Начала физиологии (методичка). Нервная регуляция вегетативных функций
 Скачать 1.24 Mb.
|
|
В зависимости от особенностей профессиональной деятельности население по энергетическим тратам делится на пять групп: 1) работники умственного труда - 2800 ккал/сутки, 2) работники легкого физического труда - 3000 ккал/сутки, 3) работники среднего по тяжести физического труда - 3200 ккал/сутки, 4) работники тяжелого физического труда - 3700 ккал/сутки, 5) работники особо тяжелого физического труда - более 4300 ккал/сутки. При умственной работе энергозатраты организма возрастают лишь на 2-3%. Одна- ко, умственный труд, сопровождающийся психоэмоциональным напряжением, приводит к повышению энергозатрат уже на 11-19%. Существенное влияние на уровень обмена энергии оказывает потребление пище- вых веществ и их переваривание в пищеварительном тракте. Усиление под влиянием приема пищи интенсивности обмена веществ и увеличение энерготрат организма называется специфически-динамическим действием пищи. Специфически-динамическое действие пищи вызывает повышение уровня ос- новного обмена: 1) при потреблении белковой пищи - на 30%, 2) при потреблении жиров - на 15-20%, 3) при потреблении углеводов - на 5%, 4) при приеме смешанной пищи - на 6-13%. Увеличение обмена веществ и энергии начинается примерно через час, достигает максимума через три часа и продолжается 12-18 часов. Процесс доставки и усвоения питательных веществ для обеспечения энерге- тических, защитных и пластических потребностей организма называется питанием. Основные принципы питания: 1) достаточность количества пищевых веществ для восстановления энергетиче- ских, пластических и защитных потерь организма, 2) адекватность качественного состава пищи потребностям организма, 3) потребление достаточного количества воды, солей, микроэлементов и витами- нов, 4) оптимальный режим питания: при трехразовом питании - завтрак - 30%, обед - 45%, ужин - 25%; при четырехразовом питании - завтрак - 25%, второй завтрак - 15% , обед - 35%, ужин - 25%, В процессах энергообмена аминокислоты, жирные кислоты и моносахара взаимо- связаны общими путями их превращения и преобразования. Поэтому, согласно закону изодинамии Рубнера, пищевые вещества могут взаимозаменяться в соответствии с их те- плотворной энергетической ценностью. 126 Различают физический и физиологический тепловой коэффициенты пищевых ве- ществ. Физический тепловой коэффициент - это количество энергии, выделяемой при сжигании 1 г вещества в калориметрической бомбе Бертло. Калориметрическая бомба представляет собой специальный калориметр, напол- ненный чистым кислородом под давлением 200 атм. Сжигание вещества достигается про- пусканием через бомбу электрической искры. Физический тепловой коэффициент 1 г белка составляет 5,4 ккал/г, углеводов - 4,1 ккал/г, жира - 9,3 ккал/г. Физиологический тепловой коэффициент - это количество энергии, выделяемое при окислении 1 г пищевого вещества в организме. Физиологический тепловой коэффициент белка - 4,1 ккал/г, углеводов - 4,1 ккал/г, жира - 9,3 ккал/г. Жиры и углеводы окисляются в организме и сгорают вне организма с образова- нием одних и тех же конечных продуктов: углекислого газа и воды. Поэтому значения физического и физиологического тепловых коэффициентов для жиров и углеводов одинаковы. Физический тепловой коэффициент для белков больше, чем физиологический. Это объясняется тем, что в калориметре белки сгорают до конечных продуктов – СО 2 , Н 2 О и NН 3 , а при окислении их в организме образуются азотсодержащие соединения - мочевина, мочевая кислота, креатинин, креатин, обладающие еще достаточно высокой теплотворной способностью. Согласно правилу изодинамии 1 г жира по энергетической ценности можно заме- нить 2,3 граммами белков или углеводов. Однако, правило изодинамии учитывает только энергетические потребности организма, тогда как пищевые вещества выполняют еще пластическую и защитную функции. Различают понятия белкового минимума и белкового оптимума. Белковый минимум – это минимальное количество потребляемого белка, при котором в организме сохраняется азотистое равновесие в состоянии