生理學(xué)課件 呼吸 ppt_第1頁(yè)
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1、第五章 呼 吸,第一節(jié) 肺 通 氣,第三節(jié) 氣 體 運(yùn) 輸,第四節(jié) 呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié),第二節(jié) 氣 體 交 換,概 述,概 述呼吸:機(jī)體與外界環(huán)境之間的氣體交換過(guò)程。呼吸全過(guò)程:,第一節(jié) 肺 通 氣,一、肺通氣概念二、肺通氣結(jié)構(gòu),血管網(wǎng) 粘液腺 加濕、加溫、過(guò)濾、清潔 纖 毛 迷走N→ACh+M受體→收縮→氣道阻力

2、↑ 平滑肌 (故哮喘病人夜間發(fā)作較多) 交感N→NE+β2受體→舒張→氣道阻力↓ (擬交感藥物治療哮喘) 注:體液因素(組織胺、5-HT、緩激肽等)→強(qiáng)烈收縮 呼吸?。号c肺通氣的動(dòng)力有關(guān) 胸膜腔:其負(fù)壓與肺擴(kuò)張有關(guān),,,,呼吸道,,三、肺通氣原理(一)肺通氣的動(dòng)力,呼 氣,肺內(nèi)壓>大氣壓,縮 小,肺 臟,吸 氣,肺內(nèi)

3、壓<大氣壓,胸 廓,呼 吸 肌,縮 小,收 縮,舒 張,擴(kuò) 張,,,,,,,原動(dòng)力:呼吸運(yùn)動(dòng)是肺通氣的原動(dòng)力。 直接動(dòng)力:肺內(nèi)壓與外界大氣壓間的壓力差。,,,擴(kuò) 張,1.呼吸運(yùn)動(dòng) (1)型式: 按呼吸深度分:平靜呼吸和用力呼吸; 按動(dòng)作部位分:胸式呼吸、腹式呼吸和混合式呼吸。 混合呼吸:正常成人。 腹式呼吸:嬰兒、胸膜炎、胸腔積液。 胸式呼吸:嚴(yán)重腹水、

4、腹腔有巨大腫塊、(2)頻率: 成人:12~18次/分 嬰兒:60~70次/分,,妊娠、肥胖。,(3)過(guò)程: ①平靜呼吸:,肺內(nèi)壓>大氣壓,氣體經(jīng)呼吸道出肺,胸廓容積縮小,肺被動(dòng)縮小,膈肌和肋間外肌舒張,肋骨和膈肌彈性回位,縮小胸廓上下、前后、左右徑,肺內(nèi)壓<大氣壓,氣體經(jīng)呼吸道入肺,胸廓容積擴(kuò)大,肺在胸膜腔負(fù)壓作用下被動(dòng)擴(kuò)張(因肺無(wú)主動(dòng)擴(kuò)縮的組織結(jié)構(gòu)),膈肌收縮使膈頂下移,增大胸廓的上下徑肋間外肌收縮使

5、肋骨上提,擴(kuò)大胸廓前后、左右徑,,,,,吸 氣,呼 氣,②用力呼吸: 用力吸氣時(shí),輔助吸氣肌也參加,胸廓容積進(jìn)一步擴(kuò)大。 用力呼氣時(shí),除吸氣肌舒張外,呼氣肌也參加(肋間內(nèi)肌+腹壁肌收縮),胸廓容積進(jìn)一步縮小。 ③人工呼吸: 基本原理:使肺內(nèi)與外界大氣壓間產(chǎn)生壓力差 方法:負(fù)壓吸氣式(壓胸法) 正壓吸氣式( 口對(duì)口呼吸法,呼吸機(jī))(4)特點(diǎn): ①平靜呼吸時(shí),吸氣是

6、主動(dòng)的,呼氣是被動(dòng)的。 ②用力呼吸時(shí),吸氣和呼氣都是主動(dòng)的。 ③平靜呼吸時(shí),肋間外肌所起的作用<膈肌。,2.肺內(nèi)壓: 肺內(nèi)壓是指肺內(nèi)氣道和肺泡內(nèi)氣體的壓力。平靜吸氣初:肺內(nèi)壓 大氣壓=0.3~0.4kPa→氣出肺平靜呼氣末:肺內(nèi)壓 = 大氣壓──────→氣流停用力呼吸時(shí):肺內(nèi)壓的升降變化有所增加。 如:故意閉住聲門而作劇烈呼吸運(yùn)動(dòng)。,3.胸內(nèi)壓(1)概念: 胸內(nèi)壓是指胸膜腔內(nèi)的壓力。(2)測(cè)定

7、方法: 間接法:氣囊測(cè)定食管內(nèi)壓以間接反映胸內(nèi)壓 直接法:,(3)壓力: 平靜吸氣時(shí):胸內(nèi)壓 < 大氣壓=0.7~1.3kPa 呼氣時(shí):胸內(nèi)壓 < 大氣壓=0.4~0.7kPa,特點(diǎn): ①平靜呼吸時(shí)胸內(nèi)壓始終為負(fù)壓; ②用力呼吸時(shí)負(fù)壓變動(dòng)更大; ③有時(shí)可為正壓(如緊閉聲門用力呼吸)。,(4)成因: 前提條件:①有少量漿液的密閉腔;②肺和胸廓是彈性組織;③胸廓自然容積>肺容積;

8、④壁層胸膜緊貼于胸廓內(nèi)壁, 大氣壓對(duì)其影響極小。 形成因素:,兩種方向相反作用力的代數(shù)和 胸內(nèi)壓=大氣壓-肺回縮力  胸內(nèi)壓=0-肺回縮力,迫使臟層胸膜回位,迫使臟層胸膜外移使肺擴(kuò)張,(肺彈性組織回縮力和肺泡表面張力),肺 回 縮 力,(大 氣 壓),肺 內(nèi) 壓,,,,,(5)生理意義: 紐帶作用; 維持肺處于擴(kuò)張狀態(tài); 促進(jìn)血液和淋巴液的回流。,結(jié)論: 胸膜腔內(nèi)負(fù)壓是臟層胸膜受

