机能学实验设计的原理与方法
生理教研室 白瑞樱
2006-10-29
新乡医学院实验课教案首页
课程名称：机能实验学 授课教师姓名及职称：白瑞樱 助教
新乡医学院 生理学与神经生物学教研室
2006.10.29
机能学实验设计与方法
【实验目的】
1．学习实验设计相关的理论知识，初步掌握实验设计的原理及要素。
2．根据已有的理论知识，完成实验设计，分辨出三种药物乙酰胆碱、新斯的明和毛果芸香碱。
【实验原理】
（一）实验设计的基本程序
立题、设计、预备和正式实验、实验资料的收集、整理、统计分析、总结和撰写论文等方面。
立题要注意科学性、先进性、可行性和实用性。
（二）实验设计的三项基本原则
1.对照原则：（1）阴性对照：1）空白对照；
2）实验对照；
3）安慰剂对照。
（2）阳性对照
（3）自身对照
（4）相互对照
2.重复原则：
3.随机原则：（1）完全随机
（2）均衡随机
（三）实验设计的三大要素
1.明确实验目的
2.确定实验方法和指标 强调客观性、特异性、重现性和灵敏性
3.选取实验样本 要注意选择接近于人类而又经济的动物，动物年龄、体重、性别最好一致，并且实验样本要根据实验目的、方法和指标而定。
（四）三种药物乙酰胆碱、新斯的明和毛果芸香碱的药理学特性 乙酰胆碱（acetylcholine, Ach）：是胆碱能神经递质，化学性质不稳定，遇水易分解。由于作用十分广泛，且在体内为胆碱酯酶迅速破坏，故除作为药理学研究的工具药外，无临床实用价值。
1．M样作用 静脉注射小剂量Ach即能激动M胆碱受体，产生与兴奋胆碱能神经节后纤维相似的作用，引起心率减慢、血管舒张、血压下降，支气管和胃肠道平滑肌兴奋，瞳孔括约肌和睫状肌收缩以及腺体分泌增加等。舒张血管可能是激动血管内皮细胞的M受体使内皮细胞释放依赖性舒张因子所致。
2．N样作用 剂量稍大时，Ach也能激动N胆碱受体，产生与兴奋全部植物神经节和运动神经相似的作用。还能兴奋肾上腺髓质的嗜铬组织（此组织在胚胎发育中与交感神经节的来源相同，受交感神经节前纤维支配），使之释放肾上腺素。许多器官是由胆碱能和去甲肾上腺素能神经双重支配的，通常是其中一种占优势。例如，在胃肠道、膀胱平滑肌和腺体是以胆碱能神经占优势，而心肌收缩和小血管方面则以去甲肾上腺素能神经占优势。故在大剂量Ach作用下，全部神经节（具N1胆碱受体）兴奋的结果是胃肠道、膀胱等器官的平滑肌兴奋，
腺体分泌增加，心肌收缩力加强，小血管收缩，血压升高。Ach还激动运动神经终板上的N2胆碱受体，表现为骨骼肌兴奋。过大剂量的
Ach很易使神经节从兴奋转入抑制。
毛果芸香碱：又名匹鲁卡品（pilocarpine）是从毛果芸香属
（pilocarpus属）植物中提出的生物碱，基水溶液稳定，也能人工
合成。能选择性地激动M胆碱受体，产生M样作用。对眼和腺体的作用最明显。
1．眼 滴眼后能引起缩瞳、降低眼内压和调节痉挛等作用：
（1）缩瞳虹膜内有两种平滑肌，一种是瞳孔括约肌，受动眼神经的副交感神经纤维（胆碱能神经）支配，兴奋时瞳孔括约肌收缩，瞳孔缩小；另一种是瞳孔开大肌，受去甲肾上腺素能神经支配，兴奋时瞳孔开大肌向外周收缩，瞳孔扩大。用毛果芸香碱后，可激动瞳孔活约肌的M胆碱受体，表现为瞳孔缩小。
（2）降低眼内压房水是从睫状体上皮细胞分泌及血管渗出而产生，经瞳孔流入前房，到达前房角间隙，主要经小梁网（滤帘）流入巩膜静脉窦，最后进入血流（图6-1，6-2）。毛果芸香碱可通过缩瞳作用使虹膜向中心拉紧，虹膜根部变薄，从而使处在虹膜周围部分的前房角间隙扩大，房水易于通过小梁网及巩膜静脉窦而进入循环，结果使眼内压下降。
