Натриевые каналы мембраны возбудимых клеток. Как при этом изменится распределение ионов по обе стороны клеточной мембраны
 Скачать 0.67 Mb.
|
|
1. Тетродотоксин – сильный небелковый яд естественного происхождения. Известно, что тетродотоксин оказывает свое нейропаралитическое действие, блокируя натриевые каналы мембраны возбудимых клеток. Как при этом изменится распределение ионов по обе стороны клеточной мембраны? Как изменятся при этом потенциал покоя и потенциал действия нервных клеток? В невозбужденном состоянии клетка находится в состоянии функционального покоя( внутренний заряд отрицательный и составляет от -60 до -80 мВ), которое поддерживается : 1. K\Na – насосом, который выносит из клетки 3 иона Na и приносит в клетку 2 иона K. Данный механизм протекает под действием 1 молекулы АТФ, т.е с затратой энергии. Таким образом в клетке поддерживается повышенная концентрация ионов К, по сравнению в внешней средой внутри клетки концентрация Калия в 30 раз больше. 2. Ионными каналами. В состоянии функционального покоя находятся открытыми ионные каналы для К, который выносится во внеклеточное пространство по градиенту концентрации. При действии на клеточную мембрану тетродотоксином, как указано в условии задачи, будет происходить блокировка натриевых каналов, благодаря активации которых в клетке возникает возбуждение. Данный яд выступает в качестве «молекулярной пробки», не пропускающей ионы Na. Na каналы при раздражении играют ведущую роль в изменении мембранного потенциала и возникновении возбуждения, так как их ионные каналы открываются ,и натрий «лавинообразно» поступает в клетку — происходит быстрая деполяризация. В случае, когда такие каналы заблокированы, возбуждение не происходит, клетка остается в состоянии функционального покоя. Калиевые каналы продолжают выпускать ионы во внеклеточную среду по градиенту концентрации. Вследствие этого можно сделать вывод, что концентрация ионов К понизится в клетке, а концентрация ионов Na будет выше. При блокировке Натриевых каналов потенциал действия происходить не сможет, следовательно повысится потенциал покоя. В обычной жизни с данным токсином можно встретиться при употреблении в пищу морепродуктов( рыба Фугу, некоторые моллюски). Симптомы отравления этим ядом появляются в течение первых 6 часов и включают в себя тошноту, недомогание и онемение конечностей. 2. В медицинской практике с целью прогревания конечностей при их отморожении действуют токами ультравысокой частоты (УВЧ). Однако, как известно, при этом не наблюдается сокращений мышц. Почему в этом случае наблюдается только эффект прогревания тканей, но нет мышечных сокращений? УВЧ является физиотерапевтической процедурой , которую также иногда называют лечение теплом. Это тепло проникает глубоко в ткани и органы с помощью специальной аппаратуры. Особенностью такого тока является то, что во время процедуры происходит частая смена его направления , вследствие чего Е критическая не достигается, а это значит, что возбуждение не успевает произойти. Благодаря такой особенности во время проведения этой процедуры не происходит сокращение мышц. Данное явление подчиняется закону «Силы времени», согласно которому при кратковременном раздражении сила должна быть достаточно высокой для возникновения возбуждения. Однако токи ультравысокой частоты вызывают прогревание ткани, на которую действуют за счет возникновения броуновского молекулярного движения( беспорядочное движение микроскопических видимых взвешенных частиц) 3. В экспериментальной и клинической нейрофизиологии с целью воздействия на функциональное состояние структур нервной системы применяют воздействие постоянным током. Какие изменения возбудимости нервных структур будут развиваться при этом под анодом и катодом? Как они будут меняться в зависимости от продолжительности действия током? При воздействии на клеточную мембрану катодом и анодом будут происходить следующие процессы. Так как Анод несет положительные заряды, то разность потенциалов между внутренней и внешней поверхностью клетки будет еще сильнее увеличиваться. Потенциал внутри клетки будет становиться более отрицательным, что приведет к большей гиперполяризации. Такое явления называется Анэлектротон. Катод несет к мембране отрицательные заряды, поэтому разность потенциалов будет уменьшаться, а мембранный потенциал увеличиваться, что будет непосредственно приводить к возникновению возбуждения. Такое явление также называют Катэлектротон. С течением времени критическая точка поляризации под анодом будет снижаться, а под катодом критическая точка будет увеличиваться. Таким образом, если при замыкании цепи можно было наблюдать возбуждение под катодом, то при ее размыкании возбуждение будет происходить уже под анодом. Будет происходить анодическая экзальтация( повышение возбудимости). Явление под катодом будет носить название катодическая депрессия ( уменьшение возбудимости). Такое явление подчиняется закону действия постоянного тока , который был открыт в 19 веке Пфлюгером. 