生理学-实验指导:骨骼肌收缩

1.掌握蛙类坐骨神经腓肠肌标本（sciatic nerve-gastrocnemius specimen)的制备方法；
2.观察刺激频率与刺激强度对骨骼肌收缩的影响；
3.观察应用高渗甘油选择性阻断骨骼肌的横管后对肌肉收缩的影响，加深对骨骼肌兴奋-收缩耦联过程的理解。

蛙类的一些生理活动规律与温血动物相似，而维持其离体组www.lindalemus.com/shouyi/织正常活动所需的理化条件较简单，易于建立和控制。坐骨神经和腓肠肌是可兴奋组织，将其置于人工配置的任氏液中(Ringer solution)，兴奋性在几小时内可保持不变。因此在实验中常用蛙类的坐骨神经-腓肠肌标本来观察和研究兴奋、兴奋性、刺激与肌肉收缩等基本的生理现象和过程。

神经受到一次阈刺激或阈上刺激，先产生一次动作电位，通过神经-肌肉接头处兴奋的传递，引起受支配的骨骼肌产生动作电位，然后通过兴奋-收缩耦联机制引起骨骼肌收缩。在一定范围内，随着刺激强度的增加，骨骼肌的收缩强度也随着增加。

整块骨骼肌或单个肌细胞受到一次短暂而有效的刺激时，可产生一次机械收缩，称为单收缩（single twitch)。若给肌肉相继两个有效刺激，且使两个刺激的间隔时间小于该肌肉单收缩的总时程。则引起肌肉的收缩可以总和起来，出现一连续的收缩，称为复合收缩（compound contraction)。当骨骼肌受一串有效刺激时，若刺激频率较低，则肌肉的反应表现为一连串单收缩，若刺激频率逐渐增加，肌肉收缩反应可表现为不完全强直收缩(incomplete tetanus)和完全强直收缩(complete tetanus)。

一、制备坐骨神经腓肠肌标本

  从破坏脑脊髓至游离坐骨神经等步骤均与坐骨神经-腓神经标本的制备相同。将游离干净的坐骨神经搭在腓肠肌上，在膝关节周围剪掉全部大腿肌肉，并用粗剪刀将股骨刮干净，然后在股骨中部剪去上段股骨，剩余的部分就是坐骨神经小腿标本。用镊子将腓肠肌跟腱分离并穿线结扎，于结扎线远端剪断跟腱。游离腓肠肌至膝关节处，然后从膝关节囊处剪掉小腿其余部分，这样即可获得一个具有附着在股骨上的腓肠肌并带有支配腓肠肌的坐骨神经的标本。
用浸有任氏液的锌铜弓轻触坐骨神经，如果腓肠肌发生迅速收缩表明标本兴奋性良好，说明实验操作成功。并将制备好的标本放在盛有任氏液的培养皿中，5~10分钟后开始实验。

二、仪器连接和标本放置

在刺激输出端口上连接一对刺激保护电极，坐骨神经置于刺激电极上，保持神经与刺激电极接触良好，棉花引导电极放置在腓肠肌上，引导骨骼肌动作电位，另一端输入计算机的1通道。将股骨断端固定在肌动器上，然后将腓肠肌跟腱上的结扎系线缚于机械－电换能器悬臂的着力点上，并使肌肉处于自然拉长的长度（此线不宜太紧或太松，并应与桌面垂直)，换能器输出连于计算机的II通道。打开计算机，启动BL-420E生物机能实验系统。

三、实验观察

1. 观察不同刺激强度对腓肠肌收缩的影响：
由菜单上选取“实验项目-肌肉神经实验-医学全.在线www.lindalemus.com刺激强度与反应的关系”。用单刺激，刺激强度从零开始逐渐增大，找出刚能引起肌肉出现微小收缩的刺激强度（阈强度)。继续增大刺激强度，观察腓肠肌的收缩反应是否也相应增大。进一步增加刺激强度，直至腓肠肌收缩曲线不再继续升高为止。找出刚能引起肌肉出现最大收缩的最小刺激强度，即为最大刺激强度。

2. 观察不同刺激频率对腓肠肌收缩的影响：
  (1)由菜单上选取“实验项目-肌肉神经实验-刺激频率与反应的关系”。选用单刺激，应用最大刺激强度，观察单收缩波形。
(2)用双刺激，逐渐缩短波间隔，记录肌肉的复合收缩。
 (3)选用连续刺激，刺激频率分别从1Hz、2Hz、4Hz、8Hz、16Hz、32Hz、逐渐增加，记录不同频率时的肌肉收缩曲线，引导出单收缩、不完全强直收缩和完全强直收缩（见图 2-1)，观察神经干动作电位是否融合？

3．观察兴奋-收缩去耦联现象
由菜单上选取“实验项目-肌肉神经实验-肌肉兴奋收缩时相关系”，选用最大刺激强度刺激坐骨神经，观察腓肠肌的动作电位和单收缩波形的关系，计算从动作电位起点到肌肉收缩起点的时间。用浸泡甘油的棉花盖在腓肠肌上，每隔30s刺激坐骨神经一次。观察经过多少分钟后，只出现动作电位，而不出现腓肠肌的收缩。

   
  图 6-2  骨骼肌收缩曲线

图中上方为肌肉收缩曲线：1为单收缩，2为复合收缩，3为不完全强直收缩，4为强直收缩；下方为刺激频率标记曲线。