Regulation of Respiration (516)

Each of the chemoreceptor bodies receives its own special blood supply through a minute artery directly from the adjacent arterial trunk. Further, blood flow through these bodies is extreme, 20 times the weight of the bodies themselves each minute. Therefore, the percentage of O2 removed from the flowing blood is virtually zero, which means that the chemoreceptors are exposed at all times to arterial blood, not venous blood, and their PO2 values are arterial PO2 values. Decreased Arterial Oxygen Stimulates the Chemoreceptors. When the oxygen concentration in the arterial blood falls below normal, the chemoreceptors become strongly stimulated. This effect is demonstrated in Figure42-5, which shows the effect of different levels of arterial PO2  on the rate  of nerve impulse transmission from a carotid body. Note that the impulse rate is particularly sensitive to changes in arterial PO2 in the range of 60 down to 30 mm Hg, a range in which hemoglobin saturation with oxygen decreases rapidly.	Mỗi một thụ thể hóa học nhận nguồn cung cấp máu riêng biệt cho nó thông qua một động mạch nhỏ trực tiếp từ thân động mạch kề bên.Hơn nữa, dòng máu qua những thụ thể này là rất lớn, gấp 20 lần cân nặng của thụ thể mỗi phút.Vì vậy, phần trăm O2 lấy ra từ dòng máu là hầu như bằng 0, có nghĩa là những receptor hóa học được tiếp xúc với máu động mạch mọi lúc, không phải là máu tĩnh mạch và giá trị PO2 của chúng là PO2 của máu động mạch. Oxi máu động mạch giảm kích thích thụ thể hóa học. Khi nồng độ O2 trong máu động mạch giảm thấp dưới mức bình thường, thụ thể hóa học trở nên bị kích thích mạnh mẽ. Hiệu ứng này được thể hiện trong hình42-5 mà cho thấy ảnh hưởng của những mức PO2 máu động mạch khác nhau lên tốc độ dẫn truyền xung thần kinh từ thân động mạch cảnh.Chú ý rằng tốc độ xung TK nhạy cảm đặc biệt với sự thay đổi PO2 máu động mạch trong khoảng từ 60 giảm xuống còn 30 mmHg, trong khoảng này, độ bão hòa của Hb với O2 giảm nhanh.
Increased Carbon Dioxide and Hydrogen Ion Concentration Stimulates the  Chemoreceptors. An increase  in  either CO2  concentration or  hydrogen ion concentration also excites the chemoreceptors and, in this way, indirectly increases respiratory activity. However, the direct  effects of both these factors in the respiratory center are much more powerful than their effects mediated through the chemoreceptors  (about seven times as powerful). Yet there is one difference between the peripheral and central effects of CO2: The stimulation  by way of the peripheral  chemoreceptors occurs as  much as  five times as rapidly as central stimulation,  so the peripheral chemoreceptors might be especially important in increasing the rapidity of response to  CO2  at the onset of exercise.	Giảm nồng độ CO2 và ion H+ kích thích receptor hóa học. Tăng nồng độ CO2 hoặc nồng độ ion H+ cũng kích thích receptor hóa học và bằng cách này tăng hoạt động hô hấp gián tiếp. Tuy nhiên, ảnh hưởng trực tiếp của cả 2 yếu tố này đối với trung tâm hô hấp mạnh hơn nhiều so với ảnh hưởng của chúng gián tiếp qua thụ thể hóa học ( Mạnh hơn khoảng 7 lần).Lúc này, có một sự khác nhau giữa ảnh hưởng của CO2 ngoại biên và CO2 trung ương: sự kích thích bằng đường receptor hóa học ngoại biên xảy ra nhanh hơn đến những 5 lần so với kích thích trung ương , vì vậy receptor hóa học ngoại biên có thể đặc biệt quan trọng trong gia tăng mức độ nhanh chóng của đáp ứng với CO2 lúc bắt đầu luyện tập.
