生理學(xué)-實(shí)驗(yàn)指導(dǎo):骨骼肌收縮

1.掌握蛙類坐骨神經(jīng)腓腸肌標(biāo)本（sciatic nerve-gastrocnemius specimen)的制備方法；
2.觀察刺激頻率與刺激強(qiáng)度對(duì)骨骼肌收縮的影響；
3.觀察應(yīng)用高滲甘油選擇性阻斷骨骼肌的橫管后對(duì)肌肉收縮的影響，加深對(duì)骨骼肌興奮-收縮耦聯(lián)過(guò)程的理解。

蛙類的一些生理活動(dòng)規(guī)律與溫血?jiǎng)游锵嗨�，而維持其離體組gydjdsj.org.cn/shouyi/織正�；顒�(dòng)所需的理化條件較簡(jiǎn)單，易于建立和控制。坐骨神經(jīng)和腓腸肌是可興奮組織，將其置于人工配置的任氏液中(Ringer solution)，興奮性在幾小時(shí)內(nèi)可保持不變。因此在實(shí)驗(yàn)中常用蛙類的坐骨神經(jīng)-腓腸肌標(biāo)本來(lái)觀察和研究興奮、興奮性、刺激與肌肉收縮等基本的生理現(xiàn)象和過(guò)程。

神經(jīng)受到一次閾刺激或閾上刺激，先產(chǎn)生一次動(dòng)作電位，通過(guò)神經(jīng)-肌肉接頭處興奮的傳遞，引起受支配的骨骼肌產(chǎn)生動(dòng)作電位，然后通過(guò)興奮-收縮耦聯(lián)機(jī)制引起骨骼肌收縮。在一定范圍內(nèi)，隨著刺激強(qiáng)度的增加，骨骼肌的收縮強(qiáng)度也隨著增加。

整塊骨骼肌或單個(gè)肌細(xì)胞受到一次短暫而有效的刺激時(shí)，可產(chǎn)生一次機(jī)械收縮，稱為單收縮（single twitch)。若給肌肉相繼兩個(gè)有效刺激，且使兩個(gè)刺激的間隔時(shí)間小于該肌肉單收縮的總時(shí)程。則引起肌肉的收縮可以總和起來(lái)，出現(xiàn)一連續(xù)的收縮，稱為復(fù)合收縮（compound contraction)。當(dāng)骨骼肌受一串有效刺激時(shí)，若刺激頻率較低，則肌肉的反應(yīng)表現(xiàn)為一連串單收縮，若刺激頻率逐漸增加，肌肉收縮反應(yīng)可表現(xiàn)為不完全強(qiáng)直收縮(incomplete tetanus)和完全強(qiáng)直收縮(complete tetanus)。

一、制備坐骨神經(jīng)腓腸肌標(biāo)本

  從破壞腦脊髓至游離坐骨神經(jīng)等步驟均與坐骨神經(jīng)-腓神經(jīng)標(biāo)本的制備相同。將游離干凈的坐骨神經(jīng)搭在腓腸肌上，在膝關(guān)節(jié)周圍剪掉全部大腿肌肉，并用粗剪刀將股骨刮干凈，然后在股骨中部剪去上段股骨，剩余的部分就是坐骨神經(jīng)小腿標(biāo)本。用鑷子將腓腸肌跟腱分離并穿線結(jié)扎，于結(jié)扎線遠(yuǎn)端剪斷跟腱。游離腓腸肌至膝關(guān)節(jié)處，然后從膝關(guān)節(jié)囊處剪掉小腿其余部分，這樣即可獲得一個(gè)具有附著在股骨上的腓腸肌并帶有支配腓腸肌的坐骨神經(jīng)的標(biāo)本。
用浸有任氏液的鋅銅弓輕觸坐骨神經(jīng)，如果腓腸肌發(fā)生迅速收縮表明標(biāo)本興奮性良好，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)操作成功。并將制備好的標(biāo)本放在盛有任氏液的培養(yǎng)皿中，5~10分鐘后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。

二、儀器連接和標(biāo)本放置

在刺激輸出端口上連接一對(duì)刺激保護(hù)電極，坐骨神經(jīng)置于刺激電極上，保持神經(jīng)與刺激電極接觸良好，棉花引導(dǎo)電極放置在腓腸肌上，引導(dǎo)骨骼肌動(dòng)作電位，另一端輸入計(jì)算機(jī)的1通道。將股骨斷端固定在肌動(dòng)器上，然后將腓腸肌跟腱上的結(jié)扎系線縛于機(jī)械－電換能器懸臂的著力點(diǎn)上，并使肌肉處于自然拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度（此線不宜太緊或太松，并應(yīng)與桌面垂直)，換能器輸出連于計(jì)算機(jī)的II通道。打開(kāi)計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)BL-420E生物機(jī)能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

三、實(shí)驗(yàn)觀察

1. 觀察不同刺激強(qiáng)度對(duì)腓腸肌收縮的影響：
由菜單上選取“實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目-肌肉神經(jīng)實(shí)驗(yàn)-醫(yī)學(xué)全.在線gydjdsj.org.cn刺激強(qiáng)度與反應(yīng)的關(guān)系”。用單刺激，刺激強(qiáng)度從零開(kāi)始逐漸增大，找出剛能引起肌肉出現(xiàn)微小收縮的刺激強(qiáng)度（閾強(qiáng)度)。繼續(xù)增大刺激強(qiáng)度，觀察腓腸肌的收縮反應(yīng)是否也相應(yīng)增大。進(jìn)一步增加刺激強(qiáng)度，直至腓腸肌收縮曲線不再繼續(xù)升高為止。找出剛能引起肌肉出現(xiàn)最大收縮的最小刺激強(qiáng)度，即為最大刺激強(qiáng)度。

2. 觀察不同刺激頻率對(duì)腓腸肌收縮的影響：
  (1)由菜單上選取“實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目-肌肉神經(jīng)實(shí)驗(yàn)-刺激頻率與反應(yīng)的關(guān)系”。選用單刺激，應(yīng)用最大刺激強(qiáng)度，觀察單收縮波形。
(2)用雙刺激，逐漸縮短波間隔，記錄肌肉的復(fù)合收縮。
 (3)選用連續(xù)刺激，刺激頻率分別從1Hz、2Hz、4Hz、8Hz、16Hz、32Hz、逐漸增加，記錄不同頻率時(shí)的肌肉收縮曲線，引導(dǎo)出單收縮、不完全強(qiáng)直收縮和完全強(qiáng)直收縮（見(jiàn)圖 2-1)，觀察神經(jīng)干動(dòng)作電位是否融合？

3．觀察興奮-收縮去耦聯(lián)現(xiàn)象
由菜單上選取“實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目-肌肉神經(jīng)實(shí)驗(yàn)-肌肉興奮收縮時(shí)相關(guān)系”，選用最大刺激強(qiáng)度刺激坐骨神經(jīng)，觀察腓腸肌的動(dòng)作電位和單收縮波形的關(guān)系，計(jì)算從動(dòng)作電位起點(diǎn)到肌肉收縮起點(diǎn)的時(shí)間。用浸泡甘油的棉花蓋在腓腸肌上，每隔30s刺激坐骨神經(jīng)一次。觀察經(jīng)過(guò)多少分鐘后，只出現(xiàn)動(dòng)作電位，而不出現(xiàn)腓腸肌的收縮。

   
  圖 6-2  骨骼肌收縮曲線

圖中上方為肌肉收縮曲線：1為單收縮，2為復(fù)合收縮，3為不完全強(qiáng)直收縮，4為強(qiáng)直收縮；下方為刺激頻率標(biāo)記曲線。