1、 循环、呼吸、泌尿综合实验周晓泉浙江中医药大学 2009 临床医学 1 班，20091090130【摘要】目的：观察血液中化学因素（PCO 2、PO 2和H +）改变对家兔呼吸运动（呼吸频率、节律、幅度）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。掌握家兔耳缘静脉注射法、气管插管术和神经血管分离术。本实验采用直接测量和记录动脉血压的急性实验方法，观察神经和体液因素对动脉血压的调节作用。方法：使用生物信号采集处理系统，改变家兔外环境中化学成分、刺激神经来调节血压、呼吸、泌尿活动，记录数据，分析结果。结果：增加无效腔呼吸频率增加，增加 CO2浓度
2、呼吸加快加深，注射乳酸后呼吸加快加深，剪断一侧迷走神经后呼吸慢而深，剪断两侧迷走神经后呈现明显的慢而深的呼吸，电刺激远心端呼吸运动浅而快；夹闭颈总动脉血压升高，压迫颈动脉窦、刺激减压神经、迷走神经均引起动脉血压下降，注射 NE 尿量下降，血压升高；注射葡萄糖尿量升高，血压升高；注射呋塞米尿量显著升高，血压下降；注射垂体后叶素尿量显著下降，血压升高。结论：机体通过神经、体液因素共同调节维持机体内环境的相对稳定。【关键词】呼吸运动；呼吸中枢；反射性调节；化学因素；感受器呼吸运动是呼吸中枢节律性活动的反映，伴随着压力变化而使气体进出呼吸道。在不同生理状态下，呼吸运动所发生的适应性变化有赖于神经系统的
3、反射性调节，其中较为重要的有呼吸中枢、肺牵张反射以及外周化学感受器的反射性调节。呼吸运动受神经以及血液中 PO2，PCO 2，H +等因素的调节。药物能作用于呼吸中枢而影响呼吸运动。肺牵张反射的传入神经是迷走神经，通过此反射弧完成正常地节律性呼吸。因此，血液中化学因素的改变，可直接作用于中枢部位或通过不同的感受器反射性地影响呼吸运动。 在生理情况下，人和其它哺乳动物的血压处于相对稳定状态，这种相对稳定是通过神经和体液因素的调节而实现的，其中以颈动脉窦主动脉弓压力感受性反射尤为重要。此反射既可在血压升高时降压，又可在血压降低时升压，反射的传入神经为主动脉神经与窦神经。家兔的主动脉神经为独立的一条
4、神经，也称减压神经，易于分离和观察其作用。在人、犬等动物，主动脉神经与迷走神经混为一条，不能分离。反射的传出神经为心交感神经、心迷走神经和交感缩血管纤维，心交感神经兴奋，其末梢释放去甲肾上腺素，去甲肾上腺素与心肌细胞膜上的 b 受体结合，引起心脏正性的变时变力变传导作用，心迷走神经兴奋，其末梢释放乙酰胆碱，乙酰胆碱与心肌细胞膜上的 M 受体结合，引起心脏负性的变时变力变传导作用，交感缩血管纤维兴奋时释放去甲肾上腺素，后者与血管平滑肌细胞的 a-受体结合引起阻力血管的收缩。 本实验应用液压传递系统直接测定动脉血压。即由动脉插管、测压管道及压力换能器相互连通，其内充满抗凝液体，构成液压传递系统。将
5、动脉套管插入动脉内，动脉内的压力及其变化，可通过密闭的液压传递系统传递压力，通过压力换能器将压力变化转换为电信号，用微机生物信号采集处理系统记录动脉血压变化曲线。1 材料与方法1.1 实验材料:健康的家兔；1.2 实验器材:兔体手术台、常用手术器械、呼吸换能器、压力换能器、气管插管，注射器、橡皮管、生物信号采集处理系统、计滴器； 氨基甲酸乙酯、肝素、去甲肾上腺素、呋塞米、垂体后叶素、葡萄糖、乳酸、CO 2 气体。2.1 实验步骤:2.1.1 实验系统连接及参数设置分别将压力换能器、呼吸换能器与生物信号采集处理系统 1、2、3 通道相连。系统参数：（1）RM6240 系统：点击“实验”菜单，选择
6、“影响尿量生产的因素” ，1 通道为计滴器计滴，默认参数；2 通道模式为血压，时间常数为直流，滤波频率100Hz，灵敏度 12kPa；3 通道模式为流量，时间常数为直流，滤波频率为 30Hz，灵敏度 50mL/s(10cmH2O),采样频率 800Hz，扫描速度 500ms/div。连续单刺激方式。（2）MedLab 系统：1 通道设置为计滴器，默认参数；2 通道处理名称为血压，放大倍数 200，时间常数为直流，上限频率 30Hz；3 通道处理名称为潮气量，时间常数为直流，滤波频率 100Hz，放大倍数 200，采样间隔 2ms；串刺激方式。2.1.2 麻醉固定：家兔称重后，按 1g/kg 体
