比较杜冷丁和罗通定的作用强度和机制 哌替啶的药理作用基本与吗啡相同,主要是激动阿片μ受体而发挥镇痛、镇静、欣快、呼吸抑制等作用。
罗通定为延胡索乙素,即消旋四氢巴马汀的左旋体[3]。后者是罂粟科职务延胡索等块茎中具有镇痛作用的生物碱。罗通定具
有镇静、安定、镇痛和中枢性肌肉松弛作用。其作用机制与阿片受体无关,也无明显的成瘾性。其作用的主要机制是阻断脑内多巴胺受体,增加与痛觉有关的特定脑区脑啡肽原和内啡肽原的mRNA表达,促进脑啡肽和内啡肽的释放,并由此产生明显的镇静、催眠、安定和镇痛作用;但过量可导致帕金森病。
哌替啶,又称度冷丁(Dolantin)是一类麻醉性镇痛药,为人工合成品,是吗啡的代用品,较吗啡的成瘾性轻。与吗啡相似,作用于中枢神经系统的阿片受体而发挥作用,镇痛效力约比吗啡弱10倍,持续时间也比吗啡短。罗通定(Rotundine)则是一类非麻醉性镇痛药,其结构为四氢巴马汀,镇痛作用比dolantin弱,但无成瘾性。Rotundine阻断脑内多巴胺受体,亦增加与痛觉有关的特定脑区脑啡肽原和内啡肽原的mRNA表达,促进脑啡肽和内啡肽的释放,产生镇痛作用。
Rotundine的镇痛作用与脑内阿片受体无直接关系,属间接调节,故其强度不如Dolantin。
氯丙嗪和低温增加缺氧耐受性的机制 氯丙嗪主要阻断脑内多巴胺受体,这是其抗精神作用的机制,也能阻断α肾上腺素受体和M胆碱受体,药理作用广泛。氯丙嗪对下丘脑体温调节中枢有很强的抑制作用,不但能影响发热机体的体温,而且还能影响正常体温。氯丙嗪对体温的作用随外界环境温度而变化,环境温度越低其降温作用越明显,与物理降温同时应用具有协同作用。本实验证实,氯丙嗪和低温共同作用,可以显著降低动物的总耗氧率,从而降低基础代谢率,延长动物在缺氧环境中的存活时间。这也是临床上对于病情极其危重的病人,采取氯丙嗪加低温的冬眠疗法的原理。
氯丙嗪能阻断脑内多巴胺受体,具有神经安定作用,抑制中枢神经系统,在动物试验中易诱导入睡;同时氯丙嗪能抑制下丘脑体温调节中枢,能影响正常体温,使机体体温能随外界环境温度降低而降低
CO、亚硝酸盐、乏氧性缺氧的机制 在乏氧性缺氧中,小鼠的呼吸频率在5min、10min时都无显著变化,而在15min时呼吸频率显著下降。乏氧性缺氧时动脉血氧分压降低,在缺氧早期机体产生代偿反应,呼吸可反射性加深加快,然而急性缺氧早期通气量增加较少,可能因通气过度而形成低碳酸血症和呼吸性酸中毒对呼吸中枢产生抑制作用。而随密闭瓶里氧气消耗增加,同时机体代偿反应后耗氧增快,缺氧给组织细胞带来损伤,以及动脉血氧分压过低对呼吸中枢的直接抑制作用使呼吸变缓,最终小鼠缺氧死亡。实验中可见小鼠口唇等粘膜发绀,试验后肝脏血液呈暗红色,验证了乏氧性缺氧血液中脱氧血红蛋白增多。
CO中毒性缺氧和亚硝酸钠中毒性缺氧都属于血液性缺氧。血液性缺氧时由于氧分压不受影响,呼吸一般不增强。本实验CO中毒性缺氧中,小鼠的呼吸频率下降较迅速,5min时即有明显下降,有5只小鼠死亡;15min时仅存活一只。CO可与血红蛋白(Hb)结合形成碳氧血红蛋白(HbCO),它与Hb的亲和力比氧气大210倍。当吸入气中有0.1%的CO时血液中的Hb可能有50%变为HbCO。此外,CO能抑制红细胞内糖酵解,使氧离曲线左移,氧合血红蛋白中的氧不易释出,从而加重组织缺氧。这可以解释本实验中小鼠呼吸频率迅速降低的原因。实验后可见小鼠粘膜及肝脏血液呈樱桃红色,正是血液中HbCO增多呈现的颜色。
亚硝酸盐中毒性缺氧中,小鼠呼吸频率起初变化不大,但至10min时有明显下降(p<0.01),小鼠在10min至20min内全部死亡。这可能与亚硝酸盐经腹腔注射后完全吸收入血需消耗一段时间有关。在实验后取小鼠的肝脏检查可见血液呈红褐色,验证了Hb中的二价铁被氧化成三价而成为高铁血红蛋白。
在亚硝酸盐注入小鼠体内后,马上向其血液中注射美兰溶液,小鼠的呼吸频率未有明显变化,存活直至被处死。美兰具有还原性,进入血液后可使高铁血红蛋白还原为正常血红蛋白。但过量的美兰可使正常血红蛋白重新转化为高铁血红蛋白。
第二版本
低氧对中枢的直接作用是抑制作用,但是低氧可以通过对外周化学感受器的刺激而兴奋呼吸中枢,一定程度上可以对抗低氧对中枢的抑制作用。但严重低氧时,外周化学感受器反射不足以克服低氧对中枢的抑制作用,导致呼吸障碍,死亡。乏氧性缺氧的主要特点是动脉血氧分压降低,组织供氧不足。由于氧分压在60mmHg(8kPa)以上时氧合血红蛋白解离曲线近似水平线,而在8kPa以下时曲线斜率较大,所以PaO2降至8kPa以下才会使SaO2及CaO2显著减少,并引起组织缺氧。乏氧实验组的小鼠呼吸频率10min一直无显著性变化。10min后大部分死亡,可以推测,10min内密闭瓶中的PaO2尚未降到8kPa以下,10min后,PaO2低于8kPa,并持续进行性降低,最终导致小鼠死亡,这一过程持续时间不超过5min。乏氧性缺氧时,动脉血与静脉血的氧合血红蛋白浓度均降低,毛细血管中氧合血红蛋白必然减少,脱氧血红蛋白浓度则增加。毛细血管中脱氧血红蛋白平均浓度增加到50g/L以上,皮肤与黏膜呈青紫色,即发绀,是缺氧的表现。乏氧实验组小鼠的全身情况变化符合这一理论。
血液性缺氧由于是血红蛋白数量减少或性质改变,以致血氧含量降低或血红蛋白结合的氧不易释出,动脉血氧含量大多降低而氧分压正常。实验中用注射一氧化碳(CO)和注射亚硝酸钠成功复制了血液性缺氧模型。Hb与CO结合形成碳氧血红蛋白(carboxyhemoglobin.HbCO),从而失去携氧功能。CO与Hb结合的速率虽仅为O2与Hb结合速率的1/10,但HbCO的解离速度却为HbO2解离速度的1/2100,因此CO与Hb的亲和力比O2大210倍。当吸入气中有0.1%CO时,血液中的血红蛋白可能有50%变为HbCO。另一方面,CO还能抑制红细胞内糖酵解,使其2,3-DPG生成减少,氧离曲线左移,HbO2中的氧不易释出,从而加重组织缺氧。实验中小鼠处于2%CO的密闭环境,血液中大部分的血红蛋白变为HbCO,组织缺氧的发生比乏氧组迅速,外周化学感受器兴奋作用很快被中枢的抑制作用克服,小鼠表现为呼吸频率下降,直至死亡。CO中毒时血液中HbCO增多,故皮肤、黏膜呈樱桃色。血红蛋白中的二价铁在氧化剂作用下被氧化成三价铁,形成高铁血红蛋白。高铁血红蛋白中的三价铁因与羟基牢固结合而丧失携带氧的能力,加上血红蛋白分子的四个二价铁中有一部分氧化为三价铁后还能使剩余的Fe2+与氧的亲和力增高,导致氧离曲线左移,进入组织,释氧障碍使组织缺氧。生理情况下,血液中生成的极少量的高铁血红蛋白不断被血液中的还原剂还原为二价铁的血红蛋白,使正常血液中高铁血红蛋白含量只占血红蛋白总量的1%~2%[1]。
