動(dòng)物生理學(xué)呼吸生理1.ppt

1、第六章 呼 吸 生 理,呼吸（respiration）:機(jī)體與外界環(huán)境之間的這種氣體交換過(guò)程稱為呼吸。,呼吸過(guò)程的三個(gè)環(huán)節(jié): 外呼吸，肺與外環(huán)境之間的氣體交換（肺通氣）以及肺泡與毛細(xì)血管血液之間的氣體交換過(guò)程（肺換氣）。 氣體在血液中的運(yùn)輸，是指機(jī)體通過(guò)血液循環(huán)把肺攝取的氧運(yùn)送到組織細(xì)胞，又把組織細(xì)胞產(chǎn)生的二氧化碳運(yùn)送到肺的過(guò)程。 內(nèi)呼吸或組織呼吸，是指組織毛細(xì)血管血液與組織細(xì)胞之間的氣體交換以及組織細(xì)胞的生物氧化過(guò)程。,第一節(jié) 肺 通 氣,一、肺通氣的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和功能 二、肺通氣原理 三、肺通氣功能的評(píng)價(jià),一、肺通氣的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和功能,肺通氣（pulmonary ventilation）:指肺與

2、外界環(huán)境之間的氣體交換過(guò)程。實(shí)現(xiàn)肺通氣的器官包括呼吸道、肺泡和胸廓。,（一）呼吸道,上呼吸道：鼻、咽、喉 下呼吸道：氣管、支氣管、 終末細(xì)支氣管,呼吸道功能：沒(méi)有氣體交換功能；其黏膜具有加溫、濕潤(rùn)、清潔、過(guò)濾空氣；其平滑肌具有調(diào)節(jié)呼吸道阻力的作用。,呼吸道平滑肌受迷走神經(jīng)和交感神經(jīng)支配。迷走神經(jīng)興奮，其末梢釋放乙酰膽堿，與氣管平滑肌細(xì)胞膜上的M受體結(jié)合，引起平滑肌收縮。交感神經(jīng)興奮，其末梢釋放去甲腎上腺素，與2受體結(jié)合，引起平滑肌舒張。體液中的組胺、5-羥色胺和緩激肽均可引起呼吸道平滑肌收縮。,為什么咳嗽病人晚上比白天重?,肺泡是肺內(nèi)氣體交換的主要部位。成人約有34億個(gè)肺泡，總面積100m2,

3、（二）肺泡,呼吸膜,指隔在肺泡氣與肺毛細(xì)血管血液之間的極薄的膜性結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了肺泡氣與血液之間進(jìn)行氣體交換的氣-血屏障。,表面張力,Laplace 定律: P=2T/r,肺表面活性物質(zhì),肺泡型細(xì)胞分泌，主要成分是二棕櫚酰卵磷脂。,作用： 降低肺泡的表面張力 維持肺泡內(nèi)壓的相對(duì)穩(wěn)定 阻止肺泡積液,直接動(dòng)力:肺內(nèi)壓與外界大氣壓間的壓力差。 原動(dòng)力:呼吸運(yùn)動(dòng)是肺通氣的原動(dòng)力。,二、肺通氣原理,（一）肺通氣的動(dòng)力,吸氣肌：肋間外肌、膈肌 呼氣?。豪唛g內(nèi)肌、腹肌 輔助吸氣?。盒苯羌?、胸鎖乳突肌,呼吸肌,呼吸運(yùn)動(dòng),呼吸肌收縮和舒張引起的胸廓節(jié)律性擴(kuò)大和縮小,吸氣過(guò)程 (平靜)吸氣時(shí)，膈肌、肋間外肌收縮胸廓擴(kuò)

