Экстракардиальная (внесердечая) регуляция сердца

Эта регуляция осуществляется импульсами, поступающими к сердцу из ЦНС по блуж­дающим и симпатическим нервам.

Влияние на сердце блуждающих нервов впервые изучили братья Вебер (1845). Они установили, что раздражение этих нервов тормозит работу сердца вплоть до полной его остановки в диастолу. При электрическом раздражении периферического отрезка пере­резанного блуждающего нерва происходит урежение сердечных со­кращений. Это явление называется отрицательным хронотропным эффектом. Одновременно отмечается уменьшение амплитуды со­кращений — отрицательный инотропный эффект. При сильном раздражении блуждающих нервов работа сердца на некоторое время  прекращается. 

Влияние на сердце симпатических нервов впервые было изучено братьями Цион (1867), а затем И. П. Павловым. Ционы описали учащение сердечной деятельности при раздражении сим­патических нервов сердца (положительный хронотропный эф­фект); соответствующие волокна они назвали nn. accelerantes cordis (ускорители сердца). При раздражении симпатических нервов ускоряется спонтанная деполяризация клеток — водителей ритма в диастолу, что ведет к учащению сердечных сокращений.

И. П. Павлов (1887) обнаружил нервные волокна (усиливающий нерв), усиливающие сердечные сокращения без заметного учащения ритма (положительный инотропный эффект). Эти волокна являются специально тро­фическими, т. е. стимулирующими процессы обмена веществ.

Взаимодействие внутрисердечных и внесердечных нервных регуляторных механизмов

Центры блуждающих и симпатических нервов являются второй ступенью иерархии нервных центров, регулирующих работу сердца. Более высокая ступень этой иерархии — центры гипоталамической области, где имеются струк­туры, способные регулировать отдельные функции сердца. В есте­ственных условиях эти структуры не работают изолированно. Ги­поталамус представляет собой интегративный центр, который может изменять любые параметры сердечной деятельности и состояние любых отделов сердечно-сосудистой системы с тем, чтобы обеспечить потребности организма при поведенческих реакциях, возникающих в ответ на изменение условий окружающей (и внутренней) среды. При этом гипоталамус — исполнительный орган, обеспечивающий интегративную перестройку функций сердечно-со­судистой системы (и других систем) организма по сигналам, посту­пающим из расположенных выше отделов мозга — лимбической системы или новой коры. Раздражение определенных структур лим­бической системы или новой коры наряду с двигательными реак­циями изменяет функции сердечно-сосудистой системы: артериаль­ное давление, частоту сердечных сокращений и т. д.

Анатомическая близость в коре большого мозга центров, ответ­ственных за возникновение двигательных и сердечно-сосудистых реакций, способствует оптимальному вегетативному обеспечению поведенческих реакций организма.

Рефлекторная регуляция деятельности сердца

Осуществляется при участии всех перечисленных отделов ЦНС. Рефлекторные реакции могут как тормозить (замедлять и ослаблять), так и возбуждать (ускорять и усиливать) сердечные сокращения. Рефлекторные изменения работы сердца возникают при раздра­жении различных рецепторов. Особое значение в регуляции работы сердца имеют рецепторы, расположенные в некоторых участках сосудистой системы. Эти рецепторы возбуждаются при изменении давления крови в сосудах или при воздействии гуморальных (хи­мических) раздражителей. Участки, где сосредоточены такие рецеп­торы, получили название сосудистых рефлексогенных зон. Наиболее значительна роль рефлексогенных зон, расположенных в дуге аорты и в области разветвления сонной артерии. Здесь находятся окончания центростремительных нервов, раздражение которых рефлекторно вызывает урежение сердечных сокращений. Эти нервные окончания представляют собой барорецепторы. Естественным их раздражите­лем служит растяжение сосудистой стенки при повышении давления в тех сосудах, где они расположены. Поток афферентных нервных импульсов от этих рецепторов повышает тонус ядер блуждающих нервов, что приводит к замедлению сердечных сокращений. Чем выше давление крови в сосудистой рефлексогенной зоне, тем чаще возникают афферентные импульсы.

Рефлекторные изменения сердечной деятельности можно вызвать раздражением рецепторов и других кровеносных сосудов. Например, при повышении давления в легочной артерии замедляется работа сердца. Можно изменить сердечную деятельность и путем раздра­жения рецепторов сосудов многих внутренних органов.

Обнаружены также рецепторы в самом сердце: эндокарде, мио­карде и эпикарде; их раздражение рефлекторно изменяет и работу сердца, и тонус сосудов.

В правом предсердии и в устьях полых вен имеются механорецепторы, реагирующие на растяжение (при повышении давления в по­лости предсердия или в полых венах). Залпы афферентных импульсов от этих рецепторов проходят по центростремительным волокнам блуждающих нервов к группе нейронов ретикулярной формации ство­ла мозга, получивших название «сердечно-сосудистый центр». Аф­ферентная стимуляция этих нейронов приводит к активации нейронов симпатического отдела автономной нервной системы и вызывает рефлек­торное учащение сердечных сокращений. Импульсы, идущие в ЦНС от механорецепторов предсердий, влияют и на работу других органов.

