生理学第5章-呼吸课件.ppt

1、第五章第五章 呼呼 吸吸 概概 述述呼吸：机体与外界环境之间的气体交换过程。呼吸：机体与外界环境之间的气体交换过程。呼吸全过程：呼吸全过程：第一节肺第一节肺 通通 气气 一、一、肺通气概念肺通气概念二二、肺通气结构、肺通气结构 血管网血管网 粘液腺粘液腺 加湿、加温、过滤、清洁加湿、加温、过滤、清洁、保护、保护 纤纤 毛毛 迷走迷走NACh+MNACh+M受体受体收缩收缩气道阻力气道阻力 平滑肌平滑肌 ( (故哮喘病人夜间发作较多故哮喘病人夜间发作较多) ) 交感交感NNE+NNE+2 2受体受体舒张舒张气道阻力气道阻力 ( (拟交感药物治疗哮喘拟交感药物治疗哮喘) ) 注注: :体液因素体液

2、因素( (组织胺、组织胺、5-HT5-HT、缓激肽等、缓激肽等)强烈收缩强烈收缩 肺泡：肺泡： 胸廓：原动力胸廓：原动力呼吸道呼吸道三、肺通气原理三、肺通气原理: :肺泡与外界环境之间的肺泡与外界环境之间的压力差压力差( (一一) )肺通气的动力肺通气的动力呼呼 气气肺内压大气压肺内压大气压缩缩 小小肺肺 脏脏吸吸 气气肺内压大气压肺内压大气压胸胸 廓廓呼呼 吸吸 肌肌缩缩 小小收收 缩缩舒舒 张张扩扩 张张原动力原动力、直接动力直接动力扩扩 张张 1. 1.呼吸运动呼吸运动 : :吸气运动吸气运动和和呼气运动呼气运动 (1)(1)型式型式: :按呼吸深度分按呼吸深度分: :平静呼吸平静呼吸:

3、 :均匀平稳均匀平稳; ;吸气主动吸气主动, ,呼气被动呼气被动;12-18;12-18次次/ /分分 用力呼吸用力呼吸: :深深、快快; ;吸气吸气、呼气主动呼气主动按动作部位分按动作部位分: :腹式呼吸腹式呼吸: :以膈肌收缩舒张为主的呼吸运动以膈肌收缩舒张为主的呼吸运动 胸式呼吸胸式呼吸: :以肋间外肌收缩以肋间外肌收缩舒张舒张为主的呼吸运动为主的呼吸运动 混合式呼吸混合式呼吸: :腹式和胸式腹式和胸式 混合呼吸混合呼吸: :正常成人。正常成人。 腹式呼吸腹式呼吸: :胸膜炎、胸腔积液。胸膜炎、胸腔积液。 胸式呼吸胸式呼吸: :严重腹水、腹腔有巨大肿块、妊娠严重腹水、腹腔有巨大肿块、妊娠

4、、肥胖肥胖(2)(2)过程过程：肺内压大气压，肺内压大气压，气体经呼吸道出肺气体经呼吸道出肺胸廓胸廓和和肺容积缩小肺容积缩小膈肌和肋间外肌膈肌和肋间外肌舒张舒张，肺弹性，肺弹性回位，缩小胸廓减小上下、前回位，缩小胸廓减小上下、前后、左右径后、左右径肺内压大气压，肺内压大气压，气体经呼吸道入肺气体经呼吸道入肺 胸廓和肺容积增大胸廓和肺容积增大膈肌膈肌收缩收缩使膈顶下移，增大胸使膈顶下移，增大胸腔的上下径腔的上下径; ;肋间外肌肋间外肌收缩收缩使使肋骨肋骨、胸骨上提胸骨上提, ,肋骨下缘外肋骨下缘外偏偏, ,扩大胸腔前后、左右径扩大胸腔前后、左右径 吸吸 气气( (主动主动) ) 呼呼 气气( (

