skrypt

Transkrypt

skrypt

strona 1
fizjologia – ver.1.1 - opracowanie zagadnien 2003 / 2004
Krew
Oporność erytrocytów czynniki hemolityczne.
Oporność minimalna to stęŜenie roztworu, w którym nie nastąpiła hemoliza, czyli 0,42-0,46% NaCl.
Oporność maksymalna to stęŜenie roztworu, w którym najmłodsze i najbardziej wytrzymałe krwinki nie uległy jeszcze hemolizie
wynosi 0,3-0,34 NaCl
I tak w 21 probówkach przygotowujemy szereg rozcieńczeń NaCl od 0,7 do o,3% z przeskokami o 0,02% NaCl. Następnie dodajemy 3 krople krwi po 15 min odczytujemy wynik, czyli szukamy stęŜenia soli w probówce, w której roztwór nad opadłymi krwinkami
jest bezbarwny, czyli jest to minimum odporności. Następnie znajdujemy próbówkę, w której na dnie znajduje się najmniejszy osad
erytrocytów niezhemolizowanych i to oznacza maksimum odporności.
Czynniki hemolityczne powodują częściowe lub całkowite przemieszczenie się, Hb do roztworu poprzez zniszczenie ich błony
lub uszkodzenie.
Dzielimy je na:
A) chemiczne
Eter,
Benzyna,
Zasady,
Kwasy,
Chloroform,
Saponina (digitonina)
B)fizyczne
- rozcieranie krwi z piaskiem
- zamraŜanie odmraŜanie
- promieniowanie UV
- podgrzanie
C) biologiczne
- toksyny drobnoustrojów
- hemolizyny
Udział hemoglobiny w transporcie gazów, odmiany hemoglobiny i jej pochodne.
-
Transport tlenu i dwutlenku węgla.
Właściwości fizykochemiczne krwi oraz jej funkcja.
pH krwi jest dość stabilne wynosi 7,34 dzięki buforowi węglanowemu, fosforanowemu, białczanowemu
krew jest dobrym przewodnikiem prądu
lepkość krwi jest większa od lepkości wody i przez to płynie wolniej
napięcie pow. krwi jest mniejsze od napięcia powierzchniowego wody (w związku z tym krew lepiej się pieni)
lepkość i napięcie pow. wpływają na transport
cięŜar elementów morfotycznych 1,095-1,101
cięŜar osocza 1,022-1,026
cięŜar właściwy pełnej krwi 1,052-1,060
krew ma stały skład kationów (Na, K, Mg, Ca) oraz anionów białczanowych węglanowych i fosforanowych
Funkcja krwi:
-
transport tlenu z płuc do tkanek
transport CO2 z tkanek do płuc
transport do wszystkich tkanek prod. energetycznych i budulcowych wchłoniętych z przewodu pokarmowego
transport wchłoniętych z tkanek produktów przemiany materii do nerek skąd są wydalane