Đang tải... (xem toàn văn)
ĐIỀU HOÀ HÔ HẤP Hoạt động sống của con người luôn biến động sao cho phù hợp với điều kiện thay đổi của môi trường xung quanh (tự nhiên và xã hội). Khi hoạt động sống thay đổi, thì nhu cầu năng lượng cũng thay đổi, do đó nhu cầu cung cấp O2 và đào thải CO2, cũng phải thay đổi theo để duy trì tính hằng định nội môi. Quá trình điều chỉnh đó gọi là điều hoà hô hấp. Bình thường hô hấp được duy trì bởi trung tâm tự động, có tính chu kỳ, đều dặn. Điều hoà hô hấp chính là làm biến đổi hoạt động chức năng của trung tâm này, do đó làm tăng hoặc giảm tần số và biên độ hô hấp. 1. Trung tâm hô hấp Những trung tâm thần kinh có liên quan đến hô hấp, phân bố tù tuỷ sống đến hành cầu não song trung tâm hô hấp ở hành não là quan trọng nhất, vì trung tâm này bị tổn thương thì con vật sẽ chết ngay do ngừng thở. 1.1. Những thí nghiệm xác định vị trí của trung tâm hô hấp. Legallois thí nghiệm cắt ngang tuỷ sống của mỗi con vật từ thấp đến cao với từng nhát cắt khác nhau quan sát thấy: + Cắt ngang mức đốt tuỷ cổ VII: cơ liên sườn liệt, lồng ngực xẹp, nhưng cơ hoành vẫn co giãn bình thường, nhưng biên độ thở nông. + Cắt ngang đốt tuỷ cổ III, IV cơ hoành ngừng co, con vật vẫn sống, cử động cánh mũi kiểu thở. + Cắt tuỷ sống ở ngang lỗ xương chẩm con vật chết ngay. Flourens cũng bằng thí nghiệm cắt não nhưng cắt từ trên xuống (hình 1): + Nhát cắt giữa trung não và cầu não con vật vẫn hô hấp bình thường Nhát cắt ngang ở giữa cầu não, con vật vẫn còn thở, nhưng nhịp thừa ra (chậm). + Nhát cắt ngang giữa cầu não và hành não thấy nhịp thở chậm. + Dùng dùi phá hành não: con vật chế ngay. Từ kết quả của hai thí nghiệm trên cho thấy trung tâm hô hấp gồm có: 1.2. Trung tâm ở tuỷ sống. Trung tâm thần kinh chi phối cơ hoành, nằm ở sừng bên chất xám tuỷ sống ở đốt tuỷ cổ II. IV. Mỗi bên cho dây thần kinh chị phối ở cơ hoành, nếu cắt dây thần kinh bên nào thì cơ hoành bên đó bị liệt. Tủy sống còn có những ncuron vận động liên sườn và cơ bụng, phân bố từ đốt tuỷ lưng I đến XII cho sợi thần kinh chi phối các cơ trên. 1.3.Trung tàn ở hành, cầu não: Trung tám hô hấp ở cầu não có vai trò kiểm soát điều chỉnh trung tâm hô hấp ở hành não. Ở phía trên của cầu não là trung tâm Pneumotaxic trung tâm này có liên hệ với trung tâm thở ra ở hành não, có vai trò kiểm soát trung tâm hô hấp ở hành não để đảm bảo cho nhịp hô hấp phù hợp với hoạt động sống của cơ thể. Ở phần dưới cầu não là trung tâm Apneustic, liên hệ với trung tâm hít vào của hành não, có vai trò gây hít vào kéo dài, do nó kích thích trung tâm hít vào. Trung tâm hô hấp ở hành não: + Ở phía sau trên hành não là trung tâm hít vào, axon của những neuron hít vào liên hệ với trung tâm thần kinh hoành ở tuỷ sống. Do đó khi neuron hít vào hưng phấn cơ hoành co gây động tác hít vào, mặt khác nó còn ức chế neuron thở ra. + Ở phía dưới hành não là trung tâm thở ra, nó liên hệ với trung tâm thần kinh chi phối cơ thở ra ở tuỷ sống (khi thở ra chủ đích). +Nhận cảm hoá học nằm gần trung tâm hít vào nó bị hưng phấn bởi CO2 và ion H+(CO2 là tác dụng gián tiếp, ion H+ là trực tiếp). Ion H+ khó qua hàng rào máu não và hàng rào máudịch não tuỷ, n
