Общая физиология возбудимых тканей (стр. 1 )

ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЕЙ

Задача 1. В результате длительного приема мочегонного препарата, побочным эффектом которого является выведение калия из организма, у пациента развились нарушения сердечного ритма. Объясните, с физиологической точки зрения, причину данных изменений. 

Ответ: Причина заключается в снижении содержания ионов калия в плазме и межклеточной жидкости. При уменьшении концентрации ионов калия снаружи клетки происходит незначительное уменьшение мембранного потенциала (пассивная деполяризация), что приводит к падению порога деполяризации и увеличению возбудимости клеток, в том числе и кардиомиоцитов.

Задача 2. Пациенту в послеоперационном периоде была назначена ультравысокочастотная (УВЧ)-терапия. Объясните, с физиологической точки зрения, эффект данной процедуры.

Ответ: УВЧ-терапия – воздействие на организм с лечебно-профилактическими и реабилитационными целями непрерывным или импульсным электрическим полем ультравысокой частоты (от 30 до 300 МГц). Так как частота электрических импульсов очень высокая и, соответственно, продолжительность их мала, такое раздражение не может вызвать возбуждения в соответствии с законом времени раздражения. Поэтому оно вызывает колебательные перемещения ионов и дипольных молекул в тканях. В результате они сталкиваются между собой, преодолевают трение со средой, и в тканях образуется тепло. Его количество возрастает с увеличением частоты и напряженности электрического поля, а также существенно зависит от электропроводности ткани. Поэтому УВЧ–воздействие сопровождается избирательным нагревом тканей. Это положительно сказывается на микроциркуляции, обмене веществ и других биологических процессах, что способствует репарации тканей после оперативного вмешательства.

Задача 3. При воспалительных заболеваниях бронхов (бронхитах) применяют горчичники. Считается, что это улучшает кровоток в легких, расширяет бронхи. Чем можно, с физиологической точки зрения, объяснить такое действие?

Ответ: Эфирные масла горчицы воздействуют на рецепторы кожи. Результат: расширение бронхов и легочных сосудов – кутанно-висцеральный рефлекс. Это улучшает перфузию легких и обеспечивает скорейшее выздоровление. Аналогичный механизм лежит и в основе действия иглорефлексотерапии.

Задача 4. В стоматологической практике для обезболивания часто применяются такие препараты, как новокаин, лидокаин, ультракаин. Объясните механизм их действия.

Ответ: Данные препараты блокируют потенциалзависимые натриевые каналы клеточных мембран, в связи с чем, в нервном волокне не возникают потенциалы действия. В результате болевая импульсация не поступает в центральную нервную систему, т. е. наблюдается обезболивание.

Задача 5. В неврологической практике пациентам с повышенной возбудимостью нервной системы и нарушениями сна назначают лекарственный препарат глицин. Объясните, каков механизм его влияния на центральную нервную систему?

Ответ: Глицин – один из самых распространенных тормозных медиаторов в центральной нервной системе. При его связывании с глициновыми рецепторами, расположенными на постсинаптической мембране нервного синапса, происходит открытие хлорных каналов. По градиенту концентрации ионы хлора поступают в клетку, что вызывает гиперполяризацию мембраны – тормозной постсинаптический потенциал (рисунок 1).

Рисунок 1 – Тормозной постсинаптический потенциал.

Это приводит к снижению возбудимости нейронов и нормализации сна.

Задача 6. В клинической практике широкое применение нашли препараты, основным механизмом действия которых является активация калиевых каналов мембран клеток. Например, лекарственное средство никорандил  применяется в кардиологии для расширения коронарных сосудов и снятия симптомов ишемии миокарда. Объясните, с физиологической точки зрения, как изменится мембранный потенциал при приеме данного препарата, и как это отразится на тонусе гладких мышц коронарных сосудов?

Ответ: Активаторы калиевых каналов приводят к увеличению выхода ионов калия из клетки по градиенту концентрации. Это сопровождается возрастанием мембранного потенциала, т. е. гиперполяризацией мембраны. Вследствие этого порог деполяризации растет, возбудимость клеток падает, тонус гладких мышц коронарных сосудов уменьшается. Результат – вазодилатация (расширение сосудов).

Задача 7. Ацетилхолин является одним из медиаторов в автономной нервной системе. Обеспечивает передачу возбуждения в нервно-мышечных синапсах. После введения М-холинолитика атропина у пациента расширились зрачки, повысилась частота сердечных сокращений. При этом сократительная функция скелетных мышц не изменилась. Объясните причину.

Ответ: Существует два вида холинорецепторов: М (мускариновые) и Н (никотиновые). М-холинорецепторы находятся  в нейро-органных синапсах парасимпатической  нервной системы. Н-холинорецепторы находятся в нервно-мышечных синапсах и вегетативных ганглиях. Атропин блокирует только М-холинорецепторы, поэтому ингибируется  действие только постганглионарных волокон парасимпатической нервной системы. Передача возбуждения в нервно-мышечных синапсах не нарушается.

