Задачи физиологии. Клетки и внеклеточная жидкость

Обновлено: 28.04.2024

а. Натрий — основной катион и осмотически активный компонент внеклеточной жидкости.

б. Калий — основной катион и осмотически активный компонент внутриклеточной жидкости.

в. Вода свободно проходит через клеточные мембраны, выравнивая осмотическое давление внутриклеточной и внеклеточной жидкостей. Измеряя осмоляльность одного пространства (например, плазмы), мы оцениваем осмоляльность всех жидкостных пространств организма.

4. Осмоляльность обычно определяют по концентрации натрия в плазме.

а. Повышение концентрации натрия в плазме (осмоляльности) означает относительный недостаток воды.

б. Снижение концентрации натрия в плазме (осмоляльности) означает относительный избыток воды.

5. Осмотическое постоянство организма обеспечивается потреблением и выделением воды, которые регулируются АДГ и механизмами жажды. Многие хирургические больные не могут пить (предписание «ничего внутрь», назогастральный зонд и т. п.) и утрачивают контроль над потреблением жидкости. Осмотические расстройства нередки и часто бывают ятрогенными.

Б. Обмен электролитов

1. Натрий как главный осмотически активный компонент внеклеточной жидкости играет важную роль в поддержании ОЦК. Нормальная концентрация в плазме-135-150 ммоль на литр.

а. Объем внеклеточной жидкости поддерживается на постоянном уровне за счет задержки натрия и воды почками.

б. Диагноз дефицита натрия должен быть клиническим, то есть основанным на данных физикального исследования и оценке центральной гемодинамики (ЦВД). Снижение общего содержания натрия в организме сопровождается симптомами гиповолемии (тахикардией, ортостатической гипотонией, шоком). Выраженность симптомов зависит от степени гиповолемии и должна учитываться при планировании лечения

в. Концентрация натрия в плазме не позволяет судить об общем содержании натрия в организме.

г. При избытке натрия наблюдаются отеки, артериальная гипертония, увеличение веса, асцит, в некоторых случаях — сердечная недостаточность. Отеки голеней, оставляющие ямку при надавливании, появляются при избытке 2—4 л 0,9% NaCl. Анасарка возникает при увеличении объема внеклеточной жидкости на 80—100% (то есть примерно на 15 л при весе 70 кг). Чтобы предотвратить накопление натрия в организме, нужно учитывать все детали инфузионной терапии, функцию сердечно-сосудистой системы и почек больного.

д. Термином «третье пространство» обозначают скопления внеклеточной жидкости, в которых не действуют физиологические механизмы регуляции водно-электролитного баланса. Примеры выхода жидкости в третье пространство: содержимое кишечника при паралитической кишечной непроходимости, тканевые отеки при травме или инфекционных заболеваниях, асцит. Образование третьего пространства после операции или травмы — результат повышенной проницаемости капилляров. Третье пространство может возникнуть даже при гиповолемии. При рассасывании секвестрированной жидкости она поступает во внеклеточное пространство, что может привести к гиперволемии. Объем третьего пространства нельзя уменьшить ограничением натрия и воды. Подобные ограничения приводят лишь к снижению объема внеклеточной жидкости.

2. Калий — главный катион внутриклеточной жидкости. У здорового взрослого человека лишь около 2% общего калия организма находится во внеклеточной жидкости. Общее содержание калия в организме зависит в основном от мышечной массы: у женщин оно меньше, чем у мужчин, и снижено при атрофии мышц (например, у сильно истощенных и длительно прикованных к постели больных). Оценка общего содержания калия играет важную роль в лечении гипокалиемии и гиперкалиемии. Оба эти состояния пагубно отражаются на функции сердца. Нормальная концентрация калия в плазме 3,3-5,5 ммоль на литр.

а. При гипокалиемии происходит гиперполяризация мембран нервных и мышечных клеток и снижается их возбудимость. У больных, получающих сердечные гликозиды, гипокалиемия увеличивает риск наджелудочковых тахиаритмий и считается угрожающим жизни состоянием.

При гипокалиемии снижается чувствительность почек к АДГ и нарушается их концентрационная функция. Этим объясняется полиурия, часто наблюдаемая у больных с хроническим дефицитом калия. Критическое состояние развивается при концентрации ниже 1.5 ммоль \литр калия.

б. При гиперкалиемии происходит деполяризация мембран нервных и мышечных клеток и повышается их возбудимость. Гиперкалиемия —при концентрации калия плазмы свыше 12 ммоль.\литр состояние расценивается как критическое, при котором возможна остановка кровообращения.