Классический пример вагального рефлекса описал в 60-х годах прошлого века Гольц: легкое поколачивание по желудку и кишеч­нику лягушки вызывает остановку или замедление сокращений сердца. Остановка сердца при ударе по передней брюшной стенке наблюдалась также у человека. Центростремительные пути этого рефлекса идут от желудка и кишечника чревному нерву в спинной мозг и достигают ядер блуждающих нервов в продолго­ватом мозге. Отсюда начинаются центробежные пути, образованные ветвями блуждающих нервов, идущими к сердцу. К числу вагальных рефлексов относится также глазосердечный рефлекс Ашнера (урежение сердцебиений на 10—20 в минуту при надавливании на глазные яблоки).

Рефлекторное учащение и усиление сердечной деятельности на­блюдаются при болевых раздражениях и эмоциональных состояниях: ярости, гневе, радости, а также при мышечной работе. Изменения сердечной деятельности при этом вызываются импульсами, посту­пающими к сердцу по симпатическим нервам, а также ослаблением тонуса ядер блуждающих нервов.

Условнорефлекторная регуляция деятельности сердца

Эмоции вызывают изменение сердечной деятельности, что указывает на важное значение коры большого мозга в регуляции деятельности сердца. Кора большого мозга обеспечивает приспособительные реакции организма не только к текущим, но и к будущим событиям. По механизму условных рефлексов сигналы, предвещающие наступле­ние этих событий или значительную вероятность их возникновения, могут вызвать перестройку функций сердца и всей сердечно-сосу­дистой системы в той мере, в какой это необходимо, чтобы обеспечить предстоящую деятельность организма

Гуморальная регуляция деятельности сердца

Изменения работы сердца наблюдаются при действии на него ряда биологически активных веществ, циркулирующих в крови. Так, катехоламины (адреналин, норадреналин) увеличивают си­лу и учащают ритм сердечных сокращений (при физических нагрузках или эмоцио­нальном напряжении мозговой слой надпочечников выбрасывает в кровь большое количество адреналина, что приводит к усилению сердечной деятельности, крайне необходимому в данных условиях). Гормоны коры надпочечников, ангиотензин и серотонин также увеличивают силу сокращений миокарда, а ти­роксин учащает сердечный ритм. Гипоксемия (снижение содержания кислорода в крови), гиперкапния (состояние организма, при котором наблюдается повышенное содержание в артериальной крови и тканях человека углекислого газа) и ацидоз ((от лат. acidus — кислый), изменение кислотно-щелочного равновесия организма в результате недостаточного выведения и окисления органических кислот) угнетают сократительную активность миокарда.

Эндокринная функция сердца

Миоциты предсердий образуют атриопептид, или натрийуретический гормон. Стимулируют секрецию этого гормона растяжение предсердий притекающим объемом крови, изменение уровня натрия в крови, содержание в крови вазопрессина, а также влияния экстракардиальных нервов. Натрийуретический гормон обладает ши­роким спектром физиологической активности. Он сильно повышает экскрецию почками ионов Na+ и Сl-, подавляя их реабсорбцию в канальцах нефронов. Натрийуретический гормон подавляет секрецию ренина, ингибирует эффекты ангиотензина II и альдостерона. На­трийуретический гормон расслабляет гладкие мышечные клетки мел­ких сосудов, способствуя тем самым снижению артериального дав­ления.

Лекция № 4.

Тема: Дыхание. Органы дыхания человека.

План: Значение дыхания. Типы дыхания. Легочное дыхание. Воздухоносные пути и альвеолы: особенности строения, связанные с функцией. Оболочки воздухоносных путей, их значение. Плевральная полость легких, ее значение. Регуляция дыхания. Механизм дыхательных движений. Значение сурфактанта в функции легких. Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха. Перенос газов кровью. Механизм переноса кровью кислорода и углекислого газа и роль эритроцитов в его осуществлении.

Значение дыхания. Дыхание—необходимый для жизни процесс постоянного обмена газами между организмом и окружающей средой. Дыхание обеспечивает постоянное поступление в организм кислорода, необходимого для осуществления окислитель­ных процессов, являющихся основным источником энергии. Без доступа кислорода жизнь может продолжаться лишь несколько минут. При окислительных процессах образуется углекислый газ, который должен быть удален из организма. В понятие дыхание включают следующие процессы:

1) внешнее дыхание—обмен газов между внешней средой и легкими—легочная вентиляция;

2) обмен газов в легких между альвеолярным воздухом и кровью капилляров—легочное дыхание;

3) транспорт газов кровью, перенос кислорода от легких к тканям и углекислого газа из тканей в легкие;

4) обмен газов в тканях;

5) внутреннее, или тканевое, дыхание—биологические процессы, происходящие в митохондриях клеток.

