Лекции по общей физиологии. 2курс_лекции_по_общей_физиологии. Введение в общую физиологию
 Скачать 6.53 Mb.
|
|
Тема: Физиология терморегуляции План: Понятие о пойкилотермии и гомойотермии. Гемеостаз и тепловой баланс организма. Понятие о физической и химической терморегуляции. Распределение тепла в организме («Ядро» и «оболочка») Изменения терморегуляции при мышечной деятельности. Жизнедеятельность человека связана с постоянным потребле-нием энергии, которую организм получает за счет поступления и переработка питательных веществ. Химические превращение, протекающие в клетках организма в процессе обмена веществ, сопровождаются теплообразованием. Одновременно с образованием тепла в организме происходит его отдача в окружающую среду. Два процесса – теплообразование и теплоотдача – составляют теплообмен организма. Одним из показателей теплообмена является температура тела, которая зависит от двух факторов: образование тепла, т.е. от интенсивности обменных процессов в организме, и отдачи тепла в окружающую среду. Организмы с переменной температурой тела называют покилотермными, а у животных с постоянной температурой тела называют гомойотермными. Температура тела человека в нормальных условиях относи-тельно постоянна. Постоянство температуры тела обозначается как изотермия. Значение изотермии заключается в том, что она обеспечивает независимость обменных процессов в тканях и органах от колеба-ний температуры окружающей среды. На различных участках тела человека температура неодина-кова, так как имеются разные условия теплоотдачи (рис.10).  Рис. 10. Температура различных участков кожи у человека За среднюю температуру тела принимается температура в подмышечной впадине. Эта температура равна у человека 36,5-370, суточные колебания температуры отражают основные процессы организма – пульс, потребление кислорода, содержание сахара в крови, выделение азота и т.д. Минимальная суточная температура – в 2-4 ч ночи, максимальная – в 4-7 ч вечера. Гомойотермном организме принято различать две темпера-турные зоны: наружную и внутреннюю, образно называемые «оболочкой» и «ядром». «Оболочка» тела имеет более низкую температуру. К нему относятся кожа, большая часть скелетной мускулатуры и костной системы. «Ядро» тела имеет более высокую температуру, колебание которой сравнительно велики. «Ядро» включает внутренние органы. Температура внутрен-них органов зависит от интенсивности обменных процессов. Терморегуляция принято делить на химическую и физичес-кую. Процесс образования тепла в организме получил название химической терморегуляции, процесс, обеспечивающий удаление из организма тепла, называется физической терморегуляцией. Химическая терморегуляция имеет важное значение для поддержания постоянства температуры тела, как в нормальных условиях, так и при изменении температуры окружающей среды. У человека усиленное теплообразования происходит вследст-вия увеличения интенсивности обмена веществ и когда температура окружающей среды становится ниже оптимальной температуры тела. Наиболее интенсивное теплообразование в организме проис-ходит в мышцах. Даже если человек лежит неподвижно, с напряженной муску-латурой, окислительные процессы, а вместе с тем и теплообра-зование повышаются на 10%. Наибольшая двигательная активность ведет к увеличению теплообразования на 50-80%, тяжелая мышечная работа на 400-500%. В условиях холода теплообразование в мышцах увеличи-вается, даже если человек находится в неподвижном состоянии. Это обусловлено тем, что охлаждение поверхности тела, действуя на рецепторы, воспринимающие холодовое раздражение, рефлекторно возбуждает беспорядочные непроизвольные сокращения мышц, проявляющиеся в виде дрожи. При этом обменные процессы организма значительно усиливаются, увеличивается потребление кислорода и углеводов мышечной тканью, что и влечет за собой повышение теплообразования. В химической терморегуляции, кроме мышц, значительную роль играют печень и почки. Температура крови печеночной вены выше температуры крови печеночной аптерии, что указывает на интенсивное теплообразование в этом органе. При