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1、第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节一、呼吸中枢与呼吸节律的形成一、呼吸中枢与呼吸节律的形成（一）呼吸中枢（一）呼吸中枢 呼吸中枢是指在中枢神经系统里产生呼吸中枢是指在中枢神经系统里产生 和调节呼吸运动的神经细胞群。和调节呼吸运动的神经细胞群。1、对呼吸中枢的认识的历史与现状、对呼吸中枢的认识的历史与现状1824年年 Legallois 发现破坏进入延髓部分的迷走神经发现破坏进入延髓部分的迷走神经时，呼吸停止。时，呼吸停止。1842年年 Flourens提出第四脑室底闩部灰白质中，有提出第四脑室底闩部灰白质中，有呼吸中枢所在。呼吸中枢所在。1859年年Budge 发现吸气中枢与呼气中枢独
2、立存在。发现吸气中枢与呼气中枢独立存在。1923年年Lumsden通过分段横切脑干的方法提出三级通过分段横切脑干的方法提出三级呼吸中枢学说。呼吸中枢学说。1939年年Pitts发现呼吸中枢并不是一个特定核团，而发现呼吸中枢并不是一个特定核团，而是网状结构的一部分。是网状结构的一部分。1923年年Lumsden实验：实验：横切部位横切部位 呼吸运动形式呼吸运动形式 切断迷走神经切断迷走神经 后呼吸运动形式后呼吸运动形式 脑桥与中脑之间脑桥与中脑之间 基本正常基本正常 变深变慢变深变慢脑桥中部脑桥中部 基本正常基本正常 长吸式呼吸长吸式呼吸脑桥与延髓之间脑桥与延髓之间 不规则呼吸不规则呼吸 喘式呼
3、吸喘式呼吸延髓与脊髓之间延髓与脊髓之间 呼吸停止呼吸停止 呼吸停止呼吸停止小结小结脑桥上部脑桥上部呼吸调整中枢呼吸调整中枢脑桥下部脑桥下部长吸中枢（已否定）长吸中枢（已否定）延髓延髓基本呼吸中枢基本呼吸中枢脊髓脊髓初级呼吸中枢初级呼吸中枢 1957年，王世睿等用孤立延髓实验证明孤立的年，王世睿等用孤立延髓实验证明孤立的延髓仍能维持一段时间的呼吸节律，进而支持延髓仍能维持一段时间的呼吸节律，进而支持Lumsden的学说。的学说。通过电刺激脑干、记录脑干神经细胞放电，通过电刺激脑干、记录脑干神经细胞放电，同位素示踪、放射免疫等发现：同位素示踪、放射免疫等发现：延髓网状结构：延髓网状结构：吸气神经元
4、（吸气神经元（IN）放电在吸气动作之前出放电在吸气动作之前出现，终止与吸气动作之末。现，终止与吸气动作之末。呼气神经元（呼气神经元（EN）放电始于吸气动作之放电始于吸气动作之后，延续到呼气的终末。后，延续到呼气的终末。吸呼气神经元（吸呼气神经元（IEN）吸气相放电延吸气相放电延续至呼气相，转相时放电频率最高。续至呼气相，转相时放电频率最高。呼吸气神经元（呼吸气神经元（EIN）呼气相放电延呼气相放电延续至吸气相，转相时放电频率最高。续至吸气相，转相时放电频率最高。这类神经元分布特点：相对集中但交错存这类神经元分布特点：相对集中但交错存在。在。吸气神经元（按性质分）：吸气神经元（按性质分）：I（运
