Внутренняя среда организма. Кровь, основные функции, физиологическое значение

4. Взять мундштук в рот, сделать максимальный вдох ртом из атмосферы, а затем, зажав нос, произвести максимальный выдох через мундштук в спирометр. Выдох произвести плавно, без рывков, т.к. при быстром выдохе величина ЖЕЛ будет больше (за счет вращения по инерции).

5. Снять показания прибора по линии отсчета. Измерение повторить три раза. Максимальная величина из этих трех измерений будет ЖЕЛ (фактическая).

Рис. 6. Схема сухого спирометра: 1-мундштук; 2-шкала

6. Сделать несколько спокойных вдохов и выдохов в атмосферу. Взять мундштук в рот и продолжать спокойно дышать (без усилия), делая вдох через нос, а выдох - через рот в спирометр.

7. После пяти таких выдохов записать показания шкалы по линии отсчета и полученную цифру разделить на 5. Результат деления характеризует среднюю величину дыхательного объема (ДО).

8. При закрытом носе после обычного спокойного выдоха в атмосферу взять в рот мундштук и сделать дополнительно максимально глубокий выдох в спирометр. Снять показания прибора. Это будет резервный объем выдоха (РОВ). Привести прибор в исходное положение.

9. Зная ЖОЛ, ДО и РОВ (выдоха), рассчитать резервный объем вдоха.

10. В протоколе кратко описать ход работы и внести полученные данные.

Работа № 14. Определение минутного объема дыхания и альвеолярной вентиляции в покое и при физической нагрузке

Цель работы: научиться рассчитывать показатели МОД и АВ для определения эффективности дыхания.

Необходимо для работы: спирометр, вата, спирт.

Проведение работы:

1. Минутный объем дыхания (МОД)- количество воздуха, прошедшее через легкие и воздухоносные пути за одну минуту, обычно определяют при помощи мешка Дугласа и газовых часов. Но можно рассчитать, используя данные спирометрии.

2. МОД=ДОxf, где ДО - дыхательный объем, f- частота дыхания. Величину ДО определить в свободном состоянии и после физической нагрузки. Кроме этого, у испытуемого подсчитать частоту дыхания в покое и после физической нагрузки.

3. Альвеолярная вентиляция (АВ) - количество воздуха, прошедшее за одну минуту через альвеолы легких, рассчитывается по следующей формуле: АВ=(ДО-150) х f, где 150-объем мертвого пространства.

4. В протоколе кратко описать ход работы, принцип расчета различных объемов воздуха. В таблицу внести полученные результаты. В выводах указать, какой тип вентиляции и какой режим дыхания наиболее выгодны для организма.

Тема №4: Газы крови и их транспорт. Регуляция дыхания

Необходимо знать:

1. Транспорт кислорода кровью. Кривая диссоциации оксигемоглобина, ее характеристика. Кислородная емкость артериальной и венозной крови.

2. Транспорт углекислого газа кровью. Значение карбоангидразы. Формы транспорта углекислого газа. Емкость СО₂ в артериальной и венозной крови.

3. Понятие дыхательного центра. Характеристика нейронов дыхательного центра. Центральные механизмы смены дыхательных фаз (вдох-выдох).

4. Рефлекторная регуляция дыхания. Характеристика рецепторов рефлексогенных зон, принимающих участие в регуляции дыхания. Рефлекс Геринга-Брейера.

5. Роль промежуточного мозга, коры больших полушарий в регуляции дыхания.

6. Функциональная система, поддерживающая постоянство газового состава крови, ее внутренние и внешние звенья.

7. Дыхания при повышенном и пониженном давлении (кессонная болезнь, горная болезнь).

8. Недыхательные функции легких.

Ключевые понятия и определения

Одна из наиболее жестко контролируемых констант организма - постоянство газового состава крови. Основными элементами функциональной системы, обеспечивающей оптимальные для метаболизма Ро₂ и Рсо₂ являются как периферические, так и центральные структуры.

Хеморецепторы (периферические и центральные, расположенные в структурах ЦНС), чувствительные главным образом к изменениям Рсо₂ и Н⁺.

Обратная афферентация - сигналы, поступающие в составе чувствительных нервных волокон в дыхательный центра от периферических хеморецепторов и механорецепторов легких, которые возбуждаются при их растяжении во время вдоха.

