Transcript 第五章呼吸（二）
气体运输和呼吸运动调节 Gas Transport in the Blood and Respiratory Regulation 湖南医药学院生理学教研室 授课内容： 呼吸气体的交换 气体在血液中的运输 呼吸运动的调节 授课对象： 护理专业 授课时间： 2学时 学习要点： 1.重点掌握氧的运输、肺通气/血流 比值、呼吸的化学性反射调节。 2.掌握血氧容量、血氧含量、血氧饱 和度、氧解离曲线及影响因素。 3.掌握CO2的运输、肺牵张反射。 第二节 呼吸气体的交换 一、气体交换的原理 气体扩散动力：两处气体分子之间的压力差。 扩散速率(diffusion rate, D)： 单位时间内气体分子的扩散量。它与 气体压力差呈正变关系，还与分子量和溶 解度有关。 (一)气体的分压差 气体的分压(partial pressure): 在混和气体的总压力中,某种气体所占的压力。 混合气体中各组成气体分子的扩散与该 气体的分压差成正比。 张力(tension): 溶解的气体分子从液体中逸出的力。 也就是液体中的气体分压 空气、肺泡气及血液与组织液中各气体的分压kPa(mmHg) 空气 PO2 PCO2 肺泡气 静脉血 动脉血 组织 21.2 13.9 5.3 13.3 4.0 （159.0） （104） （40） （100） （30） 0.04 5.3 6.1 5.3 6.7 （0.3） （40） （46） （40 ） （50） (二)气体的分子量和溶解度 气体扩散率与气体的溶解度成正比， 与气体分子量的平方根成反比。 分压差×溶解度 气体扩散速率∝ 分子量 由于CO2比O2容易扩散，临床上缺O2比 CO2潴留更为常见。 二、气体交换的过程： O2(40) CO2(46) CO2 O2 (40)(104) 肺泡 O2(100) CO2(40) (一)肺换气 O2 由肺泡扩散入血液 CO2 由静脉血扩散入肺泡 (二)组织换气 O2 由动脉血扩散入组织 CO2 由组织扩散入血液 O2(40) CO2(46) O2 CO2 CO2 O2 (46) (40) 组织 O2(100) CO2(40) 气体交换示意图（单位mmHg） 三、影响肺换气的因素 (一)影响肺换气的因素 上皮基膜 间质 内皮基膜 毛细血管 肺泡上皮 内皮 液体层 1.呼吸膜的面积和厚度 肺泡 毛细 血管 呼吸膜结构示意图 呼吸膜的面积和厚度 上皮基膜 间质 内皮基膜 毛细血管 肺泡上皮 内皮 液体层 正常呼吸膜薄，通气性好， 肺泡 扩散面积大。 毛细 血管 病理情况下： 呼吸膜面积减小，如：肺气肿 呼吸膜的厚度增加，如：肺炎 肺纤维化 呼吸膜结构示意图 2. 肺通气/血流比值(V/Q比值) (ventilation perfusion ratio） 每分钟肺泡通气量与肺血流量之间的比值。 正常成人安静状态下： 肺泡通气量 4.2 L/min 肺血流量相当于心输出量 5.0 L/min V/Q＝4.2/5.0＝0.84 静脉血 V/Q比值正常(0.84) 换气效率最高 动脉血 肺泡 支气管 痉挛 无气流通过 V/Q比值减小 多见于肺泡通气 不良, 相当于形成 功能性动静脉短路 肺血管 栓塞 无血流通过 V/Q比值增大 多见于肺泡血流 量减少, 相当于肺 泡无效腔增大 (二)影响组织换气的因素 1.组织细胞代谢及血液供应情况 2.组织细胞与毛细血管间距离 第三节 气体在血液中的运输 运输形式 物理溶解 化学结合 一、氧的运输 (一)氧与血红蛋白的结合 Hb + O2 (去氧血红蛋白) PO2高（肺） PO2低（组织) HbO2 (氧合血红蛋白) 紫绀(cyanosis)： 当血液中去氧血红蛋白含量50g/L以上， 在毛细血管丰富的表浅部位出现青紫色。 严重贫血的患者，缺O2不出现紫绀。 高原性红细胞增多症，不缺O2可出现紫绀。 CO中毒，生成HbCO,人体缺O2，不出现 紫绀而出现HbCO特有的樱桃红色。 (二)血氧饱和度 血氧容量(oxygen capacity)： 也称氧容量，指将每升血液中血红蛋白 所能结合的最大O2量。 氧含量(oxygen content )： 每升血液的实际含O2量。 血氧饱和度(oxygen saturation)： 氧含量占氧容量的百分数。 血氧饱和度＝(氧含量/氧容量)×100% (三)氧解离曲线及影响因素 1.氧解离曲线(oxygen dissociation curve) 氧分压与血氧饱和度关系的曲线。 反映不同PO2下O2与血红蛋白结合与分离 的情况。 曲线分三段： 血 红 蛋 白 氧 饱 和 度 100 ①上段： 90 PO2(60～100mmHg)， 80 70 Hb与O2结合的部分 60 ②中段： 50 40 PO2(40～60mmHg) 30 HbO2释放O2的部分 20 ③下段： (%) 10 0 PO2 PO2(15～40mmHg) 2.7 20 5.3 40 8.0 60 10.7 13.3 16.0(KPa) HbO2与O2解离的部分 80 90 100(mmHg) 2.