心臓機能

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資料紹介

生理学実習
心臓機能
1、目的・緒言　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　心臓を動かす筋肉は心筋である。心筋は単核で、核は細胞中心部に位置する。横紋をもち、隣の細胞とは介在版を境界にして連なっている。心筋は細胞同士が電気的に連結しており、活動電位が一つの細胞で起こったとき、活動電位は細胞に沿って伝播する。それゆえ、隣接する心筋細胞は同調して収縮するために機能的合胞体と呼ばれる。
　心臓において自発的に脱分極をおこす細胞はいくつかあるが、正常な心臓においてもっとも速く閾値に達し、ペースメーカーとして働くのは右心房に存在する洞房結節である。洞房結節にて自発的に脱分極が起こるため、心臓の収縮には運動ニューロンは必要でなく、交感神経及び副交感神経が切断された状態でも心臓は拍動を続けることができる。
　洞房結節で発生した活動電位は細胞を伝播して心房を収縮させる。その後心房と心室の間に存在する房室結節に活動電位は伝わる。房室結節は心房から心室へ活動電位を伝導する唯一の経路であり、ここから活動電位が心室へと伝えられる。房室結節から房室束へと活動電位は伝えられ、プルキンエ繊維に活動電位は伝えられて心室全体へと伝播していき、心室が収縮する。
　洞房結節の歩調取り細胞は歩調取りナトリウムチャネルを持っていて、電位作動性は高くない。歩調取りナトリウムチャネルは細胞のナトリウム透過性を次第に高めていく。また、カリウムチャネルも自発的脱分極に関与しており、活動電位が起きるときに透過性は高くなり、その後次第に閉鎖していく。カルシウムチャネルも自発的脱分極に関与し、歩調取り細胞が閾値に達する直前に緩徐カルシウムチャネルが開きはじめ、カルシウム透過性を増大させる。これは閾値への到達を加速させる。
　心筋の収縮は骨格筋と同じくCa2+がトロポニンに結合し、アクチンのミオシンに対する結合部位を露出させて、ミオシンがアクチンを引っ張り滑らせることによって収縮する。しかしその骨格筋とは異なり細胞外Ca2+と筋小胞体Ca2+の両方が収縮に関与する。細胞膜、またはT細管に沿って活動電位が到達すると緩徐カルシウムチャネルが開き、細胞外Ca2+の流入が始まる。この時、同時に筋小胞体からCa2+が放出される。
　心臓の拍動は交感神経、及び副交感神経によっても調節される。交感神経から放出されるノルアドレナリンや循環しているノルアドレナリンはアドレナリン受容体の一つであるβ1アドレナリン受容体に受容され、心拍数、一回拍出量、心拍出量の増加をもたらす。一方副交感神経からはAChが放出され、ムスカリン様受容体に受容され。心拍数及び心拍出量の低下をもたらす。
　今回の実験では、心臓の収縮活動を観察、記録する。電気刺激、ACh、アドレナリンを加えるとどのような影響がでるか観察する。また、八木式心臓潅流標本を作成し、アドレナリン、AChを添加して収縮活動を観察する。さらに潅流液の水中圧を調整してstarlingの心臓の法則を確認し、潅流液中のCa2+やK+の有無による心臓の収縮の様子を確認する。　
２、材料・器具・試薬　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　ウシガエル
実験溶液(リンガー液)
　(111mM NaCl、1.8mM KCl、2mM
CaCl2、0.08mM NaH2PO4、2.38mM
NaGCO3、11.1mM D-グルコース)
ACh、アドレナリン、ニフェジピン、
高濃度KCl(60mM)
トランスデューサー、
３、方法　　　　　　　　　　　　　