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第四节 呼吸运动的调节(2)

时间:2006-06-19 20:38来源:大众医药网 作者:admin 点击: 349次

  2.喷嚏反射 是和咳嗽类似的反射,不同的是:刺激作用于鼻粘膜感受器,传入神经是三叉神经,反射效应是腭垂下降,舌压向软腭,而不是声门关闭,呼出气主要从鼻腔喷出,以清除鼻腔中的刺激物。

  (四)肺毛细血管旁(J-)感受器引起的呼吸反射

  J-感受器位于肺泡毛细血管旁,在肺毛细血管充血、肺泡壁间质积液时受到刺激,冲动经迷走神经无髓C纤维传入延髓,引起反射性呼吸暂停,继以浅快呼吸,血压降低,心率减慢。J-感受器在呼吸调节中的作用尚不清楚,可能与运动时呼吸加快作肺充血、肺水肿时的急促呼吸有关。

  (五)某些穴位刺激的呼吸效应

  针刺人中窕可以急救全麻手术过程中出现的呼吸停止。针刺动物人中可以使膈肌呼吸运动增强,电刺激家兔人中对膈神经和管髓呼吸神经元电活动有特异性影响。有人观察到在麻醉意外事件发生呼吸暂停时,刺激素可以兴奋呼吸。穴位的呼吸效应及其机制值得探讨。

  (六)血压对呼吸的影响

  血压大幅度变化时可以反射性地影响呼吸,血压升高,呼吸减弱减慢;血压降低,呼吸加强加快。

  三、化学因素对呼吸的调节

  化学因素对呼吸的调节也是一种呼吸的反射性调节,化学因素是指动脉血或脑脊液中的O2、CO2和H+。机体通过呼吸调节血液中的O2、CO2和H+的水平,动脉血中O2、CO2和H+水平的变化又通过化学感受器调节着呼吸,如此形成的控制环维持着内环境这些因素的相对稳定。

  (一)化学感受器

  化学感觉器是拂晓春适宜刺激化学物质的感受器。参与呼吸调节的化学感受器因其所在部位的不同,分为外周化学感受器和中枢化学感受器。

  1.外周化学感受器 颈动脉体和主动脉体是调节呼吸和循环的重要外周化学感受器。在动脉血PO2降低、PCO2或H+浓度([H+])升主时受到刺激,冲动经窦神经和迷走神经传入延髓,反射性地引起呼吸加深加快和血液循环的变化。虽然颈、主动脉体两者都参与呼吸和循环的调节,但是颈动脉体主要调节呼吸,而主动脉体在循环调节方面较为重要。由于颈动脉体的有利的解剖位置,所以,对外周化学感受器的研究主要集中在颈动脉体。

  颈动脉体含Ⅰ型细胞(球细胞)和Ⅱ型细胞(鞘细胞),它们周围包绕以毛细血管窦。血液供应十分丰富。Ⅰ型细胞呈球形,有大量囊泡,内含递质,如乙酰胆碱、儿茶酚胺、某些神经活性肽等。Ⅱ型细胞数量较少,没有囊泡。Ⅱ型细胞包绕着Ⅰ型细胞、神经纤维和神经末梢,功能上类似神经胶质细胞,与颈动脉体其它成分之间没有特化的接触。窦神经的传入纤维末梢分支穿插于Ⅰ、Ⅱ型细胞之间,与Ⅰ型细胞形成特化接触,包括单向突触、交互突触、缝隙边接等(图5-19),传入神经末梢可以是突触前和(或)突触后成分。交互突触构成Ⅰ型细胞与传入神经之间的一种反馈环路,借释放递质调节化学感受器的敏感性。此外,颈动脉体还有传出神经支配,借调节血流和化学感受器以改变化学感受器的活动。