охлаждении тела теплопродукция в печени возрастает. Освобождение энергии в организме совершается за счет окислительного распада белков, жиров и углеводов. Поэтому все механизмы, которые регулируют окислительные процессы, регулируют и теплообразование. Физическая терморегуляция осуществляется путем изменений отдачи тепла организмом, путем конвекции (теплопроведения), радиации, (теплоизлучения) и испарения воды. При теплопроведении выделяется 15% тепла из организма. При радиации 65% тепла выделяется. При испарении воды 19% тепла выделяется. Теплопроведение заключается в непосредственной отдаче тепла прилегающим к коже предметам или частицам среди. Отдача тепла тем интенсивнее, чем больше разница температуры между поверхностью тела и окружающим воздухом, чем холоднее воздух, тем сильнее теплообразование. Если же воздух теплее кожи это вызовет повышение температуры кожи. Интенсивность отдачи тепла во многом зависит от тепло-проводности окружающей среды. В воде отдача тепла происходит быстрее, чем на воздухе, одежда уменьшает или даже прекращает теплопроведение. Теплоизлучение состоит в том, что выделение тепла из орга-низма происходит путем инфракрасного излучения с поверхности тела. Радиация тем интенсивнее, чем выше t0 поверхности тела. За счет лучеиспускания организм теряет основную массу тепла. Интенсивность теплопроведения определяется t0 кожи. Кожа – плохой проводник тепла, но снабжена большим количеством сосудов. Рефлекторное изменение просвета кожных сосудов регулирует теплоотдачу при повышении t0 окружающей среды происходит расширение артериол и капилляров, кожа становится теплой и красной, это увеличивает процессы тепло-проведение и теплоизлучения. При пониженном t0 воздухе артерии-олы и капилляры кожи суживаются. Кожа становится бледной, количество протекающей через ее сосуды крови уменьшается. Это приводит к понижению ее температуры, теплоотдача уменьшается. За счет этого механизма организм сохраняет тепло. Выделение тепла из организма происходит также путем испарения воды с поверхности тела, а также в процессе дыхания. Установлено, что на испарение 1 г воды расходуется 0,58 ккал энергии. Испарение воды с поверхности тела понизит температуру тела на 100. Так как некоторая часть воды испаряется легкими в виде паров, насыщающих выдыхаемый воздух, дыхание также участвует в поддержании температуры тела на постоянном уровне. При высокой окружающей температуре дыхательный центр рефлек-торно возбуждается, при низкой – угнетается, дыхание становится менее глубоким. Таким образом, постоянство температуры тела поддержи-вается путем совместного действия, с одной стороны механизмов, регулирующих интенсивность обмена веществ и зависящее от него теплообразование, а с другой – механизмов, регулирующих тепло-отдачу. Терморегуляция осуществляется рефлекторно. Колебания температуры окружающей среды воспринимаются особыми рецепторами, получившие название терморецепторов. В большом количестве терморецепторы располагаются в коже, слизистой оболочке полости рта, верхних дыхательных путях. Нервные импульсы возникающие в терморецепторах по афферентным нервным волокнам поступают в спинной мозг. По проводящим путям они достигают зрительных бугров, а от них идут в гипотамическую область и к коре головного мозга. В коре головного мозга возникают ощущение тепла и холода. Гиппоталамус является основным рефлекторным центром теплорегуляции. Нейроны гиппоталамуса возбуждаются под влия-нием нервных импульсов, поступающих от терморецепторов. При разрушении гипоталамической области гомойотерные организмы теряют способность поддерживать постоянную температуру тела и становятся пойкилотермными. Передние отделы гипотеламуса контролируют механизмы физической терморегуляции, т.