大鼠小肠平滑肌

实验时间：2010年11月2日

一、 实验目的

1． 观察哺乳动物小肠平滑肌的一般生理特性；

2． 观察某些理化因素对小肠平滑肌的自律性活动和紧张性的影响； 3． 学习哺乳动物离体小肠体外实验的方法。

二、 实验原理

消化道平滑肌具有肌肉组织的共同特点，如兴奋（excitability）、传导性（conductibility）和收缩性（contractibility），还表现出自身的功能特点，如兴奋性较低，收缩缓慢；自动节律性（autorhythmicity）；具有一定的紧张性（tonicity）；具有较大的伸展性（extensibility）；对电刺激、切割、烧灼不敏感，但对于机械牵张、温度变化和化学刺激特别敏感。消化道平滑肌在离体后，置于适宜的环境中仍能进行节律性收缩（rhythmic contraction），对环境中各种理化因素，如环境的温度、酸碱度、渗透压、一些特殊的无机盐离子、某些生物活性物质以及供氧和牵拉等刺激敏感，这些刺激都可以改变消化道平滑肌的收缩活动，而表现为收缩的节律、强度、速度以及紧张性收缩等方面的改变。

三、 实验器材

BL生物机能实验系统，机械-电换能器，恒温水浴灌流槽，温度计，台氏液，常用手术器械，1︰10000肾上腺素，1︰10000乙酰胆碱，1︰10000阿托品，1N NaCl，1N HCl；

大鼠。

四、 实验步骤

1． 标本制备：十二指肠向下取20～30cm的肠段，除去肠系膜及周围脂肪组织之后，

用台氏液冲洗干净，保存于盛有室温台氏液的培养皿中备用；

2． 固定：实验取2～3cm的肠段，用棉线结扎两端肠段的对角（注意应避免封闭肠管，

保持肠管管腔能与溶液相通）。将此肠段一端通过铁勾固定在灌流槽的内槽底部（肠段与铁勾间的间隙应比较小，以免肠管摆动），内槽中的台氏液以刚能淹没肠管为宜。开启供氧装置供给标本氧气，以保持平滑肌的生理机能。另一端则通过棉线连接机械-电换能器的悬梁臂上，标本与换能器连线保持垂直，且松紧度适当，不要与灌流槽内壁接触；

3． 实验装置：如图3.1。灌流槽分为内

槽和外槽。内槽为浸浴实验标本用（槽内盛台氏液），内槽底部有一个开口，排放液体之用。另外内槽壁还附有一个铁勾，用于固定小肠平滑肌，与铁勾伴行的还有一个连接供氧装置，用于供给肠管活动所需要的氧气。外槽的上、下两端有两个开口，其下端开口连接恒温水浴的出水口，上端开口连接恒温水浴的进水口，开启恒温水浴的循环按

图3.1 实验设备架设示意图

钮后，恒温水浴内的水会自动循环，间接加热灌流槽内槽的液体，使内槽液体温度保持在37～38℃；

4． 离体小肠平滑肌的正常收缩曲线：观察曲线的节律、幅度。收缩曲线的基线升高，

表示小肠平滑肌的紧张性升高，反之则下降；

5． 肾上腺素的作用：在内槽台氏液中加入1～2滴1︰10000肾上腺素； 6． 乙酰胆碱的作用：加入1～2滴1︰10000乙酰胆碱； 7． 阿托品的作用：加入1︰10000阿托品1～2滴，2分钟后再加1︰10000乙酰胆碱1～

2滴，并与步骤6进行比较；

8． 氯化钙的作用：1%CaCl 2 1～2滴；

9． 环境pH值变化的影响：在内槽中加入HCl 1～2滴，显效后再加入NaOH 液 1～

2滴；

10． 温度的影响：将内槽换成25℃的台氏液，同时关闭恒温加热装置，使内槽台氏液 温度逐渐降至25℃，记录平滑肌收缩情况。同法加入45℃台氏液并记录曲线变化， 同时观察肠段紧张度。

五、 实验结果

1． 正常收缩曲线：

图3.2 小肠平滑肌正常收缩曲线

如图3.2，平滑肌收缩频率比较稳定，但是收缩幅度有节律性变化。

2． 滴加肾上腺素

图3.3 滴加肾上腺素后的小肠平滑肌收缩曲线

如图3.3，滴加2滴肾上腺素后，张力下降至原来的60％，收缩频率、幅度也都下降。

3． 滴加乙酰胆碱

图3.4 滴加乙酰胆碱后的小肠平滑肌收缩曲线

由图3.4可见，滴加1滴乙酰胆碱后，小肠平滑肌的张力立即急剧升高，超出了我们预先设置的量程。在看到明显效果后，我们立即进行换液冲洗，避免长时间刺激引起平滑肌的疲劳。

