 1–2 В), вызывающее временное уменьшение силы и частоты сердечных со- кращений. Потом раздражение прекращают и продолжают регист- рацию сердечной деятельности до ее восстановления. Затем увеличивают напряжение тока до нескольких вольт, кото- рое приводит к остановке сердца (рис. 1). После выключения раз- дражения продолжают регистрировать кардиограмму. Рис. 1. Влияние раздражения вагосимпатического ствола на сокраще- ния сердца лягушки при сильном раздражении. Стрелками отмечены начало и конец раздражения вагосимпатического ствола (vs) Эксперимент повторяют несколько раз. Каждый раз при доста- точной силе раздражения остановка сердца происходит в стадии диастолы. После прекращения раздражения вагосимпатического ствола сердце восстанавливает свою деятельность, причем некото- рое время сокращается даже чаще и сильнее, что называется сим- патическим последействием. Оформление протокола 1. Записать ход работы. 2. Вклеить кардиограммы, полученные при раздражении вагосим- патического ствола лягушки. Отметить на них стрелкой начало эффекта “ускользания” сердца из-под действия блуждающего нерва. 3. В выводе объяснить причину преобладания при раздражении ва- госимпатического ствола сначала эффекта возбуждения блужда- ющего нерва, а после прекращения раздражения — симпатичес- кого. Объяснить феномен “ускользания” сердца из-под действия блуждающего нерва на фоне продолжающегося раздражения ва- госимпатического ствола. Sudakov-Practicum-17_2016.indd 97 28.01.2016 15:36:11 98 НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ. ПРАКТИКУМ Работа 12.2. Влияние холинолитика атропина на эффект стимуляции вагосимпатического ствола лягушки Передача возбуждения в синапсах вегетативной нервной системы осуществляется с помощью медиаторов, имеющих различную хими- ческую природу. В постганглионарных окончаниях симпатических нервов медиатором является норадреналин. В окончаниях парасим- патических нервов медиатором является ацетилхолин. В вегетатив- ных ганглиях, как симпатической, так и парасимпатической нерв- ной системы единственным медиатором является ацетилхолин. Как известно, ацетилхолин взаимодействует с холино-, а адреналин — с адренорецепторами постсинаптических мембран. Холинорецепто- ры делятся на мускарино- (М-) и никотино- (Н-) чувствительные, а адренорецепторы — на α -, β 1 - и β 2- адренорецепторы. В сердечной мышце имеются только М-холино- и β 1 -адренорецепторы. Меди- аторы, выделяющиеся в окончаниях вагосимпатического ствола, взаимодействуют именно с ними, вызывая соответствующие физи- ологические эффекты. Рис. 2. Блокада тормозящего действия блуждающих нервов холино- литиком атропином: а — вагусное торможение сердечных сокращений до аппликации атропина; б — кимограмма через 10 с после аппликации атропина; в — кимограмма через 30 с после аппликации атропина. Стрелками отмечены начало и конец раздражения вагосимпатического ствола Sudakov-Practicum-17_2016.indd 98 28.01.2016 15:36:11 99 Занятие 12. Регуляция функций сердца Фармакологическая блокада М-холинорецепторов холинолити- ческим веществом атропином блокирует передачу возбуждения на уровне интрамуральных парасимпатических ганглиев и прекращает, таким образом, тормозящее действие парасимпатических (блужда- ющих) нервов на сердце. Напротив, “растормаживается” влияние симпатических нервов, что проявляется положительными сердечны- ми эффектами — усилением и учащением сердечной деятельности. Цель работы. Выяснить роль химического механизма передачи нервных влияний на сердце. Оснащение: то же, что для работы 11.1, а также раствор атропина сульфата 0,1%. Содержание работы Работа является продолжением предыдущего эксперимента и проводится на том же животном. После получения тормозного эффекта от раздражения вагосимпатического ствола наносят на сердце пипеткой 1–2 капли 0,1% раствора сульфата атропина. Через 2–3 мин записывают кардиограмму и вновь раздражают вагосим- патический ствол. Раздражение вагосимпатического ствола после нанесения атропина не вызывает остановку сердца. При этом реги- стрируется учащение и увеличение амплитуды сердечных сокраще- ний. Это означает, что имеются положительные хроно- и инотроп- ные эффекты изменения работы сердца (рис. 2). Оформление протокола 1. Записать ход работы. 