吸入二氧化碳對家兔呼吸運動的影響

吸入二氧化碳對家兔呼吸運動的影響摘要：目的：觀察血液中化學(xué)因素（如PCO?、PO?和[H+]）改變對家兔呼吸運動（呼吸頻率、節(jié)律、幅度）的影響，初步探討其作用部位，并分析機(jī)制。觀察減壓神經(jīng)及迷走神經(jīng)在家兔呼吸運動調(diào)節(jié)中的作用，初步探討其機(jī)制。掌握氣管插管術(shù)和神經(jīng)血管分離術(shù)。方法：運用氣管插管術(shù)和頸部神經(jīng)分離術(shù)暴露家兔氣管、減壓神經(jīng)和迷走神經(jīng)，向氣管通入CO?，并用生物信號采集處理系統(tǒng)記錄家兔呼吸流量和頻率。結(jié)果：持續(xù)吸入CO?10秒鐘，家兔呼吸流量由0.298ml/s增至1.26ml/s，呼吸頻率由48次/分增至52.9次/分。結(jié)論：通過增加吸入CO?濃度，刺激外周化學(xué)感受器，家兔呼吸變深變快。關(guān)鍵詞：CO?濃度；呼吸運動；外周化學(xué)感受器Abstract:Objective:Toobservethebloodchemistryfactors(suchasPCO?,PO?and[H+])onrabbitrespiration(respirationfrequency,rhythm,amplitude)effect,discussitssiteofaction,andanalyzethemechanism.Toobservetheeffectofdecompressionofnerveandvagusnerveintheregulationofrespiratorymovementinrabbits.Masteroftrachealintubationandnerveandbloodvesselseparation.Method:Usetrachealintubationandnecknervedissectionexposureofrabbittrachea,decompressionofthenerveandthevagusnerveandintothetracheatopassintotheCO?,biologicalsignalacquisitionandprocesssystemtorecordtherabbitrespiratoryflowandfrequency.Results:TheinhaledCO?10seconds,therespiratoryflowinrabbitsby0.298ml/sincreasedto1.26ml/s,respiratoryfrequencyby48beatsperminuteincreaseto52.9beatsperminute.Conclusion:StimulationofperipheralchemoreceptorsbyincreasingtheconcentrationofinhaledCO?,thenrabbitsbreathdeeperandfaster.引言：呼吸運動是呼吸中樞節(jié)律性活動的反應(yīng)。在不同生理狀態(tài)下，呼吸運動所發(fā)生的適應(yīng)性變化有賴于神經(jīng)系統(tǒng)的反射性調(diào)節(jié)，其中較為重要的有呼吸中樞、肺牽張反射以及中樞、外周化學(xué)感受器的反射性調(diào)節(jié)。[1]由于二氧化碳潴留等癥狀引起低氧血癥和高碳酸血癥，最終并發(fā)肺性腦病、休克導(dǎo)致死亡。臨床認(rèn)為，呼吸衰竭是致使肺心病患者死亡的主要原因，[2]研究CO?濃度對呼吸運動的影響在臨床上具有重要意義，為了探究吸入CO?