в. Распределение калия изменяется при нарушениях кислотно-щелочного равновесия. Ацидоз вызывает выход калия из клеток и увеличение его концентрации в плазме. Алкалоз вызывает перемещение калия внутрь клеток и снижение его концентрации в плазме. В среднем изменение pH артериальной крови на каждые 0,1 ед вызывает противоположно направленное изменение концентрации калия в плазме на 0,5 мэкв/л. Например, у больного с концентрацией калия, равной 4,4 мэкв/л, и pH = 7,00 при увеличении pH до 7,40 следует ожидать снижения концентрации калия до 2,4 мэкв/л. Таким образом, нормальная концентрация калия в плазме при ацидозе указывает на дефицит калия, а нормальная концентрация калия при алкалозе — на избыток калия.

г. Инсулин способствует входу калия в мышечные клетки и гепатоциты. В свою очередь, увеличение концентрации калия в плазме стимулирует секрецию инсулина.

1) Гиперсекреция инсулина, вызванная высокоуглеводной диетой (например, при парентеральном питании), часто приводит к гипокалиемии.

2) Совместное введение инсулина и глюкозы — эффективное средство лечения гиперкалиемии.

3) У больных сахарным диабетом с пониженной или отсутствующей секрецией инсулина повышен риск гиперкалиемии.

д. Катехоламины тоже влияют на распределение калия. Стимуляция альфа-адренорецепторов подавляет, а стимуляция бета-адренорецепторов усиливает поглощение калия клетками. У больных, принимающих бета-адреноблокаторы (например, пропранолол), отмечается более высокий прирост концентрации калия в ответ на калиевую нагрузку. Адреналин, взаимодействуя с бета-адренорецепторами, способствует входу калия в клетки и снижает его концентрацию в плазме.

е. При всех состояниях, сопровождающихся гибелью большого числа клеток (травма, инфаркт, сепсис), высвобождается внутриклеточный калий и концентрация калия в плазме быстро возрастает.

ж. При физических нагрузках концентрация калия в плазме увеличивается. На основании анализа венозной крови после тяжелой физической нагрузки может быть поставлен ложный диагноз гиперкалиемии.

з. При повышении осмоляльности плазмы концентрация калия возрастает.

3. Кальций — важнейший структурный компонент костей. При кратковременной инфузионной терапии кальций в растворы обычно не добавляют. Норма кальция плазмы-2.15-2.55 моль\литр.

а. Клинически выраженная гипокальциемия развивается только при остром алкалозе (например, при психогенной гипервентиляции) и гипопаратиреозе. Гиперкальциемия развивается при гиперпаратиреозе, саркоидозе, гипервитаминозе D, злокачественных новообразованиях (множественные остеолитические метастазы в костную ткань или гормонально-активная опухоль, секретирующая ПТГ-подобный полипептид). Для лечения гиперкальциемии применяют солевой диурез (в/в инфузия 0,9% NaCl в количестве 2,5—4 л/сут), фуросемид, глюкокортикоиды. При первичном гиперпаратиреозе эффективно хирургическое лечение.

в. Если концентрация фосфатов в плазме повышена, в/в введение препаратов кальция сопряжено с риском отложения фосфата кальция в тканях, в том числе в сердце.

4. Нарушения баланса фосфатов встречаются довольно редко. Исключение составляют больные с почечной недостаточностью, у которых гиперфосфатемия может вызвать психические и неврологические расстройства. Гиперфосфатемию можно предотвратить, назначив антацидные средства на основе алгелдрата (гидроксида алюминия) или карбалдрата (основного карбоната алюминия), связывающие фосфаты в кишечнике. Эти препараты вызывают запор, который может осложниться кишечной непроходимостью, поэтому их назначают вместе со слабительными.

5. Если больной находится на полном парентеральном питании, в питательную смесь обязательно добавляют микроэлементы (медь, марганец, магний, цинк). Дефицит любого из этих элементов чреват тяжелыми последствиями. При появлении необычных симптомов (сыпи, нарушений сознания) обязательно определяют содержание микроэлементов в крови.

В. Кислотно-щелочное равновесие. Большая часть ферментативных реакций в организме протекает в узком диапазоне pH (7,30—7,50)..

1. В регуляции кислотно-щелочного равновесия участвуют:

а. Буферные системы организма, связывающие ионы водорода. Выделяют три основные буферные системы: бикарбонатную, гемоглобиновую и костно-тканевую. Вновь появляющиеся ионы водорода распределяются в организме следующим образом: 25% связываются бикарбонатной буферной системой (HCO3 - ), 25% — гемоглобином и 50% — костно-тканевой буферной системой. При хронических анемиях, почечной недостаточности и остеопорозе буферная емкость снижается и незначительный избыток или недостаток ионов водорода приводит к тяжелому ацидозу или алкалозу.

б. Почки. Почечные механизмы поддержания pH включают:

1) Реабсорбцию бикарбоната из первичной мочи.

2) Экскрецию ионов водорода (50—100 мэкв H + в сутки). Почечная недостаточность сопровождается хроническим ацидозом, степень которого зависит от степени нарушения функции почек. Добиваться полной коррекции ацидоза нецелесообразно, поскольку он обычно достаточно компенсирован респираторными механизмами.

