生理学 二、心肌的生理特性  奋性变化的重要特点。(2)相对不应期：从膜电位复极化－60mV-80至－80mV这段时间内，若给予闾上刺激，可绝对不应期 II I II11I I动作电位使心肌细胞产生动作电位，此期称为相对-100.., I I机械收缩不应期(relati ve refrac t01-y pe1iod, RRP)。此有效不应期II I I I11I11II l期已有相当数量的钠通道复活到备用状100200300态，但在阙刺激下激活的钠通道数量仍不时间(ms)足以产生使膜去极化达闾电位的内向电图4-12心室肌细胞动作电位、机栅收缩曲线与兴奋性流，故需加强剌激强度方能引起一次新的变化的关系示意图兴奋。U5)出于到可被激活的备用状态，且膜电位水平与阙电位接近，故一个低于阙值的刺激即可引起一次新的动作电位，此即超常期(su pran01malperiod, SNP)。`1。三蜘SNP在相对不应期和超常期，由千膜电位水平低于静息电位水平，而此时钠通道开放的速率和数量均低于静息电位水平，故新产生又由于心脏各部分的兴奋性恢复程度不一，心律失常的作用。2.影响心肌细胞兴奋性的因素组织细胞兴奋性的高低通常用刺激阙值的大小来衡量。闾值低者兴奋性高，闾值高者则兴奋性低。心肌细胞兴奋的产生包括细胞膜去极化达到闾电位水平以及(3)超常期心肌细胞继续复极，膜电位时间(ms)：100200300400由－80mV恢复到90mV这一段时期，其膜电－+30位值虽低于静息电位，但Na•通道已基本恢复邹知劝图4-13心室肌细胞复极电位与不应期、兴奋性的关的动作电位的0期去极化速度和幅度都低于正常（见图413)，兴奋传导速度也较慢（见后-ARP绝对不应期；ERP有效不应期；LRP：局部反应期；：：文），动作电位的时程和不应期都较短。由于RRP相对不应期；SNP：超常期为局部反应；b、和d：ae不应期较短，就容易产生期前兴奋（见后文）；为0期去极化速度和幅度均减小的动作电位产生的兴奋较易形成折返激动而导致快速性心律失常。有效不应期(ERP)和动作电位时程(APD)往往呈平行关系，但两者的影响因素不尽相同，故可有不同程度的改变。ERP反映膜的去极化能力(gNa的变化），APD则主要反映膜的复极化速度(gK的变化）。一般而言，ERP的相对延长(ERP/APD比值增大）有抗心律失常的效果。例如I类抗心律失常药奎尼丁使ERP和APD两者都延长但其ERP的延长大千APD的延长；利多卡因使ERP和APD，两者都缩短，但ERP的缩短小千APD的缩短。结果两种药物都使ERP/APD的比值增大，故都具有抗引起0期去极化的离子通道的激活这两个环节。任何能影响这两个环节的因素均可改变心肌细胞的兴奋性。


生理学 奋性变化的重要特点。(2)相对不应期：从膜电位复极化－60mV-80至－80mV这段时间内，若给予闾上刺激，可绝对不应期 (1)静息电位或最大复极电位水平：如果阙电位水平不变，而静息电位或最大复极电位的负值增大，则它与闾电位之间的差距就加大，因此引起兴奋所需的刺激强度增大，兴奋性降低。例如在ACh作用下，膜对K十通透性增高，K＋外流增多，引起膜的超极化，此时兴奋性便降低。反之，静息电位或最大复极电位的负值减小，使之与阙电位之间的差距缩短，引起兴奋所需的刺激强度减小，则兴奋性升高。但当静息电位或最大复极电位显著减小时，则可由于部分钠通道失活而使阙电位水平上移，结果兴奋性反而降低。例如，当细胞外K十浓度轻度升高时，由于膜电位轻度去极化，使膜电位与阙电位水平靠近，兴奋性就升高；而当细胞外K十浓度明显升高时，则膜电位显著减小，部分钠通道将失活，因而兴奋性反而降低。


生理学 奋性变化的重要特点。(2)相对不应期：从膜电位复极化－60mV-80至－80mV这段时间内，若给予闾上刺激，可绝对不应期 (2)阙电位水平：阙电位实质上是反映离子通道（钠通道或钙通道）电压依赖性的一种内在特性，它决定了在什么条件下钠通道或钙通道可被激活而大量开放。若静息电位或最大复极电位不变而闹电位水平上移，则静息电位或最大复极电位和阅电位之间的差距加大，引起兴奋所需的刺激阙值增大，兴奋性便降低。反之，阙电位水平下移则可使兴奋性增高。如低血钙时闾电位降低，导致兴奋性升高。而奎尼丁则因抑制钠内流而使闾电位升高，故兴奋性降低。但在生理情况下阙电位水平很少变化。(3)引起0期去极化的离子通道性状：引起快、慢反应动作电位0期去极化的钠通道和L型钙通道都有静息（备用）、激活和失活三种功能状态。这些通道处于哪种状态与当时的膜电位水平和该电位的时间进程有关，即这些通道都具有电压依赖性和时间依赖性。在快反应动作电位，当膜电位处千静息电位水平(-90mV)时，钠通道虽处于关闭状态，但因处在备用状态，在闾刺激条件下随时都可被激活。当膜去极化达到闹电位水平(-70mV)时，大量钠通道激活开放，并发生再生性循环，随后迅速失活而关闭。处于失活状态的钠通道不能马上再次激活开放，须等待膜复极化到－60mV或更负时才开始复活，且复活需要一个时间过程。只有当膜电位恢复到静息电位水平时，钠通道才全部恢复到静息（备用）状态（图4-14)。这就是为何落在有效不应期内的刺激不能产生有效兴奋的原因，因为此时钠通道正处于失活状态。可见，上述兴奋性的周期性变化主要决定于钠通道当时的功能状态。在慢反应动作电位，细胞的兴奋性决定千L型钙通道的功能状态，但L型钙通道的激活、失活和复活速度均较慢，其有效不应期也较长，可持续到完全复极之后。钠通道、钙通道是否处于备用状态是心肌细胞是否具有兴奋性的前提。钠通道、钙通道的状态还受许多药物的影响，使之激活或失活，这是各种直延续到心肌收缩活动的舒张早期。因此，心肌不会像骨骼肌那样发生完全强直收缩，而始终进行收缩和舒张交替的活动，从而保证心脏泵血活动的正常进行。


生理学 奋性变化的重要特点。(2)相对不应期：从膜电位复极化－60mV-80至－80mV这段时间内，若给予闾上刺激，可绝对不应期 在正常情况下当窦房结产生的每一次兴奋传到心房肌和心室肌时，心房肌和心室肌前一次兴奋的不应期均已结束，因此能不断产生新的兴奋，于是，整个心脏就能按照窦房结的节律进行活动。如果在心室肌的失活状态有效不应期后，下一次窦房结兴奋到达前，图4-14钠通道的三种状态模式图心室受到一次外来刺激，则可提前产生一次1＝通道激活门(m门）、失活门(H门）开放；0＝通道m门、H门关闭兴奋和收缩，分别称为期前兴奋(prematureexcitation)和期前收缩(premature systole)。


生理学 奋性变化的重要特点。(2)相对不应期：从膜电位复极化－60mV-80至－80mV这段时间内，若给予闾上刺激，可绝对不应期 期前兴奋也有其自身的有效不应期，当紧接在期前兴奋后的一次窦房结兴奋传到心室时，如果正好落在期前兴奋的有效不应期内，则此次正常下传的窦房结兴奋将不能引起心室的兴奋和收缩，即形成一次兴奋和收缩的＂脱失＂，须待再下一次窦房结的兴奋传来时才能引起兴6八扒八」＼八八／奋和收缩。这样，在一次期前收缩之后往往会出现一段较5长的心室舒张期，称为代偿间歇(compensatory pause)（图4-415)，然后再恢复窦性节律。但窦性心率较慢，下一次窦房结的兴奋也可在期前兴奋的有效不应期结束后才传到心3室，在这种情况下，代偿性间歇将不会出现。4.心肌不应期的离散度单个心肌细胞的不应期主2丿＼阱要反映细胞膜离子通道的状态。钠通道失活门堵住通道，1使通道处千失活状态不能对传来的冲动发生反应，是不应期产生的内在原因。但是只分析单个心肌细胞的不应期长图4-15期前收缩与代偿间歇模式图短往往不能反映不应性与动作电位在心肌细胞、全心脏传虚线指示给予刺激时间。曲线1~3：刺导中和心律失常中所起的作用，而需要分析一块心肌组织激落在有效不应期，不引起反应。曲线的不应期的长短，一块心肌中细胞的不应期是否均匀，其不4~6：刺激落在相对不应期，引起期前应期的离散度如何，才能说明心肌的不应期对千兴奋传导收缩和代偿间歇106第四章血液循环的影响。先天性长Q-T间期综合征患者其APD时差增大，其ERP的离散度大大增加，在此基础上发生早后去极化，可触发导致尖端扭转型室速｀札。（二）传导性心肌的传导性是指心肌细胞具有传导兴奋的能力或特性。兴奋传导不仅发生在同一心肌细胞上，而且能在心肌细胞之间进行。相邻心肌细胞之间以闰盘相连接，而闰盘处的肌膜中存在较多的缝隙连接(gap junction)，形成沟通相邻细胞间的亲水性通道，使动作电位能从一个心肌细胞传给与之相邻的另一个心肌细胞，从而实现细胞间的兴奋传导。


生理学 奋性变化的重要特点。(2)相对不应期：从膜电位复极化－60mV-80至－80mV这段时间内，若给予闾上刺激，可绝对不应期 1.兴奋在心脏内的传导心脏的特殊传导系统包括窦房结、房室结、房室束、左右束支和浦肯野纤维网，它们是心内兴奋传导的重要结构基础。心脏各部分心肌细胞电生理特性不同，细胞间的缝隙连接分布密度和类型不同，使得兴奋在心脏各部位的传导速度不同§沁。兴奋在心内的传播是通过特殊传导系统而有序进行的。起源于心脏内正常起搏点的窦房结产生的兴奋能直接传给心房肌纤维，房内的传导速度为0.4nvs。心房中还有一些小的肌束组成优势传导通路(preferential pathway)，其传导速度较快(1.0-l.21n/s)，可将兴奋直接传到房室结(atrioventri cular node,AVN，也称房室交界，atrioventricular junction)。这些纤维传导速度之所以快是因为其纤维较粗，方向较直。


生理学 奋性变化的重要特点。(2)相对不应期：从膜电位复极化－60mV-80至－80mV这段时间内，若给予闾上刺激，可绝对不应期 兴奋在房室结区的传导非常缓慢。兴奋从窦房结发生后约经0.5秒出现在房室束，其中约一半的时间用千通过房室结区非常纤细的交界纤维(junction fiber)，这些纤维的传导速度仅0.02m/s。房室结纤维的传导速度也很慢，仅约0. lm/s。这一区域的传导速度慢的可能原因有：心纤维直径细小，仅约0.3µm;＠细胞间闰盘上的缝隙连接数量比普通心肌少；＠这些纤维由较为胚胎型的细胞所构成，其分化程度低，传导兴奋的能力也较低。由于房室结区传导速度缓慢，且是兴奋由心房传向心室的唯一通道，因此兴奋经过此处将出现一个时间延搁，称为房－室延搁(atrioventricular delay)。房－室延搁具有重要的生理和病理意义，它保证了心室的收缩发生在心房收缩完毕之后，有利于心室的充盈和射血。但也使得房室结成为传导阻滞的好发部位，房室传导阻滞是临床上极为常见的一种心律失常。


生理学 奋性变化的重要特点。(2)相对不应期：从膜电位复极化－60mV-80至－80mV这段时间内，若给予闾上刺激，可绝对不应期 兴奋在浦肯野纤维内的传导速度在心内传导系统中是最快的，可达4m/s左右。这是由于浦肯野纤维十分粗大(70µm)，且含肌原纤维很少，而缝隙连接数最又很多，兴奋很容易在细胞间传导，加快了动作电位的传布。另外，由于这些纤维呈网状分布千心室壁，故能将兴奋迅速传到心室肌。兴奋从房室束传到浦肯野纤维末端，历时仅约0.03秒。兴奋在心室肌的传导速度约为lm/s，由于心室肌纤维呈双螺旋状环绕心室腔而排列，故兴奋不能直接由心内膜传向心外膜，而是呈一定角度沿螺旋方向传导。兴奋由心内膜表面传到心外膜表面需时约0.03秒。由于心室内传导系统传导兴奋迅速，所以左右心室也几乎同时收缩，形成功能性合胞体(functional syncytium)｀》。2.决定和影响传导性的因素心肌的传导性受结构和生理两方面因素的影响。


生理学 奋性变化的重要特点。(2)相对不应期：从膜电位复极化－60mV-80至－80mV这段时间内，若给予闾上刺激，可绝对不应期 (1)结构因素：心肌细胞的直径是决定传导性的主要结构因素，细胞直径与细胞内电阻呈反比关系，细胞直径大，细胞内电阻越小，局部电流越大，传导速度越快；反之亦然。心房肌、心室肌和浦肯野细胞的直径都较大，尤其是末梢浦肯野细胞直径更大，所以传导速度很快。而窦房结区细胞的直径很小，传导速度则很慢。此外，细胞间的连接方式是决定传导性的又一重要结构因素。细胞间缝隙连接构成了细胞间的低电阻通道，这种细胞间结合越多，缝隙连接通道数量就越多，则传导性越好。在某些病理情况下，如心肌缺血时，细胞间的缝隙连接通道可关闭，兴奋传导也明显减慢。传导性还受细胞分化程度的影响，分化程度低则传导慢。结构因素是决定传导性的固定的因素，对千各种生理或某些病理情况下心肌传导性的变化，不起重要的作用。(2)生理因素：心肌细胞的电生理特性是决定和影响心肌传导性的主要因素。心脏内兴奋的传导过程即动作电位的传导过程，而动作电位的传导受到以下因素的影响。


生理学 奋性变化的重要特点。(2)相对不应期：从膜电位复极化－60mV-80至－80mV这段时间内，若给予闾上刺激，可绝对不应期 l)动作电位0期去极化速度和幅度：动作电位0期去极化的速度和幅度是影响心肌传导速度最重要的因素。由千兴奋部位的0期去极化，使得与邻近未兴奋部位之间出现电位差，产生局部电流而引起兴奋传导。兴奋部位0期去极速度越快，局部电流的形成也越快，能很快地促使邻近部位去极达到闾电位水平，从而产生一新的动作电位，故传导能很快进行；兴奋部位0期去极化的幅度越大，兴奋部位与未兴奋部位之间的电位差也越大，局部电流也越强，能更有效地使邻近部位产生一新的动作电位，故兴奋传导也越快；局部电流大，其扩布的距离也大，使更远的部位受到刺激而兴奋，故传导加速。浦肯野细胞动作电位0期去极化速度比心室肌大一倍，这是它传导速度很快的原因之一。任何生理、病理或药物因素，凡能减慢动作电位0期最大去极化速率和动作电位幅度者，都会引起传导速度减慢S沁。


生理学 奋性变化的重要特点。(2)相对不应期：从膜电位复极化－60mV-80至－80mV这段时间内，若给予闾上刺激，可绝对不应期 2)膜电位水平：心肌细胞动作电位0期去极化的速度与幅度还受兴奋前膜电位水平的影响。在快反应细胞，钠通道性状决定着膜去极化达阙电位水平后通道开放的速度与数量，从而决定膜0期去极化的速度和幅度。钠通道的效率（可利用率）具有电压依赖性，它依赖于受刺激前的静息膜电位水平。在正常静息电位值(-90mV)条件下，膜受刺激达阙电位后，钠通道快速开放，0期最大去极化速度可达500V/s。膜电位降低则最大去极化速度显著降低。当膜电位降至－55mV时，则0期最大去极化速度几乎为零，因为此时Na十通道已失活关闭。如果膜电位大千正常静息电位水平，最大去极化速度并不增加，这可能是Na+通道效率已达极限之故。可见，在正常静息电位值条件下，钠通道处于最佳可利用状态。当静息电位减小时，动作电位升支的幅度和速度都降低，这将导致传导减慢乃至障碍。期前兴奋的传导减慢正是由于期前兴奋是在膜电位较小的条件下发生的缘故。


生理学 奋性变化的重要特点。(2)相对不应期：从膜电位复极化－60mV-80至－80mV这段时间内，若给予闾上刺激，可绝对不应期 3)邻近未兴奋部位膜的兴奋性：兴奋的传导是细胞依次发生兴奋的过程，因此未兴奋部位心肌膜的兴奋性的高低必然影响到兴奋沿细胞的传导。只有邻近未兴奋部位心肌的兴奋性是正常的，不是处于不应期时，兴奋才可以传导过去。当静息膜电位（在自律细胞为最大复极电位）增大或阙电位水平抬高时均可导致兴奋性降低。在此条件下，膜去极化达到阙电位所需时间延长，故传导速度减慢；反之，则传导加快。此外，如果邻近未兴奋部位膜电位过低，使膜中钠通道处于一种失活的状态，则兴奋部位传来的冲动亦不能使其产生新的动作电位，传导将在此发生障碍~o自动节律性简称自律性，是指心肌在无外来刺激存在的条件下能自动产生节律性兴奋的能力或特性。正常情况下仅小部分心脏细胞具有自律性。能产生自律性的细胞属千特殊传导系统，包括窦房结、房室结、房室束以及心室内的浦肯野纤维网等。1.心脏的起搏点心内特殊传导系统中各部分的自律细胞都以4期自动去极化的存在为其特征，但在正常情况下并非每种自律细胞都能产生主动的兴奋。在心脏自律组织中，以窦房结P细胞的自律性为最高，每分钟约100次，但由于受心迷走神经紧张的影响，其自律性表现为每分钟70次左右；房室结和房室束每分钟分别约50次和40次；末梢浦肯野细胞的自律性最低，每分钟约25次。在生理清况下，心脏活动总是按照自律性最高的组织所发出的节律性兴奋来进行的。产生兴奋并控制整个心脏活动的自律组织通常是自律性最高的窦房结，故窦房结是心脏活动的正常起搏点(normal pacemaker)，由窦房结起搏而形成的心脏节律称为窦性节律(sinus rhythm)。其他自律组织在正常情况下仅起兴奋传导作用，而不表现出其自身的节律性，故称为潜在起搏点(latent pacemaker)。只有当正常起搏点起搏功能障碍或传导发生障碍时，潜在起搏点的起搏作用才显现出来；或当潜在起搏点的自律性异常增高超过窦房结时，可代替窦房结产生可传播的兴奋而控制心脏的活动，此时异常的起搏部位称为异位起搏点(ectopic pacemaker),$02窦房结控制潜在起搏点的主要机制(1)抢先占领：窦房结的自律性高千其他潜在起搏点。当潜在起搏点在其自身4期自动去极化达到阙电位前，由窦房结传来的兴奋已将其激活而产生动作电位，从而控制心脏的节律活动。这一现象称为抢先占领(capture)或夺获。由于抢先占领的作用，使潜在起搏点自身的自律性不能显现出来。


生理学 奋性变化的重要特点。(2)相对不应期：从膜电位复极化－60mV-80至－80mV这段时间内，若给予闾上刺激，可绝对不应期 (2)超速驱动压抑：当自律细胞在受到高千其固有频率的刺激时，便按外来刺激的频率发生兴奋，称为超速驱动。在外来的超速驱动刺激停止后，自律细胞不能立即呈现其固有的自律性活动，需经一段静止期后才逐渐恢复其自身的自律性活动，这种现象称为超速驱动压抑(overdrive suppression)。由于窦房结的自律性远高于其他潜在起搏点，它的活动对潜在起搏点自律性的直接抑制作用就是一种超速驱动压抑。超速驱动压抑具有频率依赖性，即超速驱动压抑的程度与两个起搏点自动兴奋频率的差值呈平行关系，频率差值愈大，压抑效应愈强，驱动中断后，停止活动的时间也愈长。临床上常见的突然发生的窦性停搏时，往往要间隔较长时间才出现交界（房室结）性或室性的自主心律，就是这个原因。发生超速驱动压抑的原因之一是心肌细胞膜中钠泵活动的增强。当自律细胞受到超速驱动时，由于单位时间内产生的动作电位数目远超过按其自身节律所产生的动作电位数目，致使Na十内流和K十外流均增加，于是钠泵活动增强，产生的外向性泵电流增大，外排的Na十多于内流的K+，使细胞膜发生超极化（即最大复极电位增大），因此自律性降低。当超速驱动压抑停止后，增强的钠泵活动并不立即停止而恢复正常，故膜电位仍保持在超极化状态，此时该自律细胞自身4期自动去极化仍不易达到阙电位水平，故而出现一个短暂的心搏暂停，须待其自身的电活动恢复后，方可发生起搏活动。因此，在心脏人工起搏的清况下，若需暂时中断起搏器工作时，不应突然终止，而应逐渐降低起搏器的频率再终止，否则可能导致患者心搏骤停而危及生命。


生理学 奋性变化的重要特点。(2)相对不应期：从膜电位复极化－60mV-80至－80mV这段时间内，若给予闾上刺激，可绝对不应期 3.决定和影响自律性的因素影响自律性的因素包括自律细胞动作电位4期自动去极化的速度、最大复极电位和闹电位水平（图4-16)，其中以4期自动去极化速度最为重要。(1)4期自动去极化速度：在最大复极电位mV+20和阙电位水平不变的情况下，4期自动去极化速。度越快，达到闹电位水平所需时间越短，自律性越高。反之，则自律性降低。凡能使4期自动去A-401_,_极化中外向电流减少，或内向电流增加的因素都能使4期自动去极化加速。反之，则去极化速度-60减慢。交感肾上腺素能B受体激动使l c,-T和Ir增-80lOOms加，结果使自律性升高，副交感神经递质ACh增。I I加外向钾电流而降低内向电流，结果使自律性降低。因此自主神经的活动对窦房结4期自动去TP-2极的影响很大。


生理学 (2)最大复极电位水平：在4期自动去极化速度不变的情况下，当最大复极电位减小时，它 -80与闾电位水平之间的差距缩短，亦即发生自动去圈4-16影响自律性的因素示意图极化的起始时间提早，因而去极化达到闾电位水A.4期自动去极化速率由a减到b时，自律性降低；B．最大复极电位由a超极化到d，或闹电位由平所需时间缩短，故自律性增高。反之，则自律TP-1升到TP-2时，自律性降低性降低。迷走神经兴奋时，通过末梢释放的ACh TP:I如电位与膜受体结合，可使窦房结P细胞对K的通透性增加，引起最大复极电位增大，结果导致窦房结的自律性降低，心率减慢。(3)阙电位水平：在4期自动去极化速度不变的情况下，阙电位水平上移将加大它与最大复极电位之间的差距，即自动去极化达到阔电位所需的时间延长，导致自律性降低。反之，则自律性升高。细胞外Ca2＋浓度升高时，阙电位水平上移，结果自律性降低。一般条件下阑电位变化不大，故它不是影响自律性的主要因素。（四）收缩性心肌和骨骼肌同属横纹肌。心肌细胞的收缩也由动作电位触发，也通过兴奋－收缩耦联使肌丝滑行而引起。除此之外，心肌收缩还有其自身的特点。


生理学 1.心肌收缩的特点 (I)同步收缩：参与骨骼肌同步收缩的肌纤维的数量取决千支配它的神经纤维和刺激强度的大小。与骨骼肌细胞不同，由于心肌细胞之间有低电阻的闰盘存在，兴奋可通过缝隙连接发生电耦联在细胞之间迅速传播，引起所有细胞几乎同步兴奋和收缩。因此，心肌可看做是一个功能合胞体。从解剖结构看，由于心房与心室之间存在纤维环和结缔组织将两者隔开，所以整个心脏可以看作由左、右心房和左、右心室两个合胞体构成。而房室交界传导纤维是唯一连接心房与心室的结构。心肌一旦兴奋，心房和心室这两个功能合胞体的所有心肌细胞将先后发生同步收缩，这种同步收缩保证了心脏各部分之间的协同工作和发挥有效的泵血功能。心肌的同步收缩也称“全或无”式收缩。(2)不发生强直收缩：由于心肌兴奋性周期的有效不应期特别长，相当千整个收缩期和舒张早期。在有效不应期内，心肌细胞不能再接受任何强度的刺激而产生兴奋和收缩反应。因此，正常情况下，心脏不会发生强直收缩，这一特征使心脏的工作总是很有规律地舒缩交替进行，有利于保证心脏的充盈和泵血功能（见前文）。


生理学 1.心肌收缩的特点 (3)对细胞外Ca2＋依赖性：收缩的关键过程在千心肌细胞胞质中Ca2＋浓度变化。由千心肌细胞的肌质网不如骨骼肌发达，贮存的Ca“量较少，其兴奋－收缩耦联过程高度依赖于细胞外Ca"的内流。心肌兴奋时，细胞外Ca2+（l0%～20%）经肌膜中和横管膜中的L型钙通道流入胞质后，触发肌质网释放大量Ca2+（80%～90%）而使胞质Ca2＋浓度升高引起心肌收缩，这一过程也称为钙诱导钙释放(calcium-induced calcium release, CICR)。当心肌舒张时，肌质网上的钙泵逆浓度差将Ca2＋主动泵回肌质网(80%-90%)，另外，也通过肌膜中的钙泵和Na•-Ca2＋交换体将Ca”排出胞外(10%-20%)，使胞质Ca2＋浓度下降，使心肌细胞得以舒张（见第二章）。2.影响心肌收缩的因素凡能影响心脏搏出量的因素，如前、后负荷和心肌收缩能力以及细胞外C店的浓度等，都能影响心肌的收缩。运动、肾上腺素、洋地黄类药物及其他因素是常见的增加心肌收缩的因素。低氧和酸中毒时则导致心肌收缩力降低。


生理学 1.心肌收缩的特点 3心肌收缩与心力衰竭心力衰竭主要表现为严重的收缩功能不全和（或）舒张功能不全。在代偿期至最终发展为心力衰竭的过程中，血流动力学超负荷除了可发生心肌细胞的绝对数减少外，还可因个体细胞自身固有的收缩力的下降引起。在左心室衰竭的患者心脏中，含肌原纤维的细胞容积明显减少，提示心肌细胞发挥收缩功能的成分减少，这在心脏功能失代偿的进展中起重要作用。另外，心力衰竭时引发收缩或舒张功能不全的原因还包括兴奋－收缩耦联功能失常、胚胎基因表达、钙应用蛋白改变和心肌细胞死亡等。


生理学 三、体表心电图 在正常人体，由窦房结发出的兴奋按照一定的传导途径和时程依次传到心房和心室，进而引起整个心脏的兴奋。人体是一个大的容积导体，心脏各部分在兴奋过程中出现的生物电活动，可以通过周围的导电组织和体液传到体表。将测撮电极置千体表的一定部位记录出来的心脏兴奋过程中所发生的有规律的电变化曲线，称为心电图(electrocardio伊·am,ECG)或体表心电图(smface ECG)。心电图反映的是每个心动周期整个心脏兴奋的产生、传播和恢复过程中的生物电变化，而与心脏的机械收缩活动无直接关系。心电图作为一种无创记录方法，在临床上被广泛用千心律失常和心肌损害等多种心脏疾病的诊断。


生理学 (—)心电固的基本原理 心电图的形成原理可以用膜极化学说（电偶学说）和容积导体原理来解释（图4-17)。心脏活动卧当一部分心肌因为去极化而产生动作电位，与邻近的静息状态的心肌相比，它的极性发生暂时的反转，变为内正外负。这种由两个距离很近的正负电荷所组成的体系，称为电偶。其中带正电荷的一极称为电源，带负电荷的一极称为电穴。电流将从电偶的一极（电源）流向另一极（电穴）。动作电位1配所ii110第四童血液循环在心内传导的过程也可认为是电偶移动的过程。当心肌细胞一部分受刺激发生去极化时，与邻近静息的细胞膜形成电偶，产生局部电流使邻近细胞膜发生去极化而爆发动作电位。 A．极化状态一不形成电偶｀二二三~去极化方向形成电偶B．正在去极化飞们勹产勹尸电源在前电穴在后干I汇[j\_叶厂 + 二 + 厂勹：t入霆： +


生理学 厂勹：t入霆： E复极完毕广』［／／二：『八不形成电偶能导电的物体称为导体，而身体的细胞内外液都是由电解质溶液组成的，因而是一个很好具有三维空间的导体，称为容积导体。心脏内任何时候形成任何方向的电偶都能通过身体这一容积导体传到体表，并在人体表面就可以记录到心脏的电变化。因此，心电图是体表检测的经放大之后心脏实时电活动，是心肌在兴奋过程中以电偶变化的幅度与方向为基础的各种动作电位的综合效应，显示的是电压－时间关系曲线。


生理学 厂勹：t入霆： （二）心电图导联方式与正常心电图各波和间期的意义从体表记录心电图时，引导电极的放置位置及与心电图机连接的线路，称为心电图导联。1905年爱因托芬(Einthoven)最早创立了国际通用的导联体系，在此基础上发展出称为“标准导联”的心电记录导联系统，共有三类12个导联，包括三个标准肢体导联（分别为I导联、II导联、IlI导联），三个加压单极肢体导联（分别为aVR、aVL和aVF导联）和六个单极胸导联(Vl~V6导联)$、。标准肢体导联反映心脏电活动在两个肢体之间呈现出的电位差。加压单极肢体导联反映心脏电活动在某一肢体呈现的电变化。单极胸导联反映心脏活动在胸壁某一点呈现的电位变化，由于与心脏表面的位置很近，每个胸前导联能够从一些细节上反映心脏微小的、特殊部分的电活动。临床上对患者行心电图检查时通常记录以上12个导联心电图，以便临床医生评估患者的心率、心律等信息。正常体表心电图是一组波形构成。用不同导联记录到的心电图都包含几个基本波形，即心脏每次兴奋过程中都会相继出现一个P波，一个QRS波群和一个T波，有时在T波后还可出现一个小的U波。心电图的各段波形反映心脏不同部位的去极化或复极化过程。


生理学 厂勹：t入霆： 以下主要以标准II导联心电图为例，介绍心电图各波和间期的形态及意义（图4-18)。1. p波在一个心动周期中，心电图记录首先出现的一个小而圆钝的波称为P波(P wave)，它R反映的是左、右两心房的去极化过程。P波正常时程为0.08-0.11秒，幅度不超, l028过0.25mV。由于心房去极化的综合向量是向左、前、下的，所以P波方向在I、11、aVF、V4~V6导联中均向上，在aVR导联则向下，而在其余导联呈双向、倒置或低平。虽然窦房结的去极化发生在心房去极化之前，但由于窦房结体积小，P细胞数量少，兴奋时产生的综合电位也很小，因此在常规体表心电图上记录不到窦房结电位。心房颤动时，P波消失，:--PR-}~R泸取而代之的是细小杂乱房颤波形｀卜。


生理学 :间期，贰QT间期,.: 2. QRS波群继P波之后间隔一图4-18正常人体心电模式图小段时间(P-R间期），出现的一个时程较短、幅度较高、形状尖锐的波群，称为QRS波群(QRS complex), QRS波群反映左、右两心室的去极化过程。典型的QRS波群包括三个紧密相连的电位波动，第一个向下的波称为Q波；第一个向上的波称为R波；R波之后出现的向下的波称为S波。在不同导联的记录中，这三个波不一定都出现。正常的QRS波群历时0.06-0.10秒，代表兴奋在心室内传播所需的时间。由于心室的去极化综合向量是指向左、前、下（或后）的，所以QRS波主波方向在I、II、III、aVF、v4-v6导联中均向上，而在aVR导联则向下。QRS波是心室肌快速同步兴奋的结果。正常的传导途径是经过左右束支、浦肯野纤维网再到心室肌，这是最快速和有效的动作电位传导路径。因此，任何经其他路径传导的时程均要延长而导致异常的QRS时程。QRS波群增宽反映兴奋在心室内传导时间的延长，表示可能有心室内传导阻滞或心室肥厚；QRS波群幅值增高提示心肌肥厚。发生期前收缩时，QRS波群出现宽大畸形。


