家兔呼吸运动调节

家兔呼吸运动的调节实验目的：1.用气管插管描记呼吸流量间接反映家兔呼吸运动（呼吸频率、节律、幅度）的方法，研究吸入二氧化碳、静脉注射乳酸溶液、增大解剖无效腔以改变血液中二氧化碳浓度、氧气浓度、[H+]和气道阻力、切断颈部迷走神经、电刺激迷走神经中枢端对呼吸运动的影响并初步探讨其作用部位，并分析机制。

2.掌握气管插管术和神经血管分离术。

实验材料：对象：家兔；试剂：20g/L 乳酸溶液，氨基甲酸乙酯；仪器：RM6240生物信号采集系统，手术器械一套，兔手术台，T型气管插管，注射器，50cm长橡皮管一条，CO2气袋，丝线，铁架台，婴儿秤，呼吸换能器，电刺激连线。

实验方法：1.麻醉固定：家兔称重后，将氨基甲酸乙酯以5ml/kg 的体重剂量由兔耳缘静脉内缓慢注入，注意观察家兔的反应。

待麻醉后，将家兔仰卧固定于兔手术台上，先后固定四肢及兔头。

2．手术：剪去家兔颈部的被毛，沿颈部正中线作一长6～7cm的切口，用止血钳钝性分离皮下组织，暴露并游离气管，并于气管下穿线备用。

在气管两侧肌肉深面颈动脉鞘内分离迷走神经，并在其下穿线备用。

在甲状软骨下第4～5个气管软骨处作一“⊥”形切口。

将T型气管插管向肺的方向插入气管内，用预留备用线线结扎固定。

手术完毕后用纸巾擦拭手术伤口部位。

3．观察准备：用皮管连接气管插管和呼吸换能器。

打开呼吸换能器，启动计算机RM6240生物信号采集系统，点击“实验”菜单，选择“呼吸运动调节”，双击一通道，调节增益、采样参数，使基线归零，令图形位于屏幕中央，便于观察。

4．观察项目（1）记录正常呼吸曲线作为对照，辨认曲线上呼气、吸气的波形方向。

（2）在气管插管一个侧管上接一根长50cm胶管（流量法：接通气口），观察和记录呼吸运动的变化。

（3）增加吸入气中CO2浓度：待呼吸曲线恢复正常，将装有CO2气袋的皮管口移近气管插管的侧管，打开皮管夹子，使吸入气中含有较多的CO2。

记录并观察吸入高浓度的CO2对呼吸运动的影响。

关闭气袋，观察呼吸运动的恢复过程。

（4）增加血液中H+浓度：由耳缘静脉迅速注入20g/L乳酸溶液2mL，记录并观察呼吸运动的变化。

（5）观察迷走神经在调节呼吸运动中的作用：剪断左侧迷走神经，记录并观察呼吸运动的变化。

然后剪断右侧迷走神经，记录并观察呼吸运动的变化。

（6）以2V、25Hz，持续10s，波宽2ms的串刺激刺激右侧迷走神经中枢端，记录并观察呼吸运动的变化。

实验结果：1.本组呼吸图（见第一份实验报告）2.本组实验结果数值统计：编号最大呼气峰压最小吸气谷压呼气间期吸气间期呼吸时比(cmH2O) (cmH2O) (ms) (ms) (倍)正常0.31 -0.59 675 425 1.59 增大无效腔 1.87 -1.82 450 375 1.2 二氧化碳 1.91 -2.13 600 425 1.41 乳酸0.77 -0.88 625 550 1.14 剪断一侧迷走神经0.62 -0.72 500 575 0.87 剪断另一侧迷走神经0.87 -0.92 450 625 0.72 电刺激-0.01 -0.15 41.25 45 0.92（由于失误遗漏了在做每次实验前的正常值对比项，而使实验的可信性降低）3.班级数据统计表实验项目最大呼气峰压最小吸气谷压呼气间期吸气间期呼吸时比呼吸频率(cmH2O) (cmH2O) (ms) (ms) (倍)正常X±S 1.22 ±0.90** -0.40±0.69** 512.50±150.69* 356.25±77.39** 1.43±0.16** 64.33±10.41 增大无效腔X±S 2.56 ±0.98** -1.18±0.61* 361.25±207.68 306.25±199.51* 1.26±0.43** 70.00 ±5.57 二氧化碳X±S 7.32±4.36** -6.95±5.27** 500.00±117.26 490.00±166.40** 1.11±0.44** 63.00±4.36乳酸X±S 1.83±0.86** -0.74±0.86 * 335.75±254.71 326.00±240.71* 1.12±0.81** 59.50±8.81切断一侧迷走神经X±S 2.00±1.25** -0.66±1.26* 315.50±213.85 345.75±234.75* 0.89±0.31 ** 59.67±3.79切断另一侧迷走神经X±S 1.64±1.20** -1.94±2.35 * 355.75±202.00 526.00±305.27* 0.80±0.40** 53.33±6.51电刺激X±S 1.13±1.34 -0.38±1.12 208.75±178.59 230.00±203.90 0.88±0.21 462.67±344.03 说明：** P<0.01，有明显差异；* P<0.05,有差异；未注*的P>0.05无统计学意义小组讨论：各种因素改变对家兔造成影响的作用部位和作用机理？1. 增大无效腔：表现——切断一侧家兔呼吸频率明显增大，呼吸深度加深，班组统计数据显示有差异。