е. они являются центром теплоотдачи. Задние отделы гипоталамуса контролируют химическую терморегуляцию и являются центром теплообразования. В регуляции теплообмена участвуют гормоны щитовидной железы и надпочечников. Гормон щитовидной железы тироксин, повышая обмен веществ в организме, увеличивает теплообра-зование. Поступление тироксина в кровь возрастает при охлаж-дении организма. Гормон надпочечников адреналин усиливает окислительные процессы, увеличивая теплообразование. Адреналин также сужи-вает сосуды в частности кожи и за счет этого уменьшается теплоотдача. В процессе выполнения физической работы происходит пере-стройка терморегуляторных реакции организма. В зависимости от мощности выполняемой работы теплопро-дукция может возрастать в 2-3 раза и даже 15-20 раз. Температура тела во время работы умеренной мощности стабилизируется на уровне, превышающем обычно на 2-30. Это достигается усиленной работой механизмов теплоотдачи. Компен-саторное перераспределение кровотока приводит к расширению кожных капилляров, облегчая теплоотдачу, и к снижению крово-тока в органах брюшной полости уменьшая теплообразование. При занятиях различными видами спорта терморегуляторные реакции имеют свои особенности. Например, занятия фехтованием, лыжным и конькобежным спортом в связи с необходимостью надевания специальных костюмов характеризуются затруднением теплоотдачи. Наоборот, в водных видах спорта создаются условия для значительных теплопотерь благодаря большой теплоемкости воды, что снижает нагрузку на механизм физической терморегуляции. При систематических занятиях спортом происходит специфи-ческая перестройка физиологических механизмов терморегуляции соответственно особенностям спортивной деятельности, предохра-няющая организм спортсмена от нарушения теплового обмена. Контрольные вопросы Какие организмы называют пойкилотермными и гомойо-термными? Каково нормальная температура тела человека и ее колебания? Что такое химическая и физическая терморегуляция температуры организма? Как изменяется терморегуляция при физической нагрузке? Где расположены терморецепторы? Где находятся центры терморегуляции? Как осуществляется нервная регуляция теплообмена? Лекция 8 Тема: Физиология желез внутренней секреции План: Общая характеристика и функции желез внутренней сек-реции. Регуляция физиологических процессов эндокринными железами. Функции надпочечников и их значение в процессах срочной и долговременной адаптации организма к экстремальным факторам. Общий адаптационный синдром и его стадии. Гормоны гипофиза и их влияние на функции других эндокринных желез. Роль эндокринной системы в адаптации организма к мышечной работе. Все железы организма принято делить на 2 группы. К первой группе относятся железы, имеющие выводные протоки и выполняющие внешнесекреторную функцию. Эти железы получили название экзокринных. Ко второй группе относятся железы, не имеющие выводных протоков и выделяющие свой секрет непосредственно в межклеточные щели. Из межкле-точных щелей секрет попадает в кровь, лимфу или цереброспи-нальную жидкость. Такие железы получили название эндокринных или желез внутренней секреции. Продукты деятельности желез внутренней секреции называют гормонами. Гормоны вырабатывается в эндокринных железах двух типов: 1) железах со смешанной функцией, осуществляющих наряду с внутренней и внешнюю секрецию (половые железы, подже-лудочная железа). 2) железах, выполняющих только функцию органов внут-ренней секреции (гипофиз, шишковидное тело или эпифиз, щитовидная, околощитовидные железы, вилочковое железа и надпочечники) (рис.11).  Рис. 11. Расположение желез внутренней секреции: 1 – эпифиз; 2 – гипофиз; 3 – щитовидная железа; 4 – паращитовидная железа; 5 – загрудинная железа; 6- подпочечники; 7 – поджелудочная железа; 8 – половые железы. По химической природе гормоны делят на 3 группы: полипептиды и белки; аминокислоты и их производные; стероиды. Гормоны циркулируют в крови в свободном состоянии и в виде соединений с белками. В связи с белками гормоны, как правило, переходят в неактивную форму. Действие гормонов на функцию органов и систем организма осуществляется 2 основными механизмами. Гормоны могут оказывать свое влияние через нервную систему а также гуморальное, непосредственно воздействуя на активность органов, тканей и клеток. Физиологическая роль желез внутренней секреции. Гормоны участвуют в регуляции функции организма. В животных организмах имеются 2 механизма