Текст книги "План-конспект ответов на вопросы экзамена по физиологии"

7. Строение желудочно-кишечного тракта. Моторная функция желудочно-кишечного тракта. Секреторная функция желудочно-кишечного тракта

Пищеварительный тракт – мышечная трубка, выстланная слизистой оболочкой, просвет трубки – внешняя среда. В стенке трубки и вне её находятся железы, выводные протоки которых открываются в её просвет. Пищеварительный тракт (или желудочно-кишечный тракт – ЖКТ) имеет собственный нервный аппарат (энтеральная нервная система) и собственную систему эндокринных клеток (энтероэндокринная система). ЖКТ вместе с его большими железами (слюнные, печень, поджелудочная) формирует пищеварительную систему, ориентированную на обработку поступающей пищи (переваривание) и поступление питательных веществ, электролитов и воды во внутреннюю среду организма (всасывание).

Нервная регуляция деятельности ЖКТ обеспечивается центральной нервной системой, вегетативной нервной системой, и энтеральной нервной системой. Основной принцип регуляции – рефлекторный. Гуморальную регуляцию разнообразных функций ЖКТ осуществляют различные биологически активные вещества информационного характера (нейромедиаторы, гормоны, цитокины, факторы роста и др.), т. е. паракринные регуляторы.

Моторная, или двигательная, функция осуществляется на всех этапах процесса пищеварения. В пищеварительном тракте происходят произвольные и непроизвольные, макро– и микромоторные явления. Основные моторные процессы, обеспечивающие процесс пищеварения в различных отделах пищеварительного тракта:

– прием, механическая переработка пищи в ходе жевания,

– глотание,

– задержка в желудке и эвакуация его содержимого в кишечник,

– сокращения и расслабления желчного пузыря,

– перемешивание и передвижение кишечного содержимого (химуса),

– перераспределение давления в отделах тонкой кишки, перемешивание пристеночного слоя химуса,

– переход химуса из тонкой кишки в толстую,

– сокращение и расслабление сфинктеров,

– движения толстой кишки, необходимые для формирования кала и дефекации.

Изменение тонуса и перистальтики выводных протоков пищеварительных желез, состояние их сфинктеров обеспечивают выведение пищеварительных секретов. К моторике также относятся движения ворсинок и микроворсинок. Моторную функцию ЖКТ выполняют гладкие мышцы. Гладкие мышцы пищеварительного тракта обладают способностью спонтанного ритмического возбуждения и свойствами синцития.

Секреторную функцию пищеварительного тракта выполняют экзокринные железы пищеварительной системы, которые секретируют пищеварительные ферменты от ротовой полости до дистального отдела тощей кишки и выделяют слизь и бикарбонаты на всём протяжении ЖКТ. Это три пары слюнных желёз (околоушные, нижнечелюстные, подъязычные), слизистые железы пищевода, кардиальные, фундальные и пилорические железы желудка, поджелудочная железа, печень, железы подслизистой оболочки двенадцатиперстной кишки, железы крипт толстой кишки. Секрецию регулируют вегетативная иннервация и многочисленные гуморальные факторы. Парасимпатическая стимуляция, как правило, стимулирует секрецию, а симпатическая – подавляет.

8. Роль воды в организме. Строение и формы воды. Регуляция водного обмена

Организм человека почти на 70 % состоит из воды. Вода – прежде всего растворитель, в среде которого протекают все элементарные акты жизнедеятельности. К тому же вода – продукт и субстрат энергетического метаболизма в живой клетке. Некоторая часть воды в организме может более или менее прочно связываться с растворёнными в ней веществами и с поверхностью биополимерных макромолекул с помощью как водородных связей, так и сил ион-дипольного взаимодействия. Это может приводить к заметному изменению конфигурации, эффективных размеров и весов тех или иных частиц, участвующих в реакции.

Строение воды. Вода – уникальное вещество и все её аномальные свойства (высокая температура кипения, значительная растворяющая и диссоциирующая способность, малая теплопроводность, большая теплота испарения и плавления, большая теплоёмкость, большое поверхностное натяжение и когезия и другие) обусловлены строением её молекулы и пространственной структурой. У отдельно взятой молекулы воды есть качество, которое проявляется только в присутствии других молекул: способность образовывать водородные мостики между атомами кислорода двух оказавшихся рядом молекул, так, что атом водорода располагается на отрезке, соединяющем атомы кислорода. Молекулы H₂O, благодаря неравномерно распределенному по их объему электрическому заряду, способны притягиваться друг к другу и образовывать беспорядочные роевые формы и упорядоченные «водяные кристаллы». Свободные, не связанные в ассоциаты молекулы H₂O присутствуют в воде лишь в очень небольшом количестве. В основном же вода – это совокупность беспорядочных роев и «водяных кристаллов».