7、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。2.1.3 手术：剪去颈前部兔毛于水盆中，颈前正中切开皮肤 6cm，直至下颌角上 1.5cm，用止血钳钝性分离软组织及颈部肌肉，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的颈总动脉和迷走神经，在神经下穿线备用。分离气管，在气管下穿两根粗棉线备用。2.1.4 气管插管：在环状软骨下约 1cm 处，做“”形剪口，用棉签将气管切口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，用一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。2.1.5
8、颈总动脉插管：在左颈总动脉远心端结扎，近心端用动脉夹夹住，并在动脉下面预先穿一细线备用。在靠近结扎处动脉壁上剪一“V”字形切口，将动脉插管向心方向插入颈总动脉，扎紧固定。打开动脉夹。2.1.6 腹部手术，行膀胱插管术。2.1.7 实验观察,记录正常动脉血压、呼吸曲线和尿量。2.1.8 在气管插管一个侧管上接一根长 50cm 胶管（流量法：接通气口） ，观察和记录血压、呼吸和尿量的变化。2.1.9 增加吸入气中二氧化碳分压：待呼吸曲线恢复正常，使用 CO2 气囊，给家兔吸入含有较高浓度 CO2 的空气，观察和记录呼吸运动的变化。记录到呼吸运动增强后，应即移去 CO2。待呼吸恢复正常后再做下一步实
9、验。2.1.10 增加血液中H+：耳缘静脉快速注入 20g/L 乳酸溶液 2ml，观察血液酸碱度改变对呼吸运动的影响。2.1.11 夹闭颈总动脉：待血压稳定后，用动脉夹夹住右侧颈总动脉 510s，观察血压、呼吸及尿量的变化。2.1.12 以中等强度（510V） ，频率为 30Hz,波宽为 2ms 的连续电脉冲刺激右侧主动脉神经，观察血压的变化。然后用两根细线在该神经中部两处结扎。在两结扎间将神经切断，分别刺激切断后的神经中枢端和外周端，观察对血压影响有无不同。2.1.13 将右侧迷走神经穿线结扎，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 510V 强度、1530Hz 频
10、率，2ms 波宽的连续电脉冲间断刺激一侧迷走神经中枢端和外周端，观察其血压、呼吸及尿量的变量。2.1.14 静脉注射 0.1g/L 去甲肾上腺素（NE）0.3mL,观察血压、呼吸及尿量变化。2.1.15 静脉注射葡萄糖：待血压恢复后，由耳缘静脉注射 20%葡萄糖 5 ml，观察血压、呼吸及尿量的变化。2.1.16 静脉注射呋塞米：待尿量恢复稳定后，按 0.5mL/kg 剂量由耳缘静脉注射呋塞米，观察血压、呼吸及尿量的变化。2.1.17 静脉注射垂体后叶素：待尿量恢复稳定后，由耳缘静脉缓慢注射垂体后叶素 0.33ml，观察血压、呼吸及尿量的变化。2.2 统计方法：结果以表示，讨论：1 平静呼吸是
11、指安静状态下的自然呼吸。在平静呼吸过程中,吸气是膈肌和肋间外肌收缩所致,呼气则是由膈肌与肋间外肌舒张完成。实验中记录平静呼吸运动曲线,认清曲线与呼吸运动关系,读出胸膜腔内压数值 ,比较吸气和呼气时的胸膜腔内压大小。正常血压波动曲线有时可看到三级波。2 实验通过插管的方式增大无效腔，减小肺泡通气量，即每次真正有效的气体交换量变小，促使 O2分压下降，C O 2分压上升，使其反射性的呼吸加深加快，表现为呼吸运动曲线上的幅度加大、频率较快。3 吸入气体的 PCO2增加引起动血液 PCO2增高，CO 2能够迅速通过血脑屏障进入脑脊液中溶于水，在碳酸酐酶的作用下分解成 HCO3-和 H+， H+浓度升高
12、，从而刺激延髓化学感受器，在引起呼吸中枢兴奋，通过呼吸肌的作用使呼吸运动加强。 CO2分压增高还刺激主动脉体和颈动脉体外周化学感受器，反射性地使呼吸加深加快。4 静脉注射乳酸后，呼吸运动加强，这是由于乳酸改变了血中 PH，提高了血中H+浓度，H+是化学感受器的有效刺激物，H+通过刺激外周化学感受器来调节呼吸，也可直接刺激中枢化学感受器，但因血中 H+不易透过血脑屏障，故血中 H+对中枢化学感受器的直接刺激作用缓慢，也较小。5 在实验中， 用动脉夹夹闭右侧颈总动脉 1530s，观察到兔动脉血压升高的现象。这是由于颈动脉窦管壁的外膜下分布有丰富的感觉神经末梢，是动脉张力感受器。这个感受器位于兔颈总
