不同刺激對(duì)家兔呼吸運(yùn)動(dòng)的影響

李依芃，辛維政

(1.河南大學(xué) 生命科學(xué)院，河南 開(kāi)封 475004；2.河南省人民醫(yī)院 麻醉科，河南 鄭州 450003)

不同刺激對(duì)家兔呼吸運(yùn)動(dòng)的影響

李依芃1，辛維政2*

(1.河南大學(xué) 生命科學(xué)院，河南 開(kāi)封 475004；2.河南省人民醫(yī)院 麻醉科，河南 鄭州 450003)

摘要：目的通過(guò)對(duì)家兔呼吸運(yùn)動(dòng)進(jìn)行干預(yù)，探討不同刺激對(duì)家兔呼吸運(yùn)動(dòng)的影響機(jī)制。方法用RM6240多道生理信號(hào)采集系統(tǒng)對(duì)接受不同刺激的家兔的呼吸運(yùn)動(dòng)進(jìn)行記錄。結(jié)果肺牽張反射、氣道阻力的增加、吸入CO2濃度增加及低氧環(huán)境對(duì)家兔呼吸運(yùn)動(dòng)均有影響。結(jié)論體內(nèi)外的各種刺激可以直接作用于中樞神經(jīng)或不同的感受器，可以反射性地影響呼吸運(yùn)動(dòng)。

關(guān)鍵詞：呼吸運(yùn)動(dòng)；CO2；肺牽張反射；氣道阻力；低氧環(huán)境

人體及高等動(dòng)物的呼吸運(yùn)動(dòng)之所以能高效地、持續(xù)地、節(jié)律地進(jìn)行，是由于體內(nèi)調(diào)節(jié)機(jī)制的存在。正常節(jié)律性呼吸是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)參與下，通過(guò)多種傳入沖動(dòng)，反射性調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的頻率和深度來(lái)完成的。體內(nèi)外的各種刺激，可以直接作用于中樞或不同的感受器，反射性影響呼吸運(yùn)動(dòng)，以適應(yīng)機(jī)體代謝的需要[1]。肺的牽張反射參與呼吸節(jié)律的調(diào)節(jié)。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)肺牽張反射、增加氣道阻力、增加吸入CO2濃度及降低氧環(huán)境，探討其對(duì)家兔呼吸運(yùn)動(dòng)的影響。

1實(shí)驗(yàn)材料

1.1　實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

動(dòng)物為60日齡健康家兔，雌雄各2只，體質(zhì)量2.5~3.0kg，由河南大學(xué)生命科學(xué)院基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2　實(shí)驗(yàn)儀器

RM6240多道生物信號(hào)處理系統(tǒng)(含心電插件)、常用手術(shù)器械、家兔手術(shù)臺(tái)、壓力傳感器、張力傳感器與滑輪或動(dòng)物呼吸傳感器、刺激電極、20 mL注射器、橡皮管、鈉石灰特制低氧瓶、CO2發(fā)生瓶、紗布等。

1.3　實(shí)驗(yàn)試劑

體積分?jǐn)?shù)為3%的乳酸溶液、50 g/L尼克剎米注射液、體積分?jǐn)?shù)為50%H2SO4、NaHCO3、生理鹽水。麻醉劑為體積分?jǐn)?shù)25%的氨基甲酸乙酯溶液。

2實(shí)驗(yàn)方法

2.1　動(dòng)物的麻醉、固定、剪毛

取體積分?jǐn)?shù)為25%的氨基甲酸乙酯溶液(4.5 mL/ kg) 經(jīng)家兔耳緣靜脈緩慢注入進(jìn)行麻醉,邊注射邊觀察。觀察的麻醉指標(biāo)是肌張力降低，角膜反射消失，對(duì)疼痛的刺激消失，呼吸變慢、變深等。待麻醉后將家兔仰臥位固定在家兔手術(shù)臺(tái)上,用剪毛剪貼著皮膚將頸部的毛剪去。

2.2　頸部手術(shù)處理

2.2.1分離頸部迷走神經(jīng)沿頸前正中線做一個(gè)5~7 cm 的切口, 分離皮下組織和肌肉, 暴露氣管。將氣管兩旁的肌肉以鈍性分離, 便可在氣管兩側(cè)深部找到包在頸動(dòng)脈鞘內(nèi)的頸總動(dòng)脈、迷走神經(jīng)、交感神經(jīng)和減壓神經(jīng), 仔細(xì)辨認(rèn)并用玻璃分針將雙側(cè)的迷走神經(jīng)分離出來(lái), 穿線備用。

