Практикум по физиологии. Практикум Под редакцией К. В. Судакова
 Скачать 2.13 Mb.
|
|
Медицинское информационное агентство Москва 2016 НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ Практикум Под редакцией К.В. Судакова Рекомендовано Учебно-методическим объединением по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебного пособия для медицинских вузов Sudakov-Practicum-17_2016.indd 1 28.01.2016 15:36:00 УДК 612(075.8) ББК 28.707.3я73 Н83 Авторский коллектив: В.В. Андрианов, В.И. Бадиков, Т.П. Бунина, Ю.Е. Вагин, В.Ф. Волков, О.С. Гла- зачев, Т.Д. Джебраилова, Е.Н. Дудник, Г.И. Дьячкова, Л.В. Иванова, Л.И. Ива- нова, Е.Г. Ионкина, И.И. Киселев, Т.Н. Лосева, С.К. Рогачева, А.Е. Умрюхин, П.Е. Умрюхин, Ю.А. Фадеев, Н.Г. Федянина, Е.А. Юматов. Рецензенты: зав. кафедрой нормальной физиологии Российского университета дружбы народов, профессор, д-р биол. наук В.И. Торшин; профессор кафедры нормальной физиологии Российского государст венного медицинского университета, д-р мед. наук Ю.Н. Самко. Н83 Нормальная физиология: Практикум / Под ред. К.В. Суда- кова. — М.: ООО «Издательство «Медицинское информационное агентство», 2016. — 232 с. ISBN 978-5-9986-0252-8 Учебное пособие подготовлено сотрудниками кафедры нормальной фи- зиологии Первого МГМУ имени И.М. Сеченова. Из широкого набора исследований функций организма животных и ме- тодик обследования функций человека, имеющихся в различных руковод- ствах к практическим занятиям по курсу нормальной физиологии, отобраны наиболее демонстративные работы, выполняемые студентами на кафедре нормальной физиологии Первого МГМУ имени И.М. Сеченова. Проведение практических работ предназначено для закрепления теорети- ческих положений лекционного курса и материала учебника по нормальной физиологии. Описание практических работ включает основные теоретиче- ские положения этого раздела физиологии, которые способствуют правиль- ному осмыслению результатов экспериментов на животных и обследований людей. Для студентов лечебного и медико-профилактического факультетов ме- дицинских вузов. © Коллектив авторов, 2016 © Оформление. ООО «Издательство «Медицинское информационное агентство», 2016 Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в ка- кой-либо форме без письменного разрешения владельцев авторских прав. ISBN 978-5-9986-0252-8 УДК 612(075.8) ББК 28.707.3я73 Sudakov-Practicum-17_2016.indd 2 28.01.2016 15:36:01 3 Практикум по нормальной физиологии предназначен для сту- дентов лечебного и медико-профилактического факультетов меди- цинских высших учебных заведений. Учебное пособие составлено профессорско-преподавательским коллективом кафедры нормаль- ной физиологии Первого Московского государственного меди- цинского университета имени И.М. Сеченова. В его основе лежат методические разработки кафедры по курсу нормальной физиоло- гии, которые создавались и совершенствовались в течение ряда лет. Практикум включает основные вопросы действующей программы по курсу нормальной физиологии. В учебном пособии представ- лен материал по проведению 25 практических занятий, которые являются базисными при изучении нормальной физиологии в любом медицинском вузе. Все разработки имеют единую струк- туру: название раздела, название темы занятия, основные теоре- тические вопросы темы, блок практических работ, рекомендации к оформлению протокола. В конце материалов каждого занятия даются контрольные вопросы. Основные и контрольные вопросы направлены на теоретический материал данного раздела курса и способствуют более глубокому осмыслению студентом проводи- мых практических работ. Ряд практических работ и вопросов от- ражают теоретические положения теории функциональных систем П.К. Анохина, развитие которой продолжается в научно-педаго- гическом комплексе кафедры нормальной физиологии Первого МГМУ имени И.М. Сеченова с НИИ нормальной физиологии имени П.К. Анохина. Предисловие Sudakov-Practicum-17_2016.indd 3 28.01.2016 15:36:01 4 Теоретические вопросы 1. Свойства возбудимых тканей. Сравнительная характеристика раздражимости и возбудимости. 2. Покой и возбуждение. Роль ионных каналов в мембране возбу- димой клетки при функциональном покое, местном и распро- страняющемся возбуждении. 3. Возбуждение и возбудимость. Рефрактерность и экзальтация. 