学长学姐实验

1、家兔呼吸系统综合实验1杨莹莹（浙江大学医学院 2010 级临床医学（七年制）1A 班第 10 组，浙江 杭州 310058）摘 要: 目的 观察无效腔及血液分压（PCO2）、氧分压（PO2）和 H+浓度改变对家兔呼吸运动的影响，探讨对抗哌替啶的呼吸抑制作用，观察迷走神经在呼吸调节中的作用。方法 麻醉家兔气管插管，通过增大无效腔、增加 PCO2、降低 PO2，建立酸及纠正酸配合血气分析，注射哌替啶和，切断单侧、双侧迷走神经并刺激迷走神经中枢端和外周端，统计各处理前后呼吸频率和通气量。 结果 增大无效腔、降低氧分压、增加分压后家兔呼吸加快加深；酸使呼吸加快加深；哌替啶可使呼吸频率增加，通气量减少，

2、可拮抗哌替啶作用，呼吸频率更大，肺通气量增加；切断一侧迷走神经使呼吸频率降低，而肺通气量变化不大，切断双侧迷走神经呼吸频率明显下降，每分通气量明显增高；电刺激迷走神经中枢端后呼吸频率无明显变化，肺通气量下降，刺激外周端呼吸频率明显下降，但是通气量无明显变化。 结论 PCO2 升高、PO2 降低、血液 H+浓度增高，使呼吸加深加快，能拮抗哌替啶的呼吸运动抑制作用，迷走神经中含呼吸调节的传入神经成分，能调节呼吸运动。：家兔 呼吸运动 无效腔 气体分压 酸迷走神经呼吸运动是呼吸中枢节律性活动的反映。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，其中较为重要的中枢、肺牵张反射

3、以及外周化学感受器的反射性调节。体内外各种刺激可直接作用于中枢部位或通过不同感受器反射性影响呼吸运动。本实验通过改变体外 PCO2、PO2 和血液 H+浓度，注射中枢抑制剂哌替啶及中枢，切断及刺激迷走神经，探究不同处理对呼吸运动的影响及其机制。1 材料1.1动物家兔 9 只，体重 2.610.23 kg；1.2氨基甲酸乙酯，肝素钠，NaH2PO4，NaHCO3，哌替啶，药品；1.3仪器RM6240 多道生理信号处理系统，呼吸换能器，高灵敏度换能器，血气酸碱分析仪。2 方法2.1 实验系统连接及参数设置 胶管连接流量头与气管插管，流量头接呼吸流量换能器。呼吸换能器输出线接 RM6240 多道生理

4、信号处理系统第 1 通道。参数设置：第 1 通道时间常数为直流，滤波频率 30Hz，灵敏度 50100ml/s，采样频率 800Hz，扫描速度 1s/div。连续单激激方式，刺激强度 510V，刺激波宽 2ms，刺激频率 30 Hz。2.2 手术准备2.2.1 麻醉固定 称重后 1g/kg 体重剂量耳缘静脉注射 200g/L 氨基甲酸乙酯。待兔麻醉后，仰卧，固定四肢及兔头。2.2.2 颈部手术 剪去颈前兔毛，沿正中线切开皮肤 57cm 直至下颌角上，钝性分离分离结缔组织及肌肉，气管及左、右动脉神经鞘，分离两侧迷走神经，穿线备用。分离气管，穿粗棉线备用。2.2.3 分离颈总动脉 分离右侧颈总动脉

5、 23cm，用结扎远心端，以备采血用。2.2.4 气管插管 环状软骨下 1cm 做“”形剪口，用棉签将气管切口及气管里的血液和物擦净，气管插管由剪口处向肺端轻柔，避免损伤气管黏膜引起，粗棉线将插管口结扎固定。2.3 实验观察2.3.1肺通气曲线 启动 RM6240 多道生理信号处理系统，连续肺通气曲线。2.3.2 测定血气常数 按 1000U/kg 体重剂量给动物静脉注射 1000U/ml 肝素。1min 后用 1ml注射器取肝素溶液少许，湿润注射器内壁后推出，使注射器死腔和针头内部充满肝素溶液。动脉夹颈总动脉近心端，注射器向心方向刺入颈总动脉，打开动脉夹抽血 1ml，夹上动脉夹，针头拔出后立

6、即小橡皮塞内以隔绝空气，立即送血样到血气分析仪上测定血气参数：aO2、PaCO2、HCO3-、BE。2.3.3 增加无效腔一段稳定的肺通气曲线作为对照（下同）。在流量头通气口接一根长60cm 胶管，待肺通气曲线明显变化时移去胶管。2.3.4 降低吸入气氧分压 待曲线恢复稳定，将一只小烧杯的杯口扣住流量头通气量，将氮气导管沿烧杯壁平行放入，开启气阀使气体冲入烧杯，给动物吸入含有较高浓度氮气的空气，待肺通气曲线明显变化时关闭气阀。2.3.5 增加吸入气分压 待曲线恢复稳定，按 2.3.4 操作方法开启 CO2 气阀，给动物吸入含有较高浓度 CO2 的空气，待肺通气曲线明显变化时关闭气阀。待肺通气曲