生理学 :间期，贰QT间期,.: 3. T波QRS波群之后间隔一段时间(S-T段）出现的一个持续时间较长、波幅较低的向上的波，称为T波(T wave), T波反映的是心室复极化过程，历时0.05-0.25秒，波幅为0.1-0.8mV，在R波波幅较高的导联中是R波的l/4~l/8，不低于R波的1/10。T波的方向与QRS波群的主波方向相同。T波通常升支和降支不对称，升支缓慢，起点不明确，降支陡直，终点明确。如果出现T波低平、双向、或倒置，则称为T波改变。T波改变可见于多种生理、病理或药物作用下，临床意义需要仔细确定。PR段(P-R segment)是指从P波终点到QRS波起点之间的时段，心电图中所描记到的PR段通常出现在基线水平上。PR段反映兴奋通过心房后在向心室传导过程中的电位变化，由千兴奋在通过房室交界区时的传导非常慢，形成的综合电位很小，故在P波之后曲线便回到基线水平，从而形成PR@段。由千心房复极向量及房室交界区传导向量很小，心电图一般记录不到电位的改变，P-R段常描记成水平线（等电位线）。


生理学 :间期，贰QT间期,.: 6. QT间期QT间期(Q-T interval)是指从QRS波起点到T波终点的时程，代表心室开始去极化到完全复极化所经历的时间。QT间期的长短与心率成反变关系，心率愈快，QT间期愈短。QT间期延长易引起早后去极，并可能诱发严重的室性心律失常－~尖端扭转型室性心动过速S》。7. ST段ST段(S-T segment)是指从QRS波群终点到T波起点之间的线段。由于ST段代表心室各部分细胞均处千去极化状态（相当于动作电位的平台期），各部分之间的电位差很小。正常时ST段应与基线平齐，常描记为一段水平线（等电位线）。心肌缺血或损伤时ST段会出现异常压低或抬高。


生理学 :间期，贰QT间期,.: ECG用千检测心脏节律和传导的异常、心肌缺血和梗死、电解质紊乱等非常重要，也能反映心脏的解剖位置，房室大小，正常或者异常的心脏动作电位传递过程，因而ECG是临床上极为有用的诊断手段之一。长时间(24~72小时）动态心电图(Holter)记录对反映暂时性心律失常或心肌缺血等意义心室肌为例，单个细胞动作电位的0期与心电图图4-19各部位心肌细胞动作电位与体表QRS波群相对应。由千心室各部心肌细胞开始去极心电图的时相关系化的时间有先后，导致QRS波群的时程比单个心室肌细胞的0期较长，但两者时程基本对应；单个细胞复极化的第2期与心电图ST段相对应；而单个细胞的快速复极化期(3期）则与心电图的T波相应。＠用细胞内微电极技术记录单个细胞动作电位时，在同一个细胞内记录到的图形是恒定的；而在记录心电图时，由于记录电极在体表的位置不同，所记录到的心电图波形也不相同。


生理学 （曾晓荣）第三节血管生理 遍布于人体各组织、器官的血管是一个连续且相对密闭的管道系统，包括动脉、毛细血管和静脉，它们与心脏一起构成心血管系统。血液由心房进入心室，再从心室泵出，依次流经动脉、毛细血管和静脉，然后返回心房，如此循环往复。体循环中的血量约为总血量的84%，其中约64％位千静脉系统内，约13％位于大、中动脉内，约7％位千小动脉和毛细血管内；心腔的血量仅占其7％左右，肺循环中的血量约占其9%（图4-20)。不过，全部血液都需流经肺循环，而体循环则由许多相互并联的血管环路组成，在这样的并联结构中，即使某一局部血流量发生较大的变动，也不会对整个体循环产生很大影响。 肺循环血管9%上腔静脉-·.`.动脉下腔心腔7%I上＿中动脉小动脉和64%毛细血管7%小静脉三/二勹I 淋巴系统参与组织液的回流，并将其内的淋巴液从外周流向心脏，最后汇入静脉，因而对血液循环起辅助作用。本节主要叙述血管的生理功能，也简要介绍淋巴循环。


生理学 —、各类血管的功能特点 血管系统中动脉、毛细血管和静脉三者依次串联，以实现血液运输和物质交换的生理功能。动脉和静脉管壁从内向外依次为内膜、中膜和外膜。内膜由内皮细胞(endothelial cell, EC)和内皮下层组成。内皮细胞构成通透性屏障，管壁内外两侧的液体、气体和大分子物质可选择性地透过此屏障；它还可作为血管的内衬面，为血液流动提供光滑的表面；此外，内皮细胞具有内分泌功能，能合成和分泌多种生物活性物质。中膜主要由血管平滑肌(vascular smooth muscle cell, VSMC汃弹性纤维及胶原纤维三种成分组成，其组成成分的比例与厚度可因血管种类的不同而异（图4-21)。血管平滑肌的收缩与舒张可调节器官和组织的血流量，弹性纤维可使动脉扩张或回缩。若动脉发生硬化则会使弹性纤维断裂，导致动脉瘤｀｀。外膜是包裹在血管外层的疏松结缔组织，其中除弹性纤维、胶原纤维以外，还含有多种细胞。 （－）血管的功能性分类 血管按照组织学结构可分为大动脉、中动脉、小动脉、微动脉、毛细血管、微静脉、小静脉、中静脉和大静脉，而按生理功能的不同则分为以下几类。


生理学 （－）血管的功能性分类 1.弹性贮器血管弹性贮器血管(windkessel vessel)是指主动脉、肺动脉主干及其发出的最大分支，其管壁坚厚，富含弹性纤维，有明显的弹性和可扩张性。当左心室收缩射血时，从心室射出的血液归{9主动脉腔静脉动脉微动脉括约肌微静脉静脉。气“O。内径25mm4mm30µm35µm8µm20µm5mm30mm壁2mm1mm20µm30µm lµm2µm0.5mm1.5mm兰广尸尸厂『［厂厂/'已I\分配血管前阻力血管交换血管后阻力血管容蜇血管一部分向前流入外周，另一部分则暂时储存于大动脉中，使其管壁扩张，动脉压升高，同时也将心脏收缩产生的部分动能转化为血管壁的弹性势能。在心室舒张期，主动脉瓣关闭，大动脉管壁的弹性回缩使得储存的弹性势能转变为动能，推动射血期多容纳的那部分血液继续流向外周。大动脉的弹性贮器作用使心室的间断射血转化为血液在血管中的连续流动，同时使心动周期中血压的波动幅度减小。2.分配血管分配血管（如tribution vessel)是指中动脉，即从弹性贮器血管以后到分支为小动脉前的动脉管道。分配血管的功能主要是将血液运输至各器官组织。


生理学 （－）血管的功能性分类 5.交换血管毛细血管(capillary)位千动静脉之间，分布广泛，相互连通，形成毛细血管网。毛细血管口径较小，管壁仅由单层内皮细胞组成，其外包绕一薄层基膜，故其通透性很高，是血管内、外进行物质交换的主要场所，故又称交换血管(exchange vessel)。 （二）血管的内分泌功能 1.血管内皮细胞的内分泌功能生理情况下，血管内皮细胞合成和释放的各种活性物质在局部维持一定的浓度比，对调节血液循环、维持内环境稳态及生命活动的正常进行起重要作用。血管内皮细胞合成和释放的舒血管物质和缩血管物质相互制约，保持动态平衡。血管内皮细胞一旦受损，其释放的舒血管物质就会减少，进而诱发高血压、动脉粥样硬化等疾病。舒血管活性物质主要包括一氧化氮、硫化氢、前列环素等；缩血管活性物质主要有内皮素、血栓烧A2等（详见本章第四节）。


生理学 （二）血管的内分泌功能 2.血管平滑肌细胞的内分泌功能近年来，人们运用免疫学和原位杂交技术证明，血管平滑肌细胞可合成、分泌肾素和血管紧张素，调节局部血管的紧张性和血流量。此外，平滑肌细胞还能合成细胞外基质胶原、弹力蛋白和蛋白多糖等。3.血管其他细胞的内分泌功能血管壁中还含有大量成纤维细胞、脂肪细胞、肥大细胞、巨噬细胞和淋巴细胞等多种细胞。以往认为，这些细胞的功能是对血管起保护、支撑和营养作用。近年的研究发现，这些细胞还能分泌多种血管活性物质，以旁分泌、自分泌的方式调节血管的舒缩功能及结构变化。如外膜周的脂肪组织可通过局部合成分泌血管紧张素原、血管紧张素II，参与构成血管壁肾素血管紧张素系统。 二、血流动力学 血流动力学(hemodynamics)是流体力学的一个分支，是指血液在心血管系统中流动的力学，主要研究血流撮、血流阻力、血压以及它们之间的相互关系。由千血液中含有血细胞和胶体物质等多种成分，故血液不是理想液体；而血管是较复杂的弹性管道，也不是刚性管道，因此血流动力学既具有一般流体力学的共性，又具备其自身的特点。


生理学 二、血流动力学 (—)血流量和血流速度血流量(blood flow)是指在单位时间内流经血管某一横截面的血量，也称为容积速度(volume velocity)。其单位通常为ml/皿n或Umin。血流速度(blood velocity)指血液中某一质点在管内移动的线速度。当血液在血管内流动时，血流速度与血流批成正比，而与血管的横截面积成反比。1.泊肃叶定律Poiseuille研究了管道系统中液体流动的规律，用泊肃叶定律(Poiseuille law)可计算出液体流量，该定律表示为Q=K （二）血流阻力 血流阻力(blood resistance)指血液流经血管时所遇到的阻力，主要由流动的血液与血管壁以及血液内部分子之间的相互摩擦产生。摩擦消耗一部分能量并将其转化为热能，因此血液流动时能量逐渐消耗，使血压逐渐降低。发生湍流时，血液中各个质点流动方向不断变化，阻力加大，能量消耗增多。生理清况下，体循环中血流阻力的大致分配为：主动脉及大动脉约占9%，小动脉及其分支约占16%，微动脉约占41%，毛细血管约占27%，静脉系统约占7%。可见产生阻力的主要部位是小血管（小动脉及微动脉）。血流阻力一般不能直接测量，需通过下式计算得出由该式可知血流阻力(R)与血管两端的压力差(AP)成正比，与血流量(Q)成反比。结合泊肃叶定律，可得到计算血流阻力的公式式中R为血流阻力，n为血液黏度，L为血管长度，r为血管半径。该式表明血流阻力与血液黏度以及血管长度成正比，与血管半径的4次方成反比。当血管长度相同时，血液黏度越大，血管直径越小，则血流阻力越大。由于在同一血管床内，L与n在一段时间内变化不大，影响血流阻力的最主要因素为r，故产生阻力的主要部位是微动脉。机体就是通过控制各器官阻力血管的口径对血流量进行分配调节的§入。在某些生理和病理情况下，血液黏度(blood viscosity)也是可变的。影响血液黏度的因素主要有以下几个方面。1.血细胞比容血细胞比容是决定血液黏度最重要的因素。血细胞比容越大，血液的黏度就«}134越高；血流的切率血流的切率(shearlate)是指在层流情况下，相邻两层血液流速之差和液层厚度的比值。匀质液体的黏度不随切率的变化而变化，这种液体称为牛顿液，如血浆。全血为非匀质液体其黏度随切率的减小而增大属千非牛顿液。切率越高，层流现象越明显，即红细胞集中在血流的中轴，其长轴与血管纵轴平行，红细胞移动时发生的旋转以及血细胞之间相互撞击摩擦的机会较少，故血液黏度较低。反之，当切率较低时，红细胞发生聚集趋势，血液黏度便增高。


生理学 （二）血流阻力 3.血管口径血管口径较大时，对血液黏度的影响较小而当血液流经直径小于03的2-0. mm，.（三）血压血管内流动的血液对血管侧壁的压强即单位面积上的压力，称为血压(bloode)。按照pressur，国际标准计量单位规定，血压的单位是帕(P)或千帕(kP)习惯上常以毫米采柱(mmHg)表示，aa，1333kPa。各段血管的血压并不相同，从左心室射出的血液流经外周血管时，由于不断克lmmHg=O.服血管对血流的阻力而消耗能量，血压将逐渐降低（图4-23)。通常所说的血压是指动脉血压。大静脉压和心房压较低，常以厘米水柱(cmH20)为单位lmH20=0.098kPa。c，气毛微小大心毛1小l肺．1日仓血管血脉脉脉脉脉80管图4-23正常人平卧位时不同血管血压的示意图血压在各段血管中的下降幅度与该段血管对血流阻力的大小成正比。在主动脉和大动脉段血，压降幅较小。如主动脉的平均压约lOOmmH，到直径为3mm的动脉处，平均压仍可维持在95mmHgg左右到小动脉时血流阻力增大，血压降落的幅度也变大。在体循环中，微动脉段的血流阻力最大，；，血压降幅也最显著。如微动脉起始端的压力约85mmH，而毛细血管起始端血压仅约30mH说明gmg，宝目兵出顺微动脉时，只要切率足够高，血液黏度将随血管口径的变小而降低。这一现象称为Fahraeus-Lindqv ist效应。这使血液在流经小血管时的血流阻力显著降低，对机体显然是有益的。产生这一效应的机制可能与小血管内的血细胞比容较低有关。


生理学 （二）血流阻力 4温度血液的黏度可随温度的降低而升高。人的体表温度比深部温度低，故血液流经体表部分时黏度会升高。如果将手指浸在冰水中，局部血液的黏度可增加2倍。 肺小腔动脉细静静静静动动细静静60}脉脉脉40主大动动脉脉体循环肺循环 血液流经微动脉时压力下降约55mmHg。当血液经毛细血管到达微静脉时，血压下降至15~20mmHg，而血液经静脉回流至腔静脉汇入右心房时，压力接近OmmHg。


生理学 肺小腔动脉细静静静静动动细静静60}脉脉脉40主大动动脉脉体循环肺循环 血管的延迟顺应性(delayed compliance)是指当血容量突然增加时，血压先迅速升高，但由千管壁平滑肌的缓慢延伸，血压将在数分钟或数小时内逐渐恢复到正常水平。以下用一个简单的实验来解释这一效应。实验中，先将一段静脉两端封闭，测得其静息血压为5mmHg，再向血管内突然注入一定量血液，静脉血压可迅速升高到12mmHg。尽管注入的血液并没有流出血管，但血压很快下降，并在数分钟后下降到9mmHg左右；随后将注入的血液快速抽出，血压急降至l mm Hg左右，此后缓慢升高到最初的5mmHg（图4-24)。说明静脉内血容量的突然改变可改变其可扩张性，但静脉管壁平滑肌纤维的拉伸与回缩却是一个相对缓慢的过程，随着平滑肌的逐渐延伸，血管紧张性也相应降低。所有的平滑肌组织都具有这一特点。血管的延迟顺应性在机体维持血压的相对稳定中具有重要意义。如当人体接受大量输液时，循环系统可通过此机制容纳新增的血量而不至于使血压发生过大的变化；而当人体大量失血时，循环系统也可经过数分钟或数小时的自我调节后，适应低血容量状态，以维持血压的稳定。


生理学 三、动脉血压与动脉脉搏(—)动脉血压 1．动脉血压的形成动脉血压(arterial blood pressure)通常是指主动脉血压。动脉血压的形成条件主要包括以下四个方面。(1)心血管系统有足够的血液充盈：这是动脉血压形成的前提条件。循环系统中血液的充盈程度可用循环系统平均充盈压(mean circulatory filling pressure)来表示。在动物实验中，用电刺激造成心室颤动使心脏暂停射血，血流也就暂停，此时在循环系统中各部位所测得的压力都是相同的，这一压力数值即为循环系统平均充盈压。用苯巴比妥麻醉的狗，其循环系统平均充盈压约为7mmHg，人的循环系统平均充盈压估计接近这一数值。循环系统平均充盈压的高低取决千血量和循环系统容积之间的相对关系。若血量增多或循环系统容积变小，则循环系统平均充盈压就增高；相反，若血量减少或循环系统容积增大，则循环系统平均充盈压就降低。


生理学 三、动脉血压与动脉脉搏(—)动脉血压 (2)心脏射血：这是动脉血压形成的必要条件。心室收缩时所释放的能量一部分作为血液流动的动能，推动血液向前流动；另一部分则转化为大动脉扩张所储存的势能，即压强能。在心室舒张时，大动脉发生弹性回缩，将储存的势能再转换为动能，继续推动血液向前流动。由千心脏射血是间断的，因此在心动周期中动脉血压将发生周期性变化，心室收缩时动脉血压升高，舒张时血压则降低。(3)外周阻力：外周阻力主要是指小动脉和微动脉对血流的阻力。外周阻力使得心室每次收缩射出的血液只有大约1/3在心室收缩期流到外周，其余的暂时储存于主动脉和大动脉中，因而使得动脉血压升高。如果没有外周阻力，那么在心室收缩时射入大动脉的血液将全部迅速地流到外周，此时大动脉内的血压将不能维待在正常水平。


生理学 三、动脉血压与动脉脉搏(—)动脉血压 (4)主动脉和大动脉的弹性贮器作用：这对减小动脉血压在心动周期中的波动幅度具有重要意义。心脏收缩射血时，主动脉和大动脉被扩张，可多容纳一部分血液，使得射血期动脉压不会升得过高。当进入舒张期后，扩张的主动脉和大动脉依其弹性回缩，推动射血期多容纳的那部分血液流入外周这一方面可将心室的间断射血转变为动脉内持续流动的血液，另一方面又可维持舒张期血压，使之不会过度降低。 2动脉血压的测量与正常值$ (1)动脉血压的测量方法：动脉血压是人体的基本生命体征之一，也是临床医生评估患者的病情轻重和危急程度的主要指标之一。动脉血压测量的方法主要有两种：直接测量法和间接测量法。目前临床上常用的是无创、简便的间接测量法(Korotkoff音法）。由千大动脉中的血压落差很小，故通常将上臂测得的胧动脉血压代表动脉血压。


生理学 2动脉血压的测量与正常值$ 直接测量法这是生理学实验中测量动物血压的经典方法。将导管的一端插入动脉，另一端连接一个装有水银的U形管，其两边水银面的高度差即为该测定部位的血压值。由千水银柱的惯性较大，不能很好反映动脉血压的动态变化，故目前多采用压力换能器连接导管，将压强能的变化转变为电能的变化。此法能精确测出心动周期中每一瞬间的血压数值，但因具有一定创伤性，且操作技术要求也较高，故在临床上难以普及推广。


生理学 2动脉血压的测量与正常值$ 间接测量法测量时被测者一般取坐位或平卧位，上臂的中点与心脏保持同一水平位。测量者通过们诊（触及动脉搏动）定位胧动脉，将血压计袖带以适当松紧度缠绕千被测者上臂，袖带下缘位于肘弯横纹上方2~3cm处。听诊器膜型体件置千肘窝部、胧二头肌腿内侧的胧动脉搏动处。然后，向袖带的气嫘内充气加压，当所加压力高于收缩压时，该处的胧动脉血流被完全阻断，胧动脉搏动消失，此时在听诊器上听不到任何声音。继续充气使采柱再升高20-30mmHg，随后以每秒2-3mmHg的速度缓慢放气当袖带内压力稍低于收缩压的瞬间，血流突人被压迫阻塞的血管段，形成湍流撞击血管壁，此时听到的第一次声响(Korotkoff音）的血压计采柱读数即为收缩压。当袖带内压力降到等于或稍低于舒张压时，血流完全恢复畅通，听诊音消失，此时的采柱读数为舒张压（图4-25)。用Korotkoff音听诊法测得的动脉收缩压和舒张压与直接测量法相比，相差不足10%。


生理学 宝目出号 (2)动脉血压的正常值：动脉血压可用收缩压、舒张压、脉压和平均动脉压等数值来表示。收缩压(systolic pressure)是指心室收缩期中期达到最高值时的血压。舒张压(diastolic pressure)是指心室舒张末期动脉血压达最低值时的血压。脉搏压(pulse pressure)，简称脉压，是指收缩压和舒张压的差值。平均动脉压(mean arterial pressure)则为一个心动周期中每一瞬间动脉血压的平均值。由于心动周期中舒张期较长，所以平均动脉压更接近舒张压，其精确数值可通过血压曲线面积的积分来计算，而粗略估算则约等于舒张压加1/3脉压（图4-26)。在安静状态下，我国健康青年人的收缩压为100-120mmHg，舒张压为60-80mmHg，脉压为30-40mmHg。


生理学 120·--气一一一一．收缩压气f::门j[＼卢开责寸飞］t：二脉压。时间(s) 动脉血压存在个体、年龄和性别差异。随着年龄的增长，血压呈逐渐升高的趋势，且收缩压升高比舒张压升高更为显著。女性的血压在更年期前略低于同龄男性，而更年期后则与同龄男性基本相同，甚至略有超越。通常情况下，正常入双侧上臂的动脉血压也存在左高右低的特点，其差异可达5-lOmmHg。此外，正常人血压还存在昼夜波动的日节律。大多数人的血压在凌晨2~3时最低，上午6~10时及下午4~8时各有一个高峰，从晚上8时起呈缓慢下降趋势表现为“双峰双谷”的现象。这种现，i；」i}象在老年人和高血压患者中更为显著。根据血压的昼夜波动规律，临床上偶测血压应选择高峰时为宜，这对千制订高血压患者的给药方案有一定的指导意义。但在发病时间较长的高血压患者，这种血压的日节律减弱甚至消失，这可能与血管平滑肌的增生有关，并对高血压患者并发症的发生及其预后产生影响。


生理学 120·--气一一一一．收缩压气f::门j[＼卢开责寸飞］t：二脉压。时间(s) 3.高血压与高血压前期高血压(hypertension)是以体循环动脉压增高为主要表现的临床综合征，为最常见的心血管疾病，可分为原发性高血压和继发性高血压（又称高血压病）。除引起高血压本身有关的症状外，长期高血压还可成为多种心血管疾病的重要危险因素，最终引起严重后果。随着流行病学调查结果的更新和循证医学证据的不断完善，高血压的诊断标准也在不断修订。1979年世界卫生组织(WHO)制定的高血压诊断标准为：收缩压?::160mmHg或舒张压?::95mmHg。1998年WHO和世界高血压联盟(ISH)重新修订的高血压诊断标准为：收缩压?::140mmHg或舒张压?::90mmH g。我国高血压诊断标准自1959年确定至今，已修订4次，目前与1998年的国际标准一致。2003年5月，美国预防、检测、评估与治疗高血压全国联合委员会在第七次报告(JNC7)中对健康血压的规定更为严格。当收缩压在120-139mmHg之间或舒张压在80-89mmHg之间，被视为高血压前期(prehypertension)~｀。另外，欧洲高血压学会／欧洲心脏病学会(ESH/ESC)分别在2007年、2013年的高血压诊疗指南中提出了对千血压分类标准的修订（表4-2)。2017年美国心脏协会／美国心脏病学会(AHA/ACC)共同指导编写并发布了新的高血压指南，将高血压定义更改为为收缩压>130mmHg或舒张压?::80mmHg，并删除了高血压前期的分类，把收缩压在120-129mmHg且舒张压＜80mmHg的范围定义为血压升高（表4-3)。


生理学 120·--气一一一一．收缩压气f::门j[＼卢开责寸飞］t：二脉压。时间(s)  收缩压舒张压血压分类(mmHg)(mmHg)理想血压<120和<80 正常120-129和（或）80~84正常高值130~139和（或）85~891期高血压140-159和（或）90~992期高血压160-179和（或）l00~1093期高血压;;.180和（或）>110单纯收缩期高血压~140和<90ESH:European Society of Hypertension，欧洲高血压学会；ESC:European Society of Cardiol ogy，欧洲心脏病学会表4-3血压的分类(2017ACC/AHA标准）


生理学 收缩压舒张压 (mmHg){mmHg)正常血压<l20和<80血压升高120~129和<801期高血压130-139或80~892期高血压;;,140或;;;,90ACC:American College of Cardiology，美国心脏病学学会；AHA:American Heart Association，美国心脏协会而目前对低血压的定义尚无统一标准，一般把收缩压低于90mmHg或舒张压低千60mmHg划定为低血压。血压持久升高可引起心、脑、肾、血管等器官的继发性病变。当血压增高时，外周血管阻力升高，心室压力负荷（后负荷）加重。根据流行病学研究标准判断，血压升高是脑卒中和冠心病发病的独立危险因素。长期高血压将导致心肌肥厚和动脉硬化，最终可发展为心力衰竭，而脑动脉硬化时则易引发脑血管意外，如脑栓塞、脑出血等。4.影响动脉血压的因素S｀在生理情况下，动脉血压的变化是多种因素综合作用的结果。为了便于理解和讨论，在下面单独分析某一影响因素时，都假定其他因素恒定不变。


生理学 收缩压舒张压 (1)心脏每搏输出量：每搏输出量的改变主要影响收缩压。搏出量增加时，心缩期射入主动脉的血量增多，动脉管壁所承受的压强也增大，故收缩压明显升高。由千动脉血压升高，血流速度随之加快，在心舒期末存留在大动脉中的血量增加不多，舒张压的升高相对较小，故脉压增大；反之，当搏出量减少时，收缩压的降低比舒张压的降低更显著，故脉压减小。通常情况下，收缩压的高低主要反映每搏输出量的多少。(2)心率：心率的变化主要影响舒张压。心率加快时，心室舒张期明显缩短，因此在心舒期从大动脉流向外周的血量减少，存留在主动脉内的血量增多，致使舒张压明显升高。由于舒张期末主动脉内存留的血量增多，致使心缩期主动脉内血量增多，收缩压也相应升高，但由于血压升高使血流速度加快，在心缩期有较多的血液流向外周，使收缩压升高程度较小，故脉压减小。同理，当心率减慢时，舒张压下降较收缩压下降更显著，因而脉压增大。


生理学 收缩压舒张压 (3)外周阻力：外周阻力以影响舒张压为主。外周阻力增大时，心舒期内血液外流的速度减慢，因而舒张压明显升高。在心缩期，动脉血压升高使得血流速度加快，因而收缩压升高不如舒张压升高明显，故脉压减小。当外周阻力减小时，舒张压和收缩压都减小，但舒张压降低更显著，故脉压加大。通常情况下，舒张压的高低主要反映外周阻力的大小。(4)主动脉和大动脉的弹性贮器作用：弹性贮器作用主要使心动周期中动脉血压的波动幅度减小。老年人由于动脉管壁硬化，管壁弹性纤维减少而胶原纤维增多，导致血管可扩张性降低，大动脉的弹性贮器作用减弱，对血压的缓冲作用减弱，因而收缩压增高而舒张压降低，结果使脉压明显加大。(5)循环血量与血管系统容量的匹配情况：生理情况下，循环血量与血管系统容量是相匹配的，即循环血量略多于血管系统容量，使之产生一定的循环系统平均充盈压，这是血压形成的重要前提。大失血后，循环血量减少，此时如果血管系统容量变化不大，则体循环平均充盈压将降低，动脉血压便下降。如果血管系统容量明显增大而循环血量不变，也将导致动脉血压下降。


生理学 收缩压舒张压 （二）动脉脉搏动脉脉搏（釭terial pulse)是指在每个心动周期中，因动脉内压力和容积发生周期性变化而引起的动脉管壁周期性波动。中医的＂切脉”就是通过感触挠动脉脉搏来判断机体的某些变化。1动脉脉搏的波形用脉搏描记仪记录到的浅表动脉脉搏的波形图称为脉搏图。典型的动脉脉搏图形由上升支和下降支组成。(1)上升支：正常脉搏上升支较陡，由心室快速射血，动脉血压迅速上升，血管壁被扩张而形成。其斜率和幅度受射血速度、心输出量和射血所遇的阻力等因素影响。射血速度慢、心输出量小及射血所遇的阻力大，则上升支的斜率和幅度都小；反之则都大。


生理学 收缩压舒张压 (2)下降支：下降支分前后两段。心室射血后期，射血速度减慢，进入主动脉的血量少于流向外周的血量，被扩张的大动脉开始回缩，动脉血压逐渐降低，构成脉搏曲线下降支的前段。随后，心室舒张，动脉血压继续下降，形成脉搏曲线下降支的后段。其中在心室舒张、主动脉瓣关闭的瞬间，主动脉内的血液向心室方向反流，反流的血液受阻于关闭的主动脉瓣而使主动脉根部的容积增大，并引起的一个折返波，使下降支中段出现一个小波，称为降中波(dicrotic wave)，而在降中波之前的一个切迹，称为降中峡(dicrotic notch)。下降支的形状可大致反映外周阻力的大小。外周阻力大，则脉搏下降支的下降速率慢，降中峡的位置较高；反之，则下降速度快、降中峡位置较低。降中波以后的下降支坡度小，较为平坦。在某些病理情况下，动脉脉搏将出现异常。如主动脉狭窄时，射血阻力大，上升支的斜率和幅度均较小；主动脉瓣关闭不全时，由千心舒期主动脉内血液反流，主动脉内血压急剧降低，下降支陡峭（图4-27)。


生理学 收缩压舒张压 2.动脉脉搏波向外周动脉的传播速度动脉脉搏可沿动脉管壁传向末梢血管，其传播速度远比血流速度要快。动脉管壁的可扩张性越大，脉搏传播速度就越慢。由于主动脉的可扩张性最大，故脉搏波在主动脉的传播速度最慢，为3~5m/s，大动脉脉搏波的传播速度为7~l0m/s，小动脉为15~35m/s。由千小动脉和微动脉的血流阻力最大，所以微动脉之后脉搏搏动大大减弱，到毛细血管段，脉搏基本消失。老年入因动脉硬化，可扩张性降低，其主动脉脉搏传播速度可增高到lOm/s。


生理学 四、静脉血压和静脉回心血量 静脉是血液回流入心脏的通道，因其易被扩张、容量大，故称为容量血管，起着血液储存库的作用。静脉的收缩和舒张可有效地调节回心血量和心输出量，以适应机体在不同生理条件下的需要。（－）静脉血压当血液经动脉、毛细血管到达微静脉时，血压已降低到15-20mmHg。微静脉血压无收缩压和舒张压之分，且儿乎不受心脏活动的影响。血液最后进入右心房，此时血压已接近于零。通常将右心房和胸腔内大静脉血压称为中心静脉压(central venous pressure).S`，而将各器官静脉的血压称为外周静脉压(peripheral venous pressure)。中心静脉压较低，正常波动范围是4-12cmH20，其高低取决千心脏射血能力和静脉回心血量之间的相互关系。若心脏射血能力减弱（如心力衰竭），右心房和腔静脉淤血，中心静脉压就升高。另一方面，如果静脉回心血量增多或回流速度过快（如输液、输血过多或过快），中心静脉压也会升高。在血掀增加、全身静脉收缩或因微动脉舒张而使外周静脉压升高等情况下，中心静脉压都可能升高。因此，中心静脉压可反映心脏功能状态和静脉回心血量，在临床上常作为判断心血管功能的重要指标，也可作为控制补液速度和补液量的监测指标。如以输液治疗休克患者时，中心静脉压高千正常或有升高趋势，提示输液过多过快或心脏射血功能不全；而中心静脉压偏低或有下降趋势，则提示输液如量不足。


生理学 四、静脉血压和静脉回心血量 （二）重力对静脉压的影响血管内血液由千受地球重力场的影响，可对血管壁产。 今1)迥谈岔悝中出运蠹翌芒忑 生一定的静水压(hydrostatic pressure)。各部分血管静水压的高低取决千人体的体位。人体平卧时由千身体各部分的位置和心脏多处于相同的水平，因而静水压也大致相同。当人体由平卧位转为直立位时，足部血管内的血压比平卧时高，增高的部分约为80mmHg，相当于从足到心脏这一段血柱所产生的静水压（图4-28)。而心脏水平以上的血管内压力则比平卧时低，如颅顶矢状窦内压力可降至-lOmmHg左右。对位千同一水平的动脉和静脉而言，重力。力与血管外组织对管壁的压力之差。具有住定的跨壁儿是保持血忤充盈扩张的必要条件。静脉壁较薄，管壁中弹性纤维和平滑肌较少，囚此当跨杠，．f.压降低时易发生塌陷，静脉容积也减少；反之，跨壁压增高时静脉充盈扩张，容积增大。在失重状态下，静脉跨挤压也将降低。


