畜禽生理学呼吸课件

第五章第五章 呼吸呼吸(respiration)(respiration) 目的要求：目的要求： 明确肺通气和气体交换的原理。明确肺通气和气体交换的原理。 掌握气体在血液中运输的形式以及肺掌握气体在血液中运输的形式以及肺 的牵张反射和化学性调节。的牵张反射和化学性调节。 了解呼吸节律的维持的机理。了解呼吸节律的维持的机理。 呼吸的意义呼吸的意义 呼吸的各个环节：呼吸的各个环节： 外呼吸（外呼吸（external respirationexternal respiration） 气体运输气体运输 内呼吸（内呼吸（ internal respiration) internal respiration) 第一节第一节 肺通气肺通气 肺与外界环境之间的气体交换过程称为肺肺与外界环境之间的气体交换过程称为肺 通气。通气。 一、结构基础一、结构基础 实现肺通气的结构包括实现肺通气的结构包括 呼吸道（进出通道）、呼吸道（进出通道）、 肺泡（交换场所）、肺泡（交换场所）、 胸廓（节律性运动胸廓（节律性运动动力）和胸膜腔等动力）和胸膜腔等 。 呼吸道呼吸道-通道通道 增温、加湿、清洁作用增温、加湿、清洁作用 肺泡肺泡 肺泡囊和肺泡构成一个肺泡囊和肺泡构成一个“ “呼吸单位呼吸单位” ” （肺单位）。肺泡为半球状囊泡，（肺单位）。肺泡为半球状囊泡， 大小不等，数量甚多（数亿个），大小不等，数量甚多（数亿个）， 总面积巨大（马总面积巨大（马500m500m 2 2 ，人，人50 100 50 100 mm 2 2 ）。肺泡壁极薄（）。肺泡壁极薄（0.21m0.21m），由），由 单层上皮细胞构成，通透性很强；单层上皮细胞构成，通透性很强； 肺泡外有丰富的毛细血管网肺泡外有丰富的毛细血管网 肺泡及肺泡管组织切片（HE） 肺巨噬细胞 但实际并未发生这种情况，这是因但实际并未发生这种情况，这是因 为肺泡存在着降低为肺泡存在着降低表面张力表面张力作用的作用的 表面活性物质的缘故表面活性物质的缘故 SASSAS随肺泡胀缩密度变化，防止小肺随肺泡胀缩密度变化，防止小肺 泡塌陷，大肺泡不致过度膨胀，这泡塌陷，大肺泡不致过度膨胀，这 样就保持了大小肺泡的稳定性，有样就保持了大小肺泡的稳定性，有 利于吸入气，在肺内得到较为均匀利于吸入气，在肺内得到较为均匀 的分布。的分布。 II型肺泡细胞电镜照片 胸膜腔 2012年考研题 简述肺泡表面活性物质的生理作用。 肺泡表面活性物质的主要成分是二棕榈酰卵磷脂SAS ，由肺泡II型细胞分泌。 主要生理作用： （1）降低肺泡液-气界面的表面张力，有利于维持肺 泡的扩张状态。 （2）保持大小肺泡的稳定性：小肺泡的表面活性物质 密度大，降低表面张力作用强，表面张力变小，以免 塌陷；大肺泡则相反，这就保持了大小肺泡的稳定性 。 （3）防止肺泡积液：SAS降低肺泡表面张力，借其疏 水作用防止过多液体渗入肺泡。 4-14-1肺通气肺通气(pulmonary (pulmonary ventilation)ventilation) 二、肺通气原理二、肺通气原理 肺通气的动力肺通气的动力 1.1.呼吸运动呼吸运动 （respiratory movementrespiratory movement） 胸廓胸廓 呼吸肌呼吸肌 呼吸类型和频率呼吸类型和频率 2.2.肺内压肺内压（intrapulmonary pressure intrapulmonary pressure ） 3.3.胸膜腔和胸膜腔内压胸膜腔和胸膜腔内压( (intrapleural intrapleural pressurepressure) ) 负压、气胸、生理意义负压、气胸、生理意义 肺为何会随胸廓而运动呢？肺为何会随胸廓而运动呢？ 