COPD对大鼠膈神经放电和呼吸运动的影响探讨

COPD对大鼠膈神经放电和呼吸运动的影响探讨
张玉昆
【摘要】目的探讨COPD对大鼠膈神经放电和呼吸运动的影响.方法随机将60只Wistar大鼠分为两组,30只/组.实验组:熏香烟联合气管内滴注猪胰蛋白酶建立大鼠COPD模型;对照组:不给予熏香烟,d15气管内滴注生理盐水20 u/100 g.结果实验组膈神经放电幅度增强且具有统计学意义(P＜0.05);两组吸气相时间和膈神经放电活动均呈正相关.结论 COPD可影响大鼠膈神经放电和呼吸运动,使膈神经放电活动增强,出现呼吸中枢吸气驱动增高的现象,提示大鼠呼吸中枢的活动可能发生了改变.
【期刊名称】《临床肺科杂志》
【年(卷),期】2014(019)005
【总页数】3页(P802-804)
【关键词】慢性阻塞性肺疾病;Wistar大鼠;膈神经
【作者】张玉昆
【作者单位】518000 广东深圳,北大深圳医院
【正文语种】中文
慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一种以慢性呼吸道炎症和进行性肺功能下降为主要特征的慢性呼吸系统疾病，其发病机制复杂［1，2］。

近年来其发病率、死亡率逐年增加，由于其缓慢进行性发展，严
重影响了患者的健康和生活质量［3，4］。

本次实验旨在研究COPD对大鼠的大
鼠膈神经放电和呼吸运动的影响。

资料与方法
一、动物分组及模型复制
Wistar大鼠(江苏省实验动物中心)共60只，鼠龄13周，体重(235±15)g，雌雄
各半，随机分为两组实验组和对照组，每组各30只。

实验组:模拟人类反复呼吸道感染和吸烟可引起COPD过程，采用熏香烟联合气管内滴注猪胰蛋白酶的方法
(d1～d14，d16～d60熏香烟各半小时，10支/次，d15气管内滴注猪胰蛋白酶
20 u/100 g)建立大鼠COPD模型［5］;对照组:正常 Wistar大鼠不给与熏香烟，在d15气管内滴注生理盐水20 u/100 g。

二、方法
实验d68两组大鼠分别在20%乌拉坦腹腔麻醉后进行仰卧位固定;行颈部正中切口进行气管插管，并分离出左侧膈神经后将其置于黄金电极上并且记录其放电情况。

采用蛙心夹夹住剑突处的皮肤，垂直无张力连接至张力换能器上以记录呼吸曲线，手术完成20 min后开始记录，同步记录膈神经放电活动和呼吸曲线10 min［6］。

三、指标判断方法
分别记录每组大鼠膈神经放电持续时间及放电幅度和间期，观察呼气相时间、吸气相时间、呼吸幅度及频率10 min，将一个活动周期设为一个测量单位，并连续测量5个单位后根据所测得的数据计算出平均值作为基础值。

四、统计学方法
本次实验数据均采用SPSS16.0软件包进行分析处理，数据采用(平均数±标准差)
表示，采用两个样本均数的t检验以及相关性分析的方法，以α=0.05作为检验水准。

结果
一、两组大鼠的膈神经放电活动对比分析结果
实验组大鼠膈神经的放电幅度及放电间隔较对照组明显增强，差异具有统计学的意义(P＜0.05);两组的膈神经持续放电时间以及放电面积进行比较，差异无统计学意
义(P＞0.05)(表1)。

表1 实验组和对照组膈神经的放电活动的对比情况组别 n 持续放电时间(ms)间隔
期(ms)放电面积(μV，S)幅度(μV)实验组 30 416．23 ±109．14 358．76
±63．78 2．34 ±1．46 40．63 ±14．39对照组 30 457．34 ±64．89 406．29 ±101．21 2．92 ±2．24 80．05 ±33．97 t － 1．7734 2．1761 1．1881 5．8525 P －＞0．05 ＜0．05 ＞0．05 ＜0．05
二、两组大鼠的呼吸曲线对比分析结果
对照组大鼠呼气相时间、吸气相时间及呼吸幅度均高于实验组，差异具有统计学意义(P＜0.05);而呼吸频率实验组高于对照组，差异具有统计学意义(P＜0.05)。

