Материал: Левкина Е.В. Конспект лекций по Физиологии человека

3.3 Регуляция дыхания

Регуляция внешнего дыхания представляет собой физиологичес­кий процесс управления легочной вентиляцией для обеспечения оп­тимального газового состава внутренней среды организма в постоян­но меняющихся условиях его жизнедеятельности.

Основную роль в регуляции дыхания играют рефлекторные реакции. Эти реакции возникают в результате возбуждения специфических рецепторов, заложенных в легочной ткани, сосудистых рефлексогенных зонах и скелетных мышцах. Центральный аппарат регуляции дыхания представляют нервные образования спинного, продолговатого мозга и выше лежа­щих сегментов ЦНС.

Теория гуморальной регуляция дыхания, созданная Д. Холденом и Д. Пристли около 50 лет тому назад, в последние годы не находит экспериментального подтверждения, большинством специалистов считается ошибочной и упоминается сейчас только в историческом плане. Это обусловлено открытием специфических рецепторов (механо- и хеморецепторов), а также других рефлекторных влияний на дыхательный центр. Поэтому все изменения внешнего дыхания в на­стоящее время объясняются только рефлекторными механизмами.

Дыхательный ритм и управление деятельностью дыхательных мышц генерируется работой дыхательного центра, представ­ляющего собой совокупность взаимосвязанных нейронов ретику­лярной формации продолговатого мозга и вышележащих отделов ЦНС, обеспечивающих приспособление дыхания к различным условиям внешней среды.

Современные представления о работе дыхательного центра сводятся к тому, что часть дыхательных нейро­нов, объединенных в так называемую латеральную зону, является эфферентной частью дыхательного центра и обеспечивает преимущественно фазу вдоха (инспираторные нейроны). Другая группа нейронов, составляющая медиальную зону, является афферентной частью дыхательного центра и обеспечивает фазу выдоха (экспираторные нейроны). Предназначение этой зоны заключается в контроле периодичности дыхательной ритмики, организуемой латеральной зоной.

В регуляции дыхания на основе механизма обратных связей при­нимают участие несколько групп механорецепторов легких. Рецепторы растяжения легких находятся в гладких мышцах трахеи и бронхов. Адекватным раздражителем этих рецеп­торов является растяжение стенок воздухоносных путей. Ирритантные рецепторы расположены в эпителиальном слое верхних дыхательных путей и раздражаются при изменении объема легких, а также при пневмотораксе, коллапсе и действии на слизи­стую трахеи и бронхов механических или химических раздражителей. При раздражении этих рецепторов у человека возникают кашлевой рефлекс, першение и жжение, учащение дыхания и бронхоспазм. Джи - рецепторы расположены в стенках альвеол в местах их контакта с капиллярами, поэтому их еще называют юкстакапиллярные рецепторы легких. Эти рецепторы формируют частое поверхностное дыхание при патологии легких (воспаление, отек, по­вреждения легочной ткани), а также раздражаются при действии не­которых биологически активных веществ (никотин, гистамин и др.).

Проприорецепторы дыхательных мышц (межреберные мышцы, мышцы живота) обеспечивают усиление вентиляции легких при повышении сопротивления дыханию.

Поддержание постоянства газового состава внутренней среды организма регулируется с помощью центральных и периферических хеморецепторов. Центральные хеморецепторы расположены в структурах продолговатого мозга, и они чувствительны к изменению рН меж­клеточной жидкости мозга. Эти рецепторы стимулируются ионами водорода, концентрация которых зависит от рСО в крови. При сни­жении рН интерстициальной жидкости мозга (концентрация водо­родных ионов растет) дыхание становится более глубоким и частым. Напротив, при увеличении рН угнетается активность дыхательного центра и снижается вентиляция легких. Периферические (артериальные) хеморецепторы расположены в дуге аорты и месте деления общей сонной артерии (каротидный синус). Эти рецепторы вызывают рефлекторное увеличение легочной вентиляции в ответ на снижение рО в крови (гипоксемия).

Афферентные влияния с работающих мышц осуществляются благодаря раздражению проприорецепторов, что приводит к усилению дыхания рефлекторным путем. Повышение активности дыхательного центра в этом случае является результатом распространения возбуждения по различным отделам ЦНС.

