实验六：家兔动脉血压的神经体液调节

影响尿生成的因素

                                                                                                            

【实验目的】

1.    间接观察心血管活动的神经体液性调节

2.    学习哺乳动物动脉血压的直接测定方法

3.    学习用膀胱插管法记录尿量的方法

4.    观察与分析几种因素对尿生成的影响

【实验原理】

在正常生理情况下，人和高等动物的动脉血压是相对稳定的。这种相对稳定性是通过神经体液因素的调节而实现的。参与支配心血管活动的神经主要有心交感神经和副交感神经。体液因素主要为肾上腺素和去甲肾上腺素。他们的作用主要是通过对心脏收缩力、心率、房室传导速度、心输出量、外周阻力等的调节来实现的。

尿的生成过程包括三个相互联系的环节：

肾小球的滤过：血浆中除了红细胞和绝大部分血浆蛋白以外的成分，都从肾小球滤过而到达肾小囊的囊腔，形成原尿。

肾小管与集合管的重吸收：原尿进入肾小管，经过肾小管、集合管的重吸收处理，约99％的水分及Na+、K+和葡萄糖等成分被重洗手回血液中。

肾小管和集合管的分泌：在重吸收的同时，肾小管与集合管还能通过分泌活动，使某些血浆成分清除到管腔中，最后从尿中流出。

凡能影响这三个过程的神经体液等因素，都可影响尿的生成，引起尿量的变化。

【实验材料和器材】

仪器：兔手术台，生理记录仪，压力传感器，保护电极。

器材：哺乳动物手术器械，铁支架，双凹夹，气管插管，动脉夹，动脉插管，止血钳，注射器，棉线，纱布，棉花。

材料：家兔。

试剂：25％乌拉坦，1：10000肾上腺素，12.5U/ml肝素生理盐水，生理盐水（台式液）

【实验步骤】

1.    连通液导系统

将压力传感器的一侧支管，通过输液管连接动脉插管。用装有20mL12.5U/ml肝素的注射器向另一侧支管内推注，使整个液导系统充满液体后，用止血钳夹住推注肝素端的侧管。

注意：液导系统内不可有气泡。

2.    动物的麻醉与固定

取一只动物，称重，2.3kg。用25％乌拉坦以4 mL/kg体重的剂量，由耳缘静脉远端缓慢注入，共注入约8ml的药量。动物麻醉后背位固定于兔手术台上。

3.    气管插管

在气管两侧辨别并分离颈总动脉、迷走神经、交感神经、减压神经，在右侧迷走神经下方穿线备用。分离时特别注意不要过渡牵拉，并随时用生理盐水润湿。左侧颈总动脉下方穿两条线备用。

5.    插动脉插管

在左侧颈总动脉的近心端夹一个动脉夹，并在动脉夹远心端距动脉夹约3cm处结扎。用眼科剪在结扎线与动脉夹之间沿向心方向剪一个楔形切口（约占管径的一半），向心脏方向插入动脉插管，由备用的线结扎固定。小心松开动脉夹，即可见血液冲进动脉插管。

打开计算机采集系统，接通压力换能器。选择实验（影响尿生成的因素），点击开始计滴，观察记录正常血压和尿量。

6.    牵拉颈总动脉

轻轻牵拉插管侧（左侧）颈总动脉结扎线，观察血压变化。

7.    夹闭颈总动脉

用动脉夹夹闭右侧颈总动脉几分钟，观察血压的变化。出现变化后立即取下动脉夹，观察血压的恢复过程。

8.    电刺激迷走神经

轻轻提起右侧迷走神经上的备用线，小心地将神经置于保护电极上，用中等强度的连续刺激（约3－6V，40Hz）通过保护电极刺激神经约15秒，观察血压的变化。血压出现明显变化后即刻停止刺激，使血压恢复正常。

