实验 36 豚鼠离体心肌细胞动作电位的测定

【目的要求】 1．学习哺乳动物离体心肌细胞动作电位的测定方法。

2．观察心肌细胞动作电位的特征。

【基本原理】

心肌细胞的跨膜电活动，包括安静时的静息电位和兴奋时的动作电位。心肌细胞在安静时，细胞膜对直径较小的 K+可以自由通透，膜内浓度较高的K+带着正电荷外流弥散所形成的电位差有抵制 K+继续外流的作用，在达到电- 化平衡时，膜内、外的电位差称静息电位。当离体心肌标本受到外来刺激或在位心脏的心肌受到传导而来的兴奋时，则可产生扩布性电位变化，称动作电位。本实验应用细胞内微电极技术，记录豚鼠心室乳头肌单个细胞的静息电位和动作电位。

【动物与器材】

豚鼠、常用手术器械、止血钳、微电极放大器、示波器、电子刺激器、微分器、示波照像机、微电极操纵器、微电极拉制器、玻璃微电极（阻抗约为 10—30MΩ，制备方法见第一章第三节“玻璃微电极”），刺激电极（Ag-AgCl 乏极化电极，制备方法见第一章第三节“刺激电极”）、无关电极、不锈钢针若干、屏蔽箱、肌槽、恒温灌流装置、氧气、二氧化碳、台氏液。

【方法与步骤】

按图 4－38 连接仪器。
标本制备用木锤重击豚鼠后脑使其昏迷，迅速开胸取出心脏，投入充有

95%O2+5%CO2 的台氏液培养皿中。快速剪去心房，取出右心室乳头肌。经台氏液稍加冲洗后，用不锈钢针固定于肌槽底部硅橡皮上。

标本在肌槽内用 95%O2+5%CO2 饱和的台氏液恒速（8—10ml/min）循环灌

流。槽内水温恒定在 35—36℃ 。3．电极的安置记录电极和无关电极原则上都应通过台氏液-琼脂盐桥，

学生实验可省略。即玻璃微电极通过 Ag－AgCl 丝与微电极放大器探头直接连接；无关电极直接放入槽内台氏液中。也作接地电极。刺激电极为一对外套绝缘塑料管的乏极化电极，尖端裸露约 0.5ml。使用微电极操纵器将刺激电极轻压心肌标本表面上。

4．调整仪器取阻值合适的玻璃微电极一根，固定于微操纵器上，转动粗调使电极尖端与液面接触。调节微电极放大器平衡旋钮，使示波器上两条基线重叠，此时输出为 0。示波器为直流输入，整机灵敏度调至 50mV/cm 或20mV/cm 为宜。

刺激方波频率为 60 次/min，波宽 1—2ms，强度取阈强度的 2 倍左右。5．测定心肌单个细胞的静息电位和动作电位先转动微操纵器粗调，至快

接近心肌标本时改用细调。当微电极尖端一插入心肌细胞，即可见到示波器上原先重叠的两基线之一向下跳动约 80—90mV，此即心肌细胞静息电位，也即记录电极（细胞内）较无关电极（细胞外）负

80—90mV。当给予电刺激时，可见静息电位极性反转（去极化），产生 110mV 左右的动作电位（图 4-39）。注意观察动作电位 0、1、2、3、4 各相期的特征。如要观察 0 相期去极化最大上升速率（Vmax），可将动作电位经微分器处理后的脉冲信号输入示波器另一基线，进行分析和测定。

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6．测定十点不同位置的心肌细胞静息电位，用均值±标准差（ X+ SD）

表示（方法见附录三）。观察若干点心肌细胞动作电位，测定其 0 相期振幅和上升速率、动作电位的间期。

【思考题】 1．说明心肌细胞和神经纤维动作电位的区别。

2．单个心肌细胞动作电位各相期的离子基础如何？

【附】微分器的简单原理

矩形方波直流电信号经过 RC 线路微分后，可得到脉冲电信号，如把心肌动作电位看作是近似的方波信号，经 RC 线路微分后，亦可得到脉冲信号，脉冲的高度决定于 0 相期上升相的陡度，即上升速度（V/s），这样就可得到变化率曲线。如果与标准变化率信号进行比较，就可测定输入信号的变化速率。

（李震元解景田）