4． 滴加阿托品

图3.5 滴加阿托品及乙酰胆碱后的小肠平滑肌收缩曲线

由图3.5可见，滴加阿托品后，平滑肌收缩没有明显改变，之后立即滴加乙酰胆碱，也不会引起上一步中的剧烈变化。再次验证了阿托品对乙酰胆碱的阻断作用。此时因为棉线与装置发生粘连，测得的曲线张力基值较低，波动幅度减小，只是测量问题，标本自身没有任何变化。

5． 滴加氯化钙

图3.6 滴加氯化钙后的小肠平滑肌收缩曲线

如图3.6，滴加氯化钙后，收缩的幅度略微增大，张力则没有明显变化。而且有效的时间比较短。

6． 改变pH

由图3.7（a）可见，降低环境pH时，小肠平滑肌没有明显变化。但是由（b）可见，在原基础上升高pH，则使平滑肌收缩基本停止，张力也几乎消失。再次降低pH后，收缩幅度、张力逐渐恢复。

（a）

（b）

图3.7 改变pH后的小肠平滑肌收缩曲线。（a）滴加盐酸（b）滴加氢氧化钠后再滴加盐酸

7． 改变温度

（a）

（b）

图3.8 改变温度后的小肠平滑肌收缩曲线。（a）25℃（b）45℃

因为我们改变温度时采取的方法时内外液全部换掉，所以耗费时间较长，不易在同一张图内与37℃时的曲线相对比，因此只做出了改变温度后的收缩曲线。尽管如此，已经可以明显看到实验结果。由图3.8（a）可见，降低温度至25℃后，平滑肌的张力涨至原来的约2倍，收缩幅度无明显变化，收缩频率降至15次/分，约为37℃时的一半。而当温度为45℃时，由图3.8（b）可见，最显著的变化时收缩频率上升至次/分，为37℃时的3倍，张力变化不大，但是收缩幅度降至原来的1/3。

六、 结论

小肠平滑肌在离体后仍能保持一定的张力，并且可以进行节律性收缩。这种活动可被肾上腺素所抑制，被乙酰胆碱加强。而阿托品做为乙酰胆碱的受体阻断剂，可以消除乙酰胆碱的作用。环境中添加钙离子后，有助于平滑肌的收缩。

平滑肌收缩需要相对稳定的环境。降低、升高pH均可以抑制收缩。降低温度会使张力升高、收缩幅度增大、节律变缓，而升高温度则会使平滑肌低张力、高频、低幅收缩。

七、 讨论

1. 小肠平滑肌一般生理特性在实验中的体现： （1） 肌肉组织共性：

兴奋性、传导性和收缩性：离体小肠平滑肌在受到化学刺激时，兴奋传导至壁内神经丛，并发生收缩。

（2） 平滑肌特性：

兴奋性较低（实验未进行电刺激，所以这一点没有验证） 富有伸展性：实验小肠可以径向扩大和纵向伸长 静息紧张性：消化道平滑肌处于微弱的收缩状态，使小肠保持一定的形状。 刺激的敏感性：小肠对实验采用的不同化学刺激作出不同程度的反应。 自动节律性：在没有刺激的状态下，小肠保持一定频率和幅度的蠕动。

2. 实验整体分析：

实验参数：

基线：即平时的张力水平，反应了小肠的紧张性

保持消化道内一定压力和小肠形状，肌张力与粗细肌丝相互作用有关，因此与钙离子水平有关。并受到神经、体液调节。 频率：收缩频率

收缩频率受消化道慢波频率控制，慢波起源于小肠纵形肌和环形肌之间的ICC细

胞，其产生离子机制可能与细胞膜上生电性钠泵有关。 幅度：收缩的强弱

平滑肌的收缩通常在动作电位之后产生，慢波上负载的动作电位越多，收缩就越强。同时，肌肉收缩需要钙离子作为欧联因子来启动兴奋-收缩过程，钙离子浓度会影响收缩强弱，各种理化因子常通过影响钙通道的开关影响肌肉收缩。