2. Вклеить кимограмму. Подсчитать по ней частоту сокращений сердца до и после нанесения атропина. 3. В выводе объяснить: а) механизм “ускоряющего” действия атропина на сердце; б) отсутствие фазы “вагусного” торможения. Работа 12.3. Экстракардиальная (рефлекторная) регуляция деятельности сердца лягушки Экстракардиальная нервная регуляция работы сердца имеет рефлекторную природу. Значительную роль в этом играют влия- ния с рефлексогенных зон (рецептивных полей) кровеносных со- Sudakov-Practicum-17_2016.indd 99 28.01.2016 15:36:11 100 НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ. ПРАКТИКУМ судов: дуги аорты, сонного синуса, верхней полой вены и правого предсердия. Кроме того, рефлекторные изменения работы сердца возникают при стимуляции механорецепторов, расположенных в желудке, кишечнике, брыжейке. Поэтому раздражение этих органов (механическое растяжение, поколачивание и др.) способно оказы- вать как возбуждающее, так и тормозящее влияние на сердечную деятельность. Торможение работы сердца наблюдается, в частности, в опыте, получившем название “рефлекс Гольтца”. Возбуждение от рецепторов брыжейки при ее раздражении по центростремитель- ным волокнам в составе чревного нерва достигает спинного мозга, а затем поднимается в продолговатый мозг. Здесь, в области ядер блуждающих нервов, происходит замыкание рефлекторной дуги, и возбуждение по центробежным волокнам блуждающих нервов направляется к сердцу, вызывая торможение его работы. Цель работы. Выяснить наиболее значимые рефлекторные вли- яния на сердечную мышцу и их механизмы. Оснащение: то же, что для работы 11.1. Эксперимент проводят на декапитированной лягушке с сохраненным продолговатым и спин- ным мозгом. Содержание работы Обычным способом подготавливают сердце лягушки для записи кардиограммы. Записывают исходную кардиограмму и подсчитывают частоту сердечных сокращений (ЧСС) в 1 мин. Не прекращая записи, ручкой пинцета наносят легкие удары по брюшку лягушки. Подсчитывают количество сокращений за 15 с и вычисляют ЧСС за 1 мин. Отмеча- ют реакцию урежения ЧСС вплоть до остановки сердца (рис. 3). Рис. 3. Экстракардиальный (брюшиносердечный) рефлекс Гольтца. Стрелкой отмечен момент раздражения брюшины Sudakov-Practicum-17_2016.indd 100 28.01.2016 15:36:11 101 Занятие 12. Регуляция функций сердца Разрезают мышцы живота параллельно брюшной вене, стараясь не повредить ее. Находят желудок. Потягивают или сдавливают его пинцетом. Отмечают изменение сердечной деятельности и подсчи- тывают ЧСС. Находят петли тонкой кишки, мочевой пузырь и с промежутками 2–3 мин производят их механическое раздражение. Отмечают время наступления остановки сердца или замедления ритма. После восста- новления сердечной деятельности разрушают продолговатый мозг и спинной мозг и повторяют опыт с механическим раздражением желудка, тонкой кишки, мочевого пузыря. Записывают кимограмму и отмечают отсутствие торможения деятельности сердца. Оформление протокола 1. Записать ход работы. 2. Нарисовать схему дуги вегетативного рефлекса (рецептор брюш- ной полости — спинной мозг — продолговатый мозг — сердце). Вклеить кимограммы и сделать на них обозначения в соответ- ствии с рис. 3. 3. В выводе объяснить: а) причину рефлекторного торможения сердечной деятельности при раздражении рецепторов органов брюшной полости; б) отсутствие изменений при разрушении продолговатого и спинного мозга. Работа 12.4. Гуморальная регуляция деятельности сердца лягушки Большинство компонентов плазмы крови, в том числе гормоны, электролиты (Nа + , К + , Са 2+ , Н + , НСО 3 - и др.), другие биологиче- ски активные вещества влияют на работу сердца наиболее древним в эволюционном плане — гуморальным способом. Положительное действие на сердце оказывают гормоны — адре- налин (гормон мозгового вещества надпочечников), глюкагон (гор- мон поджелудочной железы), кортикостероиды (гормоны коркового вещества надпочечников), тироксин, трийодтиронин (гормоны щи- товидной железы), а также тканевые гормоны кинины, простаглан- дины и другие биологически активные вещества. Sudakov-Practicum-17_2016.indd 101 28.01.2016 15:36:11 102 НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ. ПРАКТИКУМ Ионы натрия необходимы для нормальной сократительной функ- ции миокарда. При уменьшении их внутриклеточной концентрации уменьшается и выделение