Нарушение любого из этих процессов создает опасность для жизни человека.

К органам дыхания относятся полость носа, глотка, гортань, трахея, бронхи и легкие. Все органы дыхания (кроме легких) являются воздухоносными путями, они проводят воздух извне в легкие и из легких наружу. Легкие образуют дыхательную часть, поскольку в легких происходит газообмен между воздухом и кровью. Кроме того дыхательная система человека включает костно-мышечную систему, обеспечивающую дыхательные движения: к ней относятся ребра, межреберные и другие вспомогательные мышцы, диафрагма.

Воздухоносные пути

Воздухоносные пути и дыхательный путь начинаются носовой полостью. Воздухоносные пути имеют в своих стенках или костную основу (носовая полость), или хрящи (гортань, трахея, бронхи). Поэтому эти органы сохраняют просвет, не спадаются. Крылья носа и ноздри поддерживаются парой больших хрящей крыльев и несколькими мелкими. Этот гибкий скелет носа держит постоянно раскрытыми ноздри, через которые верхние дыхательные пути сообщаются с внешней средой. Слизистая оболочка воздухоносных путей покрыта мерцательным эпителием, реснички их клеток своими движениями изгоняют наружу вместе со слизью попавшие в дыхательные пути инородные частицы.

В носовой полости вдыхаемый воздух согревается (или, наоборот, охлаждается, если он сильно нагрет), частично очищается от пыли и увлажняется. Поэтому очень важно, чтобы дыхание происходило через нос, а не через рот, как это бывает, например, при патологических разрастаниях слизистой оболочки носовой полости (при полипах), когда затруднено носовое дыхание. Находящиеся во вдыхаемом воздухе пахучие вещества раздражают обонятельные рецепторы, в которых возникают обонятельные нервные импульсы.

Спереди полость носа закрывает (и защищает) наружный нос. Спинка носа, имеющая костную основу, книзу переходит в его верхушку. Крылья носа (боковые его части) укреплены хрящевыми пластинками —хрящами крыльев носа. Полость носа разделена перегородкой на правую и левую половины. Сзади полость носа через отверстия — хоаны сообщается с верхним отделом глотки — носоглоткой, на боковых стенках располагаются три носовые раковины: верхняя, средняя и нижняя, свисающие в полость носа. Между раковинами находятся носовые ходы: верхний, средний и нижний.

В слизистой оболочке, покрывающей верхние отделы полости носа (верхние носовые раковины и верхние носовые ходы), располагаются обонятельные рецепторы, воспринимающие различные запахи. Эта часть полости носа получила название обонятельной области. Зону нижних и средних носовых ходов называют дыхательной областью.

В носовую полость открываются воздухоносные придаточные полости (пазухи) носа: лобная, верхнечелюстная (гайморова пазуха), клиновидная и решетчатые лабиринты. Воздухоносные придаточные пазухи не только уменьшают вес (массу) черепа, но и служат резонаторами звуков, голоса.

Из полости носа вдыхаемый воздух через хоаны попадает в носоглотку—верхнюю часть глотки. Затем, пройдя через ротовую часть глотки, где пересекает пищеварительный путь, попадает в гортань. В ротовую часть глотки поступает также воздух при дыхании через рот.

В глотку открываются также полость носа, гортань и слуховые трубы, соединяющие полость глотки со средним ухом. Глотка ребенка отличается меньшей длиной, большей шириной и низким расположением слуховой трубы. Особенности строения носоглотки приводят к тому, что заболевания верхних дыхательных путей у детей часто осложняются воспалением среднего уха, так как инфекция легко проникает в ухо через широкую и короткую слуховую трубу.

Следующее звено воздухоносных путей—гортань. При глотании, разговоре, кашле гортань смещается вверх-вниз. Вверху гортань сообщается с глоткой, внизу гортань переходит в трахею. Спереди и с боков к гортани прилежит щитовидная железа.

Скелет гортани образован хрящами, соединенными между собой суставами, связками и мышцами. Хрящами гортани являются щитовидный, перстневидный, черпаловидные хрящи и надгортанник. Щитовидный хрящ самый крупный, состоит из двух четырехугольных пластинок, впереди соединенных под прямым углом. Этот угол выступает кпереди, образуя возвышение, хорошо выраженное у мужчин (адамово яблоко). Книзу от щитовидного хряща располагается перстневидный хрящ, соединенный с щитовидным хрящом при помощи двух суставов. Сзади на пластинке перстневидного хряща находятся два подвижных черпаловидных хряща, над которыми лежат также парные миниатюрные рожковидные и клиновидные хрящи. Вход в гортань со стороны глотки закрывает эластичный надгортанник.

Внутренняя поверхность гортани выстлана слизистой оболочкой, которая образует две пары складок, замыкающих вход в гортань во время глотания.