в. Легкие выводят из организма углекислый газ, образующийся в результате реакции:

Поскольку растворимость углекислого газа примерно в 20 раз выше, чем растворимость кислорода, накопление углекислого газа в организме свидетельствует о тяжелой дыхательной недостаточности. Обычно это бывает при острых и хронических заболеваниях легких, угнетении дыхательного центра, нарушениях механики дыхания (например, при окончатом переломе ребер). Выявить дыхательную недостаточность обычно удается уже при осмотре больного. Если же физикальное исследование не дало результатов, для оценки кислотно-щелочного равновесия определяют концентрацию бикарбоната в плазме и измеряют pH артериальной крови.

2. pH крови определяется уравнением Гендерсона—Гассельбальха:

Концентрация бикарбоната в плазме регулируется почками, а pCO2 — легкими. pH крови можно определить лабораторными методами. Для диагностики нарушений кислотно-щелочного равновесия обычно достаточно измерения pH, электролитов и газов крови..

3. Классификация нарушений кислотно-щелочного равновесия. Различают четыре типа нарушений: метаболический и респираторный ацидоз, метаболический и респираторный алкалоз. Декомпенсированные нарушения встречаются редко.

4. Метаболический ацидоз развивается при увеличении продукции или уменьшении экскреции ионов водорода. В результате снижается содержание бикарбоната в крови.

Методический конспект преподавателя по биологии на тему: «Клеточная теория. Химический состав клетки»

Разработчик: Самыкина Ольга Анатольевна - преподаватель высшей квалификационной категории ОГБПОУ БМК.

Тема «Клеточная теория. Химический состав клетки»

с применением системно-деятельностного метода

Продолжительность занятия - 90 минут

Цель занятия:

− изучение истории открытия клетки и ос­новных положений современной клеточной теории; формирование знаний о химическом составе клетки и роли основных химических элементов (макроэлементов, микроэлементов и ультрамикроэле­ментов) в жизнедеятельности клетки.

− формирование умений и навыков анализа, сравнения, выделения главного, формулирова­ния выводов ; формирование навыков смыслового чте­ния.

− развитие интереса к познанию живого; раскрытие практического применения знаний о клеточ­ной теории в настоящее время; осознание роли химических элементов для нормального функционирования организма; воспита­ние здорового образа жизни.

В результате изучения темы студент должен:

− описывать этапы создания кле­точной теории; раскрыть практическое применение зна­ний о клеточной теории в настоящее время; доказывать материальное един­ство мира; выделять из потока информации необходимые знания; перечислять биоэлементы, микроэлементы, ультра­ микроэлементы; сравнивать химический состав тел живой и неживой природы и делать выводы на основе сравнения.

− историю открытия клетки; вклад учёных в создание клеточной теории; основные положе­ния клеточной теории; химический состав клетки; роль каждого химического элемента для жизнедеятельности клетки, классификацию химических элементов по содер­жанию.

овладеть общими компетенциями:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их выполнение и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать и осуществлять повышение квалификации.

ОК 9. Ориентироваться в условиях смены технологий в профессиональной деятельности.

ОК 10. Бережно относиться к историческому наследию и культурным традициям народа, уважать социальные, культурные и религиозные различия.

ОК 11. Быть готовым брать на себя нравственные обязательства по отношению к природе, обществу и человеку.

ОК 12. Организовывать рабочее место с соблюдением требований охраны труда, производственной санитарии, инфекционной и противопожарной безопасности.

ОК 13. Вести здоровый образ жизни, заниматься физической культурой и спортом для укрепления здоровья, достижения жизненных и профессиональных целей.

Методическое оснащение занятия:

Материально - техническое оснащение: мультимедийная установка

Раздаточный материал: таблицы «Строение клетки»

Место проведения: учебная аудитория №209 (кабинет Биологии, Ботаники)

Литература для подготовки: Биология. Общая биология. 10 класс. Базовый уровень. В.И. Сивоглазов И. Б. Агафонова, Е. Т. Захарова Биология: карманный справочник. Никитинская Т. В. — М., 2015.

План занятия

Вводная часть - 15 минут

- Мотивация занятия и актуализация

Основная часть - 55 минут

Заключительная часть - 20 минут

− Интеллектуально-преобразовательная дея тельность.

Ход занятия

Вводная часть

1. Организационный момент

1. Подготовка аудитории к занятию. Отметка отсутствующих.

2. Мотивация и актуализация теоретического занятия

Вводная беседа

«Смею вас заверить, что путешествие в недра клетки так же занимательно, как полёт на Луну. Но, думается мне, человек прежде достигнет Луны, не­жели познает все тайны живой клетки» — так гово­рила известный учёный-биолог Раиса Георгиевна Бутенко.

Человек впервые ступил на Луну в 1969 г. А как же с клеткой? За это время о ней узнали многое, но далеко не всё. Тайну изучения клетки мы раскроем сегодня на уроке.

