大鼠氣道負壓對上呼吸道運動神經活動之影響
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(2) 摘要 本實驗以Wistar品系大白鼠為材料，動物經麻醉後，進行氣管與股動靜脈 插管，以gallamine triethiodide麻痺，接人工呼吸器。分離膈神經，舌下神經、 喉返神經以及喉返神經內收支與外展支。將人工呼吸器的呼氣端，藉由PE管 安置於水面下3公分，使呼氣末壓力（positive end-expired pressure; PEEP）為 3 cmH2O作為對照，實驗時，以所測氣管壓力代表氣道壓力變化，將氣道壓力 從對照降低到PEEP= 0 cmH2O，再進一步降低到連續氣道負壓（continuous negative airway pressure; CNAP）或呼氣末負壓（negative end-expired pressure; NEEP）為 -1與 -3 cmH2O，然後，升高氣道壓力為PEEP= 6 cmH2O，研究這 些不同氣道壓力（6、0、-1、-3 cmH2O）對喉返神經與舌下神經活動的影響。 結果顯示，氣道負壓會引起血壓升高，呼吸頻率加快，膈神經立即反應沒有 明顯變化，喉返神經內收支活動增強、活動時間延長，因而轉變為連續性活 動，相對地，喉返神經外展支活動高度沒有明顯變化，但是活動開始時間延 後，這種反應雖然與興奮C纖維所引起的反應相似但卻無關，舌下神經活動高 度降低，且活動開始時間延後。PEEP等於 6 cmH2O時，血壓降低，呼吸頻率 降低，膈神經立即反應也是沒有明顯變化，喉返神經內收支與外展支活動降 低，舌下神經活動高度無明顯改變，僅活動開始時間提前。喉返神經內收支 與舌下神經活動的反應，可能是增強上呼吸道的阻力，以留住肺裡的氣體， 顯示可能與防禦機制以維持肺體積的大小有關。. 2.
(3) 壹、前言 分佈於肺的感覺神經會將肺部的訊息，例如：化學物質的刺激、肺體積 改變等，傳入中樞神經系統，調整呼吸作用，以適應外界環境改變以及內在 環境的刺激。這些感覺神經對調節呼吸作用非常重要，最早的報告是賀伯反 射，其生理意義在於防止肺體積過度充氣，而外在刺激性氣體例如煙的作用， 會引起肺化學反射 (pulmonary chemoreflex)，使呼吸暫停、血壓降低以及心 跳減緩（Coleridge ＆ Coleridge, 1986），對呼吸道與肺扮演重要角色。這些 分佈於肺部的感覺神經主要有三，即（1）慢適應接受器（slowling adapting receptors），也稱為肺牽扯接受器，（2）快適應接受器（rapidly adapting receptors），又稱刺激性接受器 (irritant receptors)，以及（3）肺C纖維接受器 (pulmonary C-fiber receptors)。本研究的目的是要探討快適應接受器興奮後對 於上呼吸道運動神經的影響。以下將對這三種感覺神經作文獻上蒐集，以及 上呼吸道運動神經如舌下神經與喉返神經作一簡單的文獻回顧。. 一、肺部受器 （一）慢適應接受器（Slowly Adapting Receptors；SARs） 慢適應接受器是迷走神經三種傳入感覺神經的一種，主要分布於肺部氣 道平滑肌，吸氣時，肺的體積增大，氣道平滑肌受到肺體積增大的牽扯作用， 因而刺激了慢適應接受器，促使其興奮起來，所以，也稱為肺牽扯接受器 (pulmonary stretch receptor；PSR)。過去在研究慢適應接受器的性質，大都是 在 顯 微 鏡 下 分 離 單 根 神 經 纖 維 ， 然 後 將 肺 體 積 增 大 或 稱 肺 充 氣 (lung inflation)，測量該單根神經纖維受肺充氣刺激後而產生的放電活動，計算放電 率，以決定單根神經纖維活動對於肺充氣刺激後的反應活動與適應程度，發 現其適應程度緩慢，所以稱之為慢適應接受器 (Widdicombe，2001)。慢適應. 3.
(4) 接受器受到肺體積增大的刺激後，將體積增大訊息轉變為神經衝動，傳入中 樞神經，抑制過度吸氣，稱這樣的反應為賀伯吸氣反射（Hering-Breuer inflation reflex）。於1868年由 Hering 與Breuer首先提出（Widdicombe引用，2001）。 慢適應接受器在肺部的分佈位置不一樣，其活動會有些許差異，一般來說， 大致可以分為低閾值與高閾值兩種接受器，所謂低閾值慢適應接受器是指那 些在呼氣與吸氣時期都會活動的接受器，外觀猶如連續性放電活動（tonic activity）似的，惟在呼氣時期的放電率較低，相對地，所謂高閾值慢適應接 受器是指那些只有在吸氣時期才活動的接受器，所以其活動猶如是間歇性放 電活動（phasic activity）(Schelegle & Green, 2001)。Bergren與Perterson (1993) 以單根神經記錄技術研究大鼠的肺迷走傳入神經，以其傳道速率與適應指數 (adaptation index) 為 指 標 ， 將 SAR 分 為 四 種 ， 即 inflationary SAR 、 most inflationary SAR、most deflationary SAR 以及deflationary SAR，他們將大鼠 的呼氣末氣道壓力設定在 3-5 cmH2O，當人工呼吸器送氣給動物，使肺充氣 時，氣道壓力增加到 6 cmH2O，他們稱乎所謂inflationary SAR是指肺充氣時 活動增加，而所謂deflationary SAR是指呼氣末氣道壓力降為 3-5 cmH2O時， 或是氣道壓力降到 0 cmH2O或負壓。Matshmoto等（2002）也得到同樣的結 果，他們甚至將負壓降到 -25 cmH2O，使deflationary SAR放電率大增。Ravi (1986) 發現貓的低閾值慢適應接受器大多位於肺門 (pulmonary hilum) 附近 的氣道，而高閾值慢適應接受器則多位於肺門以外的周圍氣道。由於慢速適 應接受器分佈在氣道平滑肌，吸氣時，氣道平滑肌收縮，會影響SAR於吸氣 時的活動 (Richardson等，1984)。 慢適應接受器接受肺體積增大（或充氣）的改變訊息，將肺的體積變化 訊號傳入中樞神經系統，第一站是孤獨徑核（the nucleus of the tractus soliturius; NTS）(Kubin等，2006)，與NTS這裡的神經細胞形成突觸，在NTS這裡，接 受適應接受器感覺神經的細胞稱為P神經細胞（P是pump） ，P細胞再將體積變. 4.
(5) 化的訊息傳到延腦以及橋腦的與呼吸相關神經細胞，以調整呼吸型態，P細胞 的神經末梢會釋出GABA與Glycine，可能是引起Hering-Breuer reflex、抑制吸 氣的主要機制 (Ezure & Tanaka，2004)。. （二）快適應接受器 (Rapidly Adapting Receptors；RARs) 快適應接受器多遍佈於氣道，主要是分佈在氣管與支氣管的上皮細胞， 分佈於較大氣道的RAR主要遍佈於整個氣道環，這一點與前述SAR不同，SAR 主 要 是 分 佈 於 大 氣 道 的 沒 有 軟 骨 的 部 位 ； RAR 也 分 佈 近 支 氣 管 小 靜 脈 (venules ) (Kappagoda等，1990; Sant'Ambrogio & Widdicombe, 2001)。RAR傳 入神經是屬於有鞘的神經纖維，研究RAR的特性也是記錄其單根纖維活性， 然後才以各種刺激來研究其反應，這種接受器在一般安靜的呼吸狀態下，放 電頻率低、且不規則，Knowlton與Larrabee (1946)發現這種接受器會因為肺充 氣而被興奮起來，與SAR相似，惟放電活動很快降低而適應下來，所以才命 名為rapidly adapting receptor。Widdicombe則進一步建議，適應指數大於70 % 以上者才是RAR (Widdcombe，1954)。此後，有許多研究者陸續探討RAR的 特性。依照Knowlton 與 Larrabee (1946)的標準，Tsubone (1986)卻沒有在大 鼠記錄並觀察到 RAR，Bergren 與 Peterson (1993)雖然能夠在大鼠記錄到 RAR，可是僅佔所記錄感覺神經總數中的 7%，他們認為deflationary SAR與 most deflationary SAR可能才是相當於其他動物的RAR，不過，他們所觀察到 的這些deflationary SAR，其放電率卻高於其他動物所記錄到的RAR，反倒是 那些少數 RAR (7%) 的放電率卻符合其他動物所記錄到的RAR。 RAR放電率與肺充氣 (lung inflation) 大小有關，隨著肺充氣體積增大， RAR的放電率會增加 (Pack & Delaney，1983)，因此，若想要以肺充氣方法 來探究 RAR 對呼吸的影響，很不容易與 SAR 所引起的反射作用區分開 來，可是以肺充氣研究 SAR 對呼吸的影響，如 Hering-Breuer reflex 就沒有. 5.
