代谢、血液碱化和纯氧影响呼吸调控的人体实验研究II： 血液碱化后运动试验*

doi:10.12047/j.cjap.0117.2015.012

中国应用生理学杂志 ›› 2015, Vol. 31 ›› Issue (4): 345-351.doi: 10.12047/j.cjap.0117.2015.012

代谢、血液碱化和纯氧影响呼吸调控的人体实验研究II：血液碱化后运动试验^*

孙兴国^1,2,△, William W. Stringer², 尹希^1,3, 葛万刚¹, 王桂芝^2,4, 吕婧^1,2,5, 刘方^1,4, 慈政^1,4, Karlman Wasserman²

1.中国医学科学院北京协和医学院国家心血管病中心阜外医院心血管疾病国家重点实验室,心血管病国家临床医学研究中心, 北京 100037;
2.美国加州大学洛杉矶分校Harbor-UCLA 医学中心内科学系,洛杉矶生物医学研究院,圣约翰心血管研究中心,美国加州90502;
3.河北医科大学第四人民医院功能科,石家庄 050000;
4.山东省潍坊医学院麻醉学系临床麻醉学教研室和临床医学系,潍坊261061;
5.广州市第一人民医院麻醉科,广州 510180

收稿日期:2015-06-05 修回日期:2015-07-05 发布日期:2021-11-12
通讯作者: ^△Tel: 010-88398300, E-mail: xgsun@labiomed.org
基金资助:
*国家自然科学基金医学科学部面上项目（81470204）; 国家高新技术研究发展计划(863计划)课题(2012AA021009); 中国医学科学院国家心血管病中心科研开发启动基金（2012-YJR02)

Human experiments of metabolism, blood alkalization and oxygen effect on control and regulation of breathing II: room air exercise test after blood alkalization

SUN Xing-guo^1,2,△, STRINGER WW², YIN Xi^1,3, GE Wan-gang¹, WANG Gui-zhi^2,4, LV Jing^1,2,5, LIU Fang^1,4, CI Zheng^1,4, WASSERMAN K²

1. State Key Laboratory of Cardiovascular Disease, Fuwai Hospital, National Research Center of Clinic Medicine for Cardiovascular Diseases, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, Beijing 100037, China;
2. Department of medicine, Los Angeles Biomedical Research Institute at Harbor-UCLA Medical Center, University of California at Los Angeles, St. John's Cardiovascular Research Center, California 90502;
3. The 4th People's Hospital Affiliated Hebei Medical University, Shijiazhuang 050000;
4. Departments of Anesthesiology and Clinical Medicine, Weifang Medical University, Weifang 261061;
5. Department of Anesthesiology, the 1st People's Hospital of Guangzhou, Guangzhou 510180, China

Received:2015-06-05 Revised:2015-07-05 Published:2021-11-12

摘要/Abstract

摘要： 目的: 在完成吸入室内空气状态下症状限制性最大极限心肺运动试验(CPET)和动脉血气指标动态变化规律的基础上,进一步探讨体液酸碱度和CO₂含量对呼吸调控的影响。方法: 选正常志愿者5名,给予5%NaHCO₃(总量0.3 g/kg)分次口服,每5 min口服75 ml(3.75g )。总量服完1 h后,重复CPET。于静息、热身、运动及恢复期,连续测定肺通气指标及每分钟动脉取样的血气指标变化,并与本人在非碱化血液条件下对照数据进行配对t检验比较。结果: 碱化血液之后,CPET期间随着运动功率逐步递增,气体交换和血气指标的反应模式与非碱化血液对照相似（P>0.05）;即与静息状态比较,每分通气量、潮气量、呼吸频率、VO₂、VCO₂均呈现近于线性渐进性递增(P<0.05~0.001)。与碱化血液前吸入室内空气的对照比较：在碱化血液条件下,所有时间点血红蛋白浓度,PaCO₂与pH均显著提高(P<0.05);除无氧阈PaCO₂减低外,只有热身状态呈增高态势,统计学有显著差异(P<0.05);而PaO₂无差异(P>0.05),各状态均较对照状态减低,除恢复期外均有统计学差异(P<0.05)。与非碱化血液对照比较,除静息每分通气量低于对照(P<0.05）外,所有通气指标均无统计学差异(P>0.05)。结论: 碱化血液条件下, 尽管有更高的CaCO₂, PaCO₂ 和 pHa平均水平及更低的Hba和[H⁺]a平均水平,机体对CPET的呼吸反应模式基本相似。