4. Методы исследования функций возбудимых тканей. Примене- ние макро- и микроэлектродов при исследовании возбуждения. Практические работы Работа 1.1. Приготовление нервно- мышечного препарата По отношению к внешнему раздражению ткани организма де- лятся на невозбудимые (эпителиальная, соединительная, костная) и возбудимые (нервная и мышечная). При раздражении нервной и мышечной ткани в ней возникает возбуждение, которое распро- страняется по этой ткани вдоль от места раздражения. Нервно-мы- шечный препарат лягушки является классическим объектом для изучения функций возбудимых тканей. Цель работы. Научиться выделять возбудимую ткань лягушки для изучения ее свойств. Оснащение: набор хирургических инструментов, физиологичес- кий раствор для холоднокровных животных, марля, эфир. Экспери- мент выполняют на лягушке. Занятие 1. Возбуждение нервной и мышечной ткани Sudakov-Practicum-17_2016.indd 4 28.01.2016 15:36:01 5 Содержание работы Наркотизированную лягушку оборачивают марлей так, чтобы лапки ее были прижаты к туловищу, а голова оставалась свобод- ной. Ножницами отсекают верхнюю челюсть за глазными буграми. В центральный канал вводят зонд и разрушают спинной мозг. При втором способе обездвиживания лягушки большим пальцем накло- няют вперед голову лягушки и находят углубление кзади от заты- лочной кости. Вертикально вводят в субокципитальное отверстие конец зонда на глубину 1–2 мм, поворачивают зонд параллельно спинномозговому каналу, вводят в него зонд, который продвигают до крестцово-копчикового соединения. Круговыми движениями разрушают спинной мозг. Выводят иглу из центрального канала и, повернув ее на 180°, разрушают головной мозг. Критерием разруше- ния мозга является полное расслабление скелетных мышц лягушки и отсутствие защитных двигательных рефлексов на пощипывание кожи и потягивание за лапку. Взяв лягушку за задние лапки, поворачивают вниз брюшком и, отступив на 1,5 см выше копчика, перерезают позвоночный столб с окружающими тканями (рис. 1). Отделяют внутренние органы и брюшную стенку от задней части туловища. В руке остаются задние лапки с тазовой костью и небольшим отделом позвоночного столба. Захватив край кожи пинцетом, снимают ее с лапок. Вырезают коп- чик. По средней линии осторожно разделяют лапки, перерезая лоб- ковое соединение. Одну лапку заворачивают в марлю, смоченную физиологическим раствором, с целью сохранения ее для второго эксперимента. На другой лапке подводят лезвие ножниц под пояс- нично-крестцовое сплетение и отделяют тазовую кость так, чтобы сплетение осталось соединенным с позвоночным столбом. Распола- гают препарат дорсальной поверхностью вверх. Раздвинув стеклян- ным крючком двуглавую и полуперепончатую мышцы, находят на бедре седалищный нерв. Приподнимают его и на всем протяжении осторожно отделяют от окружающих тканей. Бедренную кость и мышцы бедра отделяют от препарата выше коленного сустава. Затем переходят к выделению икроножной мышцы. Для этого отделяют мышцу от голени. Кости голени и другие мышцы голени удаляют, перерезая их ниже коленного сустава и выше пяточного сустава. Стопу отрезают ниже пяточного сустава. Занятие 1. Возбуждение нервной и мышечной ткани Sudakov-Practicum-17_2016.indd 5 28.01.2016 15:36:01 6 НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ. ПРАКТИКУМ В результате получают нервно-мышечный препарат, который является универсальным объектом для исследования функций ске- летных мышц и нервов. Рис. 1. Этапы приготовления нервно-мышечного препарата: 1 — пере- резка позвоночника после обездвиживания лягушки; 2 — снятие кожи с задних конечностей; 3 — линия разделения нижней части туловища; 4 — удаление копчиковой кости; 5, 6 — этапы выделения седалищного нерва; 7 — выделение икроножной мышцы и места перерезки бедра и голени; 8 — нервно-мышечный препарат Следует помнить, что при небрежном приготовлении препарата (прикосновении к нерву руками или металлическими предметами, натяжении, высыхании, механических повреждениях) препарат быстро теряет возбудимость. Поэтому во время проведения опыта необходимо прикасаться к нерву стеклянным крючком и часто ув- лажнять нерв и мышцы физиологическим раствором. Оформление протокола 1. Записать ход работы. 