下列何者對於偵測動脈氧分壓(PaO₂)下降,進而引發肺通氣量增加,具有最主要之角色?
詳細解析
本題觀念
人體偵測血液中的化學變化,主要靠兩種受器分工合作:位於延腦(medulla)附近的中樞化學受器(central chemoreceptors),以及位於頸動脈分岔處與主動脈弓的周邊化學受器(peripheral chemoreceptors,包含頸動脈體 carotid bodies 與主動脈體 aortic bodies)。這兩種受器負責偵測的訊號並不相同:中樞化學受器主要感應腦脊髓液中二氧化碳(CO₂)上升、酸鹼值(pH)下降,也就是高碳酸血症(hypercapnia);周邊化學受器,尤其是頸動脈體,則是身體唯一能直接、快速偵測動脈氧分壓(PaO₂)下降的構造。本題問的正是「偵測 PaO₂ 下降、進而引發肺通氣量增加」這件事,關鍵就在於分清楚哪一種受器負責低血氧(hypoxemia)的偵測。
選項分析
- A 肺牽扯性受器(lung stretch receptors):這種受器分布在氣道平滑肌,偵測的是肺部被撐開的機械性伸展程度,經由赫林布羅伊爾反射(Hering-Breuer reflex)在吸飽氣時煞車、避免吸得太過頭,功能屬於呼吸節律的機械回饋,和血液中的氧氣濃度無關。❌
- B 中樞化學受器(central chemoreceptors):這是負責約八成高碳酸血症通氣反應的主力,但對血液中氧氣濃度的直接感應能力很弱,並不是偵測 PaO₂ 下降的主要角色;低血氧主要要靠周邊的頸動脈體來偵測。❌
- C 下視丘滲透壓性受器(osmoreceptors in hypothalamus):這種受器偵測的是血漿滲透壓(plasma osmolality)的變化,功能是調控抗利尿激素(ADH)分泌與口渴感,屬於水分平衡的機轉,和呼吸系統偵測血氧完全是兩回事。❌
- D 頸動脈體(carotid bodies):頸動脈體是周邊化學受器的主要構造,位置在頸動脈分岔處,對動脈氧分壓下降極為敏感,當 PaO₂ 降到約 70 mmHg 以下時,頸動脈體的放電會急遽增加,直接刺激延腦的呼吸中樞,使肺通氣量上升,是偵測低血氧最主要的角色。✅
答案解析
答案為 D。人體對缺氧與二氧化碳蓄積這兩種刺激,其實是分工由不同受器負責:中樞化學受器對二氧化碳與酸鹼值的變化反應最強,但幾乎感應不到氧氣濃度的變化;真正能感應到動脈氧分壓下降、並在短時間內(約一個呼吸週期)引發通氣量增加的,是位於頸動脈與主動脈附近的周邊化學受器,其中又以頸動脈體最重要。肺牽扯性受器管的是肺部撐張的機械訊號,下視丘滲透壓性受器管的是體液滲透壓,兩者都與偵測血氧無關,因此只有選項 D 才正確描述了低血氧引發過度換氣(hyperventilation)背後的受器機轉。
核心知識點
複習呼吸調控(control of breathing)這個主題時,建議把幾種受器的分工整理成一張表來記:中樞化學受器對應 CO₂/pH(腦幹)、頸動脈體與主動脈體(周邊化學受器)對應 O₂ 下降、肺牽扯性受器對應肺部機械擴張、下視丘滲透壓性受器對應體液滲透壓。特別要記住頸動脈體是身體唯一對低血氧反應迅速且顯著的構造,這也是慢性阻塞性肺病(COPD)病人長期高碳酸血症時,臨床上會擔心過量給氧反而抑制其僅存呼吸驅動力的生理基礎。