生理學(xué)：Chapter 5 Respiration

1、School of Basic Medical Sciences School of Basic Medical Sciences 肺換氣肺換氣內(nèi)呼吸內(nèi)呼吸外呼吸外呼吸肺通氣肺通氣呼吸：呼吸：機(jī)體與外界環(huán)境之間的氣體交換過程。機(jī)體與外界環(huán)境之間的氣體交換過程。血液運(yùn)輸血液運(yùn)輸組織換氣組織換氣School of Basic Medical Sciences 第一節(jié)第一節(jié) 呼吸道和肺的結(jié)構(gòu)與功能呼吸道和肺的結(jié)構(gòu)與功能第二節(jié)第二節(jié) 肺通氣肺通氣 第三節(jié)第三節(jié) 肺換氣和組織換氣肺換氣和組織換氣第四節(jié)第四節(jié) 氣體在血液中的運(yùn)輸氣體在血液中的運(yùn)輸 第五節(jié)第五節(jié) 呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)School o

2、f Basic Medical Sciences 第三節(jié)第三節(jié) 肺換氣和組織換氣肺換氣和組織換氣School of Basic Medical Sciences School of Basic Medical Sciences School of Basic Medical Sciences 一、氣體交換基本原理一、氣體交換基本原理 方式：氣體擴(kuò)散方式：氣體擴(kuò)散 動(dòng)力：分壓差動(dòng)力：分壓差 衡量指標(biāo)：擴(kuò)散速率衡量指標(biāo)：擴(kuò)散速率 (diffusion rate)School of Basic Medical Sciences 肺泡氣肺泡氣 靜脈血靜脈血 動(dòng)脈血?jiǎng)用}血 組組 織織 O2 13.9 5

3、.33 13.3 4.0 (104) (40) (100) (30) CO2 5.33 6.13 5.33 6.67 (40) (46) (40) (50)肺泡氣、血液和組織內(nèi)肺泡氣、血液和組織內(nèi)O2和和CO2的分壓的分壓 kPa(mmHg)動(dòng)力：膜兩側(cè)的氣體分壓差。動(dòng)力：膜兩側(cè)的氣體分壓差。School of Basic Medical Sciences 氣體擴(kuò)散速率氣體擴(kuò)散速率 O O2 2、COCO2 2擴(kuò)散速率（擴(kuò)散速率（D D）的比較）的比較 分子量分子量 血漿溶解度血漿溶解度 肺泡氣肺泡氣 A A血血 V V血血 D D O O2 2 32 21.4 13.9 13.3 5.3 1

4、 32 21.4 13.9 13.3 5.3 1COCO2 2 44 515.0 5.3 5.3 6.1 2 44 515.0 5.3 5.3 6.1 2 COCO2 2的的擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散系數(shù)是是O O2 2的的2020倍倍, ,在同等條件下，在同等條件下，COCO2 2的擴(kuò)散速的擴(kuò)散速率是率是O O2 2的的2020倍；但在肺中，由于肺泡氣和倍；但在肺中，由于肺泡氣和V V血間分壓差的不同，血間分壓差的不同，COCO2 2的擴(kuò)散速率實(shí)際約為的擴(kuò)散速率實(shí)際約為O O2 2的的2 2倍。倍。 肺功能衰竭患者往往缺肺功能衰竭患者往往缺O(jiān) O2 2顯著，顯著，COCO2 2潴留不明顯。潴留不明顯。分壓

5、差分壓差溫度溫度擴(kuò)散面積擴(kuò)散面積氣體溶解度氣體溶解度擴(kuò)散距離擴(kuò)散距離分子量分子量= =(ml/L) （kPa） （kPa） （kPa）School of Basic Medical Sciences 氣體分壓差氣體分壓差 擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散系數(shù) 呼吸膜的面積呼吸膜的面積 呼吸膜的厚度呼吸膜的厚度 通氣通氣/血流比值血流比值（ventilation/perfusion ratio, V/Q）影響肺換氣的因素影響肺換氣的因素School of Basic Medical Sciences 每分鐘肺泡通氣量每分鐘肺泡通氣量/每分鐘肺毛細(xì)血管血流量每分鐘肺毛細(xì)血管血流量 4200ml/5000ml=0.84

