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1、家兔呼吸运动的调节浙江大学医学院第1页，本讲稿共33页 呼吸运动是一种节律性运动，呼吸的频率和深度呼吸运动是一种节律性运动，呼吸的频率和深度能随内、外环境条件的改变而改变，这都依靠神经系能随内、外环境条件的改变而改变，这都依靠神经系统的反射性调节来实现。统的反射性调节来实现。一、呼吸实验有关的背景知识一、呼吸实验有关的背景知识图1.呼吸全过程示意图 第2页，本讲稿共33页(A)中枢化学感受器：中枢化学感受器：对局部脑脊液、血液和局部代谢均对中枢化学感受器发生影响。对局部脑脊液、血液和局部代谢均对中枢化学感受器发生影响。对局部脑脊液、血液和局部代谢均对中枢化学感受器发生影响。对局部脑脊液、血液和
2、局部代谢均对中枢化学感受器发生影响。1.脑脊液中的脑脊液中的H+敏感敏感3.缺氧刺激不敏感缺氧刺激不敏感2.CO2本身不是有效的直接刺激物，而是通过升高本身不是有效的直接刺激物，而是通过升高脑脊液脑脊液H+的浓度刺激中枢化学感受器的浓度刺激中枢化学感受器特点：特点：呼吸反射性调节呼吸反射性调节第3页，本讲稿共33页Po2Pco2H+（B）外周化学感受器）外周化学感受器颈动脉体颈动脉体+主动脉体主动脉体+迷走神经迷走神经延脑延脑发放冲动发放冲动反射性引起呼吸加深反射性引起呼吸加深加快加快第4页，本讲稿共33页肺牵张反射：肺扩张引起吸气被抑制和肺缩小引起吸气的反射，称肺牵肺牵张反射：肺扩张引起吸气
3、被抑制和肺缩小引起吸气的反射，称肺牵 张反射，张反射，包括肺扩张反射和肺缩小反射。包括肺扩张反射和肺缩小反射。吸气吸气肺扩张肺扩张肺牵张感受器肺牵张感受器+迷走神经传迷走神经传+延髓延髓切断吸气，促使吸气转为呼气切断吸气，促使吸气转为呼气2)肺牵张感受器肺牵张感受器第5页，本讲稿共33页 3.3.激惹感受器和激惹感受器和激惹感受器和激惹感受器和J-J-感受器感受器感受器感受器位于肺组织内，呼吸道如鼻咽和上呼吸道中位于肺组织内，呼吸道如鼻咽和上呼吸道中位于肺组织内，呼吸道如鼻咽和上呼吸道中位于肺组织内，呼吸道如鼻咽和上呼吸道中对机械和化学刺激发生反应的感受器。对机械和化学刺激发生反应的感受器。对
4、机械和化学刺激发生反应的感受器。对机械和化学刺激发生反应的感受器。第6页，本讲稿共33页第7页，本讲稿共33页1.1 1.1 材料材料材料材料1.1.11.1.1 动物动物 家兔体重家兔体重2.53.0 kg，雌雄不拘。，雌雄不拘。1.1.2 器材器材器材器材 RM6240 RM6240微机生物信号处理系统（成都微机生物信号处理系统（成都微机生物信号处理系统（成都微机生物信号处理系统（成都仪器厂）、呼吸及血压换能器。仪器厂）、呼吸及血压换能器。仪器厂）、呼吸及血压换能器。仪器厂）、呼吸及血压换能器。1.材料和方法材料和方法第8页，本讲稿共33页1.1.3 药品试剂药品试剂20%尿酯（乌拉坦）、
