2 курс / Нормальная физиология / Физиология_человека_Семенович_А_А_,_Переверзев_В_А_

Контрольные вопросы и задания

1.Каковы функция и строение сердца?

2.Каковы физиологические свойства сердечной мышцы и в чем заключаются их особенности?

3.Каковы структура и функция проводящей системы сердца?

4.В чем заключается механизм автоматии пейсмекерных кле1 ток, градиент автоматии?

5.Каково соотношение во времени потенциала действия, со1 кращения и возбудимости кардиомиоцита? Сделайте зарисовку.

6.Какова структура сердечного цикла? Охарактеризуйте его фазы.

7.Каковы внешние проявления сердечной деятельности?

8.Что такое электрокардиография? отведения ЭКГ?

9.Перечислите и проанализируйте элементы ЭКГ.

10.Охарактеризуйте тоны сердца. Что такое аускультация и фонокардиография?

11.Что такое ритм сокращений сердца и аритмия?

12.В чем заключается насосная функция сердца, каковы показа1 тели его сократимости?

13.В чем заключается работа сердца и восполнение его энерге1 тических затрат?

14.Каковы особенности коронарного кровообращения?

15.В чем заключаются интракардиальные механизмы регуляции работы сердца?

16.В чем заключаются экстракардиальные механизмы регуля1 ции работы сердца? Назовите важнейшие рефлексы.

17.В чем заключаются гуморальные влияния на работу сердца?

18.Дайте определение гемодинамики. Как функционально под1 разделяются сосуды?

19.Назовите важнейшие законы гемодинамики. Какова связь между кровотоком, давлением и сопротивлением кровотоку?

20.Перечислите факторы, влияющие на величину сопротивле1 ния кровотоку. Что такое общее периферическое сопротивление?

21.Каковы объем и скорость тока крови в сосудах?

22.Что такое микроциркуляторное русло и каково движение в нем крови?

23.Охарактеризуйте обменные процессы между кровью и тканями.

24.Каково влияние гравитации на кровоток в сосудах?

25.Что такое депонирование крови?

26.Перечислите методы определения кровяного давления. Как изменяется давление крови по ходу сосудистого русла?

27.Что такое систолическое, диастолическое, пульсовое и среднее артериальное давление? Как их определить (рассчитать)?

331

28.Охарактеризуйте происхождение, исследование и свойства артериального пульса.

29.Как происходит иннервация кровеносных сосудов, каков их тонус и кровоток?

30.Что такое миогенная и гуморальная регуляция тонуса сосудов?

31.Охарактеризуйте механизмы быстрого реагирования в ре1 гуляции артериального давления.

32.Охарактеризуйте механизмы небыстрого и медленного реа1 гирования в регуляции кровяного давления.

33.Каков кровоток при физической нагрузке?

34.Как ведет себя сердце при физической нагрузке и каковы его резервы?

35.Каковы особенности кровообращения и его регуляции в сосу1 дах мозга, почек и легких?

36.Охарактеризуйте образование и состав лимфы.

37.Охарактеризуйте движение лимфы.

38.Каковы функции лимфы и лимфатической системы?

Ситуационные задачи

1.При каком давлении крови в левом и правом желудочке начнется изгнание, если давление в аорте 130/70 мм рт.ст., а в легочном стволе – 30/12 мм рт.ст.?

2.У пациента периодически появляются экстрасистолы без компен! саторных пауз. Что наиболее вероятно: это экстрасистолы предсердного или желудочкового происхождения? Обоснуйте ответ.

3.При артериографии руки установлено, что диаметр плечевой арте! рии пациента уменьшился с 6 мм до 3 мм. Во сколько раз в этих условиях при неизменных системном давлении и вязкости крови уменьшится кро! воснабжение руки?

4.Во сколько раз общее сопротивление сосудов малого круга отли! чается от сопротивления сосудов большого круга, если в установившихся гемодинамических условиях среднее давление крови в этих системах составляет соответственно 96 мм рт.ст. и 12 мм рт.ст.?

5.Какое количество жидкости профильтруется в микроциркулятор! ном русле органа, весящего 300 г, если коэффициент фильтрации равен 0,002 мл / мм рт.ст./100 г ткани, Ргк в капиллярах = 35 мм рт.ст.,

Ропл = 25 мм рт.ст., Р гмж = 3 мм рт.ст., Ромж = 4 мм рт.ст.?

6.Почему сердце подчиняется закону “все или ничего”, а целостная скелетная мышца “закону силы”?

7.Зарисуйте, как соотносится желудочковый комплекс зубцов ЭКГ с потенциалом действия одиночного волокна правой сосочковой мышцы.

332

8.Рассчитайте частоту сердечных сокращений по ЭКГ, если при ско! рости движения ленты 25 мм / с средняя длительность интервала R–R равна 20 мм.

9.Объясните, почему при увеличении частоты сердечных сокраще! ний ухудшаются условия обеспечения миокарда кислородом.

10.Проводится велоэргометрическое тестирование физической рабо! тоспособности пациента в возрасте 52 года. У него при нагрузке 50 Вт установилась частота сердечных сокращений 120, при нагрузке 75 Вт – 155 уд/мин. Можно ли давать этому человеку следующую ступень на! грузки – 100 Вт? Аргументируйте ваше заключение.

Глава 10. ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАНИЯ

10.1. Общая характеристика

Дыханием называют комплекс физиологических и физико! химических процессов, обеспечивающих потребление орга! низмом кислорода, образование и выведение углекислого газа и получение за счет аэробного окисления органических ве! ществ энергии, используемой для жизнедеятельности.

Одной из особенностей дыхательной системы является мощность и непрерывность ее взаимодействия с окружающей средой. Этим определяется несколько медицинских и социаль! ных проблем.

Через дыхательные пути за 1 мин проходит от 5–6 л (в по! кое) до 200 л (при физической нагрузке) воздуха. При прекра! щении поступления воздуха в легкие из окружающей атмосфе! ры человек может жить лишь 3 – 7 мин. В этих условиях меди! цинский работник должен уметь быстро, нередко в полевых условиях, оказать помощь больному.

Дыхательная система контактирует с атмосферным возду! хом – подвижной и легко меняющейся средой. Воздушно!ка! пельным путем передаются разнообразные заболевания, ряд из которых носит эпидемический характер. Человечеству удалось ликвидировать или по крайней мере ограничить распростране! ние многих эпидемических болезней. И в таком ограничении особенно эффективным становится сочетание медицинских и социальных мероприятий. Эффективность последних видна на примере того, что эпидемии холеры удалось локализовать после постройки в городах водопроводов. Эпидемии оспы прекрати!

333

лись после введения всеобщих прививок вакциной. Но до сих пор не удается достаточно эффективно ограничить распростра! нения эпидемий гриппа и других заболеваний, передающихся воздушно!капельным путем. Ограничение таких заболеваний в настоящее время возможно лишь при условии проведения разъ! яснительной работы медицинских работников с населением по выработке ряда простейших правил поведения. Среди них –не! обходимость прикрывать рот платком или марлевой повязкой при кашле; избегать толпы, не посещать свой коллектив при появлении явных признаков гриппа. Чтобы такие правила вош! ли в привычку, их необходимо прививать с раннего детского воз! раста.

Ряд проблем физиологии дыхания связан со специфически! ми видами человеческой деятельности: высотными полетами, пребыванием в горах, подводным плаванием, применением

барокамер.

Основные этапы процесса дыхания. Комплекс физиоло! гических и физико!химических процессов, обеспечивающих дыхание, подразделяют на пять этапов.

•11й этап – внешнее дыхание, или вентиляция легких; это процессы, обеспечивающие ритмическое поступление порций атмосферного воздуха в легкие и удаление альвеоляр! ного воздуха из легких в атмосферу;

•21й этап – диффузия газов в легких; это процессы, обеспечивающие переход кислорода из альвеолярного воздуха

вкровь и углекислого газа в обратном направлении;

•31й этап – транспорт газов кровью; это процессы, обес! печивающие растворение кислорода и углекислого газа в кро! ви, связывание их гемоглобином и перенос с током крови;

•41й этап – диффузия газов в тканях; это процессы, обеспечивающие диссоциацию оксигемоглобина в тканевых капиллярах и диффузию кислорода из крови в тканевые струк! туры межкапиллярных пространств, а также диффузию угле! кислого газа в обратном направлении, растворение и связыва! ние с гемоглобином и связывание с бикарбонатами;

•51й этап – клеточное дыхание; это биохимические и физико!химические процессы, обеспечивающие аэробное окисление органических веществ с получением энергии, ис! пользуемой для жизнедеятельности клетки. При этом образу! ется углекислый газ, вода и азотистые основания (при окисле! нии белков).

334

10.2. Внешнее дыхание

Внешнее дыхание обеспечивается анатомическими струк! турами грудной клетки, легких, дыхательных путей и нервных

центров головного и спинного мозга.

Физиологическая роль дыхательных путей. Дыхательные пути подразделяют на верхние (полости носа, носоглотка, ро! товая часть глотки) и нижние (гортань, трахея, вне! и внутри! легочные бронхи). Функции дыхательных путей:

Проведение воздуха между атмосферой и альвеолами, а также его кондиционирование.

Кондиционирование воздуха осуществляется по следую! щим показателям.

• Очищение воздуха от пылевых частиц. От 40 до 90% пы! левых частиц оседает на слизистую оболочку верхних дыха! тельных путей, 10% – на слизистую нижних дыхательных пу! тей. Эти пылевые частицы изгоняются благодаря току слизи в дыхательных путях. Движение слизи создается за счет биения ресничек мерцательного эпителия, который покрывает все ды! хательные пути за исключением надгортанника и истинных го! лосовых связок.

Эффективность работы ресничек достигается в том случае, когда их движение происходит синхронно. Это движение, прокатываясь в виде волн по ходу дыхательных путей, создает ток слизи, которая покрывает всю эпи! телиальную поверхность и движется из бронхов по направлению к гортани. Из носовых полостей слизь движется по направлению к носовым отвер! стиям, а из носоглотки – к глотке. У здорового человека за сутки секрети! руется около 50 мл слизи. Она образуется из секрета бокаловидных клеток и слизеобразующих желез дыхательных путей, а также жидкости, филь! трующейся из кровеносных капилляров стенок бронхов и легких.

Толщина слоя слизи, покрывающего эпителий, составляет 5–7 мкм. Реснички эпителия дыхательных путей имеют длину 5 мкм и совершают 3–4 гребковых движения в секунду. При синхронном биении ресничек скорость движения слизи составляет до 20 мм/мин. Со слоем слизи могут транспортироваться частички массой до 12 мг. Механизм изгнания слизи из дыхательных путей иногда называют мукоцилиарным эскалатором (от muco – слизь, ciliare – ресничка).

Объем изгоняемой слизи (клиренс) зависит от скорости ее образова! ния, вязкости и эффективности работы ресничек. Каждый из этих факто! ров может стать ограничителем клиренса слизи. При врожденном забо! левании – муковисцидозе – увеличена вязкость слизи и реснички не мо! гут ее изгонять с достаточной скоростью. Это приводит к нарушению

335

дыхания, повреждению и инфицированию бронхов. Такие люди не могут жить без постоянной интенсивной медицинской помощи. Под влиянием курения раньше всего нарушается процесс биения ресничек, за которым следует развитие ряда других неблагоприятных изменений в бронхоле! гочной системе.

•Согревание вдыхаемого воздуха. Воздух, поступивший в альвеолы, нагревается до температуры около 37 °С, несмотря на колебания температуры атмосферного воздуха. Выдыхае! мый воздух отдает до 30% своего тепла слизистым оболочкам верхних отделов дыхательных путей.

•Увлажнение воздуха. Проходя по дыхательным путям и альвеолам, воздух на 100% насыщается водяными парами.

Врезультате давление водяного пара (РН2О) в альвеолярном воздухе составляет 47 мм рт.ст.

Создание “буферного пространства”. Оно возникает между атмосферой и газообменной поверхностью легких и способствует кондиционированию воздуха и поддержанию от! носительного постоянства состава альвеолярного воздуха, значительно отличающегося от атмосферного (на 5–6%).

Наличие рефлексогенных зон. Дыхательные пути имеют рефлексогенные зоны, осуществляющие саморегуляцию ды! хания (рефлексы Геринга–Брейера и др.), носящие защитный характер (чихание, кашель, рефлекс ныряльщика), а также влияющие на состояние многих внутренних органов (сердца, половых органов, кишечника). Механизмы этих рефлексов бу! дут рассмотрены ниже.

Участие в фонации, генерации звуков и придании им определенной окраски.

Влияние на водный баланс организма. Через дыхатель! ные пути и легкие за сутки испаряется около 500 мл воды, что влияет на водный баланс организма. При испарении 1 г воды расходуется 0,58 ккал тепла. Это один из путей участия дыха!

тельной системы в механизмах теплоотдачи.

Физиологическая роль и свойства легких. Наряду с обес! печением внешнего дыхания легкие выполняют несколько других функций, знание которых необходимо медицинскому работнику.

Важнейшая функция легких – обеспечение газообмена между альвеолярным воздухом и кровью. Это достигается бла! годаря большой газообменной поверхности легких (в среднем

336

90 м2) и большой площади кровеносных капилляров в них (70–90 м2).

Экскреторная функция – через легкие удаляется до 200 летучих веществ, образовавшихся в организме или попадаю! щих в него извне. В частности, образующиеся в организме ме! тан и ацетон, а также принятый извне этиловый спирт в значи! тельной степени удаляются через легкие. С поверхности аль! веол испаряется также вода.

Функция кондиционирования воздуха проявляется окон! чательным насыщением его водяными парами и очищением от пылевых частиц. До легких доходит лишь 1–3% самых мелких пылевых частиц из содержащихся во вдыхаемом воздухе. Осевшие на стенки альвеол частицы захватываются альвео! лярными макрофагами и перевариваются ими. Если макрофа! ги не могут переварить захваченную частицу, то они мигриру! ют в лимфатические капилляры и узлы, где развивается воспа! лительная реакция. В иммунной защите организма от инфек! ционных агентов, попадающих в легкие с воздухом, имеют значение образующиеся в легких и диффундирующие из крови лизоцим, интерферон, иммуноглобулины А и Ig, специфиче! ские лейкоцитарные антитела.

Фильтрационная и гемостатическая функция – при про! хождении крови через малый круг кровообращения из нее уда! ляются, задерживаются мелкие тромбы и эмболы. Тромбы разрушаются фибринолитической системой легких. Ими вы! рабатывается и попадает в кровь гепарин, влияющий на свер! тывание крови и ее реологические свойства.

Депонирование крови – в легких может депонироваться до 15% объема циркулирующей крови.

Метаболическая функция включает образование фос! фолипидов (сурфактанта), синтез белков (входящих в состав коллагена и эластических волокон), выработку мукополисаха! ридов, являющихся составной частью бронхиальной слизи.

Участие в поддержании гомеостаза биологически актив! ных веществ. В легких ангиотензин!I превращается в высоко! активный сосудосуживающий фактор – ангиотензин!II, на 80% инактивируется брадикинин; захватывается и депониру! ется серотонин, а также 30% норадреналина; инактивируется

икумулируется гистамин; образуются некоторые простаглан! дины. Простагландины наряду с серотонином и гистамином

337

могут при стрессорных обстоятельствах выбрасываться в

кровь и способствовать развитию шоковых реакций.

Эластическая тяга легких и грудной клетки. Эластическая тяга легких – сила, с которой легкие стремятся сжаться: 2/3 эластической тяги легких обусловлено поверхностным натя! жением жидкости, выстилающей альвеолы, около 30% – эластическими волокнами легких и около 3% – тонусом глад! комышечных волокон внутрилегочных бронхов.

Величина эластической тяги легких (Е) обратно пропор! циональна величине их растяжимости (C) и определяется по формуле

Е = 1/ C.

Растяжимость легких у здоровых людей составляет 200 мл/см вод.ст., она отражает увеличение объема легких (V) в ответ на возрастание транспульмонального давления (P) на 1 см вод.ст.:

C = V/Р.

При эмфиземе легких их растяжимость увеличивается, при фиброзе – уменьшается.

На величину растяжимости и эластической тяги легких сильное влияние оказывает наличие на внутриальвеолярной поверхности сурфактанта – вещества, представляющего со! бой смесь фосфолипидов и белков, образуемых пневмоцитами 2!го типа.

Роль сурфактанта:

1)снижает поверхностное натяжение в альвеолах и таким образом увеличивает растяжимость легких;

2)стабилизирует альвеолы, препятствует слипанию их сте! нок (препятствуя ателектазу);

3)снижает сопротивление диффузии газов через стенку альвеолы;

4)препятствует отеку альвеол путем снижения величины поверхностного натяжения в альвеолах;

5)облегчает расправление легких при первом вдохе ново! рожденного;

6)способствует активации фагоцитоза альвеолярными макрофагами и их двигательной активности.

Эластическая тяга грудной клетки создается за счет элас! тичности межреберных хрящей, мышц, париетальной плевры,

338

структур соединительной ткани, способных сжиматься и рас! ширяться. В конце выдоха сила эластической тяги грудной клетки направлена наружу (в сторону расширения грудной клетки) и максимальна по величине. При развитии вдоха она постепенно уменьшается. Когда вдох достигает 60–70% от его максимально возможной величины, эластическая тяга грудной клетки становится равной нулю, а при дальнейшем раз! витии вдоха – направлена внутрь и препятствует расширению грудной клетки. В норме растяжимость грудной клетки (Сгк) приближается к 200 мл/см вод.ст.

Общая растяжимость грудной клетки и легких (Со) вычис! ляется по формуле

1/Со=1/Сл+1/Сгк.

Внорме величина Со близка к 100 мл/см вод.ст.

Вконце спокойного выдоха величины эластической тяги легких и грудной клетки равны, но противоположны по на! правленности. Они уравновешивают друг друга. В это время грудная клетка находится в наиболее устойчивом положении, которое называют уровнем спокойного дыхания и принимают

за точку отсчета при различных исследованиях.

Отрицательное давление в плевральной щели и пневмо$ торакс. Грудная клетка образует герметичную полость, обес! печивающую изоляцию легких от атмосферы. Легкие покры! вает висцеральный плевральный листок, а внутреннюю поверх! ность грудной клетки – париетальная плевра. Между этими листками существует щелевидное пространство, заполненное плевральной жидкостью (зачастую это пространство называ! ют плевральной полостью, хотя полость между листками обра! зуется лишь в особых случаях). Через микроскопический слой жидкости плевральные листки достаточно сильно сцеплены между собой и в то же время могут легко скользить вдоль друг друга (подобно двум стеклам, приложенным друг к другу смо! ченными поверхностями; их трудно разъединить, но легко сме! щать вдоль плоскостей).

При обычном дыхании давление между плевральными лист! ками ниже, чем атмосферное. И это состояние называют отри! цательным давлением в плевральной щели.

Причины возникновения отрицательного давления в плев! ральной щели:

339

1)наличие эластической тяги легких и грудной клетки;

2)наличие сорбционной способности плевральных лист! ков, захватывающих (сорбирующих) молекулы газов из меж! плевральной жидкости или воздушных пузырьков, образую! щихся в плевральной щели при ранениях грудной клетки или при проколах ее с лечебной целью;

3)соотношение объемов грудной клетки и легочной парен! химы такое, что даже при выдохе для заполнения грудной по! лости легкие должны быть в растянутом состоянии.

У новорожденного относительно больше легочной парен! химы и поэтому в конце спокойного выдоха отрицательное дав! ление в плевральной щели исчезает.

У взрослого человека в конце спокойного выдоха отрица! тельное давление между листками плевры составляет 3– 6 мм рт.ст. (т.е. на 3–6 мм рт.ст. меньше, чем атмосферное). Если человек находится в вертикальном положении, то в об! ласти диафрагмы величина этого давления может прибли! жаться к нулю при сохранении отрицательного давления в об! ласти верхушек легких, так как они более растянуты. Лишь при форсированном выдохе давление в плевральной щели может стать больше атмосферного. Если же выдох произво! дится с максимальным усилием в малое по объему замкнутое пространство, то давление в плевральной полости может пре! высить 100 мм рт.ст. С помощью такого измерения определя! ют силу дыхательных мышц выдоха.

В конце спокойного вдоха отрицательное давление в плев! ральной щели составляет 6–9 мм рт.ст., а при максимально интенсивном вдохе может достигать 40 мм рт.ст. и более. Если же максимальное усилие вдоха делается при перекрытии по! ступления воздуха из атмосферы, то отрицательное давление на короткое время (1–3 с) достигает 40–80 мм рт.ст. По тако! му измерению определяют силу мышц вдоха.

При рассмотрении механики внешнего дыхания учитывает! ся также транспульмональное давление – разность между давлением воздуха в альвеолах и давлением в плевральной ще!

ли (рис. 10.1).

Пневмотораксом называют вхождение воздуха в плев! ральную полость, приводящее к спадению легких. Пневмото! ракс может быть односторонним и двусторонним, открытым и закрытым. При нарушении целости стенки грудной клетки с одной стороны легкое спадается только на стороне поврежде!

340