（3）调节痉挛使晶状体聚焦，适合于视近物的过程，称为调节。眼睛的调节主要取决于晶状体的曲度变化。晶状体囊富有弹性，使晶状体有略呈球形的倾向，但由于睫状小带（悬韧带）向外缘的牵拉，通常使晶状体维持于比较扁平的状态。睫状小带又受睫状肌控制，睫状肌由环状和辐射状两种平滑肌纤维组成，其中以胆碱能神经（动眼神经）支配的环状肌纤维为主。动眼神经兴奋时或用拟胆碱药如毛果芸香碱时使环状肌向瞳孔中心方向收缩，结果使睫状小带放松，晶状体变凸，屈光度增加，只适合于视近物，而看远物则难以使其清晰地成像于视网膜上；故看近物清楚，看远物模糊。拟胆碱药的这种作用称为调节痉挛。睫状肌的辐射状肌纤维受去甲肾上腺素能神经支配，但这在眼睛调节中不占重要地位，故拟肾上腺素药一般不影响调节。
2．腺体 吸收后能激动腺体的M胆碱受体，汗腺和唾液腺分泌增加最明显。
新斯的明（neostigmine, prostigmine）是人工合成品。
化学结构中具有季铵基因，故口服吸收少而不规则。一般口服剂量为皮下注射量的10倍以上。不易透过血脑屏障，无明显的中枢作用。溶液滴眼时，不易透过角膜进入前房，故对眼的作用也较弱。 新斯的明能可逆地抑制胆碱酯酶，表现乙酰胆碱的M和N样作用。新斯的明对心血管、腺体、眼和支气管平滑肌作用较弱，对胃肠道和膀胱平滑肌有较强的兴奋作用；而对骨骼肌的兴奋作用最强，因为它除通过抑制胆碱酯酶而发挥作用外，还能直接激动骨骼肌运动终板上的N2胆碱受体以及促进运动神经末梢释放乙酰胆碱。
【实验对象】 小白鼠、 蟾蜍、 家兔
【实验器材和药品】
1．器材 蛙类手术器械1套、1ml注射器、三角板、BL－410生物信号采集系统、恒温平滑肌槽、张力换能器、铁架台、双凹夹、螺旋夹、麦氏浴槽
2．药品 任氏液，生理盐水，乙酰胆碱、新斯的明和毛果芸香碱
【方法与步骤】
1.取3只小白鼠，分别称重，按0.1ml／10ｇ，腹腔注射A、B、C三种药物，观察反应。
2.取2只家兔，先用三角板测量瞳孔直径，分别在4只眼睛中滴生理盐水，A、B、C三种药物，观察反应。
3.取1只蟾蜍，破坏脑和脊髓，制备腹直肌条，悬挂于麦氏浴槽中，连接到BL－410生物信号采集系统。分别加入生理盐水，A、B、C三种药物各0.2 ml，每次加药要冲洗麦氏浴槽一次，做好标记，观察张力曲线的变化。
【实验结果】
1.小白鼠腹腔注射现象：
毛果芸香碱会使动物出现：唾液分泌增加，泪腺分泌增加，大便失禁； 新斯的明会使动物出现：肌肉震颤；
乙酰胆碱会使动物出现：扭体反应。
2.家兔滴眼反应：
毛果芸香碱会使家兔瞳孔明显缩小；
新斯的明和乙酰胆碱缩瞳效果均不明显。
3.蛙腹直肌收缩反应：
毛果芸香碱不会引起肌肉的收缩；
新斯的明会使肌肉发生较微弱的收缩；
乙酰胆碱可以使腹直肌明显收缩。
综上所述，由以上的现象区分出三种药物。
【注意事项】
1.家兔瞳孔观察时，注意要在同等的光线条件下观测；
2.给小鼠腹腔注射时注意要避开肠管；
3.腹直肌标本制作时避免用金属器械及手碰触、用力牵拉肌肉；
4.腹直肌收缩观察时，每次加药前将浴槽用任氏液反复冲洗3～4次，
尽量排除药物间的相互干扰。
【思考题】
1.新斯的明为什么对离体腹直肌的作用不明显？
2.腹腔注射的乙酰胆碱为什么对机体作用不明显？