ĐIỀU HỒ HƠ HẤP Hoạt động sống người biến động cho phù hợp với điều kiện thay đổi môi trường xung quanh (tự nhiên xã hội) Khi hoạt động sống thay đổi, nhu cầu lượng thay đổi, nhu cầu cung cấp O2 đào thải CO2, phải thay đổi theo để trì tính định nội mơi Q trình điều chỉnh gọi điều hồ hơ hấp Bình thường hơ hấp trì trung tâm tự động, có tính chu kỳ, dặn Điều hồ hơ hấp làm biến đổi hoạt động chức trung tâm này, làm tăng giảm tần số biên độ hô hấp Trung tâm hơ hấp Những trung tâm thần kinh có liên quan đến hô hấp, phân bố tù tuỷ sống đến hành cầu não song trung tâm hô hấp hành não quan trọng nhất, trung tâm bị tổn thương vật chết ngừng thở 1.1 Những thí nghiệm xác định vị trí trung tâm hơ hấp -Legallois thí nghiệm cắt ngang tuỷ sống vật từ thấp đến cao với nhát cắt khác quan sát thấy: + Cắt ngang mức đốt tuỷ cổ VII: liên sườn liệt, lồng ngực xẹp, hoành co giãn bình thường, biên độ thở nơng + Cắt ngang đốt tuỷ cổ III, IV hoành ngừng co, vật sống, cử động cánh mũi kiểu thở + Cắt tuỷ sống ngang lỗ xương chẩm - vật chết - Flourens thí nghiệm cắt não cắt từ xuống (hình 1): + Nhát cắt trung não cầu não vật hơ hấp bình thường Nhát cắt ngang cầu não, vật thở, nhịp thừa (chậm) + Nhát cắt ngang cầu não hành não thấy nhịp thở chậm + Dùng dùi phá hành não: vật chế Từ kết hai thí nghiệm cho thấy trung tâm hơ hấp gồm có: 1.2 Trung tâm tuỷ sống Trung tâm thần kinh chi phối hoành, nằm sừng bên chất xám tuỷ sống đốt tuỷ cổ II IV Mỗi bên cho dây thần kinh chị phối hoành, cắt dây thần kinh bên hồnh bên bị liệt Tủy sống cịn có ncuron vận động liên sườn bụng, phân bố từ đốt tuỷ lưng I đến XII cho sợi thần kinh chi phối 1.3.Trung tàn hành, cầu não: Trung tám hơ hấp cầu não có vai trị kiểm sốt điều chỉnh trung tâm hơ hấp hành não Ở phía cầu não trung tâm Pneumotaxic trung tâm có liên hệ với trung tâm thở hành não, có vai trị kiểm sốt trung tâm hơ hấp hành não để đảm bảo cho nhịp hô hấp phù hợp với hoạt động sống thể Ở phần cầu não trung tâm Apneustic, liên hệ với trung tâm hít vào hành não, có vai trị gây hít vào kéo dài, kích thích trung tâm hít vào -Trung tâm hơ hấp hành não: + Ở phía sau hành não trung tâm hít vào, axon neuron hít vào liên hệ với trung tâm thần kinh hồnh tuỷ sống Do neuron hít vào hưng phấn - hoành co gây động tác hít vào, mặt khác cịn ức chế neuron thở + Ở phía hành não trung tâm thở ra, liên hệ với trung tâm thần kinh chi phối thở tuỷ sống (khi thở chủ đích) +Nhận cảm hố học