Гуморальные влияния на дыхательный центр осуществляются возбуждением центральных хеморецепторов при изменении химического состава спинномозговой жидкости.

Дыхательный центр - совокупность нейронов центральной нервной системы, обеспечивающих адаптацию системы органов дыхания в целях обеспечения нормального функционирования организма, как в состоянии покоя, так и при различных воздействиях на него (физическая нагрузка, психо-эмоциональное напряжение, изменение параметров внешней среды и т.д.).

Нервные центры продолговатого мозга обеспечивают «автоматическое» чередование актов вдоха и выдоха, являются генераторами дыхательной периодики и носят название дыхательного центра в узком смысле этого слова.

Нервные центры среднего мозга, мозжечка, гипоталамуса, лимбической системы и коры больших полушарий координируют дыхание в соответствии с позой, мышечные движениями, при включении организма в эмоциональные и другие биологически важные формы поведения, включая целенаправленное поведения.

Исполнительные механизмы

Внешнее звено - приспособление внешнего дыхания в соответствии с потребностями организма. Большое значение имеют ирритантные хеморецепторы, расположенные в дыхательных путях, и реагирующие на раздражающие пары (аммиак, эфир и др.). С этих рецепторов начинаются защитные кашлевые и чихательные рефлексы.

Внутреннее звено саморегуляции представлено многочисленными автономными механизмами: изменением работы сердца, скорости кровотока, кислородной емкости крови и т.д.

Среди висцеро-пульмональных рефлексов наиболее известны:

Рефлекс Геринга - Брейера - если легкие сильно раздуть, то вдох рефлекторно затормозится и начнется выдох

Рефлексы с дыхательных мышц - Дыхательные мышцы (как любые другие) содержат рецепторы растяжения - мышечные веретена. В случае если либо вдох, либо выдох затруднены, веретена соответствующих мышц возбуждаются и в результате сокращения этих мышц усиливаются. Благодаря этим особенностям мембранной мускулатуры достигается соответствие механических параметров дыхания сопротивлению дыхательной мускулатуры. Кроме того афферентная импульсация от мышечных веретен поступает также к дыхательным центрам, изменяя деятельность дыхательной мускулатуры.

Смена фаз дыхательного цикла может быть изменена импульсацией с обширных рецепторных полей висцеральной и париетальной плевры, которые связаны с парасимпатической и симпатической системами, диафрагмальными нервами.

Рефлексы с хеморецепторов (раздражителями служат повышение концентрации углекислого газа, понижение pH, снижение концентрации кислорода). Наиболее важные зоны хемоцепции:

а - центральные - расположенные в стволовой части мозга (в частности около корешков блуждающего и подъязычного нервов), реагирующие на изменение состава межклеточной и спинномозговой жидкостей,

б - периферические

параганглии каротидной зоны,

параганглии дуги аорты.

Рефлексы с барорецепторов дуги аорты и синокаротидгой зоны - повышение артериального давления приводит к торможения как инспираторных, так и экспираторных нейронов, и в результате уменьшается как глубина, так и частота дыхания.

Рефлексы с кожных терморецепторов - сильное холодовое или тепловое воздействие на кожу приводят к возбуждению дыхательных центров. Применяя контрастные ванны, можно запустить дыхание новорожденного. С рефлекторным влиянием с терморецепторов на дыхательный центр сталкивается и взрослый организм. Например, холодный бассейн после парной или финской бани. Эта процедура приводит к субъективному ощущению облегченного дыхания в результате раздражения дыхательного центра.

Раздражение болевых рецепторов стимулируют дыхание.

Рефлексы с работающих мышц - импульсы с двигательных центров проводятся не только к рабочей мускулатуре, но также к дыхательным центрам, вызывая возбуждение дыхательных нейронов, т.е. имеет место феномен коиннервации. Действие на дыхательный центр может осуществляться также с механо- и хеморецепторов мышц.

Адреналин и прогестерон возбуждают дыхательный центр.

Пульмоно-висцеральные рефлексы - это группа рефлекторных реакций, афферентное звено которых расположено в тканях легкого. Эфферентным звеном рефлексов могут быть сосуды головного мозга, миокарда брюшной полости, почки, печень.