5、肝素钠尿酯（乌拉坦）、肝素钠(1000(1000 /ml)ml)、N2N2、CO2CO2、2%2%乳酸、乳酸、乳酸、乳酸、5%5%度冷丁、度冷丁、度冷丁、度冷丁、25%25%尼可刹米尼可刹米尼可刹米尼可刹米第9页，本讲稿共33页1.2.1 家兔称重，按家兔称重，按1g/kg(5 ml/kg)体重耳缘静脉体重耳缘静脉20%乌拉坦麻醉家乌拉坦麻醉家兔，家兔麻醉后将其仰卧，固定四肢和头。兔，家兔麻醉后将其仰卧，固定四肢和头。1.2.方法方法用粗剪刀剪掉颈部手术部位的兔毛，颈前正中作用粗剪刀剪掉颈部手术部位的兔毛，颈前正中作68cm左右皮肤左右皮肤切口，用血管钳钝性分离离暴露气管。切口，用血管钳钝性分
6、离离暴露气管。分离气管，并在气管底下穿一分离气管，并在气管底下穿一根棉线备用。根棉线备用。1.2.6 气管插管气管插管 用手术剪在甲状软骨下用手术剪在甲状软骨下1cm处剪一处剪一“”切口切口,插入气管插管，结扎固定。插入气管插管，结扎固定。第10页，本讲稿共33页2.12.1家兔正常的呼吸频率和幅度家兔正常的呼吸频率和幅度家兔正常的呼吸频率和幅度家兔正常的呼吸频率和幅度2.22.2增加气道长度前后家兔呼吸运动的变化增加气道长度前后家兔呼吸运动的变化增加气道长度前后家兔呼吸运动的变化增加气道长度前后家兔呼吸运动的变化2.32.32.32.3吸入高浓度吸入高浓度吸入高浓度吸入高浓度N2N2N2N2
7、前后家兔呼吸运动的变化前后家兔呼吸运动的变化前后家兔呼吸运动的变化前后家兔呼吸运动的变化2.4 2.4 2.4 2.4 吸入高浓度吸入高浓度吸入高浓度吸入高浓度CO2CO2CO2CO2前后家兔呼吸运动的变化前后家兔呼吸运动的变化前后家兔呼吸运动的变化前后家兔呼吸运动的变化2.52.52.52.5静脉注射静脉注射静脉注射静脉注射2%2%2%2%乳酸溶液乳酸溶液乳酸溶液乳酸溶液2ml2ml2ml2ml前后家兔呼吸运动的变化前后家兔呼吸运动的变化前后家兔呼吸运动的变化前后家兔呼吸运动的变化;2.62.62.62.6观察静脉注射度冷丁和尼可刹米对呼吸运动的影响观察静脉注射度冷丁和尼可刹米对呼吸运动的影
8、响观察静脉注射度冷丁和尼可刹米对呼吸运动的影响观察静脉注射度冷丁和尼可刹米对呼吸运动的影响2.3.32.3.3用波宽用波宽用波宽用波宽2ms2ms，电压，电压，电压，电压5 56v,6v,频率频率频率频率151530 Hz30 Hz电脉冲电刺激迷走电脉冲电刺激迷走电脉冲电刺激迷走电脉冲电刺激迷走NN中枢端中枢端中枢端中枢端描记和观察呼吸频率和幅度。描记和观察呼吸频率和幅度。描记和观察呼吸频率和幅度。描记和观察呼吸频率和幅度。2.2.2.2.观察记录观察记录观察记录观察记录第11页，本讲稿共33页（1）比较精细难做的先做。（2）气管插管时见气管内有分泌物和血时要用小干棉球清除分泌物或止血，然后插
9、入气管插管。（3）用给气体时，给气管的开口不能直接套在气管插管的侧管上，出现明显实验结果即可停止供气。实验教学中要注意的要点第12页，本讲稿共33页3.结果(results)图图图图1 1 家兔呼吸运动的实验曲线家兔呼吸运动的实验曲线家兔呼吸运动的实验曲线家兔呼吸运动的实验曲线呼吸曲线描记表1 吸入高浓度N2、CO2、静注乳酸、切断双侧迷走N对家兔呼吸的影响实验项目实验项目通气量（通气量（ml/min)ml/min)呼吸频率呼吸频率(次次/min)min)处理前处理前处理后处理后处理前处理前处理后处理后增加气道长度增加气道长度吸入吸入N N2 2吸入吸入COCO2 2注射注射2%2%乳酸乳酸切
