лекц до серсоссист
.docxЛекция 1
Предмет и задачи физиологии. Методы исследований в физиологии.
Жан Фернель в 1552 году предложил термин физиология
Слово физиология происходит от двух греческих слов: physis – природа и logos – учение.
Физиология - наука о функциях и процессах, протекающих в организме или составлящих его системах, органах, тканях, клетках, и механизмах их регуляции, обеспечивающих жизнедеятельность и взаимодействие с окружающей средой.
Физиология изучает происхождение и развитие функций организма, их эволюцию в процессе индивидуального развития организма, механизмы функционирования, взаимодействие организма с окружающей средой, поведение организма в различных условиях существования.
Физиология относится к биологическим дисциплинам, тесно связана и базируется на достижениях биологии, анатомии и гистологии. Физиология использует достижения и методы различных наук, прежде всего, биохимии, биофизики, математики, кибернетики и философии. В свою очередь, физиология является базой для теоретических медицинских дисциплин - патологической физиологии, фармакологии, вместе с которыми составляет теоретическую основу клинической медицины.
Значение физиологии в медицинском образовании
1. Физиология даёт фундаментальные научные знания о жизнедеятельности здорового организма человека.
2. Физиология устанавливает норму функции. Норма - это количественный показатель интенсивности функционирования системы, который устанавливается на основе обследования статистически значимых групп. Знание нормы в медицине имеет диагностическое и прогностическое значение. По величине отклонения от нормы устанавливается диагноз, степень тяжести заболевания, контролируется эффективность хода лечения, прогнозируется исход заболевания, корректируется терапия.
3. Физиология является основой фармакологии. Изучает механизмы действия лекарств, пути биотрансформации лекарственных средств в организме, механизмы выведения препаратов и их метаболитов из организма.
4. Практически все методы функциональных исследований впервые разрабатывались и использовались в физиологических экспериментах.
5. Физиологические данные использовались при создании искусственных органов (сердце, почка, системы вентиляции легких и др.).
Разделы современной физиологии
Физиология подразделяется на взаимосвязанные направления: общую, частную и прикладную физиологию. К общей физиологии относятся научные данные, описывающие общие проявления жизнедеятельности: обмен веществ, механизмы регуляции, свойства биологических мембран и отдельных клеток, тканей, общие закономерности реагирования организма и его структур на воздействия - раздражимость, возбудимость, возбуждение, торможение. К этому разделу физиологии относятся возрастная, сравнительная, эволюционная физиология.
Частная физиология исследует свойства отдельных тканей (мышечная, нервная, железистая, соединительная), органов (сердце, печень и других), систем (кровообращения, дыхания, пищеварения).
Прикладная физиология изучает закономерности проявлений деятельности организма человека в связи с его трудовой или особой деятельностью (авиационная, космическая физиология) или в связи с пребыванием в особых климатических условиях.
Физиология делится на нормальную и патологическую. Патологическая физиология изучает проявления жизнедеятельности организма больного человека, закономерности возникновения, течения и исходов заболеваний, разрабатывает методы экспериментальной терапии.
Нормальная физиология изучает :
жизнедеятельность здорового организма,
его взаимодействие со средой
механизмы устойчивости и адаптации функций к действию различных отклоняющих факторов
Патологическая физиология изучает – жизнедеятельность больного организма и механизмы развития различных заболеваний.
Методы физиологии
Физиология - экспериментальная наука, её основным методом является эксперимент, который позволяет изучить основные механизмы деятельности органа, клетки, системы, механизмы регуляции и поддержания процесса жизнедеятельности.
Все эксперименты делятся на острые и хронические.
Острые эксперименты проводятся без соблюдения методов асептики и антисептики. Животное после таких исследований погибает.
Хронические эксперименты проводятся длительный период времени (могут продолжаться годами) для получения достоверных данных с соблюдением правил асептики и антисептики. После таких исследований животное остается жить. Например, наложение фистулы.
В каждом случае метод выбирается в зависимости от целей и задач исследования:
а). Подавление функций вплоть до полного ее отключения. Например, подавление функций щитовидной железы.
б). Стимулирование функций с помощью физических (электрический ток. давление, температура и др.) и химических агентов (гормоны, фармакологические препараты и др.).