亚硝酸钠中毒时,血中高铁血红蛋白含量增加,增至20%~50%,就可出现衰弱、昏迷、呼吸困难和心动过速等症状[1]。实验观察,注射10min后,小鼠即出现呼吸衰弱,心动过速,10min~15min内死亡,说明NaNO2中毒潜伏期小于5min,发病急。由于高铁血红蛋白呈咖啡色,故尸体解剖可见皮肤和黏膜呈咖啡色。美蓝是一种还原剂,可抑制氧化剂的中毒反应。实验结果显示,注射美蓝后,小鼠生命体征无明显变化,说明美蓝对NaNO2中毒有解毒作用。但美蓝必须尽早及时适量低浓度注射,才能完全发挥解毒作用,因为NaNO2中毒发病急速。美蓝在胃肠道吸收较差,大剂量静脉注射可引起头痛头晕意识障碍等,并可加重高铁血红蛋白血症。美蓝有一定的神经阻滞作用,因而小鼠活动减少,反应能力下降。因美蓝能对抗NaNO2对二价铁的氧化作用,血中高铁血红蛋白含量无明显增高,美蓝本身呈蓝色,与红色的血红蛋白混合,使血液呈棕褐色。
第三周 肠肌灌流和电惊厥
分析Ach、阿托品、His、氯苯那敏对离体豚鼠回肠平滑肌的作用及作用机制 Ach为胆碱能神经递质。其为副交感神经末梢释放的递质,可明显兴奋胃肠道,也可增加胃肠道平滑肌蠕动,并可促进胃肠道腺体分泌,本实验中,在加入Ach后,回肠张力明显增加,证实其确有此方面生理特性。
Atropine作用机制为竞争性拮抗剂M胆碱受体,Atropine与M胆碱受体结合后,阻断Ach或胆碱受体激动药与受体结合,从而拮抗了它们的激动作用,本实验中,在加入Atropine后,再加入Ach后,回肠收缩张力明显减小,证实了其这方面的特性,有文献报道,Atropine对M受体有较高选择性,但大剂量时对神经节的N受体也有阻断作用。但其对各种M受体亚型的选择性较低,对M1、M2、M3受体都有阻断作用。
Histamine是自体活性物质之一,在体内由组氨酸脱羧基而成,组织中的Histamine是以无活性的结合型存在于肥大细胞和嗜碱性粒细胞的颗粒中,以皮肤、支气管粘膜、肠粘膜和神经系统中含量较多。当机体受到理化刺激或发生过敏反应时,可引起这些细胞脱颗粒,导致其释放,与Histamine受体结合而产生生物效应。组胺受体有H1、H2、H3亚型,各亚型分布和功能有
2+
差异。H1受体被激动后即能通过G蛋白而激活磷脂酶C,产生三磷酸肌醇(IP3)与二酰基甘油(DG),使细胞内Ca增加,蛋白激酶C活化,从而使胃、肠、气管、支气管平滑肌收缩。又释放血管内皮松弛因子(EDRF)和PGI2,使小血管扩张,通透性增加。H1受体阻断药可拮抗这些作用。如先给H1受体拮抗剂,则会使作用减轻。本实验也通过在两种情况下的对比,证实了这一定论。有文献对组胺收缩豚鼠回肠的作用机制进行了探讨,认为Histamine对胃肠道兴奋作用有直接作用于平滑肌和借鉴作用于胆碱能神经释放Ach起作用两个方面。
氯苯那敏是H1受体阻断药,通过与平滑肌细胞膜H1受体结合,阻断组胺与H1受体结合,从而阻断组胺对H1受体的激动作用。
样本2:
阿托品(atropine)作用机制为竞争性拮抗M胆碱受体.阿托品与M胆碱受体结合后,能阻断ACh或者胆碱受体激动药与受体结合,从而拮抗M胆碱受体的激动作用。阿托品对各种内脏平滑肌具有松弛作用, 可抑制胃肠平滑肌痉挛,降低蠕动幅度和频率,从而缓解胃肠绞痛,尤其对过度活动或痉挛状态的平滑肌作用更为明显。
2+2+
实验中阿托品对BaCl2产生的平滑肌收缩幅度增加也有抑制作用。BaCl2 为肌肉兴奋剂。Ba经钙通道进入胞浆,使肌浆Ca
++2+
浓度增加,平滑肌收缩幅度增高;另一方面BaCl2兴奋胆碱能N受体, N受体有神经型和肌肉型,N受体激动时改变Na、 K、 Ca
2+
通道的电生理学特性,使肌肉收缩。阿托品作用于N受体,从而减弱Ba对N受体的激动作用,此结论可从所做实验的记录曲线中可以得出。
研究发现组胺对多种动物胃肠道平滑肌都有兴奋作用,豚鼠回肠最为敏感。其机制是通过激动胃肠平滑肌H1受体,使收缩加强。这种效应可被H1拮抗剂特异性阻断。
思考题:分析苯巴比妥钠抗电刺激引起小鼠惊厥作用的机制。 苯巴比妥钠除镇静、催眠作用外,是巴比妥类中最有效的一种抗癫痫药物,电生理研究证明,苯巴比妥钠既能提高病灶周围正常组织的兴奋阈值、限制异常放电扩散,又能降低病灶内细胞的兴奋性,从而抑制病灶的异常放电。有文献报道,将苯巴比妥预防性治疗热性、缺氧缺血性惊厥,都起到了良好的治疗效果]。
可能与苯巴比妥能作用于突触后膜上的GABA受体,增加Cl的电导,导致膜超级化,降低其兴奋性;也可能作用于突触前膜,阻断前膜对Ca依赖性神经递质(NA,ACh和谷氨酸等)的释放。
第四周 刺激频率和强度对骨骼肌收缩的影响
4.1实验中观察到的阈刺激是神经纤维的阈刺激,还是肌肉的阈刺激?
应该是神经纤维的阈刺激。因为腓肠肌大多数是快颤搐型肌纤维,支配腓肠肌收缩的神经是A纤维,A纤维的直径有很大差异,其阈值也有较大差异。单个恒定时间的方波电压刺激坐骨神经干,电压低于阈值的强度刺激,坐骨神经干支配腓肠肌的神经纤维不发生兴奋,其所支配的肌细胞也不会发生兴奋和收缩。刺激电压达到阈强度时,坐骨神经干中阈值最低的神经开始兴奋,其所支配的运动单位的肌纤维兴奋并发生收缩,刺激强度逐渐增大,坐骨神经干中兴奋的神经纤维增加,兴奋和收缩的运动单位增加,其所募集的收缩张力也增加。刺激电压达到使支配腓肠肌的A纤维全部兴奋,腓肠肌全部的运动单位增加都兴奋并收缩,收缩张力达单收缩最大值。故综上所述,我们在实验中观察到的阈刺激是神经纤维的阈刺激。 4.2在一定的刺激强度范围内,为什么肌肉收缩的幅度会随刺激强度的增大而增大?
刺激波宽一定,骨骼肌收缩张力在一定范围内随刺激强度的增加而增加。分析认为,单个恒定时间的方波电压刺激坐骨神经干,电压低于阈值的强度刺激,坐骨神经干支配腓肠肌的神经纤维不发生兴奋,其所支配的肌细胞也不会发生兴奋和收缩。刺激电压达到阈强度时,坐骨神经干中阈值最低的神经开始兴奋,其所支配的运动单位的肌纤维兴奋并发生收缩,刺激强度逐渐增大,坐骨神经干中兴奋的神经纤维增加,兴奋和收缩的运动单位增加,其所募集的收缩张力也增加。刺激电压达到使支配腓肠肌的A纤维全部兴奋,腓肠肌全部的运动单位增加都兴奋并收缩,收缩张力达单收缩最大值。 4.3不完全强直收缩与完全强直收缩是如何引起的?