Рефлекс Крачмера - на введение в носовую полость газообразных или жидких раздражителей (паров аммиака, эфира, хлороформа, толуола и др.), а также при механическом или холодовом раздражении тормозится активность диафрагмы, развивается преходящая экспираторная остановка дыхания, сопровождающаяся закрытием голосовой щели, гипотония мышц гортани, конечностей и кожной мышцы шеи, вместе с тем повышается артериальное давление, вазоконстрикция и замедление кровотока в сосудистых руслах мягких тканей (кроме мозга), брадикардия синусового типа (иррадиация возбуждения на сосудистодвигательный центр), глотательное торможение инспирации, спазм голосовой щели, сужение гортани и бронхов).

Кашель и чихание связаны с форсированным вдохом, которому часто предшествует предварительное закрытие голосовой щели и резкое повышение внутрилегочного давления, создающие усиленную воздушную струю в магистральных бронхах, трахее и верхних дыхательных путях.

Ларингофарингеальный кашель - в отличие от кашля, наступающего в следствие раздражений бифуркации трахеи, бронхов, верхнего гортанного нерва и блуждающего нерва, характеризуется большей частотой кашлевых усилий и более продолжительными инспираторными усилиями. Подобные явления с преобладание судорожных выдыханий наблюдаются у человека, например, при манипуляциях в гортани, при попадании в нее инородных тел и особенно выражены при коклюше.

Аспирационный рефлекс возникает при повторных прикосновениях (например, нейлоновым волокном) к слизистой носоглотки наркотизированных и ненаркотизированных животных и проявляется одним - тремя быстрыми и сильными вдохами без последующего выдоха, чем напоминает принюхивание. Такая же реакция может быть вызвана инстилляцией в нос 0,1-0,4 мл воды или физиологического раствора, вдуванием воздуха в верхние дыхательные пути (если его струю деформирует их слизистую), электрораздражением IX нерва или верхней части глотки. Благодаря аспирационному рефлексу облегчается и ускоряется очищение верхних дыхательных путей выведения раздражителей в нижнюю часть глотки с последующим удалением.

Экспираторный рефлекс - представляет собой реакцию в виде экспираторных усилий, не предваряемых вдохом. Рефлекс вызывается тактильным, химическим раздражением рефлексогенной зоны (гортани бодрствующих и наркотизированных млекопитающих и птиц, особенно слизистой истинных голосовых связок) или электростимуляцией проксимального конца верхнего гортанного нерва.

Феномен раздражения рецепторов растяжения легких и прекращение вдоха получило название - инспираторно-тормозящий рефлекс Геринга и Брейера.

Принудительное увеличение времени выдоха (например, при раздувании легких в период экспирации) продлевает время возбуждения рецепторов растяжения легких, и как следствие, задерживает наступление следующего вдоха - экспираторно облегчающий рефлекс Геринга-Брейера.

Раздражение жидкостью рецепторов, расположенных в области ноздрей, сильно тормозит дыхание (рефлекс «ныряльщика»). Поэтому сразу при рождении головки плода из родовых путей, акушеры удаляют слизь и оклоплодные воды из воздухоносных путей.

Таким образом, возникновение первого вдоха - результат одновременного действия ряда факторов.

Новорожденные всегда дышат носом. Частота дыхания вскоре после рождения в среднем около 40 в минуту Дыхание новорожденных нерегулярно, серии частых дыханий чередуются более редкими, 1-2 раза в 1 минуту возникают глубокие вздохи. Могут наступать задержки дыхания на выдохе (апноэ) до 3 и более секунд. У недоношенных может наблюдаться дыхание типа Чейн-Стокса. Деятельность дыхательного центра координируется с активностью центров сосания и глотания. При кормлении частота дыхания обычно соответствует частоте сосательных движений.

Выделяют так называемые недыхательные функции легких:

Метаболическая. Участие в обмене жиров для образования сурфактантов, синтез простагландинов, синтез тромбопластина и гепарина, синтез протеолитических и липолитических ферментов.

Терморегуляторная. При снижении температуры в легких активируются экзотермические процессы (химическая теплопродукция), одновременно уменьшается капиллярный кровоток, а значит и физическая теплоотдача.

Барьерная. При вдыхании задерживаются механические частицы, которые потом удаляются ресничками мерцательного эпителия. Для крови - инактивация серотонина, простагландинов, ацетилхолина, брадикини, а также очистка крови от механических примесей.