9、到兩個(gè)相反作用力相互抵消的代數(shù)和,經(jīng)臟層胸膜間接反映在胸膜腔的壓力。,(二)肺通氣的阻力   呼吸運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)力,在克服肺通氣所遇到的阻力后,方能實(shí)現(xiàn)肺通氣。阻力增高是臨床肺通氣障礙的常見(jiàn)原因。,彈性阻力,非彈性阻力,肺通氣阻力,胸廓彈性阻力:與胸廓所處的位置有關(guān),肺彈性阻力,氣道阻力:與氣體流動(dòng)形式+氣道半徑有關(guān),粘滯阻力,慣性阻力,肺彈性回縮力: 1/3,肺泡表面張力:2/3,常態(tài)下可忽略不計(jì),1.彈性阻力: (1)肺的彈

10、性阻力 ①度量法:=順應(yīng)性 =(1/彈性阻力) 順應(yīng)性:指在外力作用下彈性組織的可擴(kuò)張性。 順應(yīng)性大= 易擴(kuò)張 =彈性阻力小 順應(yīng)性小=不易擴(kuò)張=彈性阻力大,肺容積變化(△V) 肺順應(yīng)性(CL)= ─────── = 0.2L/cmH2O 跨肺壓變化(△P) ‖ 肺內(nèi)壓與胸膜腔內(nèi)

11、壓之差,測(cè)得的肺順應(yīng)性(L/cmH2O) 比順應(yīng)性= ———————————————————— 肺總量(L),因肺順應(yīng)性還受肺總量的影響,所以應(yīng)測(cè)單位肺容量下的順應(yīng)性,即比順應(yīng)性。,,②來(lái)源: 肺的彈性阻力,Ⅰ.肺泡表面張力 離體肺在充氣和充水時(shí)(擴(kuò)張肺至相同容積),可見(jiàn)充氣所需的壓力>充水。 說(shuō)明肺泡內(nèi)液-氣界面(表面張力)是否存在,與肺的彈性阻力有著密切關(guān)系。,肺泡內(nèi)的液-氣界面,因界面層的液體分子受力不均勻,

12、表現(xiàn)的內(nèi)聚力(表面張力)方向是向中心的→使肺泡縮小。,肺彈性組織回縮力:1/3,肺泡表面張力:2/3,根據(jù)Laplace定律: P(N/cm)=———————— 肺泡內(nèi)壓力(P):與表面張力(T)成正比, 與肺泡半徑(r)成反比。,∴肺泡表面張力的作用: a.肺泡回縮→肺通氣(吸氣)阻力 b.肺泡內(nèi)壓不穩(wěn)定→肺泡破裂或萎縮 c.促肺泡內(nèi)液生成→產(chǎn)生肺水腫,2T(N/cm),r(

13、cm),,Ⅱ.表面活性物質(zhì): 來(lái)源:肺泡Ⅱ型細(xì)胞分泌,單分子層分布于肺泡液-氣界面上,其密度隨肺泡的張縮而改變。 成分:二棕櫚酰卵磷脂( DPL或DPPC )。 作用: a.降低肺泡表面張力→降低吸氣阻力; b.減少肺泡內(nèi)液的生成→防肺水腫的發(fā)生;,,c.維持肺泡內(nèi)壓的穩(wěn)定性→防肺泡破裂或萎縮;,臨床: ●成人肺炎、肺血栓等→表面活性物質(zhì)↓→肺不張。 ●6~7個(gè)月胎兒才開(kāi)始分泌表面活性物質(zhì)

14、,故早產(chǎn)兒可因缺乏表面活性物質(zhì)而發(fā)生肺不張和新生兒肺透明膜病→呼吸窘迫綜合征。,吸 氣,肺泡表面積↑,DPL分散,降表面張力的作用↓,肺泡表面張力↑,肺泡回縮,防肺泡破裂,,,,,,,(呼氣),(↓),(密集),(↑),(↓),(擴(kuò)張),(萎陷),,,,,,,,(2)胸廓的彈性阻力 胸廓的彈性阻力則是由胸廓的彈性組織所形成。胸廓的彈性阻力的作用方向,則視胸廓擴(kuò)大的程度而異: ①胸廓處于自然位置時(shí)(肺容量≈67%),不表現(xiàn)

15、有彈性回縮力; ②胸廓縮小時(shí)(肺容量<67%),胸廓的彈性回縮力向外=吸氣的動(dòng)力,呼氣的阻力; ③胸廓擴(kuò)大時(shí)(肺容量>67%),胸廓的彈性回縮力向內(nèi)=吸氣的阻力,呼氣的動(dòng)力。,肺容量變化(△P) 胸廓順應(yīng)性= ──────── = 0.2L/cmH2O 跨壁壓(△P),(3)影響彈性阻力的因素:  ①肺充血、肺不張、表面活性物質(zhì)減少、肺纖維化和感染等原因→肺彈性阻力↑(肺順應(yīng)性↓)→

16、吸氣困難。 ②肺氣腫時(shí)→肺彈性成分破壞→肺回縮力↓→肺彈性阻力↓(肺順應(yīng)性↑)→呼氣困難。 故肺順應(yīng)性加大并不一定表示肺通氣功能好。 ③肥胖、胸廓畸形、胸膜增厚、腹內(nèi)占位病變等原因→彈性阻力↑(順應(yīng)性↓)→但引起通氣障礙的情況較少。,2.非彈性阻力——?dú)獾雷枇?⑴氣道阻力特點(diǎn): ①只在呼吸運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生; 流速快→阻力大 ②與氣體流動(dòng)形式有關(guān): 層流→阻力

17、小 湍流→阻力大 ③與氣道半徑的4次方成反比: (R∝1/r4),,⑵影響氣道阻力的因素: ①跨壁壓:呼吸道內(nèi)壓力高→跨壁壓大→管徑被動(dòng)擴(kuò)大→阻力↓。 ②肺實(shí)質(zhì)對(duì)氣道壁的外向放射狀牽引作用:小氣道的彈性組織對(duì)無(wú)軟骨支持的細(xì)支氣管保持通暢。 ③氣道管壁平滑肌舒縮活動(dòng): 迷走N→Ach + M受體→收縮→氣道阻力↑ 交感N→NE +β2受體→舒張→氣道阻力↓