對家兔呼吸運動的影響，我們進(jìn)行了本次實驗。1.材料和方法1.1實驗對象：健康家兔，浙江中醫(yī)藥大學(xué)動物實驗中學(xué)提供。1.2實驗藥品和試劑20%氨基甲酸乙酯，CO?，2%乳酸，0.9%生理鹽水1.3實驗儀器呼吸換能器，鐵架臺，兔手術(shù)臺，氣管插管，玻璃分針，止血鉗，手術(shù)刀，手術(shù)剪，手術(shù)盤，注射器，細(xì)線，橡膠管，生物信號采集處理系統(tǒng)，微機(jī)。1.4實驗方法1.4.1實驗系統(tǒng)連接和參數(shù)設(shè)置用橡膠管連接呼吸換能器測壓口和氣管插管，呼吸換能器輸出線連接微機(jī)生物信號處理系統(tǒng)。啟動RM6240系統(tǒng)軟件，在系統(tǒng)軟件窗口設(shè)置儀器參數(shù)。點擊“實驗”菜單，選擇“呼吸運動調(diào)節(jié)”項，調(diào)節(jié)靈敏度為1m/s，掃描速度為2.5s/div。設(shè)置通道一參數(shù)為流量。1.4.2麻醉固定耳緣靜脈注射麻醉劑，按5ml/kg的量，試驗中兔子稱重為2.2kg，共注射11ml麻醉劑。待兔麻醉后，將其仰臥，先后固定四肢及兔頭于兔手術(shù)臺上。1.4.3氣管插管剪去頸前毛，頸前正中切開皮膚6~7cm，直至下頜角上1.5cm，用止血鉗鈍性分離軟組織及頸部肌肉，暴露氣管及與氣管平行的左、右血管神經(jīng)鞘，細(xì)心分離右側(cè)鞘膜內(nèi)減壓神經(jīng)和迷走神經(jīng)，分別在減壓神經(jīng)和迷走神經(jīng)下穿線備用。分離氣管。在環(huán)狀軟骨下約1cm處，做“┷”形剪口，氣管插口由剪口處向肺端插入，插入時避免損傷氣管黏膜引起出血，用一細(xì)線將插管口結(jié)扎固定。1.5實驗觀察1.5.1啟動生物信號采集處理系統(tǒng)記錄按鈕，記錄一段正常呼吸運動曲線作為對照。1.5.2打開二氧化碳?xì)怏w導(dǎo)管，置于氣管插管開口前，使家兔吸入純二氧化碳?xì)怏w，10秒鐘后立即移去二氧化碳?xì)怏w導(dǎo)管，觀察和記錄呼吸運動的變化（正常的呼吸頻率和流量）。結(jié)果吸入空氣，持續(xù)10秒鐘管徑縮小一半增大無效腔靜脈快速注射2%乳酸2ml以3V，頻率5Hz，持續(xù)10s的定時刺激刺激右側(cè)減壓神經(jīng)以3V，頻率5Hz，持續(xù)10s的定時刺激刺激右側(cè)頸部迷走神經(jīng)熏艾剪斷右側(cè)迷走神經(jīng)后，刺激迷走神經(jīng)遠(yuǎn)心端（中樞端）剪斷右側(cè)迷走神經(jīng)后，刺激迷走神經(jīng)近心端3.說明3.1實驗使用同一只家兔，吸入二氧化碳后立即開始實驗，中間無停留，可能會對下一組實驗結(jié)果產(chǎn)生影響。3.2耳緣靜脈快速注射2%乳酸時部分乳酸流出，未完全注入家兔體內(nèi)。3.3刺激右側(cè)迷走神經(jīng)后剪去家兔腹部兔毛進(jìn)行熏艾，持續(xù)將近四分鐘。3.4每組實驗做完未等呼吸運動基本恢復(fù)正常后立即開始下一組實驗，中間停留時間較短。4.討論4.1管徑縮小一半家兔呼吸頻率變慢，深度加深。管徑縮小一半，使氣道阻力增加，會引起呼吸肌用力呼吸，興奮呼吸肌的本體感受器即肌梭和腱器官。肌梭和腱器官受牽張刺激，沖動分別相應(yīng)神經(jīng)傳入脊髓，經(jīng)整合后沿相應(yīng)傳出神經(jīng)傳出，引起對應(yīng)骨骼肌的收縮。但本實驗進(jìn)行10s在家兔還未反應(yīng)之前便已結(jié)束，故呼吸頻率略有降低。4.2增大無效腔家兔呼吸頻率略有下降，呼吸深度加深。