в). Регистрация электрических потенциалов (ЭКГ, ЭЭГ).
г). Моделирование.
Дополнительные методы физиологии.
1. Трансплантация:
а). Аутотрансплантация – пересадка ткани с одного участка на другой у одного человека.
б). Гомотрансплантации – пересадка ткани или органа от одного человека к другому.
в). Аллотрансплантация – пересадка ткани или органа у близнецов.
г). Гетеротрансплантации – пересадка ткани или органа от одного вида животного к другому.
2. Деинервация.
а). Хирургическая перерезка.
б). Воздействие фармакологическими препаратами.
3. Метод сосудистых анастомозов (используется для отключения органа из функционирования).
4. Радиотелеметрия.
5. Катетеризация.
6. Метод меченых атомов.
В своем развитии физиология прошла несколько этапов: эмпирический, анатомо-функциональный, функциональный, и на всех этапах в изучении физиологических процессов существовали два направления - аналитическое и синтетическое.
Аналитическое направление характеризуется изучением конкретного процесса, протекающего в каком-либо объекте (органе, ткани или клетке) как самостоятельного, т.е. вне связи его с другими процессами в изучаемом объекте. Такое направление дает всестороннее представление о механизмах данного процесса.
Этот подход в физиологии сменился синтетическим, начало которому в значительной степени положили работы академика И.П.Павлова. Для этого периода экспериментальной физиологии характерно стремление изучать функции организма в естественных условиях, с учетом многочисленных факторов взаимодействия организма и окружающей среды.
Общие представления о строении и физиологических
свойствах организма
Организм человека является самостоятельной структурно-функциональной единицей неорганической и органической природы и существует в тесном взаимодействии с окружающим миром. Организм обладает совокупностью признаков и свойств, характеризующих и отличающих любую живую систему: обменом веществ, ростом, развитием, размножением, изменчивостью, наследственностью, реактивностью, надежностью. Надежность функционирования организма обеспечивается избыточностью строения, пластичностью процессов, способностью к адаптации, компенсации нарушенных функций, дублированием, взаимозаменяемостью элементов, способностью к регенерации.
Организм человека имеет следующие уровни организации: клеточный, тканевой, органный, системный и организменный. Структуры организма человека находятся в строгом иерархическом построении, направленном на достижение оптимального взаимодействия организма и окружающей среды. Живой организм представляет собой открытую термодинамическую систему, обменивающуюся с окружающей средой веществами, энергией и информацией. Внешняя среда обеспечивает организм питательными веществами, светом, тепловой энергией, воздействует на сенсорные системы организма. Однако здоровый организм оптимально функционирует до тех пор, пока внешние воздействия или внутренние процессы в организме не нарушают стабильности гомеостаза, оптимального состояния метаболизма, физических и химических констант организма.
Организм состоит из органов, которые объединяясь с другими органами
для выполнения своих функций, образуют функциональные системы
Системы органов работают не изолированно, а объединяются для достижения полезного организму результата.
Такое временное объединение органов называют функциональной системой. Теорию функциональных систем разработал академик П.К. Анохин.
Раздражимость и возбудимость
Раздражимость -это это неспецифическое свойство всех живых клеток отвечать на действия раздражителей (физической, химической или электрической природы) изменением структуры мембран, обмена веществ и деления клеток.
Триггерная раздражимость - обусловлена внутренними процессами на мембранах под влиянием внешних воздействий.
Раздражитель, действуя постепенно, доводит молекулярные изменения в мембране до критического уровня, после которого мембрана резко изменяет свои протоплазматические свойства и чувствительность к раздражителям.
Избирательная раздражимость - проявляется по отношению к химическим и, в частности, лекарственным веществам и обусловлена
На мембранах клеток есть рецепторы – это участки, чувствительные к действию строго определённых химических веществ. Химические раздражители могут взаимодействовать с рецептором на мембране или проникать внутрь клетки и изменять её свойства.
Возбудимость – это свойство высокоорганизованных тканей (нервной, мышечной и железистой) реагировать на действие раздражителей специфическим ответом.