регуляции – нервный и эндокринный. Оба механизма тесно связаны между собой и осуществляют единую нейроэндокринную регуляцию. Гормоны приспосабливают организм к изменяющимся условиям внутренней и внешней среды организма. Гормоны восстанавливают измененное равновесие внут-ренней среды организма. Основная роль гормонов в организме связана с их влиянием на морфогенез (рост и развитие тканей), обменные процессы и гомеостаз, то есть сохранение постоянства состава и свойств внутренней среды организма. Взаимодействие эндокринных желез осуществляется через нервную систему, посредством которой гормоны изменяют функ-ции организма. Почти все железы внутренней секреции богато снабжены эфферентными вегетативными нервами и содержат рецепторы или окончания афферентных волокон. Значит, деятельность желез внутренней секреции может изменяться рефлекторно, а благодаря наличию рецепторов железы могут быть местом возникновения рефлексов. Афферентные импульсы из эндокринных желез рефлекторно вызывают изменения функционального состояния скелетной мускулатуры. Перерезка и раздражения нервов изменяют секрецию желез внутренней секреции. Связь вегетативной нервной системы и желез внутренней секреции в том, что: 1) функции желез внутренней секреции аналогичны действию вегетативной нервной системы; 2) некоторые железы внутренней секреции можно рассматривать как перифе-рические органы вегетативной системы; 3) гормоны влияют на функциональное состояние вегетативной нервной системы. Нервная система регулирует поступление в кровь гормонов и обеспечивает единство и взаимодействие всех органов двумя физиологическими механизмами: нервными и нервно-гуморальным, выполняя ведущую роль в осуществлении единства функции организма в его взаимоотношениях с внешним миром. Нервно и гуморальный механизмы связаны друг с другом и функционируют одновременно. Нервная система регулирует функции желез внутренней секреции, а гормоны действуют на нервную систему. Надпочечники представляют собой эндокринный орган, который имеет жизненно важное значение. Удаление надпочеч-ников приводит к смерти. Показано, что жизненно необходимым является корковый слой надпочечников. Гормоны коркового слоя делят на 3 группы, которые называются кортикостероидами. По особенностям их действия они делятся на минералокортикоиды и глюкортикоиды, половые гормоны. I. к минералокортикоидам относятся гормоны альдостерон, кортикостерон, дезоксикортиностерон выделяемые клубочковой зоной и регулирующие минеральный и водный обмен. II. к глюкортинокоидам относятся гормоны – кортизон, гидрокортизон, кортикостерон выделяемые пучковой зоной и влияющие на углеводный, белковый, жировой обмен. III. половые гормоны – андроген, эстроген, прогестерон выделяемые сетчатой зоной. Половые гормоны коры надпочеч-ников играют значительную роль в развитии половых гормонов в детском возрасте. При гипофункции коры надпочечников наблюдается тяжелое заболевание с теми же расстройствами, что и после удалении надпочечников, но протекает оно более медленно – хронически. Кроме того болезнь сопровождается очень характерной сероватой с коричневым оттенком окраски кожи, преимущественно лица и тыльных поверхностей кистей рук, поэтому ее называют бронзовой болезнью (аддисонова болезнь). При этом у людей наступают полное исхудание, все возрастающая слабость и повышается утомляемость даже при незначительном усилии. Гиперфункция коры надпочечников сопровождается прежде-временным образованием половых гормонов в организме детей, что вызывает раннее половое созревание. При гиперфункции коры надпочечников у взрослых женщин иногда появляются вторичные мужские половые признаки, а у мужчин разрастаются грудные железы и атрофируются половые органы. Гормоны мозгового слоя надпочечников вырабатывает гормоны адреналин и норадреналин. Адреналин поступает из надпочечников в кровь постоянно. При некоторых чрезвычайных состояниях организма (острое понижение артериального давления, кровопотеря, охлаждения организма, эмоции, боль, страх, ярость) увеличивается образование и выделение гормона в сосудистое русло. Возбуждение