(6) 這樣的問題，原因是肺充氣時，興奮SAR，迷走神經將肺體積訊息傳到延腦 的孤獨徑核 (the nucleus of the tractus solitarius；NTS)，與位於NTS的 P 細胞 形成突觸，Ezure與Tanaka (2000)發現P細胞會抑制 RAR 細胞（所謂RAR細 胞也是位於NTS，這種細胞會與RAR感覺神經纖維形成突觸，接受RAR傳來 的訊息，也就是RAR傳到中樞神經的二級神經細胞） ，Ezure與Tanaka認為P細 胞對RAR細胞的抑制作用，可以確保 SAR 引起 Hering-Breuer reflex，理由 是興奮RAR 是會促進呼吸，而興奮 SAR 卻是會抑制呼吸，SAR 抑制 RAR 才會確保會引起 Hering-Breuer reflex、抑制吸氣，不過，當肺充氣的程度較 低時，如充氣到氣道壓力等於 6 cmH2O時，P細胞並不會抑制 RAR 細胞。 RAR 還會受到其他因素的刺激，如肺消氣 (lung deflation) 會促使 RAR 興 奮起來，這種刺激所引起的反射作用應該就可以與 SAR 對呼吸的影響區分 開來；肺空氣栓塞(pulmonary air embolism)也會興奮RAR，在引起肺空氣栓塞 的情況下，不僅是RAR的放電率增加，且氣道收縮，RAR放電率增加與氣道 收縮的程度有關（Chen & Kou，1997）；有些化學物質如氨、組織胺、快肽 (bradykinin) (Hargreaves等，1993；Ravi等，1995；Widdicombe，2001)，以及 辣椒素也會刺激 RAR (Ho等，2001；Sant’Ambrogio與Widdicombe，2001)。 肺靜脈充血 (pulmonary venous congestion) 會促使肺泡外液體積增加，這種情 況既會興奮 RAR (Ravi等，1995)，也會刺激C纖維 (Gunawardena等，2002)。 所以，RAR 既會受到 lung inflation 與 lung deflation 的影響，也會被刺激性 物質或肺泡外過多的液體所興奮。 從以上所述有關 RAR 的特性來看，想要研究 RAR 對上呼吸道運動神 經活動的影響，並不容易，原因是許多種刺激除了興奮RAR之外，也會同時 興奮 SAR，辣椒素既會興奮C纖維，也會興奮RAR (Ho等，2001)，所得結果 將混淆有C纖維與RAR所引起的反應 (Lee等，2007a)，除非在施行 lung inflation 的同時，另以其他方法排除來自 SAR 所引起的影響，就這一點來. 6.
(7) 看，兔子的 SAR 最為特殊，這種動物的 SAR 活性會被 SO2 所抑制 (Davies & Roumy，1982)，當 SAR 活性被 SO2阻斷之後，肺充氣就只剩下 RAR 所 引起的影響，在兔子的研究結果，證明當SAR 活性被 SO2 抑制之後，肺充 氣會引起兔子增大吸氣。就文獻上的報導，僅知道兔子的SAR 會被 SO2 所 抑制，其他動物如貓、狗、大鼠的 SAR 都沒有這樣的特性。一般認為肺靜 脈充血 (pulmonary venous congestion) 會增加肺組織間液，因而興奮 RAR， 其實，當肺的組織間液增加時，也會同時興奮 C 纖維。所以，選擇較具專一 性的刺激方法來進行研究 RAR 對上呼吸道運動神經的影響是非常重要的。 為避免引起SAR或C纖維也同時受到刺激，使反射性反應不易區分，本研究採 用連續式氣道負壓(continuous negative airway pressure; CNAP) 刺激RAR，在 進行CNAP實驗時，肺的體積會降低，文獻上指出，實施CNAP與降低肺體積 僅會刺激到RAR。 文獻的報導都指出，興奮RAR所引起的反射性反應是：咳嗽、增大呼吸 (augmented breath)、促進吸氣、嘆氣、粘液分泌以及支氣管收縮 (Kubin等， 2006)，而對上呼吸道運動神經活動的影響，報告卻較少。Stransky等 (1973) 以組織胺刺激貓肺RAR，結果是聲門阻力增加，暗示組織胺所引起的反射作 用，可能促使聲門面積降低；Higenbottam 發現人於吸入組織胺後，吸氣與呼 氣時，聲門孔徑變小 (1980)，類似 Stransky等人在貓實驗所得結果。這些結 果暗示支配聲門運動的 RLN 內收支與外展支的活動可能都提高，組織胺雖 會刺激RAR，可是也會同時興奮C纖維，而興奮C纖維所引起的反應，本就可 以興奮喉返神經內收支（Lu等，2005） ，並促使聲門關閉（Lu等，2006）。從 這樣的結果，更突顯出專一刺激RAR的重要性。有關興奮RAR所引起的反射 作用，RLN 的反應如何？尤其是RLN的外展支與內收支的反應，目前並無任 何研究報告。. 7.
(8) （三）肺迷走神經C纖維（Pulmonary vagal C-fibers Receptors） 肺迷走神經C纖維是一種無鞘神經纖維，依其所在的位置及血流供應來源 不同，可分為肺C纖維 (pulmonary C-fiber) 與支氣管C纖維 (bronchial C-fiber) (Belvisi, 2003; Kaufman等，1980)。肺C纖維分佈在肺泡的上皮細胞和肺微血 管 (Paintal, 1969)，支氣管C纖維主要分佈於肺氣道（intrapulmonary airways） 的血管壁上，Kaufman等 (1980) 記錄狗的迷走神經單根纖維活動，然後將 bradykinin注入狗的左心房或氣管動脈 (bronchial artery)，發現會刺激支氣管C 纖維，放電活動增加15倍之多，可是對肺C纖維卻無明顯的影響，不僅如此， 對少數分佈於氣道的irritant receptors (也就是快適應接受器) 的影響也很小， 並認為這些受到bradykinin影響的少數irritant receptors，可能是因為血管變化 所引起的二次作用(secondary effect)。相對地，要刺激肺C纖維僅能由右頸靜 脈注入化學刺激物，使所注入的化學物質經由血流帶入右心房、再到肺，實 驗室常用的化學物質是辣椒素 (Belvisi, 2003)。就循環路徑所引起的刺激來 看，從右頸靜脈注入的化學物質如辣椒素，會先刺激肺 C 纖維，然後才刺激 支氣管 C 纖維，然而對大鼠來說，這兩類神經纖維受到刺激所引起的先、後 反應並不容易區分，主要原因是動物小、循環的時間短 (Ho等，2001)。 刺激肺C纖維後所引起的肺化學反射（pulmonary chemoreflex），其生理 反應是心跳減緩（bradycardia）、血壓降低（hypotension）以及呼吸暫停 （apnea） 。有時會伴隨著快而淺的呼吸 (rapidly shallow breathing)，此外，還 呈現氣管收縮、血漿外滲 (vascular extravasation)、黏液分泌增加 (Coleridge 與 Cloeridge，1986; Mutoh等，2000)，這些反射性反應統稱為防禦性反應機 制。有害的刺激性氣體所引起的肺化學反射，其生理意義是，暫停呼吸以防 止再度吸入有害的刺激性物質，對那些已經吸入的氣體，則以降低血壓與心 跳來減緩藉由血流帶到全身，黏液分泌的增多，則有利於將有害的物質包裹 起來，而血漿外滲則是一種發炎的反應，這些反射反應都是為了要保護下呼. 8.
(9) 吸道與肺，就反射性保護機制的觀點來看，Lu等 (2005) 發現在辣椒素所引 發的呼吸暫停以及呼吸逐漸恢復期間，喉返神經呼氣支（內收支）活動會增 強、活動開始時間提前，喉返神經呼氣支的活動原本是在呼氣時期才開始的， 卻提前於吸氣時期就活動起來，以致喪失其原本的呼氣節奏，轉變為連續性 活動，相對地，喉返神經吸氣支卻降低活動高度、活動開始時間延後，顯示 聲門在辣椒素的作用下，關閉起來 (Lu等，2006)，其生理意義應該是可以更 有效地防止吸入有害的化學物質。 肺C纖維末稍含有辣椒素接受器(capsaicin receptor)，主要是因為受到辣椒 素的作用而興奮起來，這種接受器最近被命名為transient receptor potential vanilloid type 1 receptor，簡稱為TRPVR1或VR1。. 二、上呼吸道運動神經與上呼吸道暢通 上呼吸道是呼吸氣流必經的管道，從鼻孔經鼻腔、咽到喉頭 (Proctor, 1977)，這管段有多處是由骨骼肌構成，這些骨骼肌在呼吸週期的活動，會影 響上呼吸道對氣流的阻力，這些骨骼肌分別是鼻唇肌，受顏面神經支配；舌 肌受舌下神經管制；以及喉部肌肉，受喉返神經與上喉神經的調控。本研究 將以舌下神經與喉返神經為例，探討連續式氣道負壓（continuous negative airway pressure; CNAP）引起肺消氣、興奮RAR，引起反射作用對這兩條上吸 道運動神經活動的影響，以下將簡略介紹這兩條神經。. （一）舌下神經 舌下神經(hypoglossal nerve)是第十二對腦神經，其細胞本體位於延腦的 舌下神經核，主要支配舌頭的舌肌，控制舌頭的運動。舌頭位於口腔咽喉部 （oropharynx），是上呼吸道最狹窄的部位，舌肌的原點在下頜骨，呈現吸氣 活動，將舌頭拉向身體前方移動，以對抗吸氣時胸腔負壓的作用，維持口腔. 9.
(10) 咽喉部管徑，對上呼吸道暢通扮演重要角色。舌肌與舌下神經呈現吸氣活動， 其開始時間比膈神經活動時間提前，稱之為吸氣前活性（pre-inspiratory activity，簡稱 pre-I）。其意義是在吸氣氣流進入呼吸道之前，上呼吸道骨骼 肌活動已經開始，增加肌肉張力，使上呼吸道管徑變硬 (stiffen)，有助於降低 吸氣氣流的阻力 (Fukuda and Honda, 1982; Hwang等，1983)。臨床上發現睡眠 呼吸中止症的病人，在病發時，舌肌吸氣活動降低、甚至消失，推測可能是 舌下神經吸氣活動降低，以致在吸氣時，胸腔負壓的作用下，使舌頭往身體 後方移動而堵住上呼吸道（Remmers等，1978） ，顯示舌肌與舌下神經呼吸活 動對上呼吸道暢通的重要性。 影響舌肌或舌下神經吸氣活動的因素很多，有些因素會促進舌下神經活 動，如二氧化碳濃度增加、氧濃度降低、氣道負壓（Hwang等，1983）以及 低程度呼氣末正壓（PEEP= 6-9 cmH2O，Lee等，2007b），可能有利於上呼吸 道暢通，而二氧化碳濃度增加與氧濃度降低，可能是刺激了中樞與週邊的化 學接受器；有些因素卻會抑制舌下神經活動，如少量麻醉劑（Hwang等， 1983） 、肺充氣（Hwang等，1987）或較大的呼氣末正壓（PEEP=15 cmH2O， Lee等，2007b）、辣椒素（Lee等，2007a），可能不利於上呼吸道暢通。 呼氣末正壓會阻擋呼氣氣流流出，使肺的體積增大，與肺充氣的效應相 似，不同程度的呼氣末正壓，可能代表不同大小的肺體積，暫時關掉人工呼 吸機之後，呼氣末正壓就不再影響舌下神經活動，呼氣末正壓與肺充氣的作 用可能是興奮SAR；而辣椒素的作用是興奮肺部的迷走神經C纖維，引起反射 作用，不僅降低舌下神經的吸氣活動，也抑制其pre-I活動（Lee等，2007a） ， 動物實驗發現，給予辣椒素會增加呼吸暫停的次數（Carley等，2004） 。此外， 辣椒素的作用也會抑制喉返神經的外展支活動（Lu等，2005） 。前述，分佈於 肺部的迷走神經傳入纖維有三種，其中的SAR與C纖維都會調節舌下神經與喉 返神經呼吸活動，我要問的問題是，RAR有沒有參於與上呼吸道運動神經活. 10.