-сокращением
-проведением возбуждения по нерву
-выделением секрета
Имеется несколько видов межклеточных взаимодействий
• Механическое
• Электрическое
• Химическое
Способы восприятия сигнала
1.Сигнализация без участия рецепторов (между клетками в пределах одной ткани)
2. Сигнализация с участием рецепторов (между клетками как в пределах одной ткани, так и между разными))
Механические соединения
1. Плотный контакт образован плотно соприкасающимися наружными поверхностями плазматических мембран различных клеток для формирования барьера проницаемости, например, для того, чтобы разделить разные по химическому составу среды (внеклеточную и внутриклеточную). С помощью плотных контактов соединены эпителиальные клетки мочевого пузыря, пищеварительного тракта,альвеолоциты, эндотелий капиляров.
2. Десмосома-межклеточный контакт шириной 10-20 нм, состоит из 2 электронно-плотных половин плазмолеммы соседних клеток, напоминающий по форме круглую заклепку. Десмосомы встречаются в тонком кишечнике, эпителии кожи, миокарде и матке.
3. Щелевые контакты получили такое название потому, что в местах их расположения мембраны соседних клеток не соприкасаются вплотную друг с другом, в этих местах между мембранами имеется «щель» - пространство (30 нм) заполненное жидким веществом.
Щелевые контакты представляют собой белковые каналы между плазматическими мембранами диаметром 2-4 нм. Белок, образующий канал, имеет цилиндрическую форму и называется коннексон.
Обеспечивают электрическое и метаболическое сопряжение контактирующих клеток- преход ионов между мышечными клетками миокарда , матки и и гладкомышечными клетками сосудов и внутренних полых органов. Они имеются между β-клетками островкового аппарата эндокринной части поджелудочной железы, клетками печени(гепатоцитами) и леммоцитами в составе оболочек нервных волокон.
Химическое взаимодействие
Различают четыре типа химической сигнализации:
• Локальная сигнализация :
1.- аутокринный
2.- паракринный.
• Дистантная сигнализация:
3.-эндокринный
4.-нервный механизмы
Регуляция (regulo, лат. – направлять, упорядочивать) – это процесс активного подчинения одной структуры или функции другой структуре или функции для обеспечения требуемого обмена веществ, параметра гомеостаза или оптимального функционирования систем органов с целью достижения полезного для организма результата.
Регуляция осуществляется нервной системой (нервная регуляция) или через растворенные в крови, лимфе, спинномозговой жидкости химические вещества (гуморальная регуляция (humor, лат. – жидкость)).
Нервная регуляция эволюционно более молодая и обеспечивает быстрый и локальный способ воздействия на ключевые структуры.
Гуморальная регуляция эволюционно более древняя, она более инертна и не всегда локальна. К гуморальным веществам относятся гормоны, медиаторы, олигопептиды, некоторые метаболиты и биологически активные вещества, синтезируемые в тканях. Наиболее совершенной формой гуморальной регуляции является гормональная. Обычно обе регуляции действуют совместно, поэтому говорят о нейрогуморальной регуляции.
Дистантная сигнализация
Эндокринная регуляция. Специализированные эндокринные клетки секретируют гормоны, которые разносятся кровью и влияют на клетки-мишени, которые могут находиться в самых различных частях организма. Такое взаимодействие клеток называется гормональной регуляцией. Каналом передачи гормонов является локальный и системный кровоток.
Лекция 2 Физиология крови
Внутренняя среда организма
1. Кровь
2. Тканевая жидкость
3. Лимфа
Жидкие среды подразделяются на:
1) Внутриклеточные -33% от всей жидкости организма
2) Внеклеточные (27%):
3) -Внутрисосудистые (5-7%): кровь и лимфа
4) -Внесосудистые: интерстициальная (14-21%) и трансклеточные (1-3%) жидкости
Система крови по предложению Г.Ф. Ланга (1939), включает:
1. Кровь (в сосудах).
2. Органы кроветворения - красный костный мозг, лимфатические узлы, селезенка, тимус.
3. Органы кроверазрушения (печень, костный мозг, селезенка).
4. Регулирующий нейрогуморальный аппарат.
