зеленый практикуп по фозиологии. Руководство к практическим занятиям по дисциплинам Нормальная физиология иФизиология челюстнолицевой области
 Скачать 1.51 Mb.
|
|
ТЕМА: ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ОСОБЕННОСТЕЙ СЕРДЕЧНОЙ МЫШЦЫ 1. Продолжительность занятия - 2 часа. 2. План организации занятия. 1. Подготовительный этап занятия: а) организационные мероприятия - 5 мин. б) проверка и коррекция исходного уровня знаний посредством: - разбора материала в устной форме, - с использованием электронного учебника- 25 мин. 2. Основной этап занятия: а) выполнение практических работ - 20 мин. б) запись протокола исследований - 10 мин. в) анализ результатов исследований - 10 мин. 3. Конечный этап занятия: контроль конечного уровня усвоения учебного материала тестовым контролем или решением ситуационных задач - 20 мин. 3. Учебные цели занятия. Сформировать мотивацию на необходимость изучения современных исследований в области физиологии сердца, с целью уметь выявить и оценить, нормальны ли основные физиологические свойства, определяющие частоту, ритм, последовательность, синхронность, силу и скорость сокращения миокарда предсердий и желудочков. 135 ЗНАТЬ: 1. Функции сердца. 2. Физиологические свойства сердечной мышцы и их отличия от нервной и скелетной ткани. 3. Особенности сердечной мышцы. 4. Автоматия сердца и её причины. 5. Градиент автоматии, роль СА-узла и других отделов проводящей системы сердца в его ритмообразовательной функции. 6. Особенности механизмов возникновения ПП и ПД Р-клеток СА- узла, как основного водителя ритма сердца. 7. Характеристика быстрых (Т) и медленных (L)- кальциевых каналов и системы калиевых каналов в генерации ПД Р-клеток СА-узла. 8. Динамика ионных токов Р-клеток при возбуждении. 9. Отличие электрофизиологических характеристик клеток АВ-узла от клеток СА-узла. 10. Характеристика ПП и ПД волокон Пуркинье и сократительных кардиомиоцитов. 11. Характеристика различных ионных каналов участвующих в формировании фаз ПД сократительных кардиомиоцитов. 12. Динамика ионных токов сократительных кардиомиоцитов. 13. Характеристика «медленных» и «быстрых» ПД клеток сердца. Их фармакологическую чувствительность. 14. Механизм, временные параметры и скорость проведения возбуждения по сердцу. 15. AV-задержка и её роль в сохранении сердечного цикла. 16. Соотношение возбуждения, сокращения и возбудимости в течении кардиоцикла. 17. Экстрасистола и механизм её образования. 136 18. Особенности строения клеточных и субклеточных структур кардиомиоцитов участвующих в сокращении. 19. Механизм передачи возбуждения с мембраны Т-тубул на цистерны СПР. 20. Характеристика транспортных систем сарколеммы и мембран СПР участвующих в переносе ионов Са 2+ 21. Строение и характеристика сократительных и регуляторных белков кардиомиоцитов. 22. Роль тропонина - С (ТнС) в регуляции функции тропомиозина (Тм) и процесса циклизации актомиозиновых мостиков. 23. Роль фосфорилирования головки миозина в процессе циклизации актомиозиновых мостиков. 24. Роль кальмодулина и фосфоламбана в регуляции электромеханического сопряжения кардиомиоцитов. 25. Сократимость сердечной мышцы и закон «всё или нечего». 26. Гомео - и гетерометрические механизмы регуляции сократимости миокарда. 27.Энергетические особенности обеспечения цикла возбуждение- сокращение- расслабление. УМЕТЬ: 1. Рисовать части проводящей системы сердца. 2. Рисовать и делать анализ ПД клеток проводящей системы сердца и сократительных кардиомиоцитов. 3. Рисовать и объяснять динамику ионных токов при возбуждении различных участков проводящей системы сердца и сократительных кардиомиоцитов. 4. Дать характеристику «быстрых» и «медленных» ПД клеток сердца. 137 5. Рисовать и объяснять особенности изменения возбудимости при возбуждении сердца. 6. Дать определение терминов автоматии, градиента автоматии, закона «всё или ничего» сердца. 