以最大刺激电压的连续脉冲刺激坐骨神经干,剌激波的间隔时间大于单收缩的持续时间,肌肉收缩波呈现与刺激频率相同的单收缩波;刺激波间隔小于单收缩的持续时间,肌肉收缩波发生融合(总和),融合发生于舒张期,出现不完全强直收缩;融合发生于收缩期,出现完全强直收缩波,但神经干动作电位不发生融合。若刺激频率较低,每次刺激的时间间隔超过肌肉单次收缩的持续时间,则肌肉的反应表现为一连串的单收缩。若刺激频率逐渐增加,刺激间隔逐渐缩短,肌肉收缩的反应可以融合,开始表现为不完全强直收缩,以后成为完全强直收缩。 4.4为什么刺激频率增高肌肉收缩的幅度也增大?
随着刺激波间隔的减小,腓肠肌收缩张力也逐渐增大,强直收缩产生的张力显著大于单收缩。肌肉单收缩时,胞浆内Ca
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浓度升高的持续时间太短,被激活的收缩蛋白尚未产生最大张力时,胞浆Ca浓度即已开始下降,单收缩产生的张力不能达到胞浆内Ca浓度相应的最大张力。强直收缩时,肌细胞连续兴奋,引起终池中的钙连续释放胞浆内的Ca浓度持续升高,使肌肉未完全舒张或未舒张时进一步收缩,使收缩张力逐渐增大,完全强直收缩时收缩张力达到了一个稳定的最大值。 4.5连续电刺激神经,坐骨神经腓肠肌标本会出现疲劳现象吗?为什么?
连续电刺激神经,坐骨神经腓肠肌标本会出现疲劳现象。因电刺激坐骨神经干产生兴奋,产生动作电位的过程中一直伴随有ATP的消耗,坐骨神经腓肠肌内ATP含量不断减少。而肌肉在离体状态下血液循环中断,缺乏能量供应,因此最终坐骨神经腓肠肌标本会出现疲劳现象。 第五周 神经干 假说流
3.1 复合动作电位的特点 本实验是通过两个细胞外的记录电极测量已兴奋部位和未兴奋部位的电位差。由于测量电极和组织有
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较大的接触面积,许多细胞产生的电变化可被同一电极所引导,所以细胞外记录的结果是神经干或整块肌肉组织上的生物电现象,即双相或单相动作电位是许多在结构和功能上相互独立的神经纤维或肌细胞的电变化的复合反映,称复合动作电位,通过实验结果可知:复合动作电位振幅在一定范围内与刺激强度呈正相关,具有阈强度和最大刺激强度(图1),随传导距离的增加呈现振幅减小、时程变长的特点(引导电极间距离对动作电位特征的影响实验中,电极间距20mm和30mm的负相波变化不明显(表2、表3),具体解释见3.3)。产生这些特点的机制如下:
复合动作电位的阈刺激是神经干中兴奋性最高的神经纤维的阈刺激,刺激电流首先引起此类纤维兴奋;随着刺激强度的逐渐增加,神经干中达到兴奋阈值的神经纤维增多,复合动作电位的振幅也随之增大;最大刺激是神经干中兴奋性最低的神经纤维兴奋的阈刺激,至此神经干中所有神经纤维已全部兴奋,复合动作电位的振幅达到最大值[2.3]。因此,复合动作电位的振幅仅在一定范围内与刺激强度呈正相关。
神经干由许多不同直径和类型的神经纤维组成,这些纤维的兴奋性存在较大差异,故引起其兴奋的阈值不同,传导速度也不同。复合动作电位是许多单位的动作电位在时间和空间上的叠加,由于这些动作电位的传导速度不同,他们的离散度会随着传导距离的增加而增加,故其叠加效应表现为振幅减小,时程变长。
3.2 单相、双相动作电位的产生机制 神经纤维在外加刺激下产生动作电位,即该处出现了膜内外电位的暂时性倒转,由静息时的内负外正变为内正外负。将两个引导电极R-与R+置于正常完整的神经干表面,当神经干一端受刺激兴奋后,动作电位会向未兴奋处传导,首先通过R-电极,导致该处膜外电位变为负,产生的是从R+流向R-的电流,可记录到一个正相波,接着通过R+电极,产生的是从R-流向R+的电流,可记录到一个负相波,合称为双相动作电位。
由于动作电位的传导是依靠局部电流来完成的,因此,它要求神经在结构和功能上是完整的,如果将两个引导电极之间的神经组织损伤(或麻醉、低温处理等),即破坏了神经结构上的连续性或功能上的完整性,可以阻滞动作电位的传导[4],兴奋波只能通过第一个引导电极,不能传导至第二个引导电极。这样就只能记录到一个正相波,此称为单相动作电位。
3.3 双相动作电位波形的特点及其成因分析 分别测量中枢端两对电极引导的双相动作电位和末梢端第1对电极引导的双相动作电位(2.1和2.3),均发现正相振幅显著大于负相振幅,正相时程显著小于负相时程这一共同特点,其可能的解释有:(1)随着神经纤维由中枢端到末梢端的不断分支,坐骨神经干的中枢端所含的神经纤维多于末梢端,神经纤维的多寡造成波形正相振幅大于负相;(2)如3.1所述,神经干内不同类型和直径的神经纤维传导速度不一,这些神经纤维上的动作电位会随着传导距离的增加而逐渐离散,在时间和空间上叠加形成振幅减小,时程变长的效应;(3)当引导电极间距离小于动作电位的波长时,正相、负相的动作电位会相互影响,即两个不对称的波反向叠加,形成复合的双相动作电位。
(1)由于神经纤维由中枢端到末梢端不断分支,故神经纤维的多寡可能是双相动作电位波形特点的成因之一;但是在中枢端引导时,根据神经纤维传导的绝缘性,兴奋自末梢端传至中枢端过程中兴奋的神经纤维数目始终不变,而结果仍显示动作电位正相振幅大于负相,正相时程小于负相,由此可见神经纤维的多寡并非双相动作电位波形特点的最主要成因。
(2)对于假说2,我们设计了实验观察引导电极间距离对动作电位特征的影响(2.2)。根据假说2,动作电位的振幅和时程与引导电极的间距大小有关。据此,若保持R-电极的位置不变,将R+电极由近向远置放,预期结果应为:双相动作电位的正相振幅、时程保持不变,负相振幅逐渐减小、时程逐渐变长。然而实验结果表明(表2、表3):正相振幅、时程都随着引导电极间距的增大而逐渐增大;负相振幅、时程随引导电极间距增大先逐渐增大,至电极间距>20mm后变化不明显。由此可见假说2也不是形成双相动作电位波形特点的最主要因素。
(3)对于假说3,可以通过以下实验结果加以证实: ①
假说3的理论基础在于动作电位在神经上是以波的形式传播,在空间上有一定的波长,而并非质点。实测动作电位传导速
度为36.03±4.29m/s(表5),单相复合动作电位时程为1.70±0.46ms(表4),两者相乘估计复合动作电位波长为39.4mm-87.1mm,大于实验中引导电极的间距(10-30mm)。因此,当动作电位波的前缘到达第二个传导电极时,第一个引导电极仍处于动作电位波范围内,即两引导电极处的膜都处于去极化状态,只不过程度不同,此时R-和R+之间的电流可以认为R-去极引起的正向电流和R+去极引起的负相电流综合后的结果,在动作电位波上表现为两个反向波的叠加,正相波和负相波均有部分被抵消。 ②
同时,单相动作电位的记录结果表明,动作电位波的波形并不对称,而是呈陡升缓降趋势(图2),因此在两波叠加处,
正相波主要在缓慢复极期,负相波主要在快速去极期,负相波因变化快而占主导,叠加后整体表现为负相振幅;同时,负相波的去极期与正相波完全叠加,振幅减小的程度大于正相波。故复合动作电位表现为正相波的振幅大于负相,时程小于负相。(图3)
图2 单相复合动作电位波形图。可见波形并非左右对称 图3双相动作电位延时叠加波形示意图 ③
夹伤神经干后,单相动作电位的振幅和时程均显著大于原双相动作电位的正相振幅和时程(表4),说明双相动作电位的