6、, 正常正常V VA A/Q/Q肺通氣肺通氣或肺血流或肺血流增大生理增大生理無效腔無效腔換氣效率換氣效率( (如心衰、肺動(dòng)脈栓如心衰、肺動(dòng)脈栓塞塞) ) ，肺泡無效腔增大肺泡無效腔增大V VA A/Q/Q肺通氣肺通氣增大功能性增大功能性A-VA-V短路短路換氣效率換氣效率（如支哮、肺氣腫、支氣管栓（如支哮、肺氣腫、支氣管栓塞），塞），功能性動(dòng)靜脈短路功能性動(dòng)靜脈短路School of Basic Medical Sciences School of Basic Medical Sciences 三、組織換氣三、組織換氣影響因素影響因素? ?School of Basic Medical Sci

7、ences School of Basic Medical Sciences 物理溶解物理溶解 Physical Solution化學(xué)結(jié)合化學(xué)結(jié)合 Chemical Combination 肺肺 泡泡 血血 液液 組組 織織 O2 溶解溶解 結(jié)合結(jié)合 溶解溶解 O2 CO2 溶解溶解 結(jié)合結(jié)合 溶解溶解 CO2 School of Basic Medical Sciences School of Basic Medical Sciences CO2的運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸O2的運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸School of Basic Medical Sciences 1. 反應(yīng)快，可逆，不需酶的催化，受氧分壓影響反應(yīng)快，

8、可逆，不需酶的催化，受氧分壓影響 PO2高（肺部）高（肺部） Hb + O2 HbO2 PO2低（組織）低（組織） 、氧與血紅蛋白的結(jié)合、氧與血紅蛋白的結(jié)合紫蘭色鮮紅色2. Fe2+與與O2的結(jié)合是氧合的結(jié)合是氧合Oxygenation 不是氧化不是氧化 OxidationSchool of Basic Medical Sciences HbO2呈鮮紅色，呈鮮紅色，Hb呈紫藍(lán)色呈紫藍(lán)色 紫紺紫紺Cyanosis血液含還原血液含還原Hb50g/L，皮膚、甲床或粘膜出現(xiàn)淺藍(lán)，皮膚、甲床或粘膜出現(xiàn)淺藍(lán)色，為缺氧的表現(xiàn)色，為缺氧的表現(xiàn) CO中毒中毒 Carbon Monoxide Toxidation

9、：櫻桃紅色櫻桃紅色 CO與血紅蛋白的親和力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于與血紅蛋白的親和力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于O2School of Basic Medical Sciences School of Basic Medical Sciences 1分子分子Hb可結(jié)合可結(jié)合4分子分子O2，1克克Hb結(jié)合結(jié)合1.341.39ml O2 血紅蛋白血紅蛋白氧容量氧容量 Oxygen Capacity 100ml血液中血液中Hb能結(jié)合能結(jié)合O2的的最大量最大量 血紅蛋白血紅蛋白氧含量氧含量 Oxygen Content 100ml血液中血液中Hb實(shí)際實(shí)際結(jié)合結(jié)合O2的量的量 血紅蛋白氧血紅蛋白氧飽和度飽和度 Oxygen Saturat

10、ion 血紅蛋白氧含量占血紅蛋白氧容量的百分比血紅蛋白氧含量占血紅蛋白氧容量的百分比、血紅蛋白結(jié)合氧的能力、血紅蛋白結(jié)合氧的能力 School of Basic Medical Sciences 、氧、氧( (解解) )離曲線離曲線 Oxygen Dissociation Curve 反映反映Hb氧氧飽和度與血飽和度與血液液PO2關(guān)系關(guān)系的曲線，呈的曲線，呈S形形.School of Basic Medical Sciences 氧氧離曲線特征離曲線特征 及生理意義及生理意義 1.1.上段上段: :坡度坡度較平坦。較平坦。 PO2:60-100mmHg 表明表明：POPO2 2變化大時(shí)，變化大

11、時(shí)， 血氧飽和度變化小血氧飽和度變化小。 意義意義: :保證低氧分壓時(shí)的高載氧能力。保證低氧分壓時(shí)的高載氧能力。School of Basic Medical Sciences 2.2.中段中段: : 坡度較陡。坡度較陡。 40-60mmHg PO PO2 2降低能促進(jìn)大量氧離降低能促進(jìn)大量氧離 意義意義: :維持正常時(shí)組織氧供。維持正常時(shí)組織氧供。 反映了反映了HbOHbO2 2釋放釋放O O2 2的部分的部分3.3.下段下段: : 坡度更陡。坡度更陡。 15-40mmHg POPO2 2稍有下降稍有下降, ,血氧飽和度就急劇下降。血氧飽和度就急劇下降。 意義意義: :維持活動(dòng)時(shí)組織氧供。反