7. Описать нормальный путь возникновения и проведения возбуждения в сердце. 8. Устанавливать взаимоотношения между электрическим возбуждением отделов сердца и зубцами P, QRS и T, интервалом PQ и сегментом ST ЭКГ. 9. Дать объяснения гомео- и гетерометрических механизмов регуляции сократимости миокарда. 10. Определить какой из узлов автоматии является водителем ритма сердца и почему. 11. Выявить причины и условия, при которых возможно возникновение внеочередных сокращений сердца.. 12. Выяснить причины, лежащие в основе последовательности и синхронности сокращения предсердий и желудочков. 4. Методика проведения занятий. 1. Подготовительный этап. В начале занятия, после объявления темы, необходимо сформулировать учебные цели и задачи, что студенты должны знать и уметь по окончанию занятий. Особо обратить внимание на то, что овладение знаниями и умениями по данной теме позволит им понять работу сердца не только как органа в целом, но и на клеточно- молекулярном уровне. Знание механизмов, лежащих в основе деятельности сердца, позволит им в дальнейшем проводить целенаправленную коррекцию нарушенных функций и управлять процессами, приводящими к их нормализации. 138 Следует особо подчеркнуть, что проведение простых классических экспериментов на сердце лягушки: анализ автоматии разных отделов поводящей системы сердца (опыты Станниуса), блокады сердца, исследование фаз рефрактерности, изучение правила «всё или ничего» - позволяет не только проанализировать изучаемые явления, но и понять механизмы этих явлений на современном уровне. Так как путь переосмысливания классических фактов на основе клеточно-молекулярных представлений позволяет приблизиться к истинным механизмам, лежащим в основе физиологических свойств и особенностей сердечной мышцы. Следует обратить внимание, что без знания клеточно- молекулярных механизмов регуляции работы сердца невозможно понять причины различных кардиологических заболеваний, и в дальнейшем проводить необходимую целенаправленную терапию. После ознакомления студентов с планом занятия, основную часть подготовительного этапа необходимо посвятить проверке и коррекции исходного уровня знаний посредством разбора материала в устной форме или с использованием электронного учебника, применяя элементы тестового контроля или решения ситуационных задач. При этом необходимо обратить особое внимание на особенности строения сердца лягушки. 2. Основной этап занятия. Этот этап занятия следует посвятить выполнению самостоятельной работы студентов и анализу полученных экспериментальных результатов. При анализе исследования по опыту Станниуса следует: 1. Проследить цикл работы сердца лягушки. 139 2. Установить, где возникает возбуждение в сердце, и где располагается водитель ритма первого порядка и другие водители ритма. 3. Рассмотреть мембранно-ионные механизмы автоматии Р-клеток синоатриального узла, обратив особое внимание на такие понятия, как MДД, MДП, T и L-Ca-каналы, систему К-каналов. 4. Зарисовать кривую медленных ПД Р-клеток СА-узла, динамику ионных токов и изменения возбудимости. 5. Рассмотреть природу автоматии клеток АВ-узла и причины его меньшей автоматии. 6. Рассмотреть вопрос о работе сердца как насоса, обладающего автоматией, имеющего скрытые водители ритма, применение искусственных водителей ритма в клинической практике. 7. Проанализировать последовательность распространения возбуждения в сердце, скорость проведения его в разных участках, значение различной скорости в последовательности и синхронности работы различных камер сердца как насоса. 