5、动神经元）支配对侧膈肌运动运动神经元）支配对侧膈肌运动神经元，扩肺时放电被抑制。神经元，扩肺时放电被抑制。I（感觉神经元）接受感觉神经元）接受I和肺牵张感和肺牵张感受器的冲动，阈值较高。受器的冲动，阈值较高。I（运动神经元）支配对侧肋间外肌运动神经元）支配对侧肋间外肌运动神经元。运动神经元。I（中间神经元）仅在吸气期早期放中间神经元）仅在吸气期早期放电，抑制呼气神经元活动。电，抑制呼气神经元活动。2.延髓呼吸中枢延髓呼吸中枢根据呼吸神经元在延髓相对集中的部位，可分两组根据呼吸神经元在延髓相对集中的部位，可分两组（1）背侧群（）背侧群（DRG）位于孤束核腹外侧，多位于孤束核腹外侧，多 数为数为I
6、N 闩前交叉闩前交叉 支配对侧脊髓的膈肌运支配对侧脊髓的膈肌运 动神经元动神经元 膈肌运动膈肌运动（2）腹侧群（）腹侧群（VRG）位于延髓的腹外位于延髓的腹外侧部。包括疑核、后疑核和侧部。包括疑核、后疑核和BOT复合体等复合体等区域。区域。IN 舌咽神经舌咽神经 同侧同侧 疑核疑核 咽喉部咽喉部 EN 迷走神经迷走神经 的呼吸肌的呼吸肌 闩前交叉闩前交叉 上部上部 对侧肋间肌对侧肋间肌 运动神经元（运动神经元（90）（IN）（部分发出侧支支配膈肌）部分发出侧支支配膈肌）同侧下行（同侧下行（510）支配吸气肌）支配吸气肌 闩前方交叉闩前方交叉 下部下部 胸腰胸腰3呼气肌运动神经元呼气肌运动神经元
7、 （EN）后后疑疑核核 BOT复合体主要含复合体主要含EN，其轴突与其轴突与DRG的的IN形成抑制性联系。形成抑制性联系。脑桥、大脑皮层 传入 对侧VRG头端BOT复合物 传入 背侧群（DRG）的一些IN 投射 VRG,脑桥边缘系统肺支气管、窦神经 传入 3.脑桥呼吸中枢脑桥呼吸中枢（1）呼吸调整中枢位于脑桥前段）呼吸调整中枢位于脑桥前段1/3集中在臂旁内侧核（集中在臂旁内侧核（NPBM）和相邻和相邻KF核，合称核，合称PBKF核群。核群。电刺激电刺激PBKF核核 吸气转向呼气，吸气转向呼气，对延髓吸气神经元有抑制作用，防止对延髓吸气神经元有抑制作用，防止过深过长吸气，调整呼吸频率。过深过长吸
8、气，调整呼吸频率。切断双侧迷走神经切断双侧迷走神经 长吸气长吸气 损毁损毁PBKF核核 IN PBKF核核 EN IEN（2）长吸中枢位于脑桥下部）长吸中枢位于脑桥下部 INENEIN功能：加强延髓吸气神经元的活动长吸功能：加强延髓吸气神经元的活动长吸长吸中枢的否定：长吸中枢的否定：但有认为仍存在加强延髓吸气神经元但有认为仍存在加强延髓吸气神经元的活动的作用，并没有结构上特定的的活动的作用，并没有结构上特定的长吸中枢。长吸中枢。否定依据：否定依据：麻醉猫麻醉猫 脑桥中部横切脑桥中部横切 出现长吸出现长吸 式呼吸式呼吸麻醉麻醉 清醒清醒 脑桥中部横切脑桥中部横切 长吸消失长吸消失再麻醉再麻醉 脑
9、桥中部横切脑桥中部横切 长吸出现长吸出现4.大脑皮层对呼吸运动的调节大脑皮层对呼吸运动的调节1、随意调节和建立呼吸条件反射、随意调节和建立呼吸条件反射途径：途径：A、通过对脑桥和延髓呼吸中枢的作用，通过对脑桥和延髓呼吸中枢的作用，调节节律。调节节律。B、通过皮层脊髓束和皮层红核脊髓束，下通过皮层脊髓束和皮层红核脊髓束，下传直接支配呼吸肌运动神经元的活动。传直接支配呼吸肌运动神经元的活动。2、与语言活动过程的协调、与语言活动过程的协调临床：脊髓前外侧索下行通路受损临床：脊髓前外侧索下行通路受损自主呼吸停止，通过随意呼吸调自主呼吸停止，通过随意呼吸调节，入睡时用呼吸机。节，入睡时用呼吸机。（二）呼