机能学实验设计的原理与方法
生理教研室 白瑞樱
2006-10-29
新乡医学院实验课教案首页
课程名称：机能实验学 授课教师姓名及职称：白瑞樱 助教
新乡医学院 生理学与神经生物学教研室
2006.10.29
机能学实验设计与方法
【实验目的】
1．学习实验设计相关的理论知识，初步掌握实验设计的原理及要素。
2．根据已有的理论知识，完成实验设计，分辨出三种药物乙酰胆碱、新斯的明和毛果芸香碱。
【实验原理】
（一）实验设计的基本程序
立题、设计、预备和正式实验、实验资料的收集、整理、统计分析、总结和撰写论文等方面。
立题要注意科学性、先进性、可行性和实用性。
（二）实验设计的三项基本原则
1.对照原则：（1）阴性对照：1）空白对照；
2）实验对照；
3）安慰剂对照。
（2）阳性对照
（3）自身对照
（4）相互对照
2.重复原则：
3.随机原则：（1）完全随机
（2）均衡随机
（三）实验设计的三大要素
1.明确实验目的
2.确定实验方法和指标 强调客观性、特异性、重现性和灵敏性
3.选取实验样本 要注意选择接近于人类而又经济的动物，动物年龄、体重、性别最好一致，并且实验样本要根据实验目的、方法和指标而定。
（四）三种药物乙酰胆碱、新斯的明和毛果芸香碱的药理学特性 乙酰胆碱（acetylcholine, Ach）：是胆碱能神经递质，化学性质不稳定，遇水易分解。由于作用十分广泛，且在体内为胆碱酯酶迅速破坏，故除作为药理学研究的工具药外，无临床实用价值。
1．M样作用 静脉注射小剂量Ach即能激动M胆碱受体，产生与兴奋胆碱能神经节后纤维相似的作用，引起心率减慢、血管舒张、血压下降，支气管和胃肠道平滑肌兴奋，瞳孔括约肌和睫状肌收缩以及腺体分泌增加等。舒张血管可能是激动血管内皮细胞的M受体使内皮细胞释放依赖性舒张因子所致。
2．N样作用 剂量稍大时，Ach也能激动N胆碱受体，产生与兴奋全部植物神经节和运动神经相似的作用。还能兴奋肾上腺髓质的嗜铬组织（此组织在胚胎发育中与交感神经节的来源相同，受交感神经节前纤维支配），使之释放肾上腺素。许多器官是由胆碱能和去甲肾上腺素能神经双重支配的，通常是其中一种占优势。例如，在胃肠道、膀胱平滑肌和腺体是以胆碱能神经占优势，而心肌收缩和小血管方面则以去甲肾上腺素能神经占优势。故在大剂量Ach作用下，全部神经节（具N1胆碱受体）兴奋的结果是胃肠道、膀胱等器官的平滑肌兴奋，
腺体分泌增加，心肌收缩力加强，小血管收缩，血压升高。Ach还激动运动神经终板上的N2胆碱受体，表现为骨骼肌兴奋。过大剂量的
Ach很易使神经节从兴奋转入抑制。
毛果芸香碱：又名匹鲁卡品（pilocarpine）是从毛果芸香属
（pilocarpus属）植物中提出的生物碱，基水溶液稳定，也能人工
合成。能选择性地激动M胆碱受体，产生M样作用。对眼和腺体的作用最明显。
1．眼 滴眼后能引起缩瞳、降低眼内压和调节痉挛等作用：
（1）缩瞳虹膜内有两种平滑肌，一种是瞳孔括约肌，受动眼神经的副交感神经纤维（胆碱能神经）支配，兴奋时瞳孔括约肌收缩，瞳孔缩小；另一种是瞳孔开大肌，受去甲肾上腺素能神经支配，兴奋时瞳孔开大肌向外周收缩，瞳孔扩大。用毛果芸香碱后，可激动瞳孔活约肌的M胆碱受体，表现为瞳孔缩小。
（2）降低眼内压房水是从睫状体上皮细胞分泌及血管渗出而产生，经瞳孔流入前房，到达前房角间隙，主要经小梁网（滤帘）流入巩膜静脉窦，最后进入血流（图6-1，6-2）。毛果芸香碱可通过缩瞳作用使虹膜向中心拉紧，虹膜根部变薄，从而使处在虹膜周围部分的前房角间隙扩大，房水易于通过小梁网及巩膜静脉窦而进入循环，结果使眼内压下降。