симпатической нервной системы сопровож-дается увеличенным поступлением в кровь адреналина и норадре-налина. Адреналин выражено влияет на углевод, обмен, усиливая в гликогене, в печени и в мышцах, в результате чего повышается содержание глюкозы в крови. Адреналин расслабляет бронхи-альные мышцы, расширяя тем самым просвет бронхов и бронхиол. он повышает возбудимость и сократимость сердечной мышцы. Гормон повышает тонус сосудов, в связи с чем увеличивается артериальное давление. Однако на коронарные сосуды сердца, легких, головного мозга и работающих мышц адреналин оказывает сосудорасширяющие действие. Адреналин повышает работоспособность скелетных мышц. Адреналин относят к так называемым гормонам короткого действия. Это связано с тем, что в крови и тканях гормон быстро разрушается под воздействием фермента моноаминоксидазы до продуктов, которые не обладают гормональной активностью, Норадреналин в отличие от адреналина выполняет функцию медиатора – передатчика возбуждения с нервных окончании на эффектор. Норадреналин участвует также в передаче возбуждения в нейронах центральной нервной системы. Гормоны коры надпочечников участвуют в развитии адаптационных реакции организма, возникающих при воздействии различных факторов (охлаждение, голодания, травма, химическая и бактериальная интоксикация и т.д.) При этом поступают однотипные неспецифические измене-ния в организме, проявляющийся в первую очередь быстрым выделением кортикостероидов, особенно глюкокортикоидов под влиянием кортикотропина. Совокупность наступающих в организме изменений, возни-кающих в ответ на действие чрезвычайных (стрессорных) или патологических раздражителей и направленных на повышение неспецифических приспособительных реакции организма, получили название адаптационного синдрома. Этот термин принадлежит канадскому патологу и эндокринологу Г.Селье. К основным компонентам общей адаптации относятся 1) мобилизация энергетических ресурсов организма и энергетическое обеспечение функций. 2) мобилизация пластического резерва организма и адап-тивный синтез ферментов и структурных белков. 3) мобилизация защитных способностей организма. В мобилизации энергетических ресурсов организма первенст-вующее значение принадлежит симпатоадреналовой системе, а в мобилизации пластического резерва – гормонам коры надпочеч-ников. Особо важная сторона механизма общей адаптации заклю-чается в том, что в результате срочных реакции наступают изменения, способные активировать адаптивный синтез белков. Благодаря последнему достигается переход в долговременную адаптацию, в основе которой лежит морфофункциональное совер-шенствование клеточных структур. Хорошим примерам перехода срочных адаптационных реак-ции в долговременную адаптацию, сопровождаемую повышением функциональных возможностей организма, является физическая тренировка. Таким образом, стрессовая реакция представляет собой нормальное приспособление организма к сильному действию разных факторов. Если сила воздействия превышает возможности организма компенсировать его и обеспечить защиту, развиваются патологические изменения. Стрессовая реакция включает совокупность последователь-ных изменений в организме, которые составляют общий адап-тивный синдром. Стрессовая реакция представляет собой общую мобилизацию защитных сил организма и протекает в три стадии: стадия тревоги, стадия устойчивости, стадия истощения. Стадий тревоги. Она характеризуется развертыванием активности механизма общей адаптации, т.е. стрессовой реакции. Типичными изменениями при этом в функциях эндокринных желез являются усиленная продукция адреналина, норадреналина после повторных воздействии эта стадия переходит во вторую стадию устойчивости. Ей свойственно постепенное понижение активности коры надпочечников и симпатоадреналовой системы, вплоть до отсут-ствия заметных изменений в ответ на воздействие стрессора. В тоже время развиваются высокие резервное возможности коры надпочеч-ников. Сопротивляемость организма стрессору повышается, что обеспечивается уже не усиленной продукцией глюкокортикоидов и адреналина и повышенной тканевой