115年:醫學一(2)

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?

A肺牽扯性受器(lung stretch receptors)
B中樞化學受器(central chemoreceptors)
C下視丘滲透壓性受器(osmoreceptors in hypothalamus)
D頸動脈體(carotid bodies)

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。

參考資料

  1. Peripheral Chemoreceptors (ScienceDirect)
  2. Central Chemoreceptors (ScienceDirect)
  3. Why do we have both peripheral and central chemoreceptors? (Journal of Applied Physiology)
  4. Pulmonary Stretch Receptors (ScienceDirect)
  5. Physiology, Hering-Breuer Reflex (StatPearls)