生理学 （三）静脉回心血量 1,静脉对血流的阻力静脉对血流的阳力很小，因此血液从微静脉同流到右心房，压力仅降低约15mmHg。这与保证静脉回心血址的功能是相适应的微静脉作为毛细血管后阻力血管，其舒缩活动可影响E细血箭前、后阻力的比值，进而改变毛细血管血压。微静脉收缩可使毛细血管后阻力升高，若毛细血管前阻力不变，则毛细血管前、后阻力的比值减小，可致毛细血管血压升高，组织液生成增多（见后文）。因此，微静脉的舒缩活动可调控体液在血管和组织间隙的分布情况，并间接地洞节静脉回心血队。跨壁压可影响静脉的扩张状态，使静脉血流阻力发生改变。大静脉处千扩张状态时对血流的阻力很小；但当血管塌陷时，其管腔横截面积减少，血流阻力增大。此外，血管周围组织对静脉的压迫也可增加静脉血流阻力。例如，颈部皮下的颈外静脉直接受到外界大气压的压迫；锁骨下静脉在跨越第一肋骨时受肋骨的压迫等。2.影响静脉回心血量的因素静脉回心血屉在单位时间内等于心输出址，其取决于外周静脉压与中心静脉压之差，以及静脉血流阻力。


生理学 （三）静脉回心血量 (1)体循环平均充盈压：这是反映血管系统充盈程度的指标。实验表明，血管系统内充盈程度愈高，静脉回心血量就愈多。当血量增加或者容员血管收缩时，体循环平均充盈压升高，静脉回心血量增多；反之，大出血使血批减少时，静脉回心血址则降低。(2)心肌收缩力：心肌收缩力增强时，山于射血扯增多，心室内剩余血从减少，心舒期室内压就较低，从而对心房和静脉内血液的抽吸力量增强，故回心血扒增多；反之，则回心血量减少。例如，右心衰竭时，右心室射血能力显著减弱，心舒期血液淤积千右心房和大静脉内，致使右心室内压较高，回心血量显著减少，患者可出现颈静脉怒张、肝充血肿大、下肢水肿等体征；如左心衰竭时，左心房压和肺静脉压升高，以至于血液淤积在肺部，可引起患者肺淤血和肺水肿。


生理学 （三）静脉回心血量 (3)骨骼肌的挤压作用：骨骼肌收缩时可对肌肉内和肌肉间的静脉产生挤压作用，因而静脉回流加快；同时静脉内的瓣膜使血液只能向心脏方向流动而不能倒流。因此，骨骼肌和静脉瓣膜对静脉回流起着“泵＂的作用，称为“静脉泵”或“肌肉泵＂。当下肢肌肉进行节律性舒缩活动（如跑步）时，下肢肌肉泵每分钟挤出的血液可达数升。这时肌肉泵的做功可一定程度地加速全身血液循环，对心脏泵血起辅助作用。但若肌肉持续紧张性收缩而非节律性舒缩，则静脉将持续受压，静脉回心血量反而减少。正常人长时间站立或处于坐位，将可能出现下肢水肿，这是由千卜肢静脉缺乏肌肉挤压，血液淤积于下肢的缘故。因此，肌肉泵对降低下肢静脉压和减少血液在下肢静脉内淤积具有十分重要的意义。(4)体位改变：体位改变主要影响静脉的跨壁压，进而改变回心血量。当体位由平卧位转为直立位时，身体低垂部分的静脉因跨壁压增大而扩张，可容纳更多的血液，因而回心血炽减少。如长期卧床的患者，由千静脉管壁的紧张性较低、可扩张性较大，同时腹壁和下肢肌肉的收缩力减弱，对静脉的挤压作用减小，因而由平卧突然站立时，可因大豐的血液淤滞于下肢，回心血批过少而发生昏厥。


生理学 （三）静脉回心血量 (5)呼吸运动：胸膜腔内压通常低于大气压，是为负压，故胸腔内大静脉的跨壁压较大，常处千充盈扩张状态。吸气时，胸腔容积加大，胸膜腔负压增大，使胸腔内的大静脉和右心房更加扩张，从而有利于外周静脉血液回流至右心房；呼气时，胸膜腔负压减小，则静脉回心血扯相应减少。因此，呼吸运动对静脉回流也起着“泵＂的作用，称为＂呼吸泵',0静脉脉搏是与心房相连的大静脉受到右心房的血压波动逆行传播，使它们的压力和容积发生周期性的波动而产生。动脉虽有明显的脉搏波，但在抵达毛细血管时脉搏波已经消失，故外周静脉通常没有脉搏波动。但在心力衰竭患者，可出现静脉压升高，右心房压波动较易逆行传到大静脉，引起较明显的颈静脉搏动。 五、微循环 微动脉和微静脉之间的血液循环称为微循环(microcirculation)。作为机体与外界环境进行物质和气体交换的场所，微循环对维持组织细胞的新陈代谢和内环境稳态起着重要作用。单细胞生物可通过细胞膜进行物质交换，但进化至哺乳动物阶段只有肺泡和胃肠上皮细胞才能直接和外界环境进行物质交换，其他组织、细胞则只能通过微循环来实现这一功能。


生理学 （一）微循环的组成 典型的微循环结构包括微动脉、后微动脉、毛细血管前括约肌、真毛细血管、通血毛细血管、动－静脉吻合支和微静脉等（图4-29)。机体各器官、组织的结构和功能不同，微循环的组成也不同。如入手指甲皱皮肤的微循环组成较简单，微动脉与微静脉之间仅由呈拌状的毛细血管相连，而骨骼肌和肠系膜的微循环结构则相当复杂。 微循环的起点是微动脉，其管壁有完整的平滑肌层，当管壁外层的环行肌收缩或舒张时可使管腔内径显著缩小或扩大，起着控制微循环血流量”总闸门”的作动脉用。微动脉分支成为管径更细的后微动脉(metarterio le)，其管壁只有一层平滑肌勹括


生理学 微循环的起点是微动脉，其管壁有完整的平滑肌层，当管壁外层的环行肌收缩或舒张时可使管腔内径显著缩小或扩大，起着控制微循环血流量”总闸门”的作动脉用。微动脉分支成为管径更细的后微动脉(metarterio le)，其管壁只有一层平滑肌勹括 细胞。每根后微动脉供血给一根至数根真毛细血管。在真毛细血管起始端通常真毛细血管有1~2个平滑肌细胞，形成环状的毛细真毛细血管壁没有平滑肌，由单层内皮细胞构成，外面包被一菏层基膜，总厚度仅约0.5µm c内皮细胞间的相互连接处有微细裂隙，成为沟通毛细血管内外的图4-29微循环的组成模式图孔道，因此毛细血管壁的通透性较大。毛细血管的数量多，与组织液进行物质交换血管前括约肌，其收缩状态决定进入真毛细血管的血流量，在微循环中起“分闸的面积大。不同器官组织的毛细血管壁厚度不一，总有效交换面积可达1000m2左右。液经微静脉进入静脉，最细的微静脉口径不超过20-30µm，管壁没有平滑肌，属于交换血管。较大的微静脉有平滑肌，属于毛细血管后阻力血管，起”后闸门”的作用，其活动还受神经体液因素的影响。微静脉通过其舒缩活动可影响毛细血管血压，从而影响体液交换和静脉回心血量。


生理学 （二）微循环的血流通路 1.迂回通路迂回通路(circ ui tous channel)是指血液从微动脉流经后微动脉、毛细血管前括约肌进入真毛细血管网，最后汇入微静脉的微循环通路。该通路因真毛细血管数量多且迂回曲折而得名，加上管壁薄，通透性大，血流缓慢，因而是血液和组织液之间进行交换的主要场所，又称营养通路。同－器官、组织中不同部位的真毛细血管是轮流开放的，而同一毛细血管也是开放和关闭交替进行的，由毛细血管前括约肌的收缩和舒张控制。在安静状态下，同一时间内约有20%的毛细血管开放，与器官、组织当时的代谢相适应。,.t.,2直捷通路直捷通路(thoroughfa re channel)是指血液从微动脉经后微动脉和通血毛细血管进门”的作用。 毛细血管的血 入微静脉的通路。通血毛细血管即为后微动脉的移行部分，其管壁平滑肌逐渐减少至消失。直捷通路多见千骨骼肌中，相对短而直，血流阻力较小，流速较快，经常处千开放状态。其主要功能是使一部分血液经此通路快速进入静脉，以保证静脉回心血量；另外，血液在此通路中也可与组织液进行少量的物质交换。


生理学 毛细血管的血 3.动－静脉短路动－静脉短路(arterio-venous shunt)是指血液从微动脉直接经动－静脉吻合支而流入微静脉的通路。该通路的血管壁较厚，有较发达的纵行平滑肌层和丰富的血管运动神经末梢，血流速度快，无物质交换功能，故又称为非营养通路，其功能是参与体温调节。此通路主要分布千指、趾、唇和鼻等处的皮肤及某些器官内，经常处于关闭状态，有利千保存体内的热撮；当环境温度升高时，动静脉吻合支开放，使皮肤血流釐增加，有利千散热。在感染性或中毒性休克时，动－静脉短路和直捷通路大量开放，患者虽处于休克状态但皮肤较温暖，此即“暖休克”，此时由于大量微动脉血通过吻合支进入微静脉，未与组织细胞进行物质交换，故可加重组织缺氧，使病情恶化。


生理学 （三）微循环的血流动力学 1.微循环血流阻力微循环中血流形式一般为层流，其血流量与微动脉、微静脉之间的血压差成正比，与微循环中总血流阻力成反比。在直径为8~40µm的微动脉处，血流阻力最大，血压降幅也最大。毛细血管血压取决千毛细血管前、后阻力的比值。一般而言，当这一比例为5:1时，毛细血管的平均血压约为20mmHg；当这一比值增大时，毛细血管血压降低，比值变小时则毛细血管血压升高。由于微动脉占总血流阻力的比例较高，因此微动脉阻力对控制微循环血流量起主要作用。


生理学 （三）微循环的血流动力学 2.微循环血流量的调节在一定时间内器官的血流量是相对稳定的，但同一时间内不同微血管中的流速有很大差别，其原因是后微动脉和毛细血管前括约肌不断发生每分钟5~10次的交替性、间歇性的收缩和舒张活动，称为血管运动(vasomotion)，它们控制着毛细血管的开放和关闭。当它们收缩时，毛细血管关闭，导致毛细血管周围组织代谢产物积聚、02分压降低。而积聚的代谢产物和低氧状态，尤其是后者可反过来引起局部后微动脉和毛细血管前括约肌舒张，千是毛细血管开放，局部组织积聚的代谢产物被血流清除。接着后微动脉和毛细血管前括约肌又收缩，使毛细血管关闭，如此周而复始。可见，血管舒缩活动主要与局部组织的代谢活动有关。安静状态下，骨骼肌组织同一时间内仅有20%-35％的毛细血管处于开放状态。而组织代谢活动增强时，将有更多的毛细血管开放，使血液和组织之间的交换面积增大，交换距离缩短，微循环血流量增加以满足组织的代谢需求。


生理学 （四）微循环的物质交换方式 物质交换是微循环的基本功能。组织、细胞通过细胞膜与组织液发生物质交换，而组织液和血液之间则通过毛细血管壁进行物质交换。扩散是血液和组织液之间进行物质交换最重要的方式。滤过和重吸收虽在物质交换中仅占很小一部分，但对组织液的生成具有重要作用。1.扩散溶质分子在单位时间内扩散的速率与其在血浆和组织液中的浓度差、毛细血管壁对该分子的通透性、毛细血管壁的有效交换面积等因素成正比，与毛细血管壁的厚度（即扩散距离）成反比。脂溶性物质（如02和CO2)可直接通过毛细血管的细胞膜扩散，故扩散速率极快。非脂溶性物质（如Na+,Cl一和葡萄糖等）不能直接通过细胞膜，需要通过毛细血管壁孔隙，因此毛细血管壁对这些溶质的通透性则与其分子大小有关。分子愈小、通透性愈大。此外，有些能溶解于水、且直径小于毛细血管壁裂隙的溶质分子也能随水分子转运而一起交换（溶剂拖曳）。尽管毛细血管壁孔隙的总面积不超过毛细血管壁总面积的千分之一，但由于分子热运动的速度非常快，高于毛细血管血流速度数十倍，因此血液在流经毛细血管时，血浆和组织液中的溶质分子仍有足够的时间进行物质交换。


生理学 （四）微循环的物质交换方式 2滤过和重吸收在毛细血管壁两侧静水压差和胶体渗透压差的作用下，液体由毛细血管从内向外的移动称为滤过(filtration)，而液体的反向移动则称为重吸收(reabsorption)。当毛细血管壁两侧的静水压不等时，水分子可从压力高的一侧向压力低的一侧移动，如果水中的溶质分子直径小千毛细血管壁的孔隙，也可随水分子一起滤过。由于血浆蛋白等胶体物质难以通过毛细血管壁的孔隙，因此血浆蛋白形成的胶体渗透压能限制血浆的水分子向毛细血管外移动。当胶体渗透压不等时，水分子可由渗透压低的一侧向渗透压高的一侧移动。3.吞饮吞饮(pi nocytosis)发生概率较小。在毛细血管内皮细胞外侧的液体（血浆或组织液）和较大分子可被内皮细胞膜包围并吞饮入细胞，形成吞饮翍泡，继而被运送至细胞的另一侧，并被排至细胞外。如血浆蛋白就是以这种方式通过毛细血管壁进行交换的。


生理学 六、组织液 组织液(in terstitial flu id或tissue fluid)是由血浆经毛细血管壁淀过到组织间隙而形成的，是细胞赖以生存的内环境。组织液绝大部分呈胶冻状，不能自由流动，因而不会因重力作用而流到身体的低垂部分。将注射针头插入组织间隙，也不能抽出组织液。凝胶中的水及溶解于水的各种溶质分子的弥散运动并不受凝胶的阻碍，仍可与血液和细胞内液进行物质交换。凝胶的基质主要由胶原纤维及透明质酸细丝构成。邻近毛细血管的小部分组织液呈溶胶状态，可自由流动。由于毛细血管的通透性具有选择性，组织液中各种离子成分与血浆相同，但是组织液与血浆中的蛋白质浓度存在明显差异。


生理学 （一）组织液的生成S` 正常情况下，组织液由毛细血管的动脉端不断产生，同时一部分组织液又经毛细血管静脉端返回毛细血管内，另一部分组织液则经淋巴管回流入血液循环。因此，正常组织液的量处于动态平衡状态。这种动态平衡取决于四种因素的共同作用，即：毛细血管血压、组织液静水压、血浆胶体渗透压和组织液胶体渗透压。其中，毛细血管血压和组织液胶体渗透压是促使液体由毛细血管内向外滤过的力扯，而组织液静水压和血浆胶体渗透压则是促使液体由毛细血管外向内重吸收的力量（图4-30)。滤过的力裁和重吸收的力量之差，称为有效滤过压(effective filtration pressure, EFP)。可用下式表示有效滤过压＝（毛细血管血压＋组织液胶体渗透压）－（组织液静水压＋血浆胶体渗透压）(4-12)动脉端\-25¥一血氮胶五五五压-_/-2;／静脉端如果有效滤过压为正值，表示有液体从毛细血管滤出；如果为负值，则表示有液体被重吸收回毛细血管。单位时间内通过毛细血管壁滤过的液体撮等于有效滤过压和滤过系数(Kr)的乘积。滤过系数的大小取决于毛细血管壁对液体的通透性和滤过面积。不同组织的毛细血管滤过系数有很大差别，脑和肌肉的滤过系数很小，而肝和肾小球的滤过系数则很大。总的来说，流经毛细血管的血浆有0.5%-2％在动脉端滤出到组织间隙，约有90％的滤出液在静脉端被重吸收，其余约10%（包括滤过的白蛋白分子）进入毛细淋巴管，形成淋巴液。


生理学 （一）组织液的生成S`  （二）影响组织液生成的因素 在正常情况下，组织液的生成与回流保持动态平衡，因此组织液总量维持相对恒定。如果这种动态平衡遭到破坏，使组织液生成过多或重吸收减少，就有过多的液体渚留在组织间隙而形成水肿(edema)。1.毛细血管有效流体静压毛细血管有效流体静压即毛细血管血压与组织液静水压的差值，是促进组织液生成的主要因素。全身或局部的静脉压升高是有效流体静压增高的主要成因。例如，右心衰竭可引起体循环静脉压增高，静脉回流受阻，使全身毛细血管后阻力增大，导致毛细血管有效流体静压增高，引起全身性水肿；而左心衰竭则可因肺静脉压升高而引起肺水肿。局部静脉压增高可见于血栓阻塞静脉腔，肿瘤或瘢痕压迫静脉壁等。4.淋巴回流由于从毛细血管滤出的液体约10％需经淋巴系统回流，故淋巴系统是否畅通可直接影响组织液回流。同时，淋巴系统还能在组织液生成增多时代偿性加强回流，以防液体在组织间隙中积聚过多。但在某些病理悄况下，如丝虫病患者的淋巴管被堵塞，使淋巴回流受阻，含蛋白质的淋巴液就在组织间隙中积聚而形成淋巴水肿(l ymphedema)。


生理学 七、淋巴液的生成和回流 淋巴系统(lymphatic system)由淋巴管、淋巴结、脾和胸腺等组成。淋巴管收集全身的淋巴液，最后经右淋巴导管和胸导管流入静脉。淋巴回流的生理意义在千回收蛋白质，运输脂肪及其他营养物质，同时可调节体液平衡，具有防御和免疫功能。淋巴液可将组织液中的蛋白质分子、不能被毛细血管重吸收的大分子物质以及组织中的红细胞等带回到血液中，从而维持血浆蛋白的正常浓度。另外，淋巴系统也是机体吸收营养物质的主要途径之一，由肠道吸收的脂肪80%-90%经由这一途径被输送入血，因此来自小肠的淋巴液呈乳糜状。在创伤、手术或感染等病理情况下，损伤的淋巴管能再生，有多种因素参与其再生过程。


生理学 （一）毛细淋巴管的结构特点及通透性 淋巴液来源于组织液，通过毛细淋巴管吸收。毛细淋巴管以盲端起始于组织间隙。毛细淋巴管由单层内皮细胞组成，没有基膜和周细胞，故通透性极高。毛细淋巴管起始端内皮细胞呈叠瓦状排列，构成向管腔内开启的单向活瓣（图4-31)。此外，当组织间隙中积聚较多的组织液时，组织中的胶原纤维和毛细淋巴管之间的胶原细丝可将叠瓦状排列的内皮细胞边缘拉开，使内皮细胞之间出现较大的缝隙，这时，组织液及其中的较大的分子（如渗出的血浆蛋白）乃至红细胞等可通过此间隙内流，同时通过单向活瓣作用限制其倒流，有利于组织液进入淋巴管。值得注意的是，当机体内部存在有感染因素时，组织液中渗出的血浆蛋白和细菌也可通过此途径进入淋巴循环。


生理学 （一）毛细淋巴管的结构特点及通透性 毛细淋巴管吸收组织液的动力来源于组织液与毛细淋巴管内淋巴液之间的压力差。压力差高则组织液的吸收速度快。组织液一旦进入淋巴管就成为淋巴液，因而其成分与该处的组织液非常相近。毛细淋巴管彼此吻合成丝状体网，逐渐汇合成较大的集合淋巴管，后者的管壁中有平滑图4-31毛细淋巴管盲端结构示意图肌，可以收缩。另外，淋巴管中有瓣膜，使淋巴液不能倒流。集合淋巴管壁平滑肌的收缩活动和淋巴管腔内的瓣膜共同构成＂淋巴管泵＂，促进淋巴液向心回流。正常成年入在安静状态下每小时约有120ml淋巴液进入血液循环。来自右侧头颈部、右臂和右胸部约20ml淋巴液经由右淋巴导管导入静脉，其余100ml淋巴液通过胸导管导入静脉。人体每天生成2~4L淋巴液，大致相当千全身的血浆总量。 （二）影响淋巴液生成和回流的因素 如前所述，组织液和毛细淋巴管内淋巴液之间的压力差是促进组织液进入淋巴管的动力。以下几种可使组织液压力增加的情况都能使淋巴液的生成增多：心毛细血管血压升高；＠血浆胶体渗透压降低；＠毛细血管壁通透性和组织液胶体渗透压增高。


生理学 （二）影响淋巴液生成和回流的因素 由淋巴管壁中少量的平滑肌和单向瓣膜构成的＂淋巴管泵”可促进淋巴回流，防止淋巴液倒流。此外，外周骨骼肌的节律性收缩、相邻动脉的搏动以及外部物体对组织的压迫等，都能促进淋巴液的回流。而淋巴管和淋巴结急慢性炎症（如丹毒）、肉芽肿形成、丝虫虫体等均可引起淋巴系统阻塞，导致淋巴液滞留、淋巴窦和淋巴管扩张，造成淋巴水肿。由于淋巴液中含有蛋白质，可刺激纤维组织增生，而增生的纤维组织又可加重淋巴液的滞留。对千急性淋巴水肿，机体可通过淋巴管侧支循环的建立及巨噬细胞分解大分子蛋白质功能的增强，发挥代偿性调节的机制，故大多可自行消退；然而病变处瘢痕组织的成熟，新生的毛细淋巴管逐渐消失，扩张淋巴管的瓣膜功能减退或丧失，淋巴管壁肌纤维萎缩，内膜增厚管腔狭窄等将导致急性淋巴水肿后的数月或数年，水肿又再出现，发展成为不可逆的慢性淋巴水肿。 （王庭槐）第四节心血管活动的调节 心血管活动的调节，包括神经调节、体液调节和自身调节，不仅能保持正常心率、心输出量、动脉血压和各组织器官血流量等心血管功能活动的相对稳定，而且还能在机体内外环境变化时作出相应的调整，使心血管活动能适应代谢活动改变的需要。 户一亭八


生理学 户一亭八 Ca2十内流增加，内流的Ca2•又激活连接肌质网(JSR)膜中的ryanodine受体(RYR)，通过钙触发钙释放机制使胞质内Ca2十浓度进一步升高，引起正性变力作用。另一方面，PKA还可使受磷蛋白(phospholamban,PLB)磷酸化，使之与纵行肌质网(LSR)膜中的钙泵解离，导致钙泵与Ca正亲和力增强，钙泵活性增强，加快舒张期LSR回收Ca正的速度，从而引起胞质Ca"浓度下降速度加快，使心肌舒张速度加快。在窦房结P细胞，钙通道的磷酸化使4期钙内流增加，4期自动去极化速度加快，自律性增加，导致正性变时作用。另外，去甲肾上腺素引起的窦房结P细胞4期Ir加强亦与正性变时作用有关。心肌慢反应细胞膜中L型钙通道的磷酸化，可使Ca“内流增加，0期去极化速度和幅度增大，房室传导速度加快，引起正性变传导作用。正性变传导作用又可使各部分心肌纤维的活动更趋于同步化，也有利于心肌收缩力的加强。


生理学 户一亭八 队受体拈抗剂因消除了心交感神经的作用，故具有降低心率、心肌收缩力和传导速度的作用，从而引起心输出量减少，动脉血压降低。临床上心受体桔抗剂是治疗高血压、心力衰竭的常用药物之一。我国心血管疾病治疗指南中也明确肯定了队受体桔抗剂在冠心病、心肌梗死、心衰、心律失常等方面的应用价值。


生理学 户一亭八 (2)心迷走神经：支配心脏的副交感神经节前纤维行走于迷走神经干中，节前神经元的胞体位于延髓的迷走神经背核和疑核。节前神经元的末梢释放ACh，作用于心内神经节节后神经元胞体膜中的凡受体。迷走神经的节后神经纤维主要支配窦房结、心房肌、房室交界、房室束及其分支，而对心室肌的支配则很少。心迷走神经节后纤维末梢也释放ACh，作用于心肌细胞膜的M型胆碱能受体（简称M受体），引起心房肌收缩力减弱、心率减慢和房室传导速度减慢，即具有负性变力、负性变时和负性变传导作用。由于心迷走神经纤维对心室肌的支配密度远低于其对心房肌的支配，故刺激心迷走神经引起的心房肌收缩力减弱效应比心室肌明显得多。两侧心迷走神经对心脏的支配也有差异。右侧迷走神经对窦房结的影响占优势，兴奋时主要引起心率减慢；左侧迷走神经对房室交界的作用占优势，兴奋时引起的效应以房室传导速度减慢为主。


生理学 户一亭八 ACh激活心肌细胞膜中的M受体后，通过G蛋白－AC-cAMP-PKA通路，使细胞内cAMP水平降低，PKA活性降低进而表现出与队受体激活相反的效应。负性变力作用主要由于心肌细胞L型钙通道被抑制、C汒内流减少所引起。同时，IKACI1被激活，复极化时K十外流加速，平台期缩短，也导致Ca2十内流减少，收缩力减弱。在窦房结P细胞，4期Ca2十内流减少和Ir通道介导的Na•内流减少，使4期去极化速度减慢，自律性降低，引起负性变时作用。此外，IK-ACh的激活使K十外流增加，最大复极电位增大，也导致自律性降低。负性变传导作用主要与慢反应细胞的0期Ca“内流减少、0期去极化速度和幅度降低有关。(3)支配心脏的肤能神经纤维：心脏中存在多种肤能神经纤维，如神经肤Y、血管活性肠肤、降钙素基因相关肤和阿片肤等，它们可与单胺类和ACh等递质共存千同一神经元内，参与对心肌和冠状血管生理功能的调节。


生理学 户一亭八 (4)心脏的传入神经纤维：心交感神经和心迷走神经内均含有大量的传入神经纤维，其神经末梢主要感受来自心脏的化学刺激、机械牵张刺激，进而反射性地调节交感神经活动和心血管活动。一般而言，心迷走神经内的传入纤维活动可引起交感神经活动抑制，而心交感神经内的传入纤维活动可引起交感神经活动增强，且与心肌缺血引起的心绞痛有关。在高血压和慢性心力衰竭情况下，心交感神经传入纤维活动增强，是病理状态下交感神经过度激活的机制之一。


生理学 户一亭八 (5)心交感紧张与心迷走紧张：紧张(tonus)是指神经或肌肉等组织保待一定程度的持续活动状态。心交感神经和心迷走神经平时都具有紧张性，均主要起源千延髓心血管中枢。两者作用相互拈抗，共同调节心脏活动。窦房结在去除任何神经支配时的自动节律约为100次／分，但正常人安静时的心率约70次／分这是因为安静时心交感紧张(cardiac sympathetic tone)和心迷走紧张(c扣小ac vagal tone)两者中以后者占优势。应用M受体拈抗剂阿托品阻断心迷走神经的作用，可使正常人的心率加快到150次／分。心交感紧张和心迷走紧张还随呼吸周期发生变化，吸气时心迷走紧张较低而心交感130第四童血液循环紧张较高，心率加快，呼气时则相反。心午随呼吸周期而发生明显变化的现象称为呼吸性窦性心律不齐。


生理学 户一亭八 2.血管的神经支配支配血管平滑肌的神经称为血管运动神经(vasomotor nerve)，可分为缩血管神经(vasoconstrictor nerve)和舒血符神经(vasodilaior nerve)两大类S｀除毛细血管外，血管壁都有平滑肌分布，大部分血管平滑肌仅受父感缩血管神经纤维的支配，只有部分血管除接受交感缩血管神经纤维支配外，还接受某些舒血管神经纤维的支配。毛细血管前拈约肌的神经纤维分布极少，其活动主要受局部组织代谢产物的影响(1)缩血管神经纤维：缩血管神经纤细都是交感神经纤维，故称为交感缩血管神经，其节后纤维末梢释放的递质为去巾肾上腺系，l们管平滑肌细胞有仪打1队两类肾上腺素能受体，去甲肾上腺素与a受体结合可引起血管平滑肌收缩，I们与队受体结合则引起血管平滑肌舒张。去甲肾上腺素与a受体结合的能力较强，们与队受体纠合能力较弱，故父感缩血管神经纤维兴奋时的主要效应是血管收缩。


生理学 户一亭八 体内几乎所有的血管都受交感缩血符神经纤纽的支配。在安静状态下，交感缩血管纤维持续发放l-3Hz的低频冲动，称为交感缩血眢紧张(sympathetic vasoconstr ictor tone)，其紧张性主要来源于延髓心血管中枢，使血管平滑肌保持一定程度的收缩状态交感缩血管紧张增强时血管收缩加强，反之则血管舒张。生理状况下，交感缩血眢神经纤维的放屯频率在数秒1次至每秒8~10次的范围内变动，这一范围内的变动可使血管口径发生很大程度的变化，从而能有效调节器官的血流阻力和血流扯。交感缩血管神经纤维在不同组织器＇订血管中的分布密度不同，分布密度最大的是皮肤血管，其次为骨骼肌和内脏血管，最小的是冠状血件和脑血管，战父感缩血管紧张的变化对心脑血管活动影响较小。交感缩血管神经纤维在同一器官各类血管中的支配密度也不同，在动脉的支配密度高于静脉，以微动脉中的密度为最高，毛细血管前括约肌中密度最低，而毛细血管不受神经纤维支配。


生理学 户一亭八 交感缩血管神经纤维兴合时，总外周阳力增加，动脉血压升高。当支配某一器官的交感缩血管神经纤维兴奋时，该器官的血流阻力增高，血流扯减少。山千微动脉的交感缩血管神经纤维密度高于微静脉，交感缩血管神经纤维兴奋时毛细1(11个3前阻力和E细血管后阻力的比值将增大，可使毛细血管血压降低，组织液的生成减少而重吸收增加。交憋缩血管神经纤维兴奋还能引起容撮血管收缩，器官内的血容量减少，静脉回心血址增加。交感神经的过度激活在倘血压和慢性心力衰竭的发生发展过程中起重要作用。(2)舒血管神经纤维l)交感舒血管神经纤维：在狗和猫等动物，骨骼肌血管不仅受交感缩血管神经纤维支配，还受交感舒血管神经纤维支配。其节后纤维末梢释放ACh，作用于血管平滑肌膜中的M受体，可引起骨骼肌血管舒张，骨骼肌血流扯增加，以适应骨骼肌在运动时对血流星需要的增加。其效应可被M受体拈抗剂阿托品所阻断。交感舒血管神经纤细在平时没有紧张性活动，在情绪激动和发生防御反应时发放冲动。人体内也有父感舒血管神经纤维存什。


生理学 户一亭八 2)副交感舒血管神经纤绯：少数器官如脑膜、唾液腺肯肠外分泌腺和外生殖器的血管平滑肌除接受交感缩血管神经纤维支酣外，还接受副父怂舒血管神经纤维的支配，其节后纤维末梢释放ACh,与血管平滑肌的M受体结合可引起血岱舒张和局部血流屾增加，面对循环系统总外周阻力的影响则很小。这类舒血管神经平时也没有紧张性活动。3)脊髓后根舒血管纤维：皮肤伤害性感觉传入纤纠小外周未梢处可发出分支。当皮肤受到伤害性刺激时，感觉冲动一方面沿传入纤维传向中枢，另一方面可沿其分支到达受刺激部位邻近的微动脉使之舒张充血，局部皮肤出现红晕。这种仅通过轴突外周部分完成的反应，称为轴突反射，但它并不符合反射的概念。这种神经纤纽称后根舒血管纤维，其释放的递质很可能是降钙素基因相关肤。


生理学 4)肤类舒血管神经纤维气｀（二）心血管中枢 中枢神经系统中与控制心血管活动有关的神经元集中的部位称为心血管中枢(cardiovascular center)。控制心血管活动的神经元广泛分布于从脊髓到大脑皮层的各个水平，其中延髓是调控心血管活动最重要的心血管中枢部位，下丘脑也在心血管活动调节中起重要作用。各级心血管中枢间存在密切的纤维联系和相互作用，不仅接受来自躯体和内脏的各种传入信息，还接受来自中枢其他部位的调控信息，通过复杂的整合(integration)，调节心血管活动，使心血管活动与内外环境的变化和与机体的其他功能活动相适应。1.沓髓脊髓胸腰段灰质中间外侧柱有支配心脏和血管的交感节前神经元，脊髓祗段还有支配血管的副交感节前神经元，它们的活动主要受高位心血管中枢活动的控制，是中枢调控心血管活动的最后传出通路。脊髓交感节前神经元能完成某些原始的心血管反射，维持一定的血管张力，但调节能力较低，且不够完善。2.延髓延髓是调节心血管活动最基本的中枢。横断脑于的实验表明，只要保持延髓及其以下中枢部分完整，血压就能接近正常水平，并能完成一定的心血管反射。延髓心血管中枢包括多个部位的神经元气｀。