13、动脉的远心端，颈内动脉与颈外动脉的分叉交界处。夹闭颈动脉后，远心端的颈动脉窦张力感受器感受到血压下降，传出神经冲动的频率减慢。信息沿窦神经上传至延髓孤束核心血管中枢。使心迷走紧张减弱，心交感和心缩血管紧张加强，作用于心脏，使心率加快，心输出量增加，血管收缩，血管外周阻力增加。从而血压恢复性升高。若血压下降过大，交感缩血管紧张还会扩展到静脉系统，是静脉收缩，促进血液回心，使每博输出量增加，使得通气/血流比值减小，导致机体缺氧和 CO2 储留，反射型引起呼吸加深加快。6 刺激完整减压神经及其中枢端均可引起血压下降，而刺激该神经外周端基本不变。兔减压神经是传入神经，其作用是将主动脉弓感受器发出的冲动
14、传入延髓心血管中枢，反射性引起血压降低。因此，刺激完整的减压神经或其中枢端，使传入中枢的冲动增加，致血压明显下降，而刺激其外周端虽又冲动传向外周，但不会引起血压变化。7 迷走神经是肺牵张反射的传入纤维。连续电脉冲刺激迷走神引起肺牵张反射中的肺扩张反射（亦称吸气抑制反射） ，其生理作用在于阻抑吸气过长过深，促使吸气及时转入呼气，从而加速了吸气和呼气活动的交替，调节呼吸的频率和深度，当切断一侧迷走神经以后，中断了该侧肺牵张反射的传入道路，肺扩张反射的生理作用就被消除，故呈现慢而深的呼吸运动。由于对侧的迷走神经尚未剪断，对侧仍然存在肺牵张反射，故整体情况下，慢而深的呼吸不是很明显。当切断双侧迷走神经
15、以后，中断了左右两侧的肺牵张反射的传入道路，肺扩张反射的生理作用就被完全消除，故呈现很明显的慢而深的呼吸运动。迷走神经属于传入神经，刺激其时，使更多的冲动沿迷走神经的传入纤维到达延髓，在延髓内通过一定的神经联系使吸气切断机制更加兴奋，延长切断吸气和转入呼气的时间，使呼吸深度加深、频率变小。8 近球小管对葡萄糖的重吸收有一定的限度。实验中葡萄糖的注射量已经超过肾小管的吸收极限，小管液中就会有葡萄糖，进入小管液的溶质浓度增加，渗透压增加，妨碍了肾小管特别是近球小管对水的重吸收，小管液中的钠离子浓度被稀释而降低，故钠离子的重吸收也减少，氯化钠及水的排出量均增加，尿量增加。在实验中，该组的第三、第五分
16、钟有显著的统计学意义。9 去甲肾上腺素对 受体具有强大激动作用，在临床上的药理作用有对血管的作用有激动血管的 1 受体，使血管收缩。皮肤粘膜血管收缩最明显，其次是肾脏血管。在这里它能使肾血管收缩，肾血流量减少，从而使肾小管毛细血管血压降低，有效滤过压降低，肾小球滤过率减少，尿的生成减少，尿量减少。但是我们的结果是增加不明显，无统计学意义，原因也许是我们实验出现了误差，也许由于我们的操作不好导致的。这还值得进一步实验的证实。10 呋塞米是一种速尿剂，速尿可与髓袢升支粗段的 NA+-2CL-K+同向转运体结合，由于氯化钠的重吸收被抑制，降低了髓袢支的高渗梯度，从而使肾脏浓缩尿液的能力下降，导致水重
17、吸收减少，尿量增加，产生利尿效果。在这组的第三、第四、第五分钟可以看出有差异。11 垂体后叶素是一种抗利尿激素，它的主要作用是提高远曲小管和集合管上皮细胞对水的通透性，从而增加对水的重吸收，使尿液浓缩，尿量减少。此外，抗利尿激素也能增加髓袢升支粗段对氯化钠的主动重吸收和内髓部集合管对尿素的通透性，从而增加髓质组织间液的溶质浓度，提高髓质组织间液的渗透浓度，有利于尿液浓缩。在改组实验中也有明显的意义。【实验结论】机体通过呼吸调节血液中的 O2、CO 2、H +水平，动脉血中的 O2、CO 2、H +的变化又通过化学感受器调节呼吸，冲动经迷走神经传入，加强了吸气和呼气的交替，共同维持机体内环境的相对稳定。家兔动脉血压受到神经和体液的共同调节，主要以颈动脉窦主动脉弓压力感受性反射调节血压。刺激减压神经可使血压下降，夹闭对侧颈总动脉、刺激迷走神经和注射 NE 则使血压升高。而尿量调节由肾决定，有与神经体液，血压等密切相关。如静脉注射垂体后叶素尿量显著减少，血压升高，静脉注射葡萄糖，尿量增加，血压升高等。【参考文献】1陆源、林国华、杨午鸣.机能学实验教程.第 2 版.北京:科学出版社.2010.1601622张志雄.生理学.第 1 版.上海.科学技术出版社，2009.105111
