Лекция 10

Тема: Система дыхания. Сущность и значения дыхания для организма.

1. Дыхательный цикл, легочные объемы, легочная вентиляция и её изменения при экстремальных воздействиях.

2. Газообмен в легких и тканях. Транспорт газов кровью.

3. Регуляция дыхания (нервная, гуморальная).

4. Расстройства газообмена. Нарушение бронхолёгочного аппарата под влиянием неблагоприятных факторов среды обитания.

1

Дыхание– сложный непрерывный процесс, в результате которого постоянно обновляется газовый состав крови и происходит биологическое окисление в тканях – в этом его физиологическая сущность.

В процессе дыхания различают три звена:

• внешнее или легочное дыхание;

• транспорт газов кровью;

• внутреннее или тканевое дыхание.

Внешнее дыхание подразделяют на два этапа:

• газообмен между атмосферным и альвеолярным воздухом;

• газообмен между альвеолярным воздухом и кровью легочных капилляров.

Аппарат внешнего дыхания включает дыхательные пути, легкие, плевру, грудную клетку с мышцами и диафрагмой.

Дыхательный цикл состоит из вдоха, выдоха и дыхательной паузы. Дыхательные движения совершаются с определенной частотой (в норме 12-18 раз в минуту) и глубиной.

Для исследования состояния функционального аппарата легких используют определение четырех легочных объемов:

1. дыхательный объем– это количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании, равен 300-700мл.

2. дополнительный (резервный) объем вдоха – объем воздуха, который можно ввести в легкие дополнительно при максимальном вдохе, равен 1500-2000мл.

3. резервныйобъем выдоха – объем воздуха, который можно выдохнуть при дополнительном максимальном выдохе, равен 1500-200 мл.

4. остаточныйобъем – то, что остается в лёгких после глубокого максимального выдоха: 1000-1500мл.

Определенные (измеренные) объемы отражают функциональное состояние легких.

Дыхательный, дополнительный и резервный объемы составляют т.н. жизненную емкость легких– количество воздуха, которое может быть удалено из легких, если после максимального вдоха сделать максимальный выдох. Она составляет 3,5-4,8 л у мужчин и 3-3,5 л у женщин и зависит, т.о., от пола, возраста, массы тела, его положения, состояния дыхательного аппарата.

Общая емкость легкихэто сумма жизненной емкости и остаточного воздуха.

Легочная вентиляция- количество воздуха, обмениваемое за одну минуту. В норме она составляет 6-8 л в минуту. На ее объем влияет физическая нагрузка, эмоциональное состояние, умственная нагрузка. За счет глубины и частоты дыхательных движений, легочная вентиляция может возрастать до 50 и даже 100 л в минуту.

2

Газообмен в легкихпроисходит в силу того, что каждый газ из области более высокого парциального давления или напряжения переходит в область с более низкими показателями. Так,альвеолярный воздухсодержит 14% кислорода и 5,5% углекислого газа. Тогдапарциальное давлениекислорода составит 100 мм рт.ст., углекислого газа – 40 мм рт.ст. В венозной крови, притекающей к альвеолам, содержание О2 (напряжение) – 70 -80 мм рт.ст., СО2 – 45-48 мм рт.ст. Поэтому через стенку альвеол происходитдиффузиякислорода в капилляры легких, а углекислого газа – в альвеолы.

Газообмен в тканях,где происходит непрерывное потребление кислорода и образование углекислого газа, осуществляется по тому же принципу: газы диффундируют между клетками и кровеносными капиллярами через тканевую жидкость.

Значения парциальных давлений на пути диффузии газов: равняются:

Капилляр Тканевая жидкость Клетка

100 мм рт. ст. 40 мм рт. ст. 20 мм рт. ст. для О2

40 мм рт.ст. 46 мм рт. ст. 60 мм рт.ст. для СО2

Т.е. газообмен во всех дыхательных процессах подчиняются физическим закономерностям.

Транспорт кислородакровью производится в двух его физических состояниях: в растворённом виде и в химически связанном с гемоглобином эритроцитов, так транспортируется основная масса кислорода. Гемоглобин образует с кислородом нестойкое соединение– оксигемоглобин.

Содержание гемоглобина в крови - 140г/л, 1г гемоглобина связывает 1,34 мл О2. Отсюда кислородная емкость 100 мл крови равна 19 мл О2 (или 19% об). Насыщение гемоглобина кислородом зависит, в первую очередь, от парциального давления газа в альвеолярном и атмосферном воздухе. В тканях остается часть (до 40%) доставленного кислорода, отдаче кислорода способствует сдвиг реакции рН в кислую сторону.

Транспорт углекислого газатак же происходит в связанном и растворенном виде: большая часть транспортируется в виде солей угольной кислоты (бикарбонатов) в плазме крови и эритроцитах и лишь 2,5-3%об. - в растворенном состоянии.

