生理学呼吸气体交换运输调节

1、 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 概述概述 肺通气肺通气 肺换气和组织换气肺换气和组织换气 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 n气体扩散：气体扩散：气体分子从分压高处向分压气体分子从分压高处向分压 低处发生净转移的过程。低处发生净转移的过程。 是气体分子扩散的动力。是气体分子扩散的动力。 p：分压差：分压差 T：温度：温度 A：扩散面积：扩散面积 s：溶解度：溶解度 d：扩散距离：扩散距离 MW：分子量：分子量 n气体扩散速率气体扩散速率D D ：单位时间气体扩散的容积。：单位时间气体扩散的容积。 在混合气体中某种气体所占有的压力。在混合气体中某种气体所占有的压力。 气体分压气体分压= =总

2、压力总压力该气体的容积百分比该气体的容积百分比 CO2 O2 CO2 O2 动脉血动脉血: PO2:100mmHg PCO2:40mmHg 组织组织: : PO2:30mmHg PCO2:50mmHg 静脉血静脉血: : PO2:40mmHg PCO2:46mmHg 肺泡气肺泡气: PO2:104mmHg PCO2:40mmHg 不同部位的不同部位的POPO2 2和和PCOPCO2 2(mmHg)(mmHg) l 气体的分压差气体的分压差P P大，扩散快。大，扩散快。 l 气体的分压差是气体交换的动力，决定气气体的分压差是气体交换的动力，决定气 体扩散方向。体扩散方向。 n 为扩散系数为扩散系

3、数 血浆溶解度血浆溶解度: O: O2 2 2.14ml/100ml 2.14ml/100ml COCO2 2 54.1ml/100ml 54.1ml/100ml 分子量：分子量： O O2 2 32 COCO2 2 44 44 COCO2 2的扩散系数是的扩散系数是O O2 2的的2020倍。倍。 临床联系：缺临床联系：缺O O2 2比比COCO2 2 潴留给容易发生。潴留给容易发生。 扩散速率与扩散面积扩散速率与扩散面积(A)(A)呈正比；呈正比； 与距离与距离(d)(d)呈反比。呈反比。 n 扩散速率与温度扩散速率与温度(T)(T)呈正比。呈正比。 肺泡肺泡血液血液 O2 CO2 静脉血

4、静脉血 动脉血动脉血 特点特点: 迅速迅速，不到，不到0.3s即可达气体交换平衡。即可达气体交换平衡。 组织细胞组织细胞 血液血液 O2 CO2 静脉血静脉血 动脉血动脉血 n 呼吸膜的厚度呼吸膜的厚度 n 呼吸膜的面积呼吸膜的面积 n 通气通气/ /血流比值（血流比值（V/QV/Q比值）比值） MWd SATP D 通气通气/ /血流比值：血流比值： 每分钟肺泡通气量每分钟肺泡通气量(V(VA A) )与每分钟肺血流量与每分钟肺血流量(Q)(Q)的比值。的比值。 正常值成人安静时正常值成人安静时： 4.2L/min 5L/min 肺泡通气量不变，肺血流量减少肺泡通气量不变，肺血流量减少 则则

5、: VAQ 1.68 4.2 2.5 V/QV/Q比值增大比值增大, ,意味着部分肺泡气未能与血液充分意味着部分肺泡气未能与血液充分 交换交换, ,相当于相当于肺泡无效腔增大。肺泡无效腔增大。 4.2L/min 2.5L/min 3L/min 5L/min 肺泡通气量下降，而肺血流量不变肺泡通气量下降，而肺血流量不变, 则则: V/QV/Q比值减小比值减小, ,通气不足通气不足,V,V血中的气体不能充分更血中的气体不能充分更 新新, ,犹如发生了犹如发生了动动- -静脉短路静脉短路。 支气管痉挛支气管痉挛 肺栓塞肺栓塞 V/Q=0.84 V/Q=0.84 通气血流匹配正常通气血流匹配正常 V/

6、Q0.84 V/Q0.84V/Q0.84 肺泡无效腔增加肺泡无效腔增加 O O2 2与与COCO2 2在血液中的运输形式在血液中的运输形式 物理溶解（前提）物理溶解（前提） 化学结合化学结合 ( 主要主要 ) 红细胞红细胞 血血 液液 肺泡肺泡 组织组织 O2 溶解溶解O2 结合结合O2 溶解溶解O2 O2 CO2 溶解溶解CO2 结合结合CO2 溶解溶解CO2 CO2 2 2 血红蛋白的分子结构血红蛋白的分子结构 血红蛋白=珠蛋白+亚铁血红素 X 4 氧与氧与亚铁亚铁结合结合 Fe2+与与O2的的 结合后仍是亚铁结合后仍是亚铁 | Hb与与O2结合的特征结合的特征 Hb+O2 2 HbO2