其原理為：①通過接上一根是氣道五倍長度的橡膠管的方法來增加氣道長度，增加氣道長度就等于增加兔解剖無效腔，增加無效腔從而減少了肺泡的通氣量，使肺泡氣體更新率下降造成動脈血PO2降低，PCO2升高，反射性引起呼吸運動加強(qiáng);②PO2降低和PCO2升高都可引起呼吸運動加強(qiáng)。但以PCO2的作用為主，CO2對呼吸的刺激作用主要通過刺激中樞化學(xué)感受器，進(jìn)而引起延髓呼吸中樞興奮，導(dǎo)致呼吸加快。也可刺激頸動脈體和主動脈體外周感受器，通過竇神經(jīng)和主動脈體傳入延髓呼吸中樞，使呼吸運動加強(qiáng)，PO2下降主要是通過刺激外周化學(xué)感受器，引起呼吸中樞興奮；③氣道加長使呼吸氣道阻力增大，反射性呼吸加深加快。④由于之前家兔剛吸入CO2，停留時間過短，故可能對家兔仍有影響，導(dǎo)致對照組呼吸頻率較快，使得實驗組家兔呼吸頻率反而略有下降。4.3靜脈快速注射2%乳酸2ml家兔呼吸加深，但程度較小。這是因為注射乳酸，使家兔血液中的H+濃度升高，刺激外周化學(xué)感受器和中樞化學(xué)感受器。中樞化學(xué)感受器對H+的敏感教外周的高，但H+不易通過血-腦屏障，因而此時H+的效應(yīng)主要是刺激外周化學(xué)感受器，呼吸加深，但呼吸頻率變小使膈肌、肋間外肌收縮，肺通氣量增加，呼吸加深加快。4.4以3V，頻率5Hz，持續(xù)10s的定時刺激刺激右側(cè)減壓神經(jīng)家兔呼吸變淺，頻率減慢。兔減壓神經(jīng)是傳入神經(jīng)，其作用是將主動脈弓壓力感受器的沖動傳入延髓心血管中樞，引起呼吸變化。4.5以3V，頻率5Hz，持續(xù)10s的定時刺激刺激右側(cè)迷走神經(jīng)家兔呼吸變得淺快。肺的牽張反射包括肺擴(kuò)張后引起吸氣活動的一直，呼氣加強(qiáng)，和肺縮小后引起呼氣活動抑制，吸氣加強(qiáng)的過程。這兩種反射傳入神經(jīng)纖維經(jīng)由迷走神經(jīng)傳入中樞，調(diào)節(jié)呼吸運動。電刺激引起這兩種纖維成分同時持續(xù)興奮，故家兔的呼吸運動變得淺快，嚴(yán)重時甚至將導(dǎo)致呼吸暫停。4.6剪斷右側(cè)迷走神經(jīng)后，刺激迷走神經(jīng)遠(yuǎn)心端（中樞端）切斷右側(cè)迷走神經(jīng)，家兔呼吸幅度進(jìn)一步加深，呼吸頻率略微增加。其原理主要是：①迷走神經(jīng)的作用：迷走神經(jīng)中含有肺牽張反射傳入纖維，當(dāng)吸氣運動使肺擴(kuò)張時，該神經(jīng)纖維興奮，沖動傳入中樞后引起吸氣切斷機(jī)制，吸氣神經(jīng)元活動抑制，吸氣停止轉(zhuǎn)為呼氣運動，從而加速吸氣→呼氣運動的交替。②當(dāng)切斷迷走神經(jīng)后，中斷了肺擴(kuò)張反射的傳入通路，反射作用減弱，從而出現(xiàn)了呼吸程度加深，呼吸速度減慢的現(xiàn)象。（另外，迷走神經(jīng)是外周化學(xué)感受性反射的傳入神經(jīng)，切斷兩側(cè)迷走神經(jīng)，呼吸中樞將不能感受外周的化學(xué)性刺激，失去外周的化學(xué)感受器反射調(diào)節(jié)作用。）③電刺激迷走神經(jīng)中樞端，引起肺兩種纖維成分都同時持續(xù)興奮，故家兔的呼吸運動改變得淺快，嚴(yán)重時甚至將導(dǎo)致呼吸運動的暫停。④可能由于前組實驗間隔時間過短，而且對家兔進(jìn)行了熏艾可能略有影響，使數(shù)據(jù)存在差距，使得本來呼吸頻率應(yīng)該減小，卻略微增加。4.7剪斷右側(cè)迷走神經(jīng)后，刺激迷走神經(jīng)近心端家兔的呼吸深度加深，頻率加快。其原因為：①迷