生理学 4)肤类舒血管神经纤维气｀（二）心血管中枢 延髓头端腹外侧区(ros tral ventrolateral medulla, RVLM)是产生和维持心交感神经和交感缩血管神经紧张性活动的重要部位。RVLM接受来自延髓孤束核(nucleus tractus solitarii, NTS)、延髓尾端腹外侧区(caudal ventrolateral medulla, CVLM)和下丘脑室旁核(paraventricular nucleus, PVN)等重要心血管核团和脑区的调控信息，也接受来自外周心血管活动的传入信息，在对这些信息进行复杂的整合后，通过其下行纤维直达脊髓灰质中间外侧柱的交感节前神经元，紧张性地调控其活动。RVLM神经元兴奋时可引起交感神经活动加强和血压升高。CVLM神经元并不直接投射到脊髓灰质中间外侧柱，而是到达RVLM，抑制RVLM神经元的活动，导致交感缩血管紧张降低，血管舒张。NTS是压力感受器、化学感受器和心肺感受器等传入纤维的首个中枢内接替站，并对多种心血管活动的传入信号进行整合。总体上讲，NTS神经元兴奋时，迷走神经活动加强，而交感神经活动则抑制。


生理学 4)肤类舒血管神经纤维气｀（二）心血管中枢 心迷走神经节前神经元的胞体主要位千延髓的迷走神经背核(dorsal motor nucleus of vagus)和疑核(ambiguus nucleus)，压力感受器的传入冲动经NTS接替后到达迷走神经背核和疑核，可引起心迷走神经兴奋。3下丘脑下丘脑PVN在心血管活动的整合中起重要作用，其下行纤维不仅直接到达脊髓灰质中间外侧柱控制交感节前神经元活动，还到达RVLM，调节其心血管神经元活动。下丘脑前部参与对压力感受性反射、肾脏反射和水盐平衡的调节。下丘脑的后部和外侧部发出的下行纤维投射到脊髓灰质中间外侧柱和延髓，可增强交感神经活动。电刺激下丘脑引起防御反应的同时，可引起一系列心血管活动变化，如心率加快，心肌收缩力增强，心输出量增加，皮肤和内脏血管收缩而骨骼肌血管舒张，血压轻度升高。这些心血管反应有利于骨骼肌获得充足的血液供应，以适应防御、搏斗或逃跑等行为的需要。4.其他心血管中枢在延髓以上的其他脑干部分以及大脑和小脑中，均有调节心血管活动的神经元，参与对心血管活动和机体其他功能之间的复杂整合。


生理学 （三）心血管反射 当机体生理状态或内外环境发生变化时，神经系统对心血管活动的凋节是通过各种心血管反射(cardiovascular reflex)进行的，它使心血管活动发生相应改变，以适应机体当时所处的状态或环境的变化。1.颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射当动脉血压突然升高时，可反射性引起心率减慢、心输出量减少、血管舒张、外周阻力减小，血压下降，这一反射称为压力感受性反射(baroreceptor reflex)(1)动脉压力感受器：动脉压力感受器(baroreceptor)主要是指位于颈动脉窦和主动脉弓血管外膜下的感觉神经末梢。压力感觉器并不直接感受血压变化，而是感受血管壁所受到的机械牵张刺激。当动脉血压升高时，动脉管壁被牵张的程度加大，压力感觉器的传入冲动便增多。在一定范围内，压力感受器的传入冲动频率与动脉管壁扩张程度成正比，因而传入神经的冲动发放频率可随心动周期中动脉血压的波动而发生相应变化（图4-32)。在同一血压水平，颈动脉窦压力感受器通常比主动脉弓压力感受器更敏感。 贮1...～申嗣．100~125~八 200-00.51.01.52.0


生理学 `/九三时间{s)平均动脉压(mmHg) 固4-32动脉血压对窦神经放电的影响A心动周期中单根窦神经压力感受器传入纤维放电示意图，图中最上方为主动脉血压波，左侧的数字为主动脉平均压(mmHg);B.不同动脉血压时窦神经放电实验记录图(2)传入神经及其中枢联系：颈动脉窦压力感受器的传入神经纤维组成窦神经(carotid sinus nerve)，加入舌咽神经后进入延髓。主动脉弓压力感受器的传入神经纤维行走于迷走神经干内并随之进入延髓。家兔的主动脉弓压力感受器传入纤维在颈部单独成为一束，与迷走神经伴行，称为主动脉神经(aortic nerve)或降压神经(depressor nerve)。压力感受器的传入冲动到达延髓NTS后，不仅与CVLM发生联系，引起RVLM心血管神经元抑制，使交感神经紧张降低，还与迷走神经背核和疑核发生联系，使迷走神经紧张增强。须指出的是，压力感受器的传入冲动还与心血管中枢多级水平的神经元发生联系，传入信息在经过多级水平的整合后再下传给传出神经和效应器官，完成反射。


生理学 `/九三时间{s)平均动脉压(mmHg) (3)反射效应：动脉血压升高时，压力感受器传入冲动增多，压力感受性反射增强，导致心迷走紧张加强，心交感紧张和交感缩血管紧张减弱，引起心率减慢，心输出藏减少，外周阻力减小，动脉血压下降；而当动脉血压降低时，压力感受器传入冲动减少，压力感受性反射减弱，引起心率加快，心输出量增多，外周阻力增大，血压回升。


生理学 `/九三时间{s)平均动脉压(mmHg) (4)压力感受性反射功能曲线：在动物实验中，将一侧颈动脉窦区和循环系统其余部分隔离开来，保留该侧窦神经与中枢的联系，切断对侧窦神经和双侧主动脉神经。人为改变隔离的颈动脉窦内压，可见到体循环动脉血压在一定范围内随窦内压的升高而降低。窦内压与动脉血压变化的关系曲线称为压力感受性反射功能曲线（图4-33)。曲线中平均动脉压与窦内压相等的交点为该反射的闭环工作点，正常人安静时约lOOmmHg，表示窦内压与平均动脉压在这个水平上通过该反射达到平衡，这个平衡点就是压力感受性反射的调定点。曲线的两端较平坦，中间部分则较陡，说明窦内压在正常血压水平附近变动时压力感受性反射最敏感，纠正异常血压的能力最强。动脉血压偏离正常水平越200远，压力感受性反射纠正异常血压的能力越180弱。在慢性高血压患者或实验性高血压动物60402000806040中，压力感受性反射功能曲线可向右上方移1111________--___位，使调定点升高，这一现象称为压力感受性I)反射的重调定(resetting)，提示在高血压的情I'1I


生理学 `/九三时间{s)平均动脉压(mmHg) ~况下压力感受性反射的工作范围发生改变，即在较正常高的血压水平上保持血压相对稳定。正常人压力感受性反射功能曲线及其敏感性的+o测定是常用的研究压力感受性反射的实验窦内压(mmHg)方法。(5)生理意义：压力感受性反射属于典型图4-33正常人和高血压患者的压力感受性反射的负反馈调节，其生理意义主要是在短时间内功能曲线快速调节动脉血压，维持动脉血压相对稳定，使动脉血压不致发生过分的波动，因此在生理学中将动脉压力感受器的传入神经称为缓冲神经。例如，在急性出血或由平卧位突然改变为直立位时，颈动脉窦内压力降低，通过压力感受性反射，可使动脉血压回升，避免血压过低而引起晕厥和休克等不良反应。须注意的是，压力感受器对快速性血压变化较为敏感，而对缓慢的血压变化不敏感。如果切除动物的缓冲神经，其动脉血压常出现很大波动，即血压变得不稳定，但全天的血压平均值并不升高。可见，压力感受性反射在动脉血压的长期调节中不起重要作用。


生理学 `/九三时间{s)平均动脉压(mmHg) 2.颈动脉体和主动脉体化学感受性反射在颈总动脉分叉处和主动脉弓区域的颈动脉体和主动脉体化学感受器可感受动脉血中的02分压降低、CO2分压升高和W浓度升高等刺激，其传入活动经窦神经和迷走神经上行至延髓孤束核，然后使延髓内呼吸运动神经元和心血管活动神经元的活动改变，称为化学感受性反射(chemoreceptor reflex)。


生理学 `/九三时间{s)平均动脉压(mmHg) 化学感受性反射的效应主要是调节呼吸，反射性地引起呼吸加深加快；通过呼吸运动的改变，再反射性影响心血管活动。动物实验中观察到，在保持自然呼吸的情况下，化学感受器的传入冲动可在引起呼吸加深加快的同时，出现心率加快，心输出量增多，外周阻力增大，血压升高等心血管活动的改变；而人为保持动物的呼吸频率和深度不变，化学感受器的传入冲动则引起心率减慢，心输出量减少，冠状动脉舒张，骨骼肌和内脏血管收缩等效应。当切断双侧颈迷走神经后，心率便由减慢转为加快，提示化学感受性反射对迷走神经的兴奋作用比对交感神经的兴奋作用更强-$0化学感受性反射在平时对心血管活动调节作用并不明显，只有在缺氧、窒息、失血、血压过低和酸中毒等情况下才起调节作用。缺血或缺氧等引起的化学感受性反射可兴奋交感缩血管中枢，使骨骼肌和大部分内脏血管收缩，总外周阻力增大，血压升高。由于心脏和脑的血管无明显收缩或发生轻微舒张，使循环血量得以重新分配，从而保证心、脑等重要器官在危急情况下优先获得血液供应。


生理学 `/九三时间{s)平均动脉压(mmHg) 3.心肺感受器引起的心血管反射心肺感受器(cardiopulmonary receptor)是指一些位于心房、心室和肺循环大血管壁内的感受器，这些感受器能感受两类刺激，一类是机械牵张刺激，另一类是某些化学物质如前列腺素、腺昔和缓激肤等的刺激，其传入神经纤维分别走行于迷走神经或交感神经内。与颈动脉窦、主动脉弓压力感受器相比较，心肺牵张感受器位于循环系统压力较低的部分。这些感受器的扩张主要依赖于静脉回心血量，能探测循环系统的＂充盈度”，故又称为容量感觉器。容量感受性反射(volume receptor reflex)是典型的心肺感受器反射，主要调节循环血量和细胞外液量。心房壁的牵张感受器又称容量感受器或低压力感受器，当心房压升高尤其是血容量增多引起心房壁受牵张的刺激增强时，容量感受器兴奋，传入冲动经迷走神经传到中枢后，不仅引起交感神经抑制和迷走神经兴奋，使心率减慢，心输出量减少，外周阻力降低和血压下降，还降低血浆血管升压素和睦固酮水平，增加肾的排水和排钠量，降低循环血量和细胞外液量5心。


生理学 `/九三时间{s)平均动脉压(mmHg) 心室壁的交感神经传入末梢能感受多种内源性和外源性化学物质如缓激肤、过氧化氢和腺昔等的刺激，还可感受心室扩张引起的机械刺激，经心交感神经传入，反射性引起交感神经活动增强和动脉血压升高，这种心血管反射称为心交感传入反射(cardiac sympathetic afferent reflex)，属于正反馈调节模式。在心肌缺血时，心交感传入反射增强有利于维待血压。心交感传入反射病理性增强参与慢性心力衰竭和高血压病的交感神经过度激活机制委心。6.脑缺血反应急性大出血、动脉血压过低或颅内压过高等原因导致脑血流量明显减少时，可发生脑缺血反应(brain ischemia response)，表现为交感缩血管紧张显著升高，外周血管强烈收缩，动脉血压升高，有助千在紧急情况下改善脑的血液供应。Cushing反应（反射）是一种特殊的脑缺血反应，当颅内压升高时，因脑血管受压迫而使脑血流减少引起脑缺血反应，动脉压升高，从而克服颅内压对脑血管的压迫作用，使脑血流得以维持。


生理学 （四）心血管反射的中枢整合模式 在不同的环境刺激或功能状态下，中枢神经系统对全身各组织器官的活动进行复杂的整合，使机体作为一个整体作出反应，以适应当时的实际需要。在不同的生理状态下，心血管活动有不同的整合模式。例如，当动物发动防御反应(defense reaction)时，表现为心率加快，心输出量增多，骨骼肌血管舒张，内脏和皮肤血管收缩，血压轻度升高。肌肉活动时心血管活动的整合模式与防御反应相似，但仅仅是那些参与运动的骨骼肌血管舒张，而不参与运动的骨骼肌血管则收缩。睡眠时与防御反应时相反，表现为心率减慢，心输出蜇减少，骨骼肌血管收缩而内脏血管舒张，血压轻微降低。进食时心率加快，心输出量增多，胃肠道血管舒张而骨骼肌血管收缩。潜水时心率减慢，心输出量减少，骨骼肌血管和内脏血管均收缩。在高温环境中，皮肤血管舒张而内脏血管收缩，而在低温环境中则出现相反的变化。


生理学 二、体液调节 心血管活动的体液调节是指血液和组织液中的某些化学物质对心肌和血管平滑肌活动的调节作用。众多体液因素中，有些由血液输送，广泛作用千心血管系统；有些在局部组织中形成，主要作用于局部的血管或心肌。体液调节与神经调节、自身调节等调节机制互相联系与协调，共同参与机体循环稳态的维持。 （一）肾素血管紧张素系统 肾素－血管紧张素系统(renin-angiotensin system, RAS)是人体重要的体液调节系统，广泛存在于心肌、血管平滑肌、骨骼肌、脑、肾、性腺、颌下腺、胰腺以及脂肪等多种器官组织中，共同参与对靶器官的调节。在生理情况下，RAS对血压的调节以及心血管系统的正常发育、心血管功能稳态、电解质和体液平衡的维待等均具有重要作用。


生理学 （一）肾素血管紧张素系统 1. RAS的构成肾素(renin)是由肾脏近球细胞分泌的一种酸性蛋白酶。当交感神经兴奋、各种原因引起肾血流量减少或血浆中Na十浓度降低时，肾素分泌增多，并经肾静脉进入血液循环，以启动RAS的链式反应。其反应过程如下：心肾素可将其在血浆或组织中的底物，即肝脏或组织中合成和释放的血管紧张素原(an护otensinogen)水解产生一个十肤，为血管紧张素I(angiotensin I, Ang I);＠在血浆或组织中，特别是肺循环血管内皮表面存在血管紧张素转换酶(angiotensin-converting enzyme, ACE),ACE可水解Ang I，切去C末端的两个氨基酸产生一个八肤，为血管紧张素II(a ngiotensin II, Ang II);@Ang II在血浆和组织中可进一步酶解成血管紧张素皿(angiotensin ill, Ang皿）；＠在不同酶的水解作用下，Ang I、Ang II或Ang皿可形成不同肤链片段的血管紧张素（图4-34)；＠上述的血管紧张素家族成员，可被进一步降解为无活性的小肤片段。


生理学 血管紧张素原肾素j血管紧张素I血管紧张素1-9血管紧张索II血管紧张素1-7 As；一二担HIS-ProPhe Asp-Arg-V al-Tyr-Ile-His-Pro 氨基）即酶I NEP 氨基肤酶NEP ACE血管紧张索川血管紧张素W水解成氨基酸Arg-V al-Tyr-Ile-His-Pro-Phe V al-Tyr-Ile-His-Pro-Phe其他酶图4-34肾素血管紧张素系统成员及其转换过程示意图ACE：血管紧张索转换酶；ACE2：血管紧张素转换酶2;NEP：中性内切酶；PCP：脯氨酰狻肤酶；近年来随分子生物学技术的发展，在心肌、血管平滑肌、骨骼肌、脑、肾等多种器官组织中均发现有肾素和血管紧张素原的基因表达。这些相对独立的局部RAS通过旁分泌和（或）自分泌方式有接调节心血管活动。心脏内局部的RAS对心脏的作用主要包括：正性变力，导致心脏重构，调节冠状动脉阻力和抑制心肌细胞增长等。血管壁内的局部RAS在体内大、小动脉和静脉均有分布，主要作用有：调节血管张力和内皮功能，参与血管重塑和促进血栓形成等。


生理学 氨基）即酶I NEP 2.血管紧张素家族主要成员的生理作用血管紧张素通过与细胞膜表面高度特异的血管紧张索受体(angiotens i n receptor, AT receptor)结合而发挥作用。AT受体分为AT1、AT2、A飞和A兀四种亚型。AT妥体可再分为A兀和AT11，两个亚型。A兀受体在脑、心脏、血管和肾等部位表达，而ATII)受体主要表达在胎盘、肺和肝。A飞受体存在于多种组织，以肾上腺髓质、子宫、卯巢和脑居多。在大多数情况下，A飞受体活化后的效应具有桔抗AT1受体的作用。A飞受体的作用目前知之甚少。A兀受体广泛分布于哺乳动物的心血管、脑、肾和肺等处，可能与影响血管内皮完整性和刺激内皮细胞释放纤溶酶原激活物抑制物－1(PAI-1)有关。


生理学 氨基）即酶I NEP 血流量。Ang N与A兀受体结合还可产生与Ang II不同或相反的作用。AngN可抑制左心室的收缩功能，加速其舒张；收缩血管的同时刺激血管壁产生前列腺素类物质或一氧化氮(NO)，调节血管收缩的状态。Ang的其他活性片段可限制或修饰Ang II的作用，使RAS对心血管功能的调节更加精确和完善。除前述RAS成员外，近年来又有新的RAS成员被陆续发现，如2000年发现一种新型的血管紧张素转换酶2(ang iotens in-co nve1ting enzyme2, ACE2)。ACE2可将Ang I和An g II分别水解为血管紧张素1-9(a ngiotensin1-9, Angl-9)和血管紧张素1-7(ang iotensinl-7, Angl-7)。Ang1-9可被视为Ang II的内源性生物抑制剂，Angl-7与Ang II作用相反，它通过与特异性的受体结合而发挥其扩张血管和抑制血管平滑肌细胞增殖的作用。


生理学 氨基）即酶I NEP 此外，还发现一种能结合肾素或肾素原的蛋白，称为肾素（原）受体[(pro)ren in receptor]。因此，肾素不仅是一种蛋白水解酶，可水解血管紧张素原，还可作为一种配体，特异性地结合并激活相应受体而产生效应。临床上已将ACE抑制剂和A兀受体拈抗剂用作抗高血压的常用或首选药物。此两类药物不仅用千降压，更重要的是还能改善心力衰竭和冠心病患者的预后，是心力衰竭和冠心病预防和治疗的重要药物之一~o（二）肾上腺素和去甲肾上腺素肾上腺素(epinep hrin e, E或ad ren aline)和去甲肾上腺素(norep i nephri ne, NE或noradrenaline, NA)都属于儿荼酚胺类物质。循环血液中的肾上腺素和去甲肾上腺素主要来自肾上腺髓质，其中肾上腺素约占80%，去甲肾上腺素约占20%。肾上腺素能神经末梢释放的去甲肾上腺素也有一小部分进入血液循环。血液中的肾上腺素和去甲肾上腺素对心脏和血管的作用具有许多共同点，但由千和不同的肾上腺素能受体结合的能力不同，它们对心脏和血管的作用也不尽相同。肾上腺素与a和但包括队和队）受体结合的能力都很强。在心脏，肾上腺素与凡受体结合后可产生正性变时和正性变力作用，使心输出量增多。在血管，肾上腺素的作用取决于血管平滑肌上a和队受体的分布情况。肾上腺素可引起a受体占优势的皮肤、肾和胃肠道血管平滑肌收缩；在队受体占优势的骨骼肌和肝血管，小剂量的肾上腺素常以兴奋队受体的效应为主，引起这些部位的血管舒张，大剂量时由于a受体也兴奋，则引起血管收缩。肾上腺素可在不增加或降低外周阻力的情况下增加心输出量。NE主要与血管平滑肌a受体结合，也能与心肌队受体结合，而与血管平滑肌队受体结合的能力却较弱。静脉注射NE可使全身血管广泛收缩，外周阻力增加，动脉血压升高；而血压升高又使压力感受性反射活动增强，由千压力感受性反射对心脏的效应超过NE对心脏的直接效应，结果导致心率减慢寻卜。（三）血管升压素血管升压素(vasopressin, VP)是由下丘脑视上核和室旁核神经元合成的一种九肤激素，合成后经下丘脑－垂体束运输到神经垂体储存，当机体活动需要时释放入血液循环，此过程也称为神经内分泌。VP与集合管上皮的v2受体结合后可促进水的重吸收，起到抗利尿的作用，故VP又称抗利尿激素(ant心ure ti c hormone, ADH)。VP作用于血管平滑肌的V1受体则引起血管收缩，血压升高。但在生理情况下，血浆中VP浓度升高时首先出现抗利尿效应，仅当其浓度明显增加时才引起血压升高。VP在维持细胞外液量的恒定和动脉血压的稳定中都起着重要的作用。当血浆渗透压升高，或禁水、脱水及失血等情况导致细胞外液量减少时，VP释放增加，调节机体细胞外液量，并通过对细胞外液量的调节，实现对动脉血压的长期调节作用。


生理学 氨基）即酶I NEP （四）血管内皮生成的血管活性物质血管内皮细胞是衬于血管内表面的单层细胞组织，能合成与释放多种血管活性物质，主要调节局部血管的舒缩活动。1.血管内皮生成的舒血管物质血管内皮细胞生成和释放的舒血管物质主要包括一氧化氮(nitric oxide, NO)前列环素(prostacyclin,PGl2)和内皮超极化因子(endothelium-derived hyperpolariz ing factor, EDHF)等。在离体实验中发现，AC h引起的血管平滑肌舒张依赖于血管内皮的完整。进一步的研究证实，ACh能促使血管内皮细胞释放一种舒血管物质，命名为内皮舒张因子(endothel ium-derived relaxingfactor, EDRF)。后来明确EDRF就是NO~`。NO的前体是L－精氨酸，在一氧化氮合酶(n itric oxide synthase, NOS)的作用下生成。NOS有三种类型：；神经元型NOS(nNOS或NOS I)，主要存在于神经元；诱生型NOS(iNOS或NOS II)，主要存在于单核－巨噬细胞系统；内皮型NOS(eNOS或NOS ill)，主要存在于内皮细胞。NO具有高度的脂溶性，可扩散至血管平滑肌细胞并激活胞内可溶性鸟昔酸环化酶，使胞内cGMP水平增高，降低胞质内游离Ca2＋浓度（通过激活蛋白激酶使胞内Ca2＋外流），使血管舒张。内皮细胞在基础状态下释放的NO参与维持血管的正常张力。NO还可抑制平滑肌细胞的增殖，对维持血管的正常结构与功能具有重要意义。另外，NO可抑制血小板黏附，有助千防止血栓形成。缓激肤、5－轻色胺、ATP、ACh、NE、内皮素和花生四烯酸等体液因素，以及血流对内皮产生的切应力增加等物理刺激，均可引起NO释放。雌激素(estrogen)可通过激活eNOS，促进NO合成，从而发挥舒血管作用。


生理学 氨基）即酶I NEP PGl2是血管内皮细胞膜花生四烯酸的代谢产物，在前列环素合成酶的作用下生成，其作用是舒张血管和抑制血小板聚集，搏动性血流对内皮产生的切应力可刺激内皮释放PGl2o内皮细胞还能产生一种通过使血管平滑肌细胞超极化而引起血管舒张的因子，被命名为内皮超极化因子(EDHF)。EDHF可通过促进Ca2＋依赖的钾通道开放，引起血管平滑肌超极化，从而使血管舒张。


生理学 氨基）即酶I NEP 2.血管内皮生成的缩血管物质目前了解较多的是内皮素(endothelin, ET)，最早由Yangagisawa等人千1988年从猪主动脉内皮细胞中分离提纯。ET是内皮细胞合成和释放的21肤，具有强烈而持久的缩血管效应，还参与心血管细胞的凋亡、分化和表型转化等多种病理过程，是心血管活动的重要调节因子之一。ET家族中目前已确定的成员有ET-1,ET-2、ET-3。内皮素受体(endothelin receptor, ETR)有ETAR、ETBR和ETc R三类。ET-1在血管内皮细胞中生成，ET,1R主要分布于血管平滑肌，对ET-1有高选择性亲和力，两者结合后可通过PLC-IP3/DG-Ca2＋信号通路，引起血管平滑肌收缩。ET是目前已知的最强烈的缩血管物质，对体内各脏器血管几乎都有收缩作用。ET的缩血管效应持久，可能参与血压的长期调节。ET-I具有强大的正性肌力作用，但其强心作用常被其强烈的收缩冠脉、刺激Ang II和NE释放等作用所掩盖。ET-1还具有类似生长因子的作用，可促进平滑肌和心肌细胞的增殖和肥大。生理情况下，血流对内皮产生的切应力可促使ET释放。


生理学 氨基）即酶I NEP （五）激肤释放酶－激肤系统激肤释放酶(kallikrein)是可分解血浆和组织中的蛋白质底物激肤原(kininogen)为激肤(k inin)的一类蛋白酶。激肤可引起血管平滑肌舒张，参与对血压和局部组织血流量的调节。人体至少有三种激肤：O缓激肤（bradyki ni n)，是由血浆激肤释放酶可水解高分子量激肤原而产生的一种九肤。©赖氨酸缓激肤，是由组织激肤释放酶作用于血浆中的低分子激肤原而产生的一种十肤，也称胰激肤。后者在氨基肤酶的作用下失去赖氨酸残基，成为缓激肤。＠甲二磺酰赖氨酰缓激肤，存在千尿液中。激肤可被激肤酶水解失活。现已发现的缓激肤受体(bradyki nin receptor，简称激肤受体）分为Bl和队两种亚型。且受体可能介导激肤的致痛作用；队受体存在于许多组织中，并与组胺H2受体有高度的同源性。激肤作用于血管内皮细胞上的队受体，可刺激NO,PGI2和EDHF的释放，使血管强烈舒张，但可引起内脏平滑肌收缩。


生理学 氨基）即酶I NEP 激肤系统和RAS之间关系密切。在可降解激肤为无活性片段的激肤酶中，激肤酶II就是ACE,它既可降解激肤为无活性片段，又能使Ang I水解为Ang II。这样，舒血管物质被破坏，缩血管物质生成，因而缩血管作用得到加强。（六）心血管活性多肤心血管系统中已发现有30多种心血管活性多肤，对心血管活动具有重要的调节作用。``rb气体信号分子是一类不同于传统细胞信号分子的小分子气体物质，它们具有在酶催化下内源性产生、不依赖于膜受体而能自由通过细胞膜，以及在生理浓度下有明确的特定功能等特性。前文已述NO的作用，以下介绍一氧化碳(CO)和硫化氢(H2S)。1.一氧化碳在人和哺乳动物，几乎所有器官、组织的细胞都能合成和释放内源性一氧化碳(carbon monoxide, CO)。体内的血红素经血红素加氧酶代谢可生成内源性CO。co能快速自由透过各种生物膜，产生舒血管作用。其舒血管作用的机制包括：中激活sG C，增高胞质内cGMP水平，使血管平滑肌松弛，血管舒张；＠刺激钾通道开放，促进细胞内的K十外流，引起膜的超极化而产生抑制效应。


生理学 氨基）即酶I NEP 2.硫化氢硫化氢(hydrogen sulfide, H2S)是另一种气体信号分子，是带有臭鸡蛋味的气体。1989年，在大鼠和人尸检的脑组织中发现了内源性H2S。H2S在哺乳动物体内以L－半胱氨酸为底物经酶催化而产生。以脑组织生成最多，其次为血管、心、肝和肾。产生H2S的酶主要有：心胱硫酰B合成酶(CBS)，主要分布在中枢神经系统；＠胱硫酪丫裂解酶(CSE)，此酶与心血管系统联系最为密切，主要表达于内皮细胞和血管平滑肌细胞；＠3－琉基丙酮酸硫基转移酶(MST)，富集于红细胞，也参与心肌H2S的合成。生理浓度的H2S具有舒张血管、维待正常血压稳态的作用；对心肌组织具有负性肌力作用和降低中心静脉压的作用。H2S的作用由ATP依赖的钾通道所介导，结果导致k十外流增加和膜的超极化。H2S还可以浓度依赖性地抑制血管平滑肌细胞的增殖。


生理学 （八）前列腺素 前列腺素(prostaglandin, PG)是一族二十碳不饱和脂肪酸，主要是花生四烯酸的代谢产物，由环加氧酶(cyclooxygenase)介导产生。全身各部位的组织细胞几乎都含有生成前列腺素的前体和酶。PG按其分子结构的差别，可分为多种类型，参与多种生理功能活动，包括血压调节、水盐代谢等。其中PG凡主要由肾脏产生，具有舒血管作用，参与血压稳态调节；PGI2主要在血管组织合成，有强烈的舒血管作用；PGF2a则能使静脉收缩。 （九）细胞因子 细胞因子如肿瘤坏死因子、白细胞介素、干扰素、趋化因子等是由细胞所产生的一类信息物质，大多以自分泌或旁分泌的方式作用千靶细胞而引起生物效应，如白细胞介素家族中的成员多数为炎症介质参与免疫反应，但也能调节心血管功能，能扩张血管和增加毛细血管的通透性。有研究证实炎症因子参与动脉粥样硬化和高血压的发病。


生理学 （九）细胞因子 脂肪组织除储存能蜇和调节代谢外，还可产生特异的脂肪细胞因子，如瘦素、脂联素和抵抗素等，参与调控机体的能量代谢及多种心血管活动。瘦素(leptin)的主要生理作用是调节脂肪代谢，但它与高血压的关系也很密切。瘦素可剂量依赖地升高血压，其作用靶点包括下丘脑、肾素－血管紧张素系统和肾交感神经，并通过降低NO水平、增加肾小管对钠的重吸收、促使血管平滑肌肥大、甚至改变红细胞的生化和物理属性，使血压升高。脂联素(adiponectin)是脂肪组织分泌最多的脂肪细胞因子，可改善内皮功能，促进血管新生，抑制病理性心肌肥大和缺血后心肌损伤，抑制血管平滑肌细胞增殖，从而延缓动脉粥样硬化及再狭窄过程，被认为是心血管系统的一种重要的保护因子。 （十）其他因素 生长因子也可作用千心肌、血管内皮或平滑肌细胞，影响心血管活动。如胰岛素样生长因子－l(insulin-like growth factor-1,IGF-1)可促进心肌生长、肥大和增强心肌收缩力，也能刺激血管平滑肌细胞增殖和血管舒张。血管内皮生长因子能促进血管内皮增生和血管生成，并能使血管扩张和增加毛细血管的通透性。


生理学 （十）其他因素 有些全身性的激素也可影响心血管系统的活动，如肾上腺糖皮质激素能增强心肌的收缩力，胰岛素对心脏有直接的正性变力作用，胰高血糖素对心脏有正性变力与变时作用，甲状腺激素能增强心室肌的收缩和舒张功能、加快心率、增加心输出量和心脏做功量等。可见，循环与内分泌系统的众多因子，彼此间发生相互作用，并与神经调节之间相互影响，构成复杂的网络体系，对心血管功能进行全身性的和局部的准确而精细的调节。


生理学 （一）代谢性自身调节机制一局部代谢产物学说 器官组织的血流量取决于该器官的代谢水平，代谢水平越高，血流量也越多。当组织代谢活动增强时，局部组织的代谢产物如co心腺昔、乳酸、H、K等增多而02分压降低，使局部组织的微动脉和谭毛细血管前括约肌舒张，其结果是局部组织血流量增多而移去代谢产物和改善缺氧，这一效应称为代谢性自身调节。前文微循环中所述毛细血管前括约肌的交替开放就是一种典型的代谢性自身调节。在一些功能活动变化较大的器官，如骨骼肌、胃肠、肝和皮肤等，这种代谢性自身调节的局部舒血管效应有时很明显，即使在同时发生交感缩血管神经活动增强的情况下，该局部的血管仍舒张。由于有些代谢产物，如激肤、前列腺素、腺昔、组胺等，有时也被认为属于体液因素，因此，这类自身调节有时也归入体液调节中。


生理学 （二）肌源性自身调节机制——肌源学说 血管平滑肌本身经常保持一定的紧张性收缩，这一现象称为肌源性活动(myogenic ac ti v ity)。血管平滑肌受牵张刺激时，紧张性活动加强。当供应某一器官血管的灌注压突然升高时，血管平滑肌受到牵张刺激，血管尤其是毛细血管前阻力血管的肌源性活动增强，血管收缩，血流阻力增大，以免器官的血流量因灌注压升高而增多。反之，当器官血管的灌注压突然降低时，阻力血管舒张，局部血流阻力减小，使灌注该器官的血流量不至于明显减少。肌源性自身调节的意义是在血压发生一定程度的变化时使某些器官的血流扯能保持相对稳定。这种肌源性自身调节机制在肾血管特别明显，在脑、心、肝、肠系膜和骨骼肌的血管也能看到，但皮肤血管一般没有这种表现。