注：自动节律性表现在小肠自主收缩和舒张上，包括了频率、幅度等因素。 (1) ~1：平衡阶段

现象：刚取出的小肠因为受到各种刺激，蠕动较紊乱，所以先在恒温台氏液中放置一段时间，使小肠蠕动趋于平稳。正常情况下，离体小肠由于其自律性，发生自主蠕动，蠕动有一定稳定的频率和幅度。蠕动较规律但其规律性比心脏相差很多。

分析：离体小肠在壁内神经丛的支配下发生自主蠕动。小肠在摘取过程中受到损伤和刺激，需要一定时间稳定下来；由于其各自的生理功能决定，小肠的自律性要求本身就比心脏低。

(2) 1~2:滴加肾上腺素及之后的更换溶液

现象：滴加肾上腺素后曲线明显下降，更换溶液后曲线逐渐恢复至平衡时的水平。每次更换溶液对于小肠也是一次刺激，而且更换溶液的过程中浮力会有明显改变，所以每次更换溶液可以看到一个明显的波峰。

总体：张力下降，收缩频率、幅度下降

分析：肾上腺素可以激活α抑制性受体，使K+外流增多，膜发生超极化，兴奋性降低；它还激活β受体，使cAMP升高，使肌膜和肌质网上的钙泵活动加强，使细胞内液钙离子浓度下降，因而收缩力下降。或通过使钾离子、钙离子外流，使膜发生超极化，造成肌肉舒张。

(3) 2~3：滴加乙酰胆碱及之后的更换溶液

现象：滴加乙酰胆碱后曲线迅速上升，对比可以看出小肠对乙酰胆碱的敏感对较肾上腺素要高，也许和它们的浓度及受体有关。之后更换溶液多次，张力先是下降到正常水平以下，平衡了一段时间后才缓慢恢复。中途有一段幅度和频率都较小、但是张力较大的区域，是因为实验过程中棉线粘连在仪器上导致。

总体：张力升高 分析：乙酰胆碱可与肌膜上的M受体结合，使得两类通道开放：一类为电位敏感性Ca2+ 专用通道，另一类为特异性受体活化Ca2+专用通道。前一类通道对乙酰胆碱敏感，小剂量即引起开放；后一类通道对乙酰胆碱相对不敏感，只有大剂量乙酰胆碱才会引起开放。这两类通道开放都使得肌浆中Ca2+浓度增高，进而激活肌纤蛋白-肌凝蛋白-ATP系统，使平滑肌收缩，肌张力增加。之后更换溶液后张力降至正常水平以下，也许因为乙酰胆碱之前的刺激过于强烈（甚至超出了量程），小肠剧烈运动受到一定程度的损伤，所以张力有所下降。 (4) 3~4：滴加阿托品及之后滴加乙酰胆碱及之后的更换溶液

现象：滴加阿托品后曲线没有明显变化，张力稍有降低。之后加入乙酰胆碱，张力降低，幅度减小。更换溶液之后仍然维持在正常水平。

分析：阿托品是乙酰胆碱受体抑制剂，其本身单独而言对平滑肌收缩并无影响。受到阿托品抑制后，小肠对乙酰胆碱刺激应该无反应，但由于张力换能器的棉线与装置发生粘连，影响了实验结果。张力有稍微降低，可能是因为阿托品阻断了乙酰胆碱受体，导致小肠本身的乙酰胆碱通路也被阻断，所以蠕动受到轻微的抑制。 (5) 4~5：滴加氯化钙及之后的更换溶液

现象：滴加氯化钙后张力稍微增加，但远远不如乙酰胆碱的效果明显。三次更换溶液时动作比较快，所以看起来波峰明显高于前几次更换溶液。溶液更换后小肠仍然很快恢复平稳，

看起来更换溶液的速度对小肠恢复平稳影响不大。

总体：张力无明显变化，幅度增大

分析：钙离子在介导平滑肌收缩上起核心作用，其通过钙通道内流，决定了动作电位和\\或慢波是否可以启动收缩；钙离子通过钙调素机制激活肌球蛋白酶，在肌球蛋白和肌动蛋白之间产生能量而引起收缩。钙离子浓度增大，细胞外液中钙离子增多，通道开放时进入细胞的钙离子增多，收缩加强。 (6) 5~6：滴加盐酸

现象：无明显变化。

分析：正常小肠为微碱性环境，pH为7.6，正常胃液中的盐酸排入小肠使十二指肠内pH降低。实验中加酸没有明显变化，可能的原因有：一、酸加到了壁上，没有进入溶液，所以没有产生影响；二、酸只是影响各种酶和碱性物质的分泌，并不影响小肠的收缩。 (7) 6~7：滴加氢氧化钠