10、吸节律的形成（二）呼吸节律的形成1.双稳态交互抑制假说（双稳态交互抑制假说（bistabee oscillator）及其否定及其否定 由由Salmoiraghi&Burns 提出提出 IN -EN +IN -？EN否定依据否定依据1）VRG 后疑核后部呼吸性神经元之间无突后疑核后部呼吸性神经元之间无突触联系（不存在正反馈网络）。触联系（不存在正反馈网络）。2）后疑核中）后疑核中I有树状突起到对侧（少量同侧）有树状突起到对侧（少量同侧）的的EN，并抑制其活动，而对侧并抑制其活动，而对侧EN无发纤维无发纤维抑制抑制IN。抑制抑制IN的纤维来自的纤维来自BOT体的体的EN。（无交互抑制）无交互抑制）
11、3）长吸气时，）长吸气时，IN可连续放电数分钟之久可连续放电数分钟之久（不存在对称交互抑制）。（不存在对称交互抑制）。4）后疑核）后疑核EN在吸气相时可记录到在吸气相时可记录到IPSP而而IN却较少能记录到却较少能记录到IPSP。（。（提示抑制非提示抑制非交互）交互）2.回返性抑制学说（局部神经元回路回返性抑制学说（局部神经元回路反馈控制假说）反馈控制假说）1）中枢吸气性活动：）中枢吸气性活动：I神经元可能就神经元可能就是中枢吸气性活动的来源。是中枢吸气性活动的来源。2）吸气切断机制）吸气切断机制a.中枢吸气性活动中枢吸气性活动 吸气主动过程吸气主动过程 呼气被动过程呼气被动过程 I 来源来源
12、b.延髓孤束核内延髓孤束核内I-E SW吸气切断神经元吸气切断神经元 的的发现。这组神经元在吸气相末期和呼气相早发现。这组神经元在吸气相末期和呼气相早期放电。吸气转呼气瞬间放电频率最高。延期放电。吸气转呼气瞬间放电频率最高。延长高峰出现吸气延长。长高峰出现吸气延长。3）呼气相向吸气相转变机制推测存）呼气相向吸气相转变机制推测存在一组切断呼气神经元。在一组切断呼气神经元。设想呼气相的时程可能是由一个在呼吸相设想呼气相的时程可能是由一个在呼吸相中抑制吸气性活动的机制来控制，这一机中抑制吸气性活动的机制来控制，这一机制的活动程度在呼气相逐渐减弱，一旦达制的活动程度在呼气相逐渐减弱，一旦达到临界水平，
13、对吸气活动的抑制就解除，到临界水平，对吸气活动的抑制就解除，下一个吸气相即开始。下一个吸气相即开始。二、呼吸运动的反射性调节二、呼吸运动的反射性调节 呼吸运动可因机体受到各种刺激呼吸运动可因机体受到各种刺激 而发生反射性的加强加速或抑制。而发生反射性的加强加速或抑制。（一）肺牵张反射（黑伯反射）（一）肺牵张反射（黑伯反射）1868年，年，Breuer和和Hering分别发现：分别发现：肺叶扩张抑制吸气动作肺叶扩张抑制吸气动作 肺叶强烈缩小阻止呼气，促使吸气肺叶强烈缩小阻止呼气，促使吸气 肺牵张反射：肺扩张反射（吸气抑制反射）肺牵张反射：肺扩张反射（吸气抑制反射）肺缩反射（吸气兴奋反射）肺缩反射