负相波通过两波的叠加对正相波起到了衰减作用,同时也进一步说明了两波叠加是发生在正相波的去极过程中;若两波叠加发生在正相波的复极过程中,正相波仅时程减小,振幅不变。 ④
随着引导电极间距的增大,正相振幅、时程都随着引导电极间距的增大而逐渐增大;负相振幅、时程随引导电极间距增大
先逐渐增大,至电极间距>20mm后变化不明显(表2、表3)。其原因是随着两引导电极间距增大,正负两相波的叠加程度逐渐减小,故相互之间的衰减作用逐渐减弱,导致正负两相波均逐渐增大。 ⑤
用3 mol/L KCl溶液处理R2+处的神经干,4%Procaine溶液处理R1+处的神经干之后,由于药物处理作用,该电极引导出
的负相波振幅减小、时程变短,进而导致了另一个电极引导出的正相波振幅增大,时程变长(表6、表7),这也表明原先不对称的正、负相波叠加是导致正相波衰减的主要原因。
由此可见,引导电极间距小于动作电位波长,导致不对称的正相波和负相波叠加是形成该波形特点的最主要原因。
此外,值得注意的两个反常现象是:(1)引导电极间距离对动作电位特征的影响实验中,负相波在电极间距>20mm后变化不明显(表2、表3),其可能的解释是:随着电极间距的增大,两波叠加程度逐渐减弱,但同时起传导作用的神经纤维数量也在逐渐减小。前者使负相波增大增宽,后者使其减小变窄。当电极间距<20mm时叠加程度的作用强于神经纤维数量的影响,故总体表现为负相波的增大增宽,但是当电极间距>20mm时,由于两波的叠加程度对于负相波振幅和时程的影响逐渐减弱,故二者作用相近,表现为负相波振幅和时程变化不明显。我们推测,如果电极间距进一步增大,负相波最终将会由于神经纤维的减少而开始减小变窄。可见神经纤维数量的减少在末梢引导的双相复合动作电位波形形成中起到了一定作用;(2)在中枢端引导的双相复合动作电位中,第1对电极的正、负相波振幅均显著大于第2对电极,第1对电极正相时程小于第2对电极,两对电极的负相时程无显著性差异。可能的解释是:从末梢端到中枢端,各条神经纤维上的动作电位会因传导速度的不同,随着传导距离的增加而逐渐离散,在时间和空间上叠加形成振幅减小,时程变长的效应。
综上所述,双相复合动作电位呈现正相振幅大于负相,正相时程小于负相的特点,其最主要成因是引导电极间距小于动作电位波长,导致不对称的正相波和负相波叠加。同时,根据上文所提示的两个反常现象,可以推测:神经纤维的多寡以及不同神经纤维上的动作电位传导速度不一这两个因素也在一定程度上参与了这一特点的形成。 3.4
动作电位的传导特征和传导速度 神经传导是依靠局部电流来完成的,因此它要求神经纤维在结构和功能上都是完整的,
如果神经纤维被切断或局部受麻醉药作用而丧失了完整性,则因局部电流不能很好地通过断口或麻醉区而发生传导阻滞。本实验通过机械损伤(2.3)、细胞外高钾(2.6)、局部麻醉剂Procaine处理神经干(2.7)后,均导致了远端神经干电极引导的负相波减弱或者消失,证实了神经传导的这一特性。其机制是:机械损伤破坏了神经纤维结构的完整性;应用KCl后细胞外高钾使膜静息电位的绝对值下降,Na+通道失活而关闭,去极化作用减弱或消失,动作电位无法产生;局部麻醉药通过破坏神经纤维膜上的Na+通道,降低神经纤维的兴奋性,阻断动作电位的传导 [ 4 ,5 ]。
人工刺激神经纤维的任何一点引发冲动时,由于局部电流可在刺激点的两端发生,因此,冲动可向两端传导,表现为传导的双向性,本实验刺激坐骨神经干中枢端,可在其末梢端引导出动作电位,反之亦然,由此可证明神经冲动传导的双向性。 动作电位的传导有一定速度,不同类型的神经纤维其传导速度不同,这与神经纤维的直径、髓鞘的厚度及温度等有密切关系。
蛙类坐骨神经干中以Aα类纤维为主,传导速度大约为35~40m/s。本实验测得蟾蜍坐骨神经干动作电位的传导速度为36.03±4.29m/s ,符合理论范围。 主要参见陆源的讨论
第六周 药动学
1药代动力学参数计算及其意义。 1生物利用度
指被吸收经过肝脏首关消除过程后能进入体循环的药物相对量和速度。 即F=(A/D)*100%,D为服药剂量,A进入体循环的药量。
绝对口服生物利用度=【口服等量药物AUC/静脉注射定量药物后AUC】*100% 相对生物利用度=(试剂药AUC/标准要AUC)*100% 生物利用度还反应药物吸收速度对药效的影响。 2表观分布容积
理论上药物均匀分布应占有的体液容积,并非药物在体内占有的真实体液容量,单位L或L/kg。
计算方法:从静脉注射一定量(A)药物待分布平衡后,按测得的血浆浓度计算该药所占的血浆容积。Vd=A/C0,多数药物Vd值均大于血浆容积。
Vd的大小反映药物在体内分布的情况,大的药物与组织蛋白结合多,主要分布于细胞内液及组织间液;小的与血浆蛋白结合多,较集中于血浆。Vd不随A多少而改变。 3半衰期
一般指血浆药物消除半衰期。
药物以一级动力学消除时,t1/2与消除速率常数ke的关系为t1/2=0.693/ke,为一不变常数。
t1/2意义:(1)t1/2反应药物在体内消除快慢的程度,即t1/2长的药物在体内消除较慢,同时也反应机体对该药物消除的能力;(2)t1/2与药物转运和转化关系为,一次用药后经4-6个t1/2后体内对该药物消除量达95%。同理,若每隔1个t1/2用药一次,4-6个t1/2后达到95%。(3)肝肾功能不良者,药物的t1/2改变,绝大多数药物的t1/2延长。可通过测定病人肝肾功能或药物的t1/2来调整用药剂量或给药间隔,以避免药物积蓄中毒。 4血药浓度 5消除速率常数k
指单位时间内药物被消除的比率。 dC/dt = - kCn
一级消除动力学 n = 1 dC/dt = - kC 零级消除动力学 n = 0 dC/dt = k 6清除率CL
清除率是指单位时间内有多少体液容积内的药量被清除,与消除速率常数的关系为 CL=k*Vd
课本中的PSP主要是经过肾脏排泄,肾功能受损后,PSP的排泄速率减缓,与消除有关的常数t1/2,k,CL都会发生改变。 零级动力学公式说明体内药物过多时,机体只能以最大能力将体内药物消除,为恒速消除。
一级动力学公式中半衰期是恒定值,体内药物按瞬时血药浓度以恒定的百分比消除。消除速率常数不表示单位时间内消除的实际药量,而是体内药物瞬时消除的百分比。
药物浓度时间曲线。
体内药量随时间而变化的过程是药动学研究的中心。时量关系
一室模型中,曲线在峰值浓度时吸收和消除速度相等。从给药时至峰值浓度的时间称为达峰时间,曲线降段主要是药物消除过程。血药浓度下降一半的时间称为消除半衰期。血药浓度超过有效浓度(低于中毒浓度)的时间称为有效期。曲线下面积与吸收入体循环的药量成比例,反映进入体循环药物的相对量。
药动学模型。
房室模型是药代动力学研究中广泛采用的模型。
各种计算将机体视为一个整体空间,假设药物在其中转运迅速,瞬时达到平衡的条件下推导而得的,即一室模型one-compartment model。
大多数药物进入体内是按二室模型转运。若药物进入机体后先在血流量丰富的器官组织(中央室)均匀分布,然后一方面快速向外周组织(外周室)分布,一方面缓慢排出体外,由于同时发生,所以时量曲线在半对数坐标上成快速下降(分布相)。当外周室与中央室浓度达到平衡时,可以看做是一室模型,此时只有缓慢消除,时量曲线呈缓慢下降(消除相)。这样使得时量曲线呈双向曲线。
重要代谢排泄器官损伤对药代动力学的影响如何?临床给药方案的制定应该注意哪些方面?