5、被动被动) )平静呼吸平静呼吸： 用力呼吸用力呼吸： 用力吸气用力吸气时，除时，除膈肌和肋间外肌膈肌和肋间外肌收缩收缩, ,辅助吸气肌也参与收辅助吸气肌也参与收缩缩，使胸廓容积进一步扩大，使胸廓容积进一步扩大, ,能吸入更多的气体。能吸入更多的气体。 用力呼气用力呼气时，除时，除膈肌和肋间外肌膈肌和肋间外肌舒张外，舒张外，呼气肌也参与收缩呼气肌也参与收缩（肋间内肌（肋间内肌+ +腹壁肌收缩），胸廓容积进一步缩小腹壁肌收缩），胸廓容积进一步缩小, ,以呼出更多气以呼出更多气体。体。(3)(3)特点特点： 平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。 用力呼吸时

6、，吸气和呼气都是主动的。用力呼吸时，吸气和呼气都是主动的。 平静呼吸时，肋间外肌作用膈肌作用。平静呼吸时，肋间外肌作用膈肌作用。 2 2. 肺内压肺内压: :肺泡内的压力肺泡内的压力平静吸气初平静吸气初: :肺内压肺内压 大气压大气压=0.133=0.1330.266kPa0.266kPa气出肺气出肺平静呼气末平静呼气末: :肺内压肺内压 = = 大气压大气压气流停气流停肺内压变化程度取决于肺内压变化程度取决于呼吸运动的缓急呼吸运动的缓急、深浅深浅、呼吸道是否通畅呼吸道是否通畅。呼吸浅慢呼吸浅慢, ,呼吸道通畅呼吸道通畅 肺内压变化小肺内压变化小呼吸深快呼吸深快, ,呼吸道不通畅呼吸道不通畅

7、肺内压变化大肺内压变化大 3.3.胸膜腔内压胸膜腔内压（1 1）概念）概念: : 胸膜腔内的压力胸膜腔内的压力。（2 2）测定方法）测定方法: : 直接法直接法: :缺点缺点 间接法间接法: :气气囊测定食管内压以间接反映胸膜腔内压囊测定食管内压以间接反映胸膜腔内压（3 3）压力）压力: :低于大气压低于大气压, ,即即负压负压 平静吸气末平静吸气末: :胸内压胸内压 大气压大气压=0.67=0.671.33kPa1.33kPa 平静呼气末平静呼气末: :胸内压胸内压 oo2 2与与HbHb亲和力亲和力250 250 倍；倍； coco竞争竞争HbHb与与o o2 2的结合位点的结合位点, ,

8、降低血液携氧能力；降低血液携氧能力； coco与与HbHb的某亚单位结合后，将增加其余三个亚基对的某亚单位结合后，将增加其余三个亚基对o o2 2 的亲和力的亲和力, ,曲线左移曲线左移, ,氧离难。氧离难。 HbHb的的FeFe2+2+FeFe3+3+:Hb:Hb失去结合失去结合o o2 2的能力（如亚硝酸盐）的能力（如亚硝酸盐） 异常异常HbHb：HbHb的运的运o o2 2能力能力（如地中海贫血）（如地中海贫血） 胎儿胎儿HbHb：胎儿：胎儿HbHb的的4 4条肽链为条肽链为2 22 2( (成人为成人为2 22 2) )构成，其构成，其 HbHb与与o o2 2亲和力成人，这与胎儿所处

9、的低氧环境是相适应的亲和力成人，这与胎儿所处的低氧环境是相适应的。(5).(5).HbHb本身的性质本身的性质(4).(4).PcoPco( (一一)CO)CO2 2的运输形式的运输形式物理溶解：物理溶解： 5 5化学结合：化学结合：9595三、二氧化碳的运输碳酸氢盐碳酸氢盐 88%88%氨基甲酰血红蛋白氨基甲酰血红蛋白7%7%COCO2 2溶于血浆溶于血浆小部分小部分COCO2 2+H+H2 2O HO H2 2COCO3 3 HCO HCO3 3- -H H+ +COCO2 2+ +血浆蛋白血浆蛋白 氨基甲酰血红蛋白氨基甲酰血红蛋白大部分大部分COCO2 2入红细胞生成碳酸氢盐和氨基甲酰血