Присущие воде свойства растворителя означают также, что вода служит средой для транспорта различных веществ. Эту роль она выполняет в крови, в лимфатической и экскреторных системах, в пищеварительном тракте.

Суточный водный баланс организма суммарно составляет около 2.5 л и складывается из поступления воды (с питьем и пищей – 2.2 л, образования при обмене веществ – 0.3 л) и выделения воды из организма (с потом – 0.6 л, при дыхании – 0.3 л, с мочой – 1.5 л). При температуре окружающей среды +18 °C потребление воды составляет более 2000 мл/сутки.

Система регуляции обмена воды включает центральное, афферентное и эфферентное звенья. Центральное звено системы контроля обмена воды

– центр жажды. Его нейроны находятся в передней отделе гипоталамуса.

Афферентное звено системы включает чувствительные нервные окончания и нервные волокна от различных органов и тканей (слизистые оболочки полости рта, сосудистого русла, желудка и кишечника, тканей), дистантные рецепторы (зрительные и слуховые). Афферентная импульсация от рецепторов различного типа (хемо-, осмо-, баро-, терморецепторов) поступает к нейронам гипоталамуса. Наиболее важное значение при этом имеют:

– увеличение осмоляльности плазмы крови;

– обезвоживание клеток;

– увеличение уровня ангиотензина II.

Эфферентное звено системы регуляции водного обмена включает почки, потовые железы, кишечник, легкие. Важными регуляторами изменения объема воды в организме являются вещества, регулирующие экскреторную функцию почек (вазопрессин, система «ренин – ангиотензин – альдостерон», натрийуретический фактор).

9. Строение и функции почек. Регуляция почечного кровотока и фильтрации

Почки выполняют 3 основные группы функций: мочеобразовательную, гомеостатическую и эндокринную.

Функциональной структурной единицей почек является нефрон. Это эпителиальная трубка, начинающаяся от почечного тельца и впадающая в собирательную трубку. Почечное тельце включает капиллярный клубочек и окружено двухстенной капсулой (капсула Боумена). Полость капсулы переходит в извитой проксимальный каналец. Далее идет петля Генле, расположенная в мозговом слое паренхимы: прямая часть проксимального канальца является тонким нисходящим отделом петли Генле, а прямая часть дистального канальца является толстым восходящим отделом петли Генле. Прямой дистальный каналец возвращается в корковый слой паренхимы, переходит в извитой дистальный каналец, и через связующий отдел впадает в собирательную трубочку, которая, в, свою очередь, поступает в собирательные протоки.

Кровоснабжение почки происходит за счет хорошо разветвленной сети кровеносных сосудов. Кровь в почку поступает по почечной артерии, которая внутри органа делится на более мелкие артерии, которые, в свою очередь, делятся на приносящие клубочковые артериолы. В почечных тельцах артериолы распадаются на капилляры и образуют капиллярные клубочки почечного тельца. Это первичная капиллярная сеть, в которой в результате фильтрации объём крови уменьшается на 10 %, а объём плазмы на 20 %. В почечных канальцах собирается первичная моча. Из клубочка выходит выносящая клубочковая артерия, которая делится на капилляры, образующие вторичную капиллярную сеть вокруг почечных канальцев. Вторичная капиллярная сеть осуществляет питание паренхимы почки и процессы реабсорбции, т. е. обратной фильтрации первичной мочи почечных канальцев с образованием вторичной, или дефинитивной, мочи, поступающей в собирательные трубочки. Капилляры вторичной сети переходит в венулы. Венулы сливаются в междольковые вены, и далее, соединяясь, эти вены формируют почечную вену, впадающую в нижнюю полую вену.

Мочеобразовательная функция почек. Почки экскретируют (выводят) из организма конечные продукты обмена, посторонние вещества и избыточные соединения. Оттекающие ежесуточно от почек 1.5 л вторичной мочи через мочеотводящие пути выводятся из организма. Именно по отношению к мочеобразовательной функции (точнее по отношению к вторичной, или дефинитивной моче) применяют термин «экскреция». Конечные продукты обмена: мочевина, мочевая кислота, креатинин, продукты превращений билирубина, порфирины, аммиак, полиамины, гормоны и их метаболиты.

В регуляции водного гомеостаза основную роль играют две гормональные системы:

– ренин – ангиотензин – альдостеронновая система (абсорбция NaCl и воды), участвуют почки (синтез ренина), печень (синтез ангиотензиногена), легкие (превращение ангиотензина I в активную форму антгиотензин II), надпочечники (синтез альдостерона),

– система антидиуретического гормона (вазопрессина) (абсорбция свободной воды), участвует головной мозг (секреция вазопрессина в гипоталамусе).

Конечным результатом активности обеих гормональных систем является снижение экскреции (задержка в организме) Na+ и воды.

Важной функцией почек является поддержание гомеостаза: почки отвечают за поддержание постоянства состава и объёма жидкостей организма, электролитов и кислотно-щелочного равновесия.

Кроме того, почки, как и большинство органов в нашем организме, секретируют гормоны, т. е., являются органом не только выделительной, но и эндокринной системы. Почки синтезируют следующие гормоны:

– Системные (поступающие в системный кровоток):

– эритропоэтин (стимуляция эритропоэза);

– кальцитриол (регуляция обмена кальция и фосфатов);

– ренин, принимающий участие в образовании ангиотензинов (регуляция артериального давления и объёма жидкости).

– Локальные гормоны (изменяющие просвет кровеносных сосудов, и тем самым участвующих в регуляции почечного кровотока).

Регуляция почечного кровотока и фильтрации происходит за счет авторегуляции (миогенный ответ гладкомышечных клеток приносящих артериол и канальцево-клубочковая обратная связь), а также за счет эффектов большого количества веществ, изменяющих сосудистый тонус (как сосудосуживающих, так и сосудорасширяющих).

10. Строение и функции органов дыхания. Строение аэрогематического барьера. Газообмен в альвеолах. Перфузионные процессы

Аппарат дыхания состоит из дыхательных путей, респираторного отдела лёгких, грудной клетки (включая её костно-хрящевой каркас и нервномышечную систему), сосудистой системы лёгких, а также нервных центров регуляции дыхания. Органы дыхания выполняют несколько функций:

– внешнее дыхание,

– терморегуляция,

– выделение,

– обоняние,

– голосообразование,

– защитная функция,

– метаболическая функция.

Внешнее дыхание – это поступление газов (вдох) и отведение воздуха (выдох) из внешней среды по дыхательным путям к респираторному отделу лёгких и двусторонняя диффузия газов через аэрогематический барьер. Функция внешнего дыхания осуществляется путем переноса газов по воздухоносным путям (за счет работы дыхательных мышц, обеспечивающих снижение воздушного давления в грудной клетке) к респираторному отделу легких. Здесь путём диффузии осуществляется перенос газов к респираторной поверхности альвеол и газообмен через аэрогематический барьер (т. е. между полостью альвеол и кровью, находящейся в кровеносных капиллярах межальвеолярных перегородок). Аэрогематический барьер состоит из нескольких структур: альвеолярные клетки I типа (0.2 мкм), общая базальная мембрана (0.1 мкм), уплощённая часть эндотелиальной клетки капилляра (0.2 мкм). Минимальная толщина аэрогематического барьера составляет 0.5 мкм. Реально в состав барьера входят выстилающая альвеолярную поверхность плёнка сурфактанта и межклеточное вещество между базальными мембранами альвеолоцитов и капилляров, что увеличивает путь газообмена до нескольких микрометров. Сурфактант – эмульсия фосфолипидов, белков и углеводов. Сурфактант содержит ряд уникальных белков, способствующих адсорбции на границе двух фаз (газа и жидкости). Часть белков сурфактанта участвуют в местных иммунных реакциях, опосредуя фагоцитоз.

Легочная вентиляция (вентиляция воздухоносных путей) осуществляется только во время вдоха. Альвеолярная вентиляция происходит постоянно, путем диффузии газов по градиенту их парциальных давлений. Этот градиент может быть увеличен за счет 1)повышения скорости вентиляции воздухоносных путей, 2)ускорении кровотока по капиллярам малого круга кровообращения и 3)повышении связывания кислорода гемоглобином (и соответствующего снижения напряжения растворенного кислорода в крови).

Процесс, в ходе которого дезоксигенированная кровь лёгочных артерий проходит через лёгкие и оксигенируется, называется перфузией. Кровоснабжение лёгких осуществляется из двух источников – лёгочных артерий лёгочного ствола, начинающегося от правого желудочка (малый круг кровообращения) и бронхиальных артерий (ветви грудной части аорты, большой круг кровообращения). Лёгочные артерии содержат дезоксигенированную венозную кровь, их разветвления следуют вместе с разветвлениями воздухоносных путей и распадаются на капилляры межальвеолярных перегородок. После газообмена кровь собирается в бассейн лёгочных вен. Бронхиальные артерии содержат оксигенированную кровь, кровоснабжают по преимуществу проводящие воздухоносные пути. Венозная кровь оттекает в бассейн лёгочных вен и в значительно меньшей степени в непарную вену.

11. Оценка функции внешнего дыхания. Легочные объемы. Регуляция дыхания

Для характеристики функции внешнего дыхания применяют значительное количество показателей, позволяющих оценивать разные стороны вентиляции лёгких и перфузии респираторного отдела. При исследовании функции внешнего дыхания изучают лёгочные объёмы и ёмкости, объёмные скорости потока и диффузионную ёмкость.

Статические лёгочные объёмы и ёмкости отражают эластические свойства лёгких и грудной клетки. Дыхательный объём – объём воздуха, поступающий в лёгкие за один вдох или выходящий из лёгких при последующем выдохе при спокойном дыхании (норма 0.4–0.5 л, у детей – 3–5 мл/кг). Альвеолярный объём – часть дыхательного объёма, участвующая в газообмене. Анатомически мёртвое пространство – часть пространства дыхательных путей, заполненная воздухом, не участвующим в газообмене, около 155 мл. Резервный объём вдоха – дополнительный объём воздуха (1.9 – 2.5 л), который можно вдохнуть после нормального вдоха. Резервный объём выдоха – дополнительный объём воздуха (1.1 – 1.5 л), который можно выдохнуть после окончания нормального выдоха. Остаточный объём лёгкого – объём воздуха (1.5 – 1.9 л), остающийся в лёгких после максимального выдоха.

Лёгочные ёмкости являются суммой двух или более лёгочных объёмов. Ёмкость вдоха равна сумме дыхательного объёма и резервного объёма вдоха. Функциональная остаточная ёмкость – объём воздуха, остающийся в лёгких в конце нормального выдоха. Жизненная ёмкость лёгких равна сумме дыхательного объёма, резервного объёма вдоха и резервного объёма выдоха. Это максимальный объём воздуха (от 3.4 л до 4.5 л), изгоняемый из лёгких вслед за максимальным вдохом. Форсированная жизненная ёмкость лёгких аналогична жизненной ёмкости лёгких при максимально возможном вдохе и выдохе с максимальной силой и скоростью. Общая ёмкость лёгких – максимальный объём воздуха (от 4.9 л до 6.4 л), находящийся в лёгких после максимального вдоха, равна сумме жизненной ёмкости лёгких и остаточного объёма лёгких.

Динамические лёгочные объёмы и ёмкости отражают проходимость дыхательных путей. Минутный объём дыхания – количество воздуха, проходящего через воздухоносные пути каждую минуту, равен дыхательному объёму, умноженному на частоту дыхательных движений в минуту, составляет 6 – 8 л/мин. Максимальная вентиляция лёгких – максимальное количество воздуха, которое может быть провентилировано через лёгкие за 1 мин, произведение частоты дыхательных движений на ёмкость вдоха, средние значения у мужчин 140 л/мин, у женщин 130 л/мин, у спортсменов до 250 л/мин. Объём форсированного выдоха за 1 с – объём воздуха, изгоняемый с максимальным усилием из лёгких в течение первой секунды выдоха после глубокого вдоха; т. е. часть форсированной жизненной емкости легких, в норме составляет 75 % жизненной ёмкости лёгких. Индекс Тиффно – отношение объёма форсированного выдоха за 1 с к жизненной ёмкости лёгких, в норме составляет не менее 70 %.

Функцию нервной регуляции дыхания выполняют нейроны дыхательного центра, расположенного в стволовой части мозга. Контроль дыхательных движений осуществляется как непроизвольно (автоматический ритм дыхания, задержка дыхания при кашле, или чихании), так и произвольно (при разговоре, пении, дыхательной гимнастике). Чувствительные структуры, сигналы от которых прямо или опосредованно влияют на ритмическую активность нейронов дыхательного центра, включают периферические и центральные хеморецепторы, барорецепторы стенки артерий, механорецепторы лёгких и дыхательных мышц.

12. Состав и свойства крови. Функции крови. Осмотические и буферные свойства плазмы крови

Кровь – одна из тканей внутренней среды. Основные компоненты крови – жидкое межклеточное вещество (плазма) и взвешенные в плазме клетки (форменные элементы крови). Система крови включает органы кроветворения (гемопоэза) и периферическую кровь (как её циркулирующую, так и депонированная в органах и тканях). Общий объём крови принято рассчитывать от массы тела (без учёта жира), что составляет примерно 7 %. Так, у взрослого мужчины массой 70 кг объём крови составляет около 5600 мл (60 мл/кг массы тела). При этом 3.5–4 л обычно циркулирует в сосудистом русле и полостях сердца, а 1.5–2 л депонировано в сосудах органов брюшной полости, лёгких, подкожной клетчатки и других тканей (депонированная фракция). Объём плазмы составляет примерно 55 % общего объёма крови. Клеточные элементы составляют 45 % от общего объёма крови.

Реологические свойства крови важны для оценки движения крови в сосудах и для оценки суспензионной стабильности эритроцитов. Вязкость – свойство жидкости, влияющее на скорость её движения. Вязкость крови на 99 % определяют эритроциты. Суспензионная стабильность эритроцитов оценивается по скорости оседания эритроцитов (СОЭ). Наиболее типичная причина повышения СОЭ – воспаление, беременность, опухолевые заболевания.

К функциям крови относятся транспортная, гомеостатическая, защитная и гемокоагуляционная.

Надосадочная жидкость, образующаяся после центрифугирования свернувшейся крови – кровяная сыворотка. Надосадочная жидкость после центрифугирования цельной крови с добавленными к ней антикоагулянтами (цитратная кровь, гепаринизированная кровь) – плазма крови. В отличие от плазмы в сыворотке нет ряда плазменных факторов свёртывания крови. Плазма – жидкость бледноянтарного цвета, содержащая белки, углеводы, липиды, липопротеины, электролиты, гормоны и другие химические соединения. Объём плазмы – около 5 % массы тела (при массе 70 кг – 3500 мл) и 7.5 % всей воды организма. Плазма крови состоит из воды (90 %) и растворённых в ней веществ (10 %, органические – 9 %, неорганические – 1 %; в твёрдом остатке на долю белков приходится примерно 2/3, а 1/3 – низкомолекулярные вещества и электролиты). Химический состав плазмы сходен с межклеточной жидкостью, но концентрация белка в плазме выше (70 г/л).

В плазме содержится несколько сотен различных белков, поступающих в основном из печени, но также из циркулирующих в крови клеточных элементов. Плазменные белки классифицируют по физико-химической характеристике (точнее – по их подвижности в электрическом поле), а также в соответствии с выполняемыми функциями. Выделено 5 электрофоретических фракций плазменных белков: альбумины и глобулины (а₁– и а₂-, р– и y-). С точки зрения функциональной роли выделяют три главных группы: белки системы свёртывания крови; белки, участвующие в иммунных реакциях; транспортные белки.

Содержащиеся в плазме осмотически активные вещества, т. е. электролиты низкомолекулярных (неорганические соли, ионы) и высокомолекулярных веществ (коллоидные соединения, преимущественно белки) определяют важнейшие характеристики крови – осмотическое и онкотическое давление. Осмотическое давление – избыточное гидростатическое давление на раствор, отделённый от растворителя (воды) полупроницаемой мембраной, при котором прекращается диффузия растворителя через мембрану (в условиях организма ею является сосудистая стенка). Осмотическое давление крови в норме составляет 7.5 атм. Онкотическое давление (коллоидно-осмотическое давление) – давление, которое возникает за счёт удержания воды в сосудистом русле белками плазмы крови.

К гомеостатической функции крови относится поддержание постоянного уровня рН. В организме образуются почти в 20 раз больше кислых продуктов, чем основных (щелочных). В связи с этим необходимы системы нейтрализации избытка соединений с кислыми свойствами. К этим системам относятся химические буферные системы. Принцип действия химических буферных систем заключается в трансформации сильных кислот и сильных оснований в слабые. Химические буферные системы крови представлены бикарбонатным, фосфатным, белковым и гемоглобиновым буферами. Гидрокарбонатная буферная система – основной буфер крови и межклеточной жидкости, смесь угольной кислоты (H₂CO₃₎ и гидрокарбоната натрия (NaHCO₃). Это система открытого типа, ассоциированная с функцией внешнего дыхания и почек. Фосфатная буферная система играет существенную роль внутри клеток, состоит из двух компонентов: щелочного (Na₂HPO₄) и кислого (NaH₂PO₄). Белковая буферная система является главным внутриклеточный буфером, включает слабодиссоциирующий белок с кислыми свойствами (белок-COOH) и соли сильного основания (белок-COONa). Гемоглобиновая буферная система состоит из кислого компонента (оксигенированного гемоглобина) и основного (неоксигениро-ванного гемоглобина). Основная роль гемоглобиновой буферной системы заключается в её участии в транспорте CO₂ от тканей к лёгким.