Экологическая ф.ч. Конспект лекций. Конспект лекций Донецк 2016
 Скачать 1.94 Mb.
|
|
самого сердца, головного мозга и периферических тканей улучшение перфузии легких ве- нозной кровью как следствие что обуславливает что требует что создает дополнительную нагрузку на почки которая приводит к увеличению силы сердечных сокращений (по закону хроно- инотропии миокарда) улучшению насыщения крови кислородом что способствует что отчасти компенсирует гипоксию что способствует частичному или полному преодолению гипоксии 125 ПРИЧИНЫ ПОВЫШЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ У ЛЮДЕЙ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОГОРЬЯ 1. Усиление сердечной деятельности и, как следствие, увеличение минут- ного объема кровотока 2. Рефлекторный спазм сосудов в ответ на раздражение периферических хеморецепторов гипоксией 3. Эритроцитоз и связанное с этим повышение вязкости крови все эти реакции способствуют частичной или полной компенсации гипоксии , но при этом обуславливают повышение артериального давления , а, значит, и увеличение нагрузки на сердце (нагрузки сопротивлением), что вместе с компенсаторной интенсификацией сердечной деятельности , сра- батывающей в ответ на гипоксию , требует компенсаторной гипертрофии сердца 3. Развитие эритроцитоза происходящее за счет усиления выброса эритроцитов из депо интенсификации эритропоэза что приводит к увеличению кислородной ем- кости крови и, как следствие, частичной или полной ком- пенсации гипоксии повышению вязкости крови но при этом 4. Рефлекторный спазм сосудов возбуждение сосудистых и тканевых хеморецепторов гипоксией возникает в ответ на обуславливает повышение гидростатического давления крови что создает предпосылки для повышения эффективности транскапиллярного обмена , в том числе поступления в ткани кисло- рода что способствует частичной или полной ком- пенсации гипоксии 126 МЕХАНИЗМЫ ДОЛГОВРЕМЕННОЙ АДАПТАЦИИ К УСЛОВИЯМ ВЫСОКОГОРЬЯ 1. Гипертрофия сердца перекачивание большего объема крови как к самому сердцу и периферическим тканям , так и увеличение перфузии легких 2. Гипертрофия дыхательной мускулатуры , увеличение объема грудной клет- ки , гипертрофия альвеолярного дерева и микроциркуляторного русла легких увеличение легочных объемов и, как следствие, нормализацию парциального давления ки- слорода в альвеолярном воздухе 3. Некоторое утолщение стенки легочного ствола и отчасти аорты вследствие гипертензии повышение их устойчивости к некоторой стабильной гипертензии в условиях высокогорья 4. Сохранение некоторого эритроци- тоза за счет усиленного эритропоэза что обуславливает стабильное повышение кислородной емко- сти крови , но при этом и ее вязкости 5. Увеличение содержания в эритроцитах фе- тального гемоглобина , проявляющего большее сродство к кислороду , чем антильный гемоглобин лучшее насыщение крови кислородом на уровне легких обуславливает обуславливает гиперфункцию сердца возникает в ответ на что обеспечивает стабильное улучшение кровоснабжения перифериче- ских тканей и легких и, как следствие, стабильную компенсацию гипоксии на фоне нормали- зации функционального резерва сердца возникает в ответ на гиперфункцию дыхатель- ного аппарата улучшение насыще- ния кислородом кро- ви на уровне микро- циркуляторного русла легких что обуславливает стабильную компенсацию гипоксии что обуславливает но при этом на уровне периферических тканей фетальный гемоглобин эффективно отдает кисло- род под действием недоокисленных продуктов метаболизма , понижающих его срод- ство к кислороду стабильной компенсации гипоксии что способствует 127 СХЕМЫ К ТЕМЕ «ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ТЕРМОРЕГУЛЯЦИИ ЧЕЛОВЕКА» ПОНЯТИЕ О ТЕМПЕРАТУРЕ ТЕЛА И ЗНАЧЕНИИ ЕЕ ПОСТОЯНСТВА ДЛЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗМА ТЕМПЕРАТУРА ТЕЛА нормальное течение метаболических про- цессов во всех тканях организма определяет возможно в ИЗОЛИРОВАННЫХ из сложного многоклеточного организма КЛЕТКАХ в пределе температур от -2 С (температура образования льда) до +45 С (температура, при которой денатурируют белки-ферменты) Для ЦЕЛОСТНОГО ОРГАНИЗ- МА ЧЕЛОВЕКА в диапазоне +45 С до +24 С (при еще большем пониже- нии температуры происходят необра- тимые нарушения в деятельности жизненно важных органов, прежде всего, сердца и головного мозга) Другие млекопитающие животные, как правило, характеризуются лучшей холодовой устойчивостью, чем чело- век. Так, собаки выдерживают охла- ждение до 18 С, а крысы – до 13 С. согласно правилу Вант-Гоффа-Аррениуса при изменении температуры тела на каж- дые 10 С скорость химических реакций из- меняется в 2-3 раза. Вместе с тем повыше- ние температуры в живом организме свы- ше 45 С приводит к необратимой денату- рации белков-ферментов и соответствен- но прекращению всех обменных процессов, поскольку они носят ферментативный ха- рактер НОРМАЛЬНОЕ ТЕЧЕНИЕ МЕТАБОЛИЗМА от соотношения скорости мета- болической теплопродук-ции клеток многоклеточного орга- низма и скорости рассеивания образующегося в организме тепла в окружающую среду зависит от 128 КЛАССИФИКАЦИЯ ЖИВОТНЫХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИХ СПОСОБНОСТИ РЕГУЛИРОВАТЬ ТЕМПЕРАТУРУ ТЕЛА Животных в зависимости от их способности противодействовать изменению собственной температуры при изменении температуры среды классифициру- ют на: ЖИВОТНЫЕ-КОНФОРМЕРЫ (низшие беспозвоночные, в том числе плоские, круглые и кольча- тые черви) НЕ ОБЛАДАЮТ СПОСОБ- НОСТЬЮ противодействовать изменению температуры своего тела при изменении температуры среды (т.е. полностью зависимы от температуры окружающей сре- ды) ЖИВОТНЫЕ-РЕГУЛЯТОРЫ (моллюски, ракообразные, насекомые, рыбы, амфибии, рептилии, птицы, мле- копитающие) ОБЛАДАЮТ определенными в разной степени развитыми МЕХАНИЗМАМИ РЕГУЛЯЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА, которые позволяют им каким-то образом противодействовать изменени- ям температуры тела при колебаниях температуры окружающей среды Явление полного подчинения жи- вотных окружающей температуре получило название температур- ной конформации ПОЙКИЛОТЕРМНЫЕ (холод- нокровные) животные (от греч. рoikilos – изменчивый) суточные и сезонные колебания температуры их тела превышают 2ºС к этой группе относятся боль- шинство беспозвоночных и низшие позвоночные животные (рыбы, амфибии, рептилии) ГОМОЙОТЕРМНЫЕ (теплокровные) животные (от греч. homeo – подобный, одинаковый) к этой группе относятся птицы и мле- копитающие обладают совершенными механиз- мами регуляции температуры тела и высоким уровнем метаболизма (в 10-30 раз превосходящим таковой у пойкилотермных животных), которые обеспечивают поддержание темпера- туры тела на протяжении суток и сезо- нов на относительно постоянном уров- не с возможными колебаниями, не превышающими 2ºС. в зависимости от способности регулиро- вать температуру тела 129 ПОНЯТИЕ О ГОМОЙОТЕРМИИ. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ГОМОЙОТЕРМИИ ГОМОЙОТЕРМИЯ тахиметаболизма ВОЗРАСТАНИЕМ МАССЫ СКЕЛЕТНОЙ МУСКУЛАТУРЫ в связи с переходом млекопитающих на твердую опору, а также преобладани- ем в составе скелетных мышц млеко- питающих энергетически менее эко- номных, но более быстрых и сильных ФАЗНЫХ ДВИГАТЕЛЬНЫХ ЕДИНИЦ (что привело к возрастанию энергозатрат) НАРАСТАЮЩИМ ДЕЙСТВИЕМ ТИРЕОИДНЫХ ГОРМОНОВ и КАТЕХОЛАМИНОВ, которые на фоне высокого мышечного энерго- обмена обусловили высокий уро- вень теплопродукции тканей за счет усиления под их влиянием рабо- ты Na + /K + -насоса сформировалась на основе обусловленного ЗНАЧЕНИЯ НОРМАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА РАЗНЫХ ГОМОЙОТЕРМНЫХ ОРГАНИЗМОВ температура тела однопроходных (ехидна, утконос) составляет 30-31ºС температура тела сумчатых мле- копитающих – 34-36ºС температура тела плацентарных млекопитающих – 36-38 ºС температура тела птиц – 39-41 ºС способность ряда животных поддерживать температуру тела на протяжении суток и сезонов на относительно постоянном уров- не с возможными колебаниями, не пре- вышающими 2ºС 130 ПОНЯТИЕ О ГЕТЕРОТЕРМИИ ГЕТЕРОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ подгруппа животных в пределах группы гомойо- термных организмов, у которых, наряду с нали- чием типичных для всех гомойотермных жи- вотных механизмов терморегуляции, в силу определенных особенностей жизнедеятельности, обмена веществ и терморегуляции суточные и се- зонные колебания температуры тела могут превышать 2ºС зимнеспящие (гибернирующие) млекопитающие, температура тела которых в период наступления зимней спячки и пробуждения после нее (при переходе от бодрствования ко сну и от сна к бодрствованию) изменяется более чем на 2ºС мелкие млекопитающие и птицы (колибри, мелкие летучие мыши, мыши, крысы), для которых в связи с малыми размерами характерна высокая удельная площадь поверхности тела (площадь поверхности тела, рассчитанная на единицу массы) и в связи с этим большая по сравнению с крупными млекопитающими и птицами теплоотдача, а, следовательно, и зависимость от температуры окру- жающей среды млекопитающие и птицы в период новорожденности (в том числе и новоро- жденные человеческие дети). Причем существует две точки зрения относительно природы гетеротермии у новорожденных детей: Так, согласно одной точке зрения у новорожденных детей еще не совершен- ны механизмы терморегуляции, в связи с чем они при температуре воздуха, превышающей термонейтральную, легко перегреваются, а при низкой темпе- ратуре среды – полураздетые дети очень быстро охлаждаются. Вместе с тем согласно другой точке зрения, система терморегуляции доно- шенных новорожденных детей располагает необходимыми терморегулятор- ными механизмами, а их гетеротермия связана с малой массой тела и соот- ветственно с большой удельной площадью его поверхности, что делает ново- рожденные организмы более зависимыми от температуры окружающей сре- ды пустынные млекопитающие (например, верблюд),у которых температура тела в течение суток может колебаться в пределах 5,5ºС. В частности, ночью, когда прохладно, температура тела верблюда падает до 35ºС, и это является для него выгодным, поскольку животное не расходует собственные энергоресурсы для поднятия температуры. Днем же температура тела верблюда повышается до 40,5ºС, и верблюд на стремится ее снизить с целью сохранения жидкости в орга- низме (поскольку единственный эффективный способ теплоотдачи в пустыне – испарение). Зато во время работы, когда организмом продуцируется много тепла, температура тела верблюда становится несколько выше температуры воздуха, и он легко отдает избыток тепла в окружающую среду. Кроме того с приходом ве- чернего времени и некоторым похолоданием пустынные млекопитающие отдает избыток тепла, накопленный за день, в окружающую среду путем радиации и конвекции без напряжения испарения и затрат воды 131 СПОСОБЫ РЕГУЛЯЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА У ПОЙКИЛОТЕРМНЫХ ЖИВОТНЫХ Температурная компенсация Температурный гистерезис Терморегуляционное поведение способность некоторых животных стабилизировать интенсивность обменных процессов при изменении температуры окружающей среды (коэффициент Q 10 тканей у них приближается к 1) наличию в клетках различных изоформ одних и тех же ферментов, проявляющих оптимум своей активно- сти при различных температурах к примеру, для ракообразных и моллюсков прилив- ной зоны, подвергающимся большим колебаниям температур достигается благодаря характерна способность некоторых пойкилотермных животных (в основном позвоночных) нагреваться быстрее, чем охлаждаться изменению кровотока в сосудах кожи в ответ на возбуждение терморецепторов изменяющейся темпе- ратурой окружающей среды (при нагревании сосуды кожи расширяются, а при охлаждении – суживаются) достигается благодаря характерен к примеру, для пустынной черепахи, которая на солн- це днем нагревается гораздо быстрее, чем потом от- дает тепло ночью, что позволяет сглаживать влияние суточных колебаний температуры среды на температу- ру тела организма совокупность двигательных актов, направленных на изменение теплообмена с окружающей средой 132 ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ ГОМОЙОТЕРМИИ СУТОЧНЫЕ КОЛЕБАНИЯ температуры тела у человека (представляют собой проявление одного из многих суточных ритмов) в 2-4 часа утра температура тела ми- нимальна и составляет 35,5-36,0 С к 16-18 часам дня температура тела максимальна и может достигать 37,0 С понижение температуры тела в утрен- ние часы обусловлено резким повы- шением секреции глюкокортикоидов повышение температуры в вечернее время обусловлено снижением сек- реции глюкокортикоидов Значения температуры различных органов человека температура печени – 37,8-38,0 С температура головно- го мозга – 36,9-37,8 С температура работающих скелетных мышц может превышать таковую в покое на 7 С различны для разных органов и зависят от уровня обменных процессов в них С точки зрения ИЗОТЕРМИИ (постоянства температуры тела) у человека выделяют Ядро тела является истинно гомойотермным, представляет собой основную тепло- продуцирующую структуру в орга- низме, колебания его температуры находятся в диапазоне 0,2-1,1 С Оболочку тела своеобразная термоизолирующая структура, которая является в неко- торой степени пойкилотермной (колебания температуры оболочки тела составляют 0,5-11 С и более и во многом зависят от изменений температуры окружающей среды) Внутренние органы и глубоко расположенные скелетные мыш- цы Кожу и поверхностно расположен- ные скелетные мышцы включает включает 133 СПОСОБЫ РЕГУЛЯЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА У ГОМОЙОТЕРМНЫХ ЖИВОТНЫХ СПОСОБЫ ТЕПЛООТДАЧИ ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ПОСТОЯНСТВО ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА у гомойотермов достигается благодаря балансу между уровнем Теплопродукции (химической тер- морегуляции) Теплоотдачи (физической терморе- гуляции) Радиация (тепло- излучение) Конвекция Теплопроведение Теплоотдача пу- тем испарения заключается в рассеивании кожей, нагретой до определенной температуры, лучистой энергии (длинноволновое инфракрасное излучение) излучающая способность кожи для длинноволнового инфракрас- ного излучения не зависит от пигментации и составляет при- мерно 1, т.е. кожа излучает почти столько же энергии, сколько и абсолютно черное тело движение и перемешивание нагреваемого телом воз- духа, возможна только в том случае, когда температура кожи выше температуры воздуха (при этом прилегаю- щий к коже слой воздуха толщиной в 1-2 мм нагревается почти до температуры кожи, поднимается и замещается более холодным и плотным воздухом) |