ガイトン生理学,42章　呼吸の調節

1. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
42 呼吸の調節

2. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
呼吸中枢の構成
呼吸調節
中枢第四脳室
持続性吸息中枢
背側呼吸群
(吸気) 腹側呼吸群
(呼気と吸気)
呼吸運動経路迷走神経と
舌咽神経
抑制

3. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
延髄の全長にわたって分布
孤束核(nucleus of the tractus
slitarius)内に存在
孤束核は,迷走神経,舌咽神経の知覚終末
1. 末梢化学受容体
2. 圧受容体
3. 肺の受容体
からの知覚信号を呼吸中枢に伝達している.
呼吸の基本的な調節を担う.
背側呼吸群

4. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
呼吸の基本リズムを司る
末梢神経からの刺激や,延髄の上下が断ち切
られても繰り返し,吸気神経活動電位を発し続
ける(なぜかは,不明)
Neural netwarkが一生涯繰り返し興奮,鎮
静を繰り返す.
背側呼吸群

5. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
 主として横隔膜に伝えられ
る
信号は”Ramp signal”
 2秒間かけて,ゆっくり強度が
増す.
 急に信号がやみ,3秒間静止
 再び,次のサイクルが開始.
吸気に,肺の含気量が確実に
増加する利点がある.
吸気”ランプ”信号
Ramp signal

6. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
吸気”ランプ”信号
• ランプ信号増加率の上昇 過換気
• ランプ信号休止のポイントはやめて,呼吸数を増加

7. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
Ponsの上位
nucleus parabrachialis 傍小脳脚核の背側
Inspiratory rampのswitch-off
信号強 吸気時間<0.5秒(1回換気量小)
信号弱 吸気時間>5秒 (1回換気量大)
呼吸調節中枢
pneumotaxic center

8. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
疑核や疑核後核内に存在
1. 安静呼吸時は,活性なし.
2. 正常を超えた過換気が必要なとき,活性化
3. 吸気を刺激する繊維と呼気を刺激する繊維
が存在.
4. 強い呼気のための腹筋の緊張などで重要.
腹側呼吸群

9. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
肺の過伸展
1. 気管支,細気管支の筋性部分にある伸展受
容体
2. 迷走神経
3. 背側呼吸群
4. Inspiratory rampのswitches off
一回換気量が正常の3倍以上に増加しないと,
起こらない防御機構
Hering-Breuer inflation reflex

10. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
呼吸の化学的調節

11. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
化学感受性領域
化学感受性
領域
吸気領域

12. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
H+は,血液脳関門を通過しにくい
CO2は,関門がないかのごとく通過できる.
血中CO2増加時は,延髄の間質液やCSFの
PCO2も増加
これらのCO2は,水と反応してH+を増加
化学感受性領域のH+が増加する.
CO2による化学感受性領域の刺激

13. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
CO2蓄積による呼吸刺激効果は,当初の数時
間が最大.
1,2日で当初の1/5まで減弱する.
腎による重炭酸増加が,血中,髄液中のH+を
中和.
重炭酸イオンは,ゆっくり血液脳関門を通過して
H+を中和する.
CO2蓄積は,急性の呼吸刺激作用を有するが,
慢性的な効果は弱い.
CO2の換気刺激効果減弱

14. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
PaCO2,pHと肺胞換気量
肺胞換気量(基本量=1)

15. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
延髄
舌咽神経
迷走神経
頸動脈小体
大動脈体
末梢化学受容体系

16. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
頸動脈小体神経インパルス/秒

17. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
 CO2,pHも化学受容体を介して呼吸を刺激
する.
 呼吸中枢の化学感受性領域への直接刺激
の方が,7倍強力
 末梢化学受容体の反応の方が,5倍速い.
労作開始時など,CO2の反応が早い必要の場合に
重要.
CO2,pHによる化学受容体刺激

18. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
頸動脈小体のglomus細胞の
酸素感受性
遠心性繊維

19. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
肺胞換気量(基本量=1)

20. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
 数日かけて登山すると,低酸素にも耐えられる.
“順応”
 2,3日で呼吸中枢はPCO2,pHの感度の4/5を
失う.
 肺胞換気量が増加することがなくなる.
 低酸素が,肺胞換気を著しく刺激する.
 急性低酸素暴露で7割程度換気が増加すると
ころ,2,3日の暴露では4,5倍に増加する.
 このことが,登山者のさらなる酸素供給に有効
低酸素が呼吸を刺激する “順応”

21. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
PO2,PCO2,pHが肺胞換気量に
及ぼす影響
肺胞換気量(L/min)
肺胞気炭酸ガス分圧 PACO2(mmHg)

22. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
運動が酸素消費,換気に及ぼす影響
総換気量(L/min)
酸素消費量 (L/min)

23. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
運動とPaCO2, A
動脈血炭酸ガス分圧
(mmHg)
肺胞換気量
(L/min)
運動
V

24. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
極限の運動がPACO2-肺胞換気応答に
及ぼす影響
肺胞換気量(L/min) 運動
安静

25. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
呼吸に影響するその他の因子

26. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
気管,気管支,細気管支の上皮にあ
る.
咳嗽
くしゃみ
喘息,肺気腫の発作
刺激受容体

27. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
 juxtapulmonary capillary receptor
肺胞の毛細血管付近にある.
 血液や浮腫で肺毛細血管が腫大すると刺激
される.
 機能は,不明
 刺激されると呼吸困難感を覚える.
J 受容体

28. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
急性脳浮腫により,呼吸中枢は抑制ないし不
活化される.
頭部が硬いもので打撲を負うと,脳が腫張して,頭
蓋内の血管が圧迫され,部分的に血流を障害してし
まう.
浸透圧利尿薬で改善することがある.
脳浮腫は,呼吸中枢を抑制

29. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
麻酔の過量で,呼吸抑制,停止
Pentobarbitalは,他の麻酔薬より呼吸抑制
強い.
Morphineは,大脳皮質に対する麻酔作用が
弱いわりに呼吸中枢の抑制が強い.
麻酔

30. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
Cheyne-Stokes 呼吸
呼吸の深度
肺血中
のPCO2
呼吸中枢の
興奮度
呼吸
ニューロン
のPCO2

31. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
1. 過大な呼吸により,肺血管のCO2が飛び,O2が
増加する.
2. 数秒かかって,その血液が脳に移動する.
3. この時までに,その人は数秒間過換気をしている.
4. 過換気を受けた血液が呼吸中枢に達して,過剰
に呼吸を抑制する.
5. 肺のCO2が増加し,O2が減少する.
6. 脳が,この変化に反応するのに数秒かかる.
7. 脳が反応すると,また過換気を始める.
Cheyne-Stokes 呼吸

32. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
1. 肺から脳への血液の移送に時間がかかる場
合
重症心不全
慢性心不全患者では,Cheyne-Stokes呼吸が
数ヶ月にわたり出没することがある.
2. 呼吸中枢のnegative feedbackが過剰に
なる場合
呼吸中枢の障害
脳機能障害から,死の前兆となることがある.
Cheyne-Stokes 呼吸を起こす病態

33. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
1.就眠後,すぐにいびきと荒い呼吸がはじま
る.
2.いびきが激しくなった後,無呼吸がおこる.
3.この間にPO2低下,PCO2上昇がおこり,
呼吸を刺激する.
4.荒い喘呼吸がはじまり,いびきが再開する.
閉塞性睡眠時無呼吸

34. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
一晩に数百回繰り返す.
断続的で安眠がとれない.
昼間,嗜眠傾向となる.
交感神経緊張,頻脈,肺高血圧,体高血圧,心
血管系疾患のリスク増大
肥満の老人に多い.ーー>脂肪が軟部組織に
蓄積しているか,頸部の脂肪が咽頭を圧迫.
鼻腔閉塞,巨舌,巨大扁桃,口蓋の変形
閉塞性睡眠時無呼吸

35. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
Uvulopalatopharyngoplasty
咽頭後壁の脂肪組織の除去
巨大扁桃,アデノイド切除
気管切開
Nasal CPAP
閉塞性睡眠時無呼吸の治療

36. 42 Regulation of Respiration
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th Ed.
呼吸中枢ないし呼吸に関する神経筋疾患の障
害ために,換気駆動がかからない状態
覚醒時でも,無呼吸をおこす.
睡眠時に,無呼吸がより多くなる.
原因不明だが,脳梗塞などで,呼吸中枢のCO2
やH+への反応性が鈍化しているか?
純粋な中枢性睡眠時無呼吸は1%未満
15%は,混合性睡眠時無呼吸
中枢性睡眠時無呼吸