(11) 動的調控作用？如果有，興奮RAR之後，對上呼吸道運動神經活動的影響如 何？可惜，目前並無明確的報導。. （二）喉返神經與聲門運動 支配聲門運動的喉返神經（recurrent laryngeal nerve；RLN） ，其運動神經 元細胞本體主要位於腦幹的疑核（nucleus ambiguus；NA） ，其軸突與迷走神 經混在一起進入胸腔，然後才從迷走神經主幹分出，沿氣管兩側折返喉部， 剪開喉部的甲狀軟骨後，可以見到喉返神經進入喉部後，分成外展支（abducent branch）與內收支（adducent branch），外展支比較短，內收支非常長，分別 支配喉部肌肉外展肌 (abducent muscle) 與內收肌(adducent muslce) 活動 (Lu 等，2005)。 外展肌與內收肌分別管制聲帶外展與內收。主要的外展肌是後環杓肌 (posterior cricoarytenoid muscle；PCA） ，於吸氣時收縮，拉動座落在環狀軟骨 後部上方的兩塊杓狀軟骨（arytenoid cartilage），由於杓狀軟骨的特殊杓狀構 造，在後環杓肌的拉動下，引起聲帶向外側展開，使聲門面積增大，降低對 吸氣氣流的阻力，使氣體容易進入肺（Bartlett, 1989）；主要的內收肌如外環 杓肌(lateral cricoarytenoid muscle；LCA） ，甲杓肌 (thyroarytenoid muscle；TA） 以及勺間肌（interarytenoid muscle；IA），於呼氣時收縮，促使聲帶向聲門的 中央移動（也就是內收） ，降低聲門的面積，增加聲門下壓力（Lu等，2006）， 猶如煞車作用似的，增加對呼氣氣流的阻力，使呼氣氣流緩慢呼出，有利於 肺泡的氣體交換 (Lara等，2002)。 甲杓肌於呼氣時收縮，使聲門內收、氣體呼出緩慢，可能有利於氣體交 換，從另一個角度看，甲杓肌於呼氣時收縮，使氣體停留在肺裡的時間延長， 維持呼氣末的肺體積；上述後環杓肌於吸氣時收縮，會促使杓狀軟骨將聲門 拉往外展開。所以，杓狀軟骨猶如翹翹板似的，當內收肌（如甲杓肌）收縮. 11.
(12) 時（呼氣時期） ，外展肌活動勢必降低，相反地，當內收肌活動降低時（吸氣 時期） ，外展肌活動則增強（Bartlett, 1989） 。在正常呼吸週期，內收肌與外展 肌活動的調控是非常精細的，但是在有些情況下，這種調節作用卻必須重新 整合，例如：在辣椒素所引起的反射作用，喉返神經內收支及其所控制的內 收肌活動會增強，相伴發生的是，外展支活動降低，以便聲門可以順利地關 閉（Lu等，2005，2006） 。從另一角度看，喉返神經內收支可能於吸氣時段受 到抑制，所以，才呈現吸氣後期活動(postinspiratory activity)，也就是呼氣一 期活動，最近的報導指出，這種抑制主要是藉由GABAA接受器達成的（Sun 等，2008） 。. 三、研究的理由與假說 實施連續式氣道負壓(CNAP)與呼氣末負壓（NEEP）時，會引起肺的體 積降低，也就是所謂肺消氣(Lung deflation)，會刺激迷走神經的RAR，引起的 反射作用，如大吸氣（augmented breath） 、呼氣時間縮短以及橫膈或膈神經活 動呈現tonic inspiratory activity (TIA)（Muller等，1980） ，所謂TIA是指吸氣肌 在呼氣末的活動，這是由於興奮RAR所引起的反射作用（Meessen等，1994; Sellick and Widdicombe, 1970），由於Lung deflation會促使肺體積減小，大吸 氣可能是要彌補肺體積降低，呼氣時間縮短會降低呼氣量，在這方面，Sammon 等 (1993)認為有三個因素會影響呼氣末肺體積(end-expiratory volume; EEV) 的大小，這三個因素分別是：第一，橫膈的活動，橫膈肌常在吸氣末，呈現 吸氣後的活動（post-inspiratory activity），其實也就是於呼氣時的活動，相當 於TIA，橫膈收縮活動代表吸氣作用，TIA等於是橫膈不斷地進行收縮以維持 肺的體積；第二，胸腔壁外彈 (chest recoil outward) 與肺臟內收作用 (lung recoil inward) ， 這 兩 個 力 量 的 平 衡 所 維 持 的 肺 體 積 就 是 功 能 肺 餘 容 積. 12.
(13) (functional residual capacity)，在CNAP的作用下，肺臟內收的程度會增大，使 得EEV降低；第三，上呼吸道的阻力，主要是聲門的內收作用，聲門在正常 呼氣之末，本就會有內收的作用，使呼出的氣流緩慢，利於氣體交換（Lara 等，2002） ，在CNAP或NEEP的作用下，引起反射作用，如果聲門的內收作用 加強，甚至於關閉，將阻擋氣流呼出，有利於氣體留在肺臟。從這樣的觀點 來看，推測在肺消氣（lung deflation）的情況下，喉返神經內收支活動可能會 增強，促使聲門降低面積或關閉，以阻擋氣流呼出，基於這種考慮，我們在 這裡提出一個假設，即在肺消氣引起RAR興奮時，可能會引起反射作用，促 使喉返神經內收支（呼氣支）活動增強，同時，為了使聲門的內收與外展作 用得以平衡、達到前述有關杓狀軟骨的翹翹板效應，喉返神經外展支（吸氣 支）的吸氣活動高度可能降低或至少不要有改變，不僅如此，舌下神經吸氣 活動也很可能伴隨著這種效應而有受到抑制，活動降低，使上呼吸道的阻力 增加。 在實施連續式氣道負壓(CNAP)的時間雖然很短，可是動物在沒有與外界 氣體交換（其實在實驗時是沒有送氣給動物） ，可能引起氧供應不足、二氧化 碳濃度增加，這將會影響實驗結果，因此，本實驗也以呼氣末負壓（negative end-expired pressure; NEEP）處理動物，在這樣的實驗狀況下，氣道壓力雖降 低，但是人工呼吸器仍然正常送氣給動物，使血液中的氧與二氧化碳濃度得 以維持恆定。. 四、研究目的 根據以上的論述與假設，為證明我們的推測，也就是說氣道負壓如CNAP 或NEEP引起反射作用，可能促使喉返神經內收支活動增強，同時伴隨者外展 支活動受到抑制以及舌下神經降低。本研究的主要目的是要探究喉返神經及 其內收支與外展支活動以及舌下神經活動對氣道負壓所引起反射作用的反. 13.
(14) 應，來證明我們的假說，為達到這樣的目的，本研究設計了三個實驗，採用 氣道負壓引起肺消氣技術來研究下列的問題是：第一，觀察整條喉返神經及 舌下神經在不同氣道壓力下的反應；第二，觀察喉返神經內收支與外展支活 動在不同氣道壓力下的反應；以及第三，研究喉返神經對肺消氣的反應與迷 走神經傳入神經纖維的關係，並排除與 TRPV1接受器的關係。. 14.
(15) 貳、材料與方法 （一）動物實驗前處理 本實驗使用Wistar品系雄性大白鼠，體重400 ~ 550克 (平均 507 g)。動物 購自台大動物中心，飼養於本系動物房，室溫25 ± 1 °C，12小時照光，12小 時黑暗。水與食物任由動物取用。實驗動物的麻醉與手術步驟，都經過國立 臺灣師範大學動物管理委員會核准。 實驗前，動物先秤重，然後由肌肉注射 0.5 mg/kg 的 atropine （Sigma, St. Louis, MO, USA） ，避免呼吸道分泌過多而影響呼吸順暢，約15分鐘後，依照 實驗動物的體重，於腹腔注射 urethane (1.2 g/kg，Sigma，St. Louis, MO, USA)，待麻醉後，使動物仰臥在保溫加熱墊上，並固定四肢，藉由肛溫計量 測體溫，適當的燈光照射以維持動物體溫於 37 ± 1℃。以止血鉗夾住動物後 肢指尖引起疼痛刺激，若血壓不穩定，則補充 urethane，補充的劑量是 0.12 g/kg，確認血壓穩定、麻醉完全後，進行一系列手術，包含股動、靜脈插管， 以及氣管插管，股動脈插管是測量血壓，股靜脈是用於注射藥物用，少數動 物也進行右頸靜脈插管，供注射capsazepine用。 實驗動物經 gallamine triethiode 處理後（5 mg/kg，Sigma） ，將氣管插管 接人工呼吸器，送氣頻率每分鐘約 60 ~ 70次，一次送氣體積約在 4-5 毫升 (每公斤體重約10毫升)，所送的氣體是純氧，人工呼吸器的呼氣管端接PE管， 置入水面下3公分，以增加呼氣阻力，是為呼氣末正壓（positive end-expired pressure；PEEP），維持在大約功能肺餘容積（functional residual capacity； FRC） ，在這樣的實驗條件下，動物的呼氣末二氧化碳濃度（end-tidal fractional concentration of carbon dioxide; FETCO2）經二氧化碳分析儀分析 （Gemini End-tidal O2 and CO2 analyzer, CWE Inc., Ardmore, PA,U.S.A），約在 0.04-0.05. 15.