18、非NE非Ach共存遞質(zhì)的調(diào)制(如神經(jīng)肽) ④高氣壓:如深潛水環(huán)境下,由于氣體密度增大,氣道阻力增大,呼吸減慢加深,增加了呼吸肌作功和能量消耗。,⑤化學(xué)因素的影響: ◇兒茶酚胺→氣道平滑肌舒張。 ◇PGF2α→氣道平滑肌收縮;PGE2→氣道平滑肌舒張。 ◇過(guò)敏反應(yīng)時(shí)肥大細(xì)胞釋放的組胺→氣道平滑肌收縮。 ◇吸入氣CO2↑→反射性支氣管收縮。 ◇哮喘病人的氣道上皮合成、釋放肺內(nèi)皮素↑→氣道平滑肌收縮。,四、肺容量和肺通氣量

19、 (一)肺容量,機(jī)能余氣量=余氣量+補(bǔ)呼氣量 肺總?cè)萘浚椒位盍浚鄽饬?肺活量=補(bǔ)吸氣量+潮氣量+補(bǔ)呼氣量 時(shí)間肺活量=用力吸氣后再用力并快速呼出的氣體量占肺活量的百分?jǐn)?shù)。 正常值:t1末=83%,t2末=96%,t3末=99% 。 意義:反映肺活量容量的大小、呼吸所遇阻力的變化,是評(píng)價(jià)肺通氣功能較好指標(biāo),阻塞性肺疾患的時(shí)間肺活量↓。,(二) 肺通氣量:⒈每分通氣量=潮氣量×呼吸頻率(次/分) 最大

20、通氣量=最大限度潮氣量×最快呼吸頻率(次/分) 通氣貯存量百分比= ——————————————————— 2.肺泡通氣量=(潮氣量-無(wú)效腔量)×呼吸頻率 解剖無(wú)效腔:無(wú)氣體交換能力的腔(從上呼吸道→呼吸性細(xì)支氣管)。 肺泡無(wú)

21、效腔:因無(wú)血流通過(guò)而不能進(jìn)行氣體交換的肺泡腔。 生理無(wú)效腔=解剖無(wú)效腔+肺泡無(wú)效腔,最大通氣量,最大通氣量-每分通氣量,×100%,≥93%(反映通氣貯備能力),= 6~8 L/min,= 70~120 L/min,= 4.2~6.3 L/min,復(fù)習(xí)思考題 1.胸膜腔內(nèi)負(fù)壓是如何形成的?有什么生理意義? 2.什么叫肺泡表面張力?肺泡表面活性物質(zhì)有什么生理意義? 3.為什么用生理鹽水?dāng)U張肺阻力較?。?4

22、.無(wú)效腔對(duì)肺泡通氣量有何影響? 5.為什么說(shuō)時(shí)間肺活量更能反映肺通氣功能?,第二節(jié) 氣體交換一、氣體交換的原理 原理:擴(kuò)散。 動(dòng)力:膜兩側(cè)的氣體分壓差。 條件:氣體的理化特性、膜通透性和面積、分壓差。 速率:= 擴(kuò)散速率(D) 擴(kuò)散速率與分壓差、溫度、氣體溶解度、擴(kuò)散面積呈正比;與擴(kuò)散距離、分子量的平方根呈反比。 氣體的溶解度

23、/分子量的平方根之比為擴(kuò)散系數(shù)。擴(kuò)散系數(shù)大,擴(kuò)散速率快。,擴(kuò)散距離×√分子量,分壓差×溫度×氣體溶解度×擴(kuò)散面積,=,,,二、肺換氣與組織換氣,換氣動(dòng)力:分壓差換氣方向: 分壓高→分壓低換氣結(jié)果: 肺V血 組織A血 ↓ ↓ A血 V血,CO2,O2,肺換氣過(guò)程,組織換氣過(guò)程,三、影響氣體交換的因素 (一)氣體擴(kuò)散速率,,,O2、CO2擴(kuò)散速

24、率(D)的比較—————————————————————————————————————— 分子量 血漿溶解度 肺泡氣 A血 V血 D ——————————————————————————————————————O2 32 21.4 13.9 13.3 5.3 1CO2 44 515.0 5.3 5.3 6.1

25、 2———————————————————————————————————————,∵CO2的擴(kuò)散系數(shù)是O2的20倍,在同等條件下,CO2的擴(kuò)散速率是O2的20倍;但在肺中,由于肺泡氣和V血間分壓差的不同,CO2的擴(kuò)散速率實(shí)際約為O2的2倍。 ∴肺功能衰竭患者往往缺O(jiān)2顯著,CO2潴留不明顯。,分壓差×溫度×氣體溶解度×擴(kuò)散面積,擴(kuò)散距離×√分子量,=,,,(ml/L) (KPa

26、) (KPa) (KPa),,1.厚度:肺纖維化、塵肺、肺水腫→呼吸膜厚度↑→通透性↓→氣體交換↓;特別在運(yùn)動(dòng)時(shí),∵耗氧量↑肺血流速↑(=氣體交換時(shí)間↓),呼吸膜厚度↑→氣體交換↓↓ 。 2.面積:肺氣腫、肺不張、肺葉切除→呼吸膜面積↓→氣體交換↓。,6層<1μm厚,(二)呼吸膜 正常呼吸膜非常薄,通透性與面積極大(70-80m2)。①血液流經(jīng)肺毛細(xì)血管全長(zhǎng)約需0.7s,而完成氣體交換的時(shí)間僅需0.3s(≈前1/3段)

27、=氣體交換的時(shí)間儲(chǔ)備;②安靜狀態(tài)時(shí)僅有40m2參與氣體交換=氣體交換的面積儲(chǔ)備。,CO2,O2,(三)通氣/血流比值 每分肺通氣量(VA)/每分肺血流量(Q) 1.VA/Q↑≈肺通氣↑或肺血流↓→增大生理無(wú)效腔→換氣效率↓(如心衰、肺動(dòng)脈栓塞) 2.VA/Q↓≈肺通氣↓→增大功能性A-V短路→換氣效率↓(如支哮、肺氣腫、支氣管栓塞),(5L/min =0.84),(4.2L/min),幾點(diǎn)說(shuō)明:

28、 ●VA/Q↑or↓→換氣效率↓→缺O(jiān)2和CO2潴留的癥狀;但以缺O(jiān)2為主,原因: ①∵A-V血間PO2>PCO2 ∴功能性A-V短路時(shí),A血PO2↓的程度>V血PCO2↑; ②∵CO2 的擴(kuò)散系數(shù)是O2的20倍,CO2的擴(kuò)散速>O2,∴不易出現(xiàn)CO2潴留的癥狀; ③∵A血PO2↓和PCO2↑時(shí),可刺激呼吸,增加肺泡通氣量,有助于CO2的排出,而幾乎無(wú)助于O2的攝?。∣2和CO2解離曲線的特點(diǎn)所決定的)。,●整個(gè)肺臟

29、的VA/Q=0.84,是衡量肺換氣功能的指標(biāo);但因肺臟各局部的肺泡通氣量和血流量的不均性,故臨床上更應(yīng)測(cè)肺臟各局部的VA/Q:,,人體直立時(shí)肺局部的VA/Q 肺上區(qū) 肺下區(qū)VA(L/min)0.24 0.82 Q(L/min)0.07 1.29VA/Q 3.4 0.64,,,,(四)肺擴(kuò)散容量(DL) 概 念:指氣體在單位分壓差作用下每分鐘通過(guò)呼吸膜擴(kuò)散的體積。

30、意 義:肺擴(kuò)散容量是測(cè)定呼吸氣通過(guò)呼吸膜的能力的一種指標(biāo)。 正常值:O2的DL=21mL·min-1·mmHg-1 劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)O2的DL可增加到60mL·min-1·mmHg-1。因?yàn)椋孩俜窝髁俊P(guān)閉狀態(tài)的肺泡毛細(xì)血管開(kāi)放→換氣面積↑→換氣量↑; ②肺通氣量↑→肺泡的通氣-血流變得更加匹配→換氣效率↑。,CO2的DL=400~450mL·min-1

31、·mmHg-1每分耗氧量為21mL·min-1·mmHg-1×11mmHg=230mL·min-1,復(fù)習(xí)思考題 1.影響肺氣體擴(kuò)散的因素有哪些? 2.通氣/血流比值偏離正常范圍對(duì)肺氣體交換有何不良影響? 3.為什么CO2擴(kuò)散速度高于O2? 4.呼吸膜由哪些結(jié)構(gòu)組成? 5.比較空氣、吸入氣、肺泡氣、呼出氣的CO2、O2分壓有何不同,解釋其原因。,第三節(jié) 氣 體 運(yùn)

32、輸一、運(yùn)輸形式:(一)物理溶解:氣體直接溶解于血漿中。 特征:①量小,起橋梁作用; ②溶解量與分壓呈正比: (二)化學(xué)結(jié)合:氣體與某些物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)結(jié)合。 特征:量大,主要運(yùn)輸形式。 物理溶解,,,,化學(xué)結(jié)合,動(dòng)態(tài)平衡,1atm:O2物理溶解量=0.3ml%3atm:O2物理溶解量=6.3ml%(即↑20

33、倍,是高壓氧治療的理論基礎(chǔ)),在肺臟氧與二氧化碳運(yùn)輸形式,在組織氧與二氧化碳運(yùn)輸形式,二、氧的運(yùn)輸(一)物理溶解:(1.5%)(二)化學(xué)結(jié)合:(98.5%)⒈ O2與Hb的可逆性結(jié)合:Hb + O2,,,當(dāng)表淺毛細(xì)血管床血液中去氧Hb達(dá)5g/100ml以上,呈藍(lán)紫色稱紫紺(一般是缺O(jiān)2的標(biāo)志)。,,臨床常見(jiàn)缺氧及紫紺,PO2↑(氧合),PO2↓(氧離),HbO2,鮮紅色,暗紅色,③1分子Hb可與4分子O2可逆結(jié)合(4個(gè)亞基各結(jié)合1

34、個(gè)O2) Hb+O2結(jié)合的最大量——氧容量 100ml血 Hb+O2結(jié)合的實(shí)際量——氧含量 氧含量?氧容量的%——氧飽和度,2. O2與Hb結(jié)合的特征: ①反應(yīng)快、可逆、受PO2的影響、不需酶的催化; ②是氧合,非氧化:Hb-Fe2+ + O2 →Fe2+-HbO2 (因O2結(jié)合在Hb的Fe2+上時(shí),無(wú)電荷的轉(zhuǎn)移),,PO2↑

35、 (氧合),PO2↓ (氧離),,,④ Hb+O2的結(jié)合或解離曲線呈S形,,機(jī)制:與Hb 的變構(gòu)有關(guān): 氧合Hb 為疏松型(R型) 去氧Hb 為緊密型(T型) ∵當(dāng)O2與Hb的Fe2+結(jié)合后↓Hb4個(gè)亞基間的鹽鍵逐步斷裂↓Hb分子由T型→R型(即對(duì)O2 的親和力逐步↑)R型的親O2力為T型的數(shù)百倍,即:,當(dāng)Hb某亞基與O2結(jié)合或解離后→Hb變構(gòu)→其他亞基的親O2力↑or↓→Hb4個(gè)亞基的協(xié)同效應(yīng)便呈現(xiàn)S形的氧

36、離曲線特征。,(三)氧離曲線特征 及生理意義1.上段:PO28.0~13.3kPa (80~100mmHg) 坡度較平坦。 表明:PO2變化大時(shí),,血氧飽和度變化小。 意義:保證低氧分壓時(shí)的高載氧能力。,①高原(2.0KM的低氣壓),PO2↓明顯而Hb結(jié)合O2量變化不大; ②輕度呼衰病人肺泡氣PO2↓明顯而Hb結(jié)合O2量變化不大。,如:,2.中段:PO28.0~5.3k

37、Pa (40~80mmHg) 坡度較陡。,,,,,上,中,下,表明:PO2降低能促進(jìn)大量氧離,血氧飽和度下降顯著。 意義:維持正常時(shí)組織的氧供。 因正常時(shí)組織的氧供,PO2在中段范圍變化。,,表明:PO2稍有下降,血氧飽和度就急劇下降。 意義:維持活動(dòng)時(shí)組織的氧供。 因下段釋放O2量為正常時(shí)的3倍(= O2儲(chǔ)備段)。,,,,上,中,下,3.下段:PO25.3~2.