nằm gần trung tâm hít vào bị hưng phấn CO2 ion H+(CO2 tác dụng gián tiếp, ion H+ trực tiếp) Ion H+ khó qua hàng rào máu não hàng rào máu-dịch não tuỷ, nên H+ tác dụng thông qua CO2 (CO2 thấm qua hàng rào dễ dàng) mô não: AC CO₂ + H₂O �� � H 2CO3 �� � HCO3- + H + Chính ion H+ hưng phấn mạnh trung tâm nhận cảm hố học gây hưng phấn trung tâm hít vào Cần lưu ý CO2 mô não tác dụng kích thích hơ hấp chậm mơ não có nhiều chất đệm protein Còn CO dịch não tuỷ tác dụng kích thích hơ hấp nhanh (sau vài giây), dịch não tuỷ chất đệm protein, nên CO2 chuyển nhanh thành ion H+ 1.4 Giả thuyết hoạt động nhịp nhàng trung tân hô hấp (hay nhịp thở bản) Về chế hoạt động nhịp nhàng trung tâm hô hấp đến chưa rõ, xong giải thích sau (vẽ hình mơ tả): Trung tâm hít vào hưng phấn (nhờ trung tâm nhận cảm hoá học), xung động truyền xuống trung tâm thần kinh hoành - hoành co (hít vào) - lồng ngực nở - phổi theo Sự căng dãn phổi làm kích thích thụ cảm thể học phổi Xung động hưng phấn từ theo sợi cảm giác giây thần kinh X truyền trung tâm hành não: ức chế trung tâm hít vào hưng phấn trung tâm thở Mặt khác trung tâm vào hưng phấn cịn gửi xung lên hưng phấn trung tâm điều chỉnh thở cầu não Pneumotaxic Từ gửi xung động gây hưng phấn trung tâm thở ức chế trung tâm hít vào qua trung tâm Apneustic Như vậy, trung tâm hít vào hưng phấn gây hai nguồn hưng phấn đến hoạt hoá trung tâm thở để ức chế trung tâm hít vào Khi trung tâm hít vào bị ức chế hồn tồn động tác hít vào ngừng bắt đầu thở Khi thở hết, phổi xẹp, trung tâm hít vào thoát khỏi ức chế (từ dây X từ Pneumotaxic) hưng phấn trở lại (nhờ CO máu tăng) Chu kỳ hô hấp diễn cách dặn suốt đời người Sự điều hồ hơ hấp Điều hồ hơ hấp điều hoà nhịp thở (thay đổi tần số biên độ thở) để trì phân áp O CO2 máu mức định (duy trì tính định nội mơi) có hai chế: thần kinh thể dịch thể dịch điều hồ hơ hấp 2.1.Cơ chế thể dịch điều hồ hơ hấp Vẽ hình mơ tả thí nghiệm Frederic “tuần hồn bắt chéo”: Kẹp khí quản chó A, quan sát thấy chó B thở nhanh sâu, quan sát thấy chó A thở chậm ngừng thở Thí nghiệm cho thấy biến đổi O2 CO2 máu có tác dụng điều hơ hấp 2.1.1.Vai trị CO2 Từ thí nghiệm trên, chó A bị ngạt, máu chứa nhiều CO2, mẫu lên đầu chó B, CO2 nhanh chóng thấm vào mơ não dễ dàng kết hợp với nước → tạo ion H+ → kích thích trung tâm nhận cảm hố học hành não kích thích trung tâm hít vào gây tăng thở Khi chó B thở nhanh, CO2 máu giảm Mẫu lên đầu chó A (do nồng độ CO2 thấp ) → tạo ion H+) trung lâm nhận cảm hố học bị kích thích → trung tâm hít vào khơng bị kích thích gây ngừng thở CO2 tác nhân kích thích hơ hấp quan trọng, gây tăng thở ( tăng thơng khí) để tăng đào thải CO2 khỏi thể nhằm trì tâm áp CO máu mức định Khi nồng độ CO2 khí thở vào cao nồng độ CO2 máu dù có tăng thở khơng thải CO khỏi thể, lúc xuất triệu chứng nhiễm