(16) 間，即所謂高氧、二氧化碳濃度正常 (hyperoxic normocapnia)，若高或低於這 樣的範圍，則調整人工呼吸器的頻率或體積，以維持呼氣末二氧化碳濃度約 在 0.04-0.05 間。. （二）神經分離與神經活動記錄 1. 膈神經 膈神經支配橫膈，起源於第三、四脊髓神經基部，出脊髓後合成膈神經， 往胸腔方向去支配橫膈。分離時，先剪斷鎖骨，小心分離鎖骨下方及周圍組 織，可以見到第三、四脊髓神經所形成的臂神經叢，這些神經叢都是通往前 支的神經，唯有一條很細、走往胸腔的就是膈神經，將膈神經遠心端剪斷， 並蓋以沾有生理食鹽水的棉花保濕。實驗時，將膈神經安置於雙極電極，蓋 上凡士林與液態臘油（parafirm oil）相伴的混合物，以防止神經乾掉，電極 連接放大器(Grass preamplifier P511, Quincy, MA，USA）輸入端，神經活動經 放大、濾波(0.3-3 kHz）後，除顯示在示波器 (Tektronix 5111 , Beaverton, OR, USA）的螢幕上觀察外，也經積分器（time constant = 0.05 s）積分，原始的 膈神經活動與積分後的neurogram都傳輸至PowerLab系統（ADI Instuments, Sydney, Australia），經數位化處理，儲存於電腦硬碟中，待實驗後作離線 （off-line）分析。 2. 舌下神經 舌下神經從延腦出來後，支配舌肌。解剖時，先由動物下額腹面中線切 開皮膚，然後將皮膚往外側分離，找到鼓室，去除部份二腹肌（digastric muscle） 及組織，在鼓室內側可以找到頸動脈，見到舌下神經以斜向從頸動脈越過、 走向舌頭吻端，主要可分兩大支，在分支前剪斷，記錄到的活動就代表整條 舌下神經活動 (Lee等，2007a)。記錄方式與膈神經相同。. 16.
(17) 3. 喉返神經及其分支 喉返神經在進入胸腔後就與迷走神經主幹分離，折返出胸腔，沿氣管兩 側走向喉部，由甲狀軟骨的下緣腹側進入喉部，分離神經時是沿著氣管外側 找到喉返神經，小心分離使神經與氣管分開，並以小剪刀將喉返神經在進入 喉部前剪斷，蓋以沾有生理食鹽水的棉花保濕。 分離喉返神經的外展支（吸氣支）與內收支（呼氣支）較為困難，必須 借助解剖顯微鏡 (Wild)，先切開甲狀軟骨與甲狀軟骨下角（inferior horn of thyroid cartilage），在顯微鏡下才能看清楚這兩條分支，其中之一是在喉返神 經剛進入喉部就分出的外展支，走向氣管的內側，甚短，若要知道所分離的 是否是外展支，唯一的方法是將這條分支安置於單極電極上，經放大器放大， 如果具有明顯的吸氣節奏，那才是外展支。另一支較長，沿外側走向吻端， 也是先安置於雙極電極上，經放大器放大其活動，以確定具有明顯的呼氣活 動。實驗時，整條喉返神經，或是喉返神經外展支與內收支，都是經由放大 器（Grass P511） ，將訊號放大並濾波（0.3 ~ 3 kHz） ，神經活動也是一方面顯 示在示波器（Tektronix 5111）螢幕上，一方面經積分器（time constant = 0.05 s） 積分後，神經的原始活動與積分後的訊號皆經由PowerLab系統數位化，儲存 於電腦硬碟中，以便實驗完成後作離線分析。. （三）血壓 將股動靜脈插管接壓力功能轉換器（pressure transducer, Grass P23XL, Quincy, MA, USA）的輸入端，將血壓訊號轉換成電訊號，經由放大器（Grass preamplifier 7P1）放大，再經由PowerLab系統加以數位化，與神經活動訊號 同時儲存在硬碟。. 17.
(18) （四）肺消氣 (lung deflation) 裝置 引起肺消氣所用的裝置是water trap system (圖一)，利用這樣的裝置可以 產生連續的呼吸道負壓 (continuous negative airway pressure; CNAP)，使大鼠 的肺消氣，刺激肺的快適應接受器，引起反射作用。這樣的裝置主要包括三 個部份，第一個部份是氣體瓶，圖中有兩個，一個是P瓶，另一個是N瓶，P 瓶是產生正壓的系統，不是本實驗所用，實驗時，夾住圖中的N2、N3與P1 時，然後從N1抽氣，N瓶內就會引起負壓。在這個N瓶的瓶蓋上穿三個小孔， 其中兩孔插入兩支玻璃管，注入水後，使這兩支玻璃管的末梢在水面下的深 度，分別是1與3 cm，當N1抽氣時，這個N瓶內部為負壓，這兩支玻璃管就分 別代表CNAP = -1 與 -3 cmH2O（說明：使用兩支玻璃管只是為使用方便，當 夾住那支水面下3 cm的玻璃管時，只有那支在水面下是1 cm的玻璃管才會呈 現負壓，也就是 -1 cmH2O，同樣地，若夾住另一支玻璃管，則可以產生 -3 cmH2O的CNAP，第三個小孔則連接P2與P3管，且連接到動物的氣管插管， 如此，N瓶所產生的CNAP就會傳送給動物，引起動物lung deflation。可是當 在N瓶抽氣時，由於氣泡關係，會使得所呈現的負壓基線太粗，為減低基線的 粗細，需要一個較大的緩衝體積，這就是第二部份的大塑膠桶，體積約20公 升 (本實驗是用兩個10公升的塑膠桶聯在一起）。第三個部份是一個閥 (valve，圖中的V)與測量CNAP的功能轉換器(transducer，圖中的T)，實驗時， 閥是關閉的，當N1抽氣的時候，N瓶內是負壓，只有在閥打開時，負壓就會 立即傳送給動物，引起CNAP，大小由transducer (T)量測。 這個引起肺消氣的裝置是連接在動物呼氣管與人工呼吸器之間的一個三 向閥上，這個閥的第三個開口連接肺消氣裝置，在未進行CNAP的實驗時是關 閉的，於是動物所呼出的氣體就可以從人工呼吸器的oultet（也就是from animal 這個出口）呼出。動物在正常狀況下，由人工呼吸器送氣，當人工呼吸器不 送氣、動物所呼出的氣體則由PE管將所呼出氣體導入水面下3 cm，所以是. 18.
(19) PEEP= 3 cmH2O，以維持肺的體積，這也是本實驗的對照。 氣道壓力的變化如正常 PEEP= 3 cmH2O以及CNAP都由壓力轉換器 (pressure transducer, Grass P23XL, Quincy, MA, USA) 把壓力訊息傳輸到 PowerLab系統，經數位化之後，與神經活動以及血壓同時儲存於硬碟。 呼氣末負壓是將人工呼吸器的outlet藉由PE管安置於水面下，然後啟動 water trap system，就可以產生 NEEP= -1 與 -3 cmH2O的負壓。也就是說， 在-1 與 -3 cmH2時，人工呼吸器仍然送氣給動物。. （五）實驗設計 實驗分為三部份，第一部份實驗的目的是要瞭解整條舌下神經、喉返神 經以及膈神經對RAR興奮的反應，首先是進行對照狀態下，也就是動物的氣 道壓力處在 PEEP= 3 cmH2O時，這三條神經的活動；繼而進行氣道壓力處在 0 cmH2O的時候，觀察並記錄這三條神經活動的反應，方法只要將水面下的 PE管提升到水面就可以，其實僅需將動物的呼氣管對空氣即可；然後進行 CNAP實驗，此時必須先在N1抽氣，並同時關閉人工呼吸器與打開三向閥的 第三個開口，使CNAP連通動物，在這個實驗，我們剛開始的時候，所使用的 CNAP是 -5 cmH2O與 -10 cmH2O，可是這三條神經的反應很不穩定，經常看 不到明顯的反應，且-5與 -10 cmH2O所引起的反應，也沒有明顯的差異，推 測 可 能 是 負 壓 太 大 ， 可 能 引 起 部 份 氣道 塌 陷 ， 於 是 降 低 負 壓 為 -1與 -3 cmH2O，發現在這樣的氣道負壓對喉返神經的反應明顯。由於先前的實驗結 果指出，在呼氣末正壓PEEP= 6 cmH2O的狀態下，舌下神經與喉返神經吸氣 活動增強，且活動開始時間提前，為了比較呼氣末正壓與負壓的影響，本實 驗也觀察舌下神經與喉返神經在PEEP= 6 cmH2O時的反應。所以，第一部份 實驗所使用的氣道壓力是 6、3、0、-1、-3 cmH2O，其中3 cmH2O是對照。由 於實施CNAP時，動物沒有接受人工呼吸器的氣體，時間雖然僅短暫10秒，可. 19.
(20) 是卻有可能發生二氧化碳濃度增加以及氧濃度降低，於是，也進行呼氣末負 壓的實驗，也就是在開啟water trap system時，人工呼吸器仍送氣給動物，稱 此為呼氣末負壓(negative end-expired pressure; NEEP)。 在每進行一次肺消氣實驗後，會利用止血篏夾住靠近動物端的呼氣管， 使人工呼吸器連續送3次潮氣容積量（tidal volume；VT），使肺過度充氣，避 免因肺消氣而使部份肺泡塌陷，然後讓動物休息5分鐘，再進行下一個實驗。 第二部份實驗的目的是觀察喉返神經外展支與內收支對CNAP與NEEP的 反應，喉返神經具吸氣與呼氣活動，分別是喉返神經外展支與內收支所呈現 的活動（Lu等，2005），第一部份實驗結果發現在CNAP與NEEP的作用下引 起反射性反應是，整條喉返神經在吸氣時間與呼氣時間的活動高度都增強， 可是舌下神經吸氣活動卻降低，且舌下神經與喉返神經吸氣活動開始時間卻 延後，暗示喉返神經吸氣活動可能受到抑制而高度降低，可是整條喉返神經 在吸氣時間的活動卻增強，這是不合理且矛盾的，喉返神經這樣的反應，先 前Lu等（2002）的研究指出辣椒素刺激肺迷走神經C纖維時，所得結果也是 整條喉返神經的吸氣活動與呼氣活動都增強，可是若分別觀察喉返神經內收 支與外展支的反應時，卻發現內收支的反應是活動高度增強、活動開始時間 提前，而外展支的反應是活動高度降低、活動開始時間延後（2005） ，因此， 有必要同時觀察喉返神經外展支與內收支，對於CNAP與NEEP引起肺消氣的 反應，以確定喉返神經吸氣活動究竟是被興奮而高度增強，或是被抑制而降 低，這一點非常重要，理由是，若內收支的活動增強，則外展支的活動應降 低，才能達到杓狀軟骨的翹翹板作，並確保聲門的面積降低或關閉（Lu 等， 2006） ，因此，如果CNAP或NEEP確實會引起聲門關閉，那麼，喉返神經外展 支活動增強，並配合內收支活動降低才合理，不應該是吸氣活動與呼氣活動 都同時增強，這必須同時觀察喉返神經內收支與外展支活動對於CNAP與 NEEP的反應，才能解釋這種矛盾且不合理的反應。同樣地，在這一部份的實. 20.