ионов кальция из цистерн эндоплазмати- ческой сети и межклеточной жидкости. Ионы кальция необходимы для электромеханического сопряже- ния. Под влиянием возбуждения они выходят из эндоплазматичес- кой сети и соединяются с регуляторным кальцийреактивным белком тропонином, что обеспечивает образование актомиозинового ком- плекса и сокращение мышцы. Поэтому повышение концентрации кальция в крови вызывает увеличение силы и частоты сердечных сокращений. Избыток калия приводит к ослаблению сердечной деятельности вплоть до остановки сердца в стадии диастолы. Избыток калия в среде, окружающей клетку, вызывает уменьшение или даже исчез- новение концентрационного градиента калия между внутренней и наружной сторонами клеточных мембран. Это приводит к умень- шению или прекращению калиевого оттока из клетки и уменьше- нию величины мембранного потенциала и возбудимости вплоть до полной рефрактерности. Особенно чувствительны к повышенному содержанию ионов калия пейсмекерные клетки синусного узла. Деятельность сердца угнетают также ионы водорода, избыток которых образуется во всех случаях, связанных с кислородным го- лоданием (гипоксией) миокарда. Цель работы. Исследовать основные принципы и механизмы гу- моральной регуляции работы сердца. Оснащение: препаровальный набор, серфин, 1% раствор хлори- да калия (можно использовать официнальный раствор панангина), 1% раствор хлорида кальция, раствор ацетилхолина 1:10 000, раствор адреналина 1:1000. Эксперимент выполняют на лягушке. Содержание работы Лягушку наркотизируют эфиром и обездвиживают. Обнажают сердце и записывают исходную кардиограмму. Затем последова- тельно наносят на сердце раздельными пипетками по 1–2 капли растворов: хлорида кальция, хлорида калия (панангин), раствора ацетилхолина и раствора адреналина (рис. 4). Перед сменой вещес- тва необходимо хорошо промывать сердце физиологическим рас- твором. Sudakov-Practicum-17_2016.indd 102 28.01.2016 15:36:11 103 Занятие 12. Регуляция функций сердца Рис. 4. Влияние медиаторов, электролитов и гормонов на деятель- ность сердца лягушки Оформление протокола 1. Записать ход работы. 2. Вклейте кимограммы и сделайте на них обозначения в соот- ветствии с рис. 4. Стрелками обозначьте моменты нанесения веществ. 3. Объясните механизм действия каждого из применяемых ве- ществ. Работа 12.5. Исследование кардиальной реактивности с регистрацией кардиоинтервалограммы при ортостатической пробе Важным аспектом в оценке кардиальной симпато-парасимпа- тической реактивности является проведение нагрузочных тестов с регистрацией и анализом кардиоритмограмм. Кардиоинтервалограмма — это графическое изображение дина- мики длительности кардиоциклов. Для получения кардиоинтерва- лограммы регистрируют электрокардиограмму (ЭКГ). На ЭКГ из- меряют в мм длительность последовательных кардиоциклов между вершинами зубцов RR. Зная скорость движения ленты ЭКГ, рас- считывают длительность кардиоциклов в секундах. Вычерчивают Sudakov-Practicum-17_2016.indd 103 28.01.2016 15:36:11 104 НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ. ПРАКТИКУМ графическое изображение зависимости длительности кардиоциклов (по оси ординат) от времени (по оси абсцисс) (рис. 5). Рис. 5. Пример построения кардиоинтервалограммы По кардиоинтервалограмме определяют минимальную и макси- мальную длительность кардиоциклов и их регулярность. Ортостатическую пробу применяют при необходимости: а) оценки реактивности деятельности сердца за счет изменения то- нуса симпатического и парасимпатического отделов ВНС; б) дифференциальной диагностики обморочных состояний; в) исследования толерантности к резким изменениям положения тела в связи с условиями профессиональной деятельности (ра- бота в условиях пониженного барометрического давления, не- весомости, гиподинамии и т. д.); г) дифференциальной диагностики нейроциркуляторных рас- стройств кровообращения. Физиологические изменения при проведении ортостатической пробы связаны с перераспределением крови в организме. При пе- реходе из горизонтального положения в вертикальное уменьшается поступление крови к правым отделам сердца; при этом центральный объем крови снижается приблизительно на 20%, минутный объем — на 1,0–2,7 л/мин. Как следствие снижается артериальное давление, что является мощным раздражителем