不同刺激对家兔呼吸运动的影响

李依芃，辛维政

(1.河南大学 生命科学院，河南 开封 475004；2.河南省人民医院 麻醉科，河南 郑州 450003)

不同刺激对家兔呼吸运动的影响

李依芃1，辛维政2*

(1.河南大学 生命科学院，河南 开封 475004；2.河南省人民医院 麻醉科，河南 郑州 450003)

摘要：目的通过对家兔呼吸运动进行干预，探讨不同刺激对家兔呼吸运动的影响机制。方法用RM6240多道生理信号采集系统对接受不同刺激的家兔的呼吸运动进行记录。结果肺牵张反射、气道阻力的增加、吸入CO2浓度增加及低氧环境对家兔呼吸运动均有影响。结论体内外的各种刺激可以直接作用于中枢神经或不同的感受器，可以反射性地影响呼吸运动。

关键词：呼吸运动；CO2；肺牵张反射；气道阻力；低氧环境

人体及高等动物的呼吸运动之所以能高效地、持续地、节律地进行，是由于体内调节机制的存在。正常节律性呼吸是在中枢神经系统参与下，通过多种传入冲动，反射性调节呼吸运动的频率和深度来完成的。体内外的各种刺激，可以直接作用于中枢或不同的感受器，反射性影响呼吸运动，以适应机体代谢的需要[1]。肺的牵张反射参与呼吸节律的调节。本实验通过肺牵张反射、增加气道阻力、增加吸入CO2浓度及降低氧环境，探讨其对家兔呼吸运动的影响。

1实验材料

1.1　实验动物

动物为60日龄健康家兔，雌雄各2只，体质量2.5~3.0kg，由河南大学生命科学院基础实验室提供。

1.2　实验仪器

RM6240多道生物信号处理系统(含心电插件)、常用手术器械、家兔手术台、压力传感器、张力传感器与滑轮或动物呼吸传感器、刺激电极、20 mL注射器、橡皮管、钠石灰特制低氧瓶、CO2发生瓶、纱布等。

1.3　实验试剂

体积分数为3%的乳酸溶液、50 g/L尼克刹米注射液、体积分数为50%H2SO4、NaHCO3、生理盐水。麻醉剂为体积分数25%的氨基甲酸乙酯溶液。

2实验方法

2.1　动物的麻醉、固定、剪毛

取体积分数为25%的氨基甲酸乙酯溶液(4.5 mL/ kg) 经家兔耳缘静脉缓慢注入进行麻醉,边注射边观察。观察的麻醉指标是肌张力降低，角膜反射消失，对疼痛的刺激消失，呼吸变慢、变深等。待麻醉后将家兔仰卧位固定在家兔手术台上,用剪毛剪贴着皮肤将颈部的毛剪去。

2.2　颈部手术处理

2.2.1分离颈部迷走神经沿颈前正中线做一个5~7 cm 的切口, 分离皮下组织和肌肉, 暴露气管。将气管两旁的肌肉以钝性分离, 便可在气管两侧深部找到包在颈动脉鞘内的颈总动脉、迷走神经、交感神经和减压神经, 仔细辨认并用玻璃分针将双侧的迷走神经分离出来, 穿线备用。

2.2.2分离气管并插管用玻璃分针将气管分离, 在喉头下2~3 cm气管软骨上方做一倒“T” 字型的切口, 插入Y 型气管插管, 并用棉线结扎固定。

2.2.3手术分离家兔剑突软骨用金属钩将游离的剑突软骨钩起，连接至张力换能器上。

2.3　记录呼吸运动曲线

在家兔剑突下找一随呼吸运动起伏比较明显的区域, 将带有结扎线折弯的大头针穿入, 将结扎线的另一端与张力换能器(又名张力传感器, 成都泰盟科技有限公司, 型号: FT-100) 的弹簧片相连接, 并将张力换能器的接口连接至RM6240 生物机能实验系统的输入信号通道上, 开启计算机, 启动RM6240生物机能实验系统, 在输入信号菜单处选择通道的张力信号, 点击开始, 显示器上即可出现该呼吸运动曲线。

3结果

3.1　家兔正常呼吸运动反射

正常家兔吸气时曲线呈上升相，呼气时曲线呈下降相。吸气时心脏气压增大，呼气时心脏气压减小。见图1。

3.2　气道阻力增加对家兔呼吸运动的影响

用止血钳夹闭气管上所连的橡胶管，增加气道阻力，使呼吸反射性加深、加快，导致心脏血压突然增大。见图2。

图1　家兔正常呼吸运动曲线

图2　气道阻力增加对家兔呼吸运动的影响

3.3　吸入气体中CO2浓度增加对家兔呼吸运动的影响

将装有二氧化碳的气囊口与气管插管的侧管开口对接(要注意的是对接处要留有一定的缝隙, 以避免缺氧现象的发生), 观察呼吸运动曲线的变化。CO2对呼吸运动的刺激作用主要是通过刺激中枢化学感受器，进而引起延髓呼吸中枢兴奋，从而导致呼吸运动加快。见图3。