38、0kPa (15~40mmHg) 坡度更陡。,小結(jié): 氧離曲線特點(diǎn)及其生理意義,,,P50:指Po2 為26.5mmHg時(shí)Hb氧飽和度達(dá)到50%。P50表示氧離曲線的正常位置。 ●P50↑: 表明 Hb 對(duì)o2的,,親和力↓(氧離易),需更高的Po2才能使Hb氧飽和度達(dá)到50%。 即曲線右移(下移):Pco2↑ PH↓2,3-DpG↑ T↑ ●P

39、50↓: 表明 Hb 對(duì)o2的親和力↑(氧離難),較低的Po2便能使Hb氧飽和度達(dá)到50%。 即曲線左移(上移): Pco2↓ PH↑ 2,3-DpG↓,(四)影響氧離曲線的因素,T↓ Pco↑,1. Pco2↑ PH↓Pco2↑PH↓→氧離曲線右移Pco2↓PH↑→氧離曲線左移 ∵CO2+ H2O→HCO3-+H+→[H+]↑當(dāng)H+與Hb的某些A-的殘基基團(tuán)結(jié)合,促進(jìn)Hb鹽鍵形成→Hb構(gòu)型變→氧離曲線位移。如:

40、,(1)組織:[H+]↑→促進(jìn)Hb鹽鍵形成→Hb構(gòu)型變?yōu)門型 →Hb與o2親和力↓→氧離曲線右移→氧離易。,這種酸度對(duì)Hb與o2親和力的影響,稱為波爾效應(yīng)(Bohr effect),其意義:①在肺臟促進(jìn)氧合②在組織促進(jìn)氧離。,(2)肺臟:[H+] ↓→促進(jìn)Hb鹽鍵斷裂→Hb構(gòu)型變?yōu)镽型 →Hb與o2親和力↑→氧離曲線左移→氧合易。,2.溫度 T↑→氧離曲線右移 T↓→氧離曲線左移

41、 ∵T變化→H+的活度變化→Hb與o2親和力變化→Hb構(gòu)型改變→氧離曲線位移。如:,(1) T↑→H+的活度↑→ Hb與o2親和力↓→Hb釋放o2 →Hb構(gòu)型變?yōu)镽型→氧離曲線右移→氧離易 如:組織代謝↑→局部 T↑+CO2↑H+↑→曲線右移→氧離易,(2)T↓→H+的活度↓→Hb與o2親和力↑→Hb結(jié)合o2 →Hb構(gòu)型變?yōu)門型→氧離曲線左移→氧離難 如:低溫麻醉時(shí),應(yīng)防組織缺o2 冬天,末梢循

42、環(huán)↓+氧離難→局部紅、易凍傷,3. 2,3-DpG DpG↑ →氧離曲線右移 DpG↓ →氧離曲線左移 ∵①DpG 能與Hb結(jié)合形成鹽鍵→Hb構(gòu)型變?yōu)門型; ②DpG →[H+]↑→波爾效應(yīng)。,,(1)高原缺氧→ RBC無(wú)氧代謝↑ →DpG↑→氧離曲線右移→氧離易。注:①這一效應(yīng)是機(jī)體對(duì)低o2適應(yīng)的重要機(jī)制; ②但此時(shí)肺泡Po2↓,RBC無(wú)氧代謝產(chǎn)生過(guò)多的DpG, 也防

43、礙了在肺部的氧合,故是否對(duì)機(jī)體有利尚無(wú)定論。,(2)大量輸入冷凍血→DpG↓→氧離曲線左移→氧離難。 (∵冷凍血3周后,RBC無(wú)氧代謝停止→DpG↓) 故:應(yīng)注意缺氧。,Pco↑→曲線左移→氧離難 ∵①co與Hb親和力 > o2與Hb親和力 250 倍; ②co與Hb的結(jié)合位點(diǎn)與o2相同; ③co與Hb的某亞基結(jié)合后,將增加其余三個(gè)亞基對(duì)o2的親和力。,Hb的Fe2+ →Fe3+ : Hb失去結(jié)

44、合o2的能力(如亞硝酸鹽) 異常Hb:Hb的運(yùn)o2能力↓(如地中海貧血) 胎兒Hb:胎兒Hb的4條肽鏈為α2γ2(成人為α2β2)構(gòu)成,其Hb與o2親和力>成人,這與胎兒所處的低氧環(huán)境是相適應(yīng)的。,5. Hb本身的性質(zhì),4. Pco↑,三、CO2的運(yùn)輸(一)物理溶解: 5%(二)化學(xué)結(jié)合:95% ⒈HCO3-的形式:88% (1)反應(yīng)過(guò)程: CO2+H2O (2)反應(yīng)特征

45、:,,,,,碳酸酐酶,H2CO3,HCO3-+H+,①反應(yīng)速極快且可逆,反應(yīng)方向取決PCO2差; ②RBC膜上有Cl-和HCO3-特異轉(zhuǎn)運(yùn)載體, Cl-轉(zhuǎn)移維持電平衡,促進(jìn)CO2化學(xué)結(jié)合的運(yùn)輸;③需酶催化:碳酸酐酶加速反應(yīng)0.5萬(wàn)倍,雙向作用;④在RBC內(nèi)反應(yīng), 在血漿內(nèi)運(yùn)輸。,,CO2的運(yùn)輸,碳酸酐酶,⒉氨基甲酸血紅蛋白的形式:7% (1)反應(yīng)過(guò)程: HbNH2O2+H++CO2 (2)反應(yīng)特征:,,

46、,在組織,在肺臟,HHbNHCOOH+O2,①反應(yīng)迅速且可逆,無(wú)需酶催化; ②CO2與Hb的結(jié)合較為松散; ③反應(yīng)方向主要受氧合作用的調(diào)節(jié): HbO2的酸性高,難與CO2結(jié)合,反應(yīng)向左進(jìn)行 HHb的酸性低,易與CO2結(jié)合,反應(yīng)向右進(jìn)行 ④雖不是主要運(yùn)輸形式,卻是高效率運(yùn)輸形式, 因肺部排出的CO2有20%是此釋放的。 ⑤帶滿O2的Hb仍可帶CO2。,(三)CO2解離曲線 CO2解離曲線是表示血液中CO2