для механорецепторов раз- личных барорефлекторных зон. При этом в течение первых 15 сер- дечных сокращений происходит увеличение ЧСС, обусловленное понижением тонуса блуждающих нервов. В течение 25–35 сердеч- ных сокращений тонус блуждающих нервов восстанавливается и становится максимальным. При этом регистрируется уменьшение ЧСС. Спустя 1–2 мин после перехода в ортостатическое положение происходит выброс катехоламинов и повышается тонус симпатичес- кого отдела вегетативной нервной системы, что обусловливает уча- Sudakov-Practicum-17_2016.indd 104 28.01.2016 15:36:12 105 Занятие 12. Регуляция функций сердца щение ЧСС и увеличение периферического сопротивления, и лишь затем включается ренин-ангиотензин-альдостероновый механизм, также приводящий к повышению кровяного давления. Цель работы. Научиться определять вегетативную реактивность по показателям сердечной деятельности. Оснащение: электрокардиограф, секундомер. Исследование про- водят на человеке. Содержание работы После предварительного инструктажа обследуемый студент проводит 5–10 мин в горизонтальном положении с приподнятой головой. Затем по команде он быстро, без задержек принимает вертикальное положение и стоит спокойно в течение 2–3 мин. Ре- гистрация ЭКГ проводится последние 10 с в положении лежа и не прерываясь 30–40 с после вставания. Техническая особенность проведения пробы заключается в том, что во время вставания с кушетки регистрируемый ЭКГ-сигнал может “зашкалить”, и на ЭКГ появятся множественные артефакты. Чтобы избежать этого, можно все четыре электрода закрепить попарно на руках пациента и регистрировать в этом случае 1-е отведение ЭКГ. Последовательно измеряют длительность первых после встава- ния 30 кардиоинтервалов, переводят их значения в секундах (при скорости лентопротяжки 50 мм/c длительность кардиоцикла в мм умножить на 0,02 с) и строят кардиоритмограмму. Рассчитывают значение коэффициента К 30-15 : К 30-15 = RR 30 /RR 15 , где RR 30 — длительность 30-го кардиоцикла от момента вставания, RR 15 — длительность 15-го кардиоцикла. Нормальным считается значение К 30-15 > 1,35. Значения в диапазоне 1,35–1,2 — погранич- ные, значения К 30-15 < 1,2 отражают снижение парасимпатической реактивности. Оформление протокола 1. Записать ход работы. 2. Зарисовать кардиоинтервалограмму и рассчитать по ней значе- ние коэффициента К 30-15 Sudakov-Practicum-17_2016.indd 105 28.01.2016 15:36:12 106 НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ. ПРАКТИКУМ 3. Сделать вывод об уровне кардиальной реактивности обследу- емого при ортостатической пробе и, в случае ее нарушения, о возможных физиологических механизмах снижения или повы- шения реактивности ВНС. Работа 12.6. Исследование динамики длительности кардиоциклов при дыхании Цель работы. Изучить характер реакции на стимуляцию парасим- патического отдела вегетативной системы. Оснащение: электрокардиограф, секундомер. Исследование про- водят на человеке. Содержание работы Существуют различные методы проведения дыхательной пробы, но наибольшее распространение получила методика, предложенная Иенсеном. Обследуемый студент сидит спокойно, и у него прово- дится фоновая запись ЭКГ в течение 20 с. Затем он дышит глубоко и регулярно с частотой шесть раз в минуту (5 секунд вдох и 5 секунд выдох). Запись ЭКГ проводится в течение 30 с. Известно, что при частоте дыхания 6 раз/мин в наибольшей степени стимулируется блуждающий нерв, поэтому проба используется для оценки реактив- ности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Не следует требовать слишком больших усилий от обследуемого, поскольку это может привести к активации не парасимпатического, а симпатического отдела вегетативной системы. ЭКГ регистрируют на протяжении всей пробы. Рассчитывают значения кардиоциклов по всей записи и строят кардиоритмограмму. Оценивают разницу между максимальной и минимальной длительностями кардиоциклов во время дыхательного цикла и экспираторно-инспираторное отношение или дыхательный коэффициент (К RR = RR max/RR min). При К RR > 1,21 кардиальная парасимпатическая реактивность считается нормальной, при К RR = 1,11 — 1,20 имеется тенденция к снижению кардиаль- ной реактивности, при К RR < 1,10 кардиальная реактивность сниженная. Sudakov-Practicum-17_2016.indd 106 28.01.2016 15:36:12 |