2.2.2分離氣管并插管用玻璃分針將氣管分離, 在喉頭下2~3 cm氣管軟骨上方做一倒“T” 字型的切口, 插入Y 型氣管插管, 并用棉線結(jié)扎固定。

2.2.3手術(shù)分離家兔劍突軟骨用金屬鉤將游離的劍突軟骨鉤起，連接至張力換能器上。

2.3　記錄呼吸運(yùn)動(dòng)曲線

在家兔劍突下找一隨呼吸運(yùn)動(dòng)起伏比較明顯的區(qū)域, 將帶有結(jié)扎線折彎的大頭針穿入, 將結(jié)扎線的另一端與張力換能器(又名張力傳感器, 成都泰盟科技有限公司, 型號(hào): FT-100) 的彈簧片相連接, 并將張力換能器的接口連接至RM6240 生物機(jī)能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的輸入信號(hào)通道上, 開(kāi)啟計(jì)算機(jī), 啟動(dòng)RM6240生物機(jī)能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng), 在輸入信號(hào)菜單處選擇通道的張力信號(hào), 點(diǎn)擊開(kāi)始, 顯示器上即可出現(xiàn)該呼吸運(yùn)動(dòng)曲線。

3結(jié)果

3.1　家兔正常呼吸運(yùn)動(dòng)反射

正常家兔吸氣時(shí)曲線呈上升相，呼氣時(shí)曲線呈下降相。吸氣時(shí)心臟氣壓增大，呼氣時(shí)心臟氣壓減小。見(jiàn)圖1。

3.2　氣道阻力增加對(duì)家兔呼吸運(yùn)動(dòng)的影響

用止血鉗夾閉氣管上所連的橡膠管，增加氣道阻力，使呼吸反射性加深、加快，導(dǎo)致心臟血壓突然增大。見(jiàn)圖2。

圖1　家兔正常呼吸運(yùn)動(dòng)曲線

圖2　氣道阻力增加對(duì)家兔呼吸運(yùn)動(dòng)的影響

3.3　吸入氣體中CO2濃度增加對(duì)家兔呼吸運(yùn)動(dòng)的影響

將裝有二氧化碳的氣囊口與氣管插管的側(cè)管開(kāi)口對(duì)接(要注意的是對(duì)接處要留有一定的縫隙, 以避免缺氧現(xiàn)象的發(fā)生), 觀察呼吸運(yùn)動(dòng)曲線的變化。CO2對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)的刺激作用主要是通過(guò)刺激中樞化學(xué)感受器，進(jìn)而引起延髓呼吸中樞興奮，從而導(dǎo)致呼吸運(yùn)動(dòng)加快。見(jiàn)圖3。

圖3　吸入氣體中CO2濃度增加對(duì)家兔呼吸運(yùn)動(dòng)的影響

3.4　低氧環(huán)境對(duì)家兔呼吸運(yùn)動(dòng)的影響

將氣管插管與鈉石灰相連, 使家兔只能吸入瓶中的氧氣, 逐漸形成缺氧, 而呼出的二氧化碳被鈉石灰吸收, 不會(huì)造成二氧化碳濃度增高, 觀察呼吸運(yùn)動(dòng)曲線的變化。低氧環(huán)境主要是通過(guò)刺激外周化學(xué)感受器，引起呼吸中樞興奮，呼吸加深、加快。見(jiàn)圖4。

3.5　肺牽張反射對(duì)家兔呼吸運(yùn)動(dòng)的影響

肺的牽張反射活動(dòng)包括：肺擴(kuò)張反應(yīng)后引起的呼氣加強(qiáng)及吸氣抑制；肺縮小后引起的吸氣加強(qiáng)及呼氣抑制。加速呼氣與吸氣動(dòng)作的交替，調(diào)節(jié)呼吸的頻率和深度，呼吸頻率和深度都增大。見(jiàn)圖5、圖6。

圖4　低氧環(huán)境對(duì)家兔呼吸運(yùn)動(dòng)的影響

圖5　肺牽張反射(注氣)

圖6　肺牽張反射(抽氣)

4討論

胸膜腔是由胸膜臟層與壁層所構(gòu)成的密閉間隙。胸膜腔內(nèi)的壓力叫做胸膜腔內(nèi)壓，通常低于大氣壓，稱為胸內(nèi)負(fù)壓。正常呼吸節(jié)律的產(chǎn)生不需要依賴Na+電流的存在[2]。吸氣時(shí)，肺牽張反射，回縮力增強(qiáng)，胸內(nèi)負(fù)壓增大；呼氣時(shí)，肺縮小，回縮力降低，負(fù)壓減小。

氣道阻力的增加或低氧呼吸運(yùn)動(dòng)，減少了肺泡的通氣量，使肺泡氣體更新率下降，造成動(dòng)脈血PO2下降，引起呼吸運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)，造成心臟氣壓較正常時(shí)大[3-5]。Saavedra等[6]最早將LKLF應(yīng)用于驗(yàn)證氣道疾病的研究，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，雖然LKLF在正常肺臟的小氣道中廣泛表達(dá)，但是，在粒細(xì)胞主導(dǎo)的氣道疾病中表達(dá)缺失。

