家兔呼吸运动

家兔呼吸运动的调节摘要目的：观察血液中化学因素（PCO2、PO2和[H+]）改变对家兔呼吸运动的影响，初步探讨其作用部位，并分析机制。观察迷走神经在家兔呼吸运动调节中的作用，初步探讨其机制。掌握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、呼吸频率及呼吸深度明显增加。迷走神经能加速吸气向呼气转换，使呼吸频率增加。关键词家兔；呼吸运动；化学因素；迷走神经；电刺激材料和方法实验对象：家兔实验仪器：RM6240生物信号采集系统，动物手术器材（手术剪、止血钳、玻璃分针,丝线，注射器，兔台），T型气管插管，50cm长橡皮管一条，CO2气袋，铁架台，婴儿秤，呼吸换能器，电刺激连线。实验药品和试剂：氨基甲酸乙酯；2%乳酸溶液,二氧化碳（CO2）试验方法：实验系统连接和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。用气道压力法记录，将胶管连接呼吸换能器侧压口和气管插管，呼吸换能器输出线接微机生物信号处理系统。仪器参数设置：（1）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，扫描速度1s/div。连续刺激方式，刺激强度5～10V，刺激波宽2ms，刺激频率30Hz。（2）MelLab系统：点击“实验”菜单，选择“呼吸记录”项，仪器参数：通道放大倍数1000，时间常数为直流，上限频率30Hz，采样间隔1ms；串刺激方式，波宽2ms，刺激强度5～10V，时程1s，频率30Hz。手术准备麻醉固定：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。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。气管插管：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。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。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）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。（3）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。（4）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。（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）点刺激迷走神经：先以2V、3Hz，持续10s的定时刺激来刺激迷走神经的近心端，记录并观察家兔的呼吸运动变化；再用同样的刺激迷走神经中枢端，记录并观察家兔呼吸运动的变化情况。数据记录：用RM6240生物信号采集系统采集家兔呼吸运动变化的曲线图。结果图1-1增加吸入的CO2浓度对家兔呼吸运动的影响2.1图1-1的前面一段为家兔正常呼吸运动时的曲线图，这时家兔呼气的幅度约为0.17ml/s,吸气的幅度约为0.1ml/s。当增加家兔吸入气体中的CO2浓度时，家兔的呼吸幅度增大，呼气的频率增加到约为0.36ml/s，吸气的幅度增加到0.18ml/s，同时呼吸频率变快。停止增加CO2浓度后，家兔的呼吸慢慢恢复正常水平。图1-2给家兔静脉注射乳酸后呼吸运动的变化2.2图中前面一段为增加家兔吸入气体中的CO2浓度后恢复正常呼吸时的呼吸运动曲线图。当给家兔注射乳酸后，呼吸运动立刻发生变化，呼吸运动的频率加快，幅度增加。从图中可知，家兔呼气的幅度增加到0.3ml/s左右,而吸气的幅度增加到0.2ml/s左右。一段时间后家兔的呼吸慢慢恢复正常水平。图1-3增加家兔呼吸的无效腔后的呼吸运动的变化2.3图中前面一段为给家兔注射乳酸后恢复正常呼吸时的呼吸运动曲线图。增加家兔呼吸运动的无效腔后，呼吸运动的频率变化不明显，呼吸运动的幅度增加也不是很大，呼气的幅度大约增加到0.25ml/s，而吸气的幅度增加到0.15左右。去掉胶管后家兔的呼吸很快恢复到正常水平。图1-4迷走神经在家兔呼吸运动中的调节作用图1-5迷走神经在家兔呼吸运动中的调节作用2.4图1-4中第一段曲线为家兔正常呼吸时的呼吸运动曲线图。第二段位切断家兔左侧迷走神经后的呼吸运动曲线图，从中我们可以看到家兔家兔呼吸加深，但呼吸频率变小。第三段曲线为切断家兔右侧迷走神经后的呼吸运动曲线图，我们可以看到家兔的呼吸运动的频率明显变慢，但是呼吸运动的幅度变化不大。用电刺激迷走神经的近心端，家兔的呼吸运动变化也不明显。从图1-5中我们可以看到用电刺激迷走神经中枢端，家兔呼吸运动变得浅快。讨论3.1增加CO2浓度：家兔呼吸幅度增加。这时由于动脉血中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。3.2静脉注射乳酸溶液：家兔呼吸加深，但程度较小。这时因为注射乳酸，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，呼吸加深，但呼吸频率变小使膈肌、肋间外肌收缩，肺通气量增加，呼吸加深加快。3.3增大无效腔：家兔呼吸频率明显增大，呼吸深度加深。其原理为：①通过接上一根长50cm胶管的方法来增加气道长度，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;②PO2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；③气道加长使呼吸气道阻力增大，反射性呼吸加深加快。3.4

切断迷走神经：切断左侧迷走神经家兔呼吸加深，但呼吸频率变小。切断右侧迷走神经，家兔呼吸幅度进一步加深，呼吸频率进一步减小。其原理主要是：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）3.5电刺激迷走神经：用电刺激迷走神经的近心端，家兔的呼吸运动变化也不明显；用电刺激迷走神经中枢端，家兔的呼吸变得浅快。其原因有：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迷走神经近心端连接的是感受器，不能将电刺激信号传入中枢神经，从而不能将信号传出到效应器产生相应的动作，因此家兔的呼吸不发生明显的改变。③电刺激迷走神经中枢端