呼吸运动的调节(呼吸中枢,呼吸节律形成,反射性调节,化学因素,周期性呼吸)

　　（二）CO₂、H⁺和O₂对呼吸的影响

　　1．CO₂的影响 很早已经知道，在麻醉动物或人，动脉血液PCO₂降得很低时可发生呼吸暂停。因此，一定水平的PCO₂对维持呼吸和呼吸中枢的兴奋性是必要的，CO₂是调节呼吸的最重要的生理性体液因子。

　　吸入含CO₂的混合气，将使肺泡气PCO₂长高，动脉血PCO₂也随之升高，呼吸加深加快，肺通气量增加（图5-21）。通过肺通气量的增大可能增加CO₂的清除，肺泡气和动脉血PCO₂还可维持于接近正常水平。但是，当吸入气CO₂陡升，CO₂堆积，压抑中枢神经系统的活动，包括呼吸中枢，发生呼吸困难、头痛、头昏，甚至昏迷，出现CO₂麻醉。对CO₂的反应，有个体差异，还受许多因素影响，如疾病或药物。总之CO₂在呼吸调节中是经常起作用的最重要的化学刺激，在一定范围内动脉血PCO₂的升高，可以加强对呼吸的刺激作用，但超过一定限度则有压抑和麻醉效应。

　　CO₂刺激呼吸是通过两条途径实现的，一是通过刺激中枢化学感受器再兴奋呼吸中枢：二是刺激外周化学感受器，冲动窦神经和迷走神经传入延髓呼吸有关疑团，反射性地使呼吸加深、加快，增加肺通气。但两条途径中前者是主要的。因为去掉外周化学感受器的作用之后，CO₂的通气反应仅下降约20%，可见中枢化学感受器在CO₂通气反应中起主要作用；动脉血PCO₂只需升高 0.266kPa(2mmHg)就可刺激中枢化学感受器，出现通气加强反应，如刺激外周化学感受器，则需升高1.33kPa(10mmHg)。不过，在下述情况下，外周化学感受器的作用可能是重要的：因为中枢化学感受器的反应慢，所以当动脉血PCO₂突然大增时，外周化学感受器在引起快速呼吸反应中可起重要作用；当中枢化学感受器到抑制，对CO₂ 的反应降低时，外周化学感受器就起重要作用。

　　2．H⁺的影响 动脉血[H⁺]增加，呼吸加深加快，肺通气增加；[H⁺]降低，呼吸受到抑制（图5-21）。H⁺对呼吸的调节也是通过外周化学感受器和中枢化学感受器实现的。中枢化学感受器对H⁺的敏感性较外周的高，约为外周的25倍。但是，H⁺通过血液屏障的速度慢，限制了它对中枢化学感受器的作用。脑脊液中的H⁺才是中枢化学感受器的最有效的刺激。

图5-21 动脉血液PCO₂、PO₂、pH改变对肺泡通气

的影响仅改变一种体液因素而保持另二因素于

正常水平时的情况（1mmHg=0.133kPa）

　　3．O₂的影响 吸入气PO₂降低时，肺泡气PO₂都随之降低，呼吸加深、加快，肺通气增加（图5-21）。同CO₂一样，对低O₂的反应也有个体差异。一般在动脉PO₂下降到10.64kPa(80mmHg)以下时，肺通气才出现可觉察到的增加，可见动脉血PO₂对正常呼吸的调节作用不大，仅在特殊情况下低O₂刺激才有重要意义。如严重肺气肿、肺心病患者，肺换气受到障碍，导致低O₂和CO₂潴留。长时间CO₂潴留使中枢化学感受器对CO₂的刺激作用发生适应，而外周化学感受器对低O₂刺激适应很慢，这时低O₂对外周化学感受器的刺激成为驱动呼吸的主要刺激。

　　低O₂对呼吸的刺激作用完全是通过外周化学感受器实现的。切断动物外周化学感受器的传入神经或摘除人的颈动脉体，急性低O₂的呼吸刺激反应完全消失。低O₂对中枢的直接作用是压抑作用。但是低O₂可以通过对外周化学感受器的刺激而兴奋呼吸中枢，这样在一定程度上可以对抗低O₂对中枢的直接压抑作用。不过在严重低O₂时，外周化学感受性反射已不足以克服低O₂对中枢的压抑作用，终将导致呼吸障碍。在低O₂时吸入纯O₂，由于解除了外周化学感受器的低O₂刺激，会引起呼吸暂停，临床上给O₂治疗时应予以注意。

　　（三）PCO₂、H⁺和PO₂在影响呼吸中的相互作用

　　图5-21示保持其它两个因素不变而只改变其中一个因素时的单因素通气效应。可以看出PO₂下降对呼吸的影响较慢、较弱，在一般动脉血PO₂变化范围内作用不大，要在PO₂低于10.64kPa(80mmHg)后，通气量才逐渐增大。PCO₂和H⁺与低O₂不同，只要略有升高，通气就明显增大，PCO₂的作用尤为突出。

图5-22 动脉血液PCO₂升高、PCO₂降低、pH降低对肺泡通气率的影响

（1mmHg=0.133kpa)

　　但实际情况不可能是单因素的改变，而其它因素不变。往往是一种因素的改变会引起其余一、两种因素相继改变或存在几种因素的同时改变，三者间相互影响、相互作用，既可因相互总和而加大，也可因相互抵消而减弱。图5-22为一种因素改变，另两种因素不加控制时的情况。可以看出：PCO₂升高时，[H⁺]也随之升高，两者的作用总和起来，使肺通气较单独PCO₂升高时为大。[H⁺]增加时，因肺通气增大使CO₂排出，PCO₂下降，抵消了一部分H⁺的刺激作用；CO₂含量的下降，也使[H⁺]有所降低。两者均使肺通气的增加较单独[H⁺]升高时为小。PO₂下降时，也因肺通气量增加，呼出较多的CO₂，使PCO₂和[H⁺]下降，从而减弱了低O₂的刺激作用。

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