(21) 驗所使用的氣道壓力與第一部份的實驗完全相通，也是CNAP與NEEP且定在 6、0、-1、-3 cmH2O，其中3 cmH2O是對照。 第三部份實驗的目的是為了釐清上呼吸道運動神經活動對於氣道負壓改 變的反應，是否與TRPVI受器有關，之所以有此疑慮是由於從第二部分實驗 所得結果，確實是喉返神經內收支活動增強，外展支活動雖沒有明顯降低， 可是其活動開始時間卻顯著延後，這與辣椒素作用所得結果極為相似，過去 的文獻雖然沒有指出CNAP或NEEP會刺激到C纖維，可是許多刺激RAR的因 素也會同時興奮C纖維（Sant'Ambrogio & Widdicombe，2001） 。為免除這樣的 疑慮，本研究利用TRPV1受器拮抗劑，然後再進行CNAP或NEEP實驗。所以 實驗前由頸靜脈插管，待做完第一次氣道壓力 6、0、-1、-3 cmH2O的實驗後， 由頸靜脈打入TRPV1拮抗劑capsazepine（CZP；4.5 mg/kg）做預處理，待2分 鐘後，以同樣方法執行氣道壓力變化，觀察舌下神經與喉返神經的反應是否 受到影響。有少數動物則於切斷兩側迷走神經前、後，進行氣道負壓的反射 性反應。. （六）藥物配製 1. Atropine: Atropine（Sigma）以生理食塩水配製，濃度是0.5 mg/ml，儲存於 棕色瓶，保存在4 ℃冰箱中。實驗前，由動物下肢肌肉注射，劑量是0.5 mg/kg，防止動物於實驗過程中因粘液分泌過多阻塞呼吸道。 2. Urethane: Urethane（Sigma）以生理食塩水配製濃度為0.3 mg/ml，實驗時， 依動物體重由腹腔注射，注射的劑量是 1.2 g/kg。 3. Gallamine triethiodide: Gallamine triethiodide（Sigma）也是溶於生理食塩水， 濃度是5 mg/ml，儲存在棕色瓶以避光，保存於4 ℃冰箱。在確定動物麻 醉後，立即由股靜脈注射，注射劑量是5 mg/kg，注射後，動物就不再自動 呼吸，立即接上人工呼吸器。在實驗過程中，氣道壓力的變化也是藉由. 21.
(22) PowerLab將之數位化，所以，氣道壓力的變化曲線也是顯示於電腦的螢幕 上，可藉由觀察氣道壓力的變化來監控動物是否有恢復自發性呼吸的現 象，適時補充2.5 ~ 5 mg/kg的Gallamine triethiodide。 4. Capsazepine: Capsazepine (Tocris) 是先溶解在DMSO (Dimethyl sulfoxide, Sigma, St Louis, MO, USA），濃度是0.1 M，實驗前再以80 %生理食塩水， 10% Tween 80作為溶劑來稀釋成4.5 mg/ml。. （七）實驗資料分析與統計 這些已經數位化、且積分後的神經活動，都儲存在電腦硬碟中，以便進 行離線分析。分析時，利用程式語言visual C++所撰寫的程式，分析神經活動 高度，吸氣時間(TI)，呼氣時間(TE)，所謂的吸氣時間(TI)是指膈神經開始放電 至放電結束的時間；呼氣時間(TE)是指膈神經放電結束到下一次放電前的時 間；將吸氣時間加呼氣時間，就得到呼吸週期總時間（total duration of the respiratory cycle; TTOT） 。分析喉返神經或舌下神經活動高度時，程式會自動判 別神經活動的開始時間，以膈神經為指標，分析在TI時期的活動最高高度， 就是吸氣活動高度，而在TE時期的高度為呼氣時間的活動高度，先分析lung deflation前的10個呼吸週期活動，並平均作為對照，然後分析lung deflation後 每一個呼吸週期的高度，共分析五個呼吸週期，分別稱之為第一、二、三、 四以及五次呼吸週期，一般來說，lung deflation後第一次呼吸週期的反應都比 第二次呼吸週期的反應大（也就是活動的高度比較高） ，所以，第一次呼吸週 期的反應就代表神經對lung deflation刺激的立即反應，有時到了第五次呼吸週 期，神經活動還高於刺激前的高度，所以，就多分析幾次呼吸週期，以判斷 神經活動何時恢復到正常。 核計神經活動的開始時間（onset time）與吸氣前活動高度：喉返神經外 展支與舌下神經都具有吸氣前活動（pre-I） ，所謂吸氣前活動其實就是膈神經. 22.
(23) 開始活動前的活動高度，也是前一次呼吸週期在呼氣後半段時間的活動，相 當於呼氣二期(E2)的活動，我們想瞭解pre-I活動是否會受到lung deflation的影 響，分析方法仍是依賴程式，這個分析程式會自動判別活動的開始時間，當 程式決定了膈神經活動的結束時間時，也同時訂定了喉返神經外展支與舌下 神經活動的結束時間，神經活動開始時間與結束時間的差就是該神經的活動 時間，將膈神經活動時間減去喉返神經外展支的活動時間，就是喉返神經外 展支的pre-I活動開始時間，同理，將膈神經活動時間減去舌下神經的活動時 間就是舌下神經的pre-I活動開始時間，所以，若是得到的為負值，則表示神 經的放電時間早於膈神經；若為正值，就表示神經活動的開始時間比膈神經 開始放電的時間較晚。依照這樣的方式，程式也可以分析pre-I活動的高度。 有關喉返神經內收支的呼氣活動，原本是在呼氣早期（或稱呼氣一期）活動， 但是在受到氣道CNAP或NEEP的作用時，卻延伸其活動到呼氣二期（E2）， 甚至還延伸到吸氣開始後才停止，這種延伸到E2時期的活動高度，必須以手 工方式分析，方法是以手工訂定膈神經開始活動前約100 ms的時段，然後由 程式自動分析在這100 ms時段內的神經活動高度。 分析血壓與心跳，是利用PowerLab所附軟體中的Data pad Module。進入 Data pad Module後，選取所紀錄的一段血壓訊號，在這個Module的cycle variables選取「Average 1/3 max + 2/3 min」就可以核計平均血壓，若是在cycle variables選取rate就可以核計心跳，唯一必須注意的事是要查看是否每一個心 動週期都有trigger到。血壓與心跳對照是分析lung deflation前5秒的平均值， 而lung deflation刺激期間取5秒的平均血壓為實驗值。 統計分析是採用SigmaStat version 2.0軟體，進行multiple comparisons test，先以one-way ANOVA repeated measures tests檢定，若有顯著性差異，再 以Student-Neuman-Kurls進行post-hoc檢定分析。當要比較給藥前、後或是切 斷迷走神經前、後是否有差異時，則採用 two-way ANOVA repeated measures. 23.
(24) tests，再以Student-Neuman-Kurls post-hoc檢定分析。當P值小於0.05即表示有 顯著差異，所有數據皆以平均值 ± 標準差 (standard error of mean)表示。. 24.
(25) 参、結果 一、氣道壓力變化對心肺的影響 1. 血壓與心跳的反應 在正常呼氣末正壓 (PEEP) 等於 3 cmH2O的狀況下，也就本研究的對照 狀況，CNAP與NEEP的刺激前平均血壓分別是92.94 ± 1.96 mmHg與93.37 ± 1.89 mmHg（圖二與三） 。當以連續性氣道負壓刺激時，CNAP= 0 cmH2O，血 壓上升為106.52 ± 1.65 mmHg（圖三A，P＜0.01與對照相比較） ，當CNAP＝-1 或 -3 cmH2O時，血壓分別顯著上升為101.48 ± 2.15 mmHg（P＜0.05） 、103.10 ± 2.01 mmHg（P＜0.05）。當以間歇式氣道負壓（或呼氣末負壓NEEP）刺激 時，於PEEP= 0 cmH2O，血壓上升為100.63 ± 1.78 mmHg（圖三C，P＜0.01與 對照相比較） ，當NEEP＝-1或 -3 cmH2O時，血壓分別顯著上升為99.74 ± 1.89 mmHg（圖三C，P＜0.01）與99.04 ± 1.87 mmHg（圖三C，P＜0.01） 。相對地， 當提高呼氣末正壓到 6 cmH2O時，血壓下降（圖二），平均為86.59 ± 2.40 mmHg（圖三A，P＜0.05）。正常狀況下（對照），CNAP與NEEP的刺激前平 均心跳分別是每分鐘447.91 ± 5.21次與450.21 ± 5.17次，使用這兩種刺激法來 降低氣道壓力到0或-1、-3 cmH2O時，對心跳沒有明顯的影響（圖三B與D， P>0.05） ，PEEP提升到 6 cmH2O時，心跳也沒有明顯的變化（圖三B，P>0.05） 。. 2. 膈神經活動與呼吸型態的反應 不同的氣道負壓對膈神經活動高度在刺激後瞬間的第一個呼吸週期雖沒 有顯著的影響（圖二與四D、H），可是CNAP與NEEP的刺激卻都會引起膈神 經產生連續性活動，在執行38次的CNAP＝ -1 cmH2O時，有32次呈現連續性 活動（圖二C） ，而在執行 CNAP＝ -3 cmH2O時，膈神經連續性活動佔了31/37 次，所以，總共是63/75次，約84%。NEEP的刺激引起膈神經的連續性活動，. 25.