Полость гортани подразделяется на три отделав верхний, средний и нижний. Верхний отдел, суживающийся книзу до преддверных связок, называется преддверием гортани. Средний отдел находится между преддверными (ложными) складками вверху и голосовыми (истинными) складками внизу. В этом самом узком отделе гортани могут застрять предметы, попавшие в дыхательные пути. Справа и слева между преддверными и голосовыми складками имеются углубления — желудочки гортани.

Нижняя пара складок покрывает голосовые связки. Пространство между голосовыми связками называют голосовой щелью. При спокойном дыхании ширина голосовой щели составляет 5 мм. При голосообразовании, особенно при пении, крике, голосовая щель расширяется до максимальных ее размеров — до 15 мм. Нижний отдел гортани переходит в трахею. Таким образом, гортань не только связывает глотку с трахеей, но и участвует в речевой функции.

Половые отличия гортани в раннем возрасте не наблюдаются. В дальнейшем рост гортани у мальчиков идет несколько быстрее, чем у девочек. В период полового созревания появляются половые различия в строении гортани. У мальчиков образуется кадык, удлиняются голосовые связки, гортань становится шире и длиннее, чем у девочек, происходит ломка голоса. Более низкий голос у мужчин зависит от большей, чем у женщин и детей длины голосовых связок.

Хрящи гортани, тонкие у новорожденного, с возрастом становятся более толстыми, однако долго сохраняют свою гибкость. В пожилом и старческом возрасте в хрящах гортани, кроме надгортанника, откладываются соли кальция; хрящи окостеневают, становятся хрупкими и ломкими.

От нижнего края гортани отходит трахея. Трахея простирается от нижнего края VI шейного позвонка до верхнего края V грудного позвонка. Трахея имеет скелет в виде 16—20 хрящевых полуколец, не замкнутых сзади и соединенных кольцевыми связками. Слизистая оболочка трахеи покрыта мерцательным эпителием, содержит много желез и лимфоидных узелков.

Длина трахеи увеличивается в соответствии с ростом туловища, максимальное ускорение роста трахеи отмечено в возрасте 14—16 лет. Окружность трахеи увеличивается соответственно увеличению объема грудной клетки. Трахея разветвляется на два бронха, правый из которых более короткий и широкий. Правый главный бронх является как бы продолжением трахеи. Наибольший рост бронхов происходит в первый год жизни и в период полового созревания.

Левый бронх отходит от бифуркации трахеи (разветвление трахеи на два бронха) почти под прямым углом, а правый несколько скошен книзу. Случайно попадающие в трахею инородные тела вследствие этого обычно оказываются в правом бронхе, где и обнаруживаются при рентгеноскопическом исследовании.

В воротах легких главные бронхи делятся на долевые. В правом легком имеется три долевых бронха, в левом — два. Долевые бронхи делятся на сегментарные. Разветвление бронхов в легком называют бронхиальным деревом.

Легкие - основной орган дыхания. Правое и левое легкие располагаются в грудной полости, справа и слева от сердца и крупных кровеносных сосудов. По форме легкое напоминает конус с закругленной верхушкой и основанием, обращенным к диафрагме. Покрыты легкие серозной оболочкой — плеврой, образующей вокруг каждого легкого замкнутый плевральный мешок — плевральную полость. Она заполненная серозной жидкостью (около 1—2 мл), которая облегчает скольжение листков плевры при дыхательных движениях.

Каждое легкое глубокими бороздами (щелями) разделено на доли. У правого легкого три доли: верхняя, средняя и нижняя, у левого легкого две доли — нижняя и верхняя. У долей выделяют сегменты (по 10 в каждом легком), границы между которыми на поверхности легкого не видны. Сегменты легкого состоят из долек. В одном сегменте насчитывают примерно 80 долек.

Самые тонкие веточки бронхиального дерева называют бронхиолами. Тонкие бронхиолы входят в легочные дольки (дольковый бронх диаметром 1 мм) и внутри них делятся на концевые (терминальные) бронхиолы, а концевые — на дыхательные (респираторные) бронхиолы. Бронхиолы разветвляются на альвеолярные ходы с мешочками, стенки которых образованы множеством легочных пузырьков — альвеол. Альвеолы являются конечной частью дыхательного пути. Стенки легочных пузырьков состоят из одного слоя плоских эпителиальных клеток. Каждая альвеола окружена снаружи густой сетью капилляров. Через стенки альвеол и капилляров происходит обмен газами—из воздуха в кровь переходит кислород, а из крови в альвеолы поступают углекислый газ и пары воды. Одна концевая бронхиола с ее разветвлениями — дыхательными бронхиолами, альвеолярными ходами и альвеолами — называется альвеолярным (дыхательным) деревом, или легочным ацинусом (гроздью). Ацинус является структурно-функциональной единицей легкого.

В обоих легких насчитывают около 600—700 млн. альвеол, а их поверхность достигает 120-150 м². Большая поверхность альвеол способствует лучшему газообмену. Через обширную поверхность альвеол происходит диффузия кислорода и углекислого газа. Во время физической работы, когда при глубоких входах альвеолы значительно растягиваются, размеры дыхательной поверхности увеличиваются. При глубоком вдохе альвеолы растягиваются и их поверхность достигает 100—150 м². Также велика и поверхность капилляров в легких. Чем больше общая поверхность альвеол, тем интенсивнее происходит диффузия газов.