10、断一侧迷走切断一侧迷走N N切断双侧迷走切断双侧迷走N N第13页，本讲稿共33页5.讨论(discussion)对实验结果逐一进行分析讨论第14页，本讲稿共33页1.由于无效腔的存在，每次吸入的新鲜空气不能都到达肺泡由于无效腔的存在，每次吸入的新鲜空气不能都到达肺泡进入气体交换。进入气体交换。增加无效腔对呼吸运动的影响2.增大无效腔，减少了肺泡通气量，降低了气体更新率，导增大无效腔，减少了肺泡通气量，降低了气体更新率，导致血中二氧化碳增加、氧分压下降。致血中二氧化碳增加、氧分压下降。3.气道加长，使呼吸气道阻力增大，从而使呼吸加深加快。气道加长，使呼吸气道阻力增大，从而使呼吸加深加快。第15
11、页，本讲稿共33页吸入纯氮气后对呼吸运动会的影响吸入纯氮气后对呼吸运动会的影响吸入吸入吸入吸入NN2 2（缺氧）（缺氧）（缺氧）（缺氧）(肺泡PO2 2，PaO2 2 ，PaCO2 2不变)+外周化学感受器外周化学感受器+延髓呼吸中枢延髓呼吸中枢-呼吸肌活动呼吸肌活动+轻度轻度-严重缺氧严重缺氧外周化学感受器外周化学感受器+延髓呼吸中枢延髓呼吸中枢-呼吸肌活动呼吸肌活动-+第16页，本讲稿共33页为何吸入气中二氧化碳浓度增加会使为何吸入气中二氧化碳浓度增加会使呼吸运动加强？呼吸运动加强？第17页，本讲稿共33页静脉注射乳酸后对呼吸运动的影响静脉注射乳酸后对呼吸运动的影响第18页，本讲稿共33页
12、（6 6）静脉注射静脉注射尼可刹米尼可刹米对抗由对抗由度冷丁度冷丁引起的呼吸运动抑制的作引起的呼吸运动抑制的作用机制用机制n n度冷丁主要通过抑制呼吸中枢，降低中枢对度冷丁主要通过抑制呼吸中枢，降低中枢对COCO2 2的敏感性影的敏感性影响呼吸运动。而尼可刹明具有直接兴奋延髓呼吸中枢与刺激响呼吸运动。而尼可刹明具有直接兴奋延髓呼吸中枢与刺激颈总动脉化学感受器的作用。两者作用正好向反。因此，给颈总动脉化学感受器的作用。两者作用正好向反。因此，给度冷丁引起的呼吸抑制能被尼可刹明对抗，另外，度冷丁会度冷丁引起的呼吸抑制能被尼可刹明对抗，另外，度冷丁会降低呼吸中枢对降低呼吸中枢对COCO2 2的敏感性
13、而尼可刹明能增加呼吸中枢的敏感性而尼可刹明能增加呼吸中枢对对COCO2 2的敏感性的影响作用也与杜冷丁相反。因此，静的敏感性的影响作用也与杜冷丁相反。因此，静脉注射度冷丁引起呼吸运动抑制时再注射尼可刹明，可脉注射度冷丁引起呼吸运动抑制时再注射尼可刹明，可以看到呼吸运动从抑制转变为兴奋的过程。以看到呼吸运动从抑制转变为兴奋的过程。第19页，本讲稿共33页迷走神经在呼吸中的作用迷走神经在呼吸中的作用吸气肺扩张牵张感受器+延髓迷走神经吸气切断机制兴奋，抑制吸气，加速了吸气和呼气的交替，使呼吸频率增加。第20页，本讲稿共33页切断双侧迷走神经后电刺激迷走神经中枢端切断双侧迷走神经后电刺激迷走神经中枢端