原理——①实现方法：通过接上一根长50cm胶管的方法来增加气道长度；②增加气道长度就等于增加大家兔解剖无效腔，增加无效腔从而减少了肺泡的通气量，使肺泡气体更新率下降造成动脉血PO2降低，PCO2升高，反射性引起呼吸运动加强;③PO2降低和PCO2升高都可引起呼吸运动加强。

但以PCO2的作用为主，CO2对呼吸的刺激作用主要通过刺激中枢化学感受器，进而引起延髓呼吸中枢兴奋，导致呼吸加快。

也可刺激颈动脉体和主动脉体外周化学感受器，通过窦神经和主动脉神经传入延髓呼吸中枢，使呼吸运动加强，PO2下降主要是通过刺激外周化学感受器，引起呼吸中枢兴奋；④气道加长使呼吸气道阻力增大，反射性呼吸加深加快。

2. 增加2CO浓度：表现——家兔呼吸幅度增加，小组结果显示呼吸频率变化不明显，班组统计数据显示有明显差异。

原理——动脉血中CO2分压升高，CO2的浓度也增高，可使呼吸加深加快,肺通气量增加。

其机制是：①通过延髓中枢化学感受区兴奋，使呼吸中枢兴奋——由于血液CO2能迅速通过血--脑脊液屏障，由于脑脊液的缓冲能力差，故PH值下降，从而使中枢化学感受区周围液体中的氢离子浓度升高。

刺激中枢化学感受区，引起呼吸中枢兴奋，呼吸增强。

②通过外周化学感受器兴奋，反射性地引起呼吸中枢兴奋——当血中CO2浓度升高时，可刺激颈动脉体和主动脉体，冲动经窦神经和主动脉神经，然后分别并入第九与第十对脑神经入延髓，反射性地增强呼吸运动。

吸入气中CO2浓度增加，将导致肺泡气PCO2升高，动脉血CO2浓度也随之升高，呼吸加深加快。

3. 静脉注射乳酸溶液：表现——呼吸加深，但程度较小，小组结果显示呼吸频率变化不大，班组统计数据显示有差异。

原理——注射乳酸，使家兔血液中的H 浓度升高，刺激外周化学感受器和中枢化学感受器——中枢化学感受器对H+的敏感较外周的高，但H+不易通过血-脑屏障，因而此时H+的效应主要是刺激外周化学感受器，使膈肌、肋间外肌收缩，肺通气量增加，呼吸加深加快。

4.切断迷走神经：表现——切断一侧迷走神经家兔呼吸加深，但呼吸频率变小，班组统计数据显示有差异；切断另一侧迷走神经，家兔呼吸幅度进一步加深，呼吸频率进一步减小，班组统计数据显示有差异。

原理——①迷走神经的作用：迷走神经中含有肺牵张反射传入纤维，当吸气运动使肺扩张时，该神经纤维兴奋，冲动传入中枢后引起吸气切断机制，吸气神经元活动抑制，吸气停止转为呼气运动，从而加速吸气→呼气运动的交替。

②当切断迷走神经后，中断了肺扩张反射的传入通路，反射作用减弱，从而出现了呼吸程度加深，呼吸速度减慢的现象。

（另外，迷走神经是外周化学感受性反射的传入神经，切断两侧迷走神经，呼吸中枢将不能感受外周的化学性刺激，失去外周的化学感受器反射调节作用）5. 电刺激迷走神经中枢端：表现——家兔的呼吸变得浅快，班组统计数据无意义。

原理——①迷走神经中含有肺牵张反射传入纤维，肺的牵张反射包括：肺扩张后引起吸气活动的抑制，呼气加强；肺缩小后引起呼气活动抑制，吸气加强的过程。

这两种反射传入神经纤维都经由迷走神经传入中枢，调节呼吸运动。

②电刺激迷走神经中枢端，引起这两种纤维成分都同时持续兴奋，故家兔的呼吸运动变得浅快，严重时甚至将导致呼吸运动的暂停。

结论：增大无效腔、增加CO浓度、静脉注射乳酸溶液呼吸加深加快；切断迷走神经呼吸加深变慢；电刺激2迷走神经中枢端呼吸变浅加快。

注意事项：1．气管插管前，及时清理气管内淤血及异物，保持气管通畅。

2．手术操作应细致，避免损伤血管。

3．勿将气袋皮管与气管插管侧管直接相连，以避免气体流速过急，影响呼吸运动，干扰实验结果。

4．对每次实验结果观察完毕后，应等呼吸运动基本恢复正常后，再进行下一项实验。

5、麻醉时注意家兔是否彻底麻醉，以防手术时家兔感到疼痛或者挣扎影响实验的进行。

参考文献：1.机能学实验教程陆源，林国华，杨午鸣主编第二版科学出版社2010.6 P160~1622.生理学张志雄主编上海科技出版社2006.8第五章呼吸P87~111。