İnce ve kalın vagal afferentlerin solunum tipine ve CO2`e karşı oluşan solunumsal cevaba etkileri

Abstract

Vagal reflekslerin, solunum faaliyeti üzerine olan et kileri bilinmektedir. Bu çalışmada, bronkopulmoner kalın ve ince vagal afferent liflerin, solunum tipi üzerine olan etki lerini birbirlerinden ayrı olarak inceledik. Ayrıca, ince ve kalın vagal liflerin, CO^'e karşı oluşan solunumsal cevapta ki rollerini araştırdık. Deneylerimizde, pentothal ile anesteziye edilen, ağır lıkları 1.5-4 kg arasında değişen toplam 17 kedi kullandık. Kontrol grupta (10 deney hayvanı) aortik kimoreseptör ler de- nerve edildi, periferik kimodenerve grupta ise aortik kimore- septörlere ilave olarak glomus karotikum kimoreseptör leri de denerve edildi. Kontrol ve periferik kimodenerve deney gruplarında, vagusların intakt olduğu koşullarda (Faz A), vagus içinde seyreden kalın liflerin blokajından sonra (Faz B) ve vagotomi yapılarak ince lifler kesildikten sonra (Faz C) ve hava ve hiperkapnik (% 7 C02 + Hava) gaz karışımları solutuldu. Hava ve hiperkapnik deney fazlarında, soluk hacmi (V`), soluk frekansı (f dk~ ) ve frenik sinir aksiyon potansiyelleri kayde dildi. Bu parametrelerden, solunum dakika hacmi (V_), inspi-rasyon süresi (T*)» ekspirasyon süresi (Tp), ortalama inspi- ratuar akım hızı (VT/T-j.) ve ortalama ekspiratuar akım hızı (Vrp/T`) hesaplandı. Ayrıca alınan arterial kan örneklerinde PaOj» PaCOo ve pH değerleri tayin edildi. Kontrol ve periferik kimodenerve gruplarda, hava solu numu sırasında, 11-6 C arasında lokal hipotermi uygulanarak kalın vagal lifler bloke edildikten sonra, blok öncesine oranla f dk~ 'in azaldığı saptandı. Kontrol grupta f dk- 'de ki azalmanın, sadece T* ' deki uzamaya bağlı olduğu, buna karşı periferik kimodenerve grupta f dk 'in hem T* ve hem de Tr, ' - deki uzama sonucu azaldığı gözlendi. Kontrol ve periferik ki modenerve gruplarda VT'nin kalın vagal af f erentlerin blokajı nı takiben anlamlı olarak arttığı saptandı. Kontrol ve periferik kimodenerve grup deney hayvanla rına* vagusların intakt olduğu koşullarda ve` kalın liflerin bloke edilmesinden sonra hiperkapnik gaz karışımı solutuldu- ğunda, prehiperkapnik hava fazına göre, VT'nin belirgin şe- kilde artığı, f dk 'in ise değişmediği saptandı. Her ik.i grupta Faz A ve Faz B'de hiperkapnik gaz karışımı solunması sırasında, VT/T+ ve VT/Tp değerlerinin belirgin olarak arttı ğı gözlendi. Kontrol grupta, hava sounumu sırasında Faz C'de Faz B'ye göre V'nin anlamlı olarak arttığı, buna karşın f dk~ '- in bloktakine oranla anlamlı değişiklik göstermediği saptan dı. Ayrıca, bu fazda Tc ve T` değerlerinde farklılık gözlen medi. Periferik kimodenerve grupta ise, Faz C'de hava solunu mu sırasında V_ e f dk~ 'da Faz B'ye göre anlamlı bir deği şikliğin olmadığı belirlendi. Kontrol grup deney hayvanlarına, Faz C'de hiperkapnik gaz karışımı solutulduğunda, prehiperkapnik hava fazına göre - 1 - 1 VT'nin arttığı, f dk 'in ise azaldığı gözlendi, f dk 'deki azalmanın T'nin uzaması sonucu olduğu saptandı. Diğer taraf tan, periferik kimodenerve grupta, Faz C'de hiperkapni sıra-sinda, V'nin kontrol grup Faz C'de olduğu gibi arttığı, an- cak f dk 'in prehiperkapnik hava fazına oranla T 'deki be ri lirgin uzamaya rağmen değişmediği gözlendi. Bulgularımız, vagus içinde seyreden kalın liflerin, özellikle Tj ve VT regülasyonunda etkili olduklarını, Tp'nin ayarlanmasında ise kalın vagal afferent liflerle giden im- pulslarla birlikte glomus karotikumdan kaynaklanan impulsla- rında etkili olduklarını göstermektedir. Ayrıca, vagus içinde seyreden ince afferent liflerin, VT regülasyonunda, etkili olduklarını, buna karşın normokside, Ta ve T`'nin regülasyo nunda etken olmadıklarını, ancak, hiperkapnide özellikle T` regülasyonunda etkili olduklarını söyleyebiliriz.