7、线恢复稳定再做下一步实验。2.3.6模型 按家兔体重 5 ml/kg 经耳缘静脉注入 12% NaH2PO4 以制作酸酸模型，注射速度控制 3-4ml/min。2.3.7测定血气常数 注射后 10min 颈总动脉取血 1ml 测定血气参数。2.3.8按 X(ml)=| BE|0.5体重(kg)计算出 50g/L 碳酸氢钠注射剂量，耳缘纠正酸静脉注射，注射速度控制在 4ml/min，观察呼吸变化。2.3.9 注入碳酸氢钠 10min 后从颈总动脉取血 1min 测定血气参数。2.3.10 哌替啶对呼吸的抑制作用 肺通气曲线稳定后，按 12ml/kg 体重剂量于耳缘静脉注射 50g/L 哌替啶（先

8、快后慢，剂量根据呼吸抑制情况调节，一旦出现肺通气曲线幅度下降时即停止给药）。2.3.11抗哌替啶抑制呼吸作用待肺通气曲线幅度下降明显时即按 0.4ml/kg 体重剂量由耳缘静脉缓慢注入 250g/L（不宜过快）。观察并肺通气曲线变化，并等待肺通气曲线幅度稳定。2.3.12 迷走神经对呼吸运动的调节作用分别观察和切断一侧迷走神经和切断两侧迷走神经以后肺通气曲线的变化。2.3.13 以中等强度（510V），频率 1530Hz，波宽 2ms 的连续电脉冲间断刺激一侧迷走神经外周端及中枢端，观察以后肺通气曲线较之切断之前有何改变。2.4 统计方法结果以 XS 表示，统计学分析采用Students t-

9、test 方法与单方差分析。3 结果3.1 不同处理对家兔呼吸运动的影响 不同处理对家兔呼吸运动的影响结果见表 1所示。表 1 不同处理对家兔呼吸运动的影响每分通气量(ml/min)呼吸频率(次/min)家兔数量处理项目处理前处理后处理前处理后9859.32234.95/45.009.17/正常值增大无效腔9856.57250.361709.09398.70*45.229.4364.221 1.48*降低 PO29931.732 04.461487.21369.73*47.4410.2558.118.67*增大 PCO29910.92242.192490.64636.74*47.2210.14

10、72.4416.41*91082.38331.521915.56707.78*52.6714.0379.4423.27*酸处理酸纠正91279.54592.171663.81559.8673.3327.1167.6722.6381173.83378.49647.37203.99*67.6320.3672.0020.11*哌替啶处理处7684.37276.901138.15275.38*62.5726.0876.7142.22理一侧迷走神经切断双侧迷走神经切断刺激迷走神经外周端71158.50433.811489.54714.4489.6749.4879.6729.2971272.37451.8

11、81686.58629.70*72.0030.4149.4319.47*71781.82912.231520.84574.1050.8621.8248.2921.81*刺激迷走神经中枢端61609.74629.77799.89508.52*47.8324.8851.5044.01注：*P0.05 vs 处理前；*P0.01vs 处理前；*PSB(PSB(PSB(P0.001)。表 2 酸及纠正的血气指标氧分压(mmHg)AB(mmol/L) *SB(mmol/L) *处理样本数目正常980.4715.397.5390.0880.7333.07-0.1223.51酸997.4619.78*7.2

12、210.103*-15.6565.990*-15.3565.346*酸纠正9104.3230.687.4630.098*-3.5335.447*-4.6895.145*组：*P0.05 vs 正常，*P0.01 正常，*P0.001 正常；注：酸酸纠正组：*P0.05 vs 酸组，*P0.01 酸组，*P0.001 酸组；AB、SB：方差分析 *P0.05，*P0.01，*P0.001。44.1 在生理情况下，每次吸入气体一部分将留在上呼吸道至呼吸性细支气管以前的呼吸道内，不参与气体交换，称为解剖无效腔，又有部分肺泡内气体因血流分布不均不能进行气体交换，称肺泡无效腔，两者合称生理无效腔1。在实

13、验装置上，呼吸换能器内气体不能参与交换，也不能完全排出到外界，已经相当于增加了无效腔，而后续所有实验都是在这个基础上进行，因此这部分无效腔引起的机体改变，不能从实验结果中体现出来，而且呼吸换能器上无效腔并不大（管道长度10cm），因此应该不影响实验结果。在增加无效腔处理过程中，接上 50cm的软胶管相当于再增加了呼吸无效腔。实验结果显示，增大呼吸无效腔使呼吸频率增大，每分通气量也增加，说明呼吸运动加快加深。增加无效腔处理时，家兔肺泡通气量在接上胶管的时刻，肺泡中气体不能完全排出，由肺部呼出又重新通过吸气回肺部的气体增多，因此肺泡中 CO2 分压（PvCO2）增加，氧分压（PvO2）降低，肺泡气