生理学 四、动脉血压的长期调节 根据神经和多种体液因素参与的对动脉血压的调节过程，可将动脉血压调节分为短期调节(short-term regulation)和长期调节(long-term regulation)。短期调节是指对短时间内发生的血压变化进行调节，主要是通过神经调节方式，包括通过各种心血管反射调节心肌收缩力和血管外周阻力，使动脉血压恢复正常并保持相对稳定，其具体机制已如前述。而当血压在较长时间内（数小时、数天、数月或更长）发生变化时，单纯依靠神经调节常不足以将血压调节到正常水平。动脉血压的长期调节主要是通过肾调节细胞外液械来实现的，因而构成肾－体液控制系统(re n al-body儿,i d system)。当体内细胞外液量增多时，循环血量增多，循环血址和血管系统容量之间的相对关系发生改变，使动脉血压升高；而循环血量增多和动脉血压的升高又能直接导致肾排钠和排水增加，将过多的体液排出体外，从而使血压恢复至正常水平。当体内细胞外液量或循环血蜇减少，血压下降时，则发生相反的调节。


生理学 (—)体液平衡与血压稳态的相互制约 在体内，体液平衡与血压稳态的维持存在十分密切的关系。一方面，平均动脉压的高低与循环血量和血管系统容量之间的比例有关。当循环血量增多时，不仅可引起循环系统平均充盈压升高，而且可通过增加回心血量和心输出量使动脉血压升高。体液稳态的维持依赖于肾脏对体液的调节，只要液体摄入量与排出量不等，体液总量以及循环血量就会发生相应的变化，从而影响动脉血压的高低。因此从长期的观点来看，血压维持稳态的基础是液体摄入量与排出量之间的平衡，使体液和循环血量维持在正常水平。另一方面，血压的改变又可影响循环血量，血压对循环血量的影响是肾的压力性利尿(pressure diures i s)作用的结果。也就是说，在肾脏功能正常的清况下，当动脉血压升高时，可导致肾血流增多和肾小球滤过率升高，因此肾在单位时间内排出的钠和水增多（尿量增多），从而使循环血量回降，于是循环血量和动脉血压降低到接近正常；反之，在循环血量减少和动脉血压降低时，将发生相反的变化，使尿扯减少，循环血量恢复，因此血压回升至接近正常水平。肾排出的钠扯和尿量随着动脉血压的高低变化，只要血压的波动偏离了平衡点，肾的体液调节机制就会持续发挥作用，直至血压恢复正常水平-$0（二）影响肾－体液控制系统活动的主要因素肾体液控制系统的活动受体内多种因素的影响。其中较主要的是血管升压素、心房钠尿肤、肾素血管紧张素－醒固酮系统等。当循环血址增多，动脉血压升高时，肾脏可通过以下机制使循环血揽和血压恢复到正常水平（详见第八章）：心血管升压素的释放减少，可使集合管对水的重吸收减少，肾排水量增加，细胞外液量回降；＠心房钠尿肤分泌增多，可使肾重吸收钠和水减少，排钠和排水量增加，细胞外液量回降；＠体内RAS系统的活动被抑制，肾素分泌减少，循环血中Angll水平降低，Ang Il引起血管收缩效应减弱，血压回降；酸固酮分泌减少，肾小管重吸收钠和水减少，引起细胞外液量回降；＠交感神经系统活性相对抑制，可使心肌收缩力减弱，心率减慢，心输出量减少，外周血管舒张，血压回降。反之，当循环血量减少，动脉血压降低时，则引起相反的调节过程。肾－体液控制系统是控制体液量的最关键因素，是长期血压调控的主角。


生理学 (—)体液平衡与血压稳态的相互制约  第五节器官循环 体内各韶官的血流量都与该器官的动、静脉压力差成正比，与该器官阻力血管舒缩决定的血流阻力成反比。由千各器官的结构和功能不同，器官内部的血管分布也各有特点，因此，其血流量的调节除服从前述的一般规律外，还有其各自本身的特点。本节主要叙述心、肺、脑的血液循环。 一、冠脉循环 （一）冠脉循环的解剖特点心脏自身的血液供应主要来自冠脉循环(coronary circulation)，仅心内膜最内侧厚约0.1mm范围内的心肌才能直接利用心腔内的血液供应。左右冠状动脉自升主动脉根部发出后，其主千和大分支行走于心脏的表面，小分支则常以垂直千心脏表面的方向穿入心肌，沿途发出分支，最后在心内膜下层分支成网。冠脉小分支的分布特点使之容易在心肌收缩时受到压迫。心肌内毛细血管的密度很高，毛细血管数和心肌纤维数之比可达l:1，在心肌横截面上，每平方毫米面积内有2500-3000根毛细血管，因此心肌和冠脉血液之间的物质交换可迅速进行。当心肌因负荷过重而发生代偿性肥厚时，肌纤维直径增大，但毛细血管数翟并不相应增加，所以肥厚的心肌容易发生血供不足。


生理学 一、冠脉循环 冠状动脉同一分支的近、远端之间或不同分支之间有侧支互相吻合，在入类，这些相互吻合的侧支在心内膜下较多。正常人冠脉侧支虽在出生时已形成，但均较细小，血流量很少。当冠状动脉突然阻塞时，常不易很快建立起侧支循环而导致心肌梗死；但若冠脉阻塞较缓慢时，侧支可逐渐扩张，建立新的有效侧支循环，起到一定的代偿作用。 （二）冠脉循环的生理特点 1.灌注压高，血流量大冠状动脉直接开口于主动脉根部，其开口处的血压等千主动脉压，另外冠脉的血流途径短、血流阻力小，压力降低幅度小，冠脉小血管的血压和血液灌注压仍维持在较高水平。正常成年人在安静状态下，冠脉血流量(coronary blood flow, CBF)为每100g心肌60~8On业min，中等体重的人，CBF总量200-250叫／min,占心输出噩的4%-5%；而心脏的重量只占体重的0.5％左右。CBF的大小取决于心肌的活动水平，左心室单位克重的心肌组织的CBF大千右心室。当心肌活动加强，冠脉达到最大舒张状态时，CBF可增加到每100g心肌300-400ml/min，即为安静时的5倍左右。


生理学 （二）冠脉循环的生理特点 2.摄氧率高，耗氧量大心肌富含肌红蛋白，其摄氧能力很强。成年人安静状态下，冠状动脉血中的氧含量约20ml/100ml血液，冠状窦静脉血中的氧含扯约6ml/100ml血液，动、静脉血氧差约14叫／100ml血液，摄氧率可达70％左右，远高于其他器官组织(25%-30%）。心肌耗氧拭也大，由千在安静时，经冠脉循环血液中所剩余的氧含量就较低，因此当机体进行剧烈运动时，心肌耗氧量增加，心肌依靠提高从单位血液中摄氧的潜力就较小，此时主要依靠扩张冠脉血管来增加CBF，以满足心肌当时对氧的需求。3血流量受心肌收缩的影响发生周期性变化由于冠脉分支大部分深埋于心肌组织中，故心肌收缩对CBF有很大影响，使之在心动周期中产生周期性变化。在心室开始收缩时，由于心室壁张力哪急剧升高，压迫肌纤维之间的小血管，可使CBF明显减少，心肌深层的CBF可在等容收缩期出现断流甚至逆流。在快速射血期，由于主动脉压升高，冠状动脉压也随之升高，CBF有所增加；但进入减慢射血期后，CBF又复减少。在舒张期开始后，心肌对冠脉的压迫减弱或解除，冠脉血流阻力减小，CBF迅速增加，并在舒张早期达到高峰，然后逐渐减少（图4-35)。


生理学 （二）冠脉循环的生理特点 因为左心室的肌肉比右心室的厚，所以左心室活Hg动对CBF的影响更为显著。一般情况下，左心室收缩期的CBF仅有舒张期的20%-30%；当心肌收缩增强时，心缩期CBF所占比例更小。当体循环外周阻力增,'大时，动脉舒张压升高，CBF将增加；而当心率加快时，,','由千心舒期明显缩短，CBF则减少。可见，CBF的多少主要取决千动脉舒张压的高低和心舒期的长短。在某100血流','些病理状态（如主动脉瓣关闭不全）时，常因动脉舒张80咄min,',','压过低而发生心肌供血不足。右心室壁心肌比左心室,60菏弱，收缩时对CBF的影响不如左心室明显，在安静状40态下，右心室收缩期的CBF和舒张期CBF相差不大，或略多千后者。 （三）冠脉血流量的调节CBF主要受心肌代谢水平的影响，也受神经和体 ',液因素的调节，但其作用相对次要。15','1心肌代谢水平的影响心肌收缩的能源几乎10.',,5',',


生理学 仅依靠有氧代谢。心肌代谢增强时，耗氧噩增加，局部。 组织中02分压降低，此时ATP生成减少而分解增加，心肌细胞中的ATP分解为ADP和AMP。存在千冠脉时间(s)血管周围间质细胞中的5仁核背酸酶可将AMP分解而产生腺背。腺甘具有强烈的舒张小动脉作用。腺背生临床上可通过冠状动脉造影、超声多普勒法、心肌超声造影、正电子发射断层扫描法、冠状动脉血流储备等方法检测冠脉血流情况。可通过药物、冠状动脉内支架植入术、心脏搭桥等方法治疗不同程度的冠脉血管狭窄所致的缺血。 二、肺循环 进入肺的血管包括肺循环血管和体循环中的支气管血管两部分。肺循环(pulmonm-y circulation)是指血液由右心室射出，经肺动脉及其分支到达肺毛细血管，再经肺静脉回到左心房的血液循环，其任务是进行气体交换，将含氧量较低的静脉血转变为含氧量较高的动脉血（见第五章）。体循环中的支气管血管则主要对支气管和肺起营养性作用。肺段远端的周围性支气管静脉在肺泡附近与肺循环中的肺小静脉汇合，使部分支气管静脉血可通过吻合支流入肺静脉，再进入左心房，结果使主动脉血液中掺入1%～2％的静脉血。以下主要讨论肺循环的生理特点和调节。


生理学 （一）肺循环的生理特点 1血流阻力小、血压低与体循环血管相比，肺动脉及其分支短而粗，管壁菏，肺动脉壁的厚度仅约主动脉壁的1/3；且肺循环血管全都位千胸腔负压环境中（见第五章），因此肺循环的血流阻力明显小千体循环。用插入导管的方法可直接测量右心室和肺动脉压。正常人的右心室收缩压平均约22mmHg，舒张压0-lmmHg，肺动脉收缩压与右心室收缩压相同，舒张压平均约8mmHg，平均压约13mmHg。用间接方法可测得肺循环毛细血管平均压约7mmHg，肺静脉压和左心房内压1-4mmHg。所以，肺循环是一个血流阻力小、血压低的系统。当发生左心衰竭时可引起肺淤血和肺水肿，导致呼吸功能障碍。


生理学 （一）肺循环的生理特点 2血容量大，变化也大通常情况下，肺部血管床内可容纳血液450-600ml，占循环系统总血容量的9%～12%。由千肺组织和肺血管的可扩张性大，故肺血容量的变化范围较大。在用力呼气时，肺部血容量可减少到200ml左右，而在深吸气时则可增加到1000ml左右。因此，肺循环血管可起储血库作用。当机体失血时，肺循环可将一部分血液转移到体循环中，起代偿作用。在呼吸周期中，肺循环血流量也发生周期性变化，并对左、右心室搏出量和动脉血压发生影响。在吸气时，由于胸腔内负压加大，从腔静脉回到右心房的血撮增多，右心室搏出量随之增多，此时由千肺扩张而使肺循环血管也扩张，致使肺静脉回到左心房的血量减少，左心室搏出量随之减少。经过几次心搏后，扩张的肺循环血管逐渐被充盈，因而由肺静脉回流入左心房的血量逐渐回升。呼气时则发生相反的变化。由于上述左心室搏出量的周期性改变，因而动脉血压在吸气相之初逐渐下降，至吸气相中期降到最低点，在吸气相后半期逐渐回升，呼气相前半期继续上升，至呼气相中期达最高点，在呼气相后半期又开始下降，周而复始。这种呼吸周期中出现的血压波动称为动脉血压的呼吸波。


生理学 （一）肺循环的生理特点 3.毛细血管的有效滤过压较低如前所述，肺循环毛细血管血压平均为7mmHg，血浆胶体渗透压平均为25mmHg。由于肺毛细血管对蛋白分子的通透性相对较高，所以肺组织间液的胶体渗透压约为14mmHg。肺组织间液静水压比外周皮下组织间液的负值稍大，约为－5mmHg（用微量吸液管插入肺组织间隙测得）。因此，肺毛细血管的有效滤过压较低，仅约＋1mmHg[(7+14)-(-5+25)］。这样，较低的有效滤过压使肺毛细血管有少量液体待续进入组织间隙。这些液体除少量渗入肺泡内被蒸发外（同时也对肺泡内表面起湿润作用），其余大部分进入肺淋巴管而返回血液循环。在某些病理情况下，如发生左心衰竭，由于肺静脉压升高，肺毛细血管血压也随之升高，就可能有较多的血浆滤出毛细血管而进入肺组织间隙和肺泡内，使肺泡内液体积聚，从而形成肺水肿。 （二）肺循环血流量的调节 由于肺循环血管的口径大、管壁薄，可扩张性大，因而其口径变化在多数情况下是被动的，但正常人肺循环血管仍保待较低水平的收缩状态，故肺循环血流量仍在一定程度上受神经、体液和局部组织化学因素的调节和影响。


生理学 （二）肺循环血流量的调节 1.局部组织化学因素的影响肺泡气02分压对局部肺循环血管的舒缩活动具有较大影响。急性或慢性低氧都能使肺循环血管收缩，血流阻力增大。这与体循环中低氧通常引起血管舒张的情况正相反。引起肺血管收缩的是肺泡气02分压过低，而非血氧张力过低。当一部分肺泡内气体的02分压降低时这些肺泡周围的微动脉收缩，尤其在肺泡气CO2分压升高时，其效应更加显著，但其机制v,Ts~目前尚不清楚。肺泡气低氧引起局部缩血管反应具有重要的生理意义。肺循环中某处血管因局部肺泡通气不足，02分压降低而收缩，使此处的血流量减少，可使较多的血液转移到那些通气充足、肺泡气02分压较高的肺泡，维持适当的肺换气效率。但当吸入气02分压过低时，如在高海拔地区，可引起肺微动脉广泛收缩，血液阻力较大，肺动脉压显著升高。长期居住在低海拔地区的人，若以较快的速度登上高海拔地区，常可发生肺动脉高压，甚至发生肺水肿；长期居住在高海拔地区的入，常可因肺动脉高压使右心室负荷长期加重而导致右心室肥厚。


生理学 （二）肺循环血流量的调节 2.神经调节肺循环血管受交感和迷走神经的双重支配。刺激交感神经的直接效应是肺血管收缩和血流阻力增大。但在整体情况下，交感神经兴奋时由于体循环血管收缩，可将一部分血液挤入肺循环，使肺循环血流量增加。刺激迷走神经的直接效应是肺血管舒张。3.体液调节肾上腺素、去甲肾上腺素、Ang II、TXA2、PGF2”等可使肺循环微动脉收缩；而组胺、5轻色胺等则能使肺循环微静脉收缩，但它们在流经肺循环后随即分解失活。 三、脑循环 脑的血液供应来自颈内动脉和椎动脉。它们在颅底形成Willi s环，然后各自发出分支营养脑组织。一部分毛细血管形成脉络丛仲入脑室内，分泌脑脊液。脑毛细血管血液和脑脊液最后都汇入静脉系统。


生理学 （一）脑循环的特点 1血流量大，耗氧量大正常成年人在安静状态下，每100g脑组织的血流量为50-60ml/min,脑循环总血流量约为750ml/min，相当于心输出量的15%；而脑的重量仅占体重的2％左右。由于脑组织代谢水平高，且其能量消耗几乎全部来源千糖的有氧氧化，故耗氧量很大。安静时每100g脑组织耗氧3-3.5mVmin，脑的总耗氧扯约为50ml/min，约占全身总耗氧扯的20%。而且，脑组织对缺血和缺氧的耐受性较低，若每100g脑组织血流量低千40mVmi n时，就会出现脑缺血症状；在正常体温条件下，如果脑血流量完全中断5~10秒，即可导致意识丧失，中断5~6分钟以上，将产生不可逆的脑损伤。


生理学 （一）脑循环的特点 对稳定；而正常情况下，脑循环的灌注压为80-lOO mmHg。所以，正常人平时脑血流量主要依靠自身调节来维持；在高血压患者，自身惘节范围上限可上移到180-200mmHg。当平均动脉压低千下限时，脑血流量将明显减少，可引起脑功能障碍；若平均动脉压高千上限时，脑血流量则明显增加，严重时可因脑毛细血管血压过高而引起脑水肿'602. CO2分压与低氧的影响CO2分压升高和低氧可直接引起血管舒张，但在整体情况下，CO2分压升高和低氧引起的化学感受性反射可使血管收缩。由于化学感受性反射对脑血管的缩血管效应很小，故CO2分压升高和低氧对脑血管的直接舒血管效应较为明显。目前认为，CO2分压升高引起脑血管舒张可能需要通过NO作为中介，而低氧的舒血管效应则依赖于NO、腺背的生成和ATP依赖的钾通道激活。当过度通气使CO2呼出过多时，由于脑血管收缩，脑血流量减少，可引起头晕等症状。3神经调节脑血管受交感缩血管纤维和副交感舒血管纤维的支配，但刺激或切断这些神经后脑血流量均无明显改变。在多种心血管反射中，脑血流量也无明显变化。


生理学 （三）血－脑沓液屏障和血－脑屏障 在脑室和蛛网膜下隙中充满脑脊液。脑脊液为无色透明液体，含极少量细胞。正常成年人的脑脊液总量约150ml，大部分由脑室脉络丛上皮细胞和室管膜细胞分泌而生成，小部分由软脑膜血管和脑毛细血管滤过而产生。每天生成的脑脊液约800ml，同时有等量的脑脊液被吸收入血，可见脑脊液的更新率较高。脑脊液生成后，由侧脑室经第三脑室、导水管、第四脑室进入蛛网膜下隙，最后绝大部分通过蛛网膜绒毛被吸收入硬膜静脉窦，少量可被脑室室管膜上皮、蛛网膜下隙毛细血管和脑脊膜淋巴管吸收，从而完成脑脊液的循环。


生理学 （三）血－脑沓液屏障和血－脑屏障 脑脊液的主要功能是缓冲外力冲击，以防脑和脊髓发生震荡。由于脑组织与脑脊液的比重几乎相等，所以，当头部受撞击时，只要撞击不很强烈，浮于脑脊液中的脑将不受任何损伤。但若遇严重撞击时，则可能发生对侧伤(con trecoup)，如额部受撞击时，脑损伤通常不发生于直接受撞击的额叶皮层，却常发生于枕部视区，导致部分视觉缺失。同时，由千脑脊液对脑有一定的浮力，可使脑的重量减轻到50g左右，因而能避免脑组织对颅底部神经和血管的压迫。此外，脑脊液也是脑和脊髓神经组织和血液之间进行物质交换的媒介。由于脑组织中无淋巴管，由毛细血管壁漏出的少量蛋白质可随脑脊液回流入血液，脑脊液循环是回收蛋白质的途径之一。


生理学 （三）血－脑沓液屏障和血－脑屏障 脑脊液的成分与血浆的成分不同。脑脊液中蛋白质含量极微，葡萄糖含量以及K+、HC03一和Ca2+浓度也较低，但Na十和M忙浓度则较高。表明脑脊液的生成并非完全是简单的血浆滤过，还包括主动转运。一些大分子物质较难从血浆进入脑脊液，表明在血液和脑脊液之间存在屏障，这一屏障称为血－脑脊液屏障(blood-cerebrospinal fluid barrier)，其组织学基础是脉络丛细胞间的紧密连接和脉络丛细胞中运输各种物质的特殊载体系统。


生理学 （三）血－脑沓液屏障和血－脑屏障 血液和脑组织中也存在类似的屏障，可限制物质在血液和脑组织中自由交换，这一屏障称为血脑屏障(blood-brain barrier)，其结构基础是毛细血管内皮细胞、内皮下基膜和星形胶质细胞的血管周足等结构。水和游离状态的脂溶性物质，如CO2、02、NH"乙醇、氯霉素和一些麻醉剂等，很容易通过血－脑屏障。水溶性物质，如Na\K\Cl一等电解质、葡萄糖和氨基酸，一般都需要毛细血管内皮上特殊转运体的介导。先天性缺乏葡萄糖转运体1(GLUTl)的婴儿在血糖浓度正常时，脑组织摄取葡萄糖不足，可导致癫痛发作和发育迟缓。此外，构成血－脑屏障的毛细血管内皮上还有转运甲状腺激素、某些有机酸、胆碱、核酸前体物等的转运体。蛋白质和多肤一般不能通过血－脑屏障，凡与血浆蛋白结合的脂溶性或水溶性物质也都不能通过血－脑屏障。例如，正常人红细胞破坏后产生的胆红素与血浆蛋白结合后不能通过血－脑屏障，但新生儿由于血－脑屏障发育尚未成熟，若发生高胆红素血症，游离的胆红素可通过血－脑屏障而引起核黄疽。血－脑屏障的存在也使得某些药物，如蛋白质抗体和非脂溶性药物，不能进入脑组织而产生疗效。


生理学 （三）血－脑沓液屏障和血－脑屏障 血－脑脊液屏障和血－脑屏障对千保持脑组织的内环境理化因素的相对稳定，防止血液中有害物质进入脑组织具有重要意义。例如，血液中的ACh、NE、多巴胺、甘氨酸等神经递质不易进入脑组织，从而可避免扰乱中枢神经元的正常功能活动。在脑缺氧、损伤或脑瘤等情况下，血－脑屏障作用减弱，可使一些平时不能通透的物质进入病变部位，引起脑脊液的理化性质、血清学和细胞学特性发生改变。临床上采集并检查脑脊液样本，可对神经系统某些疾病的诊断提供参考依据。在下丘脑第三脑室和第四脑室的一些室周区（称为室周器）是血－脑屏障相对薄弱的脑区。在有些室周器，由神经元释放的多肤可进入循环血液；而另一些室周器则含多种神经肤和其他化学物质的受体，循环血液中的一些化学物质可作用于此处的受体，无需透过血－脑屏障即能引起脑功能的改变。在脑室系统，脑脊液和脑组织之间为室管膜所分隔；在脑的表面，脑脊液和脑组织之间为软脑膜所分隔。室管膜和软脑膜的通透性都很高，脑脊液中的物质很容易通过它们进入脑组织。在临床上，为使那些不易透过血－脑屏障的药物较快进入脑组织，可将药物直接注入脑脊液内。


生理学 （武宇明） 1.如何检测心室的收缩功能和舒张功能？有何临床意义？2.试述心肌快、慢反应细胞的特点。3.心室肌细胞和窦房结细胞的动作电位各有何特征？产生的离子机制是什么？4.影响心肌兴奋性、传导性、自律性和收缩性的因素有哪些？5.心肌细胞兴奋性的周期性变化有何意义？6.心电图各波、段和间期的意义是什么？哪些情况下可导致各波、段和间期的改变？7.影响动脉血压的因素有哪些？


生理学 （武宇明） [1]朱大年，王庭槐生理学8版．北京：人民卫生出版社，2013.[2]王庭槐生理学．3版．北京：人民卫生出版社，2015.[3]王庭槐生理学．3版．北京：高等教育出版社，2015[4]朱大年生理学7版北京：人民卫生出版社，2007.[5]姚泰，赵志奇，朱大年，等人体生理学．4版北京：人民卫生出版社，2015[6]姚泰生理学2版北京：人民卫生出版社，2010.[7]朱妙章，唐朝枢，袁文俊，等．心血管学生理基础与临床．2版．北京：高等教育出版社，2011.[8]苏静怡，李澈，苏哲坦心脏一从基础到临床北京：北京医科大学＆中国协和医科大学联合出版社，1999[9]裴建民，朱妙章大学生理学5版．北京：高等教育出版社，2017.[10]朱妙章，唐朝枢，袁文俊，等．心血管生理学基础与临床．5版．北京；高等教育出版社，2011.[11]孙宁玲．高血压治疗学北京：人民卫生出版社，2012.[22J Nagueh SF, Appleton CP, Gillebert TC, et al. Recommendations for the Evaluation of Left Ventricular Diastolic Function by Echocardiography. Journal of the American Society of Echocardio护·aphy,2008,22(2):107-133呼吸(respiration)是机体与外界环境之间的气体交换过程。在人和高等动物，呼吸的全过程包括3个环节：心外呼吸(external respiration)是指肺毛细血管血液与外界环境之间的气体交换过程，包括肺通气(pulmonary ventilation)和肺换气(gas exchange in lungs)两个过程，前者是指肺泡与外界环境之间的气体交换过程，后者则为肺泡与肺毛细血管血液之间的气体交换过程；＠气体运输是指02和CO2在血液中的运输，这是衔接外呼吸和内呼吸的中间环节；＠内呼吸(internal respiration)是指组织细胞与组织毛细血管之间的气体交换以及组织细胞内的氧化代谢的过程，其中组织细胞与组织毛细血管之间的气体交换过程也称组织换气(gas exchange in tissues)。这三个环节是相互衔接且同时进行的（图5-1)。


生理学 （武宇明）  血液循环 呼吸系统(respirato1-y system)的主要功能是从外界环境摄取机体新陈代谢所需要的02，并向外界排出代谢所产生的CO2。因此，呼吸是机体维持正常代谢和生命活动所必需的基本功能之一，呼吸一旦停止，生命便将终止。呼吸系统的功能与血液循环系统的功能紧密相连，气体在肺部与外界环境之间进行交换依赖于肺循环，而在全身器官组织与细胞进行交换则依赖于体循环。另外，呼吸系统和肾脏共同调节机体的酸碱平衡和维持内环境的稳定。 第一节肺通气 肺通气是气体在外界大气和肺泡之间的交换过程。实现肺通气的器官包括呼吸道、肺泡、胸膜腔、脱和胸廓等。呼吸道是气体进出肺的通道，由鼻、咽、喉、气管、支气管组成。随着呼吸道的不断分支，气道数目增加，口径减小，总横断面积增大，管壁变薄，整个呼吸道好像一颗倒置的树，称为气管。支气管树。从气管到肺泡褒共分支23级（图5-2)。呼吸系统器官的功能有赖于其结构的完整性，它的主要功能是：心呼吸气管道是气体流通之道，具有对吸入气体进行加温、加湿、过滤和清洁作用，以及引起防御性呼吸反射（咳嗽反射和喷哫反射）


生理学 第一节肺通气 等保护功能；＠肺泡是肺换气的主要场所，正常成年入两肺的肺泡总数约7亿个，肺泡之间存在肺泡相互依存(alveolar interdependence)关系5`，即邻近的肺泡通过小孔相连，当其中一个肺泡趋于塌陷时，周围肺泡壁的张力增加，以限制肺泡的进一步塌陷，通过肺泡的相互依存关系增加肺泡的稳定性；＠胸膜腔是连接肺和胸廓的重要结构，胸膜腔内负压使肺在呼吸过程中能随胸廓的张缩而张缩；＠隔和胸廓中的胸壁肌则是产生呼吸运动的动力组织。 一、肺通气的原理传导区厂区和呼吸区 外界大气的压力是相对恒定的，因而在呼吸过程中，发生变化的只能是肺泡内气体的压力，即肺内压肺内压在呼吸过程中的变化取决于肺的扩张和缩小，但肺自身并不具有主动张缩能力，它的张缩必须依赖于胸廓的节律性扩张和缩小，而胸廓的张缩则由呼因此，呼吸肌的收缩和舒张所引起的节律性呼吸运动(respiratory movement)是实现肺通气的原动力(primary force)。


生理学 一、肺通气的原理传导区厂区和呼吸区 1呼吸运动呼吸肌的收缩和舒张所引起的胸廓节律性扩大和缩小称为呼吸运动(respiratory气管支气管树分级示意图在一定的海拔高度，按照物理学原理，气体总是从压力高处向压力低处流动。所以，气体进出肺必须在肺泡气与外界大气之间存在一定的压力差，才能实现肺通气。 (—)肺通气的动力 气体进出肺取决于肺通气动力和肺通气阻力的相互作用。肺泡气与外界大气之间的压力差是实现肺通气的直接动力(direct force)。 吸肌的收缩和舒张所引起。 movement)，包括吸气运动(in spiratm-y movement)和呼气运动(expiratm-y movement)，前者引起胸廓扩大，后者则使胸廓缩小S｀。主要吸气肌是脱肌和肋间外肌，主要呼气肌为肋间内肌和腹肌。此外，还有一些辅助吸气肌，如斜角肌、胸锁乳突肌等，这些肌肉只在用力呼吸时参与呼吸运动。


生理学 吸肌的收缩和舒张所引起。 (1)呼吸运动的过程：平静呼吸时，吸气肌收缩，吸气运动是一个主动过程。胸廓的形状类似于中空的圆锥体，上小下大。肋骨从上到下逐渐加长，并且由后向前下斜。肋间外肌起自上一肋骨的下缘，斜向前下方走行，止于下一肋骨的上缘。由于脊椎的位置是固定的，胸骨则可上下移动，所以当肋间外肌收缩时，肋骨和胸骨上举，同时肋骨下缘向外侧偏转，从而增大胸腔的前后径和左右径。脯肌位于胸腔和腹腔之间，构成胸腔的底，静止时向上隆起，形似穹隆。收缩时，隆起的中心下移，从而增大胸腔的上下径。吸气时，胸腔的上下径、前后径和左右径都增大，引起胸腔扩大，肺的容积随之增大，但肺内压降低。当肺内压低于大气压时，外界气体流入肺内，这一过程称为吸气(inspiration)。平静呼气时，呼气肌不参与运动，而是由隔肌和肋间外肌舒张所致，是一个被动过程。脯肌和肋间外肌舒张时，肺依其自身的回缩力而回位，并牵引胸廓，使之上下径、前后径和左右径缩小，从而引起胸腔和肺的容积减小，但肺内压升高。当肺内压高于大气压时，气体由肺内流出，这一过程称为呼气(expiration)。


生理学 吸肌的收缩和舒张所引起。 用力吸气时，除吸气肌加强收缩外，辅助吸气肌也参与收缩。用力呼气时，除吸气肌舒张外，还有呼气肌参与收缩（见下述）。(2)呼吸运动的型式：根据参与活动的呼吸肌的主次、多少和用力程度不同，呼吸运动可呈现不同的呼吸型式(breathing pattern)。 第五章 l)腹式呼吸和胸式呼吸：以脯肌舒缩活动为主的呼吸运动称为腹式呼吸(abdominal breathing),因为脯肌的舒缩可引起腹腔内器官位移，造成腹部的明显起伏。以肋间外肌舒缩活动为主的呼吸运动称为胸式呼吸(thoraci c breathing)，因为肋间外肌舒缩活动可引起胸部的明显起伏。一般情况下，正常成年人的呼吸运动都呈腹胸混合式呼吸，其中某种型式可占优势；只有在胸部或腹部活动受限时才出现某种单一型式的呼吸运动。如在妊娠后期的女性，腹腔巨大肿块、腹水、胃肠道胀气或腹膜炎症等患者，因隔肌运动受限，故主要依靠肋间外肌舒缩而呈胸式呼吸。如胸腔积液、胸膜炎等患者，因胸廓运动受限，故主要依靠脯肌舒缩而呈腹式呼吸。而在婴幼儿，因肋骨的排列基本上与脊柱垂直，倾斜度小，肋骨运动不易扩大胸腔容量，因而主要依靠隔肌舒缩而呈腹式呼吸。


生理学 第五章 2)平静呼吸和用力呼吸：正常人安静状态下的呼吸平稳而均匀，即吸气主动而呼气被动的呼吸型式称为平静呼吸(eupnea)，呼吸频率为12~18次／分。当机体劳动或运动、呼吸道不通畅或肺通气阻力增大时，或者当吸入气中C O2含量增加或02含最减少时，加深加快的呼吸型式称为用力呼吸(for ced breathing)。在用力吸气时，除脯肌和肋间外肌收缩外，控制第一对肋骨和胸骨运动的胸锁乳突肌及斜角肌参加收缩，可使胸骨柄及第一对肋骨向上向外提起，扩展胸廓上部，胸廓和肺的容积进一步扩大更多的气体被吸入肺内。当用力呼气时，除吸气肌舒张外，还有呼气肌参与收缩，此时呼气运动也是一个主动过程。腹肌收缩时增加腹内压，脱肌被向上推挤，使胸腔的上下径减小；肋间内肌其走行方向与肋间外肌相反，收缩时使肋骨和胸骨下移，肋骨还向内侧旋转，使胸腔的前后径和左右径进一步缩小。呼气肌的参与使呼气运动增强，使胸腔和肺容积进一步缩小，肺内压升高，呼出更多的气体。机体在缺02或CO2增多较严重的情况下，可出现呼吸困难(dyspnea)，不仅表现为呼吸明显加深，而且可出现鼻翼扇动，同时主观上有胸部困压感。