14、 以以以以中中中中等等等等强强强强度度度度电电电电刺刺刺刺激激激激一一一一侧侧侧侧迷迷迷迷走走走走神神神神经经经经中中中中枢枢枢枢端端端端，一一一一般般般般可可可可导导导导致致致致呼呼呼呼吸吸吸吸运动暂停运动暂停运动暂停运动暂停 因因因因为为为为肺肺肺肺牵牵牵牵张张张张反反反反射射射射包包包包括括括括肺肺肺肺扩扩扩扩张张张张后后后后反反反反射射射射性性性性地地地地引引引引起起起起吸吸吸吸气气气气动动动动作作作作的的的的抑抑抑抑制制制制，或或或或者者者者是是是是肺肺肺肺缩缩缩缩小小小小后后后后反反反反射射射射性性性性地地地地抑抑抑抑制制制制呼呼呼呼气气气气动动动动作作作作，使使使使吸吸吸吸气气气
15、气加加加加强强强强。这这这这两两两两种种种种反反反反射射射射的的的的传传传传人人人人纤纤纤纤维维维维都都都都经经经经迷迷迷迷走走走走神神神神经经经经兴兴兴兴奋奋奋奋，产产产产生生生生传传传传入入入入冲冲冲冲动动动动到到到到呼呼呼呼吸吸吸吸中中中中枢枢枢枢，导导导导致致致致呼呼呼呼吸吸吸吸运运运运动动动动的的的的改改改改变变变变。由由由由于于于于电电电电刺刺刺刺激激激激引引引引起起起起的的的的传传传传入入入入冲冲冲冲动动动动持持持持续续续续性性性性的的的的传传传传到到到到呼呼呼呼吸吸吸吸中中中中枢枢枢枢，抑抑抑抑制制制制呼呼呼呼吸吸吸吸运运运运动动动动，故故故故出出出出现现现现呼呼呼呼吸暂停现象
16、。吸暂停现象。吸暂停现象。吸暂停现象。第21页，本讲稿共33页切断双侧迷走神经切断双侧迷走神经n n迷走神经中含有肺牵张反射的传入神经纤维。肺牵张反射迷走神经中含有肺牵张反射的传入神经纤维。肺牵张反射迷走神经中含有肺牵张反射的传入神经纤维。肺牵张反射迷走神经中含有肺牵张反射的传入神经纤维。肺牵张反射中的肺扩张反射（亦称吸气抑制反射）的生理作用，在于中的肺扩张反射（亦称吸气抑制反射）的生理作用，在于中的肺扩张反射（亦称吸气抑制反射）的生理作用，在于中的肺扩张反射（亦称吸气抑制反射）的生理作用，在于阻止吸气过长过深，促使吸气及时转入呼气，从而加速吸阻止吸气过长过深，促使吸气及时转入呼气，从而加速吸
17、阻止吸气过长过深，促使吸气及时转入呼气，从而加速吸阻止吸气过长过深，促使吸气及时转入呼气，从而加速吸气和呼气动作的交替，调节呼吸的频率和深度。当切断双气和呼气动作的交替，调节呼吸的频率和深度。当切断双气和呼气动作的交替，调节呼吸的频率和深度。当切断双气和呼气动作的交替，调节呼吸的频率和深度。当切断双侧迷走神经后，中断了肺牵张反射的传人通路，肺牵张反侧迷走神经后，中断了肺牵张反射的传人通路，肺牵张反侧迷走神经后，中断了肺牵张反射的传人通路，肺牵张反侧迷走神经后，中断了肺牵张反射的传人通路，肺牵张反射的生理作用被消除，因此呈现出慢而深呼吸运动。射的生理作用被消除，因此呈现出慢而深呼吸运动。射的生理
18、作用被消除，因此呈现出慢而深呼吸运动。射的生理作用被消除，因此呈现出慢而深呼吸运动。第22页，本讲稿共33页呼吸变化曲线呼吸变化曲线第23页，本讲稿共33页实验报告写作实验报告写作1.1.题目题目 2.2.作者署名作者署名 作者和合作者姓名及单位作者和合作者姓名及单位(班级组别姓名班级组别姓名班级组别姓名班级组别姓名)3.3.实验目的实验目的 4.4.材料和方法材料和方法 主要实验材料，动物分组及处理，装置连接。主要实验材料，动物分组及处理，装置连接。主要实验材料，动物分组及处理，装置连接。主要实验材料，动物分组及处理，装置连接。5.5.结果结果 用图或表记录各项实验结果的数据，原始数据列表，
