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슬관절 자극이 횡격신경 및 흡식중추신경에 미치는 영향

Effect of Knee Joint Stimulation on the Activity of Phrenic Nerve and Inspiratory Nuron in the Cat

결핵및호흡기질환 1993년 40권 6호 p.683 ~ 693
소속 상세정보
조동일/Dong Ill Cho 한회철/남숙현/한회철/남숙현/Hee Chul Han/Sook Hyun Nahm/Hee Chul Han/Sook Hyun Nahm

Abstract

요약
연구배경 :생체의 운동은 움직임 자체를 수행하기 위한 근육, 관절 및 이를 관장하는 신경
계와 운동중 적절한 산소를 공급하기 위한 심혈관계 및 호흡계의 조절이 동반되는 매우 복
잡한 기전에 의하여 유지되고 있다. 이들의 상호관련성을 밝히기 위하여 많은 연구들이 진
행중이나 특히 관절과 호흡중추의 연계성에 대하여는 아직도 연구가 미진한 편이다. 이에
본 연구는 관절의 정상적인 움직임이 호흡계에 어떠한 영향을 미치는 지를 규명하고자 α
-chloralose로 마취한 고양이의 분당 호흡수, 횡격신경과 흡식신경섬유의 변화를 관찰하였
다.
방법 : 26마리의 성숙한 숫고양이에서 슬관절 자극중 횡격신경 및 흉식중추신경의 활동성
을 기록하기 위하여 쌍극백금전극과 탄소섬유전극을 이용하여 세포외에서 기록하였다. 슬관
절을 자극하기 위하여 슬관절의 굴곡-신전운동, 슬관절 동맥을 통한 화학적인 자극 및 슬관
절 신경의 전기적인 자극법 등을 사용하였다.
결과 : 슬관절의 정상 운동각도내에서 120㎐.의 빠른 운동을 1분간 시킨 경우에는 분당호
흡수와 분당호흡신경활동이 유의하게 증가하였으며 3분간 운동을 시킨 경우에는 호흡수, 일
회호흡신경활동 및 분당호흡신경 활동이 모두 유의하게 증가하였다. 그러나 60㎐.의 운동에
대하여는 전체적인 호흡활동에 뚜렸한 변화가 없었다. 과격 한 운동중에 형성되는 젖산의
혈중농도와 같은 농도의 젖산을 슬관절내에 주입한 결과 주입후 30초 동안에 호흡수 이외
와 일회호흡신경활동과 분당 호흡신경 활동이 유의한 증가를 보였다. 또한 potassium
chloride에 대하여는 젖산의 경우와 유사한 반응을 보였으나 반응기간이 짧았다. 구심성 신
경중 Ⅰ, Ⅱ군만을 선택적으로 흥분시킬 수 있는 강도인 1V로 슬관적 신경을 자극한 경우
자극기간에 한하여 호흡수를 제외한 일회호흡신경활동 및 분당호흡신경활동아 유의한 증가
를 보였다. 또한 구심성 신경을 모두 흥분시키는 강도인 20 V 자극에 대하여는 호홉계의
전체적인 항진효과가 있었으며 1V 자극에 비하여 매우 큰 반응을 나타내었다. 흡식중추의
신경세포에서 기록한 결과 횡격신경에서 나타난 반응과 유사한 결과를 얻었다.
결론 : 슬관절 구심성 신경중 제 Ⅰ, Ⅱ군 신경의 흥분에 의하여 호흡중추는 직접적으로
활성화될 수 있으며 이러한 효과는 운동중의 슬관절로부터 중추로 유입되는 정보의 양에 비
례하여 증가하는 것으로 생각된다. 따라서 이러한 사실은 슬관절의 정상적인 움직임에 의해
서도 생체의 호흡기능이 항진될 수 있다는 것을 시사하고 있다.
#초록#
Background: During movement the major inputs to nervous system come from firstly
the muscle and joint to maintain posture and motion and secondly the chemoreceptors
and baroreceptors to adjust the cardiovascular and respiratory function. Their complex
relationships are generally studied for many years but the direct relation between the
joint and respiratory system is not studied thoroughly until now. So this experiment
was performed to determine whether the natural movement of knee joint can cause the
enhancement of respiratory function by observation of the changes of respiratory rate,
phrenic nerve activity and inspiratory neuron activity during the stimulation of knee
joint in cat anesthetized with α-chloralose.
Method: Twenty six male adult cats were used and the extracelluar recording using
bipolar platinum electrode and carbon filament electrode was done to record the changes
in the activities of phrenic nerve and inspiratory neuron movement of knee joint,
injection of chemicals into the joint cavity and electrical stimulation of articular nerve
were done.
Results: The 60 ㎐. could not but 120 ㎐. flexion-extension movement of knee joint
increased respirator rate (R.R.), tidal neural activity (TNA) and minute neural activity
(MNA). Intra-articular injection of lactate could not increase R.R. but significantly
increase TNA and MNA which represented the enhanced respiratory function. Injection
of potassium chloride showed similar effects with the case of lactate but the duration of
effect was shorter. The electrical stimulation of medial articular nerve with Ⅳ strength
which could activate only group Ⅰ and Ⅱ afferents showed increased TNA and MNA
during stimulation but 20 Ⅴ stimulation which could activate all the afferents increased
all the respiratory parameters. The changes of inspiratory neuron activity by knee joint
stimulation was similar to that of phrenic none.
Conclusion: The respiratory center could be directly stimulated by the activation of
group Ⅰ and Ⅱ articular afferents and it seemed that the magnitude of the respiratory
center enhancement is proportional to the amount of sensor information from the knee
joint. These facts might suggest that the respiratory function could be enhanced even
by the normal movement of knee joint.

키워드

Knee joint-phrenic nerve-inspiratory neuron;

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