14、（吸气兴奋反射）充气充气吸气神经元被抑制吸气神经元被抑制呼气神经元被兴奋呼气神经元被兴奋停在呼气相停在呼气相 抽气抽气吸气神经元兴奋吸气神经元兴奋呼气神经元抑制呼气神经元抑制停在吸气相停在吸气相 肺扩张反射肺扩张反射 肺缩反射肺缩反射感受器部位感受器部位 支气管、细支支气管、细支 细支气管和肺泡细支气管和肺泡 气管平滑肌气管平滑肌感受器域值感受器域值 低低 高高刺激性质刺激性质 扩张扩张 肺回缩肺回缩传入神经传入神经 迷走神经迷走神经 迷走神经迷走神经 （A A类纤维）类纤维）神经中枢神经中枢 延髓延髓II神经元兴奋神经元兴奋 延髓延髓II神经元抑制神经元抑制 触发吸气切断机制触发吸气切断机制
15、 肺扩张反射肺扩张反射 肺缩反射肺缩反射传出神经传出神经 膈神经、膈神经、膈神经、膈神经、肋间神经肋间神经 肋间神经肋间神经效应器效应器 膈肌、膈肌、膈肌、膈肌、肋间外肌肋间外肌 肋间外肌肋间外肌效应效应 舒张（呼气）舒张（呼气）收缩（吸气）收缩（吸气）意义意义 促使吸气及时促使吸气及时 促使呼气及时促使呼气及时 转入呼气，阻转入呼气，阻 转入吸气，阻转入吸气，阻 抑吸气过深过长抑吸气过深过长 抑呼气抑呼气（二）化学感受性呼吸反射（二）化学感受性呼吸反射1.化学感受器化学感受器（1）外周化学感受器）外周化学感受器颈动脉体和主动颈动脉体和主动脉体：感受血液中脉体：感受血液中PCO2增多、增多、P
16、O2下下降、降、H+升高浓度变化的刺激而兴奋。升高浓度变化的刺激而兴奋。颈动脉体对呼吸的刺激作用约为主动脉颈动脉体对呼吸的刺激作用约为主动脉体的体的7倍。倍。（2）中枢化学感受器）中枢化学感受器延髓腹外侧浅表延髓腹外侧浅表部位感受脑脊液中部位感受脑脊液中H+变化的刺激。变化的刺激。特点：特点：a.不感受缺不感受缺O2的刺激。的刺激。b.血中血中H+对其无影响，因为对其无影响，因为H+难于难于 通过血脑屏障。通过血脑屏障。c.对对CO2的敏感性却比外周化学感受的敏感性却比外周化学感受器高，但它对动脉血中器高，但它对动脉血中PCO2的突然的突然改变所引起的反应的潜伏期却比外改变所引起的反应的潜伏期
17、却比外周感受器的长。周感受器的长。d.有效刺激物不是有效刺激物不是CO2本身，而是本身，而是CO2引起的引起的H+升高。升高。中枢化学感受器三个区域：中枢化学感受器三个区域：a.（R）L1区区710对脑神经根内侧区域内，对脑神经根内侧区域内，有化学感受性；有化学感受性；b.（C）L2区区12对神经根内侧，有化学感受对神经根内侧，有化学感受性；性；c.（I）S区区位于位于L1L2之间，无化感性，之间，无化感性，是突触转换点。是突触转换点。2.CO2、H+和和O2对呼吸运动的对呼吸运动的调节调节（1）CO2对呼吸的影响对呼吸的影响 a.间接作用于中枢化学感受器（主要途径）间接作用于中枢化学感受器（
18、主要途径）动脉血中动脉血中PCO2升高升高3mmHg就可反射性就可反射性引起反应。引起反应。b.直接作用于外周化学感受器。直接作用于外周化学感受器。动脉血中动脉血中PCO2升高升高10mmHg才能引起才能引起反应。反应。中枢化学感受器对中枢化学感受器对H的敏感性约为外周的敏感性约为外周化学感受器的化学感受器的25倍。倍。（2）O2对呼吸的影响对呼吸的影响 1）特点）特点 a.缺氧刺激是通过外周化学感受器起作缺氧刺激是通过外周化学感受器起作用的。若切断外周化学感受器的传入，用的。若切断外周化学感受器的传入，其刺激作用完全消失。其刺激作用完全消失。b.缺氧对中枢的直接作用表现为轻微抑缺氧对中枢的直
