肾脏生理

肾脏生理 中国医科大学基础医学院生理教研室 李亘松 呼吸 呼吸的概念:机体与环境之间O2和CO2交换过程，称为呼吸。呼吸是维持机体新陈代谢和功能活动所必须的基本生理过程之一。呼吸以血液为媒介，将空气中的O2运往组织，又将组织中的CO2排出机体。 单细胞生物 - 通过弥散，从周围环境获得氧气，排出二氧化碳。 大的机体(多细胞) - 过程复杂;直径 > 1MM的不能单靠扩散，因为气压需要很高。 生理意义:排出细胞代谢中产生的过多的CO2，补充其消耗的O2，维持内环境中O2和CO2含量的相对稳定。 呼吸的三过程:外呼吸 -- 肺通气、肺换气。 气体在血液中的运输 内呼吸(组织、细胞呼吸) -- 组织换气。 呼吸的三过程中，前二个是生理过程，后一个是生化过程。 肺通气 肺通气的概念:肺与外界环境之间的气体交换的过程。肺通气是肺内氧少二氧化碳多的气体与外界空气进行的交换。肺通气的作用是维持肺泡气体的最适组成成分。实现肺通气的基本结构:呼吸道、肺泡、胸廓和胸膜腔等。 二、肺通气的原理 ?肺通气的动力 1、呼吸运动:呼吸肌收缩和舒张所造成胸廓的扩张和缩小。呼吸运动是肺通气的原 动力。正常人平静呼吸时呼吸频率为12- 18次/Min。 吸气:由于胸廓扩大使肺受牵拉扩大，肺泡内压力小于大气压，空气进入肺泡。 呼气:由于胸廓缩小使肺回缩，肺泡内压力大于大气压，空气排出肺泡。 吸气运动:由吸气肌主动收缩引起。吸气肌包括隔肌、肋间外肌和吸气辅助肌，是使胸廓扩大的肌肉。 呼气运动:平静呼吸时是被动的，吸气肌舒张和胸廓与肺的回缩复位。呼气肌包括肋间内肌和部分腹肌，是使胸廓缩小的肌肉。 平静呼吸:安静状态下的呼吸，特点是平稳均匀。吸气是主动的，呼气是被动的，主要由隔肌收缩引起。 用力呼吸:机体活动时吸气和呼气都是主动的，参与的肌肉增加呼吸加深加快。 呼吸困难:在某些病理条件下，不仅呼吸加深加快，而且出现鼻翼扇动等现象，同时主观上有不舒适的困压感。 腹式呼吸:隔肌舒缩引起的呼吸运动伴有腹壁起伏的呼吸样式。呼吸影响腹压，腹压影响呼吸。隔肌麻痹的反常运动。 胸式呼吸:肋间外肌舒缩使肋骨和胸骨运动所产生的呼吸运动。 2、呼吸过程中肺内压和胸内压的变化 1)肺内压:肺泡内的压力。肺内压与大气压的压力差是推动气体进出肺的直接动力。 平静时吸气 -1 – -2mmHg ，呼气时 1 – 2mmHg 。肺内压在吸气末和呼气末等 1 共 5 页 中国医科大学基础医学院生理教研室 李亘松 于大气压。由于肺内压和大气压的差是呼吸的直接动力，所以可以以正压驱使气 体进入肺泡，人为的改变肺内压，建立肺内压和大气压之间的压力差，人工呼吸 就是利用的这一原理维持肺通气的。人工呼吸的前提是保持呼吸道的通畅。 2)胸内压:胸膜腔是封闭的潜在腔隙，其内的少量浆液起着润滑减少摩擦和通过内 聚力使两层胸膜吸附在一起的作用，所以肺可以随胸廓运动。胸膜腔内的压力称 为胸内压，由肺的回缩(离开胸壁的倾向)形成，低于大气压。平静时-3– -5mmHg — -5 – -10mmHg。 胸内压=肺内压 - 肺回缩力 (在吸气、呼气末，胸内压= - 肺回缩力) 负压的由来:胎儿在出生前和出生后胸廓的生长速度快于肺，造成胸廓经常牵引着肺，使肺始终处于扩张状态，只是程度不同而已。 生理意义:牵引并扩张肺，保持肺的扩张状态;牵引并扩张胸腔内大静脉和胸导管，促进血液和淋巴的回流 ?通气阻力 弹性阻力 70%，非弹性阻力(气道、惯性、粘滞等)30%。 1、弹性阻力: 1)弹性阻力和顺应性:胸廓和肺所具有的对抗变形和回位的倾向称为弹性阻力。顺 应性是指在外力作用下弹性组织的可扩张性。顺应性和弹性阻力互为倒数。 C =?V/ ?P = 1 / R 单位:L/ cmH2O 正常值:肺 0.2, 胸廓 0.2, 呼吸系统 0.1。 2)肺的弹性阻力:肺的弹性阻力由肺组织的弹性纤维(1/3)和表面张力(2/3)构成。 