10、红蛋白入红细胞生成碳酸氢盐和氨基甲酰血红蛋白碳酸氢盐碳酸氢盐：8888 COCO2 2H H2 2O O碳酸酐酶H H2 2COCO3 3HCOHCO3 3- -H H+ +反应速极快且可逆反应速极快且可逆, ,在碳酸酐酶催化下加速反应在碳酸酐酶催化下加速反应0.50.5万倍万倍; ;ClCl- -转移转移维持红细胞内电平衡维持红细胞内电平衡, , 通过通过RBCRBC膜上有膜上有ClCl- -和和HCOHCO3 3- -特异特异 性跨膜转运载体，促进性跨膜转运载体，促进COCO2 2化学结合的运输；化学结合的运输；COCO2 2在在RBCRBC内进行化学结合反应内进行化学结合反应, ,以以H

11、COHCO3 3- -在血浆内运输。在血浆内运输。(1)(1)反应过程反应过程：(2)(2)反应特征反应特征: :HbNHHbNH2 2O O2 2+H+H+ +CO+CO2 2在组织在组织在肺脏在肺脏HHbNHCOOHHHbNHCOOHO O2 2反应迅速且可逆，无需酶催化；反应迅速且可逆，无需酶催化；反应方向主要受反应方向主要受HbHb氧合作用的调节氧合作用的调节: : HbHb与与COCO2 2结合能力结合能力较较HbOHbO2 2与与COCO2 2结合能力强结合能力强虽不是主要运输形式虽不是主要运输形式, ,却是高效率运输却是高效率运输COCO2 2形式，形式， 因肺部排出的因肺部排出

12、的COCO2 2有有17.517.5是此释放的。是此释放的。(2)(2)反应特征反应特征: :氨基甲酸血红蛋白的形式：氨基甲酸血红蛋白的形式：7 7(1)(1)反应过程反应过程：( (二二)CO)CO2 2解离曲线解离曲线 COCO2 2解离曲线解离曲线是表是表示血液中示血液中COCO2 2含量与含量与PCOPCO2 2间关系的曲线。间关系的曲线。 特点特点：血液中血液中COCO2 2含量随含量随PCOPCO2 2的的而而，几乎，几乎成线性成线性关系关系( (非非S S形曲线形曲线) )，且无饱和点。且无饱和点。V V血血A A点点COCO2 2的含量为的含量为52ml/100ml,52ml/

13、100ml,而而A A血血B B点点COCO2 2的含量降为的含量降为48ml/100ml,48ml/100ml,说明血液流经肺脏时，每说明血液流经肺脏时，每100ml100ml血液释放出血液释放出4mlCO4mlCO2 2 。当血当血POPO2 2时时,CO,CO2 2解离曲线下移解离曲线下移。( (三三) ) O O2 2与与HbHb结合的氧合作用对结合的氧合作用对COCO2 2运输的影响运输的影响 HbNHHbNH2 2O O2 2+H+H+ +CO+CO2 2 O O2 2与与HbHb结合可促使结合可促使COCO2 2的释放的释放, ,而去氧而去氧HbHb则容易与则容易与COCO2 2

14、结合结合, ,这种这种效应称作效应称作何尔登效应何尔登效应。在肺脏在肺脏在组织在组织HHbNHCOOHHHbNHCOOHO O2 2( (一一) )、呼吸中枢、呼吸中枢 中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细胞群。中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细胞群。 分布在分布在大脑皮层、间脑、脑桥、延髓、脊髓大脑皮层、间脑、脑桥、延髓、脊髓1.1.脊髓脊髓: :支配呼吸肌的运动神经元支配呼吸肌的运动神经元第四节呼吸运动的调节第四节呼吸运动的调节存在部位存在部位: :第第3 35 5颈段颈段( (支配膈肌支配膈肌) ) 胸段脊髓前角胸段脊髓前角( (支配肋间肌和支配肋间肌和腹肌腹肌) 意义意义:

15、:初级中枢初级中枢, ,不能产生节律性呼吸运动不能产生节律性呼吸运动一、呼吸中枢与呼吸节律的形成一、呼吸中枢与呼吸节律的形成2.2.低位脑干低位脑干: : 存在部位存在部位: :脑桥和延髓脑桥和延髓 实验证明实验证明: :横断中脑和脑桥横断中脑和脑桥, ,呼吸节律无变化呼吸节律无变化 横断延髓和脊髓横断延髓和脊髓, ,呼吸运动停止呼吸运动停止 意义意义: :低位脑干产生节律性呼吸运动低位脑干产生节律性呼吸运动脑桥上部有呼吸调整中枢脑桥上部有呼吸调整中枢脑桥中下部可能存在长吸中枢脑桥中下部可能存在长吸中枢( (目前未被证实目前未被证实) )延髓是产生呼吸节律的基本中枢。延髓是产生呼吸节律的基本中

16、枢。3.3.高位脑高位脑呼吸运动受到脑桥以上中枢部呼吸运动受到脑桥以上中枢部位的影响位的影响存在部位存在部位: :大脑皮层大脑皮层、边缘系、边缘系统、下丘脑等部位统、下丘脑等部位( (二二) )呼吸节律的形成呼吸节律的形成动脉血动脉血POPO2 2、PCOPCO2 2、HH+ +( (一一) )化学感受性反射调节化学感受性反射调节1.1.化学感受器化学感受器 2. 2.对所对所POPO2 2敏感，对敏感，对O O2 2含量含量 不敏感不敏感 3.3.化学因素对化学感受器的刺化学因素对化学感受器的刺 激有相互增强的现象。激有相互增强的现象。(1)(1)外周化学感受器外周化学感受器颈动脉体颈动脉体

17、主动脉体主动脉体窦神经窦神经迷走神经迷走神经延髓孤束核延髓孤束核呼吸加深加快呼吸加深加快1.1.颈动脉体主要参呼吸调节颈动脉体主要参呼吸调节主动脉体主要参与循环调节主动脉体主要参与循环调节特点特点:适宜刺激适宜刺激颈动脉体颈动脉体和和主动脉体主动脉体心率心率 , ,心输出量心输出量冠脉扩张冠脉扩张, ,骨骼肌骨骼肌和内脏血管收缩和内脏血管收缩血压血压适宜刺激适宜刺激：脑脊液和局部细胞外液中脑脊液和局部细胞外液中H H+ + 特点特点: :1.1.血液中血液中H H+ +不易透过血不易透过血- -脑脑 屏障屏障, ,中枢化学感受器对中枢化学感受器对 血液中血液中pHpH的变化不敏感的变化不敏感;

18、 ;2.2.不感受缺不感受缺O O2 2的刺激。的刺激。3.3.血液血液COCO2 2含量增高含量增高, ,也能刺激中也能刺激中 枢化学感受器调节呼吸运动枢化学感受器调节呼吸运动, , 但对但对COCO2 2反应存在时间延迟反应存在时间延迟 位于延髓腹外侧表面下位于延髓腹外侧表面下0.2mm0.2mm的区域，左右对称的区域，左右对称, ,可分为头、可分为头、中、尾三部分。头区、尾区具有化学感受性，中区不具有化学中、尾三部分。头区、尾区具有化学感受性，中区不具有化学感受性。感受性。(2).(2).中枢化学感受器中枢化学感受器 2. CO2. CO2 2、H H+ +和低和低O O2 2对呼吸运动