. Проблемные вопросы:

− Как вы думаете, зачем современному человеку нужны знания о клетке?

− А всё ли мы о них знаем?

− Какова тема нашего урока?

− Как бы вы сформулировали цель нашего урока?

(Заслушиваются мнения студентов, а затем корректируются преподавателем.)

Беседа по вопросам

1) Какие бывают организмы по строению? (Одно­клеточные и многоклеточные.)

2) В чём выражается особенность одноклеточного организма? (Одна клетка функционирует как це­лостный организм.)

3) В чём выражается особенность многоклеточно­го организма? (Клетки дифференцированы, но орга­низм работает слаженно.)

Основная часть

Учебно-познавательная деятельность

XVII век — век открытий, противоречий и взлётов в науке, искусстве, литературе. Это времена, когда люди обращались к природе, видя в ней истоки жизни. Природа во всём: в музыке, живописи, литературе. Вы слышите, как звучит музыка великого компо­зитора Антонио Вивальди, который жил и творил в это время. Вы видите прекрасные картины природы. В этом же веке появилась целая плеяда прогрессив­ ных естествоиспытателей, которые пытались проник­ нуть в самые сокровенные тайны природы. (Фоном звучит музыка А. Вивальди «Времена года». На слайдах работы голландских пейзажистов XVII в.)

1. Индивидуальная работа с текстом учебника

Используя текст § 4 учебника, ответьте на вопросы и выполните задания:

Задание 1. З аполните таблицу:

Вклад ученых в клеточную теорию

Вклад в развитие теории

Задание 2. Согласны ли вы со следующими утверждениями? Если да, то почему?

− Клетка — это элементарная единица жизни.

− Клетка — это открытая биологическая систе­ма.

Задание 3. Как развивается клеточная теория в настоя­ щее время? Где применимы знания о клетке?

(Меди­ цина (общий анализ крови, где по количеству кле­ток судят о состоянии пациента, искусственное оплодотворение ; пластическая хирургия; пересад­ ка клеток красного костного мозга при онкозаболе­ ваниях; негативное влияние никотина, алкоголя, наркотических веществ на клетки организма); ге­нетика (стволовые клетки; изменение формы эри­троцита при замене одной аминокислоты на дру­гую); размножение растений методом культуры тканей, когда не удаётся размножить растение
вегетативным путём (чтобы человеку можно было управлять процессом размножения ); клониро­вание (генная инженерия); искусственное оплодот ворение в сельском хозяйстве и т. д.)

2. Просмотр презентации «Химический состав клетки». Преподаватель делает краткий обзор.

3. Работа с текстом учебника § 5 с использованием методики «Пометка на полях»

Студенты внимательно знакомятся с текстом, делая карандашом соответствующие пометки на полях текста:

V - то, что было известно учащимся ранее;

+ - новая, неожиданная информация;

- - информация, противоречащая взглядам студентов;

? - информация до конца не выяснена (не вполне понятна).

Количество используемых условных обозначений может изменяться, в зависимости от сложности предложенного для анализа текста или уровня развития навыков у учащихся.

Полученные новые сведения оформить в виде таблицы:

Новая информация

Не согласен

Хочу узнать

4. Работа с информационным текстом . Студенты должны внимательно прочитать текст, вписать пропущенные названия химических эле­ментов (кальций, железо, натрий, калий) и выпол­нить задания.

ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ КЛЕТКИ

________ — один из основных катионов внеклеточной жидкости. Его содержание в организме в значительной мере определяет и содержание воды в организме. Поэтому избыточное употребление ____________ является одной из причин задержки в тканях жидкости и развития отёков. Избыток связан с солью. __________ — прямой антагонист первого элемента. Он присутствует внутри клетки. При этом способствует не задержке, а выведению жидкости из организма. Поэтому соли ________ нередко назначают как мочегонное средство. Его часто называют «минеральной наперстянкой». __________ принадлежит важная роль в питании. Это обусловлено тем, что он необ­ ходим для построения и формирования костей и зубов. Учитывая исключительно интенсивную скорость роста в детском и подростковом возрасте, нетрудно понять, что потребность в _________ высока. __________ необходим для построения гемоглобина — основного переносчика кисло­рода ко всем тканям и органам, а также важнейших ферментов, участвующих в окислении основных пищевых ве­ществ в органах и тканях.

Задания к тексту

1) Перечислите, в каких продуктах содержатся элементы, зашифрованные в тексте.

2) Укажите, какие патологические последствия вызывает избыток или дефицит перечисленных эле­ ментов. Опираясь на текст, заполните таблицу по за­ даниям 1 и 2.

Химический элемент

Заключительная часть

Интеллектуально-преобразовательная дея тельность

Класс делится на группы по 4-5 человек. Студенты в группах ведут обсуждение по­ лученных заданий («мозговой штурм»), затем один из учеников рассказывает об их совместном решении.