（3）调节痉挛使晶状体聚焦，适合于视近物的过程，称为调节。眼睛的调节主要取决于晶状体的曲度变化。晶状体囊富有弹性，使晶状体有略呈球形的倾向，但由于睫状小带（悬韧带）向外缘的牵拉，通常使晶状体维持于比较扁平的状态。睫状小带又受睫状肌控制，睫状肌由环状和辐射状两种平滑肌纤维组成，其中以胆碱能神经（动眼神经）支配的环状肌纤维为主。动眼神经兴奋时或用拟胆碱药如毛果芸香碱时使环状肌向瞳孔中心方向收缩，结果使睫状小带放松，晶状体变凸，屈光度增加，只适合于视近物，而看远物则难以使其清晰地成像于视网膜上；故看近物清楚，看远物模糊。拟胆碱药的这种作用称为调节痉挛。睫状肌的辐射状肌纤维受去甲肾上腺素能神经支配，但这在眼睛调节中不占重要地位，故拟肾上腺素药一般不影响调节。
2．腺体 吸收后能激动腺体的M胆碱受体，汗腺和唾液腺分泌增加最明显。
新斯的明（neostigmine, prostigmine）是人工合成品。
化学结构中具有季铵基因，故口服吸收少而不规则。一般口服剂量为皮下注射量的10倍以上。不易透过血脑屏障，无明显的中枢作用。溶液滴眼时，不易透过角膜进入前房，故对眼的作用也较弱。 新斯的明能可逆地抑制胆碱酯酶，表现乙酰胆碱的M和N样作用。新斯的明对心血管、腺体、眼和支气管平滑肌作用较弱，对胃肠道和膀胱平滑肌有较强的兴奋作用；而对骨骼肌的兴奋作用最强，因为它除通过抑制胆碱酯酶而发挥作用外，还能直接激动骨骼肌运动终板上的N2胆碱受体以及促进运动神经末梢释放乙酰胆碱。
【实验对象】 小白鼠、 蟾蜍、 家兔
【实验器材和药品】
1．器材 蛙类手术器械1套、1ml注射器、三角板、BL－410生物信号采集系统、恒温平滑肌槽、张力换能器、铁架台、双凹夹、螺旋夹、麦氏浴槽
2．药品 任氏液，生理盐水，乙酰胆碱、新斯的明和毛果芸香碱
【方法与步骤】
1.取3只小白鼠，分别称重，按0.1ml／10ｇ，腹腔注射A、B、C三种药物，观察反应。
2.取2只家兔，先用三角板测量瞳孔直径，分别在4只眼睛中滴生理盐水，A、B、C三种药物，观察反应。
3.取1只蟾蜍，破坏脑和脊髓，制备腹直肌条，悬挂于麦氏浴槽中，连接到BL－410生物信号采集系统。分别加入生理盐水，A、B、C三种药物各0.2 ml，每次加药要冲洗麦氏浴槽一次，做好标记，观察张力曲线的变化。
【实验结果】
1.小白鼠腹腔注射现象：
毛果芸香碱会使动物出现：唾液分泌增加，泪腺分泌增加，大便失禁； 新斯的明会使动物出现：肌肉震颤；
乙酰胆碱会使动物出现：扭体反应。
2.家兔滴眼反应：
毛果芸香碱会使家兔瞳孔明显缩小；
新斯的明和乙酰胆碱缩瞳效果均不明显。
3.蛙腹直肌收缩反应：
毛果芸香碱不会引起肌肉的收缩；
新斯的明会使肌肉发生较微弱的收缩；
乙酰胆碱可以使腹直肌明显收缩。
综上所述，由以上的现象区分出三种药物。
【注意事项】
1.家兔瞳孔观察时，注意要在同等的光线条件下观测；
2.给小鼠腹腔注射时注意要避开肠管；
3.腹直肌标本制作时避免用金属器械及手碰触、用力牵拉肌肉；
4.腹直肌收缩观察时，每次加药前将浴槽用任氏液反复冲洗3～4次，
尽量排除药物间的相互干扰。
【思考题】
1.新斯的明为什么对离体腹直肌的作用不明显？
2.腹腔注射的乙酰胆碱为什么对机体作用不明显？