表2 实验组和对照组呼吸运动的对比情况组别 n 呼气持续时间(ms)吸气持续时间(ms)呼吸幅度(g)呼吸频率(次/min)实验组 30 373．16 ±92．18 395．47
±84．76 4．56 ±2．92 79 ±14对照组 30 448．23 ±67．32 456．17
±78．24 6．51 ±2．34 69 ±12 t － 3．6022 2．8822 2．8543 2．9704 P －＜0．05 ＜0．05 ＜0．05 ＜0．05
讨论
COPD是一种可预防可治疗的以气流受限为特征的常见病、多发病，气流受限不
完全可逆并呈进行性发展，人类多因长期吸烟和反复的肺部炎症感染所引起［7］。

目前普遍认为COPD以气道、肺实质和肺血管的慢性炎症为特征，在肺的不同部
位有肺泡巨噬细胞、T淋巴细胞(尤其是CD)和中性粒细胞增加，部分患者有嗜酸
性粒细胞增多。

激活的炎症细胞释放多种介质，包括白三烯B4(LTB4)、白细胞介
素8(IL-8)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)和其他介质。

这些介质能破坏肺的结构和(或)
促进中性粒细胞炎症反应。

除炎症外，肺部的蛋白酶和抗蛋白酶失衡、氧化与抗氧化失衡以及自主神经系统功能紊乱(如胆碱能神经受体分布异常)等也在COPD发
病中起重要作用。

吸入有害颗粒或气体可导致肺部炎症;吸烟能诱导炎症并直接损
害肺脏;COPD的各种危险因素都可产生类似的炎症过程，从而导致COPD的发生［8］。

本研究模拟人类反复呼吸道感染和吸烟引起COPD的过程，采用熏香联合气管内滴注猪胰蛋白酶的方法建立COPD模型，与正常对照组对比分析，探讨COPD对大鼠膈神经放电和呼吸运动的影响。

膈肌作为吸气肌，在呼吸运动中起了重要的作用，其唯一支配的传出神经为膈神经。

呼吸的周期性是由呼吸中枢产生的节律性冲动，经膈神经和肋间神经传递至呼吸肌引起的，引导和测量膈神经放电活动可间接的了解呼吸中枢的活动状态，其放电的变化也可以间接的反映体内外各自刺激因素对呼吸运动的影响［9，10］，本次实验也证实了大鼠呼吸运动和膈神经放电活动均呈正相关。

本实验过程中实验组大鼠膈神经的放电幅度较对照组明显增强(表现为放电的幅度加大，放电的活动增强)，且两组的膈神经持续放电时间、放电间期以及放电面积两组无明显统计学差异;实
验组大鼠呼气相时间与吸气相时间均较对照组的延长，但呼吸频率减慢、呼吸幅度明显增强，且两组差异均无统计学意义;这些结果与陈燕等人的实验结果相似［6］。

由此，COPD发生时，呼吸中枢发生了变化，呼气中枢的吸气驱动加强。

呼吸中
枢吸气的驱动增加时，吸气肌动通过其储备的力量进行了加强收缩，使胸腔负压增加，同时，吸入量增加，呼吸的加深，使得呼吸运动发生了改变。

实验组、对照组相比，膈神经放电面积和幅度明显的增大，但是呼吸运动并没有发生十分明显的改变，这与COPD的大鼠吸气肌功能状态有所改变有关。

对于COPD患者来说，由于存在吸气肌肌力降低，吸气肌疲劳或者是膈肌疲劳的情况，因此，在COPD发
生时，需要更加强大的中枢吸气驱动才能使得肌肉产生相同的力量。

因此，COPD发生时虽然具有较高的呼吸驱动，但是呼吸运动并没有因此而发生
十分显著的变化。

根据部分研究情况表明，随着COPD病情的恶化，膈肌将会进
一步疲劳而导致呼吸衰竭时，呼吸运动则有可能发生相应的改变，因此可以有效的减轻呼吸肌的疲劳和呼吸困难的情况。

总而言之，通过用电的生理技术对COPD对大鼠膈神经放电和呼吸运动进行观察，可以帮助我们进一步的研究和探讨COPD的发生机制。

参考文献
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