4、大肺容積擴(kuò)大肺內(nèi)壓降低（大氣壓）氣體進(jìn)入肺完成吸氣。 用力吸氣時(shí)，輔助吸氣肌也參與收縮。,呼氣過(guò)程 (平靜)呼氣時(shí)，膈肌、肋間外肌舒張胸廓縮小肺容積減小肺內(nèi)壓增加（大氣壓）氣體排出肺完成呼氣。 用力呼氣時(shí)，呼氣肌才發(fā)生收縮胸廓進(jìn)一步縮小肺內(nèi)壓進(jìn)一步增加更多氣體排出肺。,胸式呼吸：主要由肋間外肌舒縮使肋骨和胸骨運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的呼吸運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為胸部起伏明顯； 腹式呼吸：由膈肌舒縮而產(chǎn)生的呼吸運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為腹部起伏明顯 ； 胸腹式呼吸（混合式呼吸）：肋間外肌和膈肌都參與呼吸運(yùn)動(dòng)，胸腹部都有明顯起伏運(yùn)動(dòng)。,呼吸運(yùn)動(dòng)的形式：,胸膜腔,測(cè)定方法: 直接法 間接法,胸內(nèi)壓,胸膜腔內(nèi)的壓力，稱為胸膜腔內(nèi)壓,成因:,

5、兩種方向相反作用力的代數(shù)和胸內(nèi)壓大氣壓肺回縮力 胸內(nèi)壓0肺回縮力,迫使臟層胸膜回位,迫使臟層胸膜外移使肺擴(kuò)張,(肺彈性組織回縮力和肺泡表面張力),肺 回 縮 力,(大 氣 壓),肺 內(nèi) 壓,肺通氣的原動(dòng)力：呼吸肌的舒縮形成的呼吸運(yùn)動(dòng)。 肺通氣的直接動(dòng)力：呼吸運(yùn)動(dòng)引起的肺的被動(dòng)擴(kuò)張和回縮所形成的肺內(nèi)壓與大氣壓之間的壓力差。 胸內(nèi)負(fù)壓是實(shí)現(xiàn)肺通氣的必要條件。,概括肺通氣的動(dòng)力如下：,肺的彈性阻力,胸廓的彈性阻力,氣道阻力,慣性阻力,組織粘滯阻力,彈性阻力（70）,非彈性阻力（30）,（靜態(tài)阻力）,（動(dòng)態(tài)阻力）,二、肺通氣原理,（二）肺通氣的阻力,順應(yīng)性：是指在外力作用下，彈性組織的可擴(kuò)展性，反映彈

6、性組織發(fā)生變形的難易程度。 順應(yīng)性（C）與彈性阻力（R）成反比關(guān)系：,彈性阻力,彈性體在外力的作用下發(fā)生變形時(shí)，可產(chǎn)生對(duì)抗外力作用引起變形的力，稱為,胸廓的彈性阻力,胸廓的彈性阻力則是由胸廓的彈性組織所形成,在平靜呼氣或深呼氣時(shí)，胸廓縮小時(shí)(肺容量67),胸廓的彈性回縮力向外=吸氣的動(dòng)力，呼氣的阻力； 在平靜吸氣或深吸氣時(shí)，胸廓擴(kuò)大時(shí)(肺容量67),胸廓的彈性回縮力向內(nèi)=吸氣的阻力，呼氣的動(dòng)力。 在平靜吸氣末，胸廓處于自然位置時(shí)(肺容量67)，胸廓無(wú)變形，不表現(xiàn)有彈性回縮力；,慣性阻力：是氣流在發(fā)動(dòng)、變速、換向時(shí)因氣流和組織慣性所產(chǎn)生的阻止肺通氣的力 。 粘滯阻力：來(lái)自呼吸時(shí)組織相對(duì)位移所發(fā)生