This study was under taken with the purpose of investigating the effects of bronchopulmonary thin and thick vagal afferent fibers on the pattern of breathing, as well as to examine the role of those fibers in respiratory re sponse to hypercapnia. The experiments were carried out in 17 cats with 1,5-4 kg of body weight,. under pentothal anesthesia (30 mg.kg ip) The experimental animals were divided into two groups; the number of animals in each group was as follows: Control group: 10 Peripheral chemodenervated group: 7 In the control group the aortic chemoreceptor s were denervated. In the peripheral chemodenervated group, on the other hand, the carotid bodies were denervated in addition to aortic chemoreceptors. The experimental procedure used and experimental phases of control and chemodenervated groups were as follows. - With intact vagi (phase A)- 62 - After the cold blockade of thick vagal fibers (phase B). After the thin fibers were sectioned following cold blockade (phase C). The control and peripheral chemodenervat- ed animals were allowed to breathe air or hypercapnic gas mixture (7 % CO_-air). While the animals were breathing air or hypercapnic gas mixture during all three experimental phases respiratory frequency (f min~ ), tidal volume (V_).and action potentials of the phrenic nerve were recorded. From the values of f min- and V_ respiratory minute volume (Vg) was calculated. Inspiratory (Tj) and expiratory (Tg) dura tions were measured from phrenic ENG. The mean inspiratory (V_/Tj) and the mean expiratory (V`,/Tp) flow rates were also calculated. Arterial blood samples were collected at the end of each experimental phase, PaO^, PaC02 and pH were determin ed. During air breathing in control and chemodenervated groups respiratory frequency was found to decrease signifi cantly in phase B when compaired with that of in phase A. In the control group decrease in respiratory frequency in phase B was due to the prolongation of T,.. On the other hand, the decrease of respiratory frequency in phase B in the chemo denervated group resulted from the prolongation of both TT and T`. VT, values of control and peripheral chemodenervated groups during air breathing were found to increase signifi cantly in phase B. The V_ values of control and chemodenervated groups were found to increase significantly on breathing of hyper capnic gas mixtures in phase A and phase B. On the other hand no significant change was observed in respiratory frequency. In phase A and B, V-r/T-r an& ^ r^v va^ues of control and chemodenervated groups were found to increase in hypercapnia.- 63 - V,p values of the control group were found to be signi ficantly higher during air breathing in phase C when compair- ed with that in the air breathing phase of phase B. Cn the other hand, no significant difference was observed in the values of respiratory frequency, TT and T`. The V- and f min~ -values of the peripheral chemo- denervated group in phase C, during air breathing, show no significant difference when compaired with those in phase B during air breathing. When the control group animals were allowed to breathe hypercapnic gas mixture in phase C an increase in V` and a _1 l decrease in f min was observed when compaired with the pre- hypercapnic air phase. The decrease in f min~ was due to the prolongation of T`. When peripheral chemodenervated animals were allowed to breathe hypercapnic gas mixture the V` was found to increase when compaired with that of prehypercapnic` air phase. However, no change in respiratory frequency was observed inspide of increase in Tp. Our findings indicate that the thick vagal afferent fibers are particularly. effective in the regulation of VT and Tj. Where as in the regulation of T`, the impulses trans mitted via thick vagal fibers as well as the impulses originating from carotid body are effective. More over our findings show that althought the thin vagal afferent fibers play an important role in the regulation of V_ in normoxia, they are not effective in controling, the T, or T` under normoxic conditions. In hypercapnia, on the other hand they seem to be effective in regulation of Tp.- 64 - KAYNAKLAR 1- Adrian, E. D.: Afferent impulses in the vagus and their effect on respiration. J.Physiol. (London) 79:332-358, 1933. 2- AgostonijE., Chinnock, J. e., Daly,M.D.B., Murray, J. G.: Functional and histological studies of the vagus nerve and its branches to the heart, lungs and abdominal viscera in the cat. J. Physiol, (London) 135:182-205,. 1957. 3- Akyolcu,M.C. : kimodenervasyondan önce ve sonra vagal im- pulsların solunum merkezlerinin aktivasyon durumuna et kisi. Doktora Tezi. İ s t.Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Fizyoloji Anabilim Dalı, 1989. 4- Bainton,C.R., Mi tchell,R. A. : Posthyperventilation apnea in awake man. J. Appl.Physio 1. 21:411-415, 1966. 5- Berger.A.J., Cooney,K.A.: Ventilatory effects of kainic acid injection of the ventrolateral solitary nucleus. J. Appl. Physiol. 52X 1) : 131-140, 1982.