现象：平滑肌收缩几乎停止，张力几乎消失

分析：正常情况下，胰腺小导管细胞分泌碱性成分，中和进入小肠的胃液中的盐酸。分析原因，可能pH影响蛋白活性，也就影响了离子通道的活性，生电性钠泵减弱，慢波活动减弱，收缩减弱；钙离子内流减少，胞质内钙离子浓度降低，肌张力下降。可能的生理意义：碱性物质在刺激酶分泌的同时减慢蠕动，使食物较长时间停留在肠道内消化吸收。 (8) 7~8滴加盐酸及之后的更换溶液

现象：加入盐酸后张力明显上升。之后更换溶液，张力猛然上升。多次更换溶液后，张力下降，平稳后平均张力略高于初始水平。

分析：第二次pH降低，盐酸中和了氢氧化钠，pH恢复，所以收缩也恢复。更换溶液张力上升，怀疑因为第一次滴加盐酸到了管壁或棉线上，更换溶液时正好被洗入溶液，酸刺激小肠运动增强。

(9) 8~9：降低温度至25℃

现象：减低温度的过程速度中等，不是突然改变温度但是改变的速度也不慢，小肠受到刺激，先是张力逐渐增高，然后缓慢降低，最后低于初始水平。

分析：受到降温代谢减弱的刺激，肠管会试图增强代谢活动，因此肌张力升高。但是一段时间后，由于温度降低，酶活性减弱，代谢减弱。酶活性减弱，通道活性降低，钙离子内流减少，慢波发生减缓，频率降低。 (10) 9~：改变温度至45℃

现象：温度突变到45℃时，小肠运动迅速减弱，之后有所回升，但最终水平低于初始水平。

分析：突然刺激导致小肠运动突然改变，之后逐渐适应，但由于温度高于酶活性的最适温度，活性不如37℃时，所以平均张力低于初始水平。 总体上看：

乙酰胆碱、pH、温度对小肠活动影响较大，影响后恢复较慢；肾上腺素、氯化钙对小肠活动影响没有那么明显，影响后恢复较快且容易达到初始水平。这也和实验采用的浓度、条件有关。

另外，我们查了很多不同的资料，发现在pH和温度这两项，不同的实验会得到不一样的实验结果，大家对自己的结果均能言之成理，所以这两个因素对小肠平滑肌的影响也许是不确定的，可能是离体与体内的区别、小肠个体差异、实验中不可避免的其他差异等原因造成。 3. 乙酰胆碱和肾上腺素对平滑肌活动的影响

由于几次实验都用到了这两种药物，而且实验结果往往会出现一些让人意想不到之处，所以尽管本次实验结果和预料中一样，我们也查阅了一些资料看这两种药物在本次实验

中可能达到的不同效果： （1） 乙酰胆碱：

通常情况滴加乙酰胆碱，肠管收缩力会增大，原因分析之前的讨论已经提到。 在肌张力很高时，滴加乙酰胆碱反而使肌张力降低：因为乙酰胆碱长期作用于肠肌平滑肌细胞可引起M受体脱敏感、肌膜内外离子梯度变化，如钠离子浓度升高，将促使纳钾泵活动增强，使膜超极化肌膜内的cAMP 含量增加，促使肌浆网及肌膜上的/泵活动加强，肌浆内钙离子浓度下降，以上三种情况均使肌张力降低。因此，当肌张力很高并长期激活M受体时， 给乙酰胆碱就可能使肌张力降低。

（2） 肾上腺素：

通常情况滴加肾上腺素，肠管收缩活动将受到抑制，原因分析之前的讨论已经提到。

在肌张力较低时，滴加肾上腺素反而引起肌张力升高：因为平滑肌肌膜上的α受体有兴奋型和抑制型两种，在一定条件下，两者可以相互转变。如肾上腺素持续作用于肠肌，则由于钾离子外流量增加，膜外钾离子浓度增高，可使超极化作用转为去极化作用。所以，当α抑制型和β 受体长期激活兴奋，肌张力很低，肌膜外钾离子浓度增高时，再给肾上腺素有可能使-α抑制型转化成α--兴奋型，使肠肌去极化，肌张力增加。

