自律性呼吸反射

自律性呼吸反射は、気道を保護し、呼吸と心血管系の制御を協調させる、迅速で大半が不随意な反応である。これには、咳や刺激反射、気管支収縮、潜水反射、喉頭反射、そして呼吸と心拍数および交感神経流出の結合が含まれ、そのほとんどは迷走神経求心性線維を介して媒介され、脳幹で統合される。

Definition

自律性呼吸反射は、不随意で主に迷走神経を介して媒介される反射であり、気道を保護し、呼吸と自律性心血管機能を統合する。これらの反射は、孤束核を中心とする脳幹回路内で協調される。

Scope

本項目では、呼吸器系と自律神経制御を結びつける反射について扱う。具体的には、刺激物や機械的刺激によって誘発される気道保護反射、および呼吸と自律性心血管調節の統合である。肺容量フィードバックそのものは固有受容性フィードバックの項で、化学受容体反射は化学受容体のトピックで扱われる。

Core questions

• 気道を保護する反射にはどのようなものがあり、何がそれらを引き起こすのか？
• これらの反射は脳幹でどのように統合されるのか？
• 呼吸は心拍数と交感神経活動にどのように結合しているのか？
• 化学受容体反射は自律性心血管反射とどのように相互作用するのか？

Key concepts

• 咳反射
• 刺激受容体（急速適応受容体）
• 喉頭保護反射
• 反射性気管支収縮
• 呼吸性洞性不整脈
• 孤束核
• 呼吸-交感神経結合

Key theories

迷走神経性呼吸求心性線維の脳幹統合

気道および肺からの迷走神経求心性線維は孤束核に収束し、そこで統合されて呼吸および自律神経の運動前回路に中継され、保護反射と呼吸-心血管結合を組織する。

呼吸と交感神経流出の化学受容体結合

末梢化学受容体の活性化は、換気と交感神経活動の両方を増加させ、呼吸応答と自律神経応答の脳幹における共通の制御を示している。

Mechanisms

気道内の感覚終末は、刺激物、機械的刺激、および炎症性メディエーターに反応する。急速適応受容体（刺激受容体）と気管支肺C線維は、迷走神経を介して孤束核に情報を伝え、咳、呼気反射、反射性気管支収縮、気道分泌増加、喉頭閉鎖などの防御反応を誘発する。この同じ脳幹の中枢は、呼吸と心血管系の制御を統合し、呼吸性洞性不整脈（心拍数が呼吸サイクルとともに変動する現象）を生み出し、呼吸駆動を交感神経および副交感神経の流出と協調させる。化学受容体の活性化は、この共通の回路を関与させ、換気を増加させると同時に心血管系の緊張を調整する。これらの反射はほとんどが不随意であり、気道を防御し恒常性を維持するために迅速な時間スケールで作用する。

Clinical relevance

気道保護反射および自律性反射は、咳、刺激物に対する気道反応、および呼吸と心臓の相互作用を理解する上で重要である。本項目は、これらの反射がどのように機能し、研究されているかを説明する記述的な生理学であり、個人の診断や治療の根拠となるものではない。

Evidence & guidelines

これらの反射は、求心性記録、動物およびヒトにおける反射生理学、ならびに迷走神経経路と化学受容体-自律神経結合に関する統合的レビューを通じて特徴づけられている。これらは臨床診療ガイドラインではなく、メカニズムに関する知見である。

History

咳や気道刺激に対する反応を含む気道の反射的保護は、20世紀の迷走神経求心性線維の研究を通じて特徴づけられ、ジョン・ウィディコムが中心的な貢献者の一人であった。呼吸性洞性不整脈と循環に対する化学受容体反射効果に関する並行研究により、脳幹における呼吸と自律神経制御の密接な統合が確立された。

Key figures

• Patrice G. Guyenet
• Leszek Kubin
• John Widdicombe

Seminal works

• guyenet-2014
• kubin-2006

Frequently asked questions

咳反射は何によって引き起こされますか？

機械的または化学的刺激物による気道内の刺激感受性受容体および感覚神経終末の刺激は、脳幹で統合される迷走神経反射を活性化し、気道をクリアするための咳を引き起こします。

呼吸性洞性不整脈とは何ですか？

これは、呼吸に伴う心拍数の正常な周期的な変動であり、吸気中に心拍数が上昇し、呼気中に下降する傾向があります。これは、脳幹における呼吸と自律神経系の統合された制御を反映しています。