  用游离的颈动脉体,记录其传入神经单纤维的动作,观察改变灌流液成分时动作频率的变化,可以了解颈动脉体所感受的刺激的性质以及刺激与反应之间的关系。结果发现当灌流液PO2下降,PCO2或[H+]升高时,传入冲动增加。如果保持灌流血液的PO2正常的13.3kPa(100mlHg),仅减少血流量,传入冲动也增加。困为血流量下降时,颈动脉体从单位血液中摄取的O2量相对增加,细胞外液 PO2因供O2少于耗 O2而下降。但在贫血或CO中毒时,血 O2含量虽然下降,但PO2正常,只需血流量充分,化学感受器传入冲动并不增加,所以化学感受器所感受的刺激是PO2,而不是动脉血O2含量,而且是感受器所处环境的PO2。从实验中还可看出上述三种刺激对化学感受器有相互增强的作用。两种刺激同进作用时比单一刺激的效应强。这种协同作用有重要意义,因为机体发生循环或呼吸衰竭时,总是PCO2升高和PO2降低同进存在,它们的协同作用加强了对化学感受器的刺激,从而促进了代偿性呼吸增强的反应。

图5-19 颈动脉体组织结构示意图
图中未显示Ⅱ细胞

  目前认为,Ⅰ型细胞起着化学感受器的作用。当它们受到刺激时,细胞浆内[Ca2+]升高。触发递质释放,引起传入神经纤维兴奋。PO2降低与 PCO2或[H+]升高引起细胞内[Ca2+]升高机制不同。PO2降低可抑制细胞 K+通道的开放,K+外流减少,细胞膜去极化,从而促使电压依从性Ca2+通道开放,Ca2+进入细胞。而PCO2或[H+]升高时,进入细胞内的H+增多,激活了细胞的Na+-H+交换机制,Na+进入细胞,使细胞内[Na+]长高,继而使细胞的Na+-Ca2+交换机制活动啬,Na+出细胞,Ca2+进细胞内,引起细胞浆内[Ca2+]升高。还有资料表明,少部分胞浆内Ca2+可能来自细胞内的Ca2+贮器。

  2.中枢化学感受器 摘除动物外周化学感受器或切断其传入神经后,吸入CO2仍能加强通气。改变脑脊液CO2和H+浓度也能刺激呼吸。过去认为这是CO2直接刺激呼吸中枢所致年代以来,用改变脑表面灌流液成分和pH、局部冷阻断、电凝固损伤、电刺激、记录神经元电活动、离体脑组织块的电生理研究等方法在多种动物做了大量实验,结果表明在延髓有一个不同于呼吸中枢,但可影响呼吸的化学感受器,称为中枢化学感受器,以另于外周化学感受器。

  中枢化学感受器 位于延髓腹外侧浅表部位,左右对称,可以分为头、中、尾三个区(图5-20A)。头端和尾端区都有化学感受性,中间区不具有化学感受性,不过,局部阻滞或损伤中间区后,可以使动物通气量降低,并使头端、尾端区 受刺激时的通气反应消失,提示中间区可能是端区和尾 端区传入冲动向脑干呼吸中枢投射的中继站。应用胆碱能激动剂和拮抗剂的研究结果表明,在中枢化学感受器传递环节中可能有胆碱能机制参与。

图5-20 中枢化学感受器

A示延髓腹外侧的三个化学敏感区 B示血液或

脑脊液PCO2升高时,刺激呼吸的中枢机制

  中枢化学感受器的生理刺激是脑脊液和局部细胞外液的H+。因为如果保持人工脑脊液的pH不变,用含高浓度CO2的人工脑脊液灌流脑室时所引起的通气增强反应消失,可见有效刺激不是CO2本身,而是CO2所引起的[H+]的增加。在体内,血液中的CO2能迅速通过血脑屏障,使化学感受器周围液体中的[H+]升高,从而刺激中枢化学感受器,再引起呼吸中枢的兴奋(图5-20B)。可是,脑脊液中碳酸酶含量很少,CO2与水的水合反应很慢,所以对CO2的反应有一定的时间延迟。血液中的H+不易以通过血液屏障,故血液pH的变化对中枢化学感受器的直接作用不大,也较缓慢。