Легкие у детей растут главным образом за счет увеличения объема альвеол (у новорожденного диаметр альвеолы 0,07 мм, у взрослого он достигает уже 0,2 мм). В возрасте от 3 до 7 лет темпы роста легких снижаются. Особенно энергично растут альвеолы после 12 лет.

Дыхательные движения. Обмен газов между атмосферным воздухом и воздухом, находящимся в альвеолах, происходит благодаря ритмическому чередованию актов вдоха и выдоха.

В легких нет мышечной ткани, и поэтому активно они сокращаться не могут. Активная роль в акте вдоха и выдоха принадлежит дыхательным мышцам. При параличе дыхательных мышц дыхание становится невозможным, хотя органы дыхания при этом не поражены.

Механизм вдоха и выдоха. Благодаря ритмичному сокращению диафрагмы (16— 18 раз в минуту) и других дыхательных мышц (наружных межреберных мышц, мышц плечевого пояса, шеи) объем грудной клетки то увеличивается (при вдохе), то уменьшается (при выдохе). При расширении грудной клетки легкие пассивно растягиваются, расширяются.

При вдохе сокращаются наружные межреберные мышцы и диафрагма. Межреберные мышцы приподнимают ребра и отводят их несколько в сторону. Объем грудной клетки при этом увеличивается. При сокращении диафрагмы ее купол уплощается, что также ведет к увеличению объема грудной клетки. При глубоком дыхании принимают участие и другие мышцы груди и шеи. Легкие, находясь в герметически закрытой грудной клетке, пассивно следуют во время вдоха и выдоха за ее движущимися стенками, так как при помощи плевры они приращены к грудной клетке. Этому способствует и отрицательное давление в грудной полости. Отрицательное давление — это давление ниже атмосферного. Во время вдоха оно ниже атмосферного на 9—12 мм рт. ст., а во время выдоха—на 2—6 мм рт. ст.

Поэтому воздух через дыхательные пути извне устремляется в легкие. Так происходит вдох. При глубоком вдохе, форсированном дыхании сокращаются не только дыхательные мышцы, но и вспомогательные. Выдох осуществляется при расслаблении мышц вдоха и сокращении мышц выдоха (внутренние межреберные мышцы, мышцы передней брюшной стенки). Приподнятая и расширенная при вдохе грудная клетка в силу своей тяжести и при действии ряда мышц опускается. Растянутые легкие благодаря своей эластичности уменьшаются в объеме. При этом давление в легких резко возрастает и воздух покидает легкие. Так происходит выдох. При кашле, чихании, в быстром выдохе участвуют мышцы живота, брюшного пресса, ребра (грудная клетка) опускаются, диафрагма резко поднимается. При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает 500 мл воздуха. Это количество воздуха (500 мл) называют дыхательным объемом.

Дыхание новорожденного ребенка частое и поверхностное. Частота подвержена значительным колебаниям — 48—63 дыхательных цикла в минуту во время сна. У детей первого года жизни частота дыхательных движений в минуту во время бодрствования 50—60, а во время сна—35—40. У детей 1-—2 лет во время бодрствования частота дыхания 35—40, у 2—4-летних — 25—35 и у 4—6-летних—23—26 циклов в минуту. У детей школьного возраста происходит дальнейшее урежение дыхания (18—20 раз в минуту).

Следует отметить, что внутренняя поверхность альвеол содержит сурфактант. Сурфактант - внеклеточный липидный слой с небольшим количеством гидрофобных белков, выстилающий поверхность лёгочных альвеол и предотвращающий слипание стенок альвеол во время выдоха (рис.13).

Рис. 13. Влияние сурфактанта на функцию альвеол.

Примечание: А - сурфактант уменьшает поверхностное натяжение жидкости, выстилающей поверхность альвеол, и предотвращает слипание стенок альвеол во время выдоха. Меньшее давление воздуха необходимо, чтобы наполнить альвеолы воздухом; Б - в отсутствие сурфактанта или при его недостаточном образовании (у недоношенных детей) стенки альвеол во время выдоха спадаются, и требуется давление воздуха в 10 раз большее, чтобы наполнить альвеолы.

Типы дыхания. Постепенность созревания костно-мышечного аппарата дыхательной системы и особенности его развития у мальчиков и девочек определяют возрастные и половые различия типов дыхания. У детей раннего возраста ребра имеют малый изгиб и занимают почти горизонтальное положение. Верхние ребра и весь плечевой пояс расположены высоко, межреберные мышцы слабые. В связи с такими особенностями у новорожденных преобладает диафрагмальное дыхание с незначительным участием межреберных мышц. Диафрагмальный тип дыхания сохраняется до второй половины первого года жизни. По мере развития межреберных мышц и роста ребенка грудная клетка опускается вниз и ребра принимают косое положение. Постепенно дыхание грудных детей становится грудобрюшным, с преобладанием диафрагмального, причем в верхнем отделе грудной клетки подвижность остается все еще небольшой.