устойчивостью. При длительном или слишком частом повторении воздей-ствия стрессоров фаза резистентности переход в третью стадию – стадии истощения. Она характеризуется резким снижением сопротивляемости организма по отношению ко всяким стрессорам (пере тренированность). Гипофиз является ведущей железой внутренней секреции. Гипофиз локализован у основании мозга, в нем различают 3 доли – переднюю, заднюю, промежуточную. Передняя доля вырабатывает самотропный гормон или гормон роста. Он оказывает стимулирующее влияние на белковый, углеводный, жировой обмен, а также усиливает процессы роста и развитие костей всего тела. При недостатке этого гормона в раннем возрасте возникает резкая задержка роста на всю жизнь, человек остается карликом. При избытке этого гормона в детском возрасте наблюдается гигантизм, при котором рост человека доходит до 240-250 см. Если же избыточная продукция гормона роста возникает у взрослого, то рост тела в целом не увеличивается, так как он завершен, но наступает увеличение размеров тех частей тела, которые сохраняют еще способность расти: пальцев рук и ног, кистей и стоп, носа и нижней челюсти, языка органов грудной и брюшной полостей. Это заболевания называется акромегалией. Передняя доля гипофиза выделяет ряд тропных гормонов, которые влияют на функцию остальных желез внутренней секреции. Адренокортикотропный гормон – стимулирует рост коры надпочечников и образование глюкокортикоидов. Тиретропный гормон стимулирует рост щитовидной железы и образование тиреотропных гормонов. Гонадотропный гормон – оказывает возбуждающее разви-тие на половые железы и увеличивает секрецию половых гормонов. Промежуточная доля гипофиза у человека развита слабо. Ее продукт – меланотропин – способствует образованию коричневого пигмента, который обуславливает потемнение окраски кожи. Задняя доля гипофиза выделяет 2 гормона – вазопрессин, окситоцин. Вазопрессин – регулирует содержание воды в организме и объем жидкости в кровеносных сосудах. При объединении организма водой (повышении осмотичес-кого давления крови) секреция этого гормона усиливается. Основное действие вазопрессина связано с канальцами почек, в которых усиливается реабсорбция воды. Вследствие этого диурез уменьшается. Мышечная работа повышает секрецию вазопрессина (усиливает потоотделение). Различные виды спортивной деятельности требуют неодно-значной перестройки энергообеспечения вегетативных процессов. В скоростно-силовых видах спорта необходимо быстрая мобилизация энергетических ресурсов в анаэробных условиях. Это достигается благодаря возбуждению симпатического отдела вегетативной нервной системы и усиленному поступлению в кровь адреналина уже в предстартовом состоянии. При этом увеличивается частота сердечных сокращений, расширяются сосуды в сердце и мышцах, выбрасываются в кровь депонированные эритроциты, что приводит к усилению кислородного обмена, происходит мобилизация углеводных энергетических ресурсов, распад глюкозы. При длительной мышечной работе, когда углеводных источ-ников энергии становится недостаточно, происходит перестройка энергоснабжении на неуглеводные ресурсы – аминокислоты, жиры под влиянием гормонов надпочечника и щитовидной железы. Во время физической нагрузки повышается интенсивность процессов теплообмена, в которых участвуют гормоны – регули-рующее водно-солевой обмен. В процессах восстановления большое значение имеют гормоны гипофиза, андрогены, тироксин, инсулин. Инсулин спо-собствует восстановлению углеводных ресурсов организма. В результате систематических тренировок происходит совер-шенствовании функции эндокринных желез, их согласованной работы, сохранение повышенной активности в течение всего периода работы, что способствует развитию спортивной работо-способности. Контрольные вопросы На какие группы делятся железы организма? Какие железы внутренней секреции различают? В чем заключается физиологическая роль желез внут-ренней секреции? Какие гормоны образуются в передней доле гипофиза? Где образуются гормоны задней доли гипофиза? Какие гормоны вырабатываются в корковом слое надпочечников? ЛЕКЦИЯ 9 |