1. В хирургической практике для обезболивания используют нервнопроводниковую блокаду новокаином. Объясните причину прекращения проведения возбуждения по нерву под влиянием новокаина. Назовите явление, развивающееся при этом в нервном проводнике, укажите его фазы. При введении пациенту новокаина происходит инактивация каналов Na, следовательно потенциал действия не генерируется, поэтому возбуждение не происходит. Данное явление называется парабиозом ( отсутствие ответа как на слабый, так и на сильный раздражитель). Оно было открыто Н.Е.Введенским. Состоит из 3 стадий: 1.Уравнительная — на слабый и сильный раздражитель сокращение волокна одинаковое. 2. Парадоксальная — на слабый раздражитель величина сокращения остается неизменной, а на сильный сокращается до показателей меньших чем для слабого раздражителя. 3. Тормозная — мышца перестает реагировать, как на слабый, так и на сильный раздражитель. В случае, если продолжить подавать раздражение , волокно погибает. Данная стадия является как бы границей между жизнью и смертью волокна. 2.К нервному волокну подсоединили раздражающие и регистрирующие электроды, расстояние между которыми составило 20 см. При раздражении нервного волокна током пороговой величины, потенциал действия под регистрирующими электродами возник через 0,05 с. Рассчитайте скорость распространения возбуждения по нервному волокну. К какому функциональному типу нервных волокон оно относится? Скорость распространения рассчитаем по формуле V= S/t 0,2м : 0,05с = 4 м/с Исходя из того, что скорость проведения по нервному волокну равна 4м/с, можно сделать вывод, что это волокно относится к типу волокон А дельта, такие волокна выполняют болевую, температурную и тактильную функции. Представлены чувствительными волокнами от рецепторов боли, давления и тепла. Имеют небольшой диаметр от 1 до 4 мкм 3. Локальное раздражение двигательных точек мышц ладонной поверхности предплечья у человека вызывает сгибание только какого-то одного пальца кисти руки. Почему не сгибаются соседние пальцы? Какой закон проведения возбуждения по нервному волокну обеспечивает это явление? Соседние пальцы одной руки не сгибаются, потому что возбуждение происходит по закону изолированного проведения, благодаря которому по нервным волокнам потенциал действия не может передаваться на соседние волокна, следовательно обеспечивает изолированность сокращения нейромоторной единицы. Такое явление происходит из-за того, что нервные волокна покрыты миелиновой оболочкой, которые не пропускают ПД, а также за счет межволоконной жидкости, обладающей низким сопротивлением. Таким образом, если ток попадает в эту жидкость, он не обладает достаточной силой для возбуждения соседнего волокна. 4. Известно, что после наступления летального исхода в скелетных мышцах развивается трупное окоченение с их выраженной ригидностью. Каков механизм развития этого явления? После смерти мозг человека перестает подавать сигналы о необходимом сокращении мышечных волокон. Процесс размыкания и соединения миозинового мостика с актином сопровождается расщеплением молекулы АТФ. Пока клетка живая, она поставляет эту энергия для происхождения сокращения. В случае, когда человек умирает, АТФ исчезает, следовательно миозиновый мостик не может разомкнуться с актином, что приводит к трупному окоченению. 8. В эксперименте у лягушки при раздражении кожи лапки развивался сгибательный рефлекс. После введения 0,1 мл стрихнина в спинальный лимфатический мешок у лягушки в ответ на раздражение возникал судорожный ответ всех мышц туловища и конечностей. Нарушение какого процесса в нервных центрах явилось причиной развития судорог? Опишите его механизм. Данный препарат, введенный лягушке, при несоблюдении дозировки является ядом, который вызывает тетанические судороги. Стрихнин — это антагонист глициновых рецепторов, он облегчает проведение возбуждения и блокирует рецепторы торможения. Вследствие этого нейромедиатор глицин не может найти свои специфические рецепторы, торможение не происходит. Действие стрихнином приводит к дивергенции ( раздраженный чувствительный нейрон способен возбуждать множество других нейронов благодаря многочисленным ответвлениям. В итоге происходит одновременное возбуждение групп мышц-антагонистов, начинаются судороги, которые при неоказании экстренной помощи приведут к летальному исходу. Дивергенция — это свойство нервных центров при получении раздражения одним нейроном передавать его на множество других. Это означает, что одна нервная клетка может участвовать в различных нервных процессах и реакциях. 