8. Обратить особое внимание на АВ- задержку возбуждения и её роль в сохранении цикла работы сердца, значимость в клинической практике. На примере лигатур Станниуса показать и рассмотреть возможность нарушения распространения возбуждения в сердце. Рассмотреть примеры полной и неполной блокады сердца и их механизмы. При анализе исследования изменения возбуждения сердца лягушки во время систолы и диастолы, рассмотреть условия и причины возникновения экстрасистолы и компенсаторной паузы. При анализе этих явлений особое внимание обратить на 140 продолжительность и форму ПД сократительных миоцитов желудочков сердца. Рассмотреть вопрос, по каким причинам возникает продолжительная фаза абсолютной рефрактерности, продолжительностью 250- 270 м/сек, указать, что именно это свойство позволяет сердцу работать в ритме одиночных сокращений и оптимально выполнять свою основную функцию. Необходимо подчеркнуть, что в заключительной стадии каждого цикла возбуждения сердца имеется непродолжительный период повышенной возбудимости (фаза экзальтации), когда реполяризующиеся кардиомиоциты выходят из состояния рефрактерности, и их проводимость восстанавливается. Причем процесс восстановления проводимости группы кардиомиоцитов наступает несколько раньше, чем в других. В результате этого миокард на некоторое время становится неоднороден по рефрактерности и может терять свою электрическую стабильность. Возникает, так называемый уязвимый период (УП), когда подпороговый по силе стимул может привести к образованию круговых волн возбуждения по механизму повторного входа «re- entry». Этот феномен является одной из причин возникновения в различных участках сердца эктопических очагов самовозбуждения, активность которых часто оказывается выше, чем у СА-узла, приводя к возникновению патологического водителя ритма сердца. Это является одной из причин тахиаритмий (нарушение ритма сердца с увеличением его частоты). Такие изменения могут привести к образованию в миокарде множественных автономных очагов возбуждения и полной десинхронизации - дискоординации активности миокарда, когда они возбуждаются и сокращаются независимо друг от друга (фибрилляция сердца), сопровождающаяся 141 практически полной утратой насосной функции соответствующего отдела сердца. Наиболее опасна ситуация фибрилляции желудочков, являющаяся одной из основных причин внезапной смерти вследствие остановки кровообращения. Менее опасной является фибрилляция предсердий (мерцательная аритмия), когда хаотическое возбуждение от предсердий случайным образом может проводиться через АВ - соединение, но далее распространяться в обычной последовательности по проводящей системе желудочков. Это позволяет миокарду желудочков возбуждаться синхронно и осуществлять насосную функцию. Однако ритм сокращений желудочков при этом абсолютно нерегулярный и при каждом их сокращении выбрасывается различное количество крови, что дает повод назвать такое состояние delirium cordis («бредом сердца»). Кроме этого, необходимо проанализировать причины, по которым внеочередное сокращение желудочков по силе и продолжительности меньше чем исходное. Необходимо описать и зарисовать схему возможных причин этого явления. При анализе компенсаторной паузы особое внимание следует обратить на изменение возбудимости сердца во время экстрасистолы и на то состояние ионных каналов, в котором они находятся при подходе очередной волны возбуждения по проводящей системе сердца. Рассмотреть физиологическую роль и значимость компенсаторной паузы. Важную роль в выполнении насосной функции сердца, в обеспечении стабильности систолического и минутного объёма сердца, является сократимость миокарда. Однако по ряду 142 фундаментальных характеристик сердечная мышца заметно отличается от остальных. Одной из таких отличительных особенностей, является закон «всё или ничего», или зависимость «сила стимула - сила сокращения». Этот закон гласит, что на пороговые и сверхпороговые раздражения, сердце отвечает максимальной силой сокращения («всё»), а на подпороговые сокращения - нет («ничего»). Это объясняется особенностями строения миокарда, клетки которого образуют