生理学 第五章 2.肺内压肺内压(intrapulmonar-y pressure)是指肺泡内气体的压力，在呼吸过程中呈周期性变化S`。吸气时，肺容积增大，肺内压随之降低，当低于大气压时，外界气体进入肺。随着肺内气体量的增加，肺内压也逐渐升高，至吸气末，肺内压升高到与大气压相等，气流便暂停。呼气时，肺容积减小，肺内压随之升高，当高于大气压时，气体流出肺。随着肺内气体量的减少，肺内压也逐渐降低，至呼气末，肺内压又降到与大气压相等，气流再次暂停（图5-3)。 时间(s) 图5-3吸气和呼气时，肺内压、胸膜腔内压及呼吸气容积的变化过程（右）和胸膜腔内压直接测量示意图（左） 150第五章呼吸 在呼吸过程中，肺内压变化的程度与呼吸运动的缓急、深浅和呼吸道是否通畅等因素有关。平静呼吸时，肺内压变化较小，吸气时肺内压较大气压低1-2mmHg，呼气时较大气压高1-2mmHg。用力呼吸或呼吸道不够通畅时，肺内压将大幅波动，如紧闭声门并尽力进行呼吸运动，吸气时肺内压可低千大气压30-lOOmmHg，呼气时可高千大气压60-140mmHg。


生理学 150第五章呼吸 临床上对一些自然呼吸暂停患者实施人工呼吸(artifi c i al resp i ra ti on)，在保持呼吸道通畅的前提下通过人工呼吸机或口对口人工呼吸的方法使胸廓被动地节律性扩张或缩小，建立肺内压和大气压之间的压力差，维持肺的通气功能。3.胸膜腔内压胸膜腔(ple u ral cav i ty)是存在千肺表面的脏层胸膜和衬于胸廓内壁的壁层胸膜之间的密闭的、潜在的、无气体和仅有少量浆液的腔隙。腔隙内的浆液约lOµm厚，这一菏层浆液有两方面的作用：一是浆液分子之间的内聚力使两层胸膜紧贴在一起，不易分开，参与胸膜腔负压的形成（见后），因而肺可随胸廓的运动而张缩；二是这一菏层浆液在两层胸膜之间起润滑作用，可减小呼吸运动时两层胸膜之间的摩擦。因此，胸膜腔的密闭性和两层胸膜间浆液分子的内聚力有重要的生理意义。


生理学 150第五章呼吸 胸膜腔内的压力称为胸膜腔内压(pleural pressu re或inlrapleural pressure)，简称胸内压，它可采用直接法或间接法进行测量S`。直接法是将与检压计相连接的注射针头斜刺入胸膜腔内，直接测定胸膜腔内压（见图5-3左），其缺点是有刺破胸膜脏层和肺的危险。间接法是让受试者吞下带有海壁气碌的导管至下胸段食管内，测猛食管内压。因为食管位千胸腔内，且其壁蒲而软，在呼吸过程中食管内压的变化值与胸膜腔内压的变化值基本一致，故可用食管内压的变化来间接反映胸膜腔内压的变化。胸膜腔内压随呼吸运动而发生周期性波动。平静呼气末胸膜腔内压较大气压低3-S mmHg，吸气末较大气压低5-lOmmHg（见图5-3右）。可见，胸膜腔内压在平静呼吸时始终低于大气压，若以大气压为0计，则胸膜腔内压为负压，故称为胸膜腔负压或胸内负压。而在用力呼吸时，胸膜腔内压波动将大幅增加。例如，在关闭声门用力吸气时，胸膜腔内压可降至低于大气压90mmHg；而当关闭声门用力呼气时，胸膜腔内压可高于大气压llOmmHg。


生理学 150第五章呼吸 胸膜腔负压的形成与肺和胸廓的自然容积不同有关。在人的生长发育过程中，胸廓的发育较肺快，因此胸廓的自然容积大于肺的自然容积。由于两层胸膜紧紧贴在一起，所以从胎儿出生后第一次呼吸开始，肺即被牵引而始终处于扩张状态。被扩张的肺所产生的回位力向内牵引胸廓，使胸廓容积缩小。当胸廓的容积小于其自然容积时，胸廓将产生向外扩展的回位力，使胸廓的容积趋于扩大，以回到其自然容积位置。在肺的内向回位力和胸廓的外向回位力的作用下，胸膜腔内压便降低而低于大气压，即形成负压。婴儿期由于胸廓和肺的容积差小，故胸膜腔负压很小；随着个体的生长发育，胸廓和肺的容积差变大，胸膜腔负压也逐渐增大。胸膜腔负压的形成与作用于胸膜腔的两种力有关，一是肺内压，使肺泡扩张；二是肺回缩压，使肺泡缩小（见图5-3左，箭头所示）。胸膜腔内压就是这两种方向相反的力的代数和，即胸膜腔内压＝肺内压＋（－肺回缩压）(5-1)在吸气末或呼气末，呼吸道内气流停止，并且呼吸道与外界环境相通，因此肺内压等千大气压，此时胸膜腔内压＝大气压＋（－肺回缩压）(5-2)胸膜腔内压＝－肺回缩压(5-3)可见，胸膜腔内压的大小主要是由肺回缩压所决定的。


生理学 150第五章呼吸 胸膜腔内保待负压具有重要意义。它不仅能扩张肺，使肺能随胸廓的张缩而张缩；它还作用于胸腔内的腔静脉和胸导管，使之扩张，有利千静脉血和淋巴液的回流。胸膜腔内保持负压的一个重要前提是胸膜腔须保持其密闭性。临床上，一旦密闭的胸膜腔与大气相通，空气便进入胸膜腔而形成气胸(pn eumothorax)。此时胸膜腔负压减小或消失，肺依其自身的弹性而回缩，造成肺不张，不仅影响肺通气，也阻碍静脉血和淋巴液回流。气胸严重时，不但患侧呼吸和循环功能发生障碍，由于纵隔向健侧移位甚至出现纵隔随呼吸左右摆动，也将累及健侧的呼吸和循环功能，此时若不紧急处理，将危及生命｀＼。 （二）肺通气的阻力 肺通气过程中所遇到的阻力称为肺通气阻力，可分为弹性阻力和非弹性阻力两类。前者包括肺弹性阻力和胸廓弹性阻力；后者包括气道阻力、惯性阻力和组织的黏滞阻力。平静呼吸时，弹性阻力约占肺通气总阻力的70%，非弹性阻力约占30%。弹性阻力在气流停止的静息状态下仍存在，屈于静态阻力；而非弹性阻力仅在气体流动时才发生，故属于动态阻力。肺通气阻力增大是临床上肺通启障碍最常见的原因。


生理学 C＝一一(UcmH20)(5-4) 如图5-4A所示，两个大小相同的橡皮袭，左AB侧为薄壁艇，右侧为厚壁袭，在相同的跨壁压,', AVt\、,:.A_V2,、，＇,.


生理学 (AP)作用下，薄壁襄的容积变化(AV1)大于厚还茹盆 壁埏的容积变化(AV2)，因而薄壁埏的顺应性｀、(AVIIAP)大于厚壁襄的顺应性(AV2/AP)。由AP于顺应性与弹性阻力在数值上互为倒数，所以顺跨肺压应性越大，表示弹性阻力越小；而顺应性越小，则图5-4顺应性示意图表示弹性阻力越大。A.橡皮泰的顺应性，实线为扩张前，虚线(2)肺的弹性阻力和肺顺应性：肺在被扩张为扩张后；B.离体猫肺静态顺应性曲线时产生弹性回缩力，其方向与肺扩张的方向相反，因而是吸气的阻力，呼气的动力。肺弹性阻力可用肺顺应性(compliance of lung, C L)表示，即肺顺应性(CL)=肺容积的变化(AV)(UcmH20)(5-5)l)肺顺应性：测定肺顺应性时，一般采用分步吸气（或向肺内充气）或分步呼气（或从肺内抽气）的方法，每步吸气或呼气后，在受试者屏气并保持气道通畅的情况下测定肺容积和胸膜腔内压。因为此时呼吸道内没有气体流动，肺内压等千大气压，所以只需测定胸膜腔内压就可算出跨肺压。根据每次测得的数据绘制成的压力－容积曲线(pressure-volume curve)就是肺的顺应性曲线。在呼吸道无气流清况下所测得的顺应性也称肺的静态顺应性(static compliance)。图5-4B所示为猫离体肺的静态顺应性曲线，曲线呈“S”形，表现为在较大或较小肺容积处曲线较平坦，而在中等肺容积处曲线较陡直。曲线的斜率反映不同肺容量下的肺顺应性或肺弹性阻力的大小。斜率大，表示肺顺应性大，肺弹性阻力小；反之亦然。正常成年人平静呼吸时，肺顺应性约为0.2UcmH20，位于顺应性曲线斜率最大的中段部分，故平静呼吸时肺弹性阻力较小，呼吸较为省力。


生理学 (AP)作用下，薄壁襄的容积变化(AV1)大于厚还茹盆 2)肺总量对肺顺应性的影响：肺顺应性还受肺总址的影响。肺总量是指肺所能容纳的最大气体蜇。不同个体可因身材（主要是胸腔容积）的不同而有不同的肺总量。肺总量较大者与较小者相比，在吸入同样容积的气体后，因增量所占背景容量的比例不同，所产生的跨壁压也不同，若以上面公式计算便可导致错误结论。在不同肺总量的个体，当吸入相同容积气体时，肺总量较大者肺的扩张程度较小，弹性回缩力也较小，仅需较小的跨肺压变化即可，肺顺应性较大；而肺总量较小者，其扩张程度较大，弹性回缩力也较大，需较大的跨肺压变化，故肺顺应性较小。临床上曾按上式算得男性的肺顺应性大于同龄女性，成年人的肺顺应性大于儿童的错误结果。为了排除背景容楹即肺总量的影响，将肺顺应性除以肺总量得到比顺应性(specific compli ance)，即单位肺容量的顺应性。它可用以比较不同肺总量个体的肺弹性阻力。由于平静吸气是从功能余气扯（见后文）开始的，所以肺的比顺应性可用下式计算获得比顺应性＝平静呼吸时的肺顺应性(UcmH20)(5-6)功能余气址(L)3)肺弹性阻力的来源：肺弹性阻力来自肺的弹性成分和肺泡表面张力(surface ten sion)。肺的弹性成分包括肺自身的弹力纤维和胶原纤维等结构。当肺被扩张时，这些纤维被牵拉而倾向于回缩。肺扩张越大，其牵拉作用越强，肺的回缩力和弹k性阻力便越大；反之则越小。lO--肺的表面张力源于肺泡内表面液－气界面的能使液体表面积缩小的力S`。由于液－气界面的液体分子之间的引力远大于液体与气体分子之间的引力，所以液体表面有尽可能缩小的倾向。近似于球形的肺泡内表面液层每一点上的合力方向朝向肺泡中心，故肺泡表面张力有助于肺的回缩。如图5-5所示，向动物离体肺注入气体比注入生理盐水所需的。。跨肺压要大得多。这是因为充气时肺泡内表面存在液－气界面及由此产生的肺泡表面张力；而充生理盐水时液－气界面不复存在，因此没有肺泡表面张力，只有肺组织本身的弹性成分所产生的弹性阻力起作用。因此，肺泡表面张力是肺弹性阻力的主要来源，约占肺总弹性阻力2/3，而由肺组织本身的弹性成分所形成的弹性阻力约占1/3。此外，由图5-5中还可看出，向动物离体肺注入与抽出气体时的肺顺应性曲线并不重叠，这一现象称为滞后现象(hysteresis)；而注入生理盐水时，则滞后现象不明显，因此，滞后现象的产生主要与肺泡表面张力有关。 根据Laplace定律，即压力(cmH20) 图5-5肺的压力容积曲线向肺内首次注入空气时有明显的滞后现象，滞后程度可以用充气（向上箭头）与抽气（向下箭头）两条曲线之间的最大横距表示。注入生理盐水时气粉i界面消失，滞后现象也消失式中P为肺泡内液－气界面的压强(Nim勹，它可引起肺泡回缩；T为肺泡内液－气界面的表面张力系数，即单位长度的表面张力(N/m);r为肺泡半径（m)。若表面张力系数不变，则肺泡的回缩力与肺泡半径成反比，即小肺泡的回缩力大，而大肺泡的回缩力小。正常成年人每侧肺约有3亿多个大小不等的肺泡其半径可相差3~4倍。若不同大小的肺泡之间彼此连通，则小肺泡内的气体将流入大肺泡内，引起小肺泡萎陷关闭而大肺泡则过度膨胀，肺泡将失去稳定性（图5-6A)。此外，如果表面张力过大，还会降低肺顺应性，增加吸气阻力；甚至会造成肺水肿（见后文）。但由千肺泡内液－气界面存在肺表面活性物质，所以，上述情况实际不会发生（图5-6B)。 没有肺表面活性物质有肺表面活性物质A_Laplace定律：P＝卒B …～且U_＿－Pa=Pb空气从a肺泡进入b肺泡a肺泡和b肺泡间有气体双向流动a肺泡萎陷，b肺泡膨胀a肺泡和b肺泡均稳定么，＇＇，，P为压强，T为张力，为肺泡的半径，箭头的方向表示气体流动的方向。b肺泡的半径是肺ra泡的2倍。A：没有肺表面活性物质时，在张力相等，根据Laplace公式得到a肺泡的压力是b肺泡的2倍，因此气体从a肺泡流向b肺泡，a肺泡将变得更小，而b肺泡将变得更大。B：有肺表面活性物质时，a肺泡的压力和b肺泡的压力相等，因此气体有双向流动，使肺泡内压力和容积保待相对稳定肺表面活性物质(pulmonai-y surlactant)是由肺泡II型上皮细胞合成和分泌的含脂质与蛋白质的混合物｀尸，其中脂质成分约占90%，表面活性物质结合蛋白(surfactant-associated protein, SP)约占10%。脂质中60％以上是二棕桐酰卵磷脂(dipalmitoyl phosphatidyl cholin e, DPPC)。DPPC是双嗜性分子，一端是非极性疏水的脂肪酸，不溶于水，另一端是极性的，易溶于水。因此，DPPC分子垂直排列千肺泡内液－气界面，极性端插入液体层，非极性端朝向肺泡腔，形成一层能降低表面张力作用的DPPC单分子层。并且，其密度可随肺泡的张缩而改变。表面活性物质结合蛋白至少有SP-A、SP-B、SP-C和SP-D四种，它们对维持DPPC的功能以及在DPPC的分泌、清除和再利用等过程中有重要作用。肺表面活性物质不断更新，以保待其正常的功能。


生理学 没有肺表面活性物质有肺表面活性物质A_Laplace定律：P＝卒B 肺表面活性物质的主要作用是降低肺泡表面张力，减小肺泡的回缩力，它可使肺泡表面张力系数下降到(5~30)xl0-3Nim，显著低于血浆的表面张力(5xl0-2N/m)。肺表面活性物质的作用具有重要的生理意义：O减小吸气阻力，减少吸气做功。＠维持不同大小肺泡的稳定性。因为，肺表面活性物质的密度可随肺泡半径的变小而增大，也可随肺泡半径的增大而减小。所以，在肺泡缩小（或呼气）时，肺泡内表面的表面活性物质的密度增大，降低表面张力的作用加强，肺泡表面张力减小，因而可防止肺泡萎陷；而在肺泡扩大（或吸气）时，表面活性物质的密度减小，肺泡表面张力增加，因而可防止肺泡过度膨胀。＠防止肺水肿。由于肺表面活性物质可降低肺泡表面张力，减小肺泡回缩力，减弱表面张力对肺毛细血管血浆和肺组织间液的＂抽吸”作用，阻止液体渗入肺泡，从而防止肺水肿的发生。


生理学 没有肺表面活性物质有肺表面活性物质A_Laplace定律：P＝卒B 胎儿在六、七个月或更后，肺泡II型上皮细胞才开始合成和分泌肺表面活性物质。因此，早产儿可因肺泡II型细胞尚未成熟，缺乏肺表面活性物质而引起肺泡极度缩小，发生肺不张，且由于肺泡表面张力过高，吸引肺毛细血管血浆进入肺泡，在肺泡内壁形成一层＂透明膜＂阻碍气体交换，出现新生儿呼吸窘迫综合征(neonatal respiratory distress syndrome, NRDS)，严重时可致死亡。由于肺泡液可进入羊水，所以可抽取羊水检查其中表面活性物质的含量和成分，以了解肺发育的成熟状态。如果检测出肺表面活性物质含量过低时，可适当延长妊娠时间或用药物（糖皮质激素）促进其合成，以防NRDS发生。出生后也可给予外源性肺表面活性物质替代。成年人患肺炎、肺血栓等疾病时，也可因肺表面活性物质减少而发生肺不张。总之，在肺充血、肺组织纤维化或肺表面活性物质减少时，肺的顺应性降低，弹性阻力增加，患者表现为吸气困难；而在肺气肿时，肺弹性成分大量破坏，肺回缩力减小，顺应性增大，弹性阻力减小，患者表现为呼气困难。这些情况都会导致肺通气功能降低。


生理学 没有肺表面活性物质有肺表面活性物质A_Laplace定律：P＝卒B (3)胸廓弹性阻力和胸廓顺应性：胸廓弹性阻力源于胸廓的弹性成分。胸廓处于自然位置时，肺容量约为肺总量的67%（相当于平静吸气末的肺容量），此时胸廓无变形，不表现出弹性阻力。当肺容量小于肺总量的67%（如平静呼气或深呼气）时，胸廓被牵引向内而缩小，其弹性阻力向外，是吸气的动力，呼气的阻力；当肺容量大于肺总量的67%（如深吸气）时，胸廓被牵引向外而扩大，其弹性阻力向内，成为吸气的阻力，呼气的动力。所以胸廓的弹性阻力既可能是吸气或呼气的阻力，也可能是吸气或呼气的动力，应视胸廓的位置而定。这与肺的情况不同，肺弹性阻力始终是吸气的阻力。胸廓的弹性阻力可用胸廓的顺应性(compliance of chest wall, c chw)来表示，即胸腔容积的变化(fi.V)胸廓的顺应性(C cl'`,)=跨胸壁压的变化(fi.P)(UcmH20)(5-8)式中跨胸壁压为胸膜腔内压与胸壁外大气压之差。正常人的胸廓顺应性是0.2UcmH20。胸廓顺应性可因肥胖、胸廓畸形、胸膜增厚和腹腔内占位性病变等而降低，但因此而引起的肺通气障碍较少见，所以临床意义相对较小。


生理学 没有肺表面活性物质有肺表面活性物质A_Laplace定律：P＝卒B (4)肺和胸廓的总弹性阻力和总顺应性：因为肺和胸廓呈串联关系，所以肺和胸廓的总弹性阻力是两者弹性阻力之和。因为弹性阻力在数值上是顺应性的倒数，所以可用下式计算平静呼吸时肺和一(5-9)如以顺应性来表示，则平静呼吸时肺和胸廓的总顺应性(CL+chw)为0. ll/cmH20。2.非弹性阻力非弹性阻力(inelastic resis tance)包括惯性阻力、黏滞阻力和气道阻力。惯性阻力(inertial resistance)是气流在发动、变速、换向时因气流和组织的惯性所产生的阻止肺通气的力；黏滞阻力(viscous resistance)来自呼吸时组织相对位移所发生的摩擦。平静呼吸时，呼吸频率较低、气流速度较慢，惯性阻力和黏滞阻力都很小。气道阻力(airway resistance)是气体流经呼吸道时气体分子之间和气体分子与气道壁之间摩擦产生的阻力，占非弹性阻力的80%-90%。下面仅讨论气道阻力。气道阻力的大小可用维待单位时间内气体流量所需要的压力差来表示，即气道阻力＝大气压与肺内压之差(cmH20)(5-10)单位时间内气体流量(Us)健康人平静呼吸时，总气道阻力为1~3cmH20•s/L，主要发生在鼻（约占总气道阻力的50%）、声门（约占25%）及气管和支气管（约占15%）等部位，仅约10％的阻力发生在口径小于2mm的细支气管。气道阻力越小，呼吸越省力；当气道阻力增大时，则呼吸较费劲。气道阻力受气流速度、气流形式和气道口径等因素的影响。气流速度快、气流呈湍流（如气道内有黏液、渗出物或肿瘤、异物等造成狭窄时）、气道口径减小等都能使气道阻力增大而影响肺通气，其中以气道口径最为重要。影响气道口径的主要因素有以下几个方面。(1)跨壁压：是指呼吸道内外的压力差。呼吸道内压力高，则跨壁压大，气道口径被动扩大，气道阻力变小；反之则气道阻力增大。(2)肺实质对气道壁的牵引：小气道的弹力纤维和胶原纤维与肺泡壁的纤维彼此穿插，这些纤维像帐篷的拉线一样对气道壁发挥牵引作用，以保持那些没有软骨支持的细支气管的通畅。


生理学 没有肺表面活性物质有肺表面活性物质A_Laplace定律：P＝卒B (3)自主神经系统的调节：呼吸道平滑肌受交感和副交感神经的双重支配，两者均有紧张性作用。副交感神经使气道平滑肌收缩，口径变小，气道阻力增加；而交感神经则使之舒张，口径变大，气道阻力减小。临床上常用拟肾上腺素类药物解除支气管痉挛，缓解呼吸困难。呼吸道平滑肌的舒缩活动还受自主神经末梢释放的共存递质的调制，如血管活性肠肤、神经肤Y、速激肤等，它们或作用于突触前受体，调制递质的释放，或作用于突触后受体，调制气道平滑肌对递质的反应或直接改变气道平滑肌的活动状态。(4)化学因素的影响：儿茶酚胺可使气道平滑肌舒张；前列腺素(prostaglandin,PG)中，PGF2a可使气道平滑肌收缩，而PG凡却使之舒张；过敏反应时，由肥大细胞释放的组胺和白三烯等物质可使支气管收缩；吸入气CO2含量增加可刺激支气管和肺的C类纤维，反射性引起支气管收缩，气道阻力增加。气道上皮细胞还可合成和释放内皮素，使气道平滑肌收缩。哮喘患者内皮素的合成和释放增加，提示内皮素可能参与哮喘的病理生理过程。


生理学 没有肺表面活性物质有肺表面活性物质A_Laplace定律：P＝卒B 在上述诸因素中，前三种均随呼吸过程而发生周期性变化，使气道阻力也出现周期性改变。吸气时，因胸膜腔负压增大而跨壁压增大，因肺的扩展而使弹性成分对小气道的牵引作用增强，以及交感神经紧张性活动增强等，都使气道口径增大，气道阻力减小；呼气时则相反，气道口径变小，气道阻力增大。这也是哮喘患者呼气比吸气更为困难的主要原因。 二、肺通气功能的评价 肺通气过程受呼吸肌的收缩活动、肺和胸廓的弹性特征以及气道阻力等多种因素的影响。呼吸肌麻痹、肺和胸廓的扩张性变化，以及气胸等可引起肺的扩张受限，发生限制性通气不足(restric tive hypoventilation)；而支气管平滑肌痉挛、气道内异物、气管和支气管等黏膜腺体分泌过多，以及气道外肿瘤压迫引起气道口径减小或呼吸道阻塞时，则可出现阻塞性通气不足(obstructive hypoventilation)。对患者肺通气功能的测定不仅可明确是否存在肺通气功能障碍及其障碍程度，还能鉴别肺通气功能降低的类型。


生理学 （一）肺容积和肺容量 在呼吸运动中，吸入和呼出的气体容积可以用肺量计（肺功能仪）加以测量和记录。肺容积和肺容量是评价肺通气功能的基础｀入。1.肺容积(pulmonary volume)是指不同状态下肺所能容纳的气体量，随呼吸运动而变化。通常肺容积可分为潮气量、补吸气量、补呼气量和余气量（图5-7)，它们互不重叠，全部相加后等于肺总量。 肺总量一 气末尚存留于肺内不能再呼出的气体量。正常成年人的余气量为1000-1500ml。余气量的存在可避免肺泡在低肺容积条件下发生塌陷。若肺泡塌陷，则需要极大的跨肺压才能实现肺泡的再扩张。支气管哮喘和肺气肿患者因呼气困难而使余气量增加。2.肺容量(pulmonary capacity)是指肺容积中两项或两项以上的联合气体量。肺容量包括深吸气量、功能余气量、肺活量和肺总量（见图5-7)。(1)深吸气量(inspiratory capacity, IC)：是指从平静呼气末做最大吸气时所能吸入的气体量。它是潮气量与补吸气量之和，是衡量最大通气潜力的指标之一。胸廓、胸膜、肺组织和呼吸肌等发生病变时，均可使深吸气量减少而最大通气潜力降低。


生理学 肺总量一 (2)功能余气量(functional residual capacity, FRC)：是指平静呼气末尚存留千肺内的气体量。它是余气量与补呼气量之和，正常成年人约2500ml。肺气肿患者的功能余气量增多，而肺实质病变时则减小。功能余气量的生理意义是缓冲呼吸过程中肺泡气02分压(P02)和CO2分压(PC02)的变化幅度。由于功能余气量的稀释作用，使得吸气时肺内P02不致突然升得太高，PC02不致降得太低；反之，呼气时P02不会降得太低，PC02不会升得太高。这样，肺泡气和动脉血的P02和PC02就不会随呼吸而发生大幅度波动，从而有利于肺换气。(3)肺活量、用力肺活量和用力呼气量：尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气体量称为肺活量(vital capacity, VC)。它是潮气量、补吸气量与补呼气量之和。肺活量有较大的个体差异，与身材大小、性别、年龄、体位、呼吸肌强弱等因素有关。正常成年男性的肺活量平均约为3500ml，女性约为250011也因测定方法简单，重复性好，肺活量是肺功能测定的常用指标，它反映肺一次通气的最大能力。


生理学 肺总量一 由于测定肺活量时不限制呼气的时间，在某些肺组织弹性降低或呼吸道狭窄的患者所测得的肺活量仍可正常。因此，为了充分反映肺组织的弹性状态和气道通畅程度等变化，可测量用力肺活量和用力呼气量。用力肺活量(forced vital capacity, FV C)是指一次最大吸气后，尽力尽快呼气所能呼出的最大气体量。正常时，用力肺活量略小于在没有时间限制条件下测得的肺活量。用力呼气量(forced expiratory volume, FEV)是指一次最大吸气后尽力尽快呼气，在一定时间内所能呼出的气体量。为排除背景肺容量的影响通常以第1、2、3秒末的FEV所占FVC的百分数来表示。正常人的FEV/FVC、FEV/FVC和FEV3/FVC分别约为83%、96％和99%，其中以FEV/FVC的应用价值最大，是临床上鉴别阻塞性肺疾病和限制性肺疾病最常用的指标（图5-8)。在哮喘等阻塞性肺疾病患者，FEV I的降低比FVC更明显，因而FEV/FVC变小要呼出相当于FVC的气体量往往需要较长的时间，此外还显示余气量增大；而在肺纤维化等限制性肺疾病患者，FEVI和FVC均下降，但FEV/FVC仍可基本正常，此外还显示余气量减少。 勹＼勹1年量o I, l!l］妃谦l j l余气蜇I时间(s) 图5-8用力肺活量(FVC)和用力呼气量(FEV)示意图上、中、下线分别为阻塞性肺疾病患者、正常人和限制性肺疾病患者的FVC和FEV，曲线顶点位置降低（或补吸气幅度减小）表示FVC减小，FEV，为第1秒内的FEV，曲线斜率降低表示FEV,/FVC减小(4)肺总量(total lung capacity, TLC)：是指肺所能容纳的最大气体量，它是肺活撮与余气批之和，其大小因性别、年龄、身材、运动量和体位改变而异，成年男性平均约为5000ml，女性约为3500ml。在限制性通气不足时肺总量降低。3.功能余气量的测定在临床肺功能测定中，通过肺扯计或气流仪可以测得肺容积和肺容佩中的大部分指标，但是无法测得RV，所以也不能测得FRC和TLC，因此必须用其他方法间接测得，如氮稀释法。氨气扩散迅速，不被吸收，易千测定。被试者经一密闭系统重复呼吸容器内的气体（含已知浓度的氨），从氨气被肺内气体稀释的程度可以算得FRC。一旦FRC被确定，便能很容易地获得RV和TLC。 （二）肺通气量和肺泡通气量 1.肺通气量(pulmonary ventilation volume)是指每分钟吸入或呼出的气体总量，它是潮气量与呼吸频率的乘积。正常成年人平静呼吸时，潮气量约为500ml，呼吸频率为12-18次／分，则肺通气蜇为6-91/min。肺通气址随性别、年龄、身材和活动量的不同而异。为便千在不同个体之间进行比较，肺通气量应在基础条件下（见第七章）测定，并以每平方米体表面积的通气噩为单位来计算。劳动或运动时，肺通气量增大。在尽力作深、快呼吸时，每分钟所能吸入或呼出的最大气体量，称为最大随意通气量(maximal volunt缸y ventilation)。它反映单位时间内充分发挥全部通气能力所能达到的通气量，是估计机体能进行最大运动量的生理指标之一。测定时，一般只测量JO秒或15秒的最深最快的呼出或吸入气量，再换算成每分钟的最大通气拯。正常成年人最大通气量一般可达150L,为平静呼吸时肺通气量(61/min)的25倍。对平静呼吸时的每分通气量与最大通气量进行比较，可了解通气功能的储备能力，通常用通气储量百分比表示，即最大通气量－每分平静通气最通气储量百分比＝最大通气量xl00%(5-11)其正常值应等千或大于93%。肺或胸廓顺应性降低、呼吸肌收缩力量减弱或气道阻力增大等因素均可使最大随意通气量减小。2.肺泡通气量每次吸入的气体，有一部分将留在鼻或口至终末细支气管之间的呼吸道内，不参与肺泡与血液之间的气体交换，这部分传导性呼吸道的容积称为解剖无效腔(anatomi c al dead space)。解剖无效腔与体重相关，约2.2mVkg。体重为70kg的成年人，其解剖无效腔约为150ml。进入肺泡的气体也可因血流在肺内分布不均而不能全都与血液进行气体交换，未能进行气体交换的这部分肺泡容积称为肺泡无效腔(alveo如dead space)，正常人肺泡无效腔接近于零。所以，健康人平卧时，生理无效腔等于或接近于解剖无效腔；但在病理情况下，有些肺泡虽有通气但无血流，因未能进行气体交换而成为肺泡无效腔（图5-9)。肺泡无效腔与解剖无效腔一起合称为生理无效腔(physiologi cal dead space)。肺通气由千无效腔的存在，每次吸入的新鲜空气不能全部到达肺泡与血液进行有效的气体交换，因而肺通气量不肺泡无效腔i/解剖无效腔能全面反映气体交换的状况。为了计算真正有效的气体PC02=0mmHg交换址，应以肺泡通气量(alveolar ventilation)为准，它是\指每分钟吸入肺泡的新鲜空气盘，等于潮气量和无效腔气撮之差与呼吸频率的乘积。如果潮气拢为500ml，无效腔为150ml，则每次吸入肺泡的新鲜空气量为350ml。若功能余气量为2500ml，则每次呼吸仅使肺泡内的气体更新1/7左右。若潮气量减少或功能余气址增加，均可使肺泡气体的更新率降低，不利千肺换气。此外，潮气量和呼吸频率的变化对肺通气量和肺泡通气扯有不同的影响。图5-9无效腔示意图在潮气量减半和呼吸频率加倍或潮气量加倍而呼吸频率减半时，肺通气量保持不变，但是肺泡通气量却发生明显变化。由表5-1可见，对肺换气而言，在一定的呼吸频率范围内，与浅而快的呼吸相比，深而慢的呼吸可以增加肺泡通气量，气体更新率更高，呼吸更有效，但需注意同时也会增加呼吸做功。