Задача 1 . Известно, что с помощью методов глу­бокого замораживания можно консервировать не только продукты питания, но и живую ткань. Действуя по специальной методике, охлаждая организм с помощью жидкого гелия или водорода до темпера­ туры -269 или -253 °С соответственно, можно до­биться полной остановки всех жизненных процес­сов. Положительный результат был достигнут в опытах с целым рядом живых организмов. Также успешно замораживали и потом восстанавливали культуры человеческих тканей. Как можно исполь­ зовать этот процесс для сохранения редких и исчеза ющих видов растений и животных? (Создание банка глубоко замороженных половых и соматических клеток нужных живых организмов. В будущем можно будет возродить содержащуюся в клетках генетическую информацию. )

Задача 2 . В середине прошлого века зоолог Тео­ дор Зибольд обратил внимание учёных мира на одно странное обстоятельство. В телах пресноводной гидры, некоторых червей и инфузорий он обнаружил хлорофилл. Позднее хлорофилл обнаружили и у других животных: губок, гидроидных полипов, ме­дуз, кораллов, коловраток, моллюсков. Они, как показали опыты, могли месяцами обходиться без пищи. Это обещало интересное открытие, и оно было сделано. Правда, оказалось, что «животный хлоро­ филл» создан тоже растениями. Назовите это откры­ тие. (Микроскопические водоросли переселились под кожу многих более или менее прозрачных жи­вотных и стали питать себя и «приютивших» их животных. Водоросли используют углекислый газ, выделяемый организмами животных. Явление, ког­ да организмы извлекают пользу из совместного су­ ществования, называется симбиозом.)

? Если осталось время

Студенты получают задание закончить предло­жения:

1) Первый микроскоп был изобретён … .

2) В 1665 г. Роберт Гук … .

3) Антоний Ван Левенгук открыл … .

4) Роберт Броун в растительных клетках впервые описал … .

5) В 1827 г. Карл Бэр обнаружил … .

6) В 1838—1839 гг. сформулировали основные по­ ложения клеточной теории немецкие ученые … .

7) Матиас Шлейден доказал, что … .

8) Теодор Шванн считал, что новые клетки обра­зуются … .

9) В 1855 г. Рудольф Вирхов доказал, что … .

10) Основной единицей строения и жизнедея­тельности живых организмов является … .

11) Все клетки живых организмов имеют … .

12) Клетки образуются только … .

Оценочно-рефлексивная деятельность

Самооценка. Студентам предлагается оценить свою работу по пятибалльной системе.

Студент должны закончить предложения:

«Се­годня на уроке я…»,

«Я выполнял задания…»,

«У меня полу­ чилось…»,

4. Домашнее задание

Изучите материал § § 4 и 5 учебника. Ответьте на вопросы для повторения, и вы­ полните задания после параграфа.

Водно-электролитный обмен в организме здорового человека: принципы регуляции


Регуляция водно-солевого обмена, как и большинство физиологичес­ких регуляций, включает афферентное, центральное и эфферентное звенья. Афферентное звено представлено массой рецепторных аппара­тов сосудистого русла, тканей и органов, воспринимающих сдвиги осмотического давления, объема жидкостей и их ионного состава. В результате, в центральной нервной системе создается интегрированная картина состояния водно-солевого баланса в организме. Так, при увеличении концентрации электролитов и уменьшении объема циркулирующей жидкости (гиповолемии) появляется чувство жажды, а при увеличении объема циркулирующей жидкости (гиперволемии) оно уменьшается. Следствием центрального анализа является изменение питьевого и пищевого по­ведения, перестройка работы желудочно-кишечного тракта и системы выделения (прежде всего функции почек), реализуемая через эффе­рентные звенья регуляции. Последние представлены нервными и, в большей мере, гормональными влияниями. Увеличение объема циркулирующей жидкости за счет повышенного содержания воды в крови (гидремия) может быть компенсаторным, возникающим, например, после массивной кровопотери. Гидремия с аутогемодиллюцией представляет собой один из механизмов восстановления соответствия объема циркулирующей жидкости емкости сосудистого русла. Патологическая гидремия является следствием нарушения водно-солевого обмена, например при почечной недостаточности и др. У здорового человека может развиться кратковременная физиологическая гидремия после приема больших количеств жидкости.