Существенное воздействие на регуляцию дыхания оказывают и условнорефлекторные влияния. В частности, эмоциональные на­грузки, предстартовые состояния, гипнотические внушения, влия­ния индифферентных раздражителей, сочетавшихся ранее с избыт­ком СО, самообучение управлению дыханием подтверждают ска­занное. Легочная вентиляция зависит также от особенностей гемоди­намики (уровень АД, величина МОК), температуры внешней среды и других факторов.

4 Физиология пищеварения

4.1 Общая характеристика пищеварительных процессов

Пищеварением называется процесс физической и химичес­кой переработки пищи, в результате которого происходит всасывание питательных веществ из пищеварительного тракта, поступление их в кровь и лимфу, и усвоение организмом.

В пищеварительном аппарате происходят сложные физико-хи­мические превращения пищи, которые осуществляются благодаря моторной, секреторной и всасывающей его функциям. Органы пищеварительной системы выполняют и экскреторную фун­кцию. Данная функция заключается в том, что они выводят из организма остатки непереваренной пищи и некото­рые конечные продукты обмена веществ.

Физическая обработка пищи состоит в ее размельчении, перемешивании и растворении содержащихся в ней веществ. Химические изменения пищи происходят под влиянием гидролитических пищеварительных ферментов, вырабатываемых секреторными клетками пищеварительных желез. В результате этих процессов сложные вещества пищи расщепляются на более простые, которые всасываются в кровь или лимфу и участвуют в обмене ве­ществ.

С целью равномерного и более полного переваривания пищи требуется ее перемешивание и передвижение по желудочно-кишечному тракту. Это обеспечивается моторной функцией пищеварительного тракта за счет сокращения гладких мышц стенок желудка и кишеч­ника. Их двигательная активность характеризуется перистальтикой, ритмической сегментацией, маятникообразными движениями и то­ническим сокращением.

Секреторная функция пищеварительного тракта осуществляется соответствующими клетками, входящими в состав слюнных желез полости рта, желез желудка и кишечника, а также поджелудочной железы и печени. Пищеварительный секрет представляет собой ра­створ электролитов, содержащий ферменты и другие вещества. Выделяют три группы ферментов, принимающих участие в пищеваре­нии:

1) протеазы, расщепляющие белки;

2) липазы, расщепля­ющие жиры;

3) карбогидразы, расщепляющие углеводы.

Все пищеварительные железы вырабатывают около 6-8 литров секрета в сутки, значительная часть которого подвергается обратному всасы­ванию в кишечнике.

Пищеварительная система играет важную роль в поддержании гомеостаза, благодаря ее экскреторной функции. Пищеварительные железы способны выделять в полость желудочно-кишечного тракта значительное количество азотистых соединений (мочевина, мочевая кислота), воды, солей, различных лекарственных и ядовитых ве­ществ. Состав и количество пищеварительных соков могут являться регулятором кислотно-щелочного состояния и водно-солевого обме­на в организме. Существует тесная взаимосвязь выделительной фун­кции органов пищеварения с функциональным состоянием почек.

Рисунок 4.1 – Схема опыта И.Павлова

И.П. Павловым и его учениками был разработан новый метод изучения желудочной секреции, который заключался в следующем (рисунок 4.1). Оперативным путем выкра­ивалась часть желудка собаки с сохранением вегетативной иннерва­ции. В этот «выкроенный» маленький желудочек вживлялась фистула, позволявшая получать чистый желудочный сок на любом этапе пищеварения, т.к. пища в него не попадала, а сокоотделение шло одновременно с основным желудком. Этот метод дал возможность подробно исследовать функции органов пищеварения и раскрыть сложные механизмы их деятельности. За исследования И.П. Павлова в области физио­логии пищеварения ему 7 октября 1904 г. была присуждена Нобелев­ская премия. Дальнейшие исследования процессов пищеварения в лаборатории И.П. Павлова позволили охарактеризовать механизмы деятельности слюнных и поджелудочной желез, печени и желез кишечника. Выяснилось следующее: чем выше располагаются железы по ходу пищеварительного тракта, тем большее значение имеют нервные ме­ханизмы в регуляции их функций. Деятельность желез, находящих­ся в нижних отделах пищеварительного тракта, регулируется в основном гуморальным путем.