19、进行统用图或表记录各项实验结果的数据，原始数据列表，进行统用图或表记录各项实验结果的数据，原始数据列表，进行统用图或表记录各项实验结果的数据，原始数据列表，进行统 计处理和显著性检验；主观指标用文字描述；用文字和数据（包括显著性检验结果）计处理和显著性检验；主观指标用文字描述；用文字和数据（包括显著性检验结果）计处理和显著性检验；主观指标用文字描述；用文字和数据（包括显著性检验结果）计处理和显著性检验；主观指标用文字描述；用文字和数据（包括显著性检验结果）逐一描述实验逐一描述实验逐一描述实验逐一描述实验 结果。结果。结果。结果。6.6.讨论讨论 对实验结果逐一进行分析讨论并得出结论。对实验结果
20、逐一进行分析讨论并得出结论。对实验结果逐一进行分析讨论并得出结论。对实验结果逐一进行分析讨论并得出结论。第24页，本讲稿共33页家兔呼吸运动的调节家兔呼吸运动的调节梅汝焕梅汝焕梅汝焕梅汝焕浙大医学院机能中心浙大医学院机能中心浙大医学院机能中心浙大医学院机能中心310031310031实验目的实验目的实验目的实验目的学习哺乳类动物的手术操作方法，掌握气管插管和神经血管分离术，观察吸入气中PCO2、PO2 及血液中H+改变和迷走神经对家兔呼吸运动的影响及机制探讨。1.1.材料与方法材料与方法材料与方法材料与方法1.1 实验动物 体重2.53.0 kg家兔，雌雄不拘（购于浙大医学院动物中心）。1 1
21、.2 2 器材器材 RM6240 RM6240微机生物信号处理系统（成都仪器厂）、呼吸换能器。微机生物信号处理系统（成都仪器厂）、呼吸换能器。1.3 药品与试剂 20%20%乌拉坦（乌来糖）、乌拉坦（乌来糖）、2%2%乳酸、乳酸、5%5%度冷丁、度冷丁、25%25%尼可刹尼可刹米、米、N N2 2、COCO2 2。浙江大学医学院第25页，本讲稿共33页1.2 方法方法1.2.1 家兔称重，按家兔称重，按1g/kg(5 ml/kg)体重耳缘静脉体重耳缘静脉20%乌拉坦麻乌拉坦麻醉家兔，家兔麻醉后将其仰卧，固定四肢和头。醉家兔，家兔麻醉后将其仰卧，固定四肢和头。1.2.2 颈部手术颈部手术 颈正中
22、切口颈正中切口57cm左右皮肤，用血管钳钝性分左右皮肤，用血管钳钝性分离离离离暴露气管暴露气管并穿并穿棉棉线备用，再用玻璃分针分离出两侧的迷线备用，再用玻璃分针分离出两侧的迷走神经穿走神经穿丝丝线备用。线备用。1.2.3 气管插管气管插管 用手术剪在甲状软骨下用手术剪在甲状软骨下1cm处剪一处剪一“”切口切口,插入插入气管插管，结扎固定。气管插管，结扎固定。1.2.4 将气管插管一端连接呼吸换能器。将气管插管一端连接呼吸换能器。第26页，本讲稿共33页2.1 观察正常家兔呼吸频率和幅度2.2 观察增加气道长度、吸入高浓度氮气（N2）、吸入高浓度二氧化碳（CO2）、静脉注射2%乳酸、切断一侧迷走