肝【生物转化】:肝脏微粒体的细胞色素P450酶系统是促进药物生物转化的主要酶系统,故又简称肝药酶。能够增强酶活性的药物称酶诱导剂,能够减少酶活性的药物称酶抑制剂。 苯巴比妥是酶诱导剂 西咪替丁是酶抑制剂
肾【排泄】:肾脏是主要的排泄器官
游离的药物能通过肾小球过滤进入肾小管。随着原尿水分的吸收,药物浓度上升。当超过血浆浓度时,那些极性低,脂溶性大的药物反向血浆扩散(再吸收),排泄较少也较慢。只有那些经过生物转化的极性高、水溶性代谢物不被再吸收而顺利排出。由于转运体的存在,同类药物间可能有竞争性抑制。碱化尿液使酸性药物在尿中离子化,酸化尿液使碱性药物在尿中离子化,利用离子障原理阻止药物再吸收,加入其排泄,是药物中毒常用的解毒方法。
注意方面:
药物方面:药物剂型和给药方法;联合用药及药物相互作用。
机体方面:年龄、性别、遗传异常、病理情况、心理因素、长期用药后机体对药物反应变化
论文补充:肝药酶存在于肝细胞中,以CYP3A4/5/7为主,对药物起着氧化代谢的作用。CCl4通过氧化应激、改变相关酶系、改变细胞因子活性和引起细胞凋亡等机制强烈引起肝细胞坏死,致肝脏毒性。SD-Na在体内的代谢主要通过肝药酶的氧化作用。因此,CCl4致肝损时,肝细胞内的肝药酶活性降低,SD-Na生物转化受阻,因此药物血浆浓度下降明显低于正常者,药物清除半衰期延长,药效持续时间明显延长,实验观察到的直接结果是肝受损小鼠昏睡时间明显延长。实验证实,肝功能受损主要是通过降低药物的代谢速率影响药物的作用时间。
肾损家兔K值下降,t半衰期变长,CL下降。
肾功能受损时, 游离PSP清除速率减慢,导致平衡左移减慢,血浆浓度下降缓慢,即同一时刻的血浆浓度Ct应低于正常者,血浆药物浓度升高,清除速率下降,药动力学参数的变化应表现为:k减少,t1/2延长,Vd不变,CL降低。
肝功能受损时,硫喷妥钠的生物转化受阻,麻醉作用维持时间延长。
第八周 心脏灌流
蟾蜍心脏的起搏点是什么?静脉窦 蟾蜍心脏通过何种方式获得营养?---- 离体蟾蜍心脏活动能维持多长时间?----- 心脏兴奋-收缩藕联?----- 心肌细胞胞浆钙增高的来源?------ 心肌细胞胞浆钙降低的去处?------
低钙Renger’s solution灌流心脏对心脏活动的作用及机制 高钙Renger’s solution灌流心脏对心脏活动的作用及机制 高钾Renger’s solution灌流心脏对心脏活动的作用及机制 Adrenaline 对心脏活动的作用及机制 Acetylcholine 对心脏活动的作用及机制 版本1
4.1 低钙对心脏活动的影响
低钙任氏液灌流的心脏其收缩末期张力EST小于正常任氏液灌流心脏的EST(p<0.01)。即低钙任氏液灌流后心脏收缩力变小。①心肌细胞和骨骼肌细胞都以Ca2+作为兴奋-收缩耦联的媒介。心肌细胞的肌质网终末池不发达,兴奋-收缩耦联所需的Ca2+除从终池释放外,还需由细胞外液的Ca2+通过肌膜和横管向细胞内流动[2]。Ca2+内流在心肌收缩活动中起着重要的作用,它不但可直接升高胞内Ca2+浓度,而且还可诱发肌质网释放Ca2+。所以当细胞外液的Ca2+浓度降低,兴奋时细胞外内流的Ca2+量减少,同样Ca2+内流的正反馈作用—诱发肌质网释放Ca2+减弱,胞内Ca2+浓度较低,则心肌的收缩力减弱。②由实验结果可知低钙任氏液灌流后心脏舒张末张力EDT 1.27±0.29 g 大于正常,即舒张不完全。根据心泵功能的自身调节—Starling机制,心脏在舒张期充盈愈大,心脏受牵拉也就愈大,相当于骨骼肌的初长度和前负荷增加,则心室的收缩力量也愈强,搏到主动脉的血量也愈多。反之,舒张不完全,心脏充盈量减少,心肌前负荷降低,则也影响到心室的收缩力,使低钙任氏液灌流后心脏收缩力变小。
低钙任氏液灌流的心脏其舒张末张力EDT大于正常任氏液灌流的心脏EDT(p<0.01),即舒张不完全。可能是:①细胞外低钙抑制了Na+—Ca2+交换体的活性。由于在兴奋-收缩耦联过程中,从膜外进入膜内的Ca2+必须在很短的时间内排出膜外,主要依靠Na+—Ca2+交换体。胞内恢复钙稳态减慢,Ca2+与肌钙蛋白分离减慢,故舒张不完全。②由以上实验结果可知低钙灌流后心脏收缩力变小,而心室舒张的势能来自心室的收缩,凡是削弱收缩性的病因也可通过减少舒张势能影响心室的舒张。故收缩力减弱,也可反过来使心脏舒张不完全。 综上,低钙可使心脏收缩力减弱,舒张不完全。
4.2 高钙对心脏活动的影响
高钙任氏液灌流的心脏其收缩末期张力EST大于正常任氏液灌流心脏的EST(p<0.01),即收缩力增强。①与低钙相反,在一定范围内,细胞外液的Ca2+浓度升高,兴奋时细胞外内流的Ca2+量增多,同样Ca2+内流的正反馈作用—诱发肌质网释放Ca2+增多,心肌的收缩力增强。②本实验结果高钙任氏液灌流使心脏舒张更完全。根据Starling机制,舒张完全,心脏充盈量增多,心肌前负荷增高,则心室的收缩力量也愈强。
高钙任氏液灌流的心脏其舒张末张力EDT小于正常任氏液灌流的心脏EDT(p<0.01),即舒张更完全。由于心室舒张的势能来自心室的收缩,且以上实验结果说明心脏收缩力增强,故心室舒张势能因收缩增强而增大,则心室舒张更完全。Na+—Ca2+交换?