47、含量與PCO2間關(guān)系的曲線。 從圖中可見(jiàn):①血液中CO2含量隨PCO2的↑而↑,幾乎成線性,關(guān)系(非S形曲線),且無(wú)飽和點(diǎn)。②V血A點(diǎn)CO2的含量為52ml/100ml,而A血B點(diǎn)CO2的含量降為48ml/100ml,說(shuō)明血液流經(jīng)肺臟時(shí),每100ml血液釋放出4mlCO2 。③當(dāng)血PO2↑時(shí), CO2解離曲線下移。,★為什么血PO2↑, CO2解離曲線會(huì)下移? 這是由于O2與Hb的結(jié)合促使了CO2的釋放,這一效應(yīng)稱何爾登效

48、應(yīng)(Haldane effect);其機(jī)制:①Hb與O2結(jié)合后酸性增強(qiáng),與CO2的親和力下降,使結(jié)合于Hb的O2釋放出來(lái); ②酸性的HbO2釋放出H+,H+與HCO3-結(jié)合成H2CO3,進(jìn)一步解離成CO2和H2O?!餅槭裁碫血CO2的含量>A血? ∵HHb 酸性弱,與CO2的親和力高,易與CO2結(jié)合,生成HHbNHCOOH,也容易與H+結(jié)合,使H2CO3解離過(guò)程中產(chǎn)生的H+被及時(shí)移去,有利于反應(yīng)向右進(jìn)行,提高C

49、O2運(yùn)輸?shù)牧俊?(四) 影響CO2運(yùn)輸?shù)囊蛩?1.O2與Hb結(jié)合的氧合作用對(duì)CO2運(yùn)輸?shù)挠绊?HbNH2O2+H++CO2 ∵HbO2的酸性高,難與CO2結(jié)合,反應(yīng)向左進(jìn)行; ∴在組織中,HbO2釋放出O2而成為HHb,何爾登效應(yīng)促使血液攝取并結(jié)合CO2 。 ∵HHb的酸性低,易與CO2結(jié)合,反應(yīng)向右進(jìn)行; ∴在肺中,Hb與O2結(jié)合,促使CO2釋放。 CO2通過(guò)波爾效應(yīng)影響O2的結(jié)合合釋放, O

50、2通過(guò)何爾登效應(yīng)影響CO2的結(jié)合和釋放。 2.PCO2差對(duì)CO2運(yùn)輸?shù)挠绊?因HCO3-運(yùn)輸形式的反應(yīng)方向取決于PCO2差。,在肺臟,在組織,,,HHbNHCOOH+O2,復(fù)習(xí)思考題 1.Hb氧解離曲線特征如何?其生理意義如何? 2.影響氧解離曲線的因素有哪些?為什么? 3.波爾效應(yīng)有何生理意義? 4.CO2運(yùn)輸?shù)男问接心男??各有何特征?5.影響CO2運(yùn)輸?shù)囊蛩赜心男?6.何爾登效應(yīng)有何生理意義?

51、 7.為什么血PO2↑,CO2解離曲線會(huì)下移? 8.為什么V血CO2的含量>A血?,第四節(jié) 呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié),基本呼吸中樞,本節(jié)討論的中心內(nèi)容:●調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的中樞?●呼吸為什么有節(jié)律?●調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的環(huán)節(jié)?,一、呼吸中樞 呼吸中樞是指(分布在大腦皮層、間腦、腦橋、延髓、脊髓等部位)產(chǎn)生和調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)細(xì)胞群。正常呼吸運(yùn)動(dòng)是在各呼吸中樞的相互配合下進(jìn)行的。 早先分段橫切腦干等研究發(fā)現(xiàn):延髓是呼吸基本

52、中樞,腦橋是呼吸調(diào)整中樞。,,(一)腦干呼吸神經(jīng)元 微電極等技術(shù)研究發(fā)現(xiàn):CNS內(nèi)有些N元呈節(jié)律性放電,并且放電節(jié)律與呼吸周期有關(guān),其類型有: 吸氣N元(I-N元):在吸氣相放電 呼氣N元(E-N元): 在呼氣相放電 跨時(shí)相N元 I-EN元:吸氣相放電并延續(xù)到呼氣相 E-IN元:呼氣相放電并延續(xù)到吸氣相,,,呼吸N元放電類型模式,(二)呼吸神經(jīng)元的分布 1.腦橋呼吸神經(jīng)

53、元組: 主要集中于旁臂內(nèi)側(cè)核和Kolliker-Fuse核,前者存在E-N元和跨時(shí)相N元;后者存在I-N元。 腦橋呼吸N元與延髓背側(cè)、腹側(cè)呼吸N元之間存在雙向聯(lián)系,部分N元軸突還投射到脊髓膈肌運(yùn)動(dòng)N元群。 腦橋呼吸N元的作用為限制吸氣,促使吸氣向呼氣轉(zhuǎn)換。相當(dāng)于早先研究發(fā)現(xiàn)的呼吸調(diào)整中樞。,2.延髓背側(cè)呼吸神經(jīng)元組(DRG): 主要集中于孤束核的腹外側(cè)部,大多數(shù)屬I-N元,E-N元僅占5~6%,軸突投射

54、到膈肌和肋間外肌運(yùn)動(dòng)N元,引起吸氣。,3.延髓腹側(cè)呼吸神經(jīng)元組(VRG): 按功能又分如下區(qū)域: ①后疑核尾段: ②面N后核頭段: ③疑核中段: ④疑核頭段:,主含E-N元,軸突投射到肋間內(nèi)肌和腹肌運(yùn)動(dòng)N元,引起主動(dòng)呼氣;,又稱包欽格復(fù)合體,主含E-N元,軸突投射到脊髓和延髓內(nèi)側(cè)部,抑制I-N元的活動(dòng);,主含I-N元,支配膈肌和肋間外肌運(yùn)動(dòng)N元,引起吸氣;還含有直接支配咽喉部輔助呼吸肌的I-N元和

55、E-N元;,是含有各類呼吸性中間N元的過(guò)度區(qū),稱為前包欽格復(fù)合體,被認(rèn)為是呼吸節(jié)律發(fā)源部位。,(三)呼吸節(jié)律形成的機(jī)制 呼吸節(jié)律形成的機(jī)制,尚未完全闡明。 1.基本呼吸節(jié)律形成的起源部位: 早已肯定是在延髓,但其確切部位尚不完全清楚;近代研究發(fā)現(xiàn)延髓頭端前包欽格復(fù)合體是其關(guān)鍵部位。 2.基本呼吸節(jié)律形成的學(xué)說(shuō):,(1)起步細(xì)胞學(xué)說(shuō):節(jié)律性呼吸是由延髓內(nèi)具有起步樣活動(dòng)的N元的節(jié)律性興奮引起的。在新生動(dòng)物離體腦片的