生理学 （二）肺通气量和肺泡通气量 临床上在某些情况下（如配合支气管镜检查｀＼治疗急性呼吸衰竭等），使用一种特殊形式的人工通气，即高频通气(high frequency ventilation, HFV)。HFV是指通气频率高千正常4倍以上，而潮气量接近或低千解剖无效腔的通气方式。这与上述浅快呼吸不利于气体交换的观点相矛盾。高频通气的原理尚不完全清楚，且使用价格较贵，故国际上推荐高频通气的使用指征也仅限于常规机械通气无效或有禁忌证的呼吸衰竭患者。目前佃床上已较成功地应用于新生儿的急性呼吸窘迫综合征，且发生严重并发症的机会较小。另外，现有将高频振荡通气用于阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征，也取得了较好的疗效。（三）最大呼气流速－容积曲线直径2mm以下的小气道，其管壁薄，炎症易波及其全层和周围组织；其管腔小，因分泌物或渗出物的增多而易被阻塞；且缺乏软骨的支撑，主要依赖肺组织的弹性纤维牵拉而维持其开放状态；其总横截面积大，气道阻力小，仅约占总气道阻力的10%，因而常规肺功能检查不易发现小气道病变。由于小气道阻力受肺组织弹性和小气道病变双重影响，所以当小气道阻力增高时，只有排除肺组织弹性线，肺容积变化常用肺容积所占肺活量的百分比（％『肺活量）表示。MEFV曲线的升支较陡，在肺容积较哉己大时，呼气流速随呼气肌用力程度（力度）的增加而语旷加大，曲线很快达到峰值。MEFV曲线的降支较平官坦，表示呼气过程中不同肺容积时的最大呼气流速。


生理学 （二）肺通气量和肺泡通气量 在小气道阻力增高时，在某一给定的肺容积，其最大呼气流速降低，且MEFV曲线降支下移（图5-10)，因肺容积(L)此可用于诊断气道堵塞的清况。MEFV曲线降支下图5-10最大呼气流速－容积(MEFV)曲线TLC：肺总量；RV：余气量移的原因与气道的动态挤压有关、,...0气道反应性测定又称支气管激发试验(bronchial provocation test, BPI'），是用以测试支气管对吸入刺激性物质产生收缩反应程度的一种试验。临床采用标准的雾化器雾化吸入一定量的激发剂（如组胺和乙酰胆碱），比较吸入前后的肺通气功能指标，如1秒用力呼气盘(FEV I汃呼吸阻力等的变化来衡量气道对刺激的反应程度。测定方法最常用的结果表达是PC20。P表示“激发的"(provoking);C表示激发剂的＂浓度”(concentration);20表示通气功能指标下降20%。所以，PC20-FEV即引起FEV I下降20％的激发剂浓度。通常情况下，正常人气道对微量的物理、化学、过敏原或运动的刺激并不引发平滑肌收缩或仅发生微弱收缩反应，而在同样刺激下，某些患者（如哮喘）则可因气道炎症处于过度反应状态，表现出敏感而过强的支气管平滑肌收缩反应，引起气道缩窄和气道阻力增加。因此，气道高反应性测定是一种非常有价值的测定方法，不仅用于哮喘的诊断，而且通过动态检测可作为哮喘治疗过程中的一项指标，还可作为判断预后的一项指标。但是需注意悲者检查前不能停药，其次检查前FEVI很低时不能进行检查。


生理学 （二）肺通气量和肺泡通气量  （五）呼吸功 呼吸功(work of breathing)是指呼吸肌在呼吸运动中克服通气阻力而实现肺通气所做的功。通常以跨壁压（单位是cmH20)变化乘以肺容积（潮气量或每分肺通气量，单位是L)变化来计算，单位是焦耳(J)，按lJ=10.2L·cmH20进行换算。正常人平静呼吸时，呼吸功主要用于吸气运动，一次呼吸所做的功很小，仅约0.25J，其耗能仅占全身总耗能的3%～5%。当呼吸加深，潮气量增大时，呼吸做功蜇将增加。在病理情况下，弹性阻力或非弹性阻力增大时，呼吸功也增大。在剧烈运动时，呼吸耗能可升高25~50倍，但由于全身总耗能也增大数十倍，所以呼吸耗能仍只占总耗能的很小一部分。 第二节肺换气和组织换气 肺通气使肺泡气不断更新，以保持肺泡气P02和PC02的相对稳定，这是气体交换得以顺利进行的前提。气体交换包括肺换气和组织换气，在这两处换气的原理一样。


生理学 —、气体交换的基本原理(—)气体的扩散 气体分子不停地进行无定向的运动，当不同区域存在气压差时，气体分子将从气压高处向气压低处发生净转移，这一过程称为气体的扩散(diffusion)。混合气体中各种气体都按其各自的分压差由分压高处向分压低处扩散，直到取得动态平衡。肺换气和组织换气均以扩散方式进行。单位时间内气体扩散的容积称为气体扩散速率(diffu sion rate, D)。根据Fick弥散定律，气体在通过蒲层组织时，扩散速率与组织两侧的气体分压差(LlP汃温度(T)、扩散面积(A)和气体分子溶解度(S)成正比，而与扩散距离(d)和气体分子量(MW)的平方根成反比。气体扩散速率与各影响因素的关系如下式所1.气体的分压差气体的分压(partial pressure)是指混合气体中各气体组分所产生的压力。在温度恒定时，某种气体的分压等千混合气体的总压力乘以该气体在混合气体中所占容积百分比。例如空气是混合气体，总压力为760mmHg，其中02的容积百分比约为21%，则02分压(P02)为760x21%，即159mmHg；其中CO2的容积百分比约为0.04%，则CO2分压(PC02)为760X0.04%，即0.3mmHg。气体的分压差(AP)是指两个区域之间某气体分压的差值，它是气体扩散的动力和决定气体扩散方向的关键因素。


生理学 —、气体交换的基本原理(—)气体的扩散 2.气体的分子量和溶解度根据Graham定律，在相同条件下，气体分子的相对扩散速率与气体分子量(molecul釭weight,MW)的平方根成反比，因此分子量小的气体扩散速率较快。如果扩散发生于气相和液相之间，扩散速率还与气体在溶液中的溶解度成正比。溶解度(solubility, S)是单位分压下溶解千单位容积溶液中的气体量。一般以1个大气压下、38°C时、100ml液体中溶解的气体毫升数来表示。气体分子的溶解度与分子量的平方根之比(S/j]示V)称为扩散系数(diffusion coefficient)，它取决千气体分子本身的特性。CO2的扩散系数约为02的20倍，主要是因为CO2在血浆中的溶解度的时间越长（见下文）。（二）呼吸气体和人体不同部位气体的分压1.呼吸气和肺泡气的成分和分压人体吸入的气体是空气。空气成分中具有生理意义的是02和CO2。空气中各气体的容积百分比一般不因地域不同而异，但分压可因总大气压的变动而改变。高原大气压较低，各气体的分压也较低。吸入的空气在呼吸道内被水蒸气饱和，所以呼吸道内吸入气的成分已不同于大气，各种气体成分的分压也发生相应的改变。呼出气是无效腔内的吸入气和部分肺泡气的混合气体。


生理学 —、气体交换的基本原理(—)气体的扩散 2.血液气体和组织气体的分压液体中的表5-2人体血液和组织中气体的分压(mmHg)气体分压也称气体的张力(tension)。人体血液和动脉血混合静脉血组织组织中的P02和PC02见表5-2。不同组织中的P0297~lOO4030P02和PC02不同，在同一组织，它们还受组织活动PC02404650水平的影响，表中值仅是安静状态下的大致数值。二、肺换气如图5-11所示，混合静脉血流经肺毛细血管时，血液P02为40mmHg，比肺泡气102mmHg的P02低丸就在分压差的作用下由肺泡气向血液净扩散，使血液P02逐渐上升，最后接近肺泡气的P02；混合静脉血PC02为46mmHg，肺泡气PC02为40mmHg，所以，CO2便向相反的方向净扩散，即从血液向肺泡扩散。02和CO2在血液和肺泡之间的扩散都极为迅速，不到0.3秒即可达到平衡。通常，血液流经肺毛细血管的时间约0.7秒，所以当血液流经肺毛细肺泡血管全长约1/3时，肺换气过程已基本完成。可见，肺换气有很大的储备能力。


生理学 —、气体交换的基本原理(—)气体的扩散 正常安静状态下，经过肺换气过程，肺毛细血管血液的02含量由每100ml血液15ml升至20ml, CO2含量则由每100ml血液52ml降至48ml。若按心输出量为51/min计，则流经肺毛细血管的血流每分钟可自肺泡摄取02250ml，并释出CO2200ml。正常情况下，体循环动脉血P02稍低于肺静脉血，主要是因为混入了来自支气管静脉的少量静脉血。（二）影响肺换气的因素前已述及，气体分压差、扩散面积、扩散距离、温度和扩散系数等因素均可影响气体的扩散速率。这里进 A—_ 一步讨论扩散距离、扩散面积以及通气／血流比值对肺组织毛细血管(OOI)tO换气的影响。


生理学 组织 1呼吸膜的厚度肺泡与血液进行气体交换须通过呼吸膜(respiratory membrane)，即肺泡－毛细血管膜。呼吸膜又称气－血屏障，由六层结构组成（图512)：含肺表面活性物质的液体层、肺泡上皮细胞层、上皮基底膜层、上皮基底膜和毛细血管基膜之间的间隙（间质层）、毛细血管基膜层及毛细血管内皮细胞层。呼吸膜的总厚度<lµm，最薄处只有0.2µm，气体易于毛细血管基膜扩散通过。气体扩散速率与呼吸膜厚度（扩散距离）成反上皮基底膜比，呼吸膜越厚，扩散需要的时间就越长，单位时间内交换肺泡上皮的气体量就越少。人体呼吸膜不仅薄而且整个肺的呼吸含肺表面膜面积很大（见下文），而肺毛细血管总血量只有60~性物质的液体分子层140ml，因而血液层很薄，非常有利千气体交换。肺毛细血管直径平均约5µm，红细胞需要挤过肺毛细血管。因此，红细胞膜通常能接触到毛细血管壁，所以02、CO2不必经过大量的血浆层就可到达红细胞或进入肺泡，扩散距离短，交换速度快。任何使呼吸膜增厚或扩散距离增加的疾病（如肺纤维化、肺水肿等）都会降低气体扩散速率，减少扩散量；在运动时，由于血流加速，缩短了气体在肺部的交换时间，这时呼吸膜的厚度或扩散距离的改变对肺换气的影响就更显突出。


生理学 组织 2.呼吸膜的面积气体扩散速率与扩散面积成正比。正常成年人两肺的总扩散面积约70m2。在安静状态图5-12呼吸膜结构示意图下，用千气体扩散的呼吸膜面积约40m2，因此有相当大的储备面积。劳动或运动时，因肺毛细血管开放数量和开放程度的增加，有效扩散面积也大大增加。肺不张、肺实变、肺气肿、肺叶切除或肺毛细血管关闭和阻塞等，均可使呼吸膜扩散面积减小而影响肺换气。3.通气／血流比值(venti lation/perfusion ratio)是指每分钟肺泡通气量（立）和每分钟肺血流量(Q)的比值(VA/0)。正常成年人安静时，VA/0约为4.2/5=0.84，意味着两者比例适宜，气体交换率高。如果该比值增大意味着通气过度或血流相对不足，部分肺泡气体未能与血液气体充分交换，致使肺泡无效腔增大。反之，该比值减小则意味着通气不足或血流相对过多，部分血液流经通气不良的肺泡，混合静脉血中的气体不能得到充分更新，犹如发生了功能性动－静脉短路S`。因此，无论该比值增大或减小，都表明两者匹配不佳，气体交换的效率均会降低，导致机体缺02或CO2游留，尤其是缺02。当,沁0异常时，主要表现为缺02的原因在于：心动、静脉血液之间P02差远大千PC02差，所以当发生动静脉短路时，动脉血P02下降的程度大千PC02升高的程度；＠CO2的扩散系数约为02的20倍，所以CO2扩散比02快，不易洈留；＠动脉血P02下降和PC02升高时，可刺激呼吸，增加肺泡通气量，有助于CO2的排出，却几乎无助千02的摄取，这是由02解离曲线和Umin血流童CO2解离曲线的特点所决定的（见本章第三节）。在肺通气盘（％肺容拭）VA/Q气肿患者，由千许多细支气管阻塞和肺泡壁的破坏，.153沁Q增大或减小的情况都可能发生，致使肺换气效率受到极大影响，因此，立／O可作为衡量肺换气功能的指标。.10健康成年人安静时的VAIO为0.84是指全肺的平均水平，但肺泡通气量和肺毛细血管血流量在肺内的分布是不均匀的，因此各个局部的VA/Q并不相同。如人.05取直立位时，由于重力作用，从肺底部到肺尖部，肺泡通气量和肺毛细血管血流量都逐渐减少，但血流量的减少5l4l3l l2l更为显著，所以肺尖部的立／Q较大，可高达3.3，而肺肺底肋骨数肺尖底部的VA/Q较小，可低至0.63（图5-13)。虽然正常图5-13正常人直立时肺通气和血流情况下存在肺泡通气和血流的不均匀分布，但从总体上量的分布来说，由于呼吸膜面积远超过肺换气的实际需要，所以立飞：通气／血流比值并不明显影响02的摄取和CO2的排出。（三）肺扩散容量气体在单位分压差(lmmHg)的作用下，每分钟通过呼吸膜扩散的气体毫升数称为肺扩散容釐式中V代表每分钟通过呼吸膜扩散的气体扯(ml/min), PA代表肺泡气中某种气体的平均分压，Pc代表肺毛细血管血液内该气体的平均分压。肺扩散容量是衡量呼吸气体通过呼吸膜能力的一种指标。正常成年人安静时，02的D L平均约为20ml/(min·mmHg),CO2的队约为02的20倍。运动时DL增大，这是因为参与肺换气的呼吸膜面积和肺毛细血管血流扯增加，以及通气与血流的不均匀分布得到改善所致。肺部疾病时，队可因有效扩散面积减小或扩散距离增加而减小。


生理学 组织  三、组织换气 组织换气是体循环毛细血管中的血液与组织细胞之间的气体交换。其发生的机制和影响因素与肺换气相似，不同的是气体的交换发生于液相介质（血液、组织液、细胞内液）之间，且扩散膜两侧02和CO2的分压差随细胞内氧化代谢的强度和组织血流量的多寡而改变。如果血流量不变，代谢增强，则组织液中的P02降低，PC02升高；如果代谢率不变，血流量增多，则组织液中的P02升高，PC02降低。在组织中，由于细胞的有氧代谢，02被利用，并产生CO2，所以P02可低至30mmHg以下，而PC02可高达50mmHg以上。动脉血液流经组织毛细血管时，02便顺分压差从血液向组织液和细胞扩散，CO2则由组织液和细胞向血液扩散（见图5-11)，动脉血因失去02和得到CO2而变成静脉血。 第三节气体在血液中的运输 血液是运输02和CO2的媒介。经肺换气摄取的02通过血液循环运输到机体各器官和组织，供细、胞利用；细胞代谢产生的CO2经组织换气进入血液循环，运输到肺排出体外。


生理学 第三节气体在血液中的运输 。2和CO2均以物理溶解和化学结合两种形式进行运输。根据Henry定律，气体在溶液中溶解的量与其分压和溶解度成正比，与温度成反比。温度为38't时，l个大气压下，02和CO2在100ml血液中溶解的量分别为2.36ml和48ml。按此计算，动脉血P02为lOOmmHg，每100ml血液含溶解的020.31ml；静脉血PC02为46mmHg，每100ml血液含溶解的CO22.91ml。安静时，正常成年人心输出量约5U皿n，因此，物理溶解于动脉血液中的02流量仅约15叫／min，物理溶解于静脉血液中的CO2流量约为145叫／min。然而，即使在安静状态下，机体耗02量约250叫／min,C02生成量约200mVmin；运动时机体的耗02量和CO2生成盘将成倍增加。显然，单靠物理溶解的形式来运输02和CO2远不能适应机体的代谢需要。实际上，机体在进化过程中形成了非常有效的02和CO2的化学结合运输形式。由可使血液对02的运输量增加65-140倍，对CO2的运输扯增加近20倍。


生理学 动脉血混合静脉血物理溶解化学结合合计物理溶解化学结合合计 虽然血液中以物理溶解形式存在的02和CO2很少，但很重要，起着“桥梁”作用。在肺换气或组织换气时，进入血液的02或CO2都是先溶解在血浆中，提高其分压，再发生化学结合；02或CO2从血液释放时，也是溶解的先逸出，降低各自的分压，然后化学结合的02或CO2再解离出来，溶解到血浆中。物理溶解和化学结合两者之间处于动态平衡。下面主要讨论02和CO2的化学结合形式的运输。 —、氧的运输 血液中所含的02仅约1.5％以物理溶解的形式运输，其余98.5％则以化学结合的形式运输。红细胞内血红蛋白(hemoglobin, Hb)的分子结构特征使之成为有效的运输02的载体，也参与CO2的运输。


生理学 (-)Hb的分子结构 Hb分子由1个珠蛋白和4个血红素组成｀入，每个血红素基团中心为一个二价铁(Fe2+), Fe2＋可与02结合，使Hb成为氧合血红蛋白(oxyhemoglobin, Hb02)，没有结合02的Hb称为去氧血红蛋白(deoxyhemoglobin通常简写为Hb，因此Hb既可以是血红蛋白的一般称谓，也可以是指去氧血红蛋白Hb)。每个珠蛋白有4条多肤链，每条多肤链与1个血红素相连接构成Hb的单体或亚单位。Hb的4个单体之间和亚单位内部由盐键连接。Hb与02的结合或解离将影响盐键的形成或断裂，使Hb发生变构效应，并使之与02的亲和力也随之而变，这是Hb氧解离曲线呈S形和波尔效应的基础（见下文）。 （二）Hb与02结合的特征 1.结合反应迅速而可逆Hb与02的结合反应快，不到0.01秒，可逆，解离也很快。结合和解离不需酶的催化，但可受P02的影响。当血液流经P02高的肺部时，Hb与02结合，形成Hb02；当血液流经P02低的组织时，Hb02迅速解离，释出02，成为Hb，可用下式表示P02高（肺部）Hb+02、'Hb02(5-14)P02低（组织）


生理学 （二）Hb与02结合的特征 2.结合反应是氧合而非氧化Fe2＋与02结合不伴有铁离子价的改变，即Fe正与02结合后仍是二价铁，因此，此结合反应是氧合(oxygenation)，而不是氧化(oxidation)，结合02的Hb称为氧合Hb，而不是氧化Hb；未结合02的Hb相应称为去氧Hb，而不是还原Hb。3. Hb结合02的量1分子Hb可结合4分子02，成年人Hb的分子量为64458，因此在100%。2饱和状态下，lg Hb可结合的最大02量为1.39ml。由于正常时红细胞含有少量不能结合02的高铁Hb，所以lg Hb实际结合的02量低千1.39ml，通常按1.34ml计算。评价Hb结合02的量包括Hb氧容量、Hb氧含量和Hb氧饱和度。通常情况下，血浆中溶解的02极少，可忽略不计，因此，Hb氧容量、Hb氧含量和Hb氧饱和度可分别视为血氧容量(oxygen capaci ty of blood)、血氧含蜇(oxygen content of blood)和血氧饱和度(oxygen saturation of blood)。Hb02呈鲜红色，Hb呈紫蓝色。当血液中Hb含最达5g/100ml（血液）以上时，皮。


生理学 （二）Hb与02结合的特征 可人为将曲线分为三段。1氧解离曲线的上段相当千血液-1]46040OOlffW)量影响不大。例如，P02为lOOmmHg（相当T l于动脉血P02)时，Hb氧饱和度为97.4%, T t"f~血氧含量约为19.4叫／100ml（血液）。如果qH O将吸入气的P02提高到150mmHg，即提高了20 结合的O扯溶解的02批 ....250%，而Hb氧饱和度最多为100%，只增加。例如，红例外氧，但也有。出现发钳常表示机体缺(cyanosis)肤、黏膜呈暗紫色，这种现象称为发钳一（血液）以上，机体可出现发组但并不g/100ml5Hh含量可达细胞增多时（如高原性红细胞增多症），。中毒时，机体有缺氧但并不出现发组，严重贫血或定缺氧；相反co。Hh效应有关Hh的变构hape)与idS形(sigmo呈（见下述）曲线氧解离S形氧解离曲线呈4.s。当型），两者可相互转换Rlaxed(r为疏松型Hb02T型），(tenseHh为紧密型有两种构象：form,form, e反之，当02的亲和力逐渐增加型，对RT型变为；结合时，盐键逐步断裂，其分子构象逐渐由与02Hh T对02的亲和力为型Hh。R02的亲和力逐渐降低T型，对型变为RHh分子逐渐由02时，Hb02释放个亚l的4个亚单位彼此之间有协同效应，即Hh过程中，02的还是释放02倍。无论在结合500型的后，021个亚单位释出Hh02的当反之02结合结合后，由千变构效应，其他亚单位更易与02单位与；，形。S此，氧解离曲线呈02。因其他亚单位更易释放，也称5-14)与Hh氧饱和度关系的曲线（图P02血液e)是表示(oxyge氧解离曲线ation dissoci curvn的2与Hh2下0同P0。该曲线既表示在不cm>1e)hglohi(oxy为氧合血红蛋白解离曲线tiondissocia nemo S形变化趋势和功能意义，。根据氧解离曲线的的结合情况02与HhP02时解离情况，也反映在不同,,---122Hb氧饱和度之间时的lOOmmH60PO准100g18右段），其特点是曲线较平坦，表5-14（见图血氧含Hb氧饱和度或P02对明在此范围内80(求)赵足亲举i只增加大约02量也%，物理溶解的了2.60.5mV100ml（血液），此时血氧含量约为P02(mmHg)20. OmVlOOml（血液），增加不到1ml。这就固5-14氧解离曲线--－一是为何VA/Q不匹配时肺泡通气量的增加测定条件：血液pH7.4, PC02为40mmHg，温度为几乎无助千02的摄取的道理。反之，当P0237°C, Hb浓度为15g/100ml从lOOmmHg下降到60mmHg时，Hb氧饱和度为90%，血氧含量下降并不多。因此，即使在高原、高空或在某些肺通气或肺换气功能障碍性疾病患者，吸入气P02有所下降，只要动脉血P02不低千60mmHg,Hb氧饱和度仍能维持在90％以上，血液仍可携带足够量的02，不致引起明显的低氧血症。2.氧解离曲线的中段相当于血液P02在40-60mmHg之间时的Hb氧饱和度（见图5-14中段），其特点是曲线较陡。如上述，动脉血P02为lOOmmHg时，Hb氧饱和度为97.4%，血氧含量约为19.4叫／100ml。当P02为40mmHg（混合静脉血）时，Hb氧饱和度约为75%，血氧含量约为14.4mV100ml，即每100ml血液流经组织时释放5ml02。因此，这段曲线可以反映安静状态下血液对组织的供02情况。


生理学 结合的O扯溶解的02批 3.氧解离曲线的下段相当于血液P02在15-40mmHg之间时的Hb氧饱和度（见图5-14左段），其特点是曲线最为陡直，表明血液P02发生较小变化即可导致Hb氧饱和度的明显改变。在组织活动增强（如运动）时，组织中的P02可降至15mmHg, Hb02进一步解离，释放出更多的02, Hb氧饱和度也降至更低水平，血氧含扯仅约4.4mV100ml。这样，每100ml血液能供给组织15ml02（包括曲线。中段部分的释02在内）。因此，这段曲线可以反映血液供02的储备能力。（四）影响氧解离曲线的因素。2的运输障碍可导致机体缺氧。许多因素均可影响02的运输，即影响Hb与02的结合或解离。


生理学 结合的O扯溶解的02批 氧解离曲线的位置发生偏移则意味着Hb对02的亲和力发生了变化。通常用P50来表示Hb对02的亲和力。P50是使Hb氧饱和度达50％时的P02，正常约为26.5mmHg（图5-15)。p50增大时氧解离曲线右移，表示Hb对02的亲和力降低，需要更高的P02才能使Hb氧饱和度达到50%；贮降低时氧解离曲线左移，表示Hb对02的亲和力增加，Hb氧饱和度达50％所需要的P02降低。pH、PC02、温度、有机磷化合物、co、Hb的质和量等因素均可影响血液对02的运输。


生理学 结合的O扯溶解的02批 进肺毛细血管血液摄取02，又有利于组织毛细血管血液释放02。当血液流经肺部时，CO2从血液向肺泡净扩散，血液PC02随之下降，W浓度也降低，两者均使Hb对02的亲和力增大，曲线左移，促进对02的结合，使血氧含量增加。当血液流经组织时，CO2从组织向血液净扩散，血液PC02和H十浓度随之升高，Hb对02的亲和力降低，曲线右移，促进Hb02解离，从而为组织提供0202温度的影响温度升高时，Hb对02的亲和力降低，p50增大，氧解离曲线右移，促进02的释放；而温度降低时，曲线左移，不利于02的释放而有利于结合（见图5-15)。温度对氧解离曲线的影响可能与W的活度变化有关。温度升高时，W的活度增加，可降低Hb对02的亲和力；反之，则增加其亲和力。临床上进行低温麻醉手术是因为低温有利于降低组织的耗氧量。但应注意温度下降可增加Hb对02的亲和力，此时可因Hb02对02的释放减少而导致组织缺氧，而血液却因氧含撮较高而呈红色，因此容易疏忽组织缺氧的情况。


生理学 结合的O扯溶解的02批 3红细胞内2,3－二磷酸甘油酸(2,3-diphosphoglyce rate,2,3-DPG)红细胞内含有丰富的有机磷化合物，如2,3-DPG、ATP等，其中2,3-DPG在调节Hb与02的亲和力中具有重要作用。2,3-DPG浓度升高时，Hb对02的亲和力降低，凡增大，氧解离曲线右移；反之，曲线左移（见图5-15)。这种作用可能是由于2,3-DPG与Hb的B链形成盐键，促使Hb向T型转变；也可能是2,3-DPG提高了细胞内甘浓度，进而通过波尔效应降低Hb对02的亲和力。2,3-DPG是红细胞无氧糖酵解的产物。在慢性缺氧、贫血、高山低氧等情况下，糖酵解加强，红细胞内2,3-DPG增加，氧解离曲线右移，有利千Hb02释放较多的02，改善组织的缺氧状态；但此时红细胞内过多的2,3-DPG也会降低Hb在肺部对02的结合。


生理学 结合的O扯溶解的02批 在血库中用抗凝剂拘橡酸－葡萄糖液保存3周以上的血液，因糖酵解停止，红细胞内2,3-DPG浓度降低，使Hb与02的亲和力增加，02不容易解离而影响对组织供氧。因此，临床上在给患者输入大量经过长时间储存的血液时，医护人员应知晓这种血液对组织供02较少。如果用拘掾酸盐－磷酸盐－葡萄糖液作抗凝剂，虽然这种影响要小些，但也不能长期储存，长期储存的血液红细胞运输02的能力较差。


生理学 结合的O扯溶解的02批 4.一氧化碳的影响一氧化碳(carbon monoxide, CO)是一种无色、无味、无刺激的气体。大量吸入后，co可与Hb结合形成一氧化碳血红蛋白(HbCO)，占据Hb分子中02的结合位点，严重影响血液对02的运输能力（图5-16)。co与Hb的亲和力约为02的250倍，这一方面意味着在极低的PCO下，co即可从Hb02中取代02；另~100一方面，当co与Hb分子中一个血红素结合后，可增加其余3谜品色80个血红素对02的亲和力，结果使氧解离曲线左移，妨碍Hb与忌。2的解离。可见，co中毒既妨碍Hb对02的结合，又妨碍Hb乏举60对02的解离。肺泡PCO为0.4mmHg（肺泡P02lOOmmHg的1/250)时，co即可与02等量竞争，使Hb与02的结合量减半； 言20 40•


生理学 言20 肺泡PCO为0.6mmHg（空气中co浓度低千1/1000)即可致人死亡。氧／一氧化碳分压(mrnHg)Hb与co结合后呈樱桃色，因而co中毒时，机体虽有严图5-16氧解离曲线和—氧化重缺氧却不出现发组，在临床实际工作中必须高度关注。此碳解离曲线示意图外，co中毒时，血液P02可能是正常的，因而机体虽然缺氧，但不会刺激呼吸运动而增加肺通气，相反却可能抑制呼吸中枢（见本章第四节），减少肺通气，进一步加重缺氧。因此，在给co中毒患者吸02时，常同时加入5%CO2，以刺激呼吸运动。目前通过高压氧疗来及时治疗co中毒，高压氧疗是指在密闭的高压氧舱内，在超过一个绝对大气压的条件下的给氧方法，它主要通过大幅度提高P02，增加氧在血液中的溶解度和氧含量，并促进co的解离，从而解除P02正常患者的缺氧。5其他因素Hb与02的结合力还受Hb自身性质和含械的影响。如果Hb分子中的Fe2•被氧化成Fe3•,Hb便失去运输02的能力。胎儿Hb（多肤链为气飞）比成年人Hb（多肤链为a2队）与02的亲和力高，有助于胎儿血液流经胎盘时从母体摄取02。异常Hb运输02的功能则较低。


生理学 二、二氧化碳的运输(-)CO2的运输形式 血液中所含的CO2约5％以物理溶解的形式运输，其余约95％则以化学结合的形式运输。化学结合的形式主要是碳酸氢盐(bicarbonate, HC03一，约88%）和氨基甲酰血红蛋白(carbaminohemoglobin, HHbNHCOOH或HbC02，约7％）。1.碳酸氢盐在血浆或红细胞内，溶解的CO2与水结合生成碳酸(H2C03), H2C03解离为HC03和H•（见公式5-15)。该反应是可逆的，并且都需要碳酸酐酶(carbonic anhydrase)。其反应方向取决于PC02的高低，在组织，反应向右进行，在肺部，则反应向左进行。


生理学 二、二氧化碳的运输(-)CO2的运输形式 在组织，经组织换气扩散入血的CO2首先溶解千血浆，其中小部分CO2经上述反应生成HC03-和甘，HC03主要与血浆中的N旷结合，以NaHC03的形式运输CO2，而订则被血浆缓冲系统所缓冲，血液pH无明显变化。但是，血浆中缺少碳酸酐酶，所以反应过程较缓慢，需要数分钟才能达到平衡。事实上，溶解于血浆的CO2绝大部分扩散进入红细胞，因红细胞内含有较高浓度的碳酸酐酶，在其催化下，CO2与H20结合生成H2C03的反应极为迅速，其反应速率可增加5000倍，不到1秒即达平衡。在红细胞内，H2C03再解离生成HC03-和H勹订主要与Hb结合而被缓冲，同时释放出02,H十与Hb结合。 第五童呼吸167 不仅能促进更多的CO2转变为HC03一，有利红细胞于CO2的运输，同时还能促使更多02的释。


生理学 一尸放，有利于组织的供02；小部分HC03一与K+结合，以KHC03的形式运输CO2，大部分HC03一顺浓度梯度通过红细胞膜扩散进入血 浆，红细胞内负离子因此而减少。另一方面，红细胞膜不允许正离子自由通过，而允许小er的负离子通过，所以Cl一便通过红细胞膜中特异的HC03--Ci-交换体，由血浆进入红细胞，r这一现象称为Cl一转移(chloride shift)（图5-Hco:;17)。这样，HC03-便不会在红细胞内堆积，血浆组织液也有利于更多的CO2转变成HC03一的形式在图5-17CO2在血液中的运输示意图血液中运输。随着CO2的进入，红细胞内的渗透压由千HC03-或Cl一的增多而升高，H20便进入红细胞以保持其渗透压平衡，使静脉血中的红细胞轻度＂肿胀＂。同时，因为动脉血中的一部分液体经淋巴而不是经静脉回流，所以静脉血的血细胞比容要比动脉血的血细胞比容高约3%。


生理学 一尸放，有利于组织的供02；小部分HC03一与K+结合，以KHC03的形式运输CO2，大部分HC03一顺浓度梯度通过红细胞膜扩散进入血 在肺部，上述反应向相反方向（左）进行（见公式5-15)。因为肺泡气PC02比静脉血低，所以血浆中溶解的CO2扩散入肺泡，而血浆中的NaHC03则不断产生CO2，溶解于血浆中。红细胞内的KHC03解离出HC03-,HC03一与H十生成H2C03，后者又经碳酸酐酶的作用而加速分解为CO2和H20,C02从红细胞扩散入血浆，而血浆中的HC03一便进入红细胞以补充被消耗的HC03-, Cl一则扩散出红细胞。这样，以NaHC03和KHC03形式运输的CO2便在肺部被释放出来。由此可见，碳酸酐酶在CO2的运输中具有非常重要的意义，因此，在使用碳酸酐酶抑制剂（如乙酰嗤胺）时，应注意可能会影响CO2的运输。有动物实验资料表明，乙酰哩胺可使组织PC02由正常的46mmHg升高到80mmHg。