综上,高钙可使心脏收缩力增强,舒张更完全。
4.3 高钾对心脏活动的影响
高钾任氏液灌流的心脏其收缩末期张力EST小于正常任氏液灌流心脏的EST(p<0.01),即收缩力减弱。细胞外液的K+与Ca2+在心肌细胞膜有竞争作用,因此高钾血症时,细胞外液K+浓度增高,可抑制心肌细胞复极化2期时的Ca2+内流,因而使兴奋-收缩耦联作用减弱,心肌收缩性降低。
高钾任氏液灌流的心脏其舒张末张力EDT大于正常任氏液灌流的心脏EDT(p<0.01),即舒张不完全。以上实验结果知高钾灌流后心脏收缩力降低,而心室舒张的势能来自心室的收缩。收缩性降低,即舒张势能减少,心脏舒张不完全。
高钾任氏液灌流心脏后心率小于正常任氏液灌流心脏的心率(p<0.05),即高钾灌流后心率减慢。细胞外液高钾,心肌细胞的静息膜电位降低,膜上的快钠通道部分失活或能被被激活的快钠离子通道减少,以致0期时的钠内流减慢、减少,导致0期除极速度减慢,幅度减少,因而兴奋的扩布减慢,传导性降低,可发生传导延缓或阻滞。如此,静脉窦的兴奋传导受阻滞而使心率减慢。
综上,高钾可使心脏收缩力减弱,舒张不完全,心率减慢。
4.4 乙酰胆碱(ACh)和阿托品(Atr)对心脏活动的影响
乙酰胆碱任氏液灌流的心脏其收缩末期张力EST小于正常任氏液灌流心脏的EST(p<0.01),即乙酰胆碱灌流后心脏收缩力减弱。乙酰胆碱作用于心肌M胆碱能受体后,可抑制腺苷酸环化酶,因此细胞内cAMP浓度降低,肌质网释放Ca2+减少。故心脏收缩减弱。
乙酰胆碱任氏液灌流的心脏其舒张末张力EDT大于正常任氏液灌流的心脏EDT(p<0.01),即乙酰胆碱灌流后心脏舒张不完全。这可能也因为收缩力减弱,舒张势能降低,从而使心脏舒张不完全。
阿托品加入到已用Ach任氏液灌流的心脏后,心脏的舒张末张力EDT变小(p<0.01);心脏的收缩末期张力EST 增大(p<0.01)即收缩增强,舒张更完全。阿托品作用机制为竞争性拮抗M胆碱受体。阿托品与M胆碱受体结合后,阻断Ach与受体结合,从而拮抗它的激动作用。故Ach对心脏的负性变力作用减弱,心脏收缩力开始恢复,舒张变得完全。 综上,乙酰胆碱可使心脏收缩力减弱,舒张不完全;阿托品可阻断乙酰胆碱的作用。
4.5 肾上腺素(Adr)对心脏活动的影响
Adr任氏液灌流的心脏其收缩末期张力EST大于正常任氏液灌流心脏的EST(p<0.01),即收缩力增强。肾上腺素能作用于心肌细胞膜上的β肾上腺素能受体,从而激活腺苷酸环化酶,使细胞内cAMP浓度升高,继而激活蛋白激酶和细胞内蛋白质的磷酸化过程,使心肌膜上的钙通道激活,故在心肌动作电位平台期Ca2+的内流增加,细胞内肌质网释放的Ca2+也增加,其最终的效应使心肌收缩能力增强[3]。即肾上腺素有正性变力作用。
Adr任氏液灌流的心脏其舒张末张力EDT小于正常任氏液灌流的心脏EDT(p<0.05),即舒张更完全。①肾上腺素能促使肌钙蛋白对Ca2+的释放和加速肌质网对Ca2+的摄取,故能加速心肌舒张。②由于心室舒张的势能来自心室的收缩,心脏收缩力增强,心室舒张势能增大,则心室舒张更完全。故Adr灌流后的心脏舒张更完全。
Adr任氏液灌流心脏前后,心率无明显改变(p>0.05)。由于起搏点静脉窦未受肾上腺素影响,心率未加快。 综上,肾上腺素可使心脏收缩力增强,舒张更完全。
4.6 普萘洛尔(Pro)对肾上腺素的作用
肾上腺素加入到已用Pro任氏液灌流过的心脏后,心脏的收缩末期张力EST小于原先Pro任氏液灌流心脏的EST(p<0.05),即收缩减弱。普萘洛尔能竞争性阻断β受体,能有效抑制β肾上腺素能受体激活所介导的心脏生理反应如心率加快、心肌收缩力增强等[5]。即普萘洛尔阻断β受体可使心脏收缩力降低。实验中,加入肾上腺素仍继续收缩减弱,可能是由于操作误差造成,即未等到普萘洛尔对心肌的作用达到稳定就加入了肾上腺素。心脏收缩减弱的结果可能仍是由普萘洛尔的作用造成。 5 结论
高钙、肾上腺素可使心脏收缩力增强,舒张更完全;而低钙、高钾、乙酰胆碱使心脏收缩力减弱,舒张不完全;高钾可使心脏心率减慢;阿托品有阻断乙酰胆碱的作用。 我版
心室肌细胞属于快反应细胞,整个动作电位期可分为0、1、2、3和4 期。0期是除极期,电压门控钠通道激活,正反馈的钠内流使膜迅速去极化。1期,即快速复极早期,机制是钠通道的失活和瞬间外向钾通道的激活。平台期(2期)的形成是由于内向电流与外向电流平衡的结果。内向电流有三个:ICa-L,INa/Ca和慢钠通道电流,以ICa-L为主,它失活缓慢,在整个平台期持续存在。外向电流也有三个:内向整理钾通道电流(IK1),延迟整理钾通道电流(IK)和平台钾通道电流,以IK为主。ICa-L的失活和IK的逐渐加强终止了平台期而进入快速复极末期(3期)。4期(静息期)是3期膜复极完毕,膜电位恢复后的时期,稳定于静息电位水平[2]。
平台期膜电位下降很缓慢,是Ca2+内流的主要时期,因而与心肌的兴奋-收缩耦联密切相关。当细胞膜去极化时,电压门控钙通道(ICa-T 、ICa-L)开放,Ca2+内流,[Ca2+]i的突然增加触发肌质网Ca2+通过位于肌质网膜上的Ryanodine受体钙释放通道(为主)和IP3受体通道释放入胞浆,从而引起细胞兴奋-收缩耦联等生理活动,这一过程称为Ca2+诱发Ca2+释放。心肌的兴奋-收缩
耦联机制:胞浆中的Ca2+与肌钙蛋白结合后,解除肌钙蛋白对收缩蛋白(肌动蛋白和肌球蛋白)的抑制作用,使肌动蛋白细丝和肌球蛋白粗丝相对滑行而引起收缩。平台期末Ca2+内流中止,肌质网膜上的Ca泵迅速泵回Ca2+,细胞膜上的钙泵泵出Ca2+,导致收缩终止和舒张的开始。其中肌质网膜上的Ca泵主动回收80%的Ca2+,Na/Ca交换体外排10%~20%的Ca2+。Na/Ca交换体在维持心肌细胞Ca2+稳态上起着重要的作用,其功能异常或障碍可导致心脏收缩舒张异常,引发相关疾病,如心律失常,心力衰竭。Na/Ca交换体是[Ca2+]i依赖性激活:[Ca2+]i降低,交换体活性降低,Ca2+外排减少,[Ca2+]i升高,交换体活性增强,Ca2+外排增多。因此,[Ca2+]i升高所致的正性肌力表现为收缩末期张力升高,舒张末期张力降低,[Ca2+]i降低所致的负性肌力表现为收缩末期张力降低,舒张末期张力升高[3]。
本实验观察到,影响Ca2+内流或外排都能影响[Ca2+]i。无钙任氏液灌流心脏后,EDT显著性增强,EST显著性减弱;而高钙任氏液灌流心脏后,EDT减弱明显,EST增强显著。这是因为无钙任氏液灌注直接减少内流的Ca2+;胞外高钾,抑制平台期L型钙通道的Ca2+内流,呈负性肌力作用。高钙溶液灌注直接增加内流的Ca2+;结果是[Ca2+]i升高,呈正性肌力作用。
高钾溶液灌注心脏后,收缩力减弱,心率减慢,这可能与其干扰了心肌复极2期Ca2+内流,影响兴奋-收缩偶联有关。同时,快反应自律细胞膜对K+的通透性增高,4相K+外向电流增大,自动去极化延缓,引起自律性降低,可出现窦性心动过缓,甚至窦性停搏[4]。
本实验还发现,Adrenaline溶液灌流心脏后,心脏收缩力增强;Acetylcholine溶液灌流心脏后,心脏收缩力减弱,在加入M受体阻断剂atropine和非选择性β受体阻断剂Propranolol后,能分别阻断Acetylcholine和Adrenaline的作用。
这一结果提示,Adrenaline可能通过激活β受体和其耦联的G蛋白-AC-cAMP-PKA途径,使L-型钙通道蛋白磷酸化而开放,Ca2+内流增加,使[Ca2+]i升高,呈正性肌力作用。而Acetylcholine与心肌膜上的毒蕈碱2型受体(M2受体)结合,抑制腺苷酸环化酶,因此细胞内cAMP浓度降低,肌质网膜Ryanodine受体活性降低,通过该钙释放通道释放的Ca2+减少,使[Ca2+]i降低,呈负性肌力作用。EDT?