Конечной целью дыхания является снабжение всех клеток, органов и тканей кислородом и удаление из организма углекислого газа. Для осуществления этой цели необходимыми условиями являются:

• нормальная деятельность легочного аппарата и достаточная вентиляция легких;

• нормальный транспорт газов кровью;

• обеспечение системой кровообращения нормального кровотока;

• способность тканей забирать из протекающей крови кислород, утилизировать его и отдавать в кровь углекислый газ.

3

Дыхательный центр, регулирующий дыхательную деятельность, находится в продолговатом мозгу. В его состав входит вдыхательная и выдыхательная части, возбуждающиеся попеременно. Регуляция деятельности дыхательного центра осуществляется гуморально и рефлекторно.

Гуморальноевлияние оказываетуглекислый газ, который действует на дыхательные нейроны непосредственно и опосредованно. Непосредственное действие оказывает углекислый газ, образующейся в процессе метаболизма в самих нейронах дыхательного центра, в нейронах ретикулярной формации и коры головного мозга: он возбуждает клетки дыхательного центра. Опосредованное действие оказывает избыток углекислого газа в крови за счет раздражения хеморецепторов сосудистого русла.

Рефлекторная(нервная) регуляция возникает в результате раздражения механорецепторов альвеол, корня легкого и плевры, хеморецепторов дуги аорты и каротидных синусов, проприреоцепторов дыхательных мышц.

Наиболее важным рефлексом этой группы является рефлекс от раздражения рецепторов альвеол(рефлекс Геринга-Бейера). Он относится к механизмамсаморегуляциидыхательного процесса, обеспечивающего смену актов вдоха и выдоха. При растяжении альвеол нервные импульсы от рецепторов растяжения по блуждающему нерву идут к нейронам выдоха. Происходит пассивный выдох. При спадении альвеол поток нервных импульсов иссякает, повышается активность нейронов центра вдоха и происходит вдох. Активность центра вдоха подкрепляется нарастающей концентрацией углекислого газа в крови и гуморальным воздействием его. Т.о. механизм саморегуляции дыхательного акта осуществляется при взаимосвязи нервного и гуморального механизмов.

Непостоянные рефлекторные влияния связаны с возбуждением различных экстеро-и интерорецепторов: это раздражение рецепторов слизистой оболочки верхних дыхательных путей (как следствие - спазм голосовой щели, чихание, кашель), температурных и болевых рецепторов кожи, проприорецепторов скелетных мышц, различных интерорецепторов. Так, при возбуждении механорецепторов сосудистых рефлексогенных зон повышенным АД происходит рефлекторная задержка дыхания.

Влияние корковой регуляции обеспечивает адекватное приспособление реакций системы дыхания к меняющимся условиям существования.

4

В результате нарушения дыхательной функции развивается кислородное голодание – гипоксия.Оно характеризуется прогрессирующими нарушениями функций со стороны, в первую очередь, нервной системы (главным образом, головного мозга) и может привести к смерти.

Различают расстройства внешнего и внутреннего дыхания. Нарушения внешнего дыхания происходят от поражения органов дыхания или изменения состава крови или состава вдыхаемого воздуха. Нарушения внутреннего тканевого дыхания возникают под воздействием факторов, способных вызывать изменения окислительных процессов, например, от воздействия ядов, токсинов.

Расстройство газообмена в легких и тканях зависят от следующих факторов:

• поражения грудной клетки,мышечной системы, с помощью которых осуществляются дыхательные движения;

• изменения дыхательных путей и дыхательной поверхности легких;

• нарушение деятельности сердца и кровообращения в малом кругу;

• изменение гемоглобина крови при некоторых отравлениях или его недостаток при анемиях, (малокровии);

• нарушение окислительных процессов в тканях;

• изменения состава вдыхаемого воздуха, в том числе при понижении или повышении атмосферного давления.

Среди нарушений бронхолегочного аппарата, которые возникают под воздействием неблагоприятных факторов среды обитания, следует назвать:

• нарушение проходимости верхних и нижних дыхательных путей: воспалительные процессы, механическая закупорка, сужение в результате отека.

• изменение вентиляции легких в результате ограничения их подвижности и уменьшения дыхательной поверхности. Непосредственные причины – сдавление легкого плевральным выпотом, пневмоторакс; отек легких под действием ОВ (хлор, фосген); пневмосклероз, развивающийся при длительном профессиональном контакте с кремнийсодержащей пылью; бронхиальная астма преимущественно аллергического происхождения.

Причинами отмеченных выше нарушений являются некоторые инфекционные заболевания (дифтерия, пневмония), механическая закупорка (инородное тело, аспирация рвотных масс), сдавление опухолью, отек в результате воздействия некоторых химических веществ (пары эфира, хлороформа, фосген, хлор и др.).

Лекция № 11

Тема: Система пищеварения.

1.Функции пищеварительного аппарата: секреция, моторика, всасывание, экскреция.

2.Физиологическая функция всасывания.

3.Барьерная функция пищеварительного тракта.

1.

Под пищеварением понимают совокупность физических, химических и физиологических процессов, обеспечивающих обработку и превращение пищевых продуктов в форму, доступную для усвоения клетками организма.

