Физиология и биофизика возбудимых клеток

4. Висцеро-соматические, раздражение интерорецепторов вызывает  изменение двигательных функций.  Возбуждение

хеморецепторов сосудов  углекислым газом, способствует усилению сокращений межреберных дыхательных мышц. При нарушении механизмов вегетативной регуляции возникают изменения висцеральных функций.  В частности психосоматические заболевания   

  Механизмы синоптической, передачи в вегетативной нервной системе.

синапсы ВНС имеют  в целом такое же строение, что  и центральные. Однако отмечается значительное разнообразь  хеморецепторов постсинаптических  мембран. Передача нервных импульсов  с преганглионарных волокон на нейроны  всех вегетативных ганглиев осуществляется Н-холинергическими синапсами, т.е. синапсами на постсинаптячестой мембране которых расположены никотинчувствительныё холинорецепторы. Постганглионарные холинэргические волокна образуют на клетках исполнительных органов (желез, ГМК органов пищеварения, сосудов и т.д.)  М-холинергические синапсы. Их постсинаптическая мембрана содержит мускаринчувствительные рецепторы (блокатор-атропин). И в тех и других синапсах передача возбуждения осуществляется ацетилхолином. М-холинергические синапсы оказывают возбуждающее влияние на гладкие мышцы пищеварительного канала, мочевыводящей системы (кроме сфинктеров), железы ЖКТ. Однако они уменьшают возбудимость, проводимость и сократимость сердечной мышцы и вызывают расслабление некоторых сосудов головы и таза. Постганглионарные симпатические волокна образуют 2 типа адренергических синапсов на эффекторах- а-адренергические и р-адренергические. Постсинаптическая мембрана первых содержит  а.2 -адренорецепторы. При воздействии НА  на аi-адренорецепторы происходит сужение артерий и артериол внутренних органов и кожи, сокращение мышц матки, сфинктеров ЖКТ, но одновременно расслабление других гладких мышц пищеварительного канала. Постсинаптические р-адренорецепторы также делятся на рi- и а.2- типы, р.i-адренорецепторы расположены в клетках сердечной мышцы. При действии на них НА повышается возбудимость, проводимость и сократимость кардиомиоцитов. Активация р2-адренорецепторов приводит к расширению сосудов легких, сердца и скелетных мышц расслаблению гладких мышц бронхов, мочевого пузыря, торможению моторики органов пищеварения. Кроме того, обнаружены Постганглионарные волокна, которые образуют на клетках внутренних органов гистаминергические, серотонинергические, пуринергические (АТФ) синапсы.

 ФИЗИОЛОГИЯ СИСТЕМЫ КРОВИ.

 Кровь, лимфа, тканевая жидкость являются внутренней средой организма, в которой протекают многие процессы гомеостаза. Кровь является жидкой тканью и вместе с кроветворными и депонирующими органами (костным мозгом. лимфоузлами, селезенкой) образует физиологическую систему крови. В организме взрослого человека около 4-6 литров крови или 6-8% от массы тела. Основными функциями системы крови являются:                 

а. дыхательная- транспорт  дыхательных газов 02 и С02 от легких к тканям и наоборот;

б. трофическую - перенос питательных веществ, витаминов, микроэлементов;

в. выделительную - транспорт  продуктов обмена к органам выделения;

г. терморегуляторную - удаление избытка тепла от внутренние органов  и мозга к коже;

д. регуляторную - перенос  гормонов и других веществ, входящих в гуморальную систему регуляции организма. 2.Гомеостатическая. Кровь обеспечивает следующие процессы гомеостаза:

а. поддержание рН внутренней среды организма;

б, сохранение постоянства  ионного и водно-солевого баланса, а как следствие осмотического давления. 

3. Защитная функция.  Обеспечивается содержащимися в  крови иммунными антителами,   неспецифическими противовирусными  и антибактериальными веществами, фагоцитарной активностью лейкоцитов.

4. Гемостатическая функция.  В крови имеется ферментная система свертывания, препятствующая кровотечению.

Состав крови. Основные физиологические константы крови

Кровь состоит из плазмы и взвешенных в ней форменных  элементов эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Соотношение объема форменных элементов и плазмы называется гематокритом. В норме форменные элементы занимают 42-45% объема крови, а плазма - 55-58%. У мужчин объем форменных элементов на 2-3% больше, чем у женщин. Гематокрит определяют путем центрифугирования крови, содержащей цитрат натрия, в капиллярах со 100 делениями.

Удельный вес цельной  крови 1,052-1,061 г/см³. Ее вязкость равна 4,4-4,7 пуаз, а осмотическое давление 7,6 атм. Большая часть осмотического давления обусловлена находящимися в плазме катионами натрия и калия, а также анионами хлора. Растворы, осмотическое давление которых выше осмотического давления крови, называют гипертоническими. Это, например, 10% раствор хлорида натрия или 40% глюкозы. Если осмотическое давление раствора ниже, чем крови он называется гипотоническим (0,3%.NаС1). В клинике, для переливания больших количеств кровезамещающих растворов, используют изотонические растворы. Их осмотическое давление такое же как у крови. Таким является физиологический раствор, содержащий 0,85% хлорида натрия.

Белки крови, являясь  коллоидами, также создают небольшое давление называемое онкотическим. Его величина 0,03 атм. или 25-30 мм. рт. ст. 

Состав, свойства и значение компонентов плазмы

Удельный вес плазмы 1,025-1,029 г/смЗ, вязкость 1,9-2,6. Плазма содержит 90-92% воды и 3-10% сухого остатка. В состав сухого остатка входят минеральные вещества (около 0,9%), в основном хлорид натрия, катионы калия, магния, кальция, анионы хлора,

гидрокарбонат, фосфат анионы. Кроме того, в нем имеются глюкоза, а также продукты

Гидролиза белков - мочевина, креатинин, аминокислоты и т.д. Они называются остаточным азотом. Содержание глюкозы в плазме 3,6-6,9 моль/л, остаточного азота 14,3-28,6 моль/л.             

 Особое значение  имеют белки плазмы: их общее  количество 7-8%. Белки состоят из  нескольких фракций, но наибольшее значение имеют альбумины, глобулины и фибриноген. Альбуминов содержится 3,5-5%, глобулинов 2-3%, фибриногена 0.3-0,4%. При нормальном питании в организме человека ежесуточно вырабатывается около 17 г альбуминов и 5 г глобулинов.                     

 Функции альбуминов  плазмы:

1.Создают большую часть  онкотического давления, обеспечивая  нормальное распределение воды  и ионов между кровью и тканевой  жидкостью, мочеобразование.

2. Служат белковым  резервом крови, который составляет 200 г белка. Он используется организмом при белковом голодании.

3. Благодаря отрицательному  заряду способствуют стабилизации  и препятствуют оседанию форменных  элементов крови.

4.Поддерживают кислотно-щелочное  равновесие, являясь буферной системой.

5.Переносят половые гормоны, желчные пигменты и ионы кальция.

Эти же функции выполняют  и другие фракции белков, но в  значительно меньшей мере. Им свойственны  особые

функции.

Глобулины включают четыре субфракции – а1, а2, b, гамма-глобулины.

Функции глобулинов:

1. а -глобулины участвуют в регуляции эритропоэза, т.к. один из них является эритропоэтином.

2. Необходимы для свертывания  крови, т.к к ним относится  один из факторов свертывания  - протромбин.

3. Участвуют в растворении  тромба, т.к содержат фермент фибринолитической системы плазминоген.

4. а2-альбумин церулоплазмнн  переносит 90% ионов меди, необходимых  организму.

5. Переносят гормоны  тироксин и кортизол

6. b-глобулин трансферрин переносит основную массу железа.

7. несколько b-глобулинов являются факторами свертывания крови.

8. гамма -глобулины  выполняют защитную функцию, являясь  иммуноглобулинами. При заболеваниях  их количество в крови возрастает.

Фибриноген является растворимым предшественником белка  фибрина, из которого образуется сгусток  крови тромб.

Механизм  поддержания кислотно-щелочного равновесия крови.

 Для организма важнейшее  значение имеет поддержание постоянства  реакции внутренней среды. Это  необходимо для нормального протекания  ферментативных процессов в клетках  и внеклеточной среде, синтеза  и гидролиза различных веществ, поддержания ионных градиентов в клетках, транспорта газов и т.д. Активная реакция среды определяется соотношением водородных и гидроксильных ионов. Постоянство кислотно-щелочного равновесия внутренней среды поддерживается буферными системами крови и физиологическими механизмами. Буферные системы - это комплекс слабых кислоты и основания, который способен препятствовать сдвигу реакции, в ту или иную сторону. Кровь содержит следующие буферные системы:

I. Бикарбонатная или  гидрокарбонатная. Она состоит из свободной угольной кислоты и гидрокарбонатов натрия и калия (NaHСОз и КНСОз). При накоплении в крови щелочей, они взаимодействуют с угольной кислотой. Образуются гидрокарбонат и вода. Если кислотность крови возрастает, то кислоты соединяются с гидрокарбонатми. Образуются нейтральные соли и угольная кислота. В легких она распадается на углекислый газ и воду, которые выдыхаются.

'2.Фосфатная буферная система. 0на является комплексом гидрофосфата и дигидрофосфата натрия (Nа2НРО4), и NаН2РО4). Первый проявляет свойства основания, второй слабой кислоты. Кислоты образуют с гидрофосфатом натрия нейтральную соль и дигидрофосфат натрия (Nа2НРО4 +H2CO3=NaHCO3+NaH2PO4)

3.белковая буферная  система. Белки являются буфером  благодаря своей амфотерности. Т.е.  зависимости от реакции среды они проявляют либо щелочные, либо кислотные свойства. Щелочные свойства им придают концевые аминогруппы белков, а кислотные карбоксильные. Хотя буферная  емкость белковой системы небольшая, она играет важную роль в межклеточной жидкости.

4. Гемоглобиновая буферная  система эритроцитов. Самая мощная  буферная система. Состоит из  восстановленного гемоглобина и  калиевой соли оксигемоглобина.  Аминокислота гистидин, водящая  в структуру гемоглобина, имеет  карбоксильные и амидные группировки. Первые обеспечивают гемоглобину свойства слабой кислоты, вторые слабого основания. При диссоциации оксигемоглобина в капиллярах тканей на кислород и гемоглобин, последний приобретает способность скрываться с катионами водорода. Они образуются в результате диссоциации, образовавшейся из углекислого газа угольной кислоты. Угольная кислота образуется из углекислого газа и воды под действием фермента карбоангидразы, имеющейся в эритроцитах (формула). Анионы угольной кислоты связываются с катионами калия, находящимися в эритроцитах и катионами натрия в плазме крови. Образуются гидрокарбонаты калия и натрия, сохраняющие буферную емкость крови. Кроме того, восстановленный гемоглобин может непосредственно связываться с углекислым газом с образованием карбогемоглобина. Это также препятствует сдвигу реакции крови в кислую сторону

физиологические механизмы  поддержания кислотно-щелочного  равновесия обеспечиваются легкими, почками. ЖКХ, печенью помощью легких из крови удаляется угольная кислота. В организме ежеминутно образуется 10 моль угольной кислоты. Закисление крови не происходит потому, что из нее образуются бикарбонаты. В капиллярах легких из анионов угольной кислоты и протонов вновь образуется угольная кислота, которая под влиянием фермента карбоангидразы расщепляется на углекислый газ и воду. Они выдыхаются.

Через почки из крови  выделяются нелетучие органические и  неорганические кислоты. Они выводятся  как в свободном состоянии, так  и в виде солей. В физиологических  условиях почки моча имеет кислую реакцию (рН=5-7).  Почки участвуют в регуляции кислотно-щелочного гомеостаза с помощью следующих механизмов:

1. Секреция эпителием  канальцев водородных ионов, образовавшихся  из угольной кислоты, в мочу.           

2. Образование в клетках  эпителия гидрокарбонатов, которые поступают в кровь и увеличивают ее щелочной резерв:

они образуются из угольной кислоты и катионов натрия и калия. Первые. 2 .процесса обусловлены, наличием в этих клетках карбоангидразы.                                            

3. Синтез аммиака, катион которого может связываться с катионом, водорода.

4. Обратное всасывание  в канальцах из первичной мочи  в кровь гидрокарбонатов.

5. Фильтрация в мочу  избытка кислых и щелочных  соединений.

Значение органов пищеварения  для поддержания кислотно-щелочного равновесия небольшое. В частности, в желудке в виде соляной кислоты выделяются протоны. Поджелудочной железой и железами тонкого кишечника гидрокарбонаты. Но в то же время и протоны и гидрокарбонаты обратно всасываются в кровь. В результате реакция крови не изменяется. В печени из молочной кислоты образуется гликоген. Однако нарушение функций пищеварительного канала сопровождается сдвигом реакции крови. Так стойкое повышение кислотности желудочного сока приводит к увеличению щелочного резерва крови. Это же возникает при частой рвоте из-за потери катионов водорода и хлоридов. Кислотно-щелочной баланс крови характеризуется несколькими показателями

1. Актуальный рН. Это  фактическая величина рН крови.  В норме артериальная кровь  имеет рН 7,35-7,45.

2. Парциальное напряжение С02 (РС02). Доя артериальной крови 36-44 мм. рт. ст.

3. Стандартный бикарбонат  крови (SВ). Содержание бикарбонат (гидрокарбонат) анионов при стандартных условия: т.е. нормальном насыщении гемоглобина кислородом. Величина 21,3 - 24,3 моль/л.

4. Актуальный бикарбонат  крови (АВ). Истинная концентрация  бикарбонат анионов. В норме  практически не отличается от  стандартного, но возможны физиологические  колебания от 19 до 25 моль/л. Раньше  этот показатель называли щелочным  резервом. Он определяет способность крови нейтрализовать кислоты.

5. Буферные основания  (ВВ). Общая сумма всех анионов,  обладающих буферными свойствами, в стандартных условиях. 40-60 моль/л.

При определенных условиях реакция крови может изменяться. Сдвиг реакции крови в кислую сторону, называется ацидозом, в щелочную, алкалозом. Эти изменения рН могут быть дыхательными и недыхательнымн или метаболическими. Дыхательные изменения реакции крови обусловлены изменениями содержания углекислого газа. Недыхательные  бикарбонат анионов. В здоровом организме, например при пониженном атмосферном давлении или усиленном дыхании (гипервентиляции) снижается концентрация С02 в крови. Возникает дыхательный алкалоз. Недыхательный развивается при длительном приеме растительной пиши или воды содержащей гидрокарбонаты. Пси задержке дыхания развивается дыхательный, а тяжелой физической работе, недыхательный ацидоз. Изменения рН могут быть компенсированными и некомпенсированными. Если реакция крови не изменяется, то это компенсированные алкалоз и ацидоз. Сдвиги компенсируются буферными системами, в первую очередь бикарбонатной. Поэтому они наблюдаются в здоровом организме. При недостатке или избытке буферных компонентов имеет место частично компенсированные ацидоз и алкалоз, но рН не выходит за пределы нормы. Если же реакция крови меньше 7,29 или больше 7,56 наблюдается некомпенсированные ацидоз и алкалоз. Самым грозным состоянием в клинике является некомпенсированный метаболический ацидоз. Он возникает вследствие нарушений кровообращения и гипоксии тканей, а как следствие, усиленного анаэробного расщепления жиров и белков и т.д. При рН ниже 7,0 происходят глубокие изменения функций ЦНС (кома), возникает фибрилляция сердца, падает артериальное давление, угнетается дыхание и может наступить смерть. Метаболический ацидоз устраняется коррекцией электролитного состава, искусственной вентиляцией и т.д.