关键词: 碱化血液, 心肺运动试验, 呼吸反应模式, 室内空气, 呼吸频率, 潮气量, 分钟通气量

Abstract: Objective: Basis on the dynamic changes of the ventilation and arterial blood gas parameters to symptom-limited maximum cardiopulmonary exercise testing (CPET),we further investigate the effect of alkalized blood by drinking 5% NaHCO₃ on ventilation during exercise. Methods: After drinking 5% NaHCO₃75 ml (3.75 g) every 5 min, total dosage of 0.3 g/Kg, 5 volunteers repeated CPET. All CPET and ABG data changes were analyzed and calculated. At the same time, CPET and ABG parameters after alkalized blood were compared with those before alkalized blood (control) used paired t test. Results: After alkalized blood, CPET response patterns of parameters of ventilation, gas exchange and arterial blood gas were very similar (P>0.05). All minute ventilation, tidal volume, respiratory rate, oxygen uptake and carbon dioxide elimination were gradually increased from resting stage (P<0.05~0.001), according to the increase of power loading. During CPET after alkalized blood,ABG parameters were compared with those of control: hemoglobin concentrations were lower,CaCO₂and pHa were increased at all stages（P<0.05）. The PaCO₂ increased trend was clear, however only significantly at warm-up from 42 to 45 mmHg （P<0.05）. Compared with those of control, only the minute ventilation was decreased from 13 to 11 L/min at resting (P<0.05). Conclusion: Even with higher mean CaCO₂, PaCO₂ and pHa, lower Hba and [H⁺]a, the CPET response patterns of ventilatory parameters after alkalized blood were similar.

Key words: blood alkalization, cardiopulmonary exercise testing, respiratory response pattern, room air, respiratory frequency, tidal volume, minute ventilation

中图分类号:

R332.3

孙兴国, William W. Stringer, 尹希, 葛万刚, 王桂芝, 吕婧, 刘方, 慈政, Karlman Wasserman. 代谢、血液碱化和纯氧影响呼吸调控的人体实验研究II：血液碱化后运动试验^*[J]. 中国应用生理学杂志, 2015, 31(4): 345-351.

SUN Xing-guo, STRINGER WW, YIN Xi, GE Wan-gang, WANG Gui-zhi, LV Jing, LIU Fang, CI Zheng, WASSERMAN K. Human experiments of metabolism, blood alkalization and oxygen effect on control and regulation of breathing II: room air exercise test after blood alkalization[J]. CJAP, 2015, 31(4): 345-351.