肺和胸廓之间存在胸膜腔。胸膜有两层，紧帖肺和胸廓之间存在胸膜腔。胸膜有两层，紧帖 于肺表面的脏层和紧帖于胸廓内壁的壁层。两于肺表面的脏层和紧帖于胸廓内壁的壁层。两 层胸膜形成一个密闭的潜在的腔隙，为胸膜腔层胸膜形成一个密闭的潜在的腔隙，为胸膜腔 。内有少量浆液（润滑减少摩擦），没有气体。内有少量浆液（润滑减少摩擦），没有气体 ，浆液分子的内聚力使两层胸膜帖附在一起，浆液分子的内聚力使两层胸膜帖附在一起， 不易分开。胸膜腔左右各一，互不相通。肺可不易分开。胸膜腔左右各一，互不相通。肺可 以随胸廓的运动而运动。气胸时，尽管呼吸运以随胸廓的运动而运动。气胸时，尽管呼吸运 动在进行，肺却失去或减少了随动能力。动在进行，肺却失去或减少了随动能力。 胸膜腔内压比大气压低，为负压。胸膜腔内压比大气压低，为负压。 平和呼气末平和呼气末-5-5-3 mmHg-3 mmHg，吸气末，吸气末 约为约为-10-10-5mmHg-5mmHg，用力呼，用力呼110110、吸、吸 -90-90。胸膜腔负压不但作用于肺，也。胸膜腔负压不但作用于肺，也 作用于胸腔内其它器官，腔静脉、作用于胸腔内其它器官，腔静脉、 胸导管等，影响静脉血和淋巴液回胸导管等，影响静脉血和淋巴液回 流。影响食管内压力，呕吐、逆呕流。影响食管内压力，呕吐、逆呕 。 为何是负压？受力分析，两种力通过胸膜为何是负压？受力分析，两种力通过胸膜 脏层作用于胸膜腔（呼吸气末）：脏层作用于胸膜腔（呼吸气末）： 胸膜腔内压胸膜腔内压= =肺内压肺内压肺弹性回缩力肺弹性回缩力 = =大气压大气压肺弹性回缩力肺弹性回缩力= = 肺弹性回缩力肺弹性回缩力 （以大气压为生理零值）（以大气压为生理零值） 肺通气的动力（概括）：呼吸肌的肺通气的动力（概括）：呼吸肌的 舒缩是肺通气的原动力，引起胸廓舒缩是肺通气的原动力，引起胸廓 的收缩和舒张，由于胸膜腔和肺的的收缩和舒张，由于胸膜腔和肺的 可扩张性，肺随胸廓的张缩而张缩可扩张性，肺随胸廓的张缩而张缩 ，肺容积的这种变化又造成肺内压，肺容积的这种变化又造成肺内压 和大气压之间的压力差，此压力差和大气压之间的压力差，此压力差 直接推动气体进出肺。直接推动气体进出肺。 呼吸时膈肌的运动方向 吸气和呼气时肺内压、胸膜腔内压及潮吸气和呼气时肺内压、胸膜腔内压及潮 气量的变化气量的变化 肺通气的阻力肺通气的阻力 1.1.弹性阻力（弹性阻力（elastic elastic pressurepressure）和顺应性（）和顺应性（ compliancecompliance） 弹性组织在外力作用下变形时，有对抗变形和弹性组织在外力作用下变形时，有对抗变形和 弹性回位的倾向，为弹性阻力。阻力的大小和弹性回位的倾向，为弹性阻力。阻力的大小和 变形的大小成反比。一般用顺应性（变形的大小成反比。一般用顺应性（ compliancecompliance）来度量弹性阻力。）来度量弹性阻力。 顺应性：顺应性：在外力作用下弹性组织的可扩张性，在外力作用下弹性组织的可扩张性， 容易扩张的顺应性（容易扩张的顺应性（C C）大，弹性阻力）大，弹性阻力(R)(R)小。小。 肺组织本身的弹性回缩力肺组织本身的弹性回缩力 1/3 1/3 肺弹性阻力肺弹性阻力 肺泡内气肺泡内气- -液界面表面张力液界面表面张力 2/3 2/3 2.2.非弹性阻力非弹性阻力 来自于气道阻力、惯性阻力来自于气道阻力、惯性阻力 和组织的粘滞阻力，占和组织的粘滞阻力，占30%30%。 三、肺容量三、肺容量 1.1.潮气量潮气量 2.2.补吸气量补吸气量 3.3.补呼气量补呼气量 4.4.肺活量肺活量( (vital capacityvital capacity, VC) , VC) 5.5.