В возрасте от 3 до 7 лет в связи с развитием плечевого пояса все более начинает преобладать грудной тип дыхания, и к 7 годам он становится выраженным.

В 7—8 лет выявляются половые отличия в типе дыхания: у мальчиков становится преобладающим брюшной тип дыхания, у девочек—грудной. Заканчивается половая дифференцировка дыхания к 14—17 годам. Следует заметить, что тип дыхания у юношей и девушек может меняться в зависимости от занятий спортом, трудовой деятельностью.

Дыхательный центр. Регуляция дыхания осуществляется центральной нервной системой, специальные области которой обусловливают автоматическое дыхание—чередование вдоха и выдоха и произвольное дыхание, обеспечивающее приспособительные изменения в системе органов дыхания, соответствующие конкретной внешней ситуации и осуществляемой деятельности. Группа нервных клеток, ответственная за осуществление дыхательного цикла, называется дыхательным центром. Дыхательный центр расположен в продолговатом мозге, его разрушение приводит к остановке дыхания.

Дыхательный центр находится в состоянии постоянной активности: в нем ритмически возникают импульсы возбуждения. Эти импульсы возникают автоматически. Даже после полного выключения центростремительных путей, идущих к дыхательному центру, в нем можно зарегистрировать ритмическую активность. Автоматизм дыхательного центра связывают с процессом обмена ве­ществ в нем. Ритмические импульсы передаются из дыхательного центра по центробежным нейронам к межреберным мышцам и диафрагме, обеспечивая последовательное чередование вдоха и выдоха.

Деятельность дыхательного центра регулируется рефлекторно, импульсацией, поступающей из различных рецепторов, и гуморально, изменяясь в зависимости от химического состава крови.

Рефлекторная регуляция. К рецепторам, возбуждение которых по центростремительным путям поступает в дыхательный центр, относятся хеморецепторы, расположенные в крупных сосудах (артериях) и реагирующие на снижение напряжения в крови кислорода и увеличение концентрации двуокиси углерода, и механорецепторы легких и дыхательных мышц. На регуляцию дыхания оказывают влияние также рецепторы воздухоносных путей. Рецепторы легких и дыхательных мышц имеют особое значение в чередовании вдоха и выдоха, от них в большей степени зависит соотношение этих фаз дыхательного цикла, их глубина и частота.

При вдохе, когда легкие растягиваются, раздражаются рецепторы в их стенках. Импульсы от рецепторов легких по центростремительным волокнам блуждающего нерва достигают дыхательного центра, тормозят центр вдоха и возбуждают центр выдоха. В результате дыхательные мышцы расслабляются, грудная клетка опускается, диафрагма принимает вид купола, объем грудной клетки уменьшается и происходит выдох. Выдох, в свою очередь, рефлекторно стимулирует вдох.

В регуляции дыхания принимает участие кора головного мозга, обеспечивающая тончайшее приспособление дыхания к потребностям организма в связи с изменениями условий внешней среды и жизнедеятельности организма. Человек может произвольно, по своему желанию на время задержать дыхание, изменить ритм и глубину дыхательных движений. Влияниями коры головного мозга объясняются предстартовые изменения дыхания у спортсменов— значительное углубление и учащение дыхания перед началом соревнования.

Гуморальные влияния на дыхательный центр. Большое влияние на состояние дыхательного центра оказывает химический состав крови, в частности ее газовый состав. Накопление углекислого газа в крови вызывает раздражение рецепторов в кровеносных сосудах, несущих кровь к голове, и рефлекторно возбуждает дыхательный центр. Подобным образом действуют и другие кислые продукты, поступающие в кровь, например молочная кислота, содержание которой в крови увеличивается во время мышечной работы.

Особенности регуляции дыхания в детском возрасте. К моменту рождения ребенка его дыхательный центр способен обеспечивать ритмичную смену фаз дыхательного цикла (вдох и выдох), но не так совершенно, как у детей старшего возраста. Это связано с тем, что к моменту рождения функциональное формирование дыхательного центра еще не закончилось. Об этом свидетельствует большая изменчивость частоты, глубины, ритма дыхания у детей раннего возраста. Возбудимость дыхательного центра у новорожденных и грудных детей низкая. Дети первых лет жизни отличаются более высокой устойчивостью к недостатку кислорода (гипоксии), чем дети более старшего возраста.

По мере созревания коры больших полушарий совершенствуется возможность произвольно изменять дыхание — подавлять дыхательные движения или производить максимальную вентиляцию легких.

У взрослого человека во время мышечной работы увеличивается легочная вентиляция в связи с учащением и углублением дыхания. Такие виды деятельности, как бег, плавание, бег на коньках и лыжах, езда на велосипеде, резко повышают объем легочной вентиляции. У тренированных людей усиление легочного газообмена идет главным образом за счет увеличения глубины дыхания.