56、研究表明,前包欽格復(fù)合體中存在著類似的電壓依賴性起步N元,被認(rèn)為是呼吸節(jié)律發(fā)源部位。但由于方法學(xué)的限制,尚難以證實(shí)在成年整體動(dòng)物也存在這樣的N元。,(2)N元網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō):該學(xué)說(shuō)認(rèn)為,節(jié)律性呼吸依賴于延髓內(nèi)呼吸N元之間復(fù)雜的相互聯(lián)系和相互作用。在此基礎(chǔ)上提出了多種模型,如吸氣活動(dòng)發(fā)生器和吸氣切斷機(jī)制模型。,●吸氣活動(dòng)發(fā)生器模型: 延髓內(nèi)有些呼吸N元具有吸氣活動(dòng)發(fā)生器樣的功能,它在H+、CO2 或其它傳入沖動(dòng)的作用下興奮,并且引起:

57、 ①向下興奮延髓I-N元→脊髓吸氣肌運(yùn)動(dòng)N元→吸氣;②向上興奮腦橋呼吸調(diào)整中樞→抑制延髓I-N元;③興奮吸氣切斷機(jī)制N元。,●吸氣切斷機(jī)制模型:,興奮總和達(dá)到某一閾值,反饋抑制延髓I-N元的活動(dòng),延髓內(nèi)有些呼吸N元具有吸氣時(shí)接受 (吸氣活動(dòng)發(fā)生器、 延髓I-N元、 腦橋呼吸調(diào)整中樞和肺牽張感受器)的 興 奮 沖 動(dòng),切斷吸氣,從而使吸氣轉(zhuǎn)化為呼氣,,,,吸氣活動(dòng)發(fā)生器和吸氣切斷機(jī)制模型,●吸氣活動(dòng)發(fā)生器:當(dāng)H+ CO2 等作

58、用下興奮并引起: ①向下興奮延髓I-N元→脊髓吸氣肌運(yùn)動(dòng)N元→吸氣;②向上興奮腦橋呼吸調(diào)整中樞;③興奮吸氣切斷機(jī)制N元。 ●吸氣切斷機(jī)制:當(dāng)接受到吸氣活動(dòng)發(fā)生器、延髓I-N元、腦橋呼吸調(diào)整中樞和肺牽張感受器的沖動(dòng),興奮總和達(dá)到某一閾值,反饋抑制延髓I-N元,切斷吸氣,從而使吸氣轉(zhuǎn)化為呼氣。,H+ CO2,,二、呼吸運(yùn)動(dòng)的反射性調(diào)節(jié)(一)肺牽張反射(黑-伯反射) 指肺擴(kuò)張或萎陷引起的吸氣抑制或興奮的反射。包括肺擴(kuò)張、肺縮小

59、反射。 1.肺萎陷反射(肺縮小反射) 肺萎陷較明顯時(shí)引起吸氣的反射。 在平靜呼吸調(diào)節(jié)中的意義不大,但對(duì)阻止呼氣過(guò)深和肺不張等可能起一定作用。,2.肺擴(kuò)張反射: 過(guò)程:肺擴(kuò)張→肺牽感器興奮→迷走N→延髓→興奮吸氣切斷機(jī)制N元→吸氣轉(zhuǎn)化為呼氣 。 意義: ①加速吸氣和呼氣的交替,使呼吸頻率增加。②與呼吸調(diào)整中樞共同調(diào)節(jié)呼吸頻率和深度。 特征:①敏感性有種屬差異; ②正常成人平靜呼吸

60、時(shí)這種反射不明顯,深呼吸時(shí)可能起作用; ③病理情況下(肺充血、肺水腫等)肺順應(yīng)性降低時(shí)起重要作用。,1.外周化學(xué)感受器 存在于頸動(dòng)脈體和主動(dòng)脈體,前者主要參入呼吸調(diào)節(jié),后者則在循環(huán)調(diào)節(jié)方面較為重要。 頸動(dòng)脈體內(nèi)含Ⅰ型細(xì)胞和Ⅱ型細(xì)胞,周圍包繞以毛細(xì)血管竇,血供豐富。 功能上Ⅰ型細(xì)胞起著感受器的作用,Ⅱ型細(xì)胞類似神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。 適宜刺激:對(duì)PO2↓、PCO2↑、[H+]↑高度敏感(對(duì)PO2↓敏感

61、,對(duì)O2含量↓不敏感),且三者對(duì)化學(xué)感受器的刺激有相互增強(qiáng)的現(xiàn)象。 當(dāng)Ⅰ型細(xì)胞受到上述三者刺激時(shí),細(xì)胞漿內(nèi)[Ca2+]↑,觸發(fā)內(nèi)含的ACh等遞質(zhì)釋放,引起傳入神經(jīng)纖維興奮。,(二)化學(xué)感受性反射調(diào)節(jié),,頸動(dòng)脈體和主動(dòng)脈體化學(xué)感受性反射,PO2↓ [H+]↑ PCO2↑ 等,↓,頸動(dòng)脈體和主動(dòng)脈體外周化學(xué)感受器(+),竇、弓N,孤 束 核,心血管中樞興奮性改變,呼吸中樞(+),心率↓、冠脈舒心輸出量↓,

62、皮膚、內(nèi)臟骨骼肌血管縮,心率、心輸出量、外周阻力↑,外周阻力↑>心輸出量↓,血 壓↑,↓,↓,↓,↓,↓,↓,↓,呼吸加深加快,↓,↓間接,,2.中樞化學(xué)感受器 位于延髓腹側(cè)表面下0.2mm的區(qū)域,可分為頭、中、尾三部分。頭區(qū)、尾區(qū)具有化學(xué)感受性,中區(qū)不具有化學(xué)感受性。 適宜刺激:對(duì)H+高度敏感,不感受缺O(jiān)2的刺激。因血液中H+不易透過(guò)血-腦屏障,乃通過(guò)CO2易透過(guò)血-腦屏障進(jìn)入腦脊液:CO2+H2O→H2CO3→H+