23、N、切断两侧迷走N及连续电脉冲刺激切断后的一侧迷走神经中枢端前后家兔呼吸运动的变化。2.观察记录第27页，本讲稿共33页3.3.结果结果(results)(results)3.1 正常家兔肺通气量Vn ml/min，呼吸频率Pn次/min，见图1表1。3.2增加气道长度后家兔通气量V1 ml/min 增加呼吸V11 ml/min，呼吸频率从P1次/min增加到P11次/min,可见家兔呼吸运动明显加深加快，见图1表1。3.3 吸入高浓度N2后家兔通气量从V2 ml/min 增加到V21 ml/min，呼吸频率从P2次/min增加到P21 次/min，可见家兔呼吸运动加深加快，停止给气后呼吸很快
24、就恢复正常，见图1表1。3.4 吸入高浓度CO2后家兔通气量从V3 ml/min 增加到V31 ml/min，呼吸频率从P3次/min增加到P31 次/min，家兔呼吸运动明显加深加快，见图1表1。第28页，本讲稿共33页3.5 静脉注射乳酸后家兔通气量从V4 ml/min 增加到V41 ml/min，呼吸频率从P4次/min增加到P41 次/min，见见图1表1。第29页，本讲稿共33页呼吸曲线描记图1 家兔呼吸运动的实验曲线第30页，本讲稿共33页表1 吸入高浓度N2、CO2、静注乳酸、切断迷走N对家兔呼吸的影响实验项目实验项目通气量（通气量（ml/min)ml/min)呼吸频率呼吸频率(
25、次次/min)min)处理前处理前处理后处理后处理前处理前处理后处理后正常增加气道长度增加气道长度吸入吸入N N2 2吸入吸入COCO2 2注射注射2%2%乳酸乳酸切断右侧迷走切断右侧迷走N N切断双侧迷走切断双侧迷走N N刺激右侧迷走刺激右侧迷走N N中枢端中枢端第31页，本讲稿共33页5.讨论(discussion)5.1 增加气道长度后家兔通气量V1 ml/min 增加呼吸V11 ml/min，呼吸频率从P1次/min增加到P11次/min，增加气道长度等于增加无效腔，增加无效腔减少了肺泡通气量，使肺泡气体更新率下降引起血中PCO2、PO2下降，刺激中枢和外周化学感受器引起呼吸运动会加深
26、加快；另外，气道加长使呼吸气道阻力增大，反射性呼吸加深加快1。5.2 吸入高浓度N2后家兔通气量从V2 ml/min 增加到V21 ml/min，呼吸频率从P2次/min增加到P21 次/min，与正常呼吸相比通气量增加 V22 ml/min，呼吸频率增加P22 次/min，通气量和呼吸频率明显增加，空气中主要成分是氮气（N），吸入N 增加等同于给家兔缺氧，刺激外周化学感受器，引起延髓呼吸中枢兴奋，反射性引起呼吸运动增强 2。第32页，本讲稿共33页5.3 吸入高浓度CO2后家兔通气量从V3 ml/min 增加到V31 ml/min，呼吸频率从P3次/min增加到P31 次/min，与正常呼吸
27、相比通气量增加 V32 ml/min，呼吸频率增加P32 次/min，吸入气中PCO2增加引起血液中pCO2增高，CO2通过血脑屏障进入脑脊液中溶于水，在碳酸酐酶的作用下分解成HCO3-+H+，H+刺激延髓化学感受器，间接作用于呼吸中枢，通过呼吸肌的作用使呼吸运动加强。CO2分压增高还刺激主动脉体和颈动脉体外周化学感受器，反射性地使呼吸加深加快；缺氧主要是刺激外周化学感受器，对中枢化学感受器具有抑制作用；PaCO2对中枢化学感受器和化学感受器外周均有刺激作用，而且，PaCO2和H+作用总和，使吸入CO2后引起呼吸的变化常常比吸入氮气所造成的缺氧所引起的呼吸加强作用更明显2。第33页，本讲稿共33页