19、的调节对呼吸运动的调节 (1)(1)COCO2 2： 11时时呼吸开始加深；呼吸开始加深；PCOPCO2 2 4 4时时呼吸加深加快呼吸加深加快, ,肺通气量肺通气量11倍以上倍以上; ; 6 6时时肺通气量可增大肺通气量可增大6-76-7倍倍; ; 7 7以上以上抑制呼吸中枢抑制呼吸中枢呼吸减弱呼吸减弱=CO=CO2 2麻醉。麻醉。PCOPCO2 2呼吸暂停。呼吸暂停。呼吸加深加快呼吸加深加快延髓呼吸中枢延髓呼吸中枢+ +外周化学感受器外周化学感受器+ +中枢化学感受器中枢化学感受器+ +COCO2 2透过血脑屏障进入脑脊液透过血脑屏障进入脑脊液: : CO CO2 2H H2 2OHOH2

20、 2COCO3 3H H+ +HCOHCO3 3- -PCOPCO2 2机制机制: : 特点：特点： COCO2 2兴奋呼吸的作用兴奋呼吸的作用, ,以以中枢途径为主中枢途径为主；但因脑脊液中；但因脑脊液中碳酸酐酶含量很少，故潜伏期较长；碳酸酐酶含量很少，故潜伏期较长； COCO2 2兴奋呼吸的中枢途径是通过兴奋呼吸的中枢途径是通过H H+ +的间接作用；的间接作用； COCO2 2兴奋呼吸的外周途径虽然为次，但当动脉血兴奋呼吸的外周途径虽然为次，但当动脉血PCOPCO2 2突突然增高或中枢化学感受器对然增高或中枢化学感受器对COCO2 2的敏感性降低（的敏感性降低（COCO2 2麻醉）时，麻

21、醉）时，起着重要作用。起着重要作用。(2)(2)HH+ + : : HH+ +呼吸加强呼吸加强 HH+ +呼吸抑制呼吸抑制 机制机制: :类似类似COCO2 2。 特点特点: : 动脉血动脉血HH+ + 主要通过刺激主要通过刺激外周化学感受器而引起的外周化学感受器而引起的; ;脑脊液脑脊液HH+ +主要通过刺激中枢化学感主要通过刺激中枢化学感受器而引起的受器而引起的 HH+ +对呼吸的对呼吸的调节作用调节作用PCOPCO2 2；HH+ +呼呼COCO2 2排排出过多出过多PCOPCO2 2限制了对限制了对呼吸的加强作用呼吸的加强作用呼吸抑制呼吸抑制甚至停止甚至停止。(3) (3) O O2 2

22、 ： POPO2 2 呼吸加深加快呼吸加深加快 当长期处于高当长期处于高COCO2 2和低和低O O2 2状态，中枢化学感受器对高状态，中枢化学感受器对高COCO2 2 发生适应，而外周化学感受器对低发生适应，而外周化学感受器对低O O2 2的刺激适应慢的刺激适应慢, ,因因 此低此低O O2 2成为驱动呼吸的主要刺激。若给予纯成为驱动呼吸的主要刺激。若给予纯O O2 2吸入会导吸入会导 致呼吸停止。致呼吸停止。低氧对呼吸运动的刺激完全是通过外周化学感受低氧对呼吸运动的刺激完全是通过外周化学感受 器实现的器实现的; ; 缺氧对呼吸运动的刺激作用远不及缺氧对呼吸运动的刺激作用远不及PCOPCO2

23、 2和和HH+ +作作 用明显，仅在动脉血用明显，仅在动脉血POPO2 280mmHg80mmHg以下时起作用；以下时起作用；特点特点: :严重缺氧时严重缺氧时: :来自外周化学感受器的传入冲动，对抗不了缺氧对呼来自外周化学感受器的传入冲动，对抗不了缺氧对呼 吸中枢的抑制作用吸中枢的抑制作用, ,因而可使呼吸减弱，甚至停止。因而可使呼吸减弱，甚至停止。轻度缺氧时轻度缺氧时: :通过外周化学感受器的传入冲动兴奋呼吸中枢的作用通过外周化学感受器的传入冲动兴奋呼吸中枢的作用, , 能对抗缺氧对中枢的直接抑制作用，表现为呼吸增强。能对抗缺氧对中枢的直接抑制作用，表现为呼吸增强。POPO2 2对呼吸中枢