影响氧解离曲线因素 100 90 血 红 蛋 白 氧 饱 和 度 80 PCO2↓ 左移 PH↑ 温度↓ 70 右移 60 50 40 PCO2 ↑ 血红蛋白与O2的亲和力↓， PH ↓ O2的释放↑。 温度↑ 2、3-二磷酸甘油酸 氧解离曲线左移： 30 血红蛋白与O2的亲和力↑， 20 O2的释放↓ 。 (%) 10 0 氧解离曲线右移： PO2 2.7 20 5.3 40 8.0 60 10.7 13.3 16.0(KPa) 80 90 100(mmHg) 二、CO2的运输 (一)碳酸氢盐的形式 是CO2的主要运输形式，占血液中运输总量的88%. 毛细血管 HHb O2 CO2 HbO2 H+ 碳酸酐酶 H2CO3 H2 O K+ KHCO3 HCO3红细胞 ClCl- O2 O2 O2 CO2 CO2 CO2 HCO3++ Na NaHCO3 组织 细胞 (二)氨基甲酸血红蛋白的形式 占血液中运输总量的7% HbNH2O2 + CO2 （组织） （肺) HbNHCOOH + O2 第四节 呼吸运动的调节 一、呼吸的中枢调控 呼吸中枢(respiratory center)： 是指中枢神经系统内与呼吸运动产生 和调节有关的神经细胞群。 (一)呼吸的基本中枢 下位脑干(脑桥和延髓) 1.延髓呼吸中枢 呼吸节律基本中枢 背侧呼吸组：吸气神经元 腹侧呼吸组：呼气、吸气神经元 2.脑桥呼吸中枢 呼吸调整中枢 神经元集中在臂旁内侧核及其外侧， 主要为吸气-呼气神经元。 (二)呼吸节律的形成 局部神经元回路反馈控制 脑桥呼吸调整中枢 (+) (+) (+) 延髓 延髓 中枢吸气活动发生器 (-) 吸气切断机制 (+) 脊髓 吸气肌运动神经元 吸气 肺扩张 (+) 肺牵张感受器 二、呼吸的反射性调节 (一)机械感受器反射 1. 肺牵张反射(pulmonary stretch reflex) 黑伯反射(Hering-Breuer reflex)： 肺扩张或缩小而引起呼吸的反射性变化。 包括肺扩张引起的吸气和肺缩小引起的呼气。 吸气 肺扩张 肺牵张感受器兴奋 吸气停止 吸气神经元抑制 迷走神经 延髓 意义： 使吸气不至于过长过深，及时转变成呼 气。 (二)化学感受器反射 1.化学感受器(chemorecepter) 外周化学感受器：颈动脉体和主动脉体 对 PCO2 或 H+浓度升高，PO2下降敏感。 中枢化学感受器：位于延髓腹外侧浅表部位 对H+的浓度变化敏感。 2.CO2对呼吸的影响 CO2是呼吸生理性刺激物，是调节呼吸 最重要的体液因素。 CO2兴奋呼吸的途径： 中枢化学感受器 （主要） 外周化学感受器 3. 低O2对呼吸的影响 对呼吸兴奋通过外周化学感受器实现。 当PO2<60mmHg时，低O2刺激外周化 学感受器是维持呼吸中枢兴奋性的重要因 素。 4. H+对呼吸的影响 血液H+浓度升高，使呼吸加深加快。 主要通过外周化学感受器实现的。 (二)防御性呼吸反射 咳嗽反射 喷嚏反射 小结： 肺通气/血流比值(V/Q比值) (ventilation perfusion ratio） 血氧容量 (oxygen capacity) 血氧含量 (oxygen content ) 血氧饱和度(oxygen saturation) 氧解离曲线(oxygen dissociation curve) 肺牵张反射(pulmonary stretch reflex) 思考题： 1.名词解释：肺通气/血流比值(V/Q比值) 血氧容量、血氧含量、血氧饱和度、 氧解离曲线、肺牵张反射。 2.简述呼吸的化学性反射调节(动脉血中 PCO2 或 H+浓度升高，PO2下降对呼吸 运动的调节，调节途径及意义。) 主要参考资料： 姚泰主编. 生理学. 第6版. 北京：人民卫生出版 社, 2003 朱大年主编. 生理学. 第7版. 北京：人民卫生出 版社, 2008 Guyton AC, Hall JE.Textbook of Medicine Physiology. 10th edition. Philadelphia: WB Saunders, 2000 Gannong WF. Review of Medical Physiology. 22th edtion. Stamford, Connecticut: McGraw-Hill, 2005 网络资源： 1. http://cai.csu.edu.cn/jpkc/shenglixue/index.htm 2. http://physiol.med.stu.edu.cn/sl/ 3. http://202.116.65.193/jinpinkc/shengli/index.htm 4. http://www.actaps.com.cn 5. http://advan.physiology.org/ 6. http://aipcon.physiology.org/ 7. http://www.fleshandbone.com/physiology/davies 8. http://www.iphysiol.org 9. http://www.prenhall.com/silverthorn/