12、映了血液中維持活動(dòng)時(shí)組織氧供。反映了血液中O O2 2的貯備的貯備上上中中下下School of Basic Medical Sciences 、影響氧離曲線的因素、影響氧離曲線的因素School of Basic Medical Sciences School of Basic Medical Sciences 1、物理溶解、物理溶解 （5%）2、化學(xué)結(jié)合（、化學(xué)結(jié)合（95%） HCO3-的形式（的形式（88%） 氨基甲酸血紅蛋白（氨基甲酸血紅蛋白（7%）School of Basic Medical Sciences 、HCOHCO3 3- -的形式的形式School of Basic M

13、edical Sciences 在組織氧與二氧化碳運(yùn)輸形式在組織氧與二氧化碳運(yùn)輸形式School of Basic Medical Sciences School of Basic Medical Sciences HbNH2O2+CO2 HHbNHCOOH+O2 不需酶催化，反應(yīng)迅速、可逆不需酶催化，反應(yīng)迅速、可逆 效率高效率高School of Basic Medical Sciences 第五節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)第五節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的中樞？調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的中樞？呼吸為什么有節(jié)律？呼吸為什么有節(jié)律？調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的環(huán)節(jié)？調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的環(huán)節(jié)？自主節(jié)律性自主節(jié)律性隨意性隨意性School

14、of Basic Medical Sciences 一、呼吸中樞與呼吸節(jié)律的形成一、呼吸中樞與呼吸節(jié)律的形成（一）呼吸中樞（一）呼吸中樞（二）呼吸節(jié)律的形成（二）呼吸節(jié)律的形成二、呼吸的反射性調(diào)節(jié)二、呼吸的反射性調(diào)節(jié)（一）機(jī)械感受性反射（一）機(jī)械感受性反射（二）化學(xué)感受性反射（二）化學(xué)感受性反射School of Basic Medical Sciences School of Basic Medical Sciences 一、一、呼吸中樞、呼吸中樞: :中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生生呼吸節(jié)律和調(diào)節(jié)呼呼吸節(jié)律和調(diào)節(jié)呼吸吸運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)細(xì)胞群運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)細(xì)胞群. .School of Basic

15、 Medical Sciences 長吸式呼吸長吸式呼吸中腦中腦脊髓脊髓呼吸停止呼吸停止腦橋上部腦橋中下部呼吸無變化呼吸無變化喘息樣呼吸喘息樣呼吸延髓腦橋上部腦橋上部腦橋中下部腦橋中下部延髓延髓School of Basic Medical Sciences 脊髓脊髓: :支配呼吸肌支配呼吸肌 延髓延髓: :呼吸基本中樞呼吸基本中樞; ; 腦橋腦橋: :是呼吸調(diào)整中樞。是呼吸調(diào)整中樞。 大腦皮層大腦皮層：隨意的呼吸調(diào)節(jié)系統(tǒng)隨意的呼吸調(diào)節(jié)系統(tǒng) 發(fā)聲、講話、唱歌發(fā)聲、講話、唱歌School of Basic Medical Sciences 局部神經(jīng)元回路反饋控制學(xué)說：局部神經(jīng)元回路反饋控制學(xué)說：

16、 呼吸呼吸N N元元 相互作用相互作用 呼吸節(jié)律發(fā)生器：吸氣與呼氣切換呼吸節(jié)律發(fā)生器：吸氣與呼氣切換 、呼吸節(jié)律形成、呼吸節(jié)律形成School of Basic Medical Sciences 1、肺牽張反射、肺牽張反射（pulmonary stretch reflex） (黑黑-伯反射伯反射, Hering-Breuer reflex) 定義定義：指肺擴(kuò)張或萎陷引起的吸氣：指肺擴(kuò)張或萎陷引起的吸氣抑制抑制或或興奮興奮 的反射。包括肺擴(kuò)張、肺縮小反射。的反射。包括肺擴(kuò)張、肺縮小反射。二、呼吸的反射性調(diào)節(jié)二、呼吸的反射性調(diào)節(jié) 、機(jī)械感受性反射、機(jī)械感受性反射呼呼 吸吸切斷迷走神經(jīng)切斷迷走神經(jīng)氣