参考文献

[1] Lustgarten JA, Greno RJ, Byrd CG, et al.Evaluation of contemporary methods for serum CO₂[J]. Clin Chem, 1976, 22(3): 374-378.
[2] Siggsrd-Andersen O.The van Slyke equation[J]. Scand J Clin Invest, 1977, 146: 15-20.
[3] 孙兴国. 心肺运动在临床心血管病学的应用价值和前景[J]. 中华心血管病学杂志, 2014, 42(4): 347-351.
[4] 孙兴国. 整体整合生理学医学新理论体系: 人体功能一体化自主调控[J]. 中国循环杂志, 2013, 28(2): 88-92.
[5] 孙兴国. 生命整体调控新理论体系与心肺运动试验[J]. 医学与哲学(人文社会医学版), 2013, 34(3): 22-27.
[6] 陈芝村. 吸入不同浓度CO₂对肺通气功能影响的实验研究[J]. 生理学报, 1983, 37(1): 84-89.
[7] Hayashi N, Ishihara M, Tanaka A, et al.Impeding O₂ unloading in muscle delays oxygen uptake response to exercise onset in humans[J]. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol, 1999, 277(5 pt 2): R1274-R1281.
[8] Ward SA, Whipp BJ, Koyal S, et al.Influence of body CO₂ stores on ventilatory dynamics during exercise[J]. J Appl Physiol, 1983, 55(3): 742-749.
[9] Korzeniewski B, Zoladz JA.A model of oxidative phosphorylation in mammalian skeletal muscle[J]. Biophys Chem, 2001, 92(1-2): 17-34.
[10] Korzeniewski B, Zoladz JA.Influence of rapid changes in cytosolic pH on oxidative phosphorylation in skeletal muscle: theoretical studies[J]. Biochem J, 2002, 365(pt1): 249-258.
[11] Korzeniewski B, Zoladz JA.Factors determining the oxygen consumption rate (VO₂) on-kinetics in skeletal muscle[J]. Biochem J, 2004, 379(pt3): 703-710.
[12] 尹希,孙兴国,Stringer WW,等. 代谢、血液碱化和纯氧影响呼吸调控的人体实验研究I:运动试验[J]. 中国应用生理学杂志, 2015, 31(4): 341-344.
[13] 孙兴国,Stringer WW,尹希,等. 代谢、血液碱化和纯氧影响呼吸调控的人体实验研究III:血液碱化后纯氧运动试验[J]. 中国应用生理学杂志, 2015, 31(4):349-352.
[14] Casaburi R, Barstow TJ, Robinson T, et al.Influence of work rate on ventilatory and gas exchange kinetics[J]. J Appl Physiol, 1989, 67(2): 547-555.
[15] Beaumont W.Red cell volume with changes in plasma osmolarity during maximal exercise[J]. J Appl Physiol, 1973, 35(1): 47-50.
[16] SenayLC, RogersG, Jocste P. Changes in blood plasma during progressive treadmill and cycle exercise[J]. J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol, 1980, 49(1): 59-65.
[17] Zoladz JA, Szkutnik Z, Duda K, et al.Preexercise metabolic alkalosis induced via bicarbonate ingestion accelerates VO₂ kinetics at the onset of a high-power-output exercise in humans[J]. J Appl Physiol, 2005, 98(3): 895-904.
[18] Sun XG, GuoZY. New theory of breathing control: a complex model integrates multi-systems[J]. FASEB J, 2011, 25: 1b634.
[19] Sun XG, Guo ZY. Decreased magnitudes of arterial O₂ and CO₂ oscillation explain Cheyne-Stokes periodic breathing pattern in heart failure patients[J]. FASEB J, 2011, 25: 847.24.
[20] 孙兴国. 整体整合生理学医学新理论体系概论I:呼吸调控新视野[J].中国应用生理学杂志, 2015, 31(4): 295-301.
[21] 孙兴国. 整体整合生理学医学新理论体系概论II:循环调控新视野[J].中国应用生理学杂志, 2015, 31(4): 302-307.
[22] 孙兴国. 整体整合生理学医学新理论体系概论III:呼吸循环代谢一体化调控中神经体液作用模式新理念[J].中国应用生理学杂志, 2015, 31(4): 308-315.

代谢、血液碱化和纯氧影响呼吸调控的人体实验研究II：血液碱化后运动试验^*

Human experiments of metabolism, blood alkalization and oxygen effect on control and regulation of breathing II: room air exercise test after blood alkalization