độc CO nhức đầu, nôn, nặng có rối loạn tuần hồn, mê Với nồng độ CO2 bình thường thể có tác dụng kích thích trì hồ hấp Nếu nồng độ CO2 máu thấp mức bình thường lại gây ngừng thở Vì cấp cứu người bị ngất dùng hỗn hợp khí 95 % O2 % CO2 tốt dùng O2 ngun chất Giải thích “tiếng khóc chào đời” trẻ đẻ Trong thể CO2 chủ yếu tác động vào trung tâm hô hấp (xem lại trên), đồng thời tác động vào thụ cảm thể hoá học xoang động mạch cảnh quai động mạch chủ: PaCO tăng kích thích thụ cảm thể Xung động phát sinh từ truyền theo sợi cảm giác Cyon (từ quai động mạch chủ) Hering (từ xoang động mạch cảnh) trung tâm hô hấp gây tăng thở, tác dụng yếu so với tác dụng vào trung tâm hô hấp 2.1.2 Vai trị O2 Khi phân áp O2 khơng khí hít vào giảm phân áp O2 phế nang giảm theo Khi phân áp O khơng khí hít vào 100mmHg (bình thường 159 mnHg) độ bão hồ HbO máu giảm từ 95% xuống 90% Nếu phân áp O xuống thấp nữa, thể bắt đầu tăng hô hấp, nồng độ CO2 máu bình thường Cơ chế: Khi nồng độ O2 máu thấp thụ cảm thể hố học xoang động mạch cảnh quai ĐMC bị kích thích, luồng xung động từ truyền trung tâm hô hấp tăng tính mẫn cảm với CO làm cho hoạt động hơ hấp tăng lên 2.1.3 Vai trị ion H+ Khi pH máu giảm (H+ tăng) tần số biên độ hô hấp tăng Cơ chế tác dụng ion H+ giống CO2 không mạnh CO2 Khi pH máu 7,4 không ảnh hưởng lên hơ hấp, pH 7,2- 7,0 lưu lượng hô hấp tăng rõ rệt Tăng hô hấp pH giảm để trì pH mức định, thở nhanh sâu CO2 thải nhiều hơn, nồng độ CO máu giảm xuống H+ giảm trở lại bình thường: H + + HO3- �� � H 2CO3 �� � CO + H 2O Người ta nhận thấy rằng: - Khi nồng độ CO2 tăng cao máu, làm tăng hô hấp lần - Khi nồng độ ion H+ máu tăng, làm tăng hô hấp lần - Khi nồng độ O2 giảm máu, làm tăng hô hấp tối đa 65% 2.2 Cơ chế thần kinh - thể dịch điều hồ hơ hấp Trong điều hồ hơ hấp yếu tố thần kinh thể dịch phối hợp chặt chẽ với nhau, nên gộp chúng lại là: yếu tố thần kinh - thể dịch 2.2.1 Vai trò dây thần kinh X Bằng thực nghiệm ghi điện hoạt động dây X động vật cho thấy: Khi động vật hít vào tần số xung dây X tăng Người ta cho hít vào phối căng giãn gây kích thích vào thụ cảm thể dây X phân bố phổi luồng xung động theo dây X ức chế trung tâm hít vào Hít vào sâu dẫn đến ức chế trung tâm hít vào mạnh Khi trung tâm hít vào bị ức chế hồn tồn, hít vào giãn ra, phổi xẹp Các thụ cảm thể dây X khơng bị kích thích nữa, trung tâm hít vào giải phóng khỏi ức chế nên hoạt động trở lại Thực nghiệm cắt đứt hai dây X chó, quan sát thấy chó thở chậm, nơng Sở đĩ vịng điều hồ nhịp thở ngoại vi khơng cịn nữa, cịn vịng điều hồ nhịp thở trung ương Như dây X đóng vai trị trung gian quan trọng chế tự trì hoạt động nhịp nhàng trung tâm hô hấp 2.2.2.Vai trị dây thần kinh cảm giác nơng Dây thần kinh sọ não số V có liên quan nhiều đến hơ hấp kích thích vào sợi cảm giác nơng dây X gây thay đổi