机能余气量：平静吸气末肺内存留的机能余气量：平静吸气末肺内存留的 气体量，反映缓冲呼吸过程中肺泡气体量，反映缓冲呼吸过程中肺泡O O 2 2 和和 COCO 2 2 分压的急剧变化。分压的急剧变化。 6.6.余气量：最大呼气末在肺内存留的气余气量：最大呼气末在肺内存留的气 体量。体量。 四、肺通气量 解剖无效腔解剖无效腔(anatomical dead space)+(anatomical dead space)+ 肺泡无效腔肺泡无效腔alveolar dead space =alveolar dead space =生生 理无效腔理无效腔(physiological dead space)(physiological dead space)。 肺泡通气量肺泡通气量= =（潮气量（潮气量- -无效腔量）无效腔量） 呼吸频率。到达肺泡新鲜空气中仅呼吸频率。到达肺泡新鲜空气中仅1/71/7 被更新。被更新。 从气体交换而言，浅而快的呼吸是不从气体交换而言，浅而快的呼吸是不 利的。通气与血流的比值减小则气体利的。通气与血流的比值减小则气体 更新率减小更新率减小 五、人工呼吸五、人工呼吸 在呼吸过程中由于肺内压的周期性交替升降，在呼吸过程中由于肺内压的周期性交替升降， 造成肺内压与大气压之间的压力差，这一压力造成肺内压与大气压之间的压力差，这一压力 差成为推动气体进出肺的直接动力。一旦呼吸差成为推动气体进出肺的直接动力。一旦呼吸 停止，便可根据这一原理，人为造成压力差来停止，便可根据这一原理，人为造成压力差来 维持肺通气，这便是人工呼吸。人工呼吸机正维持肺通气，这便是人工呼吸。人工呼吸机正 压通气，口对口；节律地举臂压背或挤压胸廓压通气，口对口；节律地举臂压背或挤压胸廓 。首先要保持呼吸道畅通。首先要保持呼吸道畅通。 第二节 呼吸气体的交换 一、气体交换原理一、气体交换原理 气体扩散的动力气体扩散的动力-分压差分压差 影响气体扩散速率的因素影响气体扩散速率的因素 二、气体在肺的交换二、气体在肺的交换 交换过程交换过程 气体在 肺的交换 二、气体在肺的交换二、气体在肺的交换 影响肺部气体交换因素影响肺部气体交换因素 1. 1.呼吸膜呼吸膜 厚度、通透性、表面积厚度、通透性、表面积 扩散系数（ 扩散系数（COCO 2 2 为为O O 2 2 的的2 2倍）倍） 2.2.通气通气/ /血流比值血流比值（ventilation ventilation / / perfusion ratio perfusion ratio ） 0.84 0.84 三、气体在组织的交换三、气体在组织的交换 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 一、氧和二氧化碳在血液中存在的形式一、氧和二氧化碳在血液中存在的形式 物理溶解物理溶解 化学结合化学结合 二、氧的运输二、氧的运输 HbHb与与O O 2 2 结合特征结合特征 变构效应变构效应 紧密型紧密型(T(T型型)+O)+O2- 2-与氧的亲和力低与氧的亲和力低 疏松型疏松型(R(R型型) -) -与氧的亲和力高与氧的亲和力高 氧离曲线氧离曲线 各段特点及其功能意义各段特点及其功能意义 氧容量氧容量 氧含量氧含量 氧饱和度氧饱和度 紫绀紫绀 影响因素影响因素 1.PH1.PH和和COCO 2 2 2.DPG 2.DPG 2,3-2,3-二磷酸甘油酸（二磷酸甘油酸（2,3-DPG2,3-DPG）（正常血）（正常血 中中4.5mmol/L4.5mmol/L约与约与HbHb等摩尔）等摩尔） 2,3-2,3-二磷酸甘油酸是无氧糖酵解产物，二磷酸甘油酸是无氧糖酵解产物，45004500米以米以 上高山缺氧两天内上高山缺氧两天内4.54.5升到升到7.07.0。