Basic Mechanism of  Stimulation  of  the  Chemoreceptors by O2  Deficiency. The exact means by which low PO2 excites the nerve endings in the carotid and aortic bodies are still not completely understood. However,these bodies have multiple highly characteristic glandular-like cells, called glomus cells, that synapse directly or indirectly with the nerve endings. Current evidence suggests that these glomus cells function as the chemoreceptors and then stimulate the nerve endings (Figure 42-6). Glomus cells have O2-sensitive potassium channels that are inactivated when blood PO2 decreases markedly. This inactivation causes the cell to depolarize, which, in turn,opens voltage­gated calcium channels and increases intracellular calcium ion concentration. The increased calcium ions stimulate release of a neurotransmitter that activates afferent neurons that send signals to the central nervous system and stimulate respiration. Although early studies suggested that dopamine or acetylcholine might be the main neurotransmitters, more recent studies suggest that during hypoxia, adenosine triphosphate may be the key excitatory neurotransmitter released by carotid body glomus cells.	Cơ chế nền tẳng của sự kích thích thụ thể hóa học bởi sự thiếu O2. Cách thức chính xác mà mức PO2 thấp kích thích đầu mút thần kinh ở thân động mạch cảnh và động mạch chủ thì vẫn chưa được hiểu hoàn toàn.Tuy nhiên, những thụ thể này có những hợp bào giống hình tuyến có tính đặc trưng cao, được gọi là tb glomus, mà tạo khớp thần kinh( synap) trực tiếp hoặc gián tieoes với những đầu mút thần kinh. Bằng chứng hiện tại gợi ý rằng tb glomus thực hiện chức năng như những thụ thể hóa học và sau đó kích thích đầu mút TK           (hình42-6). Tb glomus có kênh K nhạy cảm O2 mà bị bất hoạt khi PO2 máu giảm rõ rệt. Sự bất hoạt này khiến tb khử cực, kết quả là mở kênh Ca chậm ( Voltage-gated) và làm tăng nồng độ ion Ca nội bào.Ion Ca tăng kích thích giải phóng một chất dẫn truyền thần kinh,hoạt hóa thần kinh hướng tâm, gửi tín hiệu về hệ thống thần kinh trung ương và kích thích hô hấp.Mặc dù, những nghiên cứu gần đây cho thấy rằng dopamin hoặc acetylcholine có thể là chất dẫn truyền thần kinh chính, nhiều nghiên cứu hiện nay gợi ý rằng trong khi thiếu khí, ATPase có lẽ là chất dẫn truyền thần kinh then chốt mang tính kích thích được giải phóng bởi những tb glomus thân động mạch cảnh.
Effect of Low Arterial PO2 to Stimulate Alveolar Ventilation When Arterial CO2  and Hydrogen Ion Concentrations Remain Normal Figure 42-7 shows the effect of low arterial PO2 on alveolar ventilation when the PCO2 and the hydrogen ion concentration are kept constant at their normal levels. In other words, in this figure, only the ventilatory drive, because of the effect of low O2 on the chemoreceptors, is active. The figure shows almost no effect on ventilation as long as the arterial PO2 remains greater than 100 mm Hg. However, at pressures lower than 100 mm Hg, ventilation approximately doubles when the arterial PO2 falls to...	Tác động của PO2 máu động mạch thấp để kích thích thông khí phế nang khi nồng độ CO2 và ion H+ máu động mạch vẫn duy trì ở mức bình thường. Hình 42-7 cho thấy tác động của PO2 máu động mạch thấp đối với thông khí phế nang khi PCO2 và nồng độ ion H+ được gữ hằng định ở mức bình thường. Nói cách khác, trong hình này,sự gắng sức thông khí chỉ được kích hoạt bởi vì ảnh hưởng của mức O2 thấp lên các thụ thể hóa học. Hình ảnh cho thấy hầu như không có tác động nào khác lên sự thông khí chỉ cần PO2 máu động mạch vẫn duy trì lớn hơn 100mmHg. Tuy nhiên, ở áp lực thấp hơn 100mmHg, sự thông khí xấp xỉ gấp 2 lần khi PO2 máu động mạch giảm xuống.... Người Dịch: SP