肺泡的表面张力和表面活性物质:用液体维持任何一定肺容积所需的压力，在静止条件下与任何维持同样肺容积的充气的肺所需的压力相比，还不到一半。盐水灌肺不会破坏或改变弹性纤维，两者应该有同样大的肺回缩力，为什么有这样明显的差异呢,因为在上亿个肺泡中存在着液-气界面，因而有表面张力，使肺泡有和水泡一样的回缩倾向。用液体灌肺消除了液 - 气界面，此时的肺回缩力只是弹性纤维的回缩力，而肺的充气测定的为两者之和。肺泡的渗出液的表面张力为5-20达因/平方厘米，说明在肺泡的衬里含有某种不同于生理盐水、血浆的、特殊的表面活性物质，降低了肺泡的表面张力，并且聚集于液体表面，随容积变化改变表面张力。 表面活性物质:肺泡II型细胞合成并释放。主要成分为二棕榈酰卵磷脂(DPPC)。生理功能有 ?降低肺泡的表面张力，使肺通气及保持肺容积的肌肉作功减少。 ? 使表面张力随肺泡的表面面积的变化而改变，有助于稳定肺泡的体积，防止萎陷。 ? 减小了对毛细血管内液体的吸引，使肺泡相对干燥。 肺的弹性回缩力等于肺弹性纤维回缩力和由气液界面产生的张力之和构成。 Laplace公式: p=2T/r 3)胸廓的弹性阻力:影响小，临床意义小。与肺不同的是因其位置不同，在吸气和 呼气的过程中，可以是阻力也可以是动力。处于自然位置时，相当于67%的肺总量， 胸廓无变形，无弹性回缩力。 2、非弹性阻力: 惯性阻力:气体和组织运动改变时产生，较小，可忽略。 组织阻力:呼吸时组织相对位移时产生，较小，可忽略。 气道阻力:气体流经呼吸道时气体分子间及气体分子与气道壁之间的摩擦力。占非弹性阻力的80%-90%。主要发生在直径2mm细支气管以上部位。 影响气道阻力的因素:跨壁压(跨壁压, 口径, 气道阻力,)、气道顺应性(肺实质对气道壁的外向放射牵引)、神经调节、化学因素。 2 共 5 页 中国医科大学基础医学院生理教研室 李亘松 三、肺通气功能的评定 ?肺容量 潮气量、补吸气量、深吸气量、余气量、功能余气量、肺总容量 ?肺活量和用力呼气量 ?肺通气量和肺泡通气量 气体的交换 肺换气:肺泡与血液之间的气体交换。 组织换气:血液与组织细胞之间的气体交换。 一、气体交换的原理 气体的压力决定气体扩散的方向。气道中的气体的总压力为760mmHg，假设总与大气压相等。气体弥散，被动进行。 气体的扩散速率与气体的分压差、气体的分子量和溶解度、扩散面积和距离、温度等有关。 二、肺换气 ?肺换气的过程 肺泡可以看作是大气与肺泡毛细血管之间的一个气体间隔。循环系统驱动血液不断从肺泡中摄取氧，同时释放二氧化碳到肺泡气中。呼吸系统借助通气的周期性过程向肺泡供应氧，再将二氧化碳排出肺泡。 呼吸膜有6层结构，单分子的表面活性物质和肺胞液体、肺胞上皮、上皮基底膜、细胞间隙、毛细血管基底膜、毛细血管内皮细胞，厚度1,m。呼吸膜的厚度最薄的地0.2um，有20-30%厚一些(细胞核)。氧气向RBC内扩散，经过呼吸膜、血浆和RBC方 膜。 血液在肺毛细血管流动 0.7秒，在0.3秒内扩散既已经达到平衡。 ?影响肺部气体交换的因素 1、气体的分子量和溶解度 肺泡中氧的扩散要比二氧化碳快，是分子量的平方根的比。而氧的溶解度比二氧化碳小，为0.0244/0.592。总体来看，氧的扩散要慢。氧的扩散系数与二氧化碳之比为 1:20，二氧化碳的扩散几乎从来不成为临床问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 2、呼吸膜:呼吸膜的厚度是气体扩散的距离;呼吸膜的面积为气体扩散的面积。 3、通气/血流比值:每分肺泡通气量与每分肺血流量的比值。正常值为4.2 / 5 = 0.84。 任何区域或肺泡只要通气/血流比值为 0.84，就可以使血流最适的动脉化，因此生理学家强调肺通气与肺血流的比值，而非绝对值。 通气/血流比值下降，主要妨碍氧合作用，原因有，通气不足、血流过剩，部分血液未能动脉化，如动静脉短路、肺不张。 