Основные функции крови:
1. Транспортная (перенос различных веществ):
-Дыхательная
-Трофическая или питательная
-Экскреторная
2. Защитная
3. Гомеостатическая:
-Терморегулирующая
-Поддержание постоянства кислотно-основного состояния
-Обеспечение водно-солевого обмена между кровью и тканями.
-Коррелятивная
Гематокрит - это часть объема крови, приходящаяся на долю клеток.
В норме: у мужчин 0,42 - 0,52, у женщин 0,37 – 0,47. У новорожденных гематокрит на 10 % выше. Количество крови 4,5 – 6 л
Нормоволемия, гиперволемия, гиповолемия:
-Простая
-Олигоцитемическая
-Полицитемическая
Депо крови:
-Печень (до 20 % от общего ее объема)
-Селезенка. до 500 мл (10–16 %) крови
-Кожа (около 10 %) связано с терморегуляцией
-Легкие
Плазма - жидкая часть крови (ее объем равен 2,8–3,0 л), представляет собой надосадочную жидкость, полученную после центрифугирования цельной крови с добавленными к ней антикоагулянтами.
Сыворотка - надосадочная жидкость, образующаяся после центрифугирования свернувшейся крови. В отличие от плазмы в сыворотке нет фибриногена и ряда других плазменных факторов свёртывания крови.
Белки (альбумины, глобулины, фибриноген)- 65 – 85 г/л
Роль белков плазмы:
-Создают онкотическое давление (1/200 осмотического давления плазмы
-Поддерживают рН (буферные свойства).
-Поддерживают вязкость крови (важно для артериального давления).
-Участвуют в свертывании крови (фибриноген и др.).
-Являются факторами иммунитета (иммуноглобулины, белки комплемента).
-Выполняют транспортную функцию (перенос гормонов, микроэлементов).
-Выполняют питательную функцию (пластическую).
-Препятствуют (альбумины) или способствуют (глобулины) оседанию эритроцитов.
-Являются ингибиторами по отношению к некоторым протеазам (антитрипсин - ингибитор трипсина).
-Регулируют функции, обмен веществ (белковые гормоны, ферменты).
-Обеспечивают перераспределение воды между тканями и кровью
Физико-химические свойства крови:
Онкотическое давление - 0,03-0,04 атм
Вязкость крови: цельной – 5, плазмы - 1,7 - 2,2
Относительная плотность (удельный вес):
Крови - 1,050 - 1,060
плазмы - 1,025 - 1,034
рН артериальной крови - 7,40;
рН венозной крови - 7,35
рН внутри клеток - 7,0 - 7,2
Крайние пределы рН совместимые с жизнью - 7,0 – 7,8
Буферные системы крови:
1.Карбонатная
2. Гемоглобиновая
3.Фосфатная
4. Белковая
В процессе обмена веществ кислых продуктов образуется больше, чем основных, поэтому существует опасность сдвига рН в кислую сторону. Поэтому буферные системы крови и тканей обеспечивают большую устойчивость к действию кислот.
Функциональные системы поддержания рН:
1. Дыхательная система
2. Почки
3. Желудочно-кишечный тракт
4. Система метаболической нейтрализации (печень, почки).
Сдвиг активной реакции крови в кислую сторону называется ацидоз, сдвиг активной реакции крови в щелочную сторону называется алкалоз.
Двояковогнутая форма эритроцитов:
-Увеличивает на 20% общую поверхность по сравнению с формой шара - 3800 м2
-Способствует переносу О2 и СО2
-Увеличивает способность к обратимой деформации при прохождении через узкие и изогнутые капилляры.
Функции эритроцитов:
Транспортная функция
Защитная функция
Регуляторная функция
Количество эритроцитов в крови у мужчин - 4,5 - 5,1 х 1012/ л (Тера/литр), у женщин - 3,7 - 4,7 х 1012/ л (Тера/литр).
Увеличение количества эритроцитов (эритроцитоз). Он бывает перераспределительным и истинным.
Эритроцитоз перераспределительный отмечается при:
-потере жидкости организмом
-физических нагрузках
-эмоциональных, стрессовых состояниях
-понижении барометрического давления
Абсолютные (истинные) эритроцитозы возникают вследствие усиления эритропоэза. Бывают первичные и вторичные.