7、的摩擦。 氣道阻力：來(lái)自氣體流經(jīng)呼吸道時(shí)，氣體分子之間以及氣體分子與氣道壁之間的摩擦，這是非彈性阻力的主要成分，約占8090。,非彈性阻力,三、肺通氣功能的評(píng)價(jià),潮氣量：平靜呼吸時(shí)，每次吸入或呼出的氣體量。 補(bǔ)吸氣量：平靜吸氣末，再盡力吸氣所能吸入的氣體量。 補(bǔ)呼氣量：平靜呼氣末，再盡力呼氣所能呼出的氣體量。 余氣量：最大呼氣末尚存留于肺內(nèi)不能呼出的氣體量。,(一)肺容積和肺容量是反映進(jìn)出肺氣體量的指標(biāo),肺容積,肺內(nèi)容納氣體的體積,深呼吸量：平靜吸氣末做最大吸氣所能吸入的氣體量，是潮氣量和補(bǔ)吸氣量之和。 功能余氣量：平靜呼氣末存留于肺內(nèi)的氣體量，是補(bǔ)呼氣量和余氣量之和。 肺活量 ：在最大吸氣后

8、，再作盡力呼氣時(shí)所能呼出的氣量，是潮氣量、補(bǔ)吸氣量和補(bǔ)呼氣量之和。 肺總?cè)萘浚悍嗡菁{的最大氣體量，是肺活量與余氣量之和。,肺容量,肺容積中兩項(xiàng)或兩項(xiàng)以上的聯(lián)合氣體量,(二) 肺通氣量和肺泡通氣量分別反映肺通氣的程度和效率,肺通氣量,機(jī)體每分鐘吸入或呼出的氣體總量,肺每分通氣量潮氣量呼吸頻率,肺泡通氣量,機(jī)體每分鐘吸入肺泡的新鮮空氣量，也就是能與血液發(fā)生氣體交換的有效氣體量。,生理無(wú)效腔解剖無(wú)效腔肺泡無(wú)效腔,肺泡通氣量(潮氣量-無(wú)效腔氣量)呼吸頻率,平靜呼吸,肺每分通氣量 500ml168L 肺泡通氣量 (500ml150ml)165.6L,淺而快的呼吸,肺每分通氣量 250ml328L 肺泡

9、通氣量 (250ml150ml)323.2L,深而慢的呼吸,肺每分通氣量 1000ml88L 肺泡通氣量 (1000ml150ml)86.8L,成因:,兩種方向相反作用力的代數(shù)和胸內(nèi)壓大氣壓肺回縮力 胸內(nèi)壓0肺回縮力,迫使臟層胸膜回位,迫使臟層胸膜外移使肺擴(kuò)張,(肺彈性組織回縮力和肺泡表面張力),肺 回 縮 力,(大 氣 壓),肺 內(nèi) 壓,第二節(jié) 肺換氣和組織換氣,肺換氣是指肺泡氣與毛細(xì)血管血 液之間的氣體交換過(guò)程。,組織換氣是指當(dāng)血液流經(jīng)組織毛細(xì)血管時(shí)，發(fā)生在血液與組織細(xì)胞之間的氣體交換。,動(dòng)力：膜兩側(cè)的氣體分壓差。 速率：= 擴(kuò)散速率（D）,氣體的擴(kuò)散,氣體分子總是不停地進(jìn)行無(wú)定向的運(yùn)動(dòng)，

10、當(dāng)不同區(qū)域存在分壓差時(shí)，氣體分子將從分壓高處向分壓低處發(fā)生凈轉(zhuǎn)移，這一過(guò)程稱為,順著氣體分壓差擴(kuò)散，肺泡氣中的O2透過(guò)呼吸膜擴(kuò)散進(jìn)入毛細(xì)血管內(nèi)，而血中的CO2透過(guò)呼吸膜擴(kuò)散進(jìn)入肺泡內(nèi)。 O2與CO2的擴(kuò)散極為迅速，當(dāng)血液流經(jīng)肺毛細(xì)血管全長(zhǎng)約1/3時(shí)，已基本完成氣體交換。,肺換氣,影響肺換氣的因素, 呼吸膜的厚度 反比 呼吸膜的面積 正比 通氣/血流比值(VA/Q比值),概念:每分鐘肺泡通氣量(VA)和每分鐘肺血流量(Q)之間的比值。正常情況下， VA/Q = 4.2/5 = 0.84,幾點(diǎn)說(shuō)明： VA/Qor換氣效率缺O(jiān)2和CO2潴留的癥狀;但以缺O(jiān)2為主，原因： A-V血間PO2PCO2 功

