家兔呼吸运动的调节

浙江大学医学院,实验12家兔呼吸运动调节,梅汝焕浙大医学院机能中心,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，这都依靠神经系统的反射性调节来实现。,一、呼吸实验有关的背景知识,图1.呼吸全过程示意图,(A)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。,1.脑脊液中的H+敏感,3.缺氧刺激不敏感,2.CO2本身不是有效的直接刺激物，而是通过升高脑脊液H+的浓度刺激中枢化学感受器,特点：,呼吸反射性调节,Po2Pco2H+,（B）外周化学感受器,颈动脉体+主动脉体+,迷走神经延脑,发放冲动,反射性引起呼吸加深加快,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，称肺牵张反射，包括肺扩张反射和肺缩小反射。,吸气,肺扩张,肺牵张感受器+,迷走神经传+,延髓,切断吸气，促使吸气转为呼气,2)肺牵张感受器,3.激惹感受器和J-感受器,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。,实验目的,学习哺乳类动物的手术操作方法，记录呼吸运动曲线的方法和直接测量动脉血压的实验方法。观察迷走神经及血液中化学因素（CO2、O2、H+、度冷丁和尼可刹米）对呼吸运动的调节作用及机制探讨。掌握重要的操作方法及各作用因素发生的现象及作用原理,1.1材料,1.1.1动物家兔体重2.53.0kg，雌雄不拘。,1.1.2器材RM6240微机生物信号处理系统（成都仪器厂）、呼吸及血压换能器。,1.材料和方法,1.1.3药品试剂,20%尿酯（乌拉坦）、肝素钠(1000/ml)、N2、CO2、2%乳酸、5%度冷丁、25%尼可刹米,1.2.1家兔称重，按1g/kg(5ml/kg)体重耳缘静脉20%乌拉坦麻醉家兔，家兔麻醉后将其仰卧，固定四肢和头。,1.2.方法,用粗剪刀剪掉颈部手术部位的兔毛，颈前正中作68cm左右皮肤切口，用血管钳钝性分离离暴露气管。分离气管，并在气管底下穿一根棉线备用。1.2.6气管插管用手术剪在甲状软骨下1cm处剪一“”切口,插入气管插管，结扎固定。,2.1家兔正常的呼吸频率和幅度2.2增加气道长度前后家兔呼吸运动的变化2.3吸入高浓度N2前后家兔呼吸运动的变化2.4吸入高浓度CO2前后家兔呼吸运动的变化2.5静脉注射2%乳酸溶液2ml前后家兔呼吸运动的变化;2.6观察静脉注射度冷丁和尼可刹米对呼吸运动的影响2.3.3用波宽2ms，电压56v,频率1530Hz电脉冲电刺激迷走N中枢端描记和观察呼吸频率和幅度。,2.观察记录,（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,3.结果(results),图1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,5.讨论(discussion),对实验结果逐一进行分析讨论,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。,吸入纯氮气后对呼吸运动会的影响,吸入N2（缺氧）,(肺泡PO2，PaO2，PaCO2不变),+,外周化学感受器+,延髓呼吸中枢-,呼吸肌活动+,轻度,-,严重缺氧,外周化学感受器+,延髓呼吸中枢-,呼吸肌活动-,-,+,为何吸入气中二氧化碳浓度增加会使呼吸运动加强？,静脉注射乳酸后对呼吸运动的影响,（6）静脉注射尼可刹米对抗由度冷丁引起的呼吸运动抑制的作用机制,度冷丁主要通过抑制呼吸中枢，降低中枢对CO2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，度冷丁会降低呼吸中枢对CO2的敏感性而尼可刹明能增加呼吸中枢对CO2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，可以看到呼吸运动从抑制转变为兴奋的过程。,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。,切断双侧迷走神经后电刺激迷走神经中枢端,以中等强度电刺激一侧迷走神经中枢端，一般可导致呼吸运动暂停因为肺牵张反射包括肺扩张后反射性地引起吸气动作的抑制，或者是肺缩小后反射性地抑制呼气动作，使吸气加强。这两种反射的传人纤维都经迷走神经兴奋，产生传入冲动到呼吸中枢，导致呼吸运动的改变。由于电刺激引起的传入冲动持续性的传到呼吸中枢，抑制呼吸运动，故出现呼吸暂停现象。,切断双侧迷走神经,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。,呼吸变化曲线,实验报告写作,1.题目2.作者署名作者和合作者姓名及单位(班级组别姓名)3.实验目的4.材料和方法主要实验材料，动物分组及处理，装置连接。5.结果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）逐一描述实验结果。6.讨论对实验结果逐一进行分析讨论并得出结论。,家兔呼吸运动的调节,梅汝焕浙大医学院机能中心310031,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.材料与方法,1.1实验动物体重2.53.0kg家兔，雌雄不拘（购于浙大医学院动物中心）。,1.2器材RM6240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%乌拉坦（乌来糖）、2%乳酸、5%度冷丁、25%尼可刹米、N2、CO2。,1.2方法,1.2.1家兔称重，按1g/kg(5ml/kg)体重耳缘静脉20%乌拉坦麻醉家兔，家兔麻醉后将其仰卧，固定四肢和头。,1.2.2颈部手术颈正中切口57cm左右皮肤，用血管钳钝性分离离暴露气管并穿棉线备用，再用玻璃分针分离出两侧的迷走神经穿丝线备用。,1.2.3气管插管用手术剪在甲状软骨下1cm处剪一“”切口,插入气管插管，结扎固定。1.2.4将气管插管一端连接呼吸换能器。,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,3.结果(results),3.1正常家兔肺通气量Vnml/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V1ml/min增加呼吸V11ml/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V2ml/min增加到V21ml/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V3ml/min增加到V31ml/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。,3.5静脉注射乳酸后家兔通气量从V4ml/min增加到V41ml/min，呼吸频率从P4次/min增加到P41次/min，见图1表1。,呼吸曲线描记,图1家兔呼吸运动的实验曲线,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,5.讨论(discussion),5.1增加气道长度后家兔通气量V1ml/min增加呼吸V11ml/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V2ml/min增加到V21ml/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V22ml/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。,5.3吸入高浓度CO2后家兔通气量从V3ml/min增加到V31ml/min，呼吸频率从P3次/min增加到P31次/min，与正常呼吸相比通气量增加V32ml/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