Уменьшение количества эритроцитов (эритропения) отмечается в результате:
· Кровопотери.
· Снижения эритропоэза.
· Разрушения эритроцитов (гемолиз).
· Эритропения отмечается при анемии (сочетание с низким содержанием Hb).
Функции гемоглобина:
Транспорт О2
Транспорт СО2
Участие в регуляции кислотно-основного состояния крови (гемоглобиновая буферная система)
Соединения Нb:
1. Оксигемоглобин (HbО2).
2. Карбогемоглобин (HbСО2)
3. Карбоксигемоглобин (HbCО)
4. Метгемоглобин (MetHb)
При взаимодействии с соляной кислотой образуется солянокислый гематин (гемин).
Гликозилированный гемоглобин (HbA1C) образуется при соединении к Hb глюкозы
Разновидности Hb:
HbP
HbF
HbА
Содержание Hb - у мужчин - 130 - 160 г/л
- у женщин - 120 - 140 г/л
Состояние, характеризующееся снижением количества гемоглобина и (или) эритроцитов в единице объема крови, называется анемией.
В зависимости от причины развития анемий выделяют:
-постгеморрагические
-вследствие нарушения эритропоэза
-гемолитические
Классификация анемий по степени тяжести:
легкой степени (Hb 120–90г/л);
средней степени (Hb 90–70г/л);
тяжелой степени (Hb < 70 г/л).
Виды гемолиза (разрушение оболочки эритроцитов, сопровождающееся выходом Hb в плазму):
1. Механический
2. Термический
3. Химический
4. Биологический
5. Осмотический
6. Иммунный гемолиз
7. Физиологический
Причины гемолиза в организме:
1. Переливание несовместимой крови.
2. Сепсис, влияние гемолитических микроорганизмов.
3. Попадание в организм гемолитических ядов.
4. Отравление различными органическими и минеральными веществами.
5.Аутоимунные реакции.
СОЭ в норме равна:
у мужчин 1 - 10 мм/ч;
у женщин 2 - 15 мм/ч;
у новорожденных 1 - 2 мм/ч.
Факторы, влияющие на СОЭ:
· При травме, инфекциях, многих острых заболеваниях СОЭ повышается
· при ацидозе отмечают снижение, при алкалозе — повышение.
· СОЭ уменьшается при увеличении количества эритроцитов
· При анемиях СОЭ ускоряется.
· Повышенное насыщение эритроцитов гемоглобином ускоряет СОЭ
· СОЭ повышается при интенсивной физической работе.
· Ускоряется СОЭ во 2-й половине беременности, вследствие увеличения количества фибриногена.
Физиология крови №2
1. Лейкоциты, их классификация, свойства и функции.
2. Группы крови. Резус-фактор.
3. Регуляция системы крови.
Функции лейкоцитов:
Основная функция лейкоцитов — защитная — обеспечение неспецифической резистентности, специфического гуморального и клеточного иммунитета.
-Осуществляют лизис (растворение) поврежденных тканей (гистолитическая функция).
-Продолжительность жизни различных форм лейкоцитов различна (от 2-3 дней до 2–3 недель). Долгоживущие лимфоциты (клетки иммунологической памяти) живут десятки лет.
Количество лейкоцитов в норме: у взрослых 4 – 9 х 109/л (Гига/л), у новорожденных 15 –20 х 109/л (Гига/л)
Незернистые (агранулоциты)
Моноциты (2–11 % всех лейкоцитов) — самые крупные клетки крови, имеют размеры 14 –20 мкм, ядро — бобовидное, подковообразное, дольчатое.
Циркулируют в крови до 70 часов, затем мигрируют в ткани, где дифференцируются в тканевые макрофаги. В этом виде они могут жить месяцами.
Появляются в очаге поражения после нейтрофилов.
Завершают процесс фагоцитоза в очагах воспаления. Способствуют регенерации. В отличие от нейтрофилов, после фагоцитоза не погибают.
Функции моноцитов:
• неспецифическая защита против микроорганизмов;
• являются антиген-презентирующими клетками - перерабатывая антиген, они предоставляют его в активной форме лимфоцитам для запуска специфической иммунной реакции;
• завершают процесс фагоцитоза в очагах воспаления;
• участие в регуляции иммунного ответа.
Незернистые (агранулоциты)
Лимфоциты (19–37 % всех лейкоцитов) клетки размером 7–15 мкм. Содержат очень плотное, темное ядро.
Продолжительность жизни лимфоцитов составляет месяцы и даже годы.
Функции лимфоцитов:
• реакции клеточного иммунитета (разрушение микроорганизмов, опухолевых клеток, чужеродных и инфицированных вирусами клеток, реакции отторжения трансплантата и т. д.);
• гуморальный иммунитет (синтез антител);
• участие в аллергических реакциях;
• участие в регуляции иммунного ответа;
• иммунологическая память (способность иммунной системы более быстро и эффективно отвечать на антиген при повторном контакте с ним).Т - лимфоциты (обеспечивают клеточный иммунитет). Дифференцируются в тимусе. Выделяют 2 основные субпопуляции: Т-хелперы и T-киллеры (цитотоксические). Популяция Т-лимфоцитов включает также Т-клетки памяти, регуляторные и другие.
В-лимфоциты (обеспечивают гуморальный иммунитет). Дифференцируются в костном мозге, селезенке, миндалинах, лимфатических узлах, пейеровых бляшках кишечника, червеобразном отростке. В-лимфоциты при стимуляции превращаются в плазматические клетки, синтезирующие специфические антитела, которые связывают и нейтрализуют антигены, подготавливая их к фагоцитозу. Часть активированных В-лимфоцитов превращается в клетки памяти.
Зернистые (гранулоциты) Нейтрофилы (50–70% от всех лейкоцитов) — имеют мелкую зернистость, которая окрашивается нейтральными красителями. По форме ядра и зрелости нейтрофилы делятся на:
-юные (метамиелоциты)
-палочкоядерные
- сегментоядерные
Зернистые (гранулоциты) Эозинофилы (0,5–5% всех лейкоцитов). Содержат зернистость, окрашиваемую кислыми красителями. Длительность пребывания эозинофилов в кровотоке не превышает нескольких часов, после чего они проникают в ткани.
Функции эозинофилов:
-участие в противопаразитарной иммунологической защите (цитотоксический эффект в борьбе с гельминтами, их яйцами и личинками);
-обезвреживание и разрушение токсинов белкового происхождения, комплексов антиген-антитело;
-участие в аллергических реакциях: нейтрализация избытка гистамина и других биологически активных веществ;
-фагоцитоз;
-влияние на свертывающую систему крови (плазминоген).
Зернистые (гранулоциты) Базофилы (0–1% всех лейкоцитов).
Зернистость окрашивается основными красителями, крупная, представляет собой гранулы, содержащие гистамин (расширяет кровеносные сосуды) и гепарин (препятствует свертыванию крови).
Функции базофилов:
-Регуляция проницаемости сосудов и свертываемости крови (гистамин, гепарин);
- участие в воспалительных реакциях;
-участие в аллергических реакциях.
Увеличение количества лейкоцитов называется лейкоцитозом. Различают следующие виды лейкоцитоза:
-Физиологический или перераспределительный. К физиологическим видам лейкоцитоза относятся:
Пищеварительный. После приема пищи
Миогенный. Под влиянием тяжелой мышечной работы
Беременных. Лейкоцитоз преимущественно местного характера (в подслизистой оболочке матки). Его значение заключается в предупреждении попадания инфекции в организм роженицы, а также в стимуляции сократительной функции матки.
Новорожденных (связан с резкой активацией иммунитета при контакте с антигенами внешней среды).
При болевых воздействиях.
При эмоциональных воздействиях.
Патологический (реактивный) — характерен для инфекционных, воспалительных заболеваний и обеспечивает повышение реактивности организма.
При большинстве острых бактериальных инфекций в крови увеличивается число нейтрофилов (нейтрофильный лейкоцитоз).
Лейкопения (количество лейкоцитов ниже 4 х 109/л). Возникает в результате различных причин:
-угнетение лейкопоэза — при токсических и радиационных воздействиях на костный мозг (лучевая болезнь, применение ряда лекарственных веществ, метастазы злокачественных образований в костный мозг);