14、体交换不充分，引起血液 PaCO2PaO2 也发生相似变化，使血液 H+浓度也相应上升。CO2 和H+刺激中枢和外周的化学感与受器，引起呼吸加快加深，因此潮气量增加，新鲜气体比例上升，血液中CO2 排除增加，表现出通气量增加。增大无效腔处理，是通过改变肺泡气 PvO2 和 PvCO2 来改变血液的 PaO2 与 PaCO2，从而引起血液中碳酸、游离 CO2 及 H+浓度上升，刺激中枢和外周的化学感受器引起呼吸运动的改变。在实验中，通过增加氮气浓度降低吸入气氧分压和增加CO2 浓度增加吸入气 CO2分压，也都是改变了肺泡气 PvO2 和 PvCO2 引起呼吸运动加快加深。外周化学感受器在颈动脉体

15、和主动脉体，颈动脉体中的 I 型细胞（球细胞）起着感受器的作用，受到刺激引起胞内高钙，触发递质，引起传入神经兴奋。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+，CO2 的中枢刺激作用，是 CO2 易穿透脑血屏障，再进行水合反应和电离产生 H+作用于中枢感受器引起。血液低氧对呼吸的刺激作用完全是通过外周化学感受器实现的。而通常在动脉血氧分压下降到 80mmHg 以下，低氧引起的肺通气变化反应才会显现出来，因此低氧对血液的调节作用不大，仅在严重肺气肿等特殊情况下机体对 CO2 适应后才显现出来。血液 CO2 分压增加，除结合水分子形成碳酸、碳酸电离使H+增高引起呼吸运动改变外，CO2 本

16、身也对中枢和外周感受器有刺激作用，特别是中枢化学感受器对 CO2 通气反应中起主要作用。但中枢化学感受器对 PCO2 感受有滞后性，因此 PaCO2突然增高时，外周感受器也有重要作用。H+不易透过脑血屏障，因此血液 H+增高主要通过外周化学感受器来实现对呼吸的调节2。4.2 注射磷酸二氢钠后家兔呼吸加快加深，肺通气量增加，是因为外源性酸摄入过多引起的代谢性酸。外源性 H+注射使血液 H+浓度增加，启动血液缓冲系统，使 HCO3-缓冲-丢失3，注射碳酸氢钠能够补充血液中因缓冲丢失额HCO3-。H+与HCO3 结合现成碳酸，碳酸在碳酸酐酶作用下分解使血液 CO2 分压增高，加上外源性 H+摄入使血

17、液下降，刺激感受器引起呼吸运动加深加快。而CO2 分压增高，又引起呼吸性酸。理论上，酸纠正能够改变酸引起的呼吸运动刺激，而实验结果显示却与之不符，这是因为酸纠正不及时，缓冲系统充分启动、肺和肾脏的代偿作用已经使呼吸达到平稳3。AB 和 SB 表示碳酸氢盐的指标，反映血浆的 HCO3-浓度。血气分析结果显示，注酸后AB、SB 显著减小，且 AB 大于 SB，这是代谢性酸合并呼吸性酸的表现。AB 和SB 方差分析结果显示三组之间均存在显著差异，即表明虽然酸纠正后 AB 和 SB 指标有所改善，但仍然不能恢复正常水平。4.3 哌替啶作用使肺通气量减少，呼吸频率增加，呼吸变得浅快。哌替啶是阿片类受体激

18、动药，能直接作用于脑干呼吸中枢抑制脑干呼吸中枢的活动，造成呼吸抑制，使CO2 分压上升；更严重的是，哌替啶也能激动阿片 受体，降低中枢对于血液 CO2 的敏感性4。因此，哌替啶在实验浓度下主要表现为呼吸抑制，使血氧分压降低、CO2 分压升高、降低，但这些引起的反射性呼吸刺激不能代偿哌替啶的呼吸抑制作用是延脑呼吸中枢兴奋药，可以直接和间接刺激颈动脉体化学感受器反射呼吸中枢，增加呼吸中枢对CO2 敏感性，在呼吸中枢受抑制时作用更明显5。4.4 4.6 迷走神经调节作用切断一侧迷走神经使呼吸变深变慢，切断双侧更为明显，但不改变肺通气量；电刺激迷走神经中枢端后呼吸变慢，肺通气量下降，刺激外周端无显著性变化，表明迷走神经是调控呼吸的传入性神经，生理情况下，其可以限制肺的过分充