функциональный синцитий. При анализе этого закона следует обратить внимание на ПД сократительных миоцитов желудочков сердца - наличие плато ПД, происхождение которого связано главным образом с вхождением ионов Са 2+ в клетки по L- типу Са 2+ - каналов. Обратить внимание студентов на особую роль этой порции входящего Са 2+ , как основного механизма обеспечивающего выброс ионов Са 2+ из саркоплазматического ретикулума (СПР), так называемого явления «кальций опосредованный выброс кальция из ретикулума» (CJCR), за счёт активации Са- каналов СПР при связывании ионов Са 2+ с рианодинчувствительными рецепторами. Далее предложить описать последовательность этапов процессов сокращение - расслабление. Обеспечение всех физиологических свойств и особенностей миокарда требует постоянных затрат энергии, которая расходуется как на работу ионтранспортирующих систем, так и на цикл сокращение- расслабление. Следует рассмотреть энергообеспеченность сердца, возможные источники поставки энергии и высокую энергозависимость миокарда от кислорода. 3. Заключительный этап. 143 Контроль конечного уровня проводят путём решения ситуационных задач с последующим их обсуждением или посредством тестового контроля уровня знаний. В заключении преподаватель подписывает протоколы исследований, выставляет оценки знаний и умений и задаёт следующую тему занятия. Лабораторные работы. 1. Анализ проводящей системы сердца. 2. Изучение блокады сердца. 3. Правило «всё или ничего» для сердечной мышцы. 4. Рефрактерность сердечной мышцы. Экстрасистола. 5. Работа на компьютерных моделях виртуального практикума. 6. Просмотр видеофильмов. 5. Ситуационные задачи для определения конечного уровня знаний студентов. Задача №1. Как изменится работа сердца, если произойдёт гиперполяризация мембранного потенциала Р-клеток синоатриального узла на 10 мВ? Эталон ответа. Частота сокращений сердца уменьшится, так как в этом случае уровень мембранного потенциала Р-клеток пейсмейкера первого порядка удалится от критического уровня деполяризации и время диастолической деполяризации увеличится, что приведёт к снижению автоматии. Задача №2. Что произойдёт с работой сердца, если произойдёт деполяризация мембраны Р-клеток синоатриального узла на 5 мВ? Эталон ответа. 144 При деполяризации мембраны Р-клеток синоатриального узла время временной деполяризации уменьшится, а, следовательно, увеличится автоматия и как следствие частота сокращений сердца. Задача №3. Как изменится возбудимость, скорость проведения возбуждения, длительность фаз абсолютной и относительной рефрактерности, сила сокращения при увеличении проницаемости клеток миокарда предсердий для ионов калия. Почему? Эталон ответа. При увеличении проницаемости мембраны клеток для ионов калия, будет развиваться гиперполяризация и, как следствие, будет происходить уменьшение возбудимости и скорости проведения возбуждения. Также будет происходить укорочение продолжительности фаз абсолютной и относительной рефрактерности (за счёт ускорения фазы реполяризации ПД) и снижение силы сокращения (за счёт уменьшения продолжительности фазы плато ПД). Задача №4. Какая часть ПД клетки сократительного миокарда отличает его от ПД миоцитов скелетной мышцы? Какая особенность фазовых изменений возбудимости сердечной мышцы при её возбуждении связаны с этим? Эталон ответа. Фаза реполяризации. Медленная её часть - « плато « обеспечивает длительный рефрактерный период сердечной мышцы при её возбуждении. Задача №5. Кто и в каком опыте открыл явление рефрактерности в сердечной мышце? Опишите кратко суть опыта. Эталон ответа. 145 Э. Марей. В опыте с нанесением дополнительных раздражений на желудочек ритмично работающего сердца лягушки, которое не отвечало дополнительным сокращением, если раздражение наносилось в период систолы. Задача №6. Какое физиологическое значение имеет длительный абсолютный рефрактерный период клеток рабочего миокарда? Какова его продолжительность в покое? Эталон ответа. Предотвращает возникновение тетанического сокращения, что важно для обеспечения насосной функции сердца. 