nhịp hô hấp: kích thích nhẹ làm cho vật thở sâu; kích thích mạnh - lại gây ngừng thở Do đặc điểm dây X nêu trên, nên bác sỹ gây mê hồi sức phải thận trọng gây mê clorofoc (động tác mạnh mẽ gây phản xạ ngừng thở bệnh nhân) 2.2.3.Vai trị thụ cảm thể hố học điều hồ hộ hấp Có hai loại thụ cảm thể hố học: trung ương ngoại vi tham gia điều hoà hơ hấp: -Thụ cảm thể hố học ngoại vi phân bố xoang động mạch cảnh quai động mạch chủ Các thụ cảm thể tiếp nhận biến đổi phân áp khí oxy CO2 máu động mạch: thụ cảm thể bị hưng phấn phân áp khí CO2 tăng phân áp oxy giảm (xem lại phần trên) thụ cảm thể hoá học nhạy cảm với thành phần khí máu thay đổi dù -Thụ cảm thể hoá học trung ương (xem lại phần trên) vùng nhận cảm hố học hành não Thụ cảm thể hoá học trung ương tác dụng mạnh nhiều thụ cảm thể hoá học ngoại vi Ví dụ làm giảm pH dịch não tuỷ xuống 0,01 thơng khí phổi tăng lên lít/phút Thụ cảm thể hoá học trung ương tác dụng mạnh, thời gian để gây tác dụng lại chậm (sau 20-30 giây) Khi có biến đổi PaCO Trong thụ cảm thể hố học ngoại vi tác dụng nhanh sau 35giây gây đáp ứng hơ hấp CO từ máu vào mơ não cần có thời gian 2.2.4.Vai trò thụ cảm thể học phổi Thụ cản thể phân bố lớp tế bào trơn phế quản, chúng bị hưng phấn thể tích phổi tăng gây phản xạ ngừng thở Đây phản xạ bảo vệ phổi, nhằm không cho không khí vào phổi tiếp gây vỡ phế nang Ở phế nang màng phổi khơng có thụ cảm thể Sợi hướng tâm từ thụ cảm thể thể tích theo sợi hướng tâm dây X trung tâm hít vào 2.2.5.Thụ cảm thể cơ, hóa học Thụ cảm thể hoá phân bố lớp tế bào biểu mô lớp biểu mô tất đường thở Đặc biệt niêm mạc mũi, hầu, họng, nắp quản cuống phổi có nhiều thụ cảm thể Với thụ cảm thể học nêu trên, chúng bị kích thích thể tích phổi tăng đội ngơi, đủ mạnh, (vì ngương hưng phấn chúng cao) Thụ cảm thể hố bị kích thích tác nhân hạt bụi tích tụ đường thở chất khí dịch NH 3, SO2, H2S, ether, khói thuốc chất có hoạt tính sinh học cao tạo đường thở histamin tác nhân kích thích thụ cảm thể Thụ cảm thể hoá bị hưng phấn mạnh số bệnh hen phế quản, phù phổi, tràn khí màng phổi, ứ máu vịng tiểu tuần hồn Thụ cảm thể hố bị kích thích, gây cảm giác ngứa, nóng rát Thụ cản thể hố khí quản bị kích thích gây họ, kích thích phế quản gây tăng thời gian thở vào rút ngắn thời gian thở Nếu kích thích niềm mạc mũi gây hắt Họ hắt có ý nghĩa sinh lý khơng cho đị vật, hơi, khí độc lọt vào phế nang nên có tác dụng bảo vệ phổi Thụ cảm thể cơ, hoá tham gia vào phản xạ làm phổi, co hẹp lòng phế quản Cơn hen cấp gây co thắt phế quản thụ cảm thể bị hưng phấn mạnh 2.2.6 Thụ cảm thể màng phổi Ở mặt hai phế mạc có thụ cảm thể học Khi độ trơn nhắn mặt phế mạc khơng bình thường (ví dụ: viêm nhiễm), hơ hấp gây cọ sát hai phế mạc, thụ cảm thể học màng phổi bị kích thích, gây cảm giác đau làm cho ta thở chậm, nơng, trí ngừng