4.2 Пищеварение в ротовой полости

Процессы пищеварения в разных отделах желудочно-кишечного тракта имеют свои особенности, которые касаются физической и химической переработки пищи, моторной, секреторной, всасываю­щей и выделительной функций органов пищеварения.

Переработка пищи начинается в ротовой полости. Здесь происходят ее измельчение, смачивание слюной, анализ вкусовых свойств пищи, начальный гидролиз некоторых пищевых веществ и формирование пищевого комка. Все это происходит в течение 15-18 с. Пища раздражает вку­совые, тактильные и температурные рецепторы слизистой оболочки и сосочков языка. Раздражение названных рецепторов приводит к рефлек­торной секреции слюнных, желудочных и поджелудочной же­лез. Происходит выход желчи в двенадцатиперстную кишку, изменяется моторная активность желудка.

После измельчения и перетирания зубами пища подвергается хи­мической обработке действием гидролитических фермен­тов слюны. В полость рта открываются протоки трех физиологических групп слюн­ных желез: слизистых, серозных и смешанных. Многочисленные железы ротовой полости и языка выделяют слизистую, богатую муци­ном слюну, околоушные железы секретируют жидкую, серозную слюну, богатую ферментами, а подчелюстные и подъязычные — вы­деляют смешанную слюну (рисунок 4.2). Белковое вещество слюны муцин делает пищевой комок скользким, что облегчает глотание пищи и продви­жение ее по пищеводу.

Рисунок 4.2 – Расположение слюнных желез

Слюна это первый пищеварительный сок, содержащий гидролитические ферменты, которые расщепляют углеводы. Фермент слюны амилаза (птиалин) превращает крахмал в дисахариды, а фер­мент мальтаза — дисахариды в моносахариды. Поэтому при доста­точно длительном пережевывании пищи, содержащей крахмал, она приобретает сладкий вкус. В состав слюны входят также кислая и щелочная фосфатазы, небольшое количество протеолитических, липолитических ферментов и нуклеаз. Слюна обладает выраженными бактерицидными свойствами, обусловленными наличием в ней фер­мента лизоцима, растворяющего оболочку бактерий. Общее количе­ство слюны, выделяемое за сутки здоровым взрослым человеком, составляет примерно 1 -1,5 л.

Сформированный в ротовой полости пищевой комок перемеща­ется к корню языка и далее рефлекторно поступает в глотку. Афферентная импульсация при раздражении рецепторов зева и мягкого неба переда­ется по волокнам тройничного, языкоглоточного и верхнего гортан­ного нерва в центр глотания, находящийся в продолговатом мозге. Оттуда эфферентные импульсы следуют к мышцам гортани и глот­ки, вызывая их координированные сокращения.

В результате после­довательного сокращения этих мышц пищевой комок поступает в пищевод и далее перемещается к желудку. Жидкая пища проходит через пищевод за 1 -2 с, твердая — за 8-10 с.

4.3 Пищеварение в желудке

Пищеварительные функции желудка заключаются в том, что он является резервуаром для пищи, осуществляет ее механическую и химическую обработку и постепен­ную эвакуацию образовавшегося химуса через привратник в двенадца­типерстную кишку. Химическая обработка пищи осуществляется желудочным соком, которого у человека образуется 2,0-3л в сутки. Желудочный сок выделяется многочисленными железами тела желудка, которые состоят из главных, обкладочных и добавочных клеток. Главные клетки секретируют пищеварительные ферменты, обкладочные — соляную кислоту и добавочные — слизь.

Основными ферментами желудочного сока являются протеазы и липаза. К протеазам относятся несколько пепсинов, а также желатиназа и химозин. Пепсины выделяются в виде неактивных пепсиногенов. Превращение пепсиногенов и активный пепсин осу­ществляется под воздействием соляной кислоты. Пепсины расщепля­ют белки до полипептидов. Дальнейший распад их до аминокислот происходит в кишечнике. Химозин створаживает молоко. Липаза желудочного сока расщепляет только эмульгированные жиры (мо­локо) на глицерин и жирные кислоты.