9.    耳缘静脉注射1mL生理盐水，观察血压变化。

10.   耳缘静脉注入1：10000肾上腺素0.3mL，用生理盐水补足1mL，观察血压的变化。

11. 影响尿生成的因素测定

1. 耳缘静脉注射10mL生理盐水（1分钟内注射完），观察血压和尿量变化。

2. 耳缘静脉注射25％葡萄糖5mL，观察血压和尿量变化。

3. 耳缘静脉注射速尿0.3mL，用生理盐水补足1mL，稍等片刻，观察血压和尿量的变化。

4. 耳缘静脉注射抗利尿激素0.3mL，用生理盐水补足1mL，观察血压和尿量变化。

注意事项：

实验前应给动物多吃富含水分的食物。

麻醉药注射量要准，速度要慢，同时注意呼吸变化，以免过量引起动物死亡。如果实验时间过长，动物苏醒挣扎，可适量补充麻醉药。

在整个实验过程中，要保持动脉插管与动脉方向一致，防止刺破血管或引起压力传递障碍。

每项实验前要有观察对照，施加条件时要按“标记”。

注意保护神经不要过渡牵拉，并经常保持湿润。

实验中，注射药物较多，注意保护耳缘静脉。

【实验结果及相关讨论】

注：由于我们的小兔子的膀胱发生了病变，膀胱部肿大，内部有土黄色块装沉淀，用生理盐水冲洗有特别混浊的尿液流出。但连通计滴器和测量装置后，没有尿滴滴出。怀疑是膀胱发生癌变或膀胱结石。因而很多数据来自于姜子钥和张娇她们组。

一、动脉血压的神经体液调节

1.         牵拉颈总动脉

血压回降。因此这一反射曾被称为降压反射。牵拉通过交感神经的传入纤维将信息传至血管运动中枢，使交感神经的活动性降低，交感神经的缩血管纤维受到抑制，从而使血压降低。

2.         夹闭颈总动脉

如下图所示，夹闭一侧颈总动脉后，血压上升，血压曲线波的幅度似乎变弱。结束夹闭后，血压下降到正常。

由于两侧的颈总动脉血液均是从同一条主动脉中分支出来的，因此将一侧的颈总动脉夹上以后，主动脉中的血液全部从另一侧的颈总动脉中流过，然而，实际上另一侧颈总动脉血液无法通过，心脏泵出的血液从其他动脉流出，这样就会导致动脉血压（收缩压和舒张压）升高。取下夹子，血压恢复正常。

3.         刺激迷走神经

4.         注射生理盐水

5.         注射肾上腺素

二、影响尿生成的因素

1.         注射生理盐水

从下图看注射生理盐水后血压没有明显变化，这跟前面动脉血压神经体液调节中的结果是一致的。从记滴器来看，尿量有所增加。

注射生理盐水后血容量增加，刺激左心房及胸腔大静脉容量感受器，冲动沿迷走神经上传到下丘脑的视上核和室旁核，使抗利尿激素的分泌与释放减少，远曲小管，集合管对水的重吸收减少，尿液增多，从而使血压恢复正常。另外，血液被稀释，血浆胶体渗透压下降，肾小球有效滤过压增加，肾小球有效滤过率增加，尿量将会增加。

2.         刺激迷走神经

明显，从而说明前面的实验结果应该实验操作上的问题所导致，而不是动物本身的原因。电刺激迷走神经后，尿滴间隔增大，尿流量显著减小。

3.         注射葡萄糖

对葡萄糖的重吸收已达到极限，于是尿中出现葡萄糖，这即肾糖阈。在实验过程中我们往家兔体内注射了高浓度的葡萄糖溶液，这导致其血液中的葡萄糖浓度大大升高，远远超过其肾糖阈。在这种情况下，肾小球滤出的原尿中含有大量的葡萄糖，使得原尿的浓度过高，这样在远曲小管和集合管中的浓缩机制仅通过尿素的再循环和NaCl的从吸收所形成的渗透梯度远远不能起到浓缩尿的作用，反倒使内髓部分中的组织液中的水分沿着浓度梯度流入尿液中，因此尿量急剧升高。

