生理學(xué)-實驗指導(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肌肉收縮的影響，加深對骨骼肌興奮-收縮耦聯(lián)過程的理解。

蛙類的一些生理活動規(guī)律與溫血動物相似，而維持其離體組m.quanxiangyun.cn/shouyi/織正�；顒铀�需的理化條件較簡單，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)，興奮性在幾小時內(nèi)可保持不變。因此在實驗中常用蛙類的坐骨神經(jīng)-腓腸肌標(biāo)本來觀察和研究興奮、興奮性、刺激與肌肉收縮等基本的生理現(xiàn)象和過程。

神經(jīng)受到一次閾刺激或閾上刺激，先產(chǎn)生一次動作電位，通過神經(jīng)-肌肉接頭處興奮的傳遞，引起受支配的骨骼肌產(chǎn)生動作電位，然后通過興奮-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。

整塊骨骼肌或單個肌細(xì)胞受到一次短暫而有效的刺激時，可產(chǎn)生一次機(jī)械收縮，稱為單收縮（single twitch)。若給肌肉相繼兩個有效刺激，且使兩個刺激的間隔時間小于該肌肉單收縮的總時程。則引起肌肉的收縮可以總和起來，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，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，說明實驗操作成功。并將制備好的標(biāo)本放在盛有任氏液的培養(yǎng)皿中，5~10分鐘后開始實驗。

二、儀器連接和標(biāo)本放置

在刺激輸出端口上連接一對刺激保護(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)骨骼肌動作電位，另一端輸入計算機(jī)的1通道。將股骨斷端固定在肌動器上，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上，并使肌肉處于自然拉長的長度（此線不宜太緊或太松，并應(yīng)與桌面垂直)，換能器輸出連于計算機(jī)的II通道。打開計算機(jī)，啟動BL-420E生物機(jī)能實驗系統(tǒng)。

三、實驗觀察

1. 觀察不同刺激強(qiáng)度對腓腸肌收縮的影響：
由菜單上選取“實驗項目-肌肉神經(jīng)實驗-醫(yī)學(xué)全.在線m.quanxiangyun.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腓腸肌收縮的影響：
  (1)由菜單上選取“實驗項目-肌肉神經(jīng)實驗-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（見圖 2-1)，觀察神經(jīng)干動作電位是否融合？

3．觀察興奮-收縮去耦聯(lián)現(xiàn)象
由菜單上選取“實驗項目-肌肉神經(jīng)實驗-肌肉興奮收縮時相關(guān)系”，選用最大刺激強(qiáng)度刺激坐骨神經(jīng)，觀察腓腸肌的動作電位和單收縮波形的關(guān)系，計算從動作電位起點到肌肉收縮起點的時間。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)過多少分鐘后，只出現(xiàn)動作電位，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。