63、+HCO3- 發(fā)揮刺激作用的。,,,,,,,3. CO2、H+和低O2對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié) (1)CO2: ↑1%時(shí)→呼吸開(kāi)始加深;PCO2↑↑4%時(shí)→呼吸加深加快,肺通氣量↑1倍以上; ↑6%時(shí)→肺通氣量可增大6-7倍; ↑7%以上→呼吸減弱=CO2麻醉。PCO2↓→呼吸減慢(過(guò)度通氣后可發(fā)生呼吸暫停)。 機(jī)制:,,,,,,呼吸加深加快,延髓呼吸中樞+,外周化學(xué)感受器+,中樞化學(xué)

64、感受器+,CO2透過(guò)血腦屏障進(jìn)入腦脊液: CO2+H2O→H2CO3→H++HCO3-,PCO2↑,,,,,特點(diǎn): ①CO2興奮呼吸的作用,以中樞途徑為主;但因腦脊液中碳酸酐酶含量很少,故潛伏期較長(zhǎng); ②CO2興奮呼吸的中樞途徑是通過(guò)H+的間接作用(∵血液中的H+不易透過(guò)血-腦屏障);  ③CO2興奮呼吸的外周途徑雖然為次,但當(dāng)動(dòng)脈血PCO2突然增高或中樞化學(xué)感受器對(duì)CO2的敏感性降低(CO

65、2 麻醉)時(shí),起著重要作用。,,,,,(2)[H+]:   [H+]↑→呼吸加強(qiáng) [H+]↓→呼吸抑制 [H+]↑→呼吸抑制 機(jī)制:類似CO2。 特點(diǎn): ①主要通過(guò)刺激外周化學(xué)感受器而引起的 ②[H+]↑對(duì)呼吸的,調(diào)節(jié)作用<PCO2↑; ?、邸遊H+]↑↑→呼吸↑→CO2排出過(guò)多→PCO2↓ →限制了對(duì)呼吸的加強(qiáng)作用→呼吸抑制甚至停止。,,;,(3)低氧: 缺氧對(duì)呼吸中樞的直接

66、作用是抑制,并與缺氧程度呈正相關(guān): 輕度缺氧時(shí):通過(guò)外周化學(xué)感受器的傳入沖動(dòng)興奮呼吸中樞的作用,能對(duì)抗缺氧對(duì)中樞的直接抑制作用,表現(xiàn)為呼吸增強(qiáng)。 嚴(yán)重缺氧時(shí):來(lái)自外周化學(xué)感受器的傳入沖動(dòng),對(duì)抗不了缺氧對(duì)呼吸中樞的抑制作用,因而可使呼吸減弱,甚至停止。 特點(diǎn):①缺氧對(duì)呼吸的刺激作用遠(yuǎn)不及PCO2和[H+]↑作用明顯,僅在動(dòng)脈血PO2<80mmHg以下時(shí)起作用;    ②當(dāng)長(zhǎng)期高CO2和低O2狀態(tài)(嚴(yán)重肺水腫、肺心病),中樞化

67、學(xué)感受器對(duì)高CO2發(fā)生適應(yīng),此時(shí)低O2對(duì)外周化學(xué)感受器的刺激成為驅(qū)動(dòng)呼吸的主要刺激。若給予高O2吸入會(huì)導(dǎo)致呼吸停止。,,(4)CO2、H+和低O2在呼吸調(diào)節(jié)中的相互作用,由圖中可見(jiàn),當(dāng)只改變一個(gè)因素時(shí)(其他因素不變),三者引起的肺通氣反應(yīng)的程度基本接近。 然而,往往是一種因素的改變會(huì)引起其他一、兩種因素相繼改變或幾種因素的同時(shí)改變。,由圖可見(jiàn),當(dāng)一種因素改變而另兩種因素不加控制時(shí),作用強(qiáng)度PCO2>[H+]>PO2。

68、 其原因?yàn)椋寒?dāng)PCO2↑時(shí),[H+]也會(huì)↑,二者的作用發(fā)生總和,使肺通氣反應(yīng)較單因素的PCO2↑時(shí)明顯;[H+]↑時(shí),因肺通氣↑,呼出CO2↑,導(dǎo)致PCO2↓和[H+]↓,兩者部分抵消了單因素[H+]↑的作用強(qiáng)度;PO2↓時(shí),因肺通氣↑,呼出CO2↑,使PCO2↓和[H+]↓,減弱了單因素PO2↓的作用強(qiáng)度。 表明三者的作用是相互影響的。,(三)呼吸肌本體感受性反射  肌梭和腱器官是呼吸肌的本體感受器。肌梭對(duì)機(jī)械牽拉敏感

69、,屬長(zhǎng)度感受器,由脊髓前角γN元支配;腱器官檢測(cè)呼吸肌的收縮強(qiáng)度,屬?gòu)埩Ω惺芷鳎杉顾枨敖铅罭元支配。 當(dāng)吸氣阻力升高時(shí)→呼吸肌本體感受器興奮→傳入沖動(dòng)頻率↑→α和γN元同步興奮→反射性增強(qiáng)吸氣肌收縮力,以克服阻力保證肺通氣量。 特征:平靜呼吸時(shí)作用不明顯,當(dāng)運(yùn)動(dòng)或氣道阻力升高(如支氣管痙攣)時(shí)作用明顯。,(四)其他反射 1.咳嗽反射 咳嗽時(shí)可將呼吸道內(nèi)異物或分泌物排出,但劇烈咳嗽時(shí),因胸膜腔內(nèi)壓↑,阻礙V血回

70、流,使V壓和腦脊液壓↑。 2.噴嚏反射 噴嚏時(shí)清除鼻腔內(nèi)的刺激物。 3.肺毛細(xì)血管旁感受器引起的呼吸反射 肺毛細(xì)血管充血、肺泡壁間質(zhì)積液時(shí),肺毛細(xì)血管旁感受器(J-感受器)受到刺激,反射性引起呼吸暫停,繼以淺快呼吸、Bp↓、心率↓。 4.刺激某些穴位引起的呼吸效應(yīng) 針刺“人中”可以急救全麻手術(shù)等情況下出現(xiàn)的呼吸停止。在麻醉以外發(fā)生呼吸暫停時(shí),刺激“素廖”可以興奮呼吸。 5.血壓對(duì)呼吸的影響

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