7、2 肺肺PO2 组织组织 PO2 血红蛋白氧容量：血红蛋白氧容量： 每升每升(L)血液中血红蛋白所能负载的最大氧量。血液中血红蛋白所能负载的最大氧量。 血红蛋白氧含量血红蛋白氧含量 每升每升(L)血液中血红蛋白实际结合的氧量。血液中血红蛋白实际结合的氧量。 血红蛋白氧饱和度：血红蛋白氧饱和度： 血红蛋白氧含量占血红蛋白氧容量的百分数。血红蛋白氧含量占血红蛋白氧容量的百分数。 动脉血动脉血95%95%， 混合静脉血混合静脉血75%75% 当体表毛细血管中去氧当体表毛细血管中去氧Hb含量含量5g/100ml时，时， 皮肤、粘膜呈青紫，称皮肤、粘膜呈青紫，称 紫绀可能提示有缺氧。紫绀可能提示有缺氧。

8、 贫血，贫血， COCO中毒中毒 紫绀不一定缺氧紫绀不一定缺氧 如：高原性红细胞增多症如：高原性红细胞增多症 P02在这一范围内变化对在这一范围内变化对Hb饱和度影响不饱和度影响不 大。只要动脉血大。只要动脉血PO2不低于不低于60mmHg，Hb氧饱和度便氧饱和度便 不会低于不会低于90%，组织就不会明显缺氧。，组织就不会明显缺氧。 血液流经组织时能够释放较多的氧，满血液流经组织时能够释放较多的氧，满 足安静状态下组织代谢需求。足安静状态下组织代谢需求。 安静时，血液流经组织时释放出的氧仅占动脉安静时，血液流经组织时释放出的氧仅占动脉 血氧含量血氧含量25%左右。左右。 代表血液释放氧的贮备，

9、保证代谢增代表血液释放氧的贮备，保证代谢增 强时组织得到更多的氧。强时组织得到更多的氧。 代谢加强时，血液流经组织时释放出的氧可代谢加强时，血液流经组织时释放出的氧可 达动脉血氧含量达动脉血氧含量75%75%。 n通常以通常以P50作为作为Hb与与O2亲亲 和力的指标，和力的指标， nP50是是Hb氧饱和度达到氧饱和度达到 50%时血液的时血液的P02, n正常值是正常值是26.5mmHg， P50增大，表明增大，表明Hb与与O2亲和亲和 力下降力下降,曲线右移；曲线右移； P50减减 小，表明小，表明Hb与与O2亲和力增亲和力增 大，曲线左移。大，曲线左移。 慢性缺氧、贫血、高慢性缺氧、贫血

10、、高 原低氧等情况，原低氧等情况， 酵解停止，酵解停止， 生理意义：氧的解离要与组织细生理意义：氧的解离要与组织细 胞的新陈代谢过程相适应。胞的新陈代谢过程相适应。 氧解离曲线及其变化的生理意义氧解离曲线及其变化的生理意义 （一）物理溶解：（一）物理溶解： 5%5% （二）化学结合：（二）化学结合： 95%95% 碳酸氢盐碳酸氢盐:88% 氨基甲酸血红蛋白氨基甲酸血红蛋白:7% O O2 2及及COCO2 2的运输过程是相互影响的。的运输过程是相互影响的。COCO2 2通过波尔通过波尔 效应影响效应影响HbHb与与O O2 2的结合和释放，的结合和释放，O O2 2又通过霍尔登效应又通过霍尔登

11、效应 影响影响HbHb与与COCO2 2的结合和释放。的结合和释放。 脑脑 桥桥 延延 髓髓 指脑桥和延髓指脑桥和延髓) 指大脑皮层、边缘系统、下丘脑等指大脑皮层、边缘系统、下丘脑等) ) n脊髓脊髓 是联系脑和呼吸肌的中继站和整合某些是联系脑和呼吸肌的中继站和整合某些 呼吸反射的呼吸反射的初级中枢初级中枢。 脑干图脑干图 化学感受器化学感受器: : 适宜刺激适宜刺激: : A A血血或或脑脊液脑脊液中的中的COCO2 2、O O2 2和和H H+ +浓浓 度的变化。度的变化。 外周化学感受器外周化学感受器 : : 颈动脉体和主动脉体颈动脉体和主动脉体 中枢化学感受器中枢化学感受器 : : 延

