实验家兔呼吸运动的调节

实验28 家兔呼吸运动的调节

浙江中医药大学

1.摘要

目的观察血液中化学因素（PCO2、PO2、[H﹢]）改变对家兔呼吸频率、节律、通气量的影响及机制。观察迷走神经在家兔呼吸运动调节中的作用及机制。学习气管插管术和神经血管分离术。

方法通过增大 CO2分压，增大无效腔，快速注射 2%乳酸，先后切断两侧迷走神经，以及电刺激迷走神经中枢端，观察呼吸运动的改变情况。

结果增大无效腔气量、提高 PCO2、注射乳酸均可使家兔呼吸加深加快，而剪断一侧及两侧迷走神经、电刺激迷走神经中枢端则使呼吸变浅、频率变慢。

结论增加 PCO2，增大无效腔，快速注射乳酸后，可使家兔通气量、呼吸频率及平均呼吸深度明显增加；剪断一侧迷走神经对呼吸运动影响不大，剪断双侧迷走神经，呼吸变慢变深。

2.材料和方法

2.1材料

家兔；CO2，氨基甲酸乙酯，乳酸；呼吸换能器；微机生物信号采集处理系统。

2.2方法

2.2.1实验系统连接及参数设置用胶管连接流量头与气管插管，流量头连接呼吸流量换能器。呼吸换能器输出线连接微机生物信号处理系统。打开RM6240系统：点击“实验”菜单，选择“呼吸运动调节”，仪器参数：通道时间常数为直流，滤波频率30Hz，灵敏度10cmH2O(或50ml/s)，采样频率800Hz，扫描频率1s/div。连续单刺激方式，刺激强度5-10V，刺激波宽2ms,刺激频率30Hz。

2.2.2麻醉固定家兔称重后，按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，将其仰卧，先后固定四肢及兔头。

2.2.3手术剪去颈前被毛，颈前正中切开皮肤6-7cm，直至下颌角上1.5cm，用止血钳钝性分离组织及颈部肌肉，暴露气管及与气管平行的左、右血管神经鞘，细心分离两侧鞘膜内迷走神经，在迷走神经下穿线备用。分离气管，在气管下两根粗棉线备用。

2.2.4气管插管在甲状软骨下约1cm处，做倒“T”形剪口，用棉签将气管切开及气管里的血液和分泌物擦净，气管插管由剪口处向肺端插入，插时应动作轻巧，避免损伤气管粘膜引起出血，用意粗棉线将插管口结扎固定，另一棉线在切口的头端结扎止血。

2.3实验观察

2.3.1记录正常呼吸曲线启动生物信号采集处理系统记录按钮，记录一段正常呼吸运动曲线作为对照。辨认曲线上吸气、呼气的波形方向（呼气曲线向上、吸气曲线向下）。

2.3.2增加吸入气中CO2分压待呼吸曲线恢复正常，将CO2导管口使气体冲入气管插管，是家兔吸入较高浓度CO2的空气。待家兔呼吸运动增强后，立即移去CO2气体导管。待呼吸正常后再做下一步实验。

2.3.3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。

2.3.4 增加血液中[H＋] 耳缘静脉缓慢注入3%乳酸溶液2ml，观察呼吸运动的变化。

2.3.5 迷走神经对呼吸运动的调节作用分别观察切断一侧迷走神经和切断两侧迷走神经以后呼吸运动的变化。以5-10V强度，15-30Hz，2ms波宽的连续电脉冲间断刺激迷走神经中枢端，观察呼吸运动较之切断前有何改变。

3.实验结果

图一正常呼吸曲线

图二增加吸入气中CO2分压后的呼吸变化曲线

图三接无效腔后的呼吸变化曲线

图四注入乳酸后的呼吸变化曲线

图五剪断左侧迷走神经后的呼吸变化曲线

图六剪短两侧迷走神经后的呼吸变化曲线

图七电刺激左侧迷走神经后的呼吸变化曲线

从实验结果可以看出（参照的均为正常呼吸）：

1.吸入高浓度CO2的空气候呼吸明显加深，频率明显加快。

2.增大无效腔后呼吸加深，频率加快。

3.通过家兔耳缘静脉注射0.06g乳酸后，呼吸亦加深，频率加快。

4.剪断一侧及两侧迷走神经后，家兔呼吸均加深，频率均减慢，且后者比前者变化更大。

5．电刺激一侧迷走神经中枢端后家兔呼吸变浅，频率加快，几乎成一条直线。

4.讨论与分析

4.1 CO2是调节呼吸运动最重要的生理性化学因素，一定水平的PCO2水平对维持呼吸和呼吸中枢的兴奋性是必要的CO2刺激呼吸是通过两条途径实现的：①通过刺激中枢化学感受器再兴奋呼吸中枢；②刺激外周化学感受器，冲动经窦神经和迷走神经传入延髓呼吸有关核团，反射性地使呼吸加深、加快，增加通气量。肺通气量增加可以增加CO2的排出，肺泡气和动脉血P CO2可重新接近正常水平。

4.2 无效腔是指未进行气体交换的一部分肺泡容量，包括解剖无效腔和肺泡无效腔。且肺泡通气量=（潮气量﹣无效腔气量）×呼吸频率，所以当给家兔气管插管的侧管连接 50cm 长的胶管时，增大了解剖无效腔，使肺泡通气量减少，因此家兔通过调节增大潮气量即呼吸加深，增加呼吸频率是肺泡通气量保持不变，维持正常呼吸。

4.3 动脉血[H﹢]增加，呼吸加深加快，肺通气量增加；[H﹢]降低，呼吸受到抑制。H﹢对呼吸的调节也是通过外周化学感受器和中枢化学感受器实现的。中枢化学感受器对H﹢的敏感性较外周的高，约为外周的25倍。但是，H﹢通过血液屏障的速度慢，限制了它对中枢化学感受器的作用。所以以外周化学感受器的途径为主。

4.4 切断一侧迷走神经后，由于这一侧迷走神经的神经冲动传递受阻，使得呼吸运动的调节受阻；随后由于迷走神经为混合神经，另一侧迷走神经将起到呼吸调节作用，此时发挥负反馈调节作用，加速吸气和呼气活动的交替，即呼吸频率加快。

4.5 肺牵张反射的肺扩张反射的作用在于阻抑吸气过长过深，促使吸气及时转入呼气。肺扩张反射的感受器位于从气管到细支气管的平滑肌中，当吸气时肺扩张牵拉呼吸道，感受器兴奋，冲动经迷走神经传入延髓，在延髓内通过一定的神经联系是吸气切断机制兴奋，切断吸气，转入呼气。这样便加速了吸气向呼气转换，使呼吸频率增加。所以切断两侧迷走神经后，吸气延长、加深，呼吸变得深而慢4.6 当用5V的电脉冲刺激迷走神经中枢端时，相当于恢复了迷走神经的功能，又由于刺激电压过大，使呼吸频率显著加快，呼吸也由此变浅。

5.结论

增加 PCO2，增大无效腔，快速注射乳酸后，可使家兔通气量、呼吸频率及平均呼吸深度明显增加；剪断一侧迷走神经对呼吸运动影响不大，剪断双侧迷走神经，呼吸变慢加深；电刺激迷走神经中枢端呼吸变浅加快。