Помимо перманентного обмена водой между организмом и окружающей средой важное значение имеет обмен водой между внутриклеточным, внеклеточным сектором и плазмой крови. Следует отметить, что механизмы водно-электролитного обмена между секторами не могут быть сведены только к физико-химическим процессам, так как распределение воды и электролитов связано также с особенностями функционирования мембран клеток. Наиболее динамичным является интерстициальный сектор, на котором прежде всего отражаются потеря, накопление и перераспределения воды и сдвиги электролитного баланса. Важными факторами, влияющими на распределение воды между сосудистым и интерстициальным секторами является степень проницаемости сосудистой стенки, а также соотношение и взаимодействие гидродинамических давлений секторов. В плазме содержание белков равна 65-80 г/л, а в интерстициальном секторе только 4 г\л. Это создает постоянную разность коллоидно-осмотического давления между секторами, обеспечивающую удержание воды в сосудистом русле. Роль гидродинамического и онкотического факторов в обмене воды между секторами была показана еще в 1896г. американским физиологом Э. Старлингом: переход жидкой части крови в межтканевое пространство и обратно обусловлен тем, что в артериальном капиллярном русле эффективное гидростатическое давление выше, чем эффективное онкотическое давление, а в венозном капилляре - наоборот.

Гуморальная регуляция водно-электролитного баланса в организме осуществляется следующими гормонами:

- антидиуретический гормон (АДГ, вазопрессин), воздействует на собирательные трубочки и дистальные канальцы почек, увеличивая реабсорбцию воды;
- натриуретический гормон (предсердный натриуретический фактор, ПНФ, атриопептин), расширяет приносящие артериолы в почках, что увеличивает почечный кровоток, скорость фильтрации и экскрецию Na+; ингибирует выделение ренина, альдостерона и АДГ;
- ренин-ангиотензин-альдостероновая система стимулирует реабсорбцию Na+ в почках, что вызывает задержку NaCl в организме и повышает осмотическое давление плазмы, что определяет задержку выведения жидкости.

- паратиреоидный гормон увеличивает абсорбцию калия почками и кишечником и выведение фосфатов и увеличение реабсорбции кальция.

Содержание натрия и организме регулируется в основном почками под контролем ЦНС через специфические натриорецепторы. реагирующие на изменение содержания натрия в жидкостях тела, а также волюморецепторы и осморецепторы, реагирующие на изменение объема циркулирующей жидкости и осмотического давления внеклеточной жидкости соответственно. Содержание натрия в организме контролируется ренин-ангиотензинной системой, альдостероном, натрийуретическими факторами. При уменьшении содержания воды в организме и повышении осмотического давления крови усиливается секреция вазопрессина (антидиуретического гормона), который вызывает увеличение обратною всасывания воды в почечных канальцах. Увеличение задержки натрия почками вызывает альдостерон, а усиление выведения натрия — натрийуретические гормоны, или натрийуретические факторы (атриопептиды, простагландины, уабаинподобное вещество).

Состояние водно-солевого обмена в значительной степени определяет содержание ионов Cl- во внеклеточной жидкости. Из организма ионы хлора выводятся в основном с мочой, желудочным соком, потом. Количество экскретируемого хлорида натрия зависит от режима питания, активной реабсорбции натрия, состояния канальцевого аппарата почек, кислотно-щелочного состояния. Обмен хлора в организме пассивно связан с обменом натрия и регулируется теми же нейрогуморальными факторами. Обмен хлоридов тесно связан с обменом воды: уменьшение отеков, рассасывание транссудата, многократная рвота, повышенное потоотделение и др. сопровождаются увеличением выведения ионов хлора из организма.

Баланс калия в организме поддерживается двумя способами:
изменением распределения калия между внутри- и внеклеточным компартментами, регуляцией почечной и внепочечной экскреции ионов калия.
Распределение внутриклеточного калия по отношению к внеклеточному поддерживается прежде всего Na-K-АТФазой, являющейся структурным компонентом мембран всех клеток организма. Поглощения калия клетками против градиента концентрации инициируют инсулин, катехоламины , альдостерон. Известно, что ацидоз способствует выходу калия из клеток, алкалоз — перемещению калия внутрь клеток.

Экскретируемая почками фракция калия обычно составляет приблизительно 10-15 % от всего фильтруемого калия плазмы. Задержка в организме или выделение калия почкой определяется тем, каково направление транспорта калия в связующем канальце и собирательной трубке коры почек. При высоком содержании калия в пище эти структуры секретируют его, а при низком - секреция калия отсутствует. Помимо почек калий выводится желудочно-кишечным трактом и при потоотделении. При обычном уровне ежедневного потребления калия (50-100 ммоль/сут) приблизительно 10 % удаляются со стулом.

Главные регуляторы обмена кальция и фосфора в организме: витамин D, паратгормон и кальцитонин. Витамин D (в результате преобразований в печени образуется витамин D3, в почках — кальцитриол) увеличивает всасывание кальция в пищеварительном тракте и транспорт кальция и фосфора к костям. Паратгормон выделяется при снижении уровня кальция в сыворотке крови, высокий же уровень кальция тормозит образование паратгормона. Паратгормон способствует повышению содержания кальция и снижению концентрации фосфора в сыворотке крови. Кальций резорбируется из костей, также увеличивается его всасывание в пищеварительном тракте, а фосфор удаляется из организма с мочой. Паратгормон также необходим для образования активной формы витамина D в почках. Увеличение уровня кальция в сыворотке крови способствует выработке кальцитонина. В противоположность паратгормону он вызывает накопление кальция в костях и снижает его уровень в сыворотке крови, уменьшая образование активной формы витамина D в почках. Увеличивает выделение фосфора с мочой и снижает его уровень в сыворотке крови.