19、接作用表现为轻微抑制。制。c.轻度缺氧（轻度缺氧（PO280mmHg）对呼吸对呼吸无明显影响。无明显影响。2）缺氧调节呼吸运动的途径）缺氧调节呼吸运动的途径 主要是直接作用于外周化学感受器，主要是直接作用于外周化学感受器，其传入冲动呼吸中枢呈兴奋作用。其传入冲动呼吸中枢呈兴奋作用。（3）H+对呼吸的影响对呼吸的影响1）H+增多或增多或PH下降可使呼吸运动加快，它下降可使呼吸运动加快，它是化是化 学感受器的有效刺激物。学感受器的有效刺激物。2）H+调节呼吸运动的途径调节呼吸运动的途径a.血中血中H+增多增多主要兴奋外周化学感受器主要兴奋外周化学感受器b.脑脊液脑脊液H+增多增多兴奋中枢化学感受器
20、兴奋中枢化学感受器 （4）PCO2、H+和和PO2影响呼吸的相互关系影响呼吸的相互关系 1）在正常呼吸调节中）在正常呼吸调节中PCO2起主导作用。起主导作用。2）三个因素中任一改变，可引起其它两个）三个因素中任一改变，可引起其它两个因素的继发性改变，并可影响第一因素改因素的继发性改变，并可影响第一因素改变的呼吸效应。变的呼吸效应。3）缺）缺O2和和H+浓度增高可加强浓度增高可加强CO2分压升分压升高对呼吸的刺激作用。高对呼吸的刺激作用。（三）呼吸肌本体感受器反射（三）呼吸肌本体感受器反射 意义：呼吸肌被动拉长或生长收缩意义：呼吸肌被动拉长或生长收缩时，通过呼吸肌本体感受器，反射时，通过呼吸肌本
21、体感受器，反射性的使呼吸肌收缩加强，有利于克性的使呼吸肌收缩加强，有利于克服阻力，维持呼吸的正常气量。服阻力，维持呼吸的正常气量。自学自学（四）其它调节呼吸运动的反射（四）其它调节呼吸运动的反射1.咳嗽反射咳嗽反射2.喷嚏反射喷嚏反射3.J感受器引起的呼吸反射。感受器引起的呼吸反射。4.某些穴位刺激的呼吸效应。某些穴位刺激的呼吸效应。5.血压对呼吸的影响。血压对呼吸的影响。三、周期性呼吸三、周期性呼吸四、运动时呼吸的变化及调节四、运动时呼吸的变化及调节受体与气道反应性关系的新进展受体与气道反应性关系的新进展气道高反应性（气道高反应性（BHR）是哮喘的重要原因。是哮喘的重要原因。一、神经受体一、
22、神经受体1.1、2、受体（受体（1突触后；突触后；2突触前）突触前）2.M受体受体 M1 存在气道平滑肌外周小气道中存在气道平滑肌外周小气道中 M2 大气道大气道 M3 未见未见3.非肾上腺素能抑制性神经受体非肾上腺素能抑制性神经受体 VIP（血管活性肠肽）是最强烈的内血管活性肠肽）是最强烈的内源性支气管舒张物质。源性支气管舒张物质。VIP减少减少BHR4.非胆碱能兴奋性神经受体。非胆碱能兴奋性神经受体。NKA（神经肽神经肽A)P物质物质目前发现三种受体：目前发现三种受体：NK1 NK2 NK3P物质激活物质激活NK1 NKA-+-NK2 NKB-+-NK3 NKA/P-+-NK受体受体ASM收缩收缩二、介质受体二、介质受体1.组胺受体组胺受体H1 H1受体激活大小气道收缩受体激活大小气道收缩H2 H3 突触前受体，调节作用突触前受体，调节作用2.白三烯受体白三烯受体LTS7组胺组胺1000倍倍3.前列腺素受体前列腺素受体PGF2气道收缩气道收缩4.血小板激活因子血小板激活因子PAF强烈炎症物质强烈炎症物质5.腺苷受体腺苷受体A1、A2,组胺受体组胺受体B1、B2