CO2對(duì)呼吸的刺激作用主要是通過(guò)刺激中樞化學(xué)感受器，進(jìn)而作用于延髓呼吸中樞[7]，因此，吸入氣體中CO2濃度增加時(shí)，延髓呼吸中樞興奮，可導(dǎo)致呼吸運(yùn)動(dòng)速率加快。牛穎梅等[8]認(rèn)為，當(dāng)吸入氣體中CO2濃度達(dá)到6%時(shí)，心電圖即可出現(xiàn)變化。如果吸入的CO2濃度繼續(xù)增高，就會(huì)出現(xiàn)竇房結(jié)頻率的增加，心室期前收縮及血清酶、電解質(zhì)等異常[9-10]。

肺的牽張反射是利用升高肺臟內(nèi)壓力，使肺部擴(kuò)張時(shí)吸氣運(yùn)動(dòng)被抑制，形成呼氣狀態(tài)；降低肺部壓力使肺臟縮小，呼吸運(yùn)動(dòng)增快、加強(qiáng)。本實(shí)驗(yàn)對(duì)家兔肺臟注入空氣或由肺部抽出空氣與常用器械呼吸方法相同，即在應(yīng)用縮小肺臟刺激引起呼吸機(jī)能持久的興奮性變化。肺牽張刺激時(shí)呼吸機(jī)能的后作用，在動(dòng)物的呼吸機(jī)能發(fā)生某種異常時(shí)表現(xiàn)明顯。

綜上所述，無(wú)論是氣道阻力的增加、低氧氣量呼吸、吸入CO2濃度增大或肺的牽張反射均表現(xiàn)出對(duì)家兔呼吸運(yùn)動(dòng)的影響，即不同程度地引起家兔呼吸頻率的加快和深度的加強(qiáng)，特別是吸氣時(shí)的頻率和深度加強(qiáng)更明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1] 洪躍玲，楊相梅.機(jī)械通氣患者人工氣道管理的研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生，2014,30(6)：845-847.

[2] Mulkey D K, stormetta R L, Weston M C, et al. Respiratory control by ventral surface chemoreceptor neurons in rats [J]. Nature Neuro, 2004,7(12):1 350-1 369.

[3] 閆榮香.慢性阻塞性肺疾病中多維評(píng)分系統(tǒng)的臨床應(yīng)用及評(píng)價(jià)[J].醫(yī)學(xué)綜述，2009,15(15)：2 307-2 372.

[4] 陳健，戴愛(ài)國(guó)，胡瑞成，等.PPARy/PGC-1a在支氣管哮喘豚鼠肺組織中表達(dá)及作用[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2009，9(17)：3 223-3 227.

[5] 宋秀梅，王月蘭，劉洋.不同潮氣量器械通氣誘發(fā)的肺損傷大鼠肺組織中CXCR2表達(dá)[J].臨床麻醉學(xué)雜志，2012,28(9)：905-907.

[6] Saavedra M T,Patterson A D,West J,et al.Abrogation of antiinflam-mayory transcription factor LKLF in neutrophil-dominated airways[J].Am J Resp Cell Mol Biol,2008,38(6):679-688.

[7] Halpern P, Raskin Y, Sorkine P, et al.Exposure to extremely high concentraions of carbon dioxide:aclinical description of a mass casualty incident[J].Ann Emerg Med,2004,43(2):196-199.

[8] 牛穎梅，郝鳳桐，薛長(zhǎng)江，等.不同方式氧療對(duì)急性二氧化碳中毒大鼠血清酶和電解質(zhì)的影響[J].中國(guó)職業(yè)醫(yī)學(xué)，2011,38(5)：384-386.

[9] 彭文芳，戴愛(ài)國(guó)，胡瑞成，等.支氣管哮喘豚鼠肺組織KLF2的表達(dá)及意義[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2011,11(7)：1 235-1 240.

[10] Oh S H,Park S M,Lee Y H,et al.Association of peroxisome proliferator-activated receptorgamma gene polymorphisms with the development of asthma[J].Respir Med,2009,103(7):1 020-1 024.

[責(zé)任編輯李麥產(chǎn)]

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

*通訊作者：辛維政(1970-)，男，河南平頂山市人，博士，副主任醫(yī)師，從事臨床麻醉工作。

作者簡(jiǎn)介：李依芃(1994-)，女，河南開(kāi)封市人，在校本科生。

基金項(xiàng)目：2014年河南省基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(142300410074).

收稿日期：2015-04-09

文章編號(hào)：1672-7606(2015)03-0184-03

中圖分類號(hào)：R318.03

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A