Справочный материал по Физиологии / Справочный материал / Справочный материал. Глава 01 - Основные понятия и принципы

Физиология — динамическое изучение функций живого организма и составляющих его органов, клеток и молекул — всегда развивалась вместе с медициной: и столетия тому назад, и сейчас цели и задачи физиологии человека (медицинской физиологии) прежде всего ориентированы на здоровье человека.

· Этимология. В дневнегреческом языке термин physiologia появился примерно за 600 лет до нашей эры. Как в древнегреческом, так и в латинском языках термин physiologia образован из корней «физио» (греч. physis — природа, природные свойства) и «логос» (греч. logos — учение, наука).

· Содержательные определения

 Отечественный «Энциклопедический справочник медицинских терминов» [25] определяет корневую часть «физио-» как составную часть сложных слов, означающую «относящийся к природе, к природным свойствам, к физическим факторам», а термин «физиология» как медико-биологическую науку, изучающую жизнедеятельность целостного организма и его частей (систем, органов, тканей, клеток) и выявляющую причины, механизмы и закономерности жизнедеятельности организма и его взаимодействия с окружающей средой.

 Полный словарь современного английского языка «Random House Webster's Unabridged Dictionary»: «физиология — наука о функциях живых организмов и их частей, включая все химические и физические процессы, происходящие в них».

Медицинская физиология — фундамент современной медицины — изучает функции организма человека во взаимодействии с окружающей средой. Все системы организма взаимосвязаны, а их функции дополняют друг друга. Жизнедеятельность целостного организма определяется функциями систем отдельных органов, которые зависят от того, как работают клетки, входящие в их состав. В свою очередь, активность клеток определяется взаимодействием между субклеточными структурами и неисчислимым количеством внутриклеточных молекул. Таким образом, медицинская физиология, изучая организм как единое целое, приходит к интегрированному пониманию процессов, происходящих на уровне молекул, клеток и органов.

· Связь физиологии с медициной и другими биологическими науками

Медицина заимствовала из физиологии физико-химические представления об организме и его функциях (например, физиологические показатели жизнедеятельности органов и систем здорового человека для оценки понятий «здоровье» и «болезнь»; отклонения от физиологической нормы клиническая медицина оценивает как проявления заболевания). Например, нарушение одной функции (сократимость миокарда в виде слабости сердечной мышцы) вызывает первичный патологический эффект (уменьшение сердечного выброса), а нарушение насосной функции сердца в свою очередь приводит к серии вторичных эффектов (отёкам, гипоксии и т.д.), что запускает физиологические регулирующие механизмы обратной связи.

Физиологи разработали многие методы и тесты для контроля жизнедеятельности организма. Такие функциональные пробы применяют для диагностики заболеваний, мониторинга течения болезни и для оценки результатов применяемой терапии (например, мониторинг деятельности сердца, дыхательные функциональные тесты, почечные пробы, определение количества различных ионов, газов и гормонов в плазме крови).

Физиология — прародительница ряда биологических наук — биохимии, биофизики, биоэнергетики и др. Начиная от зарождения физиологии как экспериментальной науки (открытие английским врачом и физиологом Уильямом Гарвеем в 1628 г. кровообращения) физиология постепенно превращается из качественной — описывающей физиологические феномены — дисциплины, в науку количественную, раскрывающую суть реально происходящих процессов на молекулярном уровне.

Из определения понятия «Физиология» (динамическое изучение функций живого организма и составляющих его органов, клеток и молекул) следует, что объекты изучения медицинской физиологии — часть физического пространства, имеющие 4 координаты. Из них 3 координаты — пространственные, определяющие занимаемый организмом объём, а одна координата — координата времени). Другими словами, физиология изучает не столько статичные состояния, сколько изменяющиеся во времени характеристики объектов, т.е. процессы — конкретные функции). Конкретные функции выполняет не только организм человека в целом, но и составляющие организм ткани, органы и их системы, клетки и межклеточное вещество). Перечисленные объекты объединяет родовое понятие «гистологические элементы». Гистологические элементы подразделяют на 2 категории — клеточные и неклеточные (компоненты межклеточного вещества).

· Клеточные элементы. К клеточным элементам относятся собственно клетка, симпласт и синцитий.

· Неклеточные элементы — межклеточное вещество и жидкости — состоят из воды, неорганических соединений и макромолекул.

· Внешняя среда. Организм как часть физического пространства находится в постоянном информационном, физическом и химическом взаимодействии с окружающей средой.