24、的直接作用是抑制对呼吸中枢的直接作用是抑制, ,并与缺氧程度呈正相关并与缺氧程度呈正相关: :3.CO3.CO2 2、H H+ +和低和低O O2 2在呼吸调节中的相互作用在呼吸调节中的相互作用 当只改变一个因素时当只改变一个因素时（其他因素不变），三者（其他因素不变），三者引起的肺通气反应的程度引起的肺通气反应的程度基本接近。基本接近。 然而，往往是一种因然而，往往是一种因素的改变会引起其他一、素的改变会引起其他一、两种因素相继改变或几种两种因素相继改变或几种因素的同时改变。因素的同时改变。 当一种因素改变而另两种当一种因素改变而另两种因素不加控制时，对肺通气作因素不加控制时，对肺通气作用强

25、度用强度PCOPCO2 2HH+ + POPO2 2。 其原因为：当其原因为：当PCOPCO2 2时，时，HH+ + 也会也会，二者的作用发生，二者的作用发生总和，使肺通气反应较单因素总和，使肺通气反应较单因素的的PCOPCO2 2时明显；时明显；HH+ +时，时，因肺通气因肺通气，呼出，呼出COCO2 2，导致，导致PCOPCO2 2和和HH+ +，部分抵消了，部分抵消了单因素单因素HH+ +的作用强度；的作用强度；POPO2 2时，因肺通气时，因肺通气，呼出，呼出COCO2 2，使，使PCOPCO2 2和和HH+ +，减，减弱了单因素弱了单因素POPO2 2的作用强度。的作用强度。 三者的

26、作用可总合加大三者的作用可总合加大, ,也也可抵消减弱。可抵消减弱。( (二二) )肺牵张反射肺牵张反射( (黑黑- -伯反射伯反射) ) 指肺扩张或肺萎陷引起的吸气抑制或吸气兴奋的指肺扩张或肺萎陷引起的吸气抑制或吸气兴奋的反射。包括肺扩张反射、肺反射。包括肺扩张反射、肺萎陷萎陷反射。反射。1.1.肺扩张反射肺扩张反射： 过程：过程：肺扩张肺扩张肺牵张感器兴奋肺牵张感器兴奋迷走迷走NN延髓延髓兴奋吸气兴奋吸气切断机制切断机制N N元元吸气转化为呼气吸气转化为呼气 。 意义意义: : 加速吸气向呼气的转换，使呼吸频率增加。加速吸气向呼气的转换，使呼吸频率增加。与呼与呼吸调整中枢共同调节呼吸频率和

27、深度。吸调整中枢共同调节呼吸频率和深度。 特征特征: :敏感性有种属差异；敏感性有种属差异； 正常成人平静呼吸时这种反射不明显，深呼吸时可正常成人平静呼吸时这种反射不明显，深呼吸时可能起作用能起作用( (因为吸入气体量因为吸入气体量800ml800ml才能引起才能引起) )； 肺扩张抑制吸气活动的反射。肺扩张抑制吸气活动的反射。2.2.肺萎陷反射肺萎陷反射 肺萎陷引起吸气活动的反射。肺萎陷引起吸气活动的反射。 发生机制不详发生机制不详 在平静呼吸调节中的意义不大，但对阻止呼气过深和在平静呼吸调节中的意义不大，但对阻止呼气过深和肺不张等可能起一定作用。肺不张等可能起一定作用。( (较大程度的较大程度的肺萎陷才会发生肺萎陷才会发生)（三）防御性呼吸反射（三）防御性呼吸反射 1.1.咳嗽反射咳嗽反射 感受器感受器: :喉喉、气管、支气管粘膜、气管、支气管粘膜 传入神经传入神经:迷走神经迷走神经 反射中枢反射中枢:延髓延髓 2.2.喷嚏反射喷嚏反射 感受器感受器: :鼻粘膜鼻粘膜 传入神经传入神经: :三叉神经三叉神经 反射中枢反射中枢: :延髓延髓