покоя. Его величи- на составляет 30-45 г/сутки. Однако, для нормальной жизнедеятельности требуетсяне белковый минимум, а белковый оптимум. Белковый оптимум для взрослого человека в зависимости от тяжести физического труда составляет от 90 до 120 г/сутки (из них 50-65 г/сутки должны составлять белки жи- вотного происхождения), Основные функции белков в организме: 1) пластическая, 2) энергетическая, 3) защитная. Пластическая функция белков состоит в восполнении и формировании различных компонентов клетки. Энергетическая функция обусловлена способностью 1 г белка выделять 4,1 ккал при окислении его в организме. Защитная функция связана с участием белков в различных защитных системах ор- ганизма. В зависимости от особенностей аминокислотного состава различают полноценные и неполноценные белки. Установлено, что из 20 аминокислот, входящих в состав белков, десять не могут синтезироваться и являются незаменимыми. Биохимически полноценными называют белки, содержащие весь необходимый набор незаменимых аминокислот в таких соотношениях, которые обеспечивают нормальные процессы синтеза в организме. О скорости распада и обновления белков в организме судят по количеству азота, поступающего с пищей и выводимого из организма с мочой. В белке содержит- 127 ся около 16% азота (в 100 г белка - 16 г азота). Следовательно, выделение из организма 1 г азота соответствует распаду 6,25 г белка в организме. Соотношение азота, поступившего в организм с пищей и выделенного из него на- зывают азотистым балансом. Различают три вида азотистого баланса: 1) азотистое равновесие, 2) положительный азотистый баланс, 3) отрицательный азотистый баланс. Азотистое равновесие характеризуется равенством поступившего с пищей и вы- веденного из организма азота, которое наблюдается при адекватном питании здорового взрослого человека. Положительный азотистый баланс характеризуется преобладанием количества поступившего с пищей азота в организм над его выведением. Он наблюдается: 1) в период роста организма, 2) во время беременности, 3) в период выздоровления после тяжелых заболеваний, 4) при усиленных спортивных тренировках. Отрицательный азотистый баланс характеризуется преобладанием количества выведенного из организма азота над поступившим и наблюдается при белковом голода- нии или при длительном потреблении неполноценных белков. Важную роль в жизнедеятельности организма играют жиры, ежесуточная потреб- ность в которых составляет в среднем 80-100 г сутки. Жиры человека представляют собой главным образом нейтральные сложные эфи- ры глицерина и высших жирных кислот. Различают насыщенные и ненасыщенные жир- ные кислоты. Некоторые полиненасыщенные жирные кислоты являются незаменимыми, так как не синтезируются в организме. К ним относятся: 1) линолевая, 2) линоленовая, и 3) арахидоновая. Жиры выполняют две функции: энергетическую и пластическую. За счет окисления жиров обеспечивается около 50% общей потребности организма в энергии. Пластическая функция липидов осуществляется фосфолипидами, холестерином, жирными кислотами, которые участвуют в формировании липопротеидов - структурных компонентов клеточных мембран и являются предшественниками синтеза стероидных гормонов, желчных кислот, простагландинов и лейкотриенов. Жиры, откладываясь в жировых депо, служат долгосрочным резервом питания ор- ганизма. Углеводы выполняют две функции: энергетическую и пластическую. Углеводы являются непосредственным источником энергии в организме. Энер- гообмен мозга почти исключительно обеспечивается глюкозой. Поэтому адекватный по- требностям уровень глюкозы в крови (3,3-6,6 ммоль/л) является важнейшей гомеостатиче- ской константой. Оптимальная суточная потребность организма в углеводах составляет 400-500г. Быстрота окисления глюкозы, а также возможность быстрого извлечения ее из де- по обеспечивают возможность экстренной мобилизации энергетических ресурсов. Кроме того, углеводы входят в состав гликопротеидов, гликолипидов и липополи- сахаридов, которые участвуют в формировании сложных клеточных структур. Организм нуждается также в поступлении витаминов. Витамины - это группа разнородных по химической природе веществ, несинтези- руемых или синтезируемых в организме в недостаточном количестве, которые играют важную роль в обмене веществ, являясь составной частью ферментных систем. Недостаточность суточной дозы одного или группы витаминов может приводить к нарушению обмена веществ и возникновению заболеваний. 