11、能性A-V短路時(shí)，A血PO2的程度V血PCO2； CO2的擴(kuò)散系數(shù)是O2的20倍，CO2的擴(kuò)散速O2，不易出現(xiàn)CO2潴留的癥狀； A血PO2和PCO2時(shí)，可刺激呼吸，增加肺泡通氣量，有助于CO2的排出，而幾乎無(wú)助于O2的攝取（O2和CO2解離曲線的特點(diǎn)所決定的）。,第三節(jié) 氣體在血液中的運(yùn)輸,血液運(yùn)輸氣體有兩種方式：一種是物理溶解方式，另一種是化學(xué)結(jié)合形式。以物理溶解方式運(yùn)輸氧和二氧化碳的量。雖然很少，但很重要。,一、 氧的運(yùn)輸,物理溶解形式的運(yùn)輸：僅占1.5%,化學(xué)結(jié)合形式的運(yùn)輸：占98.5%，形式為HbO2,Fe2+, 快速性和可逆性。 氧與血紅蛋白的結(jié)合過(guò)程是氧合而非氧化。 一分子血紅蛋

12、白可結(jié)合四分子氧。 血氧容量：100ml血液中Hb所能結(jié)合的最大氧量。 血氧含量：100ml血液中Hb實(shí)際結(jié)合的氧量。 血氧飽和度：血氧含量占血氧容量的百分比。 Hb與氧的結(jié)合或解離曲線呈S形。 氧合Hb 為疏松型（R型） 去氧Hb 為緊密型（T型）,血紅蛋白與O2結(jié)合特征：,PO2(氧合),PO2(氧離),HbO2,鮮紅色,暗紫色,氧解離曲線,表示血液氧分壓與Hb氧飽和度關(guān)系的曲線，其橫坐標(biāo)為血液氧分壓，縱坐標(biāo)為血氧飽和度。,氧解離曲線的上段 反映血紅蛋白與氧的結(jié)合的部分。,氧解離曲線的中段 反映HbO2釋放氧的部分。,氧解離曲線的下段 反映的是血紅蛋白與氧的解離。,影響氧離曲線的因素,P5

13、0：表示Hb氧飽和度達(dá)到50%時(shí)的Po2。, 血液PCO2和pH：血液PCO2上升或pH下降時(shí)，氧飽和度下降，P50增大，曲線右移；反之，氧離曲線左移。 血液PCO2和pH改變對(duì)氧離曲線的影響 稱為波爾效應(yīng),影響氧離曲線的因素, 溫度：溫度升高，氧飽和度下降，曲線右移；反之，氧離曲線左移。 2,3二磷酸甘油酸（2,3DPG）：當(dāng)血液中含量增加時(shí)，氧離曲線右移。 一氧化碳 Hb自身性質(zhì),二、CO2運(yùn)輸,物理溶解形式的運(yùn)輸：占5%,化學(xué)結(jié)合形式的運(yùn)輸：碳酸氫鹽占88%，氨基甲酰血紅蛋白占7%,在血漿中CO2主要以碳酸氫鈉的形式運(yùn)輸,CO2+H2O H2CO3 HCO3-+H+,在紅細(xì)胞中以碳酸氫鉀