9. В клинической практике при проведении операции на органах грудной полости пациентам проводят миорелаксацию дыхательных мышц с помощью курареподобных веществ, переводя пациента на искусственную вентиляцию легких.Каков механизм развития миорелаксации дыхательных мышц под влиянием курареподобных веществ? Курареподобные вещества являются ингибиторами нервно-мышечных синапсов. При введении таких веществ происходит блокада Н-холинорецепторов, они не могут возбуждаться характерным медиатором мышечных сокращений — ацетилхолином, следовательно ПКП не происходит и мышца не сокращается. Механизм: 1. Курареподобные вещества попадают в организм, действуют на Нхолинорецепторами. 2. ПД подходит в пресинаптической мембране синапса. 3. В пресинаптическую мембрану открываются потенциал-зависимые Са- каналы, через которые входит Са. 4. Везикулы, содержащие медиатор — ацетилхолин путем экзоцитоза высвобождаются в синаптическую щель, где не могут прикрепиться к своим специфическим рецепторам и вызвать ПКП. 5. Сокращение не происходит, мышца остается в расслабленном виде, ацетилхолинлибо диффундирует из щели, либо расщепляется ацетилхолинэстеразой. 10. Одним из заболеваний, встречающихся в практике врача-невролога, является миастения, при которой наблюдаются мышечная слабость и утомляемость даже при обычной мышечной работе. Исходя из представления о процессах нервно- мышечного проведения возбуждения, назовите возможные причины развития указанных симптомов и укажите направленность действия препаратов, используемых для их устранения. Причины возникновения миастении: 1. Организм человека вырабатывает антитела, которые разрушают Нхолинорецепторы, следовательно ацетилхолин не может с ними взаимодействовать , мышца сокращается хуже. 2. В организме наблюдается недостаток медиатора нервно-мышечного сокращения- ацетилхолина, благодаря которому возникает ПКП и мышца сокращается. 3. В организме происходит повышенный синтез фермента, расщепляющего ацетилхолин — ацетилхолинэстеразы, по этой причине медиатор быстро разрушается,сокращение происходит хуже Направленность действия препаратов: 1. При миастении пациентам назначают препараты-блокаторы ацетилхолинэстеразы, они мягко понижают ее активность и позволяют ацетилхолину продолжать осуществлять свои функции в синаптической щели. 2. Пациентам назначают калиевую терапию, благодаря ей улучшается проведение нервного импульса от нервов к мышцам. 3. Гормональная терапия. При ее проведении может снизиться количество антител к Н-холинорецепторам. 4. Цитостатические препараты. Эти средства способствуют уменьшению деления клеток и снижают образование антигенов. У пациента с повреждением специфических ядер таламуса проводили исследование чувствительности на действие звуковых, световых, тактильных, обонятельных, вкусовых раздражителей. К какому из перечисленных раздражителей у пациента будет сохранена чувствительность? Почему вы так решили? Специфически ядра таламуса подразделяются на три группы. Сигналы от анализаторов получают переключающие ядра. Так вентробазальный комплекс отвечает за тактильную, проприоцептивную, температурную, болевую , вкусовую чувствительность. Внутреннее коленчатое тело принимает слуховую информацию . Наружное коленчатое тело воспринимает зрительную информацию. Таким образом, становится ясно, что среде ядер таламуса нет тех, которые бы воспринимали обонятельные сигналы, следовательно, если повреждены специфические ядра таламуса, то единственным воспринимаемым раздражением будет обонятельное. Обонятельный тракт выходит из луковицы и направляется в разные отделы переднего мозга, однако афферентные волокна не переключаются в таламусе и не переходят на противоположную сторону большого мозга. Именно поэтому обонятельная чувствительность у пациента сохраняется. При дегустации разных пищевых продуктов дегустатор перед каждой очередной пробой поласкает рот дистиллированной водой, а затем тщательно пережевывает пищу. Какая необходимость проведения этих действий дегустатором? Тщательное пережевывание пищи позволяет вкусовым веществам хорошо раствориться в слюне, что обеспечивает лучший контакт с рецепторами и получение адекватных