128 Недостаток витаминов в организме называют гиповитаминозом, а их полное от- сутствие - авитаминозом. Гиповитаминоз может наблюдаться и при обычном поступле- нии витаминов, но при возросшей потребности в них: во время беременности, интенсив- ного роста, а также при подавлении антибиотиками микрофлоры кишечника. Организм нуждается в поступлении воды и солей. Вода поступает в организм в двух видах: свободном и связанном состояниях. Ми- нимальная суточная потребность в воде составляет около 1700 мл. Вода необходима не только для поддержания изоосмотического состояния жидкостей внутренней среды, но и для выведения шлаков из организма. Специфическая роль ионов в жизнедеятельности определяется их свойствами: за- рядом, размерами, способностью образования химических связей и реактивностью по от- ношению к воде. Наибольшее значение имеют соли натрия, калия и кальция. Ионы натрия являются основными катионами внеклеточных жидкостей, а ионы калия – внутриклеточ- ной жидкости. Ионы кальция принимают участие в электрогенезе и сопряжении электри- ческих и механических процессов в мышцах, а также являются основным структурным компонентом костного скелета. Высшим центром регуляции обмена веществ и энергии является гипоталамус. В гипоталамусе располагаются центры голода и насыщения, теплообмена и осморегуля- ции. Информация об уровне питательных веществ в крови поступает в гипоталамус нервным путем от периферических хеморецепторов, а также гуморальным путем – при омывании центральных глюкорецепторов «голодной» кровью. В ядрах гипоталамуса осуществляется анализ состояния внутренней среды орга- низма и формируются нейрогуморальные механизмы регуляции, которые включают в себя нервный и гуморальный компоненты. Нервный механизм регуляции связан с активацией вегетативной нервной системы, высшие симпатические и парасимпатические центры которой располагаются в гипотала- мусе. Роль парасимпатической нервной системы состоит в трофотропной регуляции функций - в обеспечении гомеостаза, содействии накоплению ресурсов, расслаблению, от- дыху. Симпатический отдел АНС является эрготропной системой тревоги, мобилизации защитных сил и ресурсов организма для активного взаимодействия с факторами внешней среды. Гуморальный механизм обусловлен способностью гипоталамуса регулировать син- тез и выделение в кровь эффекторных и тропных гормонов гипофиза, которые непосред- ственно или через эндокринные железы оказывают влияния на обмен веществ и энергии. В нейроэндокринной регуляции обмена белков участвуют: 1) соматотропный гормон (СТГ), гормоны щитовидной железы, андрогены, кото- рые стимулируют процессы синтеза белка, 2) глюкокортикоиды, которые усиливают распад белков. Жировой обмен регулируется с помощью нервных и гуморальных механиз- мов. Симпатическая нервная система тормозит синтез триглицеридов и усиливает их распад. Парасимпатические влияния, наоборот, стимулирует синтез триглицеридов и спо- собствуют отложению жира. Жиромобилизующими свойствами обладают: 1) катехоламины, 2) соматотропный гормон (СТГ), 3) тироксин, 4) глюкокортикоиды. Тормозит мобилизацию жира: 129 1) инсулин. Основным параметром регуляции углеводного обмена является поддержание по- стоянного уровня глюкозы в крови (3,3-6,6 ммоль/л). Увеличивают концентрацию глюкозы в крови: 1) глюкагон, 2) адреналин, 3) глюкокортикоиды, 4) тироксин и трийодтиронин. Единственный гормон, который снижает уровень глюкозы в крови, является инсулин. Наиболее сильное влияние на энергетический обмен оказывают йодсодержащие гормоны щитовидной железы. Часть энергии, освобождающейся при биологическом окислении питательных ве- ществ, превращается в тепло, что способствует поддержанию оптимальной для метабо- лизма температуры организма. Терморегуляция Температура организма человека по