thở chốc lát 2.2.7 Ảnh hưởng thụ cảm thể áp lực động mạch lên hô hấp Qua thí nghiệm cho thấy tăng, giảm áp lực động mạch gây biến đổi nhịp hô hấp: Khi huyết áp tăng hơ hấp giảm, ngược lại huyết ấp giảm, hô hấp lại tăng Cơ chế: xoang động mạch cảnh quai động mạch chủ có thụ cảm thể nhận cảm biến đổi áp lực máu Xung động từ thụ cảm thể truyền trung tâm hộ hấp qua dây thần kinh Cyon Hering: huyết áp tăng, gây phản xạ ức chế trung khu tăng áp ức chế trung tâm hơ hấp; ngược lại huyết áp giảm thụ cảm thể khơng bị kích thích, trung hơ hấp khơng bị ức chế → hô hấp lại tăng 2.2.8 Ảnh hưởng số cấu trúc thần kinh khác lên hơ hấp Hypothalamus có nhiều trung tâm điều hồ chức thể, vùng có liên quan tới hộ hấp gồm: + Trung tâm cảm xúc: người ta vui, buồn gây ngừng thở Một phản ứng tự vệ, kích thích đau làm biến đổi nhịp hô hấp + Trung tâm điều nhiệt có tác dụng làm tăng giảm biên độ, tần số thở: nhiệt độ thể tăng neuron vùng đồi kích thích trung tâm hít vào gây tăng thở để thải nhiệt Trường hợp thể bị lạnh vùng đồi lại ức chế trung tâm hơ hấp giảm thở dể giữ nhiệt thể + Trung tâm thần kinh thực vật: trung khu giao cảm hưng phấn → giãn phế quản làm cho thở dễ dàng Trung khu phó giao cảm hưng phấn lại gây co thắt phế quản… gây khó thở Trong lâm sàng dùng khí dung adrenalin để điều trị hen phế quản cấp test khí dung acetycholin 0,5% để phát sớm hen phế quản + Trung tâm nuốt: Trung tâm nuốt hưng phấn ức chế trung tâm hô hấp, nuốt ngừng thở Đây phản xạ tự vệ không cho viên nuốt lọt vào khí quản, vào phổi 2.2.9 Ảnh hưởng vỏ não lên hơ hấp Vỏ não khơng có trung tâm hơ hấp, ảnh hưởng lớn đến hô hấp Ta thở nhanh, chậm, ngừng thở chốc lát theo ý muốn Nói, hát, thổi kèn, sáo ta tự ý điều chỉnh dòng thở cho phù hợp - vỏ não Trong liệu pháp luyện thở “khí cơng dưỡng sinh” khơng có tác dụng trị bệnh, nâng cao sức khoẻ mà cải thiện mặt tinh thần → hồn tồn vị não Tài liệu tham khảo: Bộ môn Sinh lý học- HVQY: Bài giảng Sinh lý học – sau đại học, tập Nhà xuất Quân đội Nhân dân, Hà Nội, 1999 Bộ môn Sinh lý học – Học viện Quân y: Sinh lý học, tập Nhà xuất Quân đội Nhân dân, Hà Nội, 2007 Guyton A.C Hall J.E: Sách giáo khoa Sinh lý Y khoa, xuất lần thứ 11, Philadenphia, 2006 ... tăng hô hấp lần - Khi nồng độ ion H+ máu tăng, làm tăng hô hấp lần - Khi nồng độ O2 giảm máu, làm tăng hô hấp tối đa 65% 2.2 Cơ chế thần kinh - thể dịch điều hồ hơ hấp Trong điều hồ hơ hấp yếu... X từ Pneumotaxic) hưng phấn trở lại (nhờ CO máu tăng) Chu kỳ hô hấp diễn cách dặn suốt đời người Sự điều hồ hơ hấp Điều hồ hơ hấp điều hồ nhịp thở (thay đổi tần số biên độ thở) để trì phân áp... tác dụng ion H+ giống CO2 không mạnh CO2 Khi pH máu 7,4 không ảnh hưởng lên hô hấp, pH 7,2- 7,0 lưu lượng hơ hấp tăng rõ rệt Tăng hô hấp pH giảm để trì pH mức định, thở nhanh sâu CO2 thải nhiều