神经体液因素对循环和呼吸的调节Word下载.docx
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[实验原理]
动物机体总是以整体的形式存在,不仅以整体的形式与外环境保持密切的联系,而且可通过神经-体液调节机制不断改变和协调各器官系统(如循环、呼吸系统)的活动,以适应内环境的变化,维持新陈代谢正常进行。
在正常生理情况下,心血管活动受神经、体液和自身机制的调节。
心脏受交感神经和副交感神经的支配。
心交感神经兴奋时,使心率加快、心肌收缩力加强,心内兴奋传导加快,心输出量增加、动脉血压升高。
心迷走神经兴奋时,使心率减慢、心房肌收缩力减弱、房室传导减慢,从而使心输出量减少、动脉血压下降。
在神经调节中以颈动脉窦-主动脉弓的减压反射尤为重要,当动脉血压升高时,压力感受器发放冲动增加,通过中枢反射性引起心率减慢、心肌收缩力减弱、心输出量下降、血管舒张和外周阻力降低,使血压降低。
反之,当动脉压下降时,压力感受器发放冲动减少,神经调节过程又使血压回升。
支配血管的交感缩血管神经兴奋时,使血管收缩、外周阻力增加、动脉血压升高。
家兔的压力感受器的传入神经在颈部从迷走神经分出,自成一支,称为减压神经,其传入冲动随血压变化而变化。
心血管活动还受肾上腺素和去甲肾上腺素等体液因素的调节。
它们对心血管的作用既有共性,又有特殊性。
关键取决于心、血管壁上哪一种受体占优势。
肾上腺素对α与β受体均有激活作用,去甲肾上腺素主要激活α受体而对β受体作用很小,因而使外周阻力增加,动脉血压升高,但对心脏的作用要比肾上腺素弱。
呼吸运动是呼吸中枢节律性活动的反映。
呼吸中枢的活动受内、外环境各种刺激的影响,可直接作用于呼吸中枢或通过不同的感受器反射性地影响呼吸运动。
其中较重要的有呼吸中枢、牵张反射和各种化学感受器的反射性调节。
[实验对象]
健康成年家兔1只。
[实验药品]
25%氨基甲酸乙酯、0.5%肝素生理盐水、1∶10000去甲肾上腺素、1∶10000乙酰胆碱、3%乳酸、5%NaHCO3、NaOH、CaCO3、HCl。
[仪器与器械]
手术器械一套、兔手术台、动脉夹、注射器(1ml、5ml、50ml)、计算机生物信号采集处理系统计滴器、刺激电极、压力换能器、张力换能器、气管插管、橡皮管,动脉插管、铁支架、丝线。
[实验方法及步骤]
1.实验的准备
(1)麻醉固定:
家兔称重后,耳缘静脉缓慢注射25%氨基甲酸乙酯(4
ml·
kg-1)进行麻醉。
当动物四肢松软,呼吸变深变慢,角膜反射迟钝时,表明动物已被麻醉,即可停止注射。
将麻醉的家兔仰卧位固定于兔手术台上。
(2)颈部手术:
①行常规气管插管术;
②行右侧颈总动脉插管术,并连接压力换能器,记录血压。
分离颈部气管、神经、血管:
颈部剪毛,沿颈部正中线切开皮肤5-7
cm,用止血钳钝性分离皮下组织及浅层肌肉,暴露和分离气管;
分离左、右两侧颈总动脉(左颈总动脉尽量分离长些,以做动脉插管用。
);
分离右侧的迷走神经、交感神经和减压神经。
在分离的气管、颈总动脉及神经下方各穿一不同颜色的线备用。
并在减压神经下放一钩状记录电极,实验过程中将电极悬空(但不要拉得过紧)。
插动脉插管:
取适当长度的塑料管,插入端剪一斜面,另一端连接于装有抗凝溶液的血压换能器上,让导管内充满溶液。
给动物静脉注射肝素(500U/kg),分离出一段颈总动脉,在其下穿两根线备用。
将动脉远心端的线结扎,用动脉夹夹住近心端,两端间的距离尽可能长。
用眼科剪在靠远心端结扎线处的动脉上呈45º
度剪一小口,约为管径的1/3,向心脏方向插入动脉导管,用近心端的备用线,在插入口处将导管与血管结扎在一起,其松紧以开放动脉夹后不致出血为度。
小心缓慢放开动脉夹,如有出血,即将线再扎紧些,但仍以导管能抽动为宜。
操作完毕后将血管放回原处。
气管插管:
暴露、游离出气管,并在气管下穿一较粗的线。
用剪刀于喉头下2~3cm处的两软骨环之间,横向切开气管前壁约1/3的气管直径,再于切口上缘向头侧剪开约0.5cm长的纵向切口,整个切口呈”┴”
。
若气管内有分泌物或血液要用小干棉球拭净。
然后一手提起气管下面的缚线,一手将一适当口径的“Y”气管插管斜口朝下,由切口向肺插入气管腔内,再转动插管使其斜口面朝上,用线镈结于套管的分叉处,加以固定。
2.连接实验装置
分别将压力换能器、呼吸换能器和记滴器与计算机生物信号采集处理系统相连,选定各信号输入的通道,调整好波宽、增益、刺激强度、时间常数等实验参数,调整动脉血压波形、呼吸波形,以便获得良好的观察效果。
3.实验项目:
(1)
记录一段正常的动脉血压曲线、呼吸曲线
(2)
吸入CO2气体:
用碳酸钙和盐酸制CO2,将管口对准气管插管,观察血压、呼吸的变化。
(3)
缺氧:
将气管插管的一侧管与装有氢氧化钠的密封袋相连,动物呼出的CO2可被钠石灰吸收,随着呼吸的进行,气囊里的O2逐渐减少,可造成缺氧。
观察血压、呼吸的变化。
(4)
改变血液的酸碱度:
①由耳缘静脉较快的注入3%乳酸2ml观察H+增多时对血压、呼吸的影响。
②由耳缘静脉较快的注入5%NaHCO36ml观察血压、呼吸的变化。
(5)
夹闭颈总动脉:
待血压稳定后,用动脉夹夹住左侧颈总动脉,观察血压、呼吸的变化。
出现明显变化后去除夹闭。
(6)
电刺激迷走神经和减压神经:
将保护电极与刺激输出线(通道)连结,待血压恢复后,分别将右侧迷走神经、减压神经轻轻搭在保护电极上,选择刺激强度6V,刺激频率40~50次·
s-1,刺激15~20s,观察血压、呼吸的变化。
(7)静脉注射去甲肾上腺素(NE):
待血压恢复后,由耳缘静脉注射1∶10000去甲肾上腺素0.15ml·
kg-1,观察血压、呼吸的变化。
(8)静脉注射乙酰胆碱(ACh):
待血压恢复后,由耳缘静脉注射1∶10000乙酰胆碱0.15ml·
(9)
动脉放血:
待血压恢复后,调节三通管使动脉插管与50ml注射器(内有肝素)相通,放血30ml(分3次,每次放10ml,放血后立即用肝素生理盐水将插管内血液冲回兔体内,以防凝血),观察血压、呼吸的变化。
(10)
回输血液:
于放血后5min,经动脉插管将放出的血液分3次全部回输入兔体内,观察血压、呼吸的变化。
[实验结果]
1、正常状态下家兔的血压和呼吸
图1、正常状态下家兔的血压和呼吸
正常血压不是一个像心电图一样的波浪图,从图中看出是每四个不同高度波峰形成一个周期,呼吸也是一样,分别有3个不同的转折。
血压和呼吸正常状况下是一个稳定的曲折波动。
2、二氧化碳对血压的影响
图2二氧化碳对血压的影响
从图2中,我们很难看出二氧化碳给家兔的血压带来什么影响,因为图1中的血压曲线一直保持在一个稳定的范围内。
从理论上来说增加二氧化碳的摄入量会使家兔的动脉血压稍微下降。
家兔吸入较高浓度的二氧化碳后,会引起动脉血液中二氧化碳的浓度上升。
可能是血压的略微上升通过图像的表现并不明显,所以我很难看出血压的上升。
3、二氧化碳对呼吸的影响
图3二氧化碳对呼吸的影响
从图3中,明显看出家兔的呼吸作用增强了,曲线出现明显的上升。
呼吸的频率略微减小。
因为二氧化碳能够刺激机体的呼吸运动,一是二氧化碳能够从血脑屏障进入脑脊液中并溶于水,在碳酸酐酶的作用下分解成HCO3-和H+,脑脊液中的
H+浓度升高,从而刺激延髓化学感受器,引起呼吸中枢兴奋,通过呼吸肌的作用使呼吸运动加强。
另外,CO2
分压增高还刺激主动脉体和颈动脉体外周化学感受器,反射性地使呼吸加深加快。
所以家兔的呼吸强度上升并且还增大了频率。
4,、缺氧情况下对家兔血压的影响
图4缺氧对血压的影响
由图4可以看出,在缺氧的环境下,家兔的血压出现了上升。
缺氧的环境下,家兔的血液中氧气的含量会下降,机体中需要氧气的供给,为了维持机体的氧气供应,我觉得是神经调节使心脏增大搏动,加快血液通过细胞,组织液的速度,以维持机体的供氧量,所以家兔的血压才会升高。
5、缺氧情况下对家兔呼吸的影响
图5缺氧对呼吸的影响
由图5可以看出,缺氧的环境下,家兔的呼吸强度出现明显的上升,呼吸频率明显加大,这是因为缺氧环境下,家兔的血液中的氧气含量下降,相同的呼吸强度不能提供充足的氧气,从而通过神经调节加大呼吸强度,以提供适量的氧气供机体使用。
6、夹闭颈总动脉对血压的影响
图6夹闭颈总动脉对血压的影响
图6中的情况是这样的,主要是经过了一段时间的实验,家兔机体可能进入到一个活性比较低的状态中,但是,图6中,还是能够看出血压有一个上升的趋势,夹闭了家兔的颈总动脉后,血压会出现下降,而远心端的颈动脉窦张力感受器感受到血压下降,传出神经冲动的频率减慢。
信息沿窦神经上传至延髓孤束核心血管中枢。
使心迷走紧张减弱,心交感和心缩血管紧张加强,作用于心脏,使心率加快,心输出量增加,血管收缩,血管外周阻力增加。
从而血压恢复性升高。
从而使得颈总动脉的平均血压升高。
7、夹闭颈总动脉对呼吸的影响
图7、夹闭颈总东对呼吸的影响
如图7所示,总体上来看家兔的呼吸没有明显的提高,除了一次较高的波峰出现之外,可能是因为实验中的某些原因导致。
理论上,夹闭颈总动脉引起颈总动脉平均血压升高,在升高之前,血压会出现下降,血压下降过大,交感缩血管紧张还会扩展到静脉系统,从而使得静脉收缩,促进血液回心,使每博输出量增加,于是,通气/血流比值减小,导致机体缺氧和CO2
储留,反射型引起呼吸加深加快。
不会出现该情况,我觉得是机体的远心端的颈动脉窦张力感受器及时感受到血压的变化后迅速做出反应,才能使血压回升。
8、剪断一侧迷走神经对家兔血压和神经的影响
图8剪断一侧迷走神经对家兔和神经的影响
由图8中可以看出,当我们剪断一侧迷走神经时,家兔的血压出现明显的上升,然后达到一个比较高的水平,呼吸至始至终一直没有明显的变化,几乎一直不变。
心迷走神经节后纤维末梢释放的乙酰胆碱与心肌细胞膜的M型乙酰胆碱受体结合,引起心脏的抑制,变现为心率减慢,心房肌不应期缩短,房室传导速度减慢。
由于神经被剪断,所以乙酰胆碱没有释放到位,使得心室的收缩没收到抑制,所以出现明显的上升,理论上心率会明显加快,但是我们从图中很难看出结果。
9、刺激迷走神经对家兔的血压和呼吸的影响
图9、刺激迷走神经对家兔的血压和呼吸
由图9可以看出,刺激迷走神经之后,家兔的血压出现明显的下降后,保持在一个比原来低的水平,呼吸在一段时间内变得不稳定,最后趋于稳定。
出现血压的下降是心迷走神经节后纤维末梢释放的乙酰胆碱与心肌细胞膜的M型乙酰胆碱受体结合,引起心脏活动的抑制,才会出现心率减慢,心房收缩能力下降,相应的,血压也随着心脏活力下降而下降,乙酰胆碱与细胞膜M型受体结合,引起一系列的变化,使得细胞膜增大对钾离子的通透性,导致复极化加速,平台期缩短,细胞外的钙离子流入减少,从而引起心肌收缩力下降,继而血压下降。
呼吸出现不稳定,我觉得是血压下降,血液供氧下降,引起反射,进而增大呼吸频率,加大氧气摄入。
10、剪断另一侧迷走神经对家兔的血压和呼吸的影响
图10剪断另一侧迷走神经对家兔血压和呼吸的影响
由图9看出,剪断另一侧迷走神经后,没有出现像上面的情况一样,血压有略微的上升,呼吸保持稳定的状况。
心迷走神经节后纤维末梢释放的乙酰胆碱与心肌细胞膜的M型乙酰胆碱受体结合,引起心脏活动的抑制。
剪断后,乙酰胆碱不能释放到心肌细胞膜上,所以不能抑制心脏作用。
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