14、和氨基甲酰血紅蛋白的形式運(yùn)輸,碳酸氫鉀形式的運(yùn)輸,CO2+H2O H2CO3 HCO3-+H+,碳酸酐酶,氯轉(zhuǎn)移：HCO3-擴(kuò)散入血漿的過(guò)程中，又有等量的Cl-從血漿擴(kuò)散入紅細(xì)胞，以維持紅細(xì)胞內(nèi)外正負(fù)離子的靜電平衡。這種Cl-與HCO3-的交換現(xiàn)象，稱,在組織二氧化碳運(yùn)輸形式,氨基甲酰血紅蛋白形式的運(yùn)輸,霍爾登效應(yīng)：氧與Hb結(jié)合可促使CO2釋放，而去氧Hb則容易與CO2結(jié)合的現(xiàn)象稱為,CO2解離曲線,血液中CO2含量與CO2分壓關(guān)系的曲線稱之為,一、呼吸中樞與呼吸節(jié)律的形成 二、呼吸的反射性調(diào)節(jié),第四節(jié) 呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié),脊髓 呼吸運(yùn)動(dòng)的初級(jí)中樞 低位腦干：腦橋和延髓,一、呼吸中樞與呼吸節(jié)律的形

15、成,呼吸中樞：指中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生和調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)細(xì)胞群。它們分布在大腦皮質(zhì)、間腦、腦橋、延髓和脊髓等部位。,三級(jí)呼吸中樞學(xué)說(shuō)，即在延髓內(nèi)有喘息中樞，產(chǎn)生最基本的呼吸節(jié)律；腦橋下部有能興奮吸氣的長(zhǎng)吸中樞；腦橋上部有抑制吸氣的中樞，稱呼吸調(diào)整中樞。 呼吸神經(jīng)元的分布： 延髓背內(nèi)側(cè)部（DRG）：使吸氣肌收縮，引起吸氣 延髓腹外側(cè)部（VRG）：引起呼氣肌收縮，產(chǎn)生主動(dòng)呼氣 腦橋頭端背側(cè)部（PRG）：限制吸氣，促使吸氣向呼氣轉(zhuǎn)換,低位腦干：腦橋和延髓,大腦皮層,通過(guò)皮層腦干束和皮層脊髓束在一定程度上隨意控制低位腦干和脊髓呼吸神經(jīng)元的活動(dòng)，以保證其他與呼吸相關(guān)的重要活動(dòng)的完成如說(shuō)話、吞咽、咳嗽等，還

16、能在一定限度內(nèi)隨意屏氣或加深加快呼吸。,二、呼吸的反射性調(diào)節(jié),（一）化學(xué)感受性反射,頸A體（主要調(diào)節(jié)呼吸） 主A體（主要調(diào)節(jié)循環(huán)） 適宜刺激: 血 PO2 PCO2 H+ 作用：使呼吸加深加快。,外周化學(xué)感受器,腦脊液及局部細(xì)胞外液H+,中樞化學(xué)感受器,延髓腹外側(cè)淺表部位,適宜刺激：,保持人工腦脊液的pH不變，用含高濃度二氧化碳的人工腦脊液灌流腦室,H+ 對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)的影響：,CO2 對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)的影響：,缺O(jiān)2 對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)的影響：,CO2、H+和O2對(duì)呼吸的調(diào)節(jié),血液中 PCO2、H+升高及PO2降低都能刺激呼吸，但三者之間互相影響，往往不只是一種因素在起作用。,CO2、H+和O2在呼吸調(diào)節(jié)中的相互作用,（二）肺牽張反射,1868年奧地利醫(yī)生Josef Breuer與德國(guó)生理學(xué)家Ewald Hering實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在麻醉動(dòng)物，肺擴(kuò)張或向肺內(nèi)充氣可引起吸氣活動(dòng)的抑制，而肺萎陷或由肺內(nèi)抽氣則可引起吸氣活動(dòng)的加強(qiáng)。切斷迷走神經(jīng)后，上述反應(yīng)消失，說(shuō)明上述現(xiàn)象是由迷走神經(jīng)參與的反射性反應(yīng)。這種由肺擴(kuò)張引起的吸氣抑制或由肺萎陷引起的吸氣興奮的反射，也稱為黑-伯反射,肺擴(kuò)張反射：肺擴(kuò)張時(shí)