12、髓腹外侧浅表部位延髓腹外侧浅表部位 颈颈A体体 主主A体体 (+) (+) PCO2 PO2 H+ （A血中）血中） 位于延髓腹外侧浅表部位于延髓腹外侧浅表部 生理性刺激物：生理性刺激物：脑脊液和局部细胞外脑脊液和局部细胞外 液中的液中的H+ 中枢化学感受器反应特点：中枢化学感受器反应特点： 1）对血液中）对血液中CO2反应慢反应慢 2）对血液）对血液H+反应慢且弱反应慢且弱 3）不感受血液中低）不感受血液中低O2刺激刺激 外周化学感受器外周化学感受器 CO2进入脑组织进入脑组织 (CO2+H2OH2CO3+H+ ) 中枢化学感受器中枢化学感受器 (主要途径主要途径) H+对呼吸的调节对呼吸的

13、调节 A血中血中 H+ 外周化学感外周化学感 受器途径受器途径 呼吸呼吸 加强加强 血液中的血液中的H 不易通过血脑屏障 不易通过血脑屏障, , 故故 对中枢化学感受器的影响很弱。对中枢化学感受器的影响很弱。 低低O2对呼吸的调节对呼吸的调节 当当A血中血中PO260mmHg时：时： 呼吸无明显变化呼吸无明显变化; ; 当当A血中血中 40mmHgPO2 60mmHg时，时， 呼吸加深加快呼吸加深加快; 当当A血中血中 PO2 40mmHg时时, 称重度缺氧，呼吸抑制。称重度缺氧，呼吸抑制。 呼吸中枢呼吸中枢 外周化学外周化学 感受器感受器 呼吸呼吸 中枢中枢 呼吸呼吸 加强加强 动脉血动脉血

14、 中中PO2 低氧对呼吸的影响机制低氧对呼吸的影响机制: (+) (+) (-) 轻中度缺氧，刺激外周化学感受器兴奋呼轻中度缺氧，刺激外周化学感受器兴奋呼 吸中枢作用强于直接抑制作用，表现为呼吸中枢作用强于直接抑制作用，表现为呼 吸加强；吸加强； 重毒缺氧，对呼吸中枢的直接抑制作用更重毒缺氧，对呼吸中枢的直接抑制作用更 强，表现为呼吸抑制。强，表现为呼吸抑制。 低低O2对呼吸的调节对呼吸的调节 严重肺气肿、肺心病严重肺气肿、肺心病, ,肺换气障碍导致血肺换气障碍导致血 Po2和和Pco2，长时间，长时间CO2潴留使中枢化学感受潴留使中枢化学感受 器对器对CO2刺激作用发生适应，而外周化学感受刺

15、激作用发生适应，而外周化学感受 器对低氧刺激适应很慢，这时低器对低氧刺激适应很慢，这时低Po2对外周化学对外周化学 感受器的刺激成为驱动呼吸的主要刺激，此时感受器的刺激成为驱动呼吸的主要刺激，此时 吸入纯氧会引起呼吸暂停，需引起注意。吸入纯氧会引起呼吸暂停，需引起注意。 临床联系临床联系: 严重肺气肿、肺心病患者严重肺气肿、肺心病患者, ,吸氧时为什么不能给吸氧时为什么不能给 予高浓度的纯氧？予高浓度的纯氧？ 不同部位的不同部位的POPO2 2和和PCOPCO2 2(mmHg)(mmHg) l 气体的分压差气体的分压差P P大，扩散快。大，扩散快。 l 气体的分压差是气体交换的动力，决定气气体

16、的分压差是气体交换的动力，决定气 体扩散方向。体扩散方向。 2 2 生理意义：氧的解离要与组织细生理意义：氧的解离要与组织细 胞的新陈代谢过程相适应。胞的新陈代谢过程相适应。 氧解离曲线及其变化的生理意义氧解离曲线及其变化的生理意义 化学感受器化学感受器: : 适宜刺激适宜刺激: : A A血血或或脑脊液脑脊液中的中的COCO2 2、O O2 2和和H H+ +浓浓 度的变化。度的变化。 外周化学感受器外周化学感受器 : : 颈动脉体和主动脉体颈动脉体和主动脉体 中枢化学感受器中枢化学感受器 : : 延髓腹外侧浅表部位延髓腹外侧浅表部位 中枢化学感受器反应特点：中枢化学感受器反应特点： 1）对血液中）对血液中CO2反应慢反应慢 2）对血液）对血液H+反应慢且弱反应慢且弱 3）不感受血液中低）不感受血液中低O2