Дети же в силу особенностей их аппарата дыхания не могут при физических нагрузках значительно изменить глубину дыхания, а учащают дыхание. И без того частое и поверхностное дыхание у детей при физических нагрузках становится еще более частым и поверхностным. Это приводит к более низкой эффективности вентиляции легких, особенно у маленьких детей.

Научить детей правильно дышать при ходьбе, беге и других видах деятельности—одна из задач учителя. Одно из условий правильного дыхания—это забота о развитии грудной клетки. Для этого важно правильное положение тела, особенно во время сидения за партой, дыхательная гимнастика и другие физические упражнения, развивающие мускулатуру, приводящую в движение грудную клетку. Особенно полезны в этом отношении такие виды спорта, как плавание, гребля, катание на коньках, ходьба на лыжах.

Правильное положение тела детей при различных видах деятельности содействует расширению грудной клетки, облегчает глубокое дыхание. При согнутом положении туловища нарушается нормальная деятельность легких, ими поглощается меньшее количество воздуха, а вместе с этим и кислорода. Дыхательная гимнастика, плавание, гребля, катание на коньках, ходьба на лыжах особенно содействуют совершенствованию дыхания.

Лекция № 5

Тема: Пищеварение, его виды. Особенности пищеварения у человека

План: Функциональное значение желудочно-кишечного тракта. Пищеварительная, гомеостатическая и защитная функции органов пищеварения. Виды пищеварения (полостное, пристеночное и внутриклеточное). Строение стенки пищеварительного тракта. Моторная функция пищеварительного тракта. Секреторная функция пищеварительного тракта: слюнные железы. Состав слюны. Регуляция слюноотделения. Желудочный сок: состав и ферментативное действие. Механизм выделения желудочного сока. Поджелудочная железа и ее ферменты. Регуляция их выделения. Печень. Роль желчи в пищеварении. Непищеварительные функции печени. Пищеварение в двенадцатиперстной кишке. Пищеварение в кишечнике.

В пищеварительную систему входят полость рта, глотка, пищевод, желудок, тонкая и толстая кишки, печень, поджелудочная железа (рис. 14). Органы, составляющие пищеварительную систему, располагаются в области головы, шеи, грудной клетки, брюшной полости и таза.

Основная функция пищеварительной системы заключается в приеме пищи, механической и химической ее обработке, усвоении пищевых веществ и выделении непереваренных остатков.

Рис. 14.

Схема пищеварительного тракта:

1 — глотка;

2 — пищевод;

3 — желудок;

4 — место перехода желудка в двенадцатиперстную кишку;

5—место перехода двенадцатиперстной кишки в тощую;

6— тощая кишка;

7— нисходящая ободочная кишка;

8— сигмовидная ободочная кишка;

9 — прямая кишка;

10 — червеобразный отросток

(аппендикс);

11 — подвздошная кишка;

12 — слепая кишка;

13 — восходящая ободочная кишка;

14 — двенадцатиперстная кишка

Процесс пищеварения — начальный этап обмена веществ. С пищей человек получает энергию и необходимые для своей жизнедеятельности вещества. Однако поступающие с пищей белки, жиры и углеводы не могут быть усвоены без предварительной обработки. Необходимо, чтобы крупные сложные нерастворимые в воде молекулярные соединения превратились в более мелкие, растворимые в воде и лишенные своей специфичности. Этот процесс происходит в пищеварительном тракте и называется пищеварением, а образованные при этом продукты — продуктами переваривания.

По морфологическим признакам печень и поджелудочная железа относятся к группе паренхиматозных органов, а пищевод, желудок и кишечник имеют вид трубки, поэтому являются трубчатыми, или полыми, органами, стенки их ограничивают полость.

Имея различия по форме и функции, стенки трубчатых органов состоят из четырех оболочек:

внутренней — слизистой оболочки,

подслизистой основы,

мышечной оболочки и

наружной — серозной или соединительнотканной оболочки (адвентиции).

Слизистая оболочка покрывает обращенную в просвет органа поверхность, которая выстилается эпителиальной тканью. Эпителий выполняет защитную роль, являясь барьером между внутренней и внешней средой. Эпителий лежит на собственной пластинке слизистой оболочки, состоящей из рыхлой волокнистой соединительной ткани, в которой располагаются сосуды, нервы и другие образования. Несколько глубже лежит мышечная пластинка слизистой оболочки. Сокращаясь, мышечная пластинка образует складки слизистой оболочки. Железы слизистой оболочки выделяют слизь, пищеварительные соки, ферменты, разлагающие сложные вещества на простые.

Подслизистая основа составляет следующий слой полого органа. В подслизистой основе располагаются сосуды, нервы, могут проникать железы. Наличие подслизистой основы дает возможность слизистой оболочке смещаться и образовывать складки.