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	郝璐, 孙兴国, 宋雅, 刘方, 台文琦, 葛万刚, 李浩, 张也, 陈荣, 邹昱馨, 马铭欣, 夏蕊, 黄燕, 谢友红. 不同功率递增速率对正常人心肺运动试验整体功能的影响Ⅰ—峰值运动相关指标及呼吸交换率的变化[J]. 中国应用生理学杂志, 2021, 37(2): 113-119.
[2]	郝璐, 孙兴国, 宋雅, 刘方, 台文琦, 葛万刚, 李浩, 张也, 陈荣, 邹昱馨, 马铭欣, 夏蕊, 黄燕, 谢友红. 不同功率递增速率对正常人心肺运动试验整体功能的影响Ⅱ—亚极限运动相关指标的影响^*[J]. 中国应用生理学杂志, 2021, 37(2): 120-124.
[3]	王继楠, 孙兴国, 谢友红, 宋雅, 台文琦, 周晴晴, 张艳芳, 石超, 徐凡, 刘方, 张也, 郝璐, 葛万刚, 李浩, 徐丹丹. 正常人和无睡眠呼吸异常慢病患者睡眠期间的呼吸源性心率变异初步报告^*[J]. 中国应用生理学杂志, 2021, 37(2): 125-134.
[4]	张也, 孙兴国, 刘方, 郝璐, 宋雅, 台文琦, 葛万刚, 李浩, 石超, 徐凡, 王继楠, 张艳芳, 周晴晴, 陈荣, 邹昱馨, 马铭欣, 夏蕊, 黄燕, 谢友红. Max试验验证症状限制心肺运动试验为最大极限运动进一步临床研究^*[J]. 中国应用生理学杂志, 2021, 37(2): 147-153.
[5]	穆希娅, 孙兴国, 台文琦, 王继楠, 周晴晴, 张艳芳, 宋雅, 石超, 徐凡, 徐丹丹, 孙淑艳. 二尖瓣关闭不全患者的运动病理生理学特征的临床研究报告[J]. 中国应用生理学杂志, 2021, 37(2): 154-161.
[6]	陈荣, 孙兴国, 张也, 邹昱馨, 冯云红, 马铭欣, 夏蕊, 王冬, 黄燕, 李浩, 杨戈. 重症心力衰竭患者运动病理生理学特征的临床研究^*[J]. 中国应用生理学杂志, 2021, 37(2): 162-168.
[7]	吕婧, 黎镇赐, 孙兴国, WilliamStringer. 慢性心力衰竭患者波浪呼吸的平均幅度和周期时长与运动能力的关系^*[J]. 中国应用生理学杂志, 2021, 37(2): 169-176.
[8]	台文琦, 孙兴国, 郝璐, 宋雅, 徐凡, 周晴晴, 徐丹丹, 张也, 刘方, 王继楠, 石超, 于红, 冯静, 曹建忠. 长期慢病患者单次精准功率运动前后脉搏波波形特征个体化分析研究^*[J]. 中国应用生理学杂志, 2021, 37(2): 177-188.
[9]	刘方, 孙兴国, Curtis Hightower, 葛万刚. 应用心肺运动试验评估食管癌患者长期新辅助化疗前后整体功能的改变^*[J]. 中国应用生理学杂志, 2021, 37(2): 189-194.
[10]	俞剑昀, 孙兴国, 卢琳, 包丽芳, 蒋峻. 心肺运动试验（CPET）精准预测功能状态良好的肺切除手术患者的术后并发症风险^*[J]. 中国应用生理学杂志, 2021, 37(2): 195-201.
[11]	李慧敏, 孙兴国, 台文琦, 宋雅, 郝璐, 张也, 刘方, 王继楠, 周晴晴, 徐丹丹, 徐凡, 石超. 新理论CPET指导个体化精准运动整体方案有效改善“虚弱症”的整体功能状态^*[J]. 中国应用生理学杂志, 2021, 37(2): 208-218.
[12]	马铭欣, 孙兴国, 邹昱馨, 杨巧芝, 黄燕, 陈荣, 台文琦, 王继楠, 周晴晴, 刘方, 石超, 徐凡, 张也, 李浩, 冯云红, 王冬. 使用面罩行心肺运动试验（CPET）可能导致误诊的临床观察研究^*[J]. 中国应用生理学杂志, 2021, 37(2): 219-224.
[13]	台文琦, 孙兴国, 郝璐, 宋雅, 徐凡, 周晴晴, 徐丹丹, 张也, 刘方, 王继楠, 石超, 于红, 冯静, 曹建忠. 年轻健康正常人单次精准功率运动前后脉搏波波形特征个体化分析研究^*[J]. 中国应用生理学杂志, 2021, 37(1): 15-26.
[14]	王桂芝, 孙兴国, 陈荣声, 杨希营, 赵晓勇, 于剑锋, 张蕊, 冀玉萍, 李军, 李浩, 张也, 马铭欣, 陈荣, 邹昱馨. 正常分钟通气量机械通气不同潮气量和频率影响活体山羊颈动脉血氧动态变化的初步实验研究^*[J]. 中国应用生理学杂志, 2021, 37(1): 45-50.
[15]	王冬, 孙兴国, 张也, 邹昱馨, 冯云红, 陈荣, 李浩, 杨戈. 肺动脉高压及其合并心脏内右向左分流患者的心肺运动试验特征性变化的临床研究^*[J]. 中国应用生理学杂志, 2021, 37(1): 51-58.

代谢、血液碱化和纯氧影响呼吸调控的人体实验研究II： 血液碱化后运动试验*

Human experiments of metabolism, blood alkalization and oxygen effect on control and regulation of breathing II: room air exercise test after blood alkalization

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

代谢、血液碱化和纯氧影响呼吸调控的人体实验研究II：血液碱化后运动试验^*