由于注射进入血液的葡萄糖溶液量不多，所以不会对血压有太大影响，然而随着尿的不断排出，能观察到血压略微减小。

4.         注射速尿

小球滤过率而产生利尿作用，使尿量明显增多。速尿的作用机制是速尿与髓袢升支粗段管腔膜载体上的Cl-的结合位点发生竞争性的结合，阻碍Cl-与载体结合，从而控制NaCl的重吸收，使肾髓质高渗梯度降低，而肾小管液中渗透压增高，使得尿液浓缩作用减弱，肾小管对水的重吸收大大减少，利尿。生化检验尿中的NaCl含量明显增多。

5.         注射抗利尿激素

激素，由垂体后叶贮存并释放的一种九肽。它的主要功熊是促进肾远曲小管和巢合管对水的重吸收，使血容量恢复，从而维持体液渗透压的相对稳定、当细胞外液因失水（如腹泻、呕吐或大出汗等）而导致渗透压升高时，丘脑下部视上核前区的渗透压感受器受到刺激，作用垂体后叶而加速抗利尿激素释放，从而加强肾远曲小管和集合管对水的重吸收，尿量减少，使得细胞外液的渗透压恢复正常。反之，当饮水过多或盐类丢失过多，使细胞外液的渗迈压降低时，就会减少对渗透压感受器的刺激，抗利尿激素释放随之减少；肾脏排出的水分就会增加，从而使细胞外液的渗透压趋向正场．

ADH的作用机理是它与远曲小管和集合管上皮细胞管周膜上的V2受体结合后，激活膜内的腺苷酸环化酶，使上皮细胞中的cAMP的生成增加，cAMP的生成增加激活上皮细胞中的蛋白激酶，蛋白激酶的激活使位于管腔膜附近含有水通道的小泡镶嵌在管腔膜上，增加管腔膜上的水通道，从而增加水的通透性。而基侧膜则对水分子可自由通过，因此ADH可以参与调节尿量。由于ADH主要作用于远曲小管和集合管上皮细胞上，所以它对血压没有太大的作用。

【相关知识】

动脉脉搏的波形包括上升支和下降支，其中下降支中还存在降中峡和降中波。这是因为心室舒张时室内压下降，主动脉内的血液向心室方向返流，从而形成降中峡。而这一番流失主动脉瓣很快关闭，因此再将中下后面形成一个短暂的向上的小波，即降中波。

正常的血压曲线可以观察到一级波（心搏波）与二级波（呼吸波）：

一级波是由于心脏舒缩而引起的血压波动，心缩时上升，心舒时下降。频率与心率一致。二级波是由于呼吸时肺的扩张和缩小引起的血压波动，吸气时上升，呼气时下降。

1．血液循环

动脉血压的形成

  血管内的血液对血管壁的侧压力，在生理学中称为血压（blood pressure）。形成血压的主要因素有：心血管系统中的血量、心脏的射血和外周血管阻力。左心室收缩时产生的能量传递给射入主动脉的血液，血液中的能量一部分用来推动血液完成从动脉到静脉、然后返回心房的循环，其余的大部分能量转化成势能，贮存在弹性贮器血管中形成对血管壁的侧压．使血管壁扩张。在心舒期，大动脉发生弹性回缩。使贮存在大动脉管壁中的势能又转变成推动血液继续向前流动的动能。由于存在大动脉管壁的这种弹性贮器的作用，虽然心脏的射血是间断性的。但血液在心血管系统中的流动却始终是连续进行的。血液从大动脉流回心房的过程中需要克服血流阻力而不断消耗能量，因而血压逐渐降低。在体循环中，血液流回大静脉和右心房时，压力已接近于零。

    随着心脏的每一次收缩和舒张，动脉血压都要经历升高和降低的周期性变化、心室收缩时心室内压升高，最终将血液泵人主动脉，使主动脉压急剧升高并达到最高值，这时的动脉血压称为收缩压，左心室一次射出的血量中，大约1/3流入外周，其余2/3被暂时贮存在主动脉和大动脉内。心室舒张时主动脉压下降，在心室舒张末期达到最低点，这时的动脉血压