За подслизистой основой идет мышечная оболочка, образованная гладкой мышечной тканью и имеющая круговой (внутренний) и продольный (наружный) слои. В некоторых местах (например, при переходе одного отдела полого органа в другой) образуются утолщения — сжиматели, или сфинктеры. В результате такого строения мышечной оболочки возможны изменения в просвете полого органа и движение по нему содержимого.

Серозная оболочка покрывает снаружи большинство внутренних органов. Она образована слоем рыхлой волокнистой соединительной ткани и содержит эпителиальные клетки. Последние выделяют серозную жидкость для снижения трения между органами и стенками полостей.

Соединительная оболочка (адвентиция) покрывает меньшее количество органов по сравнению с серозной оболочкой и состоит также из рыхлой волокнистой соединительной ткани, но она не имеет эпителия.

Пищеварительная, гомеостатическая и защитная функции органов пищеварения.

Всасывание- процесс транспорта компонентов пищи из полости пищеварительного тракта во внутреннюю среду, кровь и лимфу организма. Всосавшиеся вещества разносятся по организму и включаются в обмен веществ тканей. В полости рта химическая обработка пищи сводится к частичному гидролизу  углеводов амилазой слюны, при котором расщепляется крахмал.

В желудке всасывается небольшое количество аминокислот, глюкозы, несколько больше воды и растворенных в ней минеральных солей, значительно всасывание растворов алкоголя. Всасывание питательных веществ, воды, электролитов осу­ществляется в основном в тонкой кишке и сопряжено с гидроли­зом питательных веществ. Всасывание зависит от величины по­верхности, на которой оно осуществляется. Особенно велика по­верхность всасывания в тонкой кишке. У человека поверхность слизистой оболочки тонкой кишки увеличена в 300—500 раз за счет складок, ворсинок и микроворсинок.

Моторика тонкой кишки обеспечивает перемешивание пристеночного слоя химуса, что важно для гидро­лиза и всасывания его продуктов. Доказано преимущественное всасывание разных веществ в различных отделах тонкой кишки.

Большое значение для всасывания имеют движения ворсинок слизистой оболочки тонкой кишки и микроворсинок энтероцитов. Сокращениями ворсинок лимфа с всосавшимися в нее веществами выдавливается из сжимающейся полости лимфатических сосудов.

Натощак ворсинки сокращаются редко и слабо, при наличии в кишке химуса сокращения ворсинок усилены и учащены (до 6 в 1 мин у собаки). Механические раздражения основания ворси­нок вызывают усиление их сокращений, тот же эффект наблюдает­ся под влиянием химических компонентов пищи. Скорость всасывания из тонкой кишки в большой мере зависит от уровня ее кровоснабжения. В свою очередь оно увеличивается при наличии в тонкой кишке продуктов, подлежащих всасыванию.

Всасывание питательных веществ в толстой кишке незначи­тельно, так как при нормальном пищеварении большая часть их уже всосалась в тонкой кишке. В толстой кишке всасывается боль­шое количество воды, в небольшом количестве могут всасываться глюкоза, аминокислоты и некоторые другие вещества.

Гомеостатическая функция органов пищеварения заключается в том ,что через стенки желудочно-кишечного тракта проходит большой объем крови, перекачиваемой сердцем,. Здесь в кровь всасываются растворенные питательные вещества, включая углеводы, жирные кислоты и аминокислоты, образующиеся при переваривании пищи.

Далеко не все всосавшиеся через стенку желудочно-кишечного тракта вещества могут использоваться клетками в том виде, в каком они поступили в кровь. Печень, изменяя химический состав многих из этих веществ, переводит их в более удобную для усвоения клетками форму; другие органы и ткани, в том числе липоциты, слизистая желудочно-кишечного тракта, почки, железы внутренней секреции, также способствуют изменению состава этих веществ или запасают их, пока в них не возникнет потребность.

Слизистая оболочка пищеварительного тракта относится к органам выделения и обладает экскреторной функцией. Благодаря экскреторной функции, которую выполняют главные пищеварительные железы и слизистая, желудочно-кишечный тракт участвует в поддержании кислотно-щелочного равновесия, регуляции объема водной фазы, сохранении концентрации солей. Это также коррегирующая функция. Наконец, благодаря тому, что в желудке вырабатывается особое вещество — фактор Кастла, пищеварительная система принимает участие в регуляции выработки и созревания эритроцитов — эритропоэза. 

Защитная роль органов пищеварения в следующем:

Соляная кислота желудочного сока обладает бактерицидным действием.

Кишечник имеет много лимфоидной ткани, которая обеспечивает защиту организма.

Защитная (барьерная) функция печени заключается в том, что в ней обезвреживаются многие токсические вещества (алкоголь и др.).

Желчь обладает избирательным бактерицидным действием.

Защитная функция печени проявляется и в том, что в кишечнике в результате брожения образуются такие токсические вещества как индол, фенол, скотол (из аминокислот), которые поступают в печень. Последняя превращает их в менее токсичные соединения, которые выделяются мочой.