Секреторная. Железы и секреторные клетки продуцируют 300-400 мл в сутки серозно-мукоидного секрета (защита). Эндокринная функция: продукция простагландинов и других биологические активных веществ.

Экскреторная. Удаляется углекислый газ и другие летучие метаболиты (например: ацетоновый запах при диабетической коме). Кроме того удаляется до 500 мл воды в сутки.

Всасывательная. Хорошо всасывается эфир, хлороформ. Возможен ингаляционный путь введения паров и аэрозолей ряда лекарственных веществ.

Очистительная. Секреторная деятельность. Активность ресничного эпителия, сосудисто-лимфатический путь.

Необходимо уметь:

1. Регистрировать спирограмму и проводить ее анализ.

2. Провести функциональную пробу с задержкой дыхания

3. Определить, как влияет исходное содержание углекислого газа в крови на продолжительность задержки дыхания.

Работа №15. Запись спирограммы при помощи метатеста

Цель работы: научить студентов регистрировать спирограмму и анализировать ее.

Необходимо для работы: испытуемый, метатест, загубник, зажим на нос.

Проведение работы:

1. Преподаватель знакомит студентов с устройством метатеста.

2. Испытуемый садится перед прибором так, чтобы он не мог видеть записи своих дыхательных движений.

3. Берет в рот загубник, предварительно протирает его спиртом.

4. Сначала испытуемый дышит атмосферным воздухом. Затем одевает на нос зажим и начинает дышать воздухом из сильфона. Дыхательные движения записывают на бумаге. По амплитуде записи определяются объемы вдоха и выдоха (ДО).

5. По инструкции преподавателя испытуемый после нормального вдоха делает еще один дополнительный максимальный вдох - резервный объем вдоха (РОвд).

6. Далее после нормального выдоха испытуемый делает еще один дополнительный максимальный выдох - резервный объем выдоха (РОвыд.).

7. Завершить запись на спирограмме, отметить и рассчитать ДО, РО_вд, РО_выд. ЖЕЛ.

Рис. 7. Спирограмма: 1-дыхательный объем; 2- резервный объем вдоха; 3-резервный объем выдоха; 4-жизненная емкость легких.

8. В протоколе кратко описать ход работы, спирограмму вклеить в тетрадь и внести полученные данные.

Работа №16. Функциональная проба с задержкой дыхания

Цель работы: данная функциональная проба используется для определения тренированности аппарата внешнего дыхания и центральных механизмов регуляции дыхания.

Необходимо для работы: испытуемый, секундомер.

Проведение работы:

1. Испытуемый спокойно дышит несколько минут в положении сидя.

2. Задержать дыхание на вдохе как можно на более длительный срок. Измерить время задержки секундомером.

3. Повторить опыт, но задержку дыхания сделать уже не на вдохе, а на выдохе. Измерить время задержки дыхания секундомером.

4. Записать в тетрадь полученное время задержки дыхания на вдохе и выдохе. При анализе полученных результатов, в протоколе, необходимо учитывать следующее: в норме задержка дыхания на вдохе должна длиться не менее 50-60 с, а на выдохе - 30-40 с. Функциональные пробы Штанге (задержка дыхания на вдохе) и Генчи (на выдохе) являются показателями предела способности клеток коры головного мозга тормозить активность дыхательного центра продолговатого мозга, а также характеризуют чувствительность последнего к изменениям химического состава внутренней среды организма (Рсо₂ и Н⁺).

Работа №17. Измерение задержки дыхания после гипервентиляции и физической нагрузки

Цель работы: выяснить, как влияет исходное содержание углекислого газа в крови на продолжительность задержки дыхания.

Необходимо для работы: испытуемый, секундомер.

Проведение работы:

1. Испытуемый спокойно дышит в течение трех минут в положении сидя.

2. Произвести произвольную задержку дыхания на вдохе и измерить ее продолжительность в секундах (измерение проводить три раза и брать среднее время задержки).

3. Произвести гипервентиляцию в течение 30 с (10 глубоких вдохов и выдохов).

4. Задержать дыхание на вдохе и измерить продолжительность произвольной задержки дыхания после гипервентиляции.

5. После физической нагрузки (20 приседаний или бег на месте в течении 30 с), задержать дыхание на вдохе и измерить продолжительность произвольной задержки дыхания.

6. Сравнить и объяснить полученные данные. Результаты занести в таблицу.

Размещено на Allbest.ru