值称为舒张压。主动脉和大动脉的血管壁在心室舒张期发生弹性回缩，将在心室收缩期贮存的部分血液继续推向外周，使主动脉压在心室舒张期时仍能维持在较高水平。收缩旺和舒张压的差值称为脉搏压，简称脉压（Pulse pressure）心动周期中任一瞬间动脉血压的平均值、称为平均动脉压（mean arterial  pressure），平均动脉压＝舒张压＋ 1／3脉压。由于心室的舒张期长干收缩期，故平均动脉压的值接近于舒张压。（降中峡和降中波分析见前面部分）由此可以看出，动脉血压是推动血液循环的主要动力。因而，动脉血压的测量反映了血液循环的基本情况。通过该测量方法，得以研究各种条件对血液循环的影响。

影响动脉血压的主要因素是心室的射血和外周阻力。因此，只有能影响心输出量和外周阻力的各种因素，都能影响动脉血压。

本实验所研究的对象主要针对心输出量，而只有小部分对外周阻力有较小影响。

心血管系统的调节

心血管系统的调节人为地分为三个方面：即神经调节；体液凋节和自身调节。实际上，心血管系统的调节是三个方面相互作用协调进行的。在正常情况下，机体的总血量和动脉血压常控制在一个相对窄小的范围内变动。通过心脏和动脉中的压力感受器，机体的血量和血压能够得到调节并保持在正常水平。

心肌和血管平滑肌接受自主神经支配，包括交感神经和副交感神经。当来自血管系统感受器的传入信息和来自高级中枢的信息在心血管中枢整合后，改变了支配心脏和血管的交感神经利副交感神经的兴奋性。使心输出量和血管外周阻力发生变化，以维持动脉血压相对稳定。机体对心血管话动的神经调节是通过各种心血管反射来实现的。

 

图6. 血压调节的关系

心血管活动的体液凋节主要包括激素和局部代谢产物对心血管活动的凋节。

血压的调节是一个极其复杂的过程，它涉及到许多调节机制和调节因子的作用。钠的排泄受血浆醛固酮、血管紧张素II和心钠素水平的影响，还与肾小球滤过率有关。肾小球滤过率的大小主要由肾小球毛细血管血压决定：当平均动脉压降低或肾小球入球小动脉收缩时，将导致肾小球毛细血管血压降低，使肾小球滤过率和钠的排泄减少；肾小球毛细血管血压的变化还与交感神经活动、血浆血管紧张素I和心钠素浓度等因素有关。醛固酮和血管加压素又直接影响钠和水的重吸收．同时血管加压素的释放还与下丘脑相关脑区的机能话动状态有关。由此可见，参与动脉血压长期调节的各种因素，是相互联系和相互作用的，任何一种因素的变化都会涉及到其他因素的改变，这表明动脉血压的长期调节是多种机制和因子共同参与的结果，任何一种因素的单方面作用都不可能完成对动脉血压的长期调节。

2．排泄系统

尿的生成过程包括三个环节：肾小球的滤过作用、肾小管和集合管的重吸收和分泌作用。

所以，肾小球毛细血管网内血浆成分向肾小囊腔滤过，是尿生成过程的第一步。

肾小球进行滤过作用的动力是有效滤过压，它包括三种力量：即肾小球毛细血管压、血浆胶体渗透压和肾小囊内压。肾小球毛细血管压是推动血浆从肾小球滤出的力量，血浆胶体渗透压和肾小囊内压是对抗滤过的力量。

有效滤过压＝肾小球毛细血管血压－（血浆胶体渗透压＋肾小囊内压），因而注射生理盐水后，有效滤过压加大。

血浆中的水和许多小分子物质从肾小球毛细血管滤过到肾小囊中，即成为滤液（或称原尿）。

两侧肾滤过的液体量很大，远远大于每天排出体外的终尿量，只有滤液量的1％左右。这表明了滤液量水分被肾小管和集合管重吸收后又送回血液。有些物质被完全重吸收，有些物质如尿素、肌酸等被浓缩，在尿中的浓度要较血浆中高出几十倍甚至几百倍，说明它们很少彼重吸收或者不被重吸收。这表明肾小管的重吸收作用具有选择性。很多因素对肾小管的重吸收有影响。

【参考文献】

生理学                      姚泰          人民卫生出版社

动物生理学实验            魏香          清华大学出版社