  中枢化学感受器与外周化学感受器不同,它不感受缺O2的刺激,但对CO2的敏感性比外周的主,反应潜伏期较长。中枢化学感受器的作用可能是调节脑脊液的[H+],使中枢神经系统有一稳定的pH环境,而外周化学感受器的作用主要是在机体低O2时,维持对呼吸的驱动。

  (二)CO2、H+和O2对呼吸的影响

  1.CO2的影响 很早已经知道,在麻醉动物或人,动脉血液PCO2降得很低时可发生呼吸暂停。因此,一定水平的PCO2对维持呼吸和呼吸中枢的兴奋性是必要的,CO2是调节呼吸的最重要的生理性体液因子。

  吸入含CO2的混合气,将使肺泡气PCO2长高,动脉血PCO2也随之升高,呼吸加深加快,肺通气量增加(图5-21)。通过肺通气量的增大可能增加CO2的清除,肺泡气和动脉血PCO2还可维持于接近正常水平。但是,当吸入气CO2陡升,CO2堆积,压抑中枢神经系统的活动,包括呼吸中枢,发生呼吸困难、头痛、头昏,甚至昏迷,出现CO2麻醉。对CO2的反应,有个体差异,还受许多因素影响,如疾病或药物。总之CO2在呼吸调节中是经常起作用的最重要的化学刺激,在一定范围内动脉血PCO2的升高,可以加强对呼吸的刺激作用,但超过一定限度则有压抑和麻醉效应。

  CO2刺激呼吸是通过两条途径实现的,一是通过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,冲动窦神经和迷走神经传入延髓呼吸有关疑团,反射性地使呼吸加深、加快,增加肺通气。但两条途径中前者是主要的。因为去掉外周化学感受器的作用之后,CO2的通气反应仅下降约20%,可见中枢化学感受器在CO2通气反应中起主要作用;动脉血PCO2只需升高 0.266kPa(2mmHg)就可刺激中枢化学感受器,出现通气加强反应,如刺激外周化学感受器,则需升高1.33kPa(10mmHg)。不过,在下述情况下,外周化学感受器的作用可能是重要的:因为中枢化学感受器的反应慢,所以当动脉血PCO2突然大增时,外周化学感受器在引起快速呼吸反应中可起重要作用;当中枢化学感受器到抑制,对CO2 的反应降低时,外周化学感受器就起重要作用。

  2.H+的影响 动脉血[H+]增加,呼吸加深加快,肺通气增加;[H+]降低,呼吸受到抑制(图5-21)。H+对呼吸的调节也是通过外周化学感受器和中枢化学感受器实现的。中枢化学感受器对H+的敏感性较外周的高,约为外周的25倍。但是,H+通过血液屏障的速度慢,限制了它对中枢化学感受器的作用。脑脊液中的H+才是中枢化学感受器的最有效的刺激。

图5-21 动脉血液PCO2、PO2、pH改变对肺泡通气

的影响仅改变一种体液因素而保持另二因素于

正常水平时的情况(1mmHg=0.133kPa)

  3.O2的影响 吸入气PO2降低时,肺泡气PO2都随之降低,呼吸加深、加快,肺通气增加(图5-21)。同CO2一样,对低O2的反应也有个体差异。一般在动脉PO2下降到10.64kPa(80mmHg)以下时,肺通气才出现可觉察到的增加,可见动脉血PO2对正常呼吸的调节作用不大,仅在特殊情况下低O2刺激才有重要意义。如严重肺气肿、肺心病患者,肺换气受到障碍,导致低O2和CO2潴留。长时间CO2潴留使中枢化学感受器对CO2的刺激作用发生适应,而外周化学感受器对低O2刺激适应很慢,这时低O2对外周化学感受器的刺激成为驱动呼吸的主要刺激。

(责任编辑:泉水)
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