0, 27 с (при частоте сокращений сердца 75 уд/мин). Задача №7. Что называют экстрасистолой? В фазу сокращения или расслабления миокарда должен действовать раздражитель, чтобы вызвать экстрасистолу в эксперименте? Почему? Эталон ответа. Внеочередное сокращение сердца. В фазу расслабления, так как в фазу укорочения сердечная мышца невозбудима (по времени эта фаза совпадает с абсолютной рефрактерной фазой). Задача №8. Что называют желудочковой экстрасистолой? Укажите её характерную особенность. Эталон ответа. Внеочередное сокращение желудочков сердца, возникающее при генерации дополнительного возбуждения в миокарде желудочков. После желудочковой экстрасистолы возникает компенсаторная пауза. Задача №9. 146 Что называют автоматией сердца? Как доказать её наличие? Эталон ответа. Способность сердца сокращаться под действием импульсов возникающих в нём самом. Изолированное из организма сердце продолжает ритмично сокращаться (если обеспечено адекватное снабжение миокарда питательными веществами и кислородом). Задача №10. Между какими отделами сердца лягушки, и с какой целью накладывают 1-ю лигатуру в опыте Станниуса? Как изменяется при этом работа сердца? Сделайте вывод. Эталон ответа. Между предсердиями и венозным синусом для изоляции последнего. Венозный синус продолжает сокращаться с прежней частотой, а предсердия и желудочек останавливаются. Водитель ритма сердца лягушки находится в венозном синусе. Задача №11. Между какими отделами сердца лягушки, и с какой целью накладывают 2-ю лигатуру в опыте Станниуса? Как изменяется при этом работа сердца? Сделайте вывод. Эталон ответа. Между предсердиями и желудочком сердца, для раздражения области атриовентрикулярного соединения. Желудочек возобновляет сокращения, но с меньшей частотой, чем венозный синус. В области атриовентрикулярного соединения имеется латентный (потенциальный) водитель ритма, или водитель ритма 2-го порядка. Задача №12. 147 Куда на сердце лягушки, и с какой целью накладывают 3-ю лигатуру в опыте Станниуса? Как изменяется при этом работа сердца? Сделайте вывод. Эталон ответа. На уровне нижней трети желудочка с целью изоляции его верхушки. Верхушка сердца перестаёт сокращаться. В верхушке желудочка сердца лягушки нет водителя ритма. Задача №13. Перечислите основные выводы, вытекающие из опыта Станниуса. Эталон ответа. Водитель ритма сердца лягушки находится в венозном синусе, имеется потенциальный (латентный) водитель ритма в области атриовентрикулярного соединения; верхушка желудочка сердца лягушки автоматией не обладает; существует убывающий градиент автоматии от основания сердца (области венозного синуса) к его верхушке. Задача №14. Как влияет изменение температуры сердца на частоту его сокращений? Почему? Эталон ответа. При нагревании сердца частота сердечных сокращений возрастает, при охлаждении - снижается, так как соответственно меняется степень автоматии водителя ритма вследствие изменения интенсивности метаболизма. Задача №15. Как влияет на частоту сердечных сокращений сердца лягушки изолированное нагревание области венозного синуса в опыте Гаскела? Атриовентрикулярной области? Сделайте вывод. 