Физические изменения пищи заключаются в механической её обработке, размельчении, перемешивании и растворении. Химические воздействия на пищевые продукты осуществляются под влиянием ферментов, содержащихся в соках пищеварительных желёз. Ферменты расщепляют белки, жиры и углеводы до более простых химических соединенй: аминокислот, глицерина, жирных кислот, моносахаридов. Вода, минеральные соли, витамины поступают в кровь в неизменном виде.

В результате обработки пищевых продуктов организм снабжается строительным (пластическим) материалом, который используется в процессе роста и воспроизводства клеток. Питательные вещества являются также источником энергии, покрывающей расходы организма. Основные функции желудочно-кишечного тракта:

• моторная или двигательная функция осуществляется мускулатурой пищеварительного тракта и обеспечивает жевание, глотание, передвижение пищи вдоль пищеварительного тракта и удаление из организма непереваренных остатков;

• секреторная функция заключается в выработке клетками пищеварительных соков: слюны, желудочного, поджелудочного, кишечного сока и желчи;

• всасывательная функция осуществляется слизистой оболочкой желудка, тонких и толстых кишок;

• экскреторная функция обеспечивается выделением пищеварительными железами в полость желудочно-кишечного тракта продуктов обмена, например, мочевины, аммиака, желчных пигментов, воды, солей тяжёлых металлов, лекарственных веществ, которые затем удаляются из организма.

Ротовое пищеварение – первое звено сложной цепи процесса пищеварения, пусковым механизмом которого является акт еды. Первый пищеварительный сок – слюна – содержит амилазу и мальтазу, которые участвуют в расщеплении полисахаридов. Благодаря растворению слюной пищевых веществ возникают вкусовые ощущения. Слюна участвует в формировании пищевого комка, стимулирует секрецию желудочного сока. Со слюной могут выделяться некоторые продукты обмена, лекарственные и некоторые ядовитые вещества: соли ртути, свинца, алкоголь. Участвует слюна и в защитной функции желудочно-кишечного тракта.

Желудок имеет вместимость около 3-х литров. Под влиянием химических и механических воздействий пищевые комки в нём превращаются в пищевую кашицу. Желудочный сок, а его выделяется около 2-2,5 л в сутки, содержит пищеварительные ферменты: пепсин, гастриксин, пепсин «В», ренин и соляную кислоту, активирующую пепсин. Инкреторная функция желудка связана с тем, что в желудке образуется антианемический гормон. В зависимости от состава пищи длительность секреции составляет 6 – 10 часов.

Двенадцатиперстная кишка. Начавшееся в желудке расщепление (переваривание) белков продолжается здесь под влиянием трипсина, химотрипсина и других ферментов. В двенадцатиперстную кишку изливаются три вида соков: панкреатический (поджелудочный) сок, желчь и собственно кишечный сок.

В тонком кишечнике завершается процесс механической и химической обработки пищи: к влиянию предшествующих пищеварительных секретов присоединяется мощное действие кишечного сока. Здесь же происходит основной процесс всасывания переваренной пищи.

В толстом кишечнике происходит всасывание воды и подготовка пищевых остатков к удалению их из организма.

2.

Всасывание – это универсальный физиологический процесс, который связан с переходом разного рода веществ через слой каких-либо клеток во внутреннюю среду организма. Благодаря всасыванию в желудочно-кишечном тракте организм получает всё необходимое для жизнедеятельности. Всасывание происходит на всём протяжении пищеварительного канала, но основным местом протекания этого процесса является тонкий кишечник.

Углеводы всасываются в кровь в виде глюкозы и в виде других моносахаров (галактозы, фруктозы). Белки всасываются в виде аминокислот и простых пептидов. Жиры, расщепляясь, всасываются в виде глицерина и жирных кислот, образующих комплексные соединения с желчными кислотами. Жиры, в отличие от других продуктов расщепления, всасываются в лимфу, тогда как остальные - в кровь. Вода и минеральные соли всасываются как в тонком, так и в толстом кишечнике.

Условия для всасывания в тонком кишечнике обеспечиваются строением кишечной стенки. В слизистой тонкого кишечника имеются многочисленные круговые складки, огромное количество ворсинок и микроворсинок (щёточная кайма), за счет чего всасывающая поверхность кишечника достигает 4 – 5 м2.

Ворсинки – это выросты слизистой оболочки, покрытые однослойным цилиндрическим эпителием. Внутри ворсинки в соединительной ткани имеется лимфатический синус, кровеносные сосуды, нервные окончания, гладкие мышцы, благодаря которым ворсинка совершает колебательные и нагнетательные движения. Микроворсинки (до 3000 на каждой эпителиальной клетке) образуют т.н. щеточную кайму, увеличивающую всасывательную поверхность.

Механизм всасывания подчиняется, с одной стороны, общим физическим закономерностям (диффузия, фильтрация, осмос); с другой стороны, он является результатом активной деятельности эпителиальных клеток.