амплитудному критерию относится к ка- тегории пластичных констант, поскольку ее значения изменяются в достаточно широ- ких пределах. В различных областях тела температура различна, что обусловлено: 1) расположением в организме, 2) степенью кровоснабжения, 3) функциональной активностью, 4) температурой внешней среды. Различия между температурой кожных покровов в разных областях тела могут дос- тигать 13 о С. Самая низкая температура отмечается в пальцах нижних конечностей (24 о С), а самая высокая - в аксиллярной впадине (36,5-36,9 о С). Существенно выше темпера- тура внутренних органов. Так, ректальная температура в здоровом взрослом организме составляет 37,2-37,5 о С, в печени - 37,8-38 о С, в головном мозге - 36,9-37,8 о С. Температура тела закономерно изменяется в течение суток в пределах 0,5-0,7 о С. Максимальная температура наблюдается в 16-18 часов, а минимальная - в 3-4 ч утра. Поддержание температуры на оптимальном для метаболизма уровне обеспечивает- ся нервными и гуморальными механизмами регуляции. Совокупность физиологических процессов, обеспечивающих поддержание опти- мальной для метаболизма температуры тела, называют терморегуляцией. Важнейшим центром терморегуляции является гипоталамус. Центр терморегуляции состоит из центра теплоотдачи, расположенного в пе- реднем отделе гипоталамуса, и центра теплопродукции, который локализуется в заднем его отделе. Информация об изменении температуры организма поступает в гипоталамический центр терморегуляции нервным путем от периферических терморецепторов, а также при омывании центральных терморецепторов кровью. Центр терморегуляции посылает эффе- рентные импульсы и запускает эффекторные механизмы терморегуляции, включающие в себя процессы теплопродукции и теплоотдачи. Теплопродукция - это совокупность химических процессов, направленных на поддержание оптимальной температуры тела путем изменения скорости обменных процессов и приводящих к повышению температуры. Повышение уровня теплопродукции связано главным образом с активацией кле- точного метаболизма и обусловлено: 1) повышением основного обмена, 2) специфически-динамическим действием пищи, 130 3) увеличением двигательной мышечной активности, 4) повышением мышечного тонуса и мышечной дрожью. Теплоотдача - это совокупность физических процессов, направленных на под- держание оптимальной температуры тела путем отдачи тепла в окружающую среду. К ним относятся: 1) теплоизлучение, 2) теплопроведение, 3) конвекция, 4) испарение. Теплоизлучение - это способ отдачи тепла в виде электромагнитных волн ин- фракрасного диапазона. Теплопроведение - способ отдачи тепла, который наблюдается при соприкосно- вении тела с другими физическими объектами. Конвекция - способ теплоотдачи, который осуществляется путем переноса те- пла движущимися частицами воздуха или воды. Испарение - это способ рассеивания тепла за счет испарения влаги с поверхности кожи или слизистых оболочек дыхательных путей. Регуляция теплоотдачи путем теплоизлучения и конвекции основана на изменении кожного кровообращения, которое определяется величиной просвета поверхностных кро- веносных сосудов. При понижении температуры окружающей среды артериолы кожи су- живаются, а кровоток в них уменьшается. Поэтому большое количество крови поступает в сосуды брюшной полости, что ограничивает теплоотдачу и обеспечивает повышение тем- пературы внутренних органов. Причиной сужения сосудов кожи является рефлекторное увеличение тонуса симпа- тической нервной системы. При повышении температуры окружающей среды сосуды кожи расширяются. По- этому в них увеличивается объем циркулирующей крови, что способствует теплоотдаче путем теплоизлучения и конвекции. Расширение сосудов кожи обусловлено рефлектор- ным понижением тонуса симпатической нервной системы. Теплоизлучение, теплопроведение и конвекция становятся неэффективными при выравнивании средних температур поверхности тела и окружающей среды, поэтому ве- дущим способом теплоотдачи становится испарение. На интенсивность испарения влияют: 1) частота дыхания, 2) влажность и скорость движения воздуха, 3) температура окружающей среды. |