148 Эталон ответа. Изолированное нагревание венозного синуса ведёт к учащению сердечных сокращений. При нагревании только атриовентрикулярной области частота сердечных сокращений не меняется. Водитель сердца лягушки находится в венозном синусе. Задача №16. Как называют ткань образующую проводящую систему сердца? Какое свойство этой ткани обеспечивает автоматию сердца? Эталон ответа. Атипическая мышечная ткань. Способность к спонтанной генерации возбуждения в связи с наличием медленной диастолической деполяризации её клеток в фазу диастолы сердца. Задача №17. Какой узел проводящей системы сердца теплокровных животных является водителем ритма 1-го порядка? Как называется этот узел по имени авторов, его открывших? Где он располагается? Эталон ответа. Синоатриальный узел (Кис-Флака). Расположен в устье полых вен под эпикардом правого предсердия. Задача №18. В чём основное различие между истинным и потенциальными (латентными) водителями ритма сердца? В каких условиях выявляется активность потенциальных водителей ритма сердца? Эталон ответа. Истинный водитель сердца генерирует импульсы с большей частотой, чем потенциальные (латентные) водители ритма, навязывая им более высокий ритм возбуждения. Латентные водители реализуют 149 собственную автоматическую активность только в отсутствие импульсов, исходящих от истинного водителя ритма сердца. Задача №19. Опишите последовательность распространения возбуждения по сердцу. Эталон ответа. Возбуждение возникает в синоатриальном узле, распространяется по проводящей системе и сократительному миокарду предсердий, атриовентрикулярному узлу, пучку Гиса, его ножкам, волокнам Пуркинье и сократительному миокарду желудочков. Задача №20. С какой скоростью распространяется возбуждение по атриовентрикулярному узлу? Какое значение для сократительной деятельности сердца это имеет? Эталон ответа. С очень низкой скоростью (0,02- 0,05 м/с). Обеспечивает последовательность сокращений предсердий и желудочков в связи с замедленным проведением возбуждения. Задача №21. С какой скоростью распространяется возбуждение по пучку Гиса и волокнам Пуркинье? Какое значение это имеет для сократительной деятельности сердца? Эталон ответа. С высокой скоростью, равной примерно 2 - 4 м/сек. Обеспечивает синхронное возбуждение (и сокращение) клеток сократительного миокарда желудочков, что повышает мощность сердца и эффективность его нагнетательной функции. Задача №22. 150 Какова средняя частота сокращений сердца человека, если водителем ритма является синоатриальный узел, атриовентрикулярный узел, пучок Гиса, волокна Пуркинье? Какую особенность автоматической деятельности сердца отражают изменения частоты сердечных сокращений при этом? Эталон ответа. 70 - 50 - 40 - 20 ударов в минуту соответственно. Наличие убывающего градиента автоматии в проводящей системе сердца человека в направлении от предсердий к желудочкам. Задача №23. Назовите основные особенности мембранного потенциала клеток водителя ритма сердца (по сравнению с мембранным потенциалом клеток сократительного миокарда). Эталон ответа. Низкий уровень мембранного потенциала (на 20 - 30 мВ ниже, чем в рабочих кардиомиоцитах), наличие медленной спонтанной диастолической деполяризации. Задача №24. Назовите основные особенности ПД клетки - водителя ритма сердца (по сравнению с ПД клеток сократительного миокарда). Изобразите схему ПД клетки - водителя ритма сердца. Эталон ответа. Амплитуда ПД не большая (60-70 мВ), фаза деполяризации связана с входящим током ионов Na + и Са 2+ по медленно управляемым каналам (а не быстрым Na + каналам, как в сократительном миокарде), отсутствует фаза плато в период реполяризации. Задача №25. Каково значение проводящей системы для работы сердца? 151 Эталон ответа. Обеспечивает автоматию сердца, последовательность сокращений предсердий и желудочков, синхронность сокращения клеток рабочего миокарда. Задача №26. Чем объяснить большую чувствительность сердечной мышцы к недостатку кислорода по сравнению со скелетной мышцей? Какое это имеет значение для клиники? Эталон ответа. Энергетическое обеспечение сердечной мышцы, в отличие от скелетной, осуществляется, главным образом, за счет аэробного окисления углеводов и жирных кислот. Анаэробный гликолиз играет меньшую роль, чем в скелетной мышце. В связи с этим сердечная мышца более чувствительна к недостатку кислорода. ЗАНЯТИЕ №2. |