вкусовых ощущений. Действие вкусового анализатора основывается на хеморецепции. Вкусовая чувствительность обладает быстрой адаптацией. При применении нескольких вкусовых раздражителей одновременно или последовательно может возникнуть эффект контраста или смещения вкуса. За счет данного явления может произойти искаженное восприятие вкуса. Например : после употребления в пищу сладких продуктов, последующие кислые будут казаться более кислыми. Именно поэтому дегустаторы используют дистиллированную воду между приемами пищи, с целью повысить чувствительность вкусовых рецепторов. Более тщательное пережевывание пищи позволяет точнее воспринимать вкус, так как из- за этого происходит лучшее растворение вкусовых веществ в слюне, это обеспечивает лучший контакт с рецептором. Для изучения соматосенсорного анализатора на ладонную поверхность кисти испытуемого,сидящего с закрытыми глазами, накладывали груз массой 200 г, а затем добавляли грузмассой 3 г, при этом прирост массы испытуемый не ощущал. Если же добавляли груз массой 20 г, то испытуемый ощущал прирост массы груза. Объясните различие в ощущениях испытуемого. С какой функцией анализатора это связано? Данное явление связано с различительной функцией анализатора. Различение сигналов — способность воспринимать различия в свойствах одновременно или последовательно действующих раздражителей. В данной ситуации представлено последовательное различение сигналов, которое подразумевает минимально ощущаемое значение разницы между двумя раздражителями, идущими подряд. Для ощущения изменения давления на кожу следует увеличивать массу груза на 310%. Такая зависимость выражается законом Вебера и рассчитывается по формуле: dI/I = const , где dI — прирост раздражителя, I – сила первоначального раздражителя, при этом соотношение этих показателей постоянно. При резком ударе в область локтя у человека появились неприятные ощущения и боль,распространяющиеся на кисть. Как называется такой вид боли и чем она обусловлена? Такая боль называется проецированной. Она подчиняется закону проекции боли, согласно которому какая бы часть нейрона не была возбуждена, боль будет чувствоваться в области рецепторов данного сенсорного пути, то есть распространяться на те участки руки, которые иннервируются этим нервом. Боль возникает в результате защемления локтевого нерва, который идет от спинного мозга по плечу и предплечью, разветвляясь в кисти и оканчиваясь в мизинце и безымянном пальце. Практически по всей длине нерв тщательно защищен, однако в области локтевого сустава он проходит за медиальным надмыщелком плечевой кости в узком костном канале, где находится между костной тканью и кожей, поэтому защита недостаточна. В случае удара нерв защемляется, а боль распространяется по всей руке вплоть до кисти. Пациент обратился к участковому врачу с жалобами на боли в области левой лопатки,левого плечевого и локтевого суставов. В связи с этими жалобами пациент был направленна обследование к врачу-кардиологу. Почему пациента направили к кардиологу? Почему при заболевании сердца человек может ощущать боль в указанных областях? Как называется и чем обусловлен такой вид боли? При воздействии на кожу человек может наиболее точно определить место раздражителя, однако это затруднительно при заболеваниях внутренних органов . В таких ситуациях часто встречаются отраженные боли, которые проецируются на определенной части тела. Данные части тела также называют по автору — Зоны Захарьина-Геда. По мнению Геда, болевые ощущения от внутренних органов появляются не в месте, где оно возникло, а отдаленно, на поверхности тела — в зоне, которая иннервируется из того же спинального сегмента. Болезненный импульс из органа направляется по периферическому нейрону к соответствующему сегменту спинного мозга, где этот нейрон контактирует с нейроном второго порядка, с которым также связан нейрон, приносящий импульсы кожной чувствительности из того же метамера. Болевой висцеральный импульс вызывает в сером веществе соответствующего спинального сегмента очаг возбуждения, в котором порог раздражения понижается. Поэтому нервное возбуждение, возникающее на периферии в висцеральных органах, вызывает болевое ощущение, отдающее на поверхность тела. Данный вид боли относится к висцеральной, т.е болезненные ощущения от внутренних органов. Такая боль не уменьшает своей интенсивности при изменении положения тела. Именно поэтому пациент, который ощущает боли в области левой руки и лопатки, был направлен на прием к кардиологу, так как данная локализация боли может свидетельствовать о стенокардии. |