· Внутренняя среда организма. Этот термин применяют по отношению к межклеточному веществу и находящимся в нём клеткам. Основная физиологическая характеристика внутренней среды организма — поддержание постоянства её параметров (гомеостаза), осуществляемое разными регуляторными механизмами, важнейшее место среди которых занимает принцип отрицательной обратной связи.

 Внеклеточная жидкость. Клетки, из которых построено тело человека, существуют как бы во «внутреннем море» — во внеклеточной жидкости. Из этой жидкости клетки получают кислород и питательные вещества и отдают в неё отработанные продукты метаболизма. Так как все клетки и их производные (например, макромолекулы, образующие различные внеклеточные структуры) живут исключительно в одной и той же среде — во внеклеточной жидкости — её с полным основанием называют внутренней средой организма.

 Система движения жидкости в организме. Внеклеточная жидкость поступает ко всем частям тела в два этапа. Первый — движение крови по кровеносным сосудам и второй — движение жидкости между кровеносными капиллярами и клетками. В состоянии покоя кругооборот крови по кровеносной системе составляет в среднем один раз в минуту. Во время напряжённой мышечной работы скорость кругооборота крови возрастает до 6 раз в минуту. Кровь, находящаяся в капиллярах, находится в состоянии постоянного обмена между плазмой и межклеточной жидкостью, заполняющей пространства между клетками — межклеточные пространства. Капилляры проницаемы для большинства молекул, находящихся в плазме крови, за исключением крупных белковых молекул. В то же время из межклеточного пространства жидкость с растворёнными в ней веществами может диффундировать в просвет капилляров. Внеклеточная жидкость во всех частях тела (как в плазме, так и в межклеточных пространствах) постоянно перемешивается, обеспечивая тем самым почти полную однородность этих жидкостей.

Регуляцию многообразных функций осуществляет автоматический контроль параметров жизненно важных функций внутренней среды организма (гомеостаз), а разнообразные задачи контроля и управления взаимодействием систем органов, а также приспособления к внешней среде организма человека реализуют нервная и эндокринная системы.

Клетки способны жить, расти, развиваться и выполнять свои специализированные функции столь долго, сколь долго во внутренней среде организма поддерживаются подходящие концентрации кислорода, глюкозы, различных ионов, аминокислот, жировых веществ и др. Поддержание и контроль основных жизненных параметров — гомеостаз — динамичное постоянство внутренней среды. Во внутренней среде организма очень строго регулируются такие показатели, как температура тела, содержание в плазме кислорода, глюкозы, ионов калия, кальция и водорода. На уровне клетки регулируются те же параметры, что и в целом организме. Так, клетки регулируют объём, концентрацию неорганических ионов, уровень энергии (АТФ). В организме существуют взаимообусловленные (реципрокные) взаимоотношения между внутренней средой и клетками. Каждая клетка получает пользу от гомеостаза и, в свою очередь, каждая клетка способствует его поддержанию. Эти реципрокные взаимоотношения в физиологических условиях обеспечивают постоянный автоматизм деятельности внутренних систем тела. Автоматизм нарушается, когда одна или несколько функциональных систем утрачивают способность нормальным образом выполнять свои функции. Когда это происходит, то страдают все клетки тела. Полная потеря какой-либо контролирующей функции приводит к тяжёлым нарушениям всех систем организма и даже к смерти.

· Гомеостаз — поддержание и контроль параметров жизненно важных функций внутренней среды организма — относится и к организму в целом, и к межклеточному пространству, и к клеткам. Примеры гомеостатического контроля:

 на уровне организма: артериальное давление (АД), базальная температура тела, объём циркулирующей крови и множество других параметров);

 на уровне межклеточного пространства (на примере плазмы крови): содержание кислорода, углекислоты, глюкозы, K + , Na + , Ca 2+ , H + и множество других;

 на уровне клеток: объём клеток и их органоидов, концентрация ионов (например, K + , Na + и Ca 2+ ), макроэргических соединений (например, АТФ).

· Нервная система. Её основные отделы — сенсорный (воспринимающий), ЦНС (интегрирующий) и моторный (исполнительный). Воспринимающий отдел определяет состояние организма и реагирует на изменения внешней и внутренней среды. Головной мозг накапливает информацию, хранит её, создаёт программы деятельности, определяет реакции в ответ на сенсорные сигналы. Спинной мозг, получая сенсорную информацию и сигналы из головного мозга, включает в действие мышечную систему. Специальный отдел нервной системы — автономная (вегетативная) нервная система — действует на подсознательном уровне, контролируя функции внутренних органов.

· Эндокринная система состоит из желёз внутренней секреции, выделяющих химические вещества, называемые гормонами. Гормоны поступают во внеклеточную жидкость всех участков тела, помогая регулировать клеточные функции. Так, йодсодержащие гормоны щитовидной железы ускоряют метаболизм, гормон поджелудочной железы инсулин контролирует обмен глюкозы.

Справочный материал. Глава 01 - Основные понятия и принципы

Читайте также: