Курс лекций по биологии

  Возбуждающее  действие на нейроны  дыхательного центра оказывают:

  1) понижение концентрации кислорода (гипоксемия);

  2) повышение содержания углекислого газа (гиперкапния);

  3) повышение уровня протонов водорода (ацидоз).

  Тормозное влияние возникает в результате:

  1) повышения концентрации кислорода (гипероксемии);

  2) понижения содержания углекислого газа (гипокапнии);

  3) уменьшения уровня протонов водорода (алкалоза).

  В настоящее время учеными выделено пять путей влияния газового состава  крови на активность дыхательного центра:

  1) местное;

  2) гуморальное;

  3) через периферические хеморецепторы;

  4) через центральные хеморецепторы;

  5) через хемочувствительные нейроны коры больших полушарий.

  Местное действие возникает в результате накопления в крови продуктов обмена веществ, в основном протонов водорода. Это приводит к активации работы нейронов.

  Гуморальное влияние появляется при увеличении работы скелетных мышц и внутренних органов. В результате выделяются углекислый газ и протоны водорода, которые  стоком крови поступают к нейронам дыхательного центра и повышают их активность.

  Периферические  хеморецепторы – это нервные окончания с рефлексогенных зон сердечно-сосудистой системы (каротидные синусы, дуга аорты и т. д.). Они реагируют на недостаток кислорода. В ответ начинают посылаться импульсы в ЦНС, приводящие к увеличению активности нервных клеток (рефлекс Бейнбриджа).

  В состав ретикулярной формации входят центральные хеморецепторы, которые обладают повышенной чувствительностью к накоплению углекислого газа и протонов водорода. Возбуждение распространяется на все зоны ретикулярной формации, в том числе и на нейроны дыхательного центра.

  Нервные клетки коры больших  полушарий также реагируют на изменение газового состава крови.

  Таким образом, гуморальное звено играет важную роль в регуляции работы нейронов дыхательного центра.

3. Нервная регуляция активности нейронов дыхательного центра

  Нервная регуляция осуществляется в основном рефлекторными путями. Выделяют две  группы влияний – эпизодические  и постоянные.

  К постоянным относятся три вида:

  1) от периферических хеморецепторов сердечно-сосудистой системы (рефлекс Гейманса);

  2) от проприорецепторов дыхательных мышц;

  3) от нервных окончаний растяжений легочной ткани.

  В процессе дыхания мышцы сокращаются  и расслабляются. Импульсы от проприорецепторов  поступают в ЦНС одновременно к двигательным центрам и нейронам дыхательного центра. Происходит регуляция  работы мышц. При возникновении каких-либо препятствий дыхания инспираторные  мышцы начинают еще больше сокращаться. В результате устанавливается зависимость  между работой скелетных мышц и потребностями организма в  кислороде.

  Рефлекторные  влияния от рецепторов растяжения легких были впервые обнаружены в 1868 г. Э. Герингом и И. Брейером. Они обнаружили, что нервные окончания, расположенные в гладкомышечных клетках, обеспечивают три вида рефлексов:

  1) инспираторно-тормозные;

  2) экспираторно-облегчающие;

  3) парадоксальный эффект Хеда.

  При нормальном дыхании возникает инспираторно-тормозные  эффекты. Во время вдоха легкие растягиваются, и импульсы от рецепторов по волокнам блуждающих нервов поступают в дыхательный  центр. Здесь происходит торможение инспираторных нейронов, что приводит к прекращению активного вдоха  и наступлению пассивного выдоха. Значение этого процесса заключается  в обеспечении начала выдоха. При  перегрузке блуждающих нервов смена  вдоха и выдоха сохраняется.

  Экспираторно-облегчающий  рефлекс можно обнаружить только в ходе эксперимента. Если растягивать  легочную ткань в момент выдоха, то наступление следующего вдоха  задерживается.

  Парадоксальный  эффект Хеда можно осуществить в ходе опыта. При максимальном растяжении легких в момент вдоха наблюдается дополнительный вдох или вздох.

  К эпизодическим рефлекторным влияниям относятся:

  1) импульсы от ирритарных рецепторов легких;

  2) влияния с юкстаальвеолярных рецепторов;

  3) влияния со слизистой оболочки дыхательных путей;

  4) влияния от рецепторов кожи.

  Ирритарные рецепторы расположены в эндотелиальном и субэндотелиальном слое дыхательных путей. Они выполняют одновременно функции механорецепторов и хеморецепторов. Механорецепторы обладают высоким порогом раздражения и возбуждаются при значительным спадании легких. Подобные спадания наступают в норме 2–3 раза в час. При уменьшении объема легочной ткани рецепторы посылают импульсы к нейронам дыхательного центра, что приводит к дополнительному вдоху. Хеморецепторы реагируют на появление частиц пыли в слизи. При активации ирритарных рецепторов возникают чувство першения в горле и кашель.

  Юкстаальвеолярные рецепторы находятся в интерстиции. Они реагируют на появление химических веществ – серотонина, гистамина, никотина, а также на изменение жидкости. Это приводит к особому виду одышки при отеке (при пневмонии).

  При сильном раздражении  слизистой оболочки дыхательных путей происходит остановка дыхания, а при умеренном появляются защитные рефлексы. Например, при раздражении рецепторов носовой полости возникает чиханье, при активации нервных окончаний нижних дыхательных путей – кашель.

  На  частоту дыхания оказывают влияние  импульсы, поступающие от температурных  рецепторов. Так, например, при погружении в холодную воду наступает задержка дыхания.

  При активации ноцецепторов сначала наблюдается остановка дыхания, а затем происходит постепенное учащение.

  Во  время раздражения нервных окончаний, заложенных в тканях внутренних органов, происходит уменьшение дыхательных  движений.

  При повышении давления наблюдается  резкое понижение частоты и глубины  дыхания, что влечет уменьшение присасывающей  способности грудной клетки и  восстановление величины кровяного  давления, и наоборот.

  Таким образом, рефлекторные влияния, оказываемые  на дыхательный центр, поддерживают на постоянном уровне частоту и глубину  дыхания.

ЛЕКЦИЯ  № 15. Физиология крови

1. Гомеостаз. Биологические константы

  Понятие о внутренней среде организма  было введено в 1865 г. Клодом Бернаром. Она представляет собой совокупность жидкостей организма, омывающих все органы и ткани и принимающих участие в обменных процессах, и включает плазму крови, лимфу, межтканевую, синовиальную и цереброспинальную жидкости. Кровь называют универсальной жидкостью, так как для поддержания нормального функционирования организма в ней должны содержаться все необходимые вещества, т. е. внутренняя среда обладает постоянством – гомеостазом. Но это постоянство относительно, так как все время происходит потребление веществ и выделение метаболитов – гомеостазис. При отклонении от нормы формируется функциональная система, осуществляющая восстановление измененных показателей.

  Гомеостаз характеризуется определенными  среднестатистическими показателями, которые могут колебаться в небольших  пределах и иметь сезонные, половые  и возрастные отличия.

  Таким образом, по определению П. К. Анохина, все биологические константы  делятся на жесткие и пластичные. Жесткие могут колебаться в небольших пределах без значительных нарушений жизнедеятельности. К ним относятся pH крови, величина осмотического давления, концентрация ионов Na, R, Ca в плазме крови. Пластичные могут варьироваться в значительных пределах без каких-либо последствий для организма.

  К этой группе принадлежат величина кровяного  давления, уровень глюкозы, жиров, витаминов  и т. д.

  Таким образом, биологические константы  формируют состояние физиологической  нормы.

  Физиологическая норма – это оптимальный уровень жизнедеятельности, при котором обеспечивается приспособление организма к условиям существования за счет изменения интенсивности обменных процессов.

2. Понятие о системе крови, ее функции и значение. Физико-химические свойства крови

  Понятие системы крови было введено в 1830-х гг. Х. Лангом. Кровь – это физиологическая система, которая включает в себя:

  1) периферическую (циркулирующую и депонированную) кровь;

  2) органы кроветворения;

  3) органы кроверазрушения;

  4) механизмы регуляции.

  Система крови обладает рядом особенностей:

  1) динамичностью, т. е. состав периферического компонента может постоянно изменяться;

  2) отсутствием самостоятельного значения, так как все свои функции выполняет в постоянном движении, т. е. функционирует вместе с системой кровообращения.

  Ее  компоненты образуются в различных  органах.

  В организме кровь выполняет множество  функций:

  1) транспортную;

  2) дыхательную;

  3) питательную;

  4) экскреторную;

  5) терморегулирующую;

  6) защитную.

  Кровь также регулирует поступление к  тканям и органам питательных  веществ и поддерживает гомеостаз.

  Транспортная  функция заключается в переносе большинства биологически активных веществ с помощью белков плазм (альбуминов и глобулинов). Дыхательная  функция осуществляется в виде транспорта кислорода и углекислого газа. Питательная функция заключается  в том, что кровь доставляет ко всем органам и тканям питательные  вещества – белки, углеводы, липиды. За счет наличия высокой теплопроводности, высокой теплоотдачи и способности  легко и быстро перемещаться из глубоких органов к поверхностным тканям кровь регулирует уровень теплообмена  организма с окружающей средой. Через  кровь доставляются к местам выделения  продукты метаболизма. Органы кроветворения  и кроверазрушения поддерживают на постоянном уровне различные показатели, т. е. обеспечивают гомеостаз. Защитная функция заключается в участии в реакциях неспецифической резистентности организма (врожденный иммунитет) и в приобретенном иммунитете, системе фибринолиза за счет наличия в составе лейкоцитов, тромбоцитов и эритроцитов.

  Кровь является суспензий, так как состоит  из взвешенных в плазме форменных  элементов – лейкоцитов, тромбоцитов  и эритроцитов. Соотношение плазмы и форменных элементов зависит  от того, где находится кровь. В  циркулирующей крови преобладает  плазма – 50–60 %, содержание форменных элементов – 40–45 %. В депонированной крови, наоборот, плазмы – 40–45 %, а форменных элементов – 50–60 %. Для определения процентного соотношения плазмы и форменных элементов вычисляют гематокритный показатель. В норме он составляет у женщин 42 ± 5 %, а у мужчин – 47 ± 7 %.

  Физико-химические свойства крови обусловлены ее составом:

  1) суспензионное;

  2) коллоидное;

  3) реологическое;

  4) электролитное.

  Суспензионное свойство связано со способностью форменных  элементов находиться во взвешенном состоянии. Коллоидное свойство обеспечивается в основном белками, которые могут  удерживать воду (лиофильные белки). Электролитное свойство связано с наличием неорганических веществ. Его показателем является величина осмотического давления. Реологическая способность обеспечивает текучесть и влияет на периферическое сопротивление.

ЛЕКЦИЯ  № 16. Физиология компонентов крови