吸入二氧化碳对家兔呼吸运动地影响.docx

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吸入二氧化碳对家兔呼吸运动地影响

吸入二氧化碳对家兔呼吸运动的影响

摘要：

目的：

观察血液中化学因素（如PCO₂、PO₂和[H+]）改变对家兔呼吸运动（呼吸频率、节律、幅度）的影响，初步探讨其作用部位，并分析机制。

观察减压神经及迷走神经在家兔呼吸运动调节中的作用，初步探讨其机制。

掌握气管插管术和神经血管分离术。

方法：

运用气管插管术和颈部神经分离术暴露家兔气管、减压神经和迷走神经，向气管通入CO₂，并用生物信号采集处理系统记录家兔呼吸流量和频率。

结果：

持续吸入CO₂10秒钟，家兔呼吸流量由0.298ml/s增至1.26ml/s，呼吸频率由48次/分增至52.9次/分。

结论：

通过增加吸入CO₂浓度，刺激外周化学感受器，家兔呼吸变深变快。

关键词：

CO₂浓度；呼吸运动；外周化学感受器

Abstract:

Objective:

Toobservethebloodchemistryfactors（suchasPCO₂,PO₂and[H+]）onrabbitrespiration（respirationfrequency,rhythm,amplitude）effect,discussitssiteofaction,andanalyzethemechanism.Toobservetheeffectofdecompressionofnerveandvagusnerveintheregulationofrespiratorymovementinrabbits.Masteroftrachealintubationandnerveandbloodvesselseparation.Method:

Usetrachealintubationandnecknervedissectionexposureofrabbittrachea,decompressionofthenerveandthevagusnerveandintothetracheatopassintotheCO₂,biologicalsignalacquisitionandprocesssystemtorecordtherabbitrespiratoryflowandfrequency.Results:

TheinhaledCO₂10seconds,therespiratoryflowinrabbitsby0.298ml/sincreasedto1.26ml/s,respiratoryfrequencyby48beatsperminuteincreaseto52.9beatsperminute.Conclusion:

StimulationofperipheralchemoreceptorsbyincreasingtheconcentrationofinhaledCO₂,thenrabbitsbreathdeeperandfaster.

引言：

呼吸运动是呼吸中枢节律性活动的反应。

在不同生理状态下，呼吸运动所发生的适应性变化有赖于神经系统的反射性调节，其中较为重要的有呼吸中枢、肺牵反射以及中枢、外周化学感受器的反射性调节。

[1]由于二氧化碳潴留等症状引起低氧血症和高碳酸血症，最终并发肺性脑病、休克导致死亡。

临床认为，呼吸衰竭是致使肺心病患者死亡的主要原因，[2]研究CO₂浓度对呼吸运动的影响在临床上具有重要意义，为了探究吸入CO₂对家兔呼吸运动的影响，我们进行了本次实验。

1.材料和方法

1.1实验对象：

健康家兔，中医药大学动物实验中学提供。

1.2实验药品和试剂

20%氨基甲酸乙酯，CO₂，2%乳酸，0.9%生理盐水

1.3实验仪器

呼吸换能器，铁架台，兔手术台，气管插管，玻璃分针，止血钳，手术刀，手术剪，手术盘，注射器，细线，橡胶管，生物信号采集处理系统，微机。

1.4实验方法

1.4.1实验系统连接和参数设置

用橡胶管连接呼吸换能器测压口和气管插管，呼吸换能器输出线连接微机生物信号处理系统。

启动RM6240系统软件，在系统软件窗口设置仪器参数。

点击“实验”菜单，选择“呼吸运动调节”项，调节灵敏度为1m/s，扫描速度为2.5s/div。

设置通道一参数为流量。

1.4.2麻醉固定

耳缘静脉注射麻醉剂，按5ml/kg的量，试验中兔子称重为2.2kg，共注射11ml麻醉剂。

待兔麻醉后，将其仰卧，先后固定四肢及兔头于兔手术台上。

1.4.3气管插管

剪去颈前毛，颈前正中切开皮肤6~7cm，直至下颌角上1.5cm，用止血钳钝性分离软组织及颈部肌肉，暴露气管及与气管平行的左、右血管神经鞘，细心分离右侧鞘膜减压神经和迷走神经，分别在减压神经和迷走神经下穿线备用。

分离气管。

在环状软骨下约1cm处，做“┷”形剪口，气管插口由剪口处向肺端插入，插入时避免损伤气管黏膜引起出血，用一细线将插管口结扎固定。

1.5实验观察

1.5.1启动生物信号采集处理系统记录按钮，记录一段正常呼吸运动曲线作为对照。

1.5.2打开二氧化碳气体导管，置于气管插管开口前，使家兔吸入纯二氧化碳气体，10秒钟后立即移去二氧化碳气体导管，观察和记录呼吸运动的变化（正常的呼吸频率和流量）。

2.结果

吸入空气，持续10秒钟

吸入CO2，持续10秒钟

3.讨论：

吸入CO2浓度，家兔呼吸流量及频率均增大，呼吸运动加深、加快。

这是由于动脉血中CO2分压升高，CO2的浓度也增高，可使呼吸加深加快，肺通气量增加。

其机制是：

二氧化碳刺激呼吸是通过两条途径实现的，一是刺激中枢化学感受器再兴奋呼吸中枢；二是刺激外周化学感受器，冲动经窦神经和迷走神经传入延髓呼吸有关核团，反射性得使呼吸加深、加快，增加肺通气[3-4]。

①通过延髓中枢化学感受区兴奋，使呼吸中枢兴奋——由于血液中CO2能迅速通过血-脑脊液屏障，由于脑脊液的缓冲能力差，故PH值下降，从而使中枢化学感受区周围液体中的氢离子浓度升高。

刺激中枢化学感受区，引起呼吸中枢兴奋，呼吸增强。

②通过外周化学感受器兴奋，反射性地引起呼吸中枢兴奋——当血中CO2升高时，可刺激颈动脉和主动脉体，冲动经窦神经和主动脉神经，然后分别并入第九第十对脑神经入延髓，反射性地增强呼吸运动。

吸入气中CO2浓度增加，将导致肺泡气PCO2浓度，动脉血CO2浓度也随之升高，呼吸加深加快。

4.结论：

通过增加吸入CO₂浓度，刺激外周化学感受器，家兔呼吸变深变快。

5.参考文献：

[1]《机能学实验教程》陆源，林，午鸣主编第二版科学，2010.6.

[2]费建琼.浅谈肺心病合并呼吸衰竭的临床护理[J].临床医药文献电子杂志，2015.14.

[3]解龙昌，黄如训.Ondine’seulh综合症与中枢神经损害[J].中国临床神经科学，2003，11（4）：

419-421.

[4]MorrelMJ，lIewlP.Mcxavi，etal.UnilateralfocallesionsinthetogtrolateralmedullaMlueneechemosensitivityandbreathingmeasuredduringwakefulness，sleepandexercise[J].JNerosurgerypsychiatry，1999，67