第九周 呼吸运动调节
呼吸是一种节律性运动,虽然起源于脑,但可受来自呼吸器官本身以及血液循环等其他器官系统感受器传入冲动的反射性调节,重要的反射有化学感受性呼吸反射和肺牵张反射,前者又分为外周化学感受器和中枢化学感受器。外周化学感受器存在于颈动脉体和主动脉体中,感受动脉血氧分压;中枢化学感受器的生理刺激是脑脊液和局部细胞外液中的[H+],不感受缺氧的刺激[2]。
延长气道,即增加了无效腔气量,肺泡通气量减少,每次吸入的新鲜空气真正有效的气体交换量减少,肺泡气体更新率降低,血中PaO2降低,PaCO2升高。高纯度N2使吸入气PO2降低,肺泡气、动脉血PO2降低。吸入含CO2的混合气,肺泡气PaCO2升高,动脉血PaCO2也随之升高。注入NaH2PO4,复制代谢性酸中毒模型,血中[H+]增大,pH降低。因此,延长气道、吸入N2、吸入CO2最终是通过降低血中PaO2、升高PaCO2和降低pH来实现对呼吸运动的调节。动脉血PaO2降低、PaCO2升高,刺激外周化学感受器,兴奋经窦神经和迷走神经传入延髓,反射性的引起呼吸加深加快。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,对中枢则是抑制作用。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,在一定程度上可以对抗它对中枢的抑制作用。但在严重低O2时,外周化学感受器反射不足以克服对中枢的抑制作用,将导致呼吸障碍,因此实验中不可长时间的通N2。动脉血PaCO2在一定范围内升高,可以加强对呼吸的刺激作用。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,冲动经窦神经和迷走神经传入延髓呼吸有关核团,反射性地使呼吸加深、加快,增加肺通气。中枢化学感受器在CO2通气反应中起主要作用。然而,因为中枢化学感受器对PCO2的时间延迟,所以本实验中当动脉血PaCO2突然增高时,外周化学感受器在应急快速呼吸反应中起重要的作用。动脉血[H+]对呼吸的调节主要是通过外周化学感受器实现的。虽然中枢化学感受器对[H+]的敏感性较外周的高,约为外周的25倍,但是H+通过血-脑屏障的速度很慢,限制了它对中枢化学感受器的作用。CO2、H+和O2三个因素中往往是一个因素的改变会引起其余因素相继改变或几种因素同时改变,三者间相互影响、相互作用,既可发生总和而加大,也可相互抵消而减弱。CO2溶于水生成H2CO3,解离出H+,因此PCO2升高往往伴随H+浓度也升高,两者作用发生总和,使肺通气反应进一步增强。PaO2下降时,也因肺通气量增加,呼出较多的CO2,使PaCO2和[H+]下降,从而减弱低O2的刺激作用。[H+]增加时,因肺通气增大使CO2排出增加,PaCO2下降,可部分抵消H+的刺激作用,使肺通气的增加较单因素H+浓度升高时小。因此实验观察到:不同处理方式下呼吸变化的幅度不同,高CO2下呼吸的变化远远大于高N2和[H+]增加下的呼吸变化。补碱(NaHCO3)可中和NaH2PO4引起的代谢性酸中毒时血中过多的H+,缓解高浓度H+对外周和中枢化学感受器的刺激,使呼吸恢复正常。
Dolantine主要通过激动中枢阿片受体发挥呼吸抑制作用,过量明显降低呼吸中枢对CO2的敏感性,也抑制桥脑呼吸调整中枢,使呼吸频率减慢,通气量减小。Nikethamide直接兴奋呼吸中枢,同时也可通过刺激颈动脉体化学感受器反射性地兴奋呼吸中枢,作用迅速、温和、短暂,用于解除Dolantine中毒所致的呼吸抑制。实验观察得,Dolantine中毒后迅速注射Nikethamide可发挥解救作用,但过量的Nikethamide可引起中枢神经系统广泛兴奋而导致心动过速、肌颤、僵直甚至惊厥致死。
肺牵张反射包括肺扩张反射和肺萎陷反射两种成分。肺萎陷反射在较强的缩肺时才出血,在平静呼吸的调节中意义不大。肺扩张反射是肺充气或扩张时抑制吸气的反射。牵张感受器位于从气管到细支气管的平滑肌中,当肺扩张牵拉呼吸道,使之也扩张时,感受器兴奋,冲动经迷走神经粗纤维传入延髓。在延髓内通过一定的神经联系使吸气切断机制兴奋,切断吸气,转入呼气。这样便实现了吸气和呼气的交替[2]。切断双侧迷走神经后,吸气不能被主动切断,吸气时相延长、加深,呼吸变得深而慢。切断一侧迷走神经时,仅该侧肺吸气延长,另一侧迷走神经仍能传入冲动促进吸气机制切断,进行正常呼吸,因此动物呼吸变化不明显。电刺激右侧迷走的中枢端,右侧迷走神经兴奋,冲动传入延髓,吸气切断机制兴奋,右侧肺出现一过性的屏气状态,但因左侧迷走被切断,左侧肺呼吸深而慢,因此实验观察到,每分通气量有减少趋势,但无显著性差异,呼吸频率无增加趋势。
代谢性酸中毒时,血浆中[HCO3-]原发性减少,pH降低。注射NaH2PO4后,其固定酸的H+被HCO3-缓冲,酸根增高,AG值增大。细胞外液H+增加后,血浆缓冲系统立即进行缓冲,HCO3-及其他缓冲碱不断被消耗,反映酸碱平衡的代谢指标包括AB、SB降低,BE负值增大,pH降低。如前所述,呼吸加深加快是代谢性酸中毒的主要临床表现,其代偿意义是使血液中H2CO3浓度继发性降低,维持HCO3-/ H2CO3比之接近正常,使血液pH趋向正常。呼吸的代偿反应是非常迅速的,动物在酸中毒1min后即出现呼吸加强,15min即达代偿。注射NaHCO3,通过补充血液中HCO3-,可纠正代谢性酸中毒。
胸膜腔负压是由肺的回缩力造成的。在生成发育过程中,胸廓生长的速度比肺快,胸廓的自然容积大于肺的自然容积,所以从出生后第一次呼吸开始,肺便被充气而始终处于扩张状态,胸膜腔内负压也即告形成并逐渐加大。所以正常情况下,肺总是表现出回缩倾向,胸膜腔内压始终为负值。 版本2
3.1 增加无效腔对家兔呼吸运动的影响 如2.1所示,用长胶管连接气管插管另一侧管后,家兔呼吸频率加快,通气量增加,呼吸加深加快。其原因是:连接长胶管后相当于人为延长了家兔的气道,使得解剖无效腔增大。一方面使气道阻力增加,通过呼吸肌本体感受性反射使呼吸运动加强[1];另一方面降低了气体的更新率,导致肺泡气PO2降低、PCO2升高,从而导致血中PaO2降低、PaCO2升高,通过外周和中枢化学感受器,反射性引起呼吸加深加快。
3.2 吸入氮气对家兔呼吸运动的影响 如2.2所示,增加吸入气中N2浓度,家兔呼吸频率增快,通气量增加。其原因是:吸入氮气相当于降低了吸入气体中的氧含量,导致肺泡和动脉血PO2降低,使外周化学感受器兴奋,反射性的引起呼吸加深加快,这种间接兴奋作用能在一定程度上抵消缺氧对呼吸中枢的直接抑制作用,使呼吸加强。