2,3-2,3-二磷酸甘油二磷酸甘油 酸可能与酸可能与2 2个个HbHb链形成盐键链形成盐键TT型，提高氢离型，提高氢离 子浓度，曲线右移，与氧的亲和力变小，利于子浓度，曲线右移，与氧的亲和力变小，利于 释放但妨碍结合，是动物对高山缺氧的一种适释放但妨碍结合，是动物对高山缺氧的一种适 应性反应。应性反应。 3.3.温度升高，温度升高，H+H+活度增加，活度增加，HbHb与与O2O2的亲和力下的亲和力下 降。降。 三、二氧化碳的运输 COCO 2 2 的运输形式的运输形式 溶解的溶解的COCO2 2 氨基甲酸血红蛋白 氨基甲酸血红蛋白 碳酸氢盐碳酸氢盐 氧与氧与HbHb的结合对的结合对COCO 2 2 运输的影响运输的影响 O O 2 2 与与HbHb结合促进释放结合促进释放 CO CO 2 2 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 一、呼吸中枢与呼吸节律的形成一、呼吸中枢与呼吸节律的形成 呼吸中枢呼吸中枢 4-4 4-4 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 一、呼吸中枢与呼吸节律的形成一、呼吸中枢与呼吸节律的形成 呼吸节律形成的假说呼吸节律形成的假说吸气切断机制吸气切断机制 臂旁内侧核（臂旁内侧核（NPBMNPBM） 吸气活动发生器吸气活动发生器吸气切断机制吸气切断机制 吸气神经元吸气神经元 延 髓 吸气肌吸气肌 吸气吸气肺牵张感受器肺牵张感受器 肺牵张反射肺牵张反射 脑 桥 一、神经调节 （一） 呼吸的中枢 中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细 胞群，分布在大 脑皮层、间脑、 脑桥、延髓和 脊髓等部位。 延髓是呼吸的 初级中枢 脑桥是呼吸的 调整中枢 1 .呼吸神经元的分布 脑桥呼吸神经元组： 主要集中于旁臂内侧核和相邻的 Kolliker-Fuse核，脑桥呼吸神经元的作用为 稳定呼吸类型，减慢节律，影响呼吸时程等呼 吸调整作用。 延髓背侧呼吸神经元组(DRG)： 主要集中于孤束核的腹外侧部，大多数属 吸气神经元。整合传入信息和调整呼吸运动的 作用。 延髓腹侧呼吸神经元组(VRG)： 尾段：主含呼气神经元，引起主动呼气； 疑核中段：主含吸气神经元，引起主动吸气 ； 疑核头段：与呼吸节律起源有关。 2.高位脑的呼吸调整作用 途径1：经皮质脊髓束和皮质-红核-脊髓束， 直接调节呼吸机运动神经元。 途径2：控制脑桥和延髓的基本呼吸中枢活动 ， 调节呼吸节律。 (二)呼吸节律形成的机制 呼吸节律形成的机制，尚未完全阐明。 1.基本呼吸节律形成的起源部位：延髓 2.基本呼吸节律形成的学说： (1)起步细胞学说：节律性呼吸是由延髓内具有起步 样活动的N元的节律性兴奋引起的。前包钦格复合体 中存在着类似的电压依赖性起步N元，被认为是呼吸 节律发源部位。 (2)神经元网络学说：该学说认为，节律性呼吸依赖 于延髓内呼吸N元之间复杂的相互联系和相互作用。 在此基础上提出了多种模型，如呼吸节律发生器和吸 气形式发生器模型。 二、呼吸的反射性调节 肺的牵张反射肺的牵张反射(pulmonary stretch (pulmonary stretch reflex; Hering-Breuer reflexreflex; Hering-Breuer reflex) ) 是肺充气或扩张时抑制吸气的反射。是肺充气或扩张时抑制吸气的反射。 感受器感受器: :位于气管到细支气管的平滑肌位于气管到细支气管的平滑肌 中，是牵张感受器，阈值低，适应慢中，是牵张感受器，阈值低，适应慢 。 传入神经为迷走神经粗纤维，传入延传入神经为迷走神经粗纤维，传入延 髓内通过一定的神经联