图3　吸入气体中CO2浓度增加对家兔呼吸运动的影响

3.4　低氧环境对家兔呼吸运动的影响

将气管插管与钠石灰相连, 使家兔只能吸入瓶中的氧气, 逐渐形成缺氧, 而呼出的二氧化碳被钠石灰吸收, 不会造成二氧化碳浓度增高, 观察呼吸运动曲线的变化。低氧环境主要是通过刺激外周化学感受器，引起呼吸中枢兴奋，呼吸加深、加快。见图4。

3.5　肺牵张反射对家兔呼吸运动的影响

肺的牵张反射活动包括：肺扩张反应后引起的呼气加强及吸气抑制；肺缩小后引起的吸气加强及呼气抑制。加速呼气与吸气动作的交替，调节呼吸的频率和深度，呼吸频率和深度都增大。见图5、图6。

图4　低氧环境对家兔呼吸运动的影响

图5　肺牵张反射(注气)

图6　肺牵张反射(抽气)

4讨论

胸膜腔是由胸膜脏层与壁层所构成的密闭间隙。胸膜腔内的压力叫做胸膜腔内压，通常低于大气压，称为胸内负压。正常呼吸节律的产生不需要依赖Na+电流的存在[2]。吸气时，肺牵张反射，回缩力增强，胸内负压增大；呼气时，肺缩小，回缩力降低，负压减小。

气道阻力的增加或低氧呼吸运动，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下降，引起呼吸运动的加强，造成心脏气压较正常时大[3-5]。Saavedra等[6]最早将LKLF应用于验证气道疾病的研究，实验中发现，虽然LKLF在正常肺脏的小气道中广泛表达，但是，在粒细胞主导的气道疾病中表达缺失。

CO2对呼吸的刺激作用主要是通过刺激中枢化学感受器，进而作用于延髓呼吸中枢[7]，因此，吸入气体中CO2浓度增加时，延髓呼吸中枢兴奋，可导致呼吸运动速率加快。牛颖梅等[8]认为，当吸入气体中CO2浓度达到6%时，心电图即可出现变化。如果吸入的CO2浓度继续增高，就会出现窦房结频率的增加，心室期前收缩及血清酶、电解质等异常[9-10]。

肺的牵张反射是利用升高肺脏内压力，使肺部扩张时吸气运动被抑制，形成呼气状态；降低肺部压力使肺脏缩小，呼吸运动增快、加强。本实验对家兔肺脏注入空气或由肺部抽出空气与常用器械呼吸方法相同，即在应用缩小肺脏刺激引起呼吸机能持久的兴奋性变化。肺牵张刺激时呼吸机能的后作用，在动物的呼吸机能发生某种异常时表现明显。

综上所述，无论是气道阻力的增加、低氧气量呼吸、吸入CO2浓度增大或肺的牵张反射均表现出对家兔呼吸运动的影响，即不同程度地引起家兔呼吸频率的加快和深度的加强，特别是吸气时的频率和深度加强更明显。

参考文献：

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[责任编辑李麦产]

The influence of different stimulation of rabbit respiratory movement

LI Yipeng1, XIN Weizheng2*

(1.HenanUniversityoflifesciences,Kaifeng,Henan475004,China；2.Henanprovincepeople'shospitalofanesthesia,Zhengzhou,Henan45003,China)

Abstract:ObjectiveThrough the breathing exercise intervention on rabbit, discusses the influence of different stimulation of rabbit respiratory movement mechanism.MethodsBy RM6240 multi-channel physiological signal acquisition system movement of breath to accept different stimulation of rabbit.ResultsPulmonary stretch reflex, airway resistance increasing, increasing CO2concentration and low oxygen environment of rabbit all cause influence on the breathing exercises.ConclusionVarious stimulus can act directly on the in vivo and in vitro heatstroke nerves or different sensors, can reflex sexual ground to affect breathing exercises.

Key words:breathing exercises; CO2; pulmonary stretch reflex; airway resistance;low oxygen environment

*通讯作者：辛维政(1970-)，男，河南平顶山市人，博士，副主任医师，从事临床麻醉工作。

作者简介：李依芃(1994-)，女，河南开封市人，在校本科生。

基金项目：2014年河南省基础研究计划项目(142300410074).

收稿日期：2015-04-09

文章编号：1672-7606(2015)03-0184-03

中图分类号：R318.03

文献标识码：A