生理学 一尸放，有利于组织的供02；小部分HC03一与K+结合，以KHC03的形式运输CO2，大部分HC03一顺浓度梯度通过红细胞膜扩散进入血 2.氨基甲酰血红蛋白(HbC02)进入红细胞的一部分CO2可与Hb的氨基结合，生成HbC02（见图5-17)，这一反应无需酶的催化，而且迅速、可逆，如下式所示HbNHO,+W+CO组织(5-16)调节这一反应的主要因素是氧合作用。Hb02与CO2结合形成HbC02的能力比去氧Hb小。在组织，部分Hb02解离释出02，变成去氧Hb，与co结合成HbC02。此外，去氧Hb的酸性比Hb02弱，易与甘结合，也促进反应向右进行，并缓冲血液pH的变化。在肺部，Hb02生成增多，促使HbC02解离，释放CO2和H十，反应向左进行。氧合作用的调节具有重要意义，虽以HbC02形式运输的CO2仅占CO2总运输量的7％左右，但占肺部CO2释放址的17.5%，提示这种运输形式的高效性。


生理学 （二）CO2解离曲线 CO2解离曲线(carbon dioxide dissociation curve)是表示血液中CO2含量与PC02关系的曲线（图518)。与氧解离曲线不同，血液中CO2含量可随PC02的升高而增加，CO2解离曲线接近线性而不呈S形，无饱和点。因此，CO2解离曲线的纵坐标不用饱和度而用浓度表示。图5-18中的A点是静脉血，即P02为40mmHg、PC02为45mmHg时的CO2含量，约为52ml/100ml（血液）；B点是动脉血，即P02为lOOmmHg、PC02为40mmHg时的CO2含量，约为48ml/100ml（血液）。比较A、B两点得知，血液流经肺部时，每100ml血液可释出4ml CO2。CO2运输障碍可导致机体CO2综上所述，02和CO2的运输是相互影响的。CO2通过波尔效应影响02的运输，02又通过何尔登效应影响CO2的运输。两者都与Hb的理化特性有关。


生理学 第四节呼吸运动的调节 呼吸运动是整个呼吸过程的基础，呼吸肌的节律性舒缩活动受到中枢神经系统的自主性(automatically)和随意性(voluntarily)双重控制。呼吸节律起源于呼吸中枢。呼吸运动的深度和频率可随体内外环境的改变而发生相应变化，以适应机体代谢的需要。如在一定限度内的随意屏气或加深加快呼吸就是靠大脑皮层随意控制实现的，虽然人们可以随意屏气，但是随着屏气持续时间延长，低位脑干自主调节的呼吸驱动就会增加，最终在自主呼吸控制系统的调节下产生吸气。如在运动时，代谢增强，呼吸运动加深加快，肺通气量增大，机体可摄取更多02，排出更多CO2。机体在完成其他某些功能活动（如说话、唱歌、吞咽以及喷嗖反射、咳嗽反射等）时，呼吸运动也将受到相应调控，使其他功能活动得以实现。


生理学 一、呼吸中枢与呼吸节律的形成（一）呼吸中枢 呼吸中枢(respiratory center)是指在中枢神经系统内产生呼吸节律和调节呼吸运动的神经元细胞群。呼吸中枢广泛分布于中枢神经系统各级水平，包括脊髓、延髓、脑桥、间脑和大脑皮层等。它们在呼吸节律(respiratory rhythm)的产生和呼吸运动调节中所起的作用则有所不同，但通过各级中枢之间的相互协调和相互制约，共同完成机体的正常呼吸运动。在对呼吸中枢定位的研究中，以英国生理学家Lumsden和美国神经生理学家Smith的研究最具代表性。1.沓髓脊髓中有支配呼吸肌的运动神经元，其胞体位千第3~5颈段（支配脱肌）和胸段（支配肋间肌和腹肌等）脊髓前角。1923年Lumsden对猫的脑干进行横切实验，当在脊髓和延髓之间横切（图5-19, D平面），呼吸运动立刻停止，提示脊髓本身以及呼吸肌不能产生节律性呼吸，脊髓的呼吸神经元是联系高位呼吸中枢和呼吸肌的中继站，以及整合某些呼吸反射的初级中枢。2.低位脑干低位脑干是指脑桥和延髓。Lumsden对猫的脑干横切实验发现，在不同平面横切脑干，可使呼吸运动发生不同的变化。在中脑和脑桥之间（图5-19, A平面）横切，呼吸节律无明显变化；如果在脑桥的上、中部之间横切（图5-19, B平面），呼吸将变慢变深；如果再切断双侧颈迷走神经，吸气便大大延长，仅偶尔出现短暂的呼气，这种形式的呼吸称为长吸式呼吸(apneusis)。这一结果提示：脑桥上部为呼吸调整中枢(pneumotaxic center, PC)，它对长吸中枢产生抑制作用；脑桥下部为长吸中枢(apneustic center)，对吸气活动产生紧张性易化作用，使吸气延长；来自肺部的迷走神经传入冲动也有抑制吸气和促进吸气转为呼气的作用；当脑桥下部失去来自脑桥上部和迷走神经这两方面的传入作用后，吸气便不能及时被中断而转为呼气，于是出现长吸式呼吸。如果再在延髓与脑桥之间横切（图5-19, C平面），则不论迷走神经是否完整，都出现喘息样呼吸(gasping)，表现为不规则的呼吸运动，提示延髓为喘息中枢(gasping center)，即可产生最基本的呼吸节律。因为实验是在动物麻醉状态下进行的，目前未能证实脑桥中下部存在长吸中枢，麻醉作用过后，长吸现象消失，所以有待于进一步研究。


生理学 一、呼吸中枢与呼吸节律的形成（一）呼吸中枢 基于上述研究和随后的进一步探讨，Suzue和Smith等相继在新生大鼠脑干－脊髓标本或脑片上观察离体条件下的呼吸活动，以精确微切实验从头端到尾端去除部分延髓，发现延髓腹外侧区的前包钦格复合体(pre-Botzinger complex, Pre-Bot C)被去除后，c4神经或脑神经根的放电活动都消失。这一实验不仅证实了Lumsden认为延髓是基本呼吸中枢的观点，并进一步提出呼吸节律主要产生于延髓的格启今体（图5-19左）。


生理学 前包钦复口向V叭厂飞`\1/fl合IX xn X\C＼灿卢XI迷走神经完整切断迷走神经 图5-19脑干呼吸相关核团（左）和在不同平面横切脑干后呼吸的变化（右）示意图PC：呼吸调整中枢；PBKF：臂旁内侧核和KF核；Bot C：包钦格复合体；Pre-Bot C：前包钦格复合体；iVRG：中段腹侧呼吸组；cVRG：尾段腹侧呼吸组；NTS：孤束核；DRG：背侧呼吸组；VRG：腹侧呼吸组；NRA：后疑核；lX、X、XI、XII：分别为第9、10、11、12对脑神经；A、B、C、D：在脑干不同平面横切在20世纪60年代后的大约二十多年中，微电极技术研究揭示，在中枢神经系统内，有的神经元呈节律性自发放电，且其节律性与呼吸周期相关，这些神经元称为呼吸相关神经元(respiratory-related neuron)或呼吸神经元(respiratory neuron)。在低位脑干可\，呼吸神经元主要集中分布千左右对称的三个区域（图5-19左）：心延髓背内侧的背侧呼吸组(dorsal respiratory group, DRG)。该区相当于孤束核腹外侧部，主要含吸气神经元，其作用是兴奋脊髓隔运动神经元，引起桶肌收缩而吸气。＠延髓腹外侧的腹侧呼吸组(ventral respiratory group, VRG)。该区从尾端到头端相当千后疑核、疑核和面神经后核以及它们的邻近区域，含有多种类型的呼吸神经元，平静呼吸时没有明显作用，机体代谢增强（如运动）时，它们的活动使脊髓呼吸运动神经元兴奋，进而加强吸气并引起主动呼气，因而增加肺通气量；此外，它们还可调节咽喉部辅助呼吸肌的活动，进而调节气道阻力。＠脑桥头端背侧的脑桥呼吸组(ponti ne respiratory group, PRG)。该区相当于臂旁内侧核及与其相邻的Kolliker-Fuse(KF)核，两者合称为PBKF核，为呼吸调整中枢所在部位，主要含呼气神经元，其作用是限制吸气，促使吸气向呼气转换。


生理学 前包钦复口向V叭厂飞`\1/fl合IX xn X\C＼灿卢XI迷走神经完整切断迷走神经 在脑损伤、脑脊液压力升高、脑膜炎等病理清况下，可出现比奥呼吸(Biot breathing)。比奥呼吸是一种病理性的周期性呼吸，表现为一次或多次强呼吸后，出现长时间呼吸停止，之后再次出现数次强呼吸，其周期变动较大，短则仅10秒，长则可达1分钟。比奥呼吸常是死亡前出现的危急症状，其原因可能是病变已侵及延髓呼吸中枢。3.高位脑呼吸运动还受脑桥以上中枢的影响，如下丘脑、边缘系统、大脑皮层等。大脑皮层可分别通过皮层脊髓束和皮层脑千束随意控制脊髓和低位脑千呼吸神经元的活动，以保证其他与呼吸相关的活动，如说话、唱歌、哭笑、咳嗽、吞咽和排便等活动的完成。


生理学 前包钦复口向V叭厂飞`\1/fl合IX xn X\C＼灿卢XI迷走神经完整切断迷走神经 呼吸运动受大脑皮层随意性和低位脑干自主性的双重调节，这两个系统的下行通路是分开的，临床上有时可观察到自主呼吸和随意呼吸分离的现象。例如，在脊髓前外侧索下行的自主呼吸通路受损时，自主节律性呼吸运动出现异常甚至停止，而患者仍可进行随意呼吸。但患者一旦入睡，呼吸运动就会停止。所以这种患者常需依靠人工呼吸机来维持肺通气。另外，如果大脑皮层运动区或皮层脊髓束受损时，患者可以进行自主呼吸，但不能完成对呼吸运动的随意调控。


生理学 （二）呼吸节律的产生机制 关于正常呼吸节律的形成机制目前尚未完全阐明，已提出多种学说，主要有两种学说，一是起搏细胞学说(theory of pacemaker)，另一是神经元网络学说(theory of neuronal network)。起搏细胞学说认为，呼吸节律是延髓内某些神经元的固有特性，具有自发性的节律活动可驱动其他呼吸神经元的活动（如同窦房结起搏细胞的作用一样），前包钦格复合体可能就是呼吸驱动的起搏神经元所在部位。神经元网络学说认为，呼吸节律的产生与中枢不同的呼吸神经元之间存在广泛而复杂的联系有关，这些联系包括兴奋性和抑制性突触联系，因此提出多种呼吸节律产生的模型，其中最有影响的是20世纪70年代提出的中枢吸气活动发生器(central inspiratory activity generator)和吸气切断机制(i nspiratory off-switch mechanism)模型，但到目前为止，还没有哪一种模型得到公认。


生理学 （二）呼吸节律的产生机制 上述两种学说中，起搏细胞学说的实验依据多来自于新生动物实验，而神经元网络学说的依据主要来自千成年动物实验。因此，哪一种学说是正确的或者哪一种起主导作用，至今尚无定论，但是其共同之处是两者都需要来自千化学感受器的紧张性传入。 二、呼吸的反射性调节 虽然呼吸节律起源于脑，但是呼吸运动的频率、深度、吸气时间和呼吸类型等都受到来自呼吸器官自身以及血液循环等其他器官感受器传入冲动的反射性调节，如化学感受性呼吸反射、肺牵张反射、呼吸肌本体感受性反射和防御性呼吸反射。下面讨论几种重要的呼吸反射。（一）化学感受性呼吸反射化学因素对呼吸运动的调节是一种反射性调节，称为化学感受性反射(chemoreceptor reflex)。化学因素是指动脉血液、组织液或脑脊液中的02、CO2和H飞1.化学感受器(chemorecepto r)是指其适宜刺激为02、CO2和甘等化学物质的感受器。根据所在部位的不同，化学感受器分为外周化学感受器(peripheral chemoreceptor)和中枢化学感受器(ce ntral chemoreceptor)。


生理学 二、呼吸的反射性调节 (1)外周化学感受器：是位于颈动脉体和主动脉体的外周化学感受器（图5-20A)。1930年，比利时生理学家Heymans首次证明颈动脉体和主动脉体在化学感受性呼吸调节中的作用，千1938年获得诺贝尔生理学或医学奖。在动脉血P02降低、PC02或W浓度升高时外周化学感受器受到刺激，冲动分别沿窦神经（舌咽神经的分支，分布于颈动脉体）和迷走神经（分支分布于主动脉体）传入延髓孤束核，反射性引起呼吸加深加快和血液循环功能的变化（后者见第四章）。颈动脉体和主动脉体虽都参与呼吸和循环的调节，但颈动脉体主要参与呼吸调节，而主动脉体在循环调节方面较为重要。颈动脉体的解剖位置便千研究，因而对外周化学感受器的研究主要集中在颈动脉体。颈动脉体含有1型细胞（球细胞）和Il型细胞（鞘细胞），I型细胞起感受器的作用。窦神经的传入纤维末梢分支与I型细胞形成特化的接触（图5-20B), I型细胞受到刺激时，通过一定途径使细胞内Ca"浓度升高，由此触发递质释放，引起传入神经纤维兴奋。此外，颈动脉体还受交感传出神经支配（图5-20B)，通过调节血流量和感受细胞的敏感性来改变化学感受器的活动。


生理学 窦神经传人纤维迷走神经II型细交感神经传出纤维 图5-20外周化学感受器的位置(A)和颈动脉体的组织结构(B)示意图颈动脉体和主动脉体的血液供应非常丰富，其每分钟血流量约为其重量的20倍，100g该组织的血流量约为2000ml/min（每100g脑组织血流量约为55ml/min)。一般情况下，其动、静脉P02差几乎为零，即它们始终处千动脉血液的环境之中，表明其丰富的血供与其敏感的化学感受功能有关，而非自身高代谢率的需要。对颈动脉体的研究结果表明，外周化学感受器敏感的是动脉血中的P02下降、PC02升高或甘浓度增加，而对动脉血中02含量的降低不敏感。因此，临床上贫血或co中毒时，血02含量虽然下降，但其P02仍正常，只要血流量不减少，则化学感受器传入神经放电频率并不增加。CO2较容易扩散进入外周化学感受器细胞，使细胞内甘浓度增加；而血液中订则不易进入细胞。因此，相对而言，CO2对外周化学感受器的刺激作用较W强。


生理学 窦神经传人纤维迷走神经II型细交感神经传出纤维 在实验中还观察到，上述三种因素对化学感受器的刺激作用有相互增强的现象，两种因素同时作用比单一因素的作用强。这种协同作用的意义在于，当机体发生循环或呼吸衰竭时，PC02升高和P02降低往往同时存在，它们协同刺激外周化学感受器，共同促进代偿性呼吸增强反应。(2)中枢化学感受器：摘除动物外周化学感受器或切断其传入神经后，吸入CO2仍能增加肺通气量；增加脑脊液CO2和W浓度，也能刺激呼吸。这提示在脑内还存在一些不同于呼吸中枢但可影响呼吸活动的化学感受区，这些区域被称为中枢化学感受器。尽管其重要性不言而喻，但由于中枢化学感受器没有非常明确的形态结构，长期以来一直困扰着对其的深入研究。动物实验证明延髓腹外侧部的浅表部位是影响呼吸活动的化学敏感区，提示这些区域存在中枢化学感受器，所以有时也把这些化学敏感区称为中枢化学感受器，但是否有外周化学感受器类似的特异形态结构，以及如何定义中枢化学感受器仍需深入研究。


生理学 窦神经传人纤维迷走神经II型细交感神经传出纤维 延髓的中枢化学敏感区（中枢化学感受器）位千延髓腹外侧浅表部位，左右对称，可分为头、中、尾三个区（图5-21A)。头区和尾区都有化学感受性；中区不具有化学感受性，但局部阻滞或损伤中＼＇l叶岔}区，动物的通气量降低，并使头、尾区受刺激时的通气反应消失，提示中区可能是头区和尾区传入冲动向脑干呼吸中枢投射的中继站。近年来，从神经解剖学和神经生理学的研究发现，中枢化学敏感区的分布远较我们已认识的更为广泛，它们不仅存在于脑干，而且还涉及脑内其他区域，如斜方体后核、孤束核、蓝斑、下丘脑等部位也有化学敏感神经元。中枢化学感受器的生理性刺激是脑脊液和局部细胞外液中的H+，而不是CO2；但血液中的CO2能迅速通过血－脑屏障，使化学感受器周围细胞外液中的H十浓度升高，从而刺激中枢化学感受器（图521B)，引起呼吸中枢兴奋，使呼吸运动加深加快，肺通气量增加。由于脑脊液中碳酸酐酶含量很少，co点水的水合反应很慢，所以对CO2的通气反应有一定的时间延迟。另外，血液中的打不易透过血脑屏障，故血液pH的变化对中枢化学感受器的刺激作用较弱，也较缓慢。


生理学 影响呼吸的化学敏感区呼吸有关核团A 图5-21中枢化学感受器示意图A延恸腹外侧浅表部位的中枢化学感受区；B血液或脑脊液PC02升高刺激呼吸运动的中枢机制。R：头区；I：中区；C:尾区；V～XII分别为第5~12对脑神经当体内CO2持续增多时，在最初数小时内，呼吸兴奋反应很明显，但在随后的1~2天内，呼吸兴奋反应逐渐减弱到原先的1/5左右，即存在适应现象。原因有两个：心肾对血液pH具有调节作用；＠血液中的HC03一也可缓慢透过血－脑屏障和血－脑脊液屏障，使脑脊液和局部细胞外液的pH回升，减弱H十对呼吸运动的刺激作用。所以，血液中的CO2对呼吸运动的急性驱动作用较强，而慢性刺激作用则较弱。中枢化学感受器与外周化学感受器不同的是，它不感受低02的刺激，但对W的敏感性比外周化学感受器高，反应潜伏期较长。中枢化学感受器的生理功能可能是通过影响肺通气来调节脑脊液的W浓度，使中枢神经系统有一稳定的pH环境；而外周化学感受器的作用则主要是在机体低02时维持对呼吸的驱动。


生理学 影响呼吸的化学敏感区呼吸有关核团A 2. co公厅和02对呼吸运动的调节(1)CO2水平：已知CO2是调节呼吸运动最重要的生理性化学因素。无论在麻醉动物或人类，当动脉血液PC02降到很低水平时，可出现呼吸暂停。因此，一定水平的PC02对维待呼吸中枢的基本活动是必需的；若过度通气因CO2排出增加也可抑制呼吸运动。


生理学 影响呼吸的化学敏感区呼吸有关核团A 吸入气中CO2浓度增加，以及肺通气和（或）换气功能障碍时血液中PC02都将升高（称为高碳酸血症），代谢活动增强（如运动或劳动）也可使血液中PC02升高，反射性使呼吸运动加深加快，肺通气量增加（图5-22)。肺通气增加可使血液CO2排出增加，从而使血液PC02恢复正常水平。但如果血液PC02过高则可抑制中枢神经系统包括呼吸中枢的活动，引起呼吸困难、头痛、头昏，甚至昏迷，出现CO2麻醉。总之，CO2对呼吸运动起经常性调节作用，血液PC02在一定范围内升高可加强呼吸运动，但超过一定限度则起抑制作用。CO2刺激呼吸有两条途径：一是通过刺激中枢化学感受器再兴奋呼吸中枢，去除外周化学感受器7的作用之后，CO2引起的通气反应仅下降6_20％左右；动脉血PC02只需升高2mmHg就可刺激中枢化学感受器，出现肺通气增强的反应；二是刺激外周化学感受器，冲动经窦o.PC023035404550556065mmHg CO2的敏感性降低或产生适应后，外周化学P0214012010080604020OmmHgpH7.67.57.47.37.27.17.06.9感受器的调节作用就显得很重要。


生理学 影响呼吸的化学敏感区呼吸有关核团A 图5-22改变动脉血液PC02、P02、pH三因素在心力衰竭或脑千损伤的患者，常可出之—而维持另外两个因素正常时的肺泡通气反应现呼吸运动增强和减弱交替的现象，每个周期45秒至3分钟。其产生机制可能是肺泡气与化学感受器处的PC02存在时间差和反馈增益过强。这种病理性的周期性呼吸运动称为陈－施呼吸(Cheyne-Stokes breathing)。陈施呼吸也偶见千正常人熟睡时、新生儿和老年人。(2)W浓度：当动脉血的W浓度升高（如呼吸性或代谢性酸中毒）时，可导致呼吸运动加深加快，肺通气量增加；相反，当W浓度降低（如呼吸性或代谢性碱中毒）时，呼吸运动受到抑制，肺通气量减少（图5-22)。甘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。中枢化学感受器对订的敏感性较外周化学感受器高，约为后者的25倍。但打通过血－脑屏障的速度较慢，限制了它对中枢化学感受器的作用。因此，血液中的甘主要通过刺激外周化学感受器而起作用，而脑脊液中的W才是中枢化学感受器最有效的刺激物。


生理学 影响呼吸的化学敏感区呼吸有关核团A (3)02水平：当吸入气P02降低（如初上高原）以及肺通气或肺换气功能障碍时，动脉血液中P02将下降，反射性使呼吸运动加深加快，肺通气量增加；反之，则肺通气量减少（图5-22)。通常在动脉血P02下降到80mmHg以下时，肺通气量才出现可觉察到的增加。可见，动脉血P02的改变对正常呼吸运动的调节作用不大，仅在机体严重缺02时才有重要意义。此外，在严重肺气肿、肺心病患者，由于肺换气功能障碍，导致机体慢性缺02和CO2渚留，长时间CO2滞留能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02刺激的适应很慢，在这种情况下，低02对外周化学感受器的刺激就成为驱动呼吸运动的主要刺激因素。因此，如果在慢性肺通气或肺换气功能障碍引起机体缺02的情况下给患者吸入纯02，则可能由于解除了低02的刺激作用而引起呼吸抑制，所以在临床应用氧疗时应充分考虑这一点而予以高度瞥惕。


生理学 影响呼吸的化学敏感区呼吸有关核团A 低02对呼吸运动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后，急性低02对呼吸运动的刺激效应便完全消失。低02对中枢的直接作用是抑制。低02通过外周化学感受器对呼吸中枢的兴奋作用可对抗其中枢的直接抑制效应。但在严重缺02时，如果外周化学感受器的反射效应不足以克服低02对中枢的直接抑制作用，将导致呼吸运动的减弱。3. CO2、甘和02在呼吸运动调节中的相互作用图5-22显示的是CO2、W和02三个因素中只改变一个因素而保持其他两个因素不变时的肺通气效应。由图可见，三者引起的肺通气反应的程度大致接近。然而，在自然呼吸情况下，一种因素的改变往往会引起另一种、两种因素相继改变或几种因素同时改变。三者之间具有相互作用，对肺通气的影响既可因相互协同而增强，也可因相互抵消而减弱。图5-23所示为一种因素改变而对另两种因素不加控制时的情况，可见CO2对呼吸的刺激作用兄,,神经和迷走神经传入延髓，反射性地使呼吸'I,,I加深、加快，肺通气量增加。而刺激外周化,,,学感受器，则动脉血PC02需升高lOmmHg。


生理学 影响呼吸的化学敏感区呼吸有关核团A ,, H,, pO2...,.,可见，中枢化学感受器在CO2引起的通气反应中起主要作用。但因中枢化学感受器的反应较慢，所以当动脉血PC02突然增高时，外周化学感受器在引起快速呼吸反应中可起重要作用。另外，当中枢化学感受器对IO II最强，且比其单因素作用（见图5-22)更明显；W的作用次之；低02的作用最弱。PC02升高时，W浓度也随之升高，两者的协同作用使肺通气反应比单纯PC02升高时更强。甘浓度增7654加时，因肺通气增加而使CO2排出增加，导致PC02下降，W浓度也有所降低，因此可部分抵消甘的刺激作用，使肺通气量的增加比单因素W浓度升高时小。P02降低时，也因肺通气量增加，呼出较多的CO2，使PC02和W浓度降({耻内主}迎)旷芦荣也低，从而减弱低02的刺激作用。 `（二）肺牵张反射 肺牵张反射(pulmonary stretc h reflex)是由 Hering和Breue1在1868年首次报道，因此又称 po2为黑－伯反射(Hering-Breuer reflex)。他们在麻


生理学 夕·夕夕 其感受器位于从气管到细支气管的平滑肌中，属千牵张感受器，其阙值低，适应慢。当肺扩张时，牵拉呼吸道使牵张感受器兴奋，冲动增加，经迷走神经传入延髓，通过延髓和脑桥呼吸中枢的作用，促使吸气转换为呼气。肺扩张反射的生理意义在于加速吸气向呼气的转换，使呼吸频率增加。在动物实验中，切断两侧颈迷走神经后，动物的吸气过程将延长，吸气加深，呼吸变得深而慢S》。在比较8种动物的肺扩张反射后，发现该反射的敏感性存在种属差异，兔的肺扩张反射最明显，而人的最弱。人出生4~5天后，该反射的敏感性显著减弱。在成年人，潮气蓝要超过1500ml时才能引起肺扩张反射，因此在平静呼吸时，肺扩张反射一般不参与呼吸运动的调节。在病理情况下，如肺顺应性降低，肺扩张时对气道的牵张刺激较强，可引起肺扩张反射，使呼吸变浅变快。2肺萎陷反射(pu l monary deflation reflex)是指在肺萎陷时增强吸气活动或促进呼气转换为吸气的反射。感受器同样位于气道平滑肌内，但其性质尚不清楚，要在较大程度的肺萎陷时才出现该反射，所以它在平静呼吸时并不重要，但对防止呼气过深以及在肺不张等情况下可能起一定作用。


生理学 （三）防御性呼吸反射主要的防御性呼吸反射包括咳嗽反射和喷嗖反射。 1.咳嗽反射(cough reflex)是很常见也很重要的防御性反射。当喉、气管和支气管的黏膜受到机械性或化学性刺激时，位于这些部位的呼吸道黏膜下的感受楛兴奋，冲动经迷走神经传入延髓，触发咳嗽反射，将呼吸道内的异物或分泌物排出。2.喷卼反射(sneeze reflex)类似于咳嗽的反射，不同的是刺激作用于鼻黏膜的感受器，传入神经是三叉神经，反射效应是腾垂下降，舌压向软腮，而不是声门关闭，呼出气主要从鼻腔喷出，以清除鼻腔中的刺激物。（四）呼吸肌本体感受性反射肌梭和腿器官是骨骼肌的本体感受器。当呼吸肌内的肌梭受到牵张刺激时，可反射性引起呼吸“e,..,运动加强，这种反射属于本体感受性反射(proprioceptive reflex)（见第九章）。切断麻醉猫的双侧颈迷走神经并在第7颈段平面横断脊髓，以排除该平面以下传入冲动的影响，牵拉脯肌可引起脯肌肌电活动增强；切断胸段脊神经背根后，呼吸运动减弱。在人类，呼吸肌本体感受性反射对正常呼吸运动也有一定调节作用，在呼吸肌负荷增加时其作用较为明显。


生理学 三、特殊条件下的呼吸运动及其调节 当人体处于运动、高海拔、潜水、失重和高温等特殊条件下，呼吸运动除上述调节机制外，不同条件下的调节有其自身特点。下面主要介绍运动、高海拔、潜水时的呼吸调节。


生理学 (—)运动时的呼吸调节 运动时呼吸加深加快，肺通气量增加，02的吸入量和CO2的排出量都相应增加，其增加的程度随着运动量大小和时间长短而异。运动开始时肺通气量骤增，可能与运动时肌肉和关节内的本体感受器受刺激，反射性^刺激呼吸有关，也可能与化学感受性反射相关，随后增加趋』于平缓达一定水平。运动停止后，肺通气量先骤降，随后缓.__,慢下降，最后恢复到运动前的水平（图5-24)。这是因为运盂动时欠下了＂氧债"(oxygen debt)，运动停止后必然有一个0I234012偿还过程。然而，此时引起肺通气量增加的刺激因素不是时间(min)CO2的增加或低02，而是由千乳酸血症引起的W浓度升高。固5-24运动时肺通气反应（二）低气压（高海拔）条件下的呼吸调节海平面的空气压力为一个大气压(760mmHg)，海拔越高，大气压越低。在不考虑纬度因素时，在海拔5500米高度大气压约为海平面的1/2(380,runHg)。海拔增高引起的大气中氧分压降低，称为低氧(hypoxia)，也称为低压性低氧(hypobaric h ypoxia)，此时对人体的生理影响主要是低氧因素的作用，并与低氧程度和持续时间有关，而其低压作用则不明显。吸入气中P02降低，最初刺激外周化学感受器，进而兴奋呼吸中枢，使呼吸活动加深加快，肺通气量增加，称为急性低氧反应(2~3分钟）。随后数十分钟，因低氧的持续而通气反应下降，称为持续低氧下的通气衰竭，严重时可引起急性高原疾病（出现疲劳、头晕、呼吸困难、头痛、恶心、呕吐、失眠、思维和判断能力下降以及全身乏力等症状）；高原性脑水肿（出现剧烈的头痛、呕吐、出现幻觉和短时的记忆丧失、视神经乳头水肿、视野缺失、尿失禁甚至丧失意识、昏迷）；高原性肺水肿（呼吸困难、胸痛、憋气，心率＞120次／分，呼吸频率＞30次／分、紫组、发热）等。更久地（几小时至几天）置身于低氧环境，通气将再度增强，其幅度可超过急性低氧反应的峰值，称为习服。因此高海拔低氧时的通气反应包含兴奋性和抑制性反应，很大程度上受到低氧程度和低氧持续时间的影响。


生理学 (—)运动时的呼吸调节  （三）高气压（潜水）条件下的呼吸调节 潜水时海水深度每增加10米，压力约上升l个大气压。由于人体体重的60％为不可压缩的液体，但是肺内的气体可被压缩。根据Boyl e定律，在恒温条件下，密闭容器中气体的压力(pressure, P)和体积(volume, V)成反比关系，即P1Y1=P2Y2。在20米的海水中，肺内的气体容积将被压缩至海平面的1/3，即由平均肺总量4500ml压缩至1500ml，相当千余气量，没有气体再能被呼出了。也由于压缩后肺泡内气体的分压升高，气体可随分压梯度而进入血液，所以肺容积甚至小于余气量容积(1500ml)，造成肺泡塌陷。同时，随着压力升高呼吸将变得深而慢，其机制可能因气体压力升高后密度增加，进而导致阻力增加有关。因此，潜水进入高压环境需注意高气压的直接影响和吸入高压气体产生的毒性，而在上升减压过程中因肺泡气随着环境压力的减小而膨胀，所以要防止出现肺部压力性损伤。


生理学 四、临床监控呼吸状态的生理参数及意义 医院里的重症监护病房(intensive care unit, ICU)是专门收治危重病症患者并给予精心监测和精确治疗的单位。在ICU，除了生命体征（如体温、呼吸、血压、心电）和血液生化指标的监测外，还有呼吸系统指标的监测和治疗：r)，花qi1.血氧饱和度（指套式）如果在不吸氧的条件下，患者的血氧饱和度（指套式）低于92％时，则需要及时对患者进行动脉血气分析。2.动脉血气分析动脉血气分析是指对动脉血不同类型的气体和酸碱物质进行分析的过程，临床上常用于判断机体是否存在呼吸衰竭和酸碱平衡失调。采血部位常取胧动脉、股动脉、前臂挠动脉等动脉血，能真实地反映体内的氧化代谢和酸碱平衡状态。测定动脉血气的仪器主要由专门的气敏电极分别测出三类指标：动脉血氧分压(Pa02)、动脉血二氧化碳分压(PaC02汃pH和碱性物质等司L。(1)Pa02：是指动脉血中可溶解状态的02所产生的张力。正常成年人Pa02正常值为80~lOOmmHg。年龄＞70岁时，Pa02>70m mHg为正常。低于60mmHg即表示有呼吸衰竭(respiratory fa止ur e),<30mmHg则提示有生命危险。