2. Зарисовать основные этапы приготовления нервно-мышечного препарата. Sudakov-Practicum-17_2016.indd 6 28.01.2016 15:36:01 7 Занятие 1. Возбуждение нервной и мышечной ткани Работа 1.2. Сравнение возбудимости нерва и мышцы Возбуждение — это процесс, характеризующийся изменением заряда мембраны при действии определенной силы раздражения. Возбудимость — это свойство возбудимой ткани возбуждаться при действии раздражения. Мерой возбудимости является порог раздра- жения. Порог раздражения — это минимальная сила раздражения, которая вызывает распространяющееся возбуждение, характеризу- ющееся потенциалом действия. Величина порога раздражения для каждой клетки индивидуальна и зависит от разности между уровнем заряда мембраны и уровнем критической деполяризации. Возбуди- мость и порог раздражения находятся в обратно пропорциональной зависимости. Чем больше порог, тем меньше возбудимость и наобо- рот. Так, например, нервная ткань обладает высокой возбудимостью и низким порогом, а мышечная ткань — низкой возбудимостью и высоким порогом. Для того чтобы исследовать, что происходит с возбудимостью при возбуждении, необходимо после первого раздражения, вызыва- ющего возбуждение, многократно повторно раздражать возбудимую ткань в различные фазы потенциала действия. Необходимо для ка- ждой фазы потенциала действия найти порог раздражения, то есть минимальную силу раздражения, ко- торая вызовет второе возбуждение. График изменения возбудимости во время потенциала действия строится экспериментально по точкам, в отли- чие от графика потенциала действия, который регистрируется на осцилло- графе при раздражении возбудимой ткани (рис. 2). Рис. 2. Изменения возбудимости при возбуждении: В — возбудимость; СП — супернормальная возбудимость; АР — абсолютная рефрактерность; ОР — относительная рефрактерность; ЭК — экзальтация; СБ — субнормаль- ная возбудимость Sudakov-Practicum-17_2016.indd 7 28.01.2016 15:36:01 8 НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ. ПРАКТИКУМ Во время предспайка разница между уровнем заряда мембраны и уровнем критической деполяризации уменьшается. Появляется возможность дополнительным пороговым раздражением меньшей величины быстрее открыть поры для ионов Na и достичь уровня критической деполяризации мембраны и быстрее вызвать потенци- ал действия. Возбудимость как обратная величина порога при этом увеличивается и становится супернормальной. При спайке открываются все поры для ионов Na , и натрий по- ступает снаружи внутрь клетки. Поэтому никакая величина раздра- жения не способна усилить процесс возбуждения. Порог раздраже- ния увеличивается до бесконечности, а возбудимость, как обратная величина, падает до нуля. Падение происходит мгновенно при до- стижении зарядом мембраны уровня ее критической деполяриза- ции. Наступает период абсолютной рефрактерности или полной невозбудимости. Свойство возбуждаться исчезает, так как мембрана уже возбуждена. Во время реполяризации поры для ионов Na постепенно закры- ваются, поэтому появляется возможность их заново открыть допол- нительным раздражением. Однако сила раздражения должна быть выше, чем величина исходного порогового раздражения. Наступает период относительной рефрактерности, когда возбудимость посте- пенно восстанавливается до исходного уровня. Фазы абсолютной и относительной рефрактерности имеют важное физиологическое значение для понимания механизмов многих функциональных про- цессов в возбудимых тканях. Во время отрицательного следового потенциала разница между уровнем заряда мембраны и уровнем критической деполяризации меньше, чем в состоянии покоя. Порог раздражения также меньше, а возбудимость больше. Наступает стадия экзальтации, имеющая самостоятельное значение в ряде физиологических процессов. Во время положительного следового потенциала разница между уровнем заряда мембраны и уровнем критической деполяризации увеличивается, порог раздражения увеличивается, и возбудимость уменьшается. Наступает период субнормальной возбудимости, или вторичной относительной рефрактерности. Цель работы. Научиться измерять возбудимость нерва и мыш- цы. Сравнить возбудимость нерва и мышцы по величине порога раздражения. Sudakov-Practicum-17_2016.indd 8 28.01.2016 15:36:01 9 Занятие 1. Возбуждение нервной и мышечной ткани Оснащение: кимограф, универсальный штатив с вертикальным миографом, пластина с раздражающими электродами для нерва, электрический стимулятор, двухполюсный ключ, чернила, бумага, физиологический раствор для холоднокровных животных. Экспе- римент выполняют на лягушке. Содержание работы Собирают установку по схеме, представленной на рис. 3. Рис. 3. Установка для графической регистрации мышечных сокра- щений: 1 — электрический стимулятор; 2 — универсальный штатив; 3 — вертикальный миограф; 4 — икроножная мышца лягушки, фикси- рованная за коленный сустав к верхнему крючку и за пяточное сухожи- лие