Задача 8. Химический препарат этилендиаминтетраацетат (ЭДТА)  связывает ионы кальция. В эксперименте на нервно-мышечном препарате лягушки его ввели в область нервно-мышечного синапса. Как изменится процесс проведения возбуждения?

Ответ:  Когда потенциал действия достигает пресинаптической структуры (терминали аксона), происходит открытие потенциалзависимых Са2+-каналов. Так как концентрация ионов кальция во внеклеточной среде больше, чем внутри клетки, кальций поступает в клетку. Это устраняет связь везикул, содержащих ацетилхолин, с цитоскелетом пресинаптической структуры и обеспечивает их движение к пресинаптической мембране, слияние и выделение ацетилхолина в синаптическую щель. Результат: возникновение деполяризации – возбуждающего постсинаптического потенциала на постсинаптической мембране (рисунок 2).

Рисунок 2 – Возбуждающий постсинаптический потенциал.

мВ

Следовательно, связывание ионов кальция ЭДТА будет препятствовать высвобождению ацетилхолина в нервно-мышечном синапсе, что вызовет блокаду проведения возбуждения.

Задача 9. У пациента хронаксия двуглавой мышцы плеча равна 0,003 с (в норме − 0,0016 с). Объясните, в чем основная причина удлинения хронаксии?

Ответ: Хронаксия – минимальное время, требуемое для возбуждения мышечной либо нервной ткани постоянным электрическим током удвоенной пороговой силы (реобазы). Является одним из критериев возбудимости ткани. Измерение хронаксии – хронаксиметрия. Применяется для оценки функционального состояния нервной системы и скелетных мышц. Чем больше хронаксия, тем меньше возбудимость (и наоборот). Хронаксия связана со скоростью активации Na+ каналов. Увеличение хронаксии свидетельствует о снижении возбудимости нерва, иннервирующего данную мышцу, либо о его повреждении Другая причина − повреждение или дегенерация мышечных волокон.

На длительность хронаксии существенно влияет и функциональное состояние нервной системы. Поэтому наркоз обычно вызывает удлинение хронаксии. При полиомиелите (повреждении серого вещества спинного мозга) также наблюдается увеличение реобазы и хронаксии.

Таким образом, удлинение хронаксии свидетельствует о возможных нарушениях как со стороны мышечной ткани, так и со стороны периферической и центральной нервной системы.

Задача 10. В 1617 году английский путешественник и писатель Уолтер Рэли отправился в Оринокские джунгли, сопровождаемый переводчиком и местными индейцами. Рэли обратил внимание, что подстреленные ими животные умирали от малейших ранений, наносимых стрелами туземцев. Когда он попросил объяснить, в чём же дело, те ответили, что наконечники пропитаны жидкостью, называемой «кураре», что в дословном переводе означает «жидкость, которая быстро убивает птиц». В чем заключается физиологическое объяснение эффекта?

Ответ: Кураре – это яд, блокирующий никотиновые (Н) холинорецепторы постсинаптических мембран нервно-мышечных синапсов. Это нарушает передачу импульса в них и сопровождается параличом скелетных мышц, в том числе и дыхательных. Результат –остановка дыхания.

Задача 11. На лабораторных занятиях по нормальной физиологии был проведен эксперимент: лягушке в каудальный лимфатический мешок ввели стрихнин. После этого наблюдали повышение возбудимости и судорожные сокращения скелетных мышц. Объясните причину. При каком заболевании наблюдается сходная клиническая картина?

Ответ: Действие стрихнина связано с облегчением проведения возбуждения в межнейронных синапсах спинного мозга. Стрихнин блокирует действие тормозных нейромедиаторов, главным образом, глицина. Таким образом, блокируя торможение, стрихнин оказывает «возбуждающий» эффект.

Подобная клиническая картина наблюдается при столбняке – столбнячный токсин блокирует высвобождение тормозных медиаторов, возбудимость центральной нервной системы повышается, возникают судороги, вплоть до опистотонуса (судорожная поза с резким разгибанием спины, запрокидыванием головы назад, с опорой на затылок и пятки).

Задача 12. Пациент предъявляет жалобы на резкую слабость и ноющие боли в левом плече и левой лопатке. Врач счел необходимым срочно зарегистрировать электрокардиограмму. Какими соображениями он руководствовался?

Ответ: Ноющие боли указанной локализации могут быть  проявленим феномена «отраженных болей»: при заболеваниях внутренних органов ощущение боли иногда локализуется не в самом пораженном органе, а в определенных участках кожи - зонах Захарьина-Геда. Механизм возникновения болей - конвергенция чувствительных путей от внутренних органов и некоторых участков кожи на одних и тех же вставочных нейронах центральной нервной системы. В результате сигналы, поступающие от пораженных внутренних органов, вызывают повышение болевой (гиперальгезия) и тактильной (гиперестезия) чувствительности в этих участках кожи (висцеро-кутанный рефлекс). В частности, при ишемической болезни сердца (стенокардии, инфаркте миокарда) боль обычно ощущается за грудиной, но может иррадиировать в нижнюю челюсть, левую руку, левую лопатку.