3.3 吸入二氧化碳对家兔呼吸运动的影响 如2.3所示,吸入高浓度的二氧化碳可家兔呼吸频率增快,通气量增加。其原因是:吸入高浓度二氧化碳可使动脉血CO2分压升高,CO2能迅速通过血脑屏障,与H2O形成H2CO3,继而解离出H+,从而刺激中枢化学感受器,引起呼吸中枢兴奋;同时PaCO2升高还能刺激外周化学感受器,反射性引起呼吸加深加快[2]。
3.4 静脉注射NaH2PO4对家兔呼吸运动和血气的影响 如2.4和2.6所示,静脉注射NaH2PO4可使呼吸频率增快,通气量增加,且动脉血PaCO2、PH、AB、SB显著降低,BE负值增加。其原因是:静脉注射NaH2PO4增加了血液H浓度使PH降低,消耗HCO3-使血浆HCO3-浓度降低(导致AB、SB降低,BE负值增加),造成家兔代谢性酸中毒。血液内H浓度增加,刺激了颈动脉窦和主动脉弓外周化学感受器及延髓中枢化学感受器,反射性地兴奋延髓呼吸中枢,导致呼吸加深加快,肺泡通气量增加,CO2排出增多,故动脉血PaCO2降低[2]。
3.5 静脉注射NaHCO3对家兔呼吸运动和血气的影响 如2.5和2.6所示,静脉注射NaHCO3可纠正酸中毒,使得PH、SB显著升高,BE负值显著减少,PaCO2和AB呈升高趋势。其原因是碳酸氢钠作为首选补碱药物,直接由静脉输入,使细胞外液的[NaHCO3]/[H2CO3]比值恢复正常,导致各项血气指标趋于正常。在本实验中补碱对酸中毒造成的呼吸加深加快改善不显著,其原因是:家兔在静脉注射NaH2PO4后由于其自身的代偿作用,导致呼吸一过性加深加快后很快回复到正常水平,此时若注射大量碳酸氢钠,会导致代谢性碱中毒,由于H+浓度降低,呼吸中枢短暂受抑制,使PaO2短暂下降,进而刺激呼吸中枢引起呼吸加深加快
[3]。在本实验中有几个小组的成员将静脉注射
++
[2]
NaH2PO4后回复到的正常水平与注射碳酸氢钠后的呼吸加深加快阶段相比较,造
成实验结果的混乱。
3.6 度冷丁和尼可刹米对呼吸运动的影响 如2.7和2.8所示,度冷丁可使呼吸变浅变慢,而尼可刹米可兴奋呼吸中枢,对抗度
冷丁的呼吸抑制作用。其机制为:度冷丁可以阻断延脑孤束核处的阿片受体从而引起呼吸抑制。尼可刹米主要兴奋延髓呼吸中枢,为呼吸兴奋药,既可直接兴奋呼吸中枢,也可通过刺激经动脉体化学感受器反射性的兴奋呼吸中枢[4]。
3.7 迷走神经对呼吸的调节 如2.9和2.10所示,切断迷走神经将使呼吸变深变慢。其机制是:正常的呼吸受肺牵张反射的调节,肺扩张时,牵拉呼吸道,牵张感受器兴奋,冲动经迷走神经传入延髓,在延髓内通过一定的神经联系使吸气及时转为呼气,从而避免了吸气时程过长。迷走神经中含有肺牵张反射的传入纤维,切断双侧迷走神经后,中断了肺牵张反射的传入通路,肺牵张反射作用被消除,呼吸变深变慢,而电刺激迷走神经中枢端,则可加速吸气动作和呼气动作的交替,使呼吸变浅变快[5]。 第十周
4.1夹闭颈总动脉对家兔动脉血压和心率的影响 如3.1所示,夹闭右侧颈总动脉后家兔收缩压、舒张压、平均动脉压和心率均显著升高。其原因是:夹闭右侧颈总动脉可使右侧颈动脉血压下降,颈动脉窦的压力感受器发放神经冲动减少。由于这些神经冲动经窦神经传入后,可使延髓心血管中枢的交感神经元抑制,迷走神经元兴奋,因此传入神经冲动减少可使心交感紧张和交感缩血管紧张活动增强,心迷走紧张活动减弱[1],机体出现心率加快、心输出量增加,外周血管阻力增加,动脉血压上升等表现。 4.2 电刺激迷走神经对家兔动脉血压和心率的影响 如3.2所示,电刺激右侧迷走神经外周端后家兔收缩压、舒张压、平均动脉压和心率均显著下降。其原因是:电刺激迷走神经外周端后,其中的副交感神经纤维兴奋,其末梢释放的乙酰胆碱与M受体结合后,可使窦房结在复极过程中K+外流增加,最大复极电位变得更负,自动除极到达阈电位所需的时间变长,窦房结的自律性降低,心率减慢;此外,乙酰胆碱还能抑制腺苷酸环化酶,使细胞内cAMP浓度降低[3],继而减少Ca2+内流和肌质网上Ca2+的释放,最终效应是引起心脏负性的变时变力作用。心肌收缩力减弱,造成心输出量减少,引起血压降低[2]。
4.3 注射去甲肾上腺素对家兔动脉血压的影响 如3.3所示,注射去甲肾上腺素后家兔收缩压、舒张压、平均动脉压均显著上升,心率显著下降。其原因是:去甲肾上腺素主要与血管平滑肌上的
受体结合,发挥缩血管效应,也可与心肌的
受体结合,产
生正性的变时变力变传导作用。静脉注射去甲肾上腺素,可使全身血管广泛收缩,动脉血压升高;血压升高又使压力感受性反射活动加强,造成心率下降。压力感受性反射对心脏的抑制效应超过了去甲肾上腺素对心脏的直接兴奋效应,故心率减慢[3]。 4.4 急性失血过程中,平均动脉压和血红蛋白浓度变化的机制分析
家兔急性失血后各时间点收缩、舒张压和平均动脉压均较失血之前显著下降,失血后各时间点之间无显著性差异(P>0.05)。其原因是:本次实验在失血后各时间点均要取血1-2ml,较大的取血量应导致血压逐渐下降。但是急性失血早期,交感系统发挥快速而短暂的代偿作用,失血的瞬时,动脉血压下降,血容量减少,机体通过压力感受性反射和容量感受性反射,使阻力血管、容量血管收缩、心脏活动增强以维持动脉血压。同时,急性失血引发应急反应,交感-肾上腺髓质系统兴奋,儿茶酚胺大量分泌,全身容量血管、阻力血管广泛收缩,外周阻力增加,组织灌流量减少,回心血量增加,这些血压的维持因素均对抗着血压的改变,使血压在血容量大量丢失的情况下可以逐渐恢复,保证重要脏器的灌注。故在各时间点较大量采血的情况下,家兔动脉血压仍能够维持相对稳定。
失血前和失血后0min的红细胞计数、血红蛋白浓度和红细胞比容均无显著性差异(P>0.05),失血后红细胞计数、血红蛋白浓度和红细胞比容均逐渐下降(数值和P值见表4)。即在急性失血过程中,家兔血浆Hb浓度无显著变化;在失血停止后的30min内,血浆Hb浓度逐渐降低,其机制如下:急性失血引起交感-肾上腺髓质系统兴奋,导致儿茶酚胺大量分泌,出现全身血管的广泛收缩,由于微循环反应的不均一性,微动脉和毛细血管前括约肌比微静脉对儿茶酚胺更为敏感,致使毛细血管前阻力大于后阻力,流体静压下降,体液发生了重分布,组织液进入毛细血管,部分代偿了丢失的血浆容量,在此过程中,血液被稀释,血浆Hb浓度逐渐下降。
失血停止后,除了交感-肾上腺髓质系统之外,作用缓慢而长效的“肾脏-体液-压力”调节机制也开始参与代偿,主要包括容量感受性反射所致的ADH释放增加,肾灌流量减少所致的肾素-血管紧张素-醛固酮系统的调节作用,前者通过增加远曲小管、集合管对水钠的重吸收减少尿量,增加血容量,后者通过血管紧张素II的缩血管作用和醛固酮的保钠存水作用调节血压和血容量。如果失血量较少,不超过总量的10%,机体可通过上述代偿机制使血量逐渐恢复,不出现明显的心血管机能障碍和临床症状。
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