к нижнему крючку; 5 — регистрирующий рычажок; 6 — кимограф; 7 — барабан кимографа с закрепленной на нем бумагой; 8 — двухпо- люсный ключ; 9 — седалищный нерв; 10 — столик с электродами для раздражения нерва Приготовленный нервно-мышечный препарат закрепляют за два крючка миографа, накалывая на верхний крючок коленный сустав и на нижний крючок сухожилие с пяточными костями. Седалищ- ный нерв располагают горизонтально так, чтобы он контактировал с раздражающими электродами, вмонтированными в пластиковый столик-ванночку. Под нерв и на него помещают тонкий слой ваты, обильно смоченной физиологическим раствором. Включают сти- мулятор. Ручку плавной регулировки напряжения устанавливают в положение “0 В”, а переключатель частоты — в положение “1 Гц”. Sudakov-Practicum-17_2016.indd 9 28.01.2016 15:36:01 10 НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ. ПРАКТИКУМ Двухполюсный ключ устанавливают в положение “Нерв” и, посте- пенно вращая ручку плавной регулировки силы тока, находят его минимальную силу (порог раздражения), вызывающую сокращение мышцы. Подводят к ленте кимографа рычажок миографа с писчи- ком, наполненным чернилами, и записывают мышечное сокраще- ние при непрямом раздражении мышцы. Затем переводят ключ в положение “Мышца” и аналогичным способом определяют порог раздражения мышцы при ее прямом раздражении. Запись произво- дят на ленте кимографа (рис. 4). Рис. 4. Миограмма икро- ножной мышцы лягушки при непрямом (А) и прямом (Б) раздражении с помощью одиночных ударов тока. Стрелками показаны момен- ты нанесения раздражения, цифрами — сила раздраже- ния в вольтах Оформление протокола 1. Зарисовать схему установки. 2. Записать ход опыта. 3. Вклеить полученную миограмму в тетрадь, сделать на ней обоз- начения. 4. В выводе дать обоснованную сравнительную оценку возбуди- мости нерва и мышцы в соответствии с величиной порогов их раздражения. Контрольные вопросы 1. Описание строения и функции биологических мембран. Мемб- ранно-ионные механизмы происхождения биопотенциалов в по- кое. Методы регистрации мембранных потенциалов. Изменение проницаемости клеточных мембран при возбуждении. 2. Характеристика видов раздражения возбудимых тканей. Харак- теристика порога раздражения. Особенности местного и распро- страняющегося процессов возбуждения. Сравнительная характе- ристика порога раздражения и реобазы. Sudakov-Practicum-17_2016.indd 10 28.01.2016 15:36:01 11 Занятие 1. Возбуждение нервной и мышечной ткани 3. Электрофизиологическая характеристика процесса возбуждения. Потенциал действия и его фазы. Ионные механизмы возбужде- ния. 4. Изменения проницаемости клеточной мембраны при возбужде- нии. Характеристика возбуждения и возбудимости. Изменение возбудимости при возбуждении. Характеристика рефрактернос- ти и экзальтации. 5. Законы раздражения возбудимых тканей: “все или ничего”, “силы — времени”, “аккомодации”, “полярный”. Характеристи- ка реобазы, хронаксии, аккомодации, катодической депрессии. Sudakov-Practicum-17_2016.indd 11 28.01.2016 15:36:01 12 Теоретические вопросы 1. Функции мышечной ткани. Механизм одиночного и слитного сокращения. 2. Особенности сокращения скелетных мышц и мышц внутренних органов. 3. Экспериментальные методы исследования функций изолиро- ванных мышц и оценка функционального состояния мышечной системы человека. Динамометрия. Практические работы Работа 2.1. Зависимость амплитуды мышечного сокращения от силы раздражения Морфологически различают три вида мышечной ткани: 1) ске- летную, поперечно-полосатую или исчерченную, 2) гладкую или неисчерченную и 3) миокардиальную поперечно-полосатую. Все мышцы обладают свойствами возбудимости, проводимости и со- кратимости. Сократимость — это свойство мышечной ткани укора- чиваться при пороговом и надпороговом раздражении. Мышечные сокращения бывают одиночные и тетанические, возникающие при ритмическом раздражении. Кроме того, различают изометричес- кие, изотонические и смешанные виды сокращений. При изомет- рическом сокращении увеличивается тонус мышцы без изменения ее длины. При изотоническом сокращении мышца укорачивается без изменения ее тонуса. Эти виды сокращений могут возникать при определенных условиях. Чаще происходят смешанные сокращения с изменением как длины, так и тонуса мышцы. В скелетной мышце каждое мышечное волокно подчиняется за- кону “Все или ничего”. Целая мышца не подчиняется этому закону, так как каждое мышечное волокно имеет свой порог раздражения |