4. 本次实验中的注意事项及原因分析：

（1） 标本制备：

需选取小肠上段的平滑肌：小肠上段自律性最高、分节运动的频率最高、蠕动速度最快，易于观察到阳性结果；且小肠上段粪便较少，无需去除粪便的操作，减少对实验结果的影响。

（2） 实验准备：

恒温水浴加水再加热：无水加热易发生安全事故。

（3） 实验过程：

持续缓慢匀速供氧：要维持有氧状态保证小肠活性；供氧过快会导致标本大幅摆动而影响实验结果；供氧对小肠运动也有影响，匀速供氧才能做到实验条件不变，前后结果才有可比性

加药要直接滴入液面，药效出现就换液：加药加到棉线或管壁会导致药量的直接损失；及时换液避免对小肠太大的刺激而无法恢复 保持恒温：保证实验控制参数恒定，减少对小肠的刺激。

5. 离体和体内小肠的区别： （1） 溶液环境不同：

机体细胞生命活动受到它所浸泡的内环境液体中各种理化因素的影响，如各种离子、渗透压、pH、温度等，虽然台氏液是按照接近生理情况的液体成分配置，但是也和自然体液有一定的不同。

（2） 各种刺激的大小不同：

离体实验采用的刺激强度普遍比体内大。

（3） 保持稳态不同

机体在正常状态下会通过各种反馈调节保持稳定状态，而离体小肠无法建立这样的反馈通路，随环境变化波动较大。

（4） 调节方式不同

机体通过内分泌、肠神经系统、外来的交感和副交感神经对小肠运动进行调节，离

体小肠只有靠肠神经系统进行调节。

6. 关于频率的思考

小肠蠕动的频率由慢波频率决定，教科书上给出的慢波频率每分钟不超过15次，而本次实验中观察到的频率显然大得多，我们查阅了很多文献，没有找到相关资料，分析猜测：

（1） 小肠蠕动频率受慢波频率控制，生理状态下，引起去极化的钙-纳慢通道受到外

来自主神经的抑制而开放和闭合均很慢；离体后，这种抑制消失，去极化速度加快，慢波变快，导致小肠蠕动加快。

（2） 慢波在体内的结构基础在离体环境中发生了变化，也许改变了离子通道的结构

或特性，或者干脆使用另一套离子通道。 八、 思考题

1. 为什么离体小肠具有自律性运动？

小肠除了受外来自主神经支配外，还受肠道内在神经系统即壁内神经丛的，壁内神经丛内存在感觉神经元、运动神经元和大量的中间神经元，构成一个完整的、相对的整合系统，可完成局部反射。当机械和化学刺激作用于肠壁感受器时，通过局部反射可引起小肠蠕动，在没有外来神经冲动影响的情况下，内在神经系统可地调节小肠的蠕动。

2. 肠平滑肌上存在哪些受体？其激动后对肠平滑肌的运动产生何种影响？ （1）神经递质：

NE：去甲肾上腺素受体——使钙通道开发，平滑肌收缩。 Ach：肌膜表面M型受体——刺激平滑肌收缩。 （2）激素：

前列腺素：平滑肌前列腺素受体——平滑肌收缩

组胺：H1受体——平滑肌收缩加强；H2受体——平滑肌舒张。

儿茶酚胺：α肾上腺素能受体——导致平滑肌不易兴奋；β肾上腺素能受体——平滑肌舒张。

等。

3. 消化道平滑肌的生理特性和收缩与骨骼肌、心肌比较有何特点？ 消化道平滑肌的特性：

（1） 兴奋性较低：与骨骼肌相比需要较强的刺激方可兴奋， 收缩的潜伏期、收缩期

和舒张期较长，变异大。

（2） 富有伸展性：平滑肌粗细丝排列不整齐；无横纹肌中Z线和M线，代之以致密

体；无规则的肌小节，无横纹，横桥伸出方向相反，粗细肌丝滑动范围可伸延到细肌丝全长。

（3） 静息紧张性；

（4） 刺激的敏感性：对电刺激不敏感；对化学、温度、机械牵张刺激很敏感。（对组

织产物特别敏感：Ach、Ad、NE等)

（5） 自动节律性：收缩及舒张频率低，且受神经及体液调节。

九、 参考资料

1． 胡还忠 主编，医学机能学实验教程（第三版），科学出版社，2010；

2． 安徽技术师范学院学报，2002,16（1）：17~22 吕锦芳，陈燕 不同处理因素对离

体兔小肠平滑肌运动的影响

3． 周吕 主编， 肠胃生理学，科学出版社，1991