附加实验：

1.实验方法

1.1堵住气管插管开口，使管径减小一半，使气道阻力增大，持续10秒钟后观察和记录呼吸运动的变化（正常的呼吸频率和流量）。

1.2增大无效腔（橡胶管长度是气道的5倍）,使吸入O2减少，呼出CO2减少，气道阻力增大，持续10秒钟，观察和记录呼吸运动的变化。

1.3家兔耳缘静脉快速注射2%乳酸2ml，观察和记录呼吸运动的变化。

1.4以3V，频率5Hz，持续10s的定时刺激刺激家兔右侧减压神经，观察和记录呼吸运动的变化。

1.5以3V，频率5Hz，持续10s的定时刺激刺激家兔右侧颈部迷走神经，观察和记录呼吸运动的变化。

1.6点燃艾条，置于气管插管开口前，使家兔吸入10秒钟。

1.7剪断迷走神经后，刺激家兔迷走神经远心端，观察和记录呼吸运动的变化。

1.8剪断迷走神经后，刺激家兔迷走神经近心端，观察和记录呼吸运动的变化。

2.结果

管径缩小一半

增大无效腔

静脉快速注射2%乳酸2ml

以3V，频率5Hz，持续10s的定时刺激刺激右侧减压神经

以3V，频率5Hz，持续10s的定时刺激刺激右侧颈部迷走神经

熏艾

剪断右侧迷走神经后，刺激迷走神经远心端（中枢端）

剪断右侧迷走神经后，刺激迷走神经近心端

3.说明

3.1实验使用同一只家兔，吸入二氧化碳后立即开始实验，中间无停留，可能会对下一组实验结果产生影响。

3.2耳缘静脉快速注射2%乳酸时部分乳酸流出，未完全注入家兔体。

3.3刺激右侧迷走神经后剪去家兔腹部兔毛进行熏艾，持续将近四分钟。

3.4每组实验做完未等呼吸运动基本恢复正常后立即开始下一组实验，中间停留时间较短。

4.讨论

4.1管径缩小一半

家兔呼吸频率变慢，深度加深。

管径缩小一半，使气道阻力增加，会引起呼吸肌用力呼吸，兴奋呼吸肌的本体感受器即肌梭和腱器官。

肌梭和腱器官受牵刺激，冲动分别相应神经传入脊髓，经整合后沿相应传出神经传出，引起对应骨骼肌的收缩。

但本实验进行10s在家兔还未反应之前便已结束，故呼吸频率略有降低。

4.2增大无效腔

家兔呼吸频率略有下降，呼吸深度加深。

其原理为：

①通过接上一根是气道五倍长度的橡胶管的方法来增加气道长度，增加气道长度就等于增加兔解剖无效腔，增加无效腔从而减少了肺泡的通气量，使肺泡气体更新率下降造成动脉血PO2降低，PCO2升高，反射性引起呼吸运动加强;②PO2降低和PCO2升高都可引起呼吸运动加强。

但以PCO2的作用为主，CO2对呼吸的刺激作用主要通过刺激中枢化学感受器，进而引起延髓呼吸中枢兴奋，导致呼吸加快。

也可刺激颈动脉体和主动脉体外周感受器，通过窦神经和主动脉体传入延髓呼吸中枢，使呼吸运动加强，PO2下降主要是通过刺激外周化学感受器，引起呼吸中枢兴奋；③气道加长使呼吸气道阻力增大，反射性呼吸加深加快。

④由于之前家兔刚吸入CO2，停留时间过短，故可能对家兔仍有影响，导致对照组呼吸频率较快，使得实验组家兔呼吸频率反而略有下降。

4.3静脉快速注射2%乳酸2ml

家兔呼吸加深，但程度较小。

这是因为注射乳酸，使家兔血液中的H+浓度升高，刺激外周化学感受器和中枢化学感受器。

中枢化学感受器对H+的敏感教外周的高，但H+不易通过血-脑屏障，因而此时H+的效应主要是刺激外周化学感受器，呼吸加深，但呼吸频率变小使膈肌、肋间外肌收缩，肺通气量增加，呼吸加深加快。

4.4以3V，频率5Hz，持续10s的定时刺激刺激右侧减压神经

家兔呼吸变浅，频率减慢。

兔减压神经是传入神经，其作用是将主动脉弓压力感受器的冲动传入延髓心血管中枢，引起呼吸变化。

4.5以3V，频率5Hz，持续10s的定时刺激刺激右侧迷走神经

家兔呼吸变得浅快。

肺的牵反射包括肺扩后引起吸气活动的一直，呼气加强，和肺缩小后引起呼气活动抑制，吸气加强的过程。

这两种反射传入神经纤维经由迷走神经传入中枢，调节呼吸运动。

电刺激引起这两种纤维成分同时持续兴奋，故家兔的呼吸运动变得浅快，严重时甚至将导致呼吸暂停。

4.6剪断右侧迷走神经后，刺激迷走神经远心端（中枢端）

切断右侧迷走神经，家兔呼吸幅度进一步加深，呼吸频率略微增加。

其原理主要是：

①迷走神经的作用：

迷走神经中含有肺牵反射传入纤维，当吸气运动使肺扩时，该神经纤维兴奋，冲动传入中枢后引起吸气切断机制，吸气神经元活动抑制，吸气停止转为呼气运动，从而加速吸气→呼气运动的交替。

②当切断迷走神经后，中断了肺扩反射的传入通路，反射作用减弱，从而出现了呼吸程度加深，呼吸速度减慢的现象。

（另外，迷走神经是外周化学感受性反射的传入神经，切断两侧迷走神经，呼吸中枢将不能感受外周的化学性刺激，失去外周的化学感受器反射调节作用。

）③电刺激迷走神经中枢端，引起肺两种纤维成分都同时持续兴奋，故家兔的呼吸运动改变得浅快，严重时甚至将导致呼吸运动的暂停。

④可能由于前组实验间隔时间过短，而且对家兔进行了熏艾可能略有影响，使数据存在差距，使得本来呼吸频率应该减小，却略微增加。

4.7剪断右侧迷走神经后，刺激迷走神经近心端

家兔的呼吸深度加深，频率加快。

其原因为：

①迷走神经中含有肺牵反射传入纤维，肺的牵反射包括：

肺扩后引起吸气活动的抑制，呼气加强；肺缩小后引起呼气活动一直，吸气加强的过程。

这两种反射传入神经纤维都经由迷走神经传入中枢，调节呼吸运动。

②迷走神经近心端连接的是感受器，不能将电刺激信号传入中枢神经，从而不能将信号传出到效应器产生相应的动作，因此家兔的呼吸本应该不发生明显的改变。

③实验间隔过短，受到前组实验影响，并且可能收到熏艾的影响，使得家兔呼吸数据存在偏差。