17、管插管氣管插管(Y形形)深慢呼吸深慢呼吸(吸氣延長吸氣延長,長吸呼吸長吸呼吸)R: 肺牽張反射肺牽張反射(反射弧破壞反射弧破壞)School of Basic Medical Sciences 、肺擴(kuò)張反射、肺擴(kuò)張反射（pulmonary inflation reflex） 肺擴(kuò)張肺擴(kuò)張肺牽張感器興奮肺牽張感器興奮迷走迷走NN延髓延髓興興奮吸氣切斷機(jī)制奮吸氣切斷機(jī)制吸氣轉(zhuǎn)化為呼氣吸氣轉(zhuǎn)化為呼氣. . 意義：？意義：？、肺萎陷反射、肺萎陷反射 (pulmonary deflation reflex) 在平靜呼吸調(diào)節(jié)中的意義不大在平靜呼吸調(diào)節(jié)中的意義不大School of Basic Medica

18、l Sciences 2 2、呼吸肌本體感受性反射、呼吸肌本體感受性反射 （respiratory reflex of respiratory muscle） 本體感受器本體感受器: :肌梭肌梭 當(dāng)吸氣阻力升高時(shí)當(dāng)吸氣阻力升高時(shí)呼吸肌本體感受器興奮呼吸肌本體感受器興奮傳入沖動(dòng)頻率傳入沖動(dòng)頻率反射性增強(qiáng)吸氣肌收縮力。反射性增強(qiáng)吸氣肌收縮力。 特征特征：平靜呼吸時(shí)作用不明顯，當(dāng)運(yùn)動(dòng)或氣道：平靜呼吸時(shí)作用不明顯，當(dāng)運(yùn)動(dòng)或氣道阻力升高阻力升高( (如支氣管痙攣如支氣管痙攣) )時(shí)作用明顯。時(shí)作用明顯。School of Basic Medical Sciences 肺毛細(xì)血管旁（肺毛細(xì)血管旁（J）感受

19、器興奮）感受器興奮延髓延髓 呼吸暫停，呼吸淺快呼吸暫停，呼吸淺快4 4、防御性呼吸反射、防御性呼吸反射（protective reflex） 咳嗽反射、噴嚏反射咳嗽反射、噴嚏反射清除異物清除異物School of Basic Medical Sciences 、化學(xué)因素與呼吸調(diào)節(jié)、化學(xué)因素與呼吸調(diào)節(jié) 化學(xué)因素：化學(xué)因素：O2、CO2、H+ 化學(xué)感受器化學(xué)感受器（chemoreceptor）：外周、化學(xué)外周、化學(xué) 呼吸運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)血液呼吸運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)血液O2、CO2、H+ 血液血液O2、CO2、H+反射調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)反射調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)School of Basic Medical Sciences 外周化學(xué)

20、感受器外周化學(xué)感受器 頸動(dòng)脈體（主要）頸動(dòng)脈體（主要） 主動(dòng)脈體主動(dòng)脈體 中樞化學(xué)感受器中樞化學(xué)感受器 延髓外腹側(cè)淺表部位延髓外腹側(cè)淺表部位 適宜刺激適宜刺激： PO2、PCO2、H+適宜刺激適宜刺激：腦脊液中：腦脊液中H+ 不感受缺不感受缺O(jiān) O2 2的刺激。的刺激。1 1、化學(xué)感受性反射、化學(xué)感受性反射中樞化學(xué)感受器：中樞化學(xué)感受器：調(diào)節(jié)腦脊液調(diào)節(jié)腦脊液H H+ +濃度濃度外周化學(xué)感受器：外周化學(xué)感受器：低低O O2 2時(shí)維持對呼吸時(shí)維持對呼吸的驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)School of Basic Medical Sciences 適宜刺激適宜刺激：腦脊液中腦脊液中H+ 血液中血液中H+不易透過血不易

21、透過血-腦屏障，腦屏障，CO2易透過血易透過血-腦屏障腦屏障進(jìn)入腦脊液發(fā)揮刺激作用。進(jìn)入腦脊液發(fā)揮刺激作用。CA碳酸酐酶碳酸酐酶School of Basic Medical Sciences COCO2 2透過血透過血- -腦屏障腦屏障School of Basic Medical Sciences 傳入途徑傳入途徑PO2 H+ PCO2 等等頸動(dòng)脈體頸動(dòng)脈體( (主要主要) )竇竇N N呼呼吸吸中中樞樞呼吸呼吸加深加深加快加快主動(dòng)脈體主動(dòng)脈體外周化學(xué)感受器外周化學(xué)感受器（+ +）迷走迷走N N腦脊液腦脊液 H+中樞化學(xué)感受器中樞化學(xué)感受器（+ +）School of Basic Medical Sciences 2. CO2、H+和低和低O2對呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)對呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié) (1) (1) CO