通气/血流比值上升，主要使二氧化碳分压下降，原因有，通气过剩、血流不足，部分肺泡气未能与血液交换，如肺无效腔增大、肺梗塞。 这两者都妨碍了有效的气体交换，导致缺氧和二氧化碳潴留。 3 共 5 页 中国医科大学基础医学院生理教研室 李亘松 气体在血液中的运输 O2 和CO2在血液中的存在形式 肺泡 血液 组织 O2 , 溶解的O2 , 化学结合的O2 , 溶解的O2 , O2 CO2 , 溶解的CO2 , 化学结合的CO2 , 溶解的CO2 , CO2 一、O2的运输 在血液中主要以化学结合形式运输，溶解量极少，仅占血液总O2 含量的1.5%(0.3ml)，是O2在血液运输过程中的重要环节。 ?O2与Hb的结合特征 O2的化学结合形式为氧合血红蛋白(Hb O2 ) 1、可逆结合:反应快，不需要酶催化。肺泡结合占优势，组织解离占优势。 2、反应为氧合:二价铁、血红素的铁与珠蛋白的组氨酸结合才有效。 3、Hb O2呈鲜红色，去氧Hb呈紫兰色。 当皮肤浅表血管内血液中的去氧Hb含量达到50g/L以上时，皮肤可呈青紫色，称为发绀。 ?血红蛋白氧容量、氧含量、氧饱和度。 ?氧离曲线:表示PO2与Hb氧结合量或血氧饱和度关系的曲线。 、特点和生理意义: 1 ?上段:60-100mmHg，结合部分，曲线平坦。发生在肺泡内。 ?中段:40-60mmHg，释放部分，曲线较陡。安静时的组织内。 ?下段:15-40mmHg，解离部分，曲线最陡。运动时的组织内。 2、影响氧离曲线的因素:P50反映了Hb对O2的亲和力，正常值为26.5mmHg。 ? pH和PCO2的影响:? 右移 ?温度的影响:? 右移 2,3-二磷酸甘油酸的影响:? 右移 ? 二、CO2的运输 1、物理溶解: 5% - 2、化学结合:氨基甲酸血红蛋白 7%、HCO88% 3 呼吸运动的调节 一、呼吸中枢和呼吸节律 ?呼吸中枢:控制器 在CNS内产生和调节呼吸运动的神经细胞群，能够接收、整合和传递有关呼吸的信息，并由此形成简单的或复杂的呼吸形式，或者增减呼吸强度的作用。 1、脊髓:呼吸运动神经元位于脊髓前角内，吸气和呼气是交互抑制的。无节律性。 2、延髓呼吸中枢:产生节律性呼吸的基本中枢。 吸气神经元、呼气神经元。背侧呼吸组、腹侧呼吸组。 4 共 5 页 中国医科大学基础医学院生理教研室 李亘松 3、脑桥呼吸调整中枢:与延髓一起共同形成基本正常的呼吸节律。 4、上位脑对随意呼吸和行为呼吸活动的控制 ?呼吸节律形成机制 呼吸模式发生器:位于延髓。 吸气切断机制:位于脑桥。决定吸气的长短，使吸气相向呼气相转换。 二、呼吸运动的反射性调节 ?肺牵张反射 牵张感受器:气管和支气管的平滑肌内，阈值低，适应慢。 传入:迷走神经 分类:肺扩张反射、肺缩小反射 有较大的种属差异，兔子最强，人最弱。 正常时，平静呼吸肺牵张反射不参与人的呼吸调节。 ?外周本体感受器 三、化学因素对呼吸调节 ?化学感受器 1、中枢化学感受器 +位于延髓腹外侧浅表部位。生理刺激是脑脊液或感受器周围液体内的[H]。对 CO2的敏感性比外周的高，潜伏期长。 +生理作用:调节脑脊液的[H]，使CNS有一稳定的pH环境。 、外周化学感受器 2 +颈动脉体和主动脉体，感受动脉血PO2 降低和PCO2 升高或[H]升高时的刺激。 颈动脉体主要参与呼吸。 生理作用:主要是在低O2时，维持对呼吸的驱动。 +?CO2、H和低O2对呼吸运动的调节 1、CO2是调节呼吸的最重要的生理体液因子。 作用途径:中枢和外周，以中枢为主。外周迅速。 +2、[H]对呼吸的调节 + 动脉血[H]增加，使呼吸加深加快，肺通气增加。 3、低O2对呼吸的调节 对中枢的直接作用是抑制。对正常呼吸的调节作用不大。长期CO2潴留时，低O2 成为驱动呼吸的主要刺激。 +4、PCO2 、[H]和PO2在调节呼吸中的相互作用 +PCO2 ? ? [H] ? 加强 +[H] ? ? PCO2 ? 抵消 +PO2 ? ? PCO2 ? [H] ? 抵消 5 共 5 页