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        负荷与骨骼肌收缩的关系

        互联网

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        【实验目的】
        1. 比较前负荷与后负荷对肌肉收缩机械功产生的影响。
        2. 找出最适前负荷(或最适初长度)。
        【实验原理】
        肌肉收缩效能(performance of contraction)表现为收缩时产生的张力(force)和/或缩短程度(shortening),以及产生张力或缩短的速度(velocity)。如果收缩时肌肉的长度保持不变而只有张力的增加,则这种收缩的形式称为等长收缩(isometric contraction);收缩时只发生肌肉缩短而张力保持不变,称为等张收缩(isotonic contraction)。
        肌肉收缩前所承受的负荷叫前负荷(preload),它使肌肉具有一定的初长度。肌肉收缩时所遇到的阻力称后负荷(afterload),它使肌肉收缩时产生相应的张力。在一定范围内,肌肉收缩可随前负荷的增加而加强。前负荷过大,则导致肌肉收缩力的减弱;后负荷越大,肌肉收缩时产生的张力越大,开始缩短的时间越迟,缩短的速度越慢,缩短的幅度越小。当负荷达一定值时,可导致肌肉收缩只产生张力,而长度保持不变(等长收缩)。
        【实验对象】
        蟾蜍或蛙。
        【 试剂 与器材】
        任氏液、BL-420 生物 信号采集处理系统、蛙类手术器械、肌槽、张力换能器、铁柱架、双凹夹、可悬挂的小砝码、圆规、直尺。
        【实验方法与步骤】
        1. 制备蛙坐骨神经腓肠肌标本 (见第九章,第十节)。
        2. 固定标本于肌槽 (参见实验一和图22-5)。

        3. 实验观察项目
        (1)后负荷不变,改变前负荷对骨骼肌收缩的影响。
        ① 启动 生物 信号采集处理系统,进入实验状态。
        ② 先将肌槽水平杠杆下边的螺丝旋上,由于杠杆受螺丝的顶托,故肌肉在收缩前的长度保持不变,然后在水平杠杆上适当位置(距支点1cm)处悬挂100g砝码,采用单个最大刺激强度刺激坐骨神经,记录腓肠肌收缩曲线,此时肌肉收缩的前负荷为0g,后负荷为100g。
        ③ 将肌槽水平杠杆下边的螺丝下旋,使其离开杠杆,在水平杠杆上相同适当位置处悬挂10g砝码(即前负荷)。然后,将螺丝上旋至刚好顶着杠杆为止,再在10g砝码上加90g砝码,用单个最大刺激强度刺激坐骨神经,记录腓肠肌收缩曲线,此时肌肉收缩的后负荷仍为100g。
        ④ 按上述方法改变肌肉的前负荷(初长度)为20g、30g、40g、50g、60g、70g、80g、90g、100g,后负荷均为100g,记录肌肉的收缩曲线。
        ⑤ 计算骨骼肌在不同前负荷下的机械功,并填入下表,绘制肌肉前负荷与肌肉做功关系曲线。在杠杆的砝码连接处测量使杠杆上移1cm,记录的曲线高度H',以此作为一个校正值。肌肉做功=所加负荷重量(W)×负荷移动(即提高)的距离(h)。h可用收缩曲线高度H除以H'(负荷移动1cm时曲线的高度)算出。即肌肉做功(g·cm)=所加负荷重量(W)×(H/H')。
            (2)前负荷不变,改变后负荷对骨骼肌收缩的影响。
        ① 用单个最大刺激强度刺激坐骨神经,记录腓肠肌的收缩曲线。此时肌肉收缩的前、后负荷均为0。
        ② 在肌槽水平杠杆适当位置处悬挂10g砝码,并将其下边的螺丝下旋,使其离开杠杆,使肌肉被拉长,以后始终保持这一初长度。用单个最大刺激强度刺激坐骨神经,记录腓肠肌收缩曲线,此时肌肉收缩的前负荷为10g,后负荷也为10g。
        ③ 将螺丝上旋,使其刚刚托住杠杆以保持肌肉的初长度不变,然后在原来10g负荷上再加10g,刺激坐骨神经,记录肌肉收缩曲线,这时收缩的前负荷仍为10g,后负荷则增加为20g。
        ④ 按上述方法不改变肌肉的前负荷(初长度)重量,而后负荷逐渐增加为30g、40g、50g、60g、70g、80g、90g、100g,记录肌肉的收缩曲线。
        ⑤ 计算骨骼肌在不同后负荷下的机械功,并填入下表,绘制肌肉后负荷与肌肉做功关系曲线。
        【注意事项】
        1. 腓肠肌肌腱上的线一定要扎紧扎牢,以防止因负荷过大而滑脱。
        2. 采用单个最大刺激,在同一组实验中不得随意更动其他刺激参数。
        3. 更改负荷进行刺激前,应使肌肉充分松弛并休息1~2min,同时用任氏液冲洗肌肉,以防标本干燥。
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