呼吸运动的调节

呼吸的反射性调节

化学感受性呼吸反射

化学感受器

外周化学感受器
  • 生理作用:
    1. 主要是在机体低 O2 时维持对呼吸的驱动(低 O2 对中枢的直接作用是抑制)。
    2. 当动脉血 PCO2 突然增高时,外周化学感受器在引起快速呼吸反应中可起重要作用。
    3. 在中枢化学感受器对 CO2 敏感性降低或产生适应后,调节呼吸运动。
  • 感受器
    • 颈动脉体调节呼吸
      • Ⅰ 型细胞(球细胞)
      • 还受交感传出神经支配,通过调节血流量和感受细胞的敏感性,来改变化学感受器的活动
    • 主动脉体(调节循环)
  • 生理性刺激和效应:
    • 动脉血 PO2↓、PCO2 或 H+浓度↑ → 窦神经/迷走神经 → 延髓孤束核 → 呼吸加深加快
    • 对动脉血中 O2 含量降低不敏感,故无法检测贫血或 CO 中毒
    • CO2 对外周化学感受器的刺激作用较 H+
  • 特点:
    • 颈动脉体和主动脉的血液供应非常丰富,其每分钟血流量约为其重量的 20 倍
    • 一般情况下他们始终处于动脉血液环境之中,其丰富的血供与其敏感的化学感受功能有关,而非自身代谢需要
    • 三种因素对化学感受器的刺激作用有互相增强的协同现象
中枢化学感受器
  • 感受部位:延髓腹外侧部的浅表部位
    • 头区、尾区:都有化学感受性
    • 中区:可能是头区和尾区传入冲动向脑干呼吸中枢投射的中继站
  • 生理性刺激:
    • 脑脊液和局部细胞外液中的 H+

      • 血液中的 H+ 不易透过血-脑屏障,故血液 pH 变化对中枢化学感受器的刺激作用较弱
    • 血液中的 CO2 的间接作用:

      • 血液中的 CO2 能迅速通过血-脑屏障,使化学感受器周围细胞外液中的 H+ 浓度上高,从而刺激中枢化学感受器
    • O2:不感受低 O2 刺激

  • 特点:
    • 反应慢:由于脑脊液中碳酸酐酶含量很少,CO2 与水的水合反应很慢,所以对 CO2 的通气反应有一定的时间延迟。另外,血液中的 H+不易透过脑屏障,故血液 pH 的变化对中枢化学感受器的刺激作用较弱,也较缓慢。
    • 存在适应现象:当体内 CO2 持续增多时,在最初数小时内,呼吸兴奋反应很明显,但在随后的 1–2 天内,呼吸兴奋反应逐渐减弱到原先的 1/5 左右。
      • 肾对血液 pH 具有调节作用
      • 血液中的 HCO3- 也可缓慢透过血-脑屏障和血-脑脊液屏障,使脑脊液和局部细胞外液的 pH 回升,减弱 H+ 对呼吸运动的刺激作用
  • 效应:引起呼吸中枢兴奋,使呼吸运动加深加快,肺通气量增加。
  • 生理功能:通过影响肺通气来调节脑脊液的 H+ 浓度,使中枢神经系统有一稳定的 pH 环境

化学因素对呼吸运动的调节

  1. CO2 水平:
    • 调节呼吸运动最重要的生理性化学因素
      • 当血液 PCO2 降低到很低水平时,会出现呼吸暂停
      • 一定水平的 PCO2 对维持呼吸中枢的基本活动是必须的
      • 若过度通气导致 CO2 排出增加也可抑制呼吸运动
    • 在一定范围内增高可加强呼吸运动,但超过一定限度则起抑制作用(浓度 > 15%)
    • CO2 刺激呼吸有 2 条途径:
      • 刺激中枢化学感受器主要):动脉血 PCO2 只需要上升 2mmHg,就可(通过增加脑脊液 H+ 浓度)刺激中枢化学感受器
        • 去除外周化学感受器的作用后,CO2 引起的通气反应仅下降 20%
      • 刺激外周化学感受器:动脉血 PCO2 需要上升 10mmHg
    • 中枢化学感受器和外周化学感受器对比:
      • 中枢化学感受器在 CO2 引起的通气反应中起主要作用;
      • 但是因为中枢化学感受器反应比较慢,所以动脉 PCO2 突然增高时,外周化学感受器在引起快速呼吸反应中起重要作用
      • 另外,当中枢化学感受器对 CO2 的敏感性降低或适应后,外周化学感受器的调节作用()就很重要
  2. H+ 浓度:
    • 动脉血 H+ 浓度升高可导致呼吸运动加深加快,肺通气量增加
    • 中枢化学感受器的敏感度比外周化学感受器高 25 倍,但是 H+ 透过血脑屏障的速度很慢
    • H+ 浓度的作用强度:
      • 血液中:外周 > 中枢
      • 脑脊液中:中枢 > 外周
  3. O2 水平:
    • 对呼吸运动的调节完全是通过外周化学感受器实现的,感受的是 PO2 而不是 O2 含量
      • 低 O2 对中枢的直接作用是抑制,低 O2 通过外周化学感受器对中枢的兴奋作用可以对抗其中枢的抑制
      • 但是严重缺 O2 时,外周不足以抵抗中枢的抑制,将导致呼吸运动的减弱
    • 意义:
      • PaO2 对正常呼吸运动的调节作用不大
      • 维持性刺激呼吸:
        • 在严重肺心病(肺换气功能障碍)、COPD 患者,机体慢性缺氧和二氧化碳潴留,长时间 CO2 潴留能使得中枢化学感受器对 CO2 的刺激产生适应,而外周化学感受器对低氧刺激的适应很慢,此时 低 PaO2 为刺激呼吸的主要因素
        • 所以氧疗时要注意不能完全解除低氧对呼吸的刺激作用
总结
  • 中枢对 PCO2、H+ 更敏感,但是感受较慢且容易适应;
  • 外周对低 PO2 有反应,低 O2 对中枢是抑制效果。
试着回答这些问题
  • PCO2 快速升高,主要刺激的是?外周
  • 谁对 PCO2 变化更敏感?中枢
  • 谁对 H+ 浓度变化更敏感?中枢
  • 谁对血液中 H+ 浓度变化更敏感?外周
  • 长期高 PCO2 的状态下,主要维持呼吸的是?外周
  • 低 PO2 主要影响的是?外周
  • 低 O2 主要影响的是?中枢抑制

肺牵张反射

已经不在考纲内
  • 肺扩张反射:肺扩张时抑制吸气活动的反射
    • 感受器:从气管到细支气管的平滑肌中,属于牵张感受器
    • 传入神经:经迷走神经传入延髓
      • 切断双侧迷走神经后,吸气延长、加深,呼吸变深慢
    • 生理意义:
      • 加速吸气向呼气的转换,使呼吸频率增加
      • 平静呼吸时,一般不参与呼吸运动的调节
  • 肺萎陷反射:肺萎陷时增强吸气活动或促进呼气转换为吸气的反射
    • 感受器:气道平滑肌内
    • 性质不清楚,要在较大程度的萎陷下才出现该反射,防止呼气过深以及在肺不张情况下可能起一定作用