(26) 在執行27次的NEEP＝ -1 cmH2O時，有19次呈現連續性活動（圖二E） ，而在 執行NEEP＝ -3 cmH2O時，膈神經連續性活動佔了21/27次（圖二F） ，所以， 總共是40/54次，約74%。對呼吸型態有明顯的影響，吸氣時間（TI）隨氣道 正壓上升而縮短，相反地，卻隨著氣道壓力降低而略為延長。在對照氣道壓 力PEEP= 3 cmH2O時，吸氣時間基礎值是0.29 ± 0.01秒，當呼氣末正壓提升到 6 cmH2O時，吸氣時間縮短，於第一呼吸週期，縮短為0.25 ± 0.01秒（圖四A， P＜0.01），第二呼吸週期，縮短為0.23 ± 0.01秒（P＜0.01），維持在這樣的縮 短狀態數個呼吸週期，然後逐漸恢復。降低氣道壓力則有延長吸氣時間的趨 勢，使用CNAP刺激，當氣道壓力等於0 cmH2O時，第一次呼吸週期的吸氣時 間（TI）由基礎値0.28 ± 0.01秒，顯著延長為0.34 ± 0.01秒（圖四A，P＜0.01）； 當CNAP＝ -1 cmH2O時，TI在第一次呼吸週期就顯著延長（P＜0.05），由對 照（0.29 ± 0.01秒）顯著延長為0.33 ± 0.01秒，並且顯著延長數個呼吸週期； 當CNAP= -3 cmH2O時，其吸氣時間與氣道壓力降低前相比，卻沒有顯著延長 (圖四A，P>0.05） 。使用NEEP刺激，當氣道壓力等於0 cmH2O時，第一次呼吸 週期的吸氣時間（TI）由基礎値0.29 ± 0.01秒，顯著延長為0.34 ± 0.01秒（圖 四E，P＜0.01） ；當NEEP＝ -1 cmH2O時，TI在第一次呼吸週期就顯著延長（P ＜0.01） ，由對照（0.29 ± 0.01秒）顯著延長為0.33 ± 0.01秒，並且顯著延長數 個呼吸週期；當NEEP= -3 cmH2O時，吸氣時間與氣道壓力降低前相比，卻沒 有顯著延長（圖四E，P>0.05）。 呼氣時間（TE）對氣道壓力變化的反應與TI不同，TE在對照的基礎值是 0.68 ± 0.01秒（圖四B），提高呼氣末正壓到 6 cmH2O，第一呼吸週期延長為 1.11 ± 0.07秒（圖四B，P＜0.01） ，持續三個呼吸週期（圖四B，P＜0.05） ，然 後就逐漸恢復。當CNAP刺激時，氣道壓力降到0 或-1與 -3 cmH2O時，呼氣 時間縮短，氣道壓力在0 cmH2O時，第一呼吸週期，由0.68 ± 0.01秒基礎値縮 為0.52 ± 0.02秒（P＜0.01） ，持續數個呼吸週期（圖四B，P＜0.01）然後就逐. 26.
(27) 漸恢復；CNAP= -3 cmH2O時，第一呼吸週期，TE 縮短為0.40 ± 0.03秒（P＜ 0.01），第二呼吸週期然開始逐漸恢復，仍然顯著縮短（P＜0.01），維持至少 五次呼吸週期之後，逐漸恢復。CNAP= -1 cmH2O，TE 的反應與 -3 cmH2O非 常相似，第一呼吸週期TE 縮的最短，由0.67 ± 0.01秒基礎値縮為0.45 ± 0.02秒 （P＜0.01） 。當NEEP刺激時，氣道壓力降到0 或-1與 -3 cmH2O時，呼氣時間 縮短，氣道壓力在0 cmH2O時，第一呼吸週期，由0.68 ± 0.01秒基礎値縮為0.59 ± 0.01秒（P＜0.01） ，持續數個呼吸週期（圖四F，P＜0.01）然後就逐漸恢復； NEEP= -3 cmH2O時，第一呼吸週期，TE 縮短為0.55 ± 0.02秒（P＜0.01），第 二呼吸週期然開始逐漸恢復，仍然顯著縮短（P＜0.01），維持至少五次呼吸 週期之後，逐漸恢復。NEEP= -1 cmH2O，TE 的反應與 -3 cmH2O非常相似， 第一呼吸週期TE 縮的最短，由0.68 ± 0.01秒基礎値縮為0.59 ± 0.01秒（P＜ 0.01）。 就呼吸總時間的反應看，呼氣末正壓6 cmH2O時，總呼吸時間（TTOT）於 第一呼吸週期顯著增長，由0.96 ± 0.01秒基礎値增為1.35 ± 0.07秒（圖4C，P ＜0.01） ；不同的刺激方法與不同程度的氣道負壓，只有 CNAP與NEEP＝ -3 cmH2O的呼吸總時間最短，在第一呼吸週期，分別由0.96 ± 0.01秒基礎値縮為 0.70 ± 0.03秒（P＜0.01）與由0.97± 0.01秒基礎値縮為0.84 ± 0.01秒（P＜0.01） ； CNAP與NEEP＝ -1 cmH2O時，第一呼吸週期，分別由0.96 ± 0.01秒基礎値縮 為0.79 ± 0.03秒（圖四C，P＜0.01）與0.88 ± 0.01秒（圖四G，P＜0.01） 。當氣 道壓力等於0 cmH2O時，CNAP與NEEP的刺激，呼吸總時間與對照組相比， 在第一呼吸週期，CNAP的刺激由0.96 ± 0.01秒基礎値縮為0.85 ± 0.02秒（P＜ 0.01），而NEEP的刺激則由0.96 ± 0.01秒基礎値縮為0.93 ± 0.01秒（圖四G，P ＜0.05），使用CNAP會使得呼吸總時間縮短的反應會顯著持續前幾個呼吸週 期後逐漸恢復，但是NEEP卻會於刺激後第二呼吸週期開始就恢復。. 27.
(28) 二、氣道壓力改變對喉返神經呼吸活動的影響 1. 整條喉返神經活動的反應 喉返神經在PEEP= 3 cmH2O的對照下，呈現明顯的吸氣與呼氣活動，吸 氣活動與膈神經同步，呼氣活動是在膈神經活動結束後呈現出來（圖二） 。在 CNAP與NEEP的實驗，當氣道壓力PEEP從 3 cmH2O降低到0 cmH2O或提升到 6 cmH2O時，對喉返神經吸氣活動並無明顯的影響，降低到 -1 cmH2O時，喉 返神經的吸氣活動也無明顯的反應（圖二C） 。當氣道負壓等於 -3 cmH2O時， 喉返神經的吸氣活動高度增強（圖二D） ，在CNAP與NEEP刺激後的第一次呼 吸週期，喉返神經吸氣活動高度平均分別是對照的144.59 ± 10.52%（圖五A， P＜0.01）與133.68 ± 5.71 %（圖五C，P＜0.01），並且CNAP於刺激後的第二 次呼吸週期達最高，為對照組的172.61 ± 41.24%（圖五A，P＜0.01） ，而後活 性逐漸降低並恢復，NEEP的作用則於第一次呼吸週期就達到最大的吸氣活動 高度。分析整條喉返神經的呼氣活動，呼氣末正壓 6 cmH2O與0 cmH2O時， 對於喉返神經呼氣活動都沒有顯著的影響（圖二A） 。降低氣道壓力CNAP= 0， -1 cmH2O時，喉返神經的呼氣活動增強（圖二B、C） ，執行CNAP後的第一次 呼吸週期，喉返神經呼氣活動提升，分別平均是對照的115.21 ± 5.97 %（圖五 B，P＜0.05）與167.29 ± 10.21%（圖五B，P＜0.01） ，第二呼吸週期以後稍為 降低，但CNAP= -1 cmH2O仍然維持比對照明顯增強至少到第五次呼吸週期 （圖五B，P<0.01） ，然後才逐漸降回到對照（圖二C與五B） 。氣道壓力CNAP= -3 cmH2O時，喉返神經呼氣活動增強幅度更大（圖二D） ，執行CNAP後的第 一與第二次呼吸週期，其活動平均值分別提高為對照的241.20 ± 18.30 %與 208.76 ± 14.64%（圖五B，兩者的P＜0.01），實施CNAP= -3 cmH2O後第三次 至第五次呼吸週期，喉返神經呼吸活動仍顯著高於對照（圖五B，P<0.01）， 然後漸漸降低恢復到對照值（圖五B） 。執行NEEP = -1 cmH2O時，喉返神經 呼氣活動高度顯著增強，刺激後的第一次呼氣活動表現是刺激前的164.71 ±. 28.
(29) 15.71%（圖五B，P＜0.05），氣道壓力NEEP= -3 cmH2O時，喉返神經呼氣活 動增強（圖二F） ，執行NEEP後的第一與第二次呼吸週期，其活動平均值分別 提高為對照的237.69 ± 27.65 %與228.98 ± 24.72 %（圖五D，兩者的P＜0.01）， 甚至到執行NEEP厚的第五次呼吸週期，喉返神經呼吸活動仍顯著高於對照 （圖五D，P<0.01），然後漸漸降低恢復到對照值。. 2. 喉返神經內收支與外展支活動的反應 (1) 喉返神經內收支呼氣活動的反應 從整條喉返神經的反應判斷，其外展支吸氣活動增強可能是受到內收支 呼氣活動增強的影響所引起（Lu等，2005） ，要想瞭解喉返神經內收支的反應， 只有分別記錄喉返神經的外展支與內收支活動。同樣地，以這幾種不同的氣 道壓力（6、0、-1以及-3 cmH2O），觀察並比較這兩條喉返神經分支對CNAP 與NEEP刺激的反應。在對照 PEEP= 3 cmH2O的情況下，喉返神經內收支於 膈神經放電結束時立即呈現出來，具早期呼氣活動，放電活動到呼氣時間約 一半時停止，所以，僅在E1呈現活動（圖六G） ，氣管壓力從PEEP= 3 cmH2O 降低到 0 cmH2O 或 CNAP= -1與 -3 cmH2O時，喉返神經內收支被興奮，不 僅在E1時活動高度增強，而且在E2時也因為被興奮而呈現活動（請見圖六G， 在CNAP剛剛在呼氣末期開始降低時，有一個額外的活動，以水平雙鍵頭表 示，這個額外的活動，在執行CNAP之前是沒有的） ，以致原本只有在E1才活 動，卻延長到E2仍有活性，從另一個角度看，活動的時間延長（圖六B、C、 D與G），茲分別敘述如下。三種不同CNAP氣道壓力對喉返神經內收支在E1 時期的活動，在刺激後的立即反應，也就是刺激後第一次呼吸週期的活動， 呈線性劑量反應（dose-dependent response），CNAP = 0、-1與 -3 cmH2O三種 CNAP氣道壓力分別促使其在E1的活動是對照的174.46 ± 16.81%（圖七A，P ＜0.01） 、224.70 ± 27.58%（圖七A，P＜0.01）以及232.67 ± 23.02%（圖七A，. 29.
(30) P＜0.01，與對照相比）。這種劑量反應仍然呈現於第二次與第三次呼吸週期 （圖七A，P＜0.01，與對照相比） ，甚至是第四次呼吸週期以後，內收支的反 應雖不再呈劑量反應，但仍然高於對照值（P＜0.01），這種顯著性增強維持 在刺激結束後才逐漸恢復（圖六B、C與D）。而NEEP = 0、-1與 -3 cmH2O這 三種氣道壓力則分別促使其在E1的活動增強為刺激前對照的160.13 ± 12.01% (圖七D，P＜0.01） 、187.09 ± 14.65%（圖七D，P＜0.01）以及284.84 ± 30.68% (圖七D，P＜0.01，與對照相比） 。這種劑量反應維持了五個呼吸週期（圖七D， P＜0.01，與對照相比），然後才逐漸恢復（圖六E與F）。 分析喉返神經內收支在E2的反應比較困難，主要是E2的開始時間點不容 易與E1的結束點劃分開來，可是在E2的反應卻是非常清楚（圖六G） ，仔細觀 察內收支在E2時期的活動，結束點並非是在吸氣前，而是在吸氣一段短時間 之後才結束（圖六G的左邊水平雙箭頭） ，由於無法得知E2的開始時間，所以 選擇在膈神經開始活動前，也就是E2即將結束前的活動高度，作為內收支延 長到E2的反應，本研究選在膈神經開始活動前約100 ms時段內的高度，經分 析所得結果是，當執行CNAP氣道壓力為 0、-1與 -3 cmH2O刺激後的第一次 （立即）呼吸週期的反應呈劑量反應，分別增強為對照的172.81 ± 17.25%、 221.21 ± 25.47%以及230.83 ± 23.17%（圖七B，與對照相比，都是P＜0.01） ， 而第二次呼吸週期的高度，仍然是呈現劑量反應（圖七B，P＜0.01） ，這種明 顯增強反應維持到刺激結束後，才逐漸恢復（圖六B、C與D與七B）。而執行 NEEP氣道壓力為0、-1與 -3 cmH2O刺激後的第一次（立即）呼吸週期的反應 亦呈劑量反應，分別增強為對照的160.22 ± 12.00%、187.94 ± 14.77%以及 279.84 ± 28.94%（圖七E，與對照相比，都是P＜0.01） ，而第二次呼吸週期的 高度，仍然是呈現劑量反應（圖七E，P＜0.01） ，這種明顯增強反應維持到刺 激結束後，才逐漸恢復（圖六E與F以及圖七E） 。 顯然地，喉返神經內收支對氣道壓力為0、-1與-3 cmH2O的刺激，還延長. 30.
(31) 其活動的時間，從E1延到E2，有趣的是這樣的情形並未在E2末結束（圖六G） ， 因此，本研究也進一步分析內收支活動在刺激後的活動時間（duration of Add RLNA），發現活動時間從原本在呼氣中期就停止，由於氣道壓力的刺激，延 長其活動至吸氣後某一時段，使得在刺激後第一或第二次呼吸週期的活動連 在一起、形成連續性活動（圖六G），為便於分析，本研究以其在吸氣時期最 低的活動高度作為E2活動的結束點，以CNAP氣道負壓刺激後的第一呼吸週 期以及第二呼吸週期內收支活動時間都有延長表現，當CNAP氣道壓力等於0 cmH2O的時候，由對照的基礎値0.47 ± 0.02秒分別顯著延長為0.61 ± 0.03秒（P ＜0.01） 、0.64 ± 0.03秒（P＜0.01） ；當CNAP= -1 cmH2O時，由基礎値0.50 ± 0.02 秒分別延長為0.70 ± 0.02秒（P＜0.01） 、0.71 ± 0.04秒（P＜0.01） ；而當CNAP= -3 cmH2O時，由基礎値0.50 ± 0.02秒分別延長為0.71 ± 0.04秒 （P＜0.01） 與 0.75 ± 0.03秒（P＜0.01），這三種不同的CNAP氣道負壓於刺激後的第三呼吸週期 開始逐漸恢復刺激前的內收支活動時間（圖六B、C、D）。而NEEP氣道壓力 等於 0 cmH2O的時候，第一呼吸週期以及第二呼吸週期內收支活動時間由對 照的基礎値0.49 ± 0.02秒分別顯著延長為0.68 ± 0.03秒（P＜0.01） 、0.76 ± 0.02 秒（P＜0.01） ；當NEEP= -1 cmH2O時，由基礎値0.50 ± 0.02秒分別延長為0.79 ± 0.02秒（P＜0.01）、0.85 ± 0.02秒（P＜0.01）；而當NEEP= -3 cmH2O時，由 基礎値0.50 ± 0.02秒分別延長為0.83 ± 0.02秒（P＜0.01）與 0.88 ± 0.02秒（P ＜0.01） ，這三種不同的氣道負壓亦是於刺激後的第三呼吸週期開始逐漸恢復 刺激前的內收支活動時間（圖六E、F以及圖七F）。 提高呼氣末正壓會抑制喉返神經內收支的呼氣活動，PEEP從3增加到 6 cmH2O時，內收支的活動高度降低，刺激後第一次呼吸週期的在E1時期的活 高度，顯著降低為對照的66.59 ± 6.39%（圖7A，P＜0.01），維持在這樣低的 活動（P＜0.01）到刺激結束，才逐漸恢復，不僅如此，活動時間也縮短，立 即的反應（刺激後的第一呼吸週期）是從對照基礎値0.49 ± 0.03秒縮短為0.37. 31.
(32) ± 0.03秒（圖七C，P＜0.05） ，這種受到抑制的反應於刺激後的數個呼吸週期， 仍保持顯著性的差異（圖七C，P＜0.01）。. (2) 喉返神經外展支吸氣活動的反應 氣道壓力變化對喉返神經外展支吸氣活動高度的影響不大，無論是提高 呼氣末正壓到 6 cmH2O或是降低到 0 cmH2O，甚至是執行CNAP或是NEEP= -1 或 -3 cmH2O，喉返神經外展支活動高度都不具顯著差異（圖八A、C）。 但是對於喉返神經外展支吸氣活動的開始時間（onset time of discharge）卻有 顯著的影響，外展支的吸氣活動比膈神經提前，平均是 -245.02 ± 54.39毫秒， 當氣道壓力PEEP提高到 6 cmH2O時，外展支的吸氣前活動更為提前，從對照 -245.02 ± 54.39毫秒更加提前到 -515.80 ± 64.73毫秒（圖八B，P＜0.01） ，CNAP 氣道壓力0、-1 與 -3 cmH2O時，活動的開始時間會延後，分別是由基礎値延 後為 -80 ± 35.30毫秒（P＜0.01） 、-22.58 ± 44.35毫秒（P＜0.01） ，以及 -18.50 ± 38.546毫秒（圖八B，P＜0.01） 。而NEEP氣道壓力設定在 0、-1 與 -3 cmH2O 時，活動的開始時間亦會延後，分別是由基礎値-262.13 ± 52.94毫秒延後為 -107.00 ± 41.26毫秒（P＜0.01） 、-28.83 ± 32.69毫秒（P＜0.01） ，以及 -0.17 ± 9.68毫秒（圖八D，P＜0.01）。. (3) 氣道負壓興奮喉返神經內收支並抑制外展支活動與肺C纖維無關 氣道壓力降為 0 cmH2O或是CNAP= -1與 -3 cmH2O引起反射作用，既興 奮喉返神經內收支的呼氣活動，也同時抑制喉返神經外展支的吸氣活動，這 種反應與辣椒素及anandamide所引起的反射作用，非常相似（Lu等，2005； Tsai等，2007） ，辣椒素與anandamide的作用是刺激了肺迷走神經C纖維，因此， 使人聯想到有無可能是CNAP也同時刺激到肺部的C纖維呢？雖然，本研究所 用的CNAP程度很低，可能不至於興奮肺部的C纖維，可是這種疑慮卻很難以 排除，為了排除這樣的疑慮，本研究以capsazepine (CZP，劑量是4.5 mg/kg) 阻 32.
(33) 斷肺部C纖維的VR1接受器，然後，再以氣道壓力CNAP＝-3 cmH2O，結果是 CZP並不能阻斷CNAP所引起的影響，也就是說，CZP作用前、後，CNAP＝ -3 cmH2O所引起興奮內收支活動，無論是在E1時期 (圖九A) 或是E2時期（圖 九B）都相同，其活動延長間也一樣（圖九C），對於抑制外展支的作用也是 相似的（圖九D） 。同樣地，CZP作用前、後，也不會影響NEEP對喉返神經內 收支在E1與E2的促進作用，這部份結果僅觀察兩隻動物，沒有以圖來呈現。. 三、氣道壓力改變對舌下神經呼吸活動的影響 1. 不同的氣道壓力對於舌下神經吸氣活動的影響 氣道壓力從對照（PEEP= 3 cmH2O）降到 0 cmH2O，舌下神經活動有降 低的趨勢，然後就逐漸恢復，甚至增強（圖十A），進一步將氣道壓力改以 CNAP= -1 cmH2O，在刺激後第一次呼吸週期，舌下神經的吸氣活動雖然更為 降低，卻未達顯著水準，唯給予CNAP= -3 cmH2O的刺激後，第一次與第二次 呼吸週期的活動，降為對照的83.07 ± 6.52% 與79.38 ± 3.68 %（圖十A，P<0.05 與對照相比），之後的吸氣活動就逐漸恢復。而NEEP= -3 cmH2O時，第一次 與第二次呼吸週期的活動，降為對照的80.67 ± 6.77% 與83.45 ± 4.24 %（圖十 C，P<0.05與對照相比），之後的吸氣活動受抑制之情形維持至少有五次呼吸 週期，之後就逐漸恢復。NEEP -1與0 cmH2O對舌下神經的吸氣活動影響不大 （P>0.05）。 舌下神經吸氣活動的開始時間會受氣道壓力變化的影響，在對照狀況 下，舌下神經吸氣活動比膈神經活動平均提前 -187.54 ± 19.12毫秒，氣道壓 力降到到0 cmH2O的時候，舌下神經活動開始時間立即（第一次呼吸週期） 延後，僅比膈神經活動提前 -48.67 ± 19.87毫秒（圖十B，P＜0.01） ，而NEEP 0 cmH2O的時候，舌下神經第一次呼吸週期活動開始時間亦立即延後，僅比. 33.
(34) 膈神經活動提前 -60.11 ± 32.23毫秒（圖十D，P＜0.01） ；進一步降到CNAP= -1 與 -3 cmH2O 時，則更延後，但CNAP與NEEP在 -1 cmH2O 時，還是分別比 膈神經提前了 -17.42 ± 18.33毫秒與 -53.44 ± 26.04毫秒（圖十B、D，P＜ 0.01） ；但CNAP= -3 cmH2O 時，比膈神經延後了 6.73 ± 18.19毫秒 （圖十B， 兩者P＜0.01與對照相比），而NEEP= -3 cmH2O 時，仍比膈神經略為提前了 -38.44 ± 38.53毫秒 （圖十D，兩者P＜0.01與對照相比） 。隨呼氣末正壓提高 到PEEP＝ 6 cmH2O，舌下神經活動更加提前，從對照值提前到 -265.57 ± 23.98毫秒（圖十B，P＜0.01）。. 2. 迷走神經切斷後會阻斷氣道負壓對舌下神經活動開始時間的抑制作 用 本實驗僅以氣道壓力CNAP＝-3 cmH2O來測試迷走神經所扮演的角色， 在對照PEEP= 3 cmH2O時，舌下神經活動比膈神經活動提前（圖十一 A左）， 平均提前 -125.03 ± 2.23毫秒（圖十一C） ，當氣道壓力CNAP＝-3 cmH2O的刺 激時，舌下神經活動高度於第一次呼吸週期降低為對照的66.92 ± 15.14 %，第 二次呼吸週期為對照的72.03 ± 0.57 % （圖十一B，P<0.05） ，舌下神經活動起 始時間也因氣道壓力降低而落後於膈神經活動（圖十一A右），第一次呼吸週 期的平均值是47.67 ± 29.63毫秒，第二次呼吸週期的平均值是30.67 ± 13.72毫 秒（圖十一C，P<0.01）。切斷兩側迷走神經之後，舌下神經吸氣活動的起始 時間更加提前（圖十一A右），平均值是 -264.03 ± 21.09毫秒（圖十一C， P<0.05） ，此時若給予CNAP -3 cmH2O刺激，既不會再降低活動的高度（圖十 一B），也不會引起活動開始時間延後（圖十一C）。. 34.
(35) 肆、討論 本研究結果顯示，不同的氣道壓力可能因為興奮了不同的肺迷走感覺神 經接受器，所以對上呼吸道運動神經引起不同的反射作用，無論是CNAP或 NEEP引起的氣道負壓所得結果是，第一，整條喉返神經吸氣活動與呼氣活動 都增強，可是舌下神經吸氣活動高度卻顯著降低，且吸氣活動開始時間延後； 第二，喉返神經外展支吸氣活動高度沒有明顯的變化、活動的開始時間延後， 相對地，喉返神經內收支呼氣活動卻因氣道的負壓作用而興奮，顯現於活動 高度增強，且活動時間延長，以致原本在呼氣一期(E1)才活動，卻由於被興 奮而延長至呼氣二期(E2)也仍呈現明顯的活動；第三，喉返神經內收支活動 因為被氣道負壓作用而轉變成連續性活動，這種轉變是由於其在E2的活動延 長到吸氣的某一時段才結束，也可能是促使整條神經在吸氣時期活動增強的 原因，這種促進作用是藉由迷走神經感覺傳入纖維所引起，卻與肺迷走神經C 纖維無關。以下僅就這些反應的可能機制進行討論。. 一、不同的氣道壓力可能刺激不同的肺迷走感覺神 經接受器 肺迷走神經有三種感覺神經受器，即前述的SAR、RAR以及C-fiber 接受 器（詳請見前言） ，肺充氣既會興奮SAR，也同時會刺激RAR，所不同的是適 應之快與慢，SAR被興奮後的適應緩慢，而RAR被興奮之後很快就適應 (Knowlton與Larrabee，1946)，所以，要想利用肺充氣技術來單純刺激RAR， 以研究對呼吸的作用或上呼吸道運動神經活動的影響是不可能的，反倒是較 大肺體積充氣是可利用於研究SAR對呼吸作用或上呼吸道運動神經活動的影 響(Ezure & Tanaka，2000；Hwang & St. John，1987)，這是因為肺體積充氣程 度較大時，在興奮了SAR之後，會抑制RAR投射到NTS的神經細胞，即所謂 35.
(36) RAR細胞（Ezure & Tanaka, 2000）。肺充氣興奮SAR會引起反射、抑制吸氣， 這 是 傳 統 所 謂 Breur-Hering inflation reflex (Schelegle & Green, 2001; Widdicombe, 2003)。本研究以PEEP= 6 cmH2O興奮SAR，雖沒有觀察到膈神 經活動完全受抑制，但是卻也觀察到呼氣時間延長（圖二A），平均吸氣時間 都顯著縮短（圖四A與B），呼吸週期時間延長（圖四C），呼吸頻率降低。沒 有觀察到膈神經完全抑制的原因，可能是所使用的呼氣末正壓 (PEEP) 不夠 高，事實上，PEEP若增加到 9 cmH2O或更高，就可以觀察到膈神經受到抑制 而完全停止（Lee等，2007b） ，由於本研究的主要目的是探討氣道負壓對上呼 吸道運動神經的影響，低程度的 PEEP如 3 cmH2O 僅作為對照，PEEP 增加 到 6 cmH2O也只是用於觀察正壓所引起的反應，這方面的研究，最近已有報 告（Lee等，2007b; 2008） 。本研究有些實驗也會增強到 9 cmH2O，但僅供參 考與對照，因為結果也不完整，因此，本研究中的結果不再特別強調，而專 注於氣道負壓所引起的影響。 本研究所使用的氣道負壓是 CNAP= -1與 -3 cmH2O，與一般報告所使用 的 -5與 -10 cmH2O（Sammon等，1993; Lorino等，1999）低很多，本研究剛 開始也是試著使用CNAP= -5與 -10 cmH2O，可是卻不易得到一致性的結果， 有時候甚至根本就沒有反應，猜測可能是負壓過低，引起部份氣道塌陷，尤 其是那些小的氣道，於是負壓可能無法送達周邊氣道，沒有刺激到接受器或 僅刺激一小部份的接受器，在改用 -1與 -3 cmH2O後，喉返神經的反應非常 明顯，且一致，所以，在進行NEEP實驗時，也採用這樣低的氣道負壓。文獻 上的報告指出，CNAP會引起反射作用，使呼吸道阻力增加、肺體積降低 （Lorino等，1999; Sériés & Marc, 1994），引起肺消氣(Matsumoto等，1992)， 所以，不大可能刺激到SAR，Messen等(1994) 認為CNAP可能是刺激 RAR， 刺激RAR所引起的反射作用主要是，引起大吸氣 (augmented breath) (Davies & Roumy, 1982)、降低肺彈性（lung compliance）、呼吸頻率增加、呼氣時間. 36.
(37) 縮短以及連續性吸氣活動 (tonic inspiratory activity；TIA)。本研究沒有測量肺 彈性以及肺體積，但是結果卻顯示出，第一，呼吸頻率增加、呼氣時間縮短， 就這一點來看，Davies & Roumy (1982) 認為呼氣時間縮短是刺激RAR很重要 的指標；第二，膈神經活動出現連續性吸氣活動，這樣的反應與Messen等 （1994）以及Badier等（1989）所得結果是一致的，因此，本研究所使用的 CNAP或NEEP很可能就是刺激了肺的RAR。然而Tsubone (1986)卻無法在大鼠 的迷走神經記錄到RAR，而Bergren 與 Peterson (1993)在大鼠所能記錄到RAR 量甚少，僅佔所記錄感覺神經纖維總數中的7%，RAR在迷走神經的含量少， 這個事實或許可以解釋Tsubone何以無法在大鼠的迷走神經觀察到RAR的原 因。不過，Bergren 與 Peterson (1993) 卻記錄到相當多的deflationary SAR與 most deflationary SAR ， 他 們 因 而 認 為 大 鼠 的 deflationary SAR 與 most deflationary SAR可能就是相當於其他常用實驗動物（如兔與狗）的RAR，不 過，這些deflationary SAR與 most deflationary SAR的放電率卻高於RAR，那 些少數RAR（僅佔7%）的放電率低，才符合一般常用實驗動物所記錄到的 RAR，唯目前並無有關興奮deflationary SAR與 most deflationary SAR後，如 何影響呼吸的報告。本研究使用water trap system抽氣，引起CNAP與NEEP， 所得結果是呼吸頻率增加，主要是由於呼氣時間縮短，膈神經呈現TIA活動， 這些都是刺激RAR引起反射性反應的重要特徵，這套負壓系統也可能導致肺 體積降低，與Bergren 和Peterson所使用的技術相同，因此，所引起對迷走感 覺神經的刺激也可能含蓋了RAR以及most deflatory SAR與deflationary SAR， 從另一個角度看，興奮大鼠的 most deflationary SAR與deflationary SAR所引 起的反應，可能與刺激RAR所得結果相同。 本研究所觀察喉返神經的反應與辣椒素興奮C纖維的結果非常相似，事實 上，給予辣椒素也是會興奮RAR（Ho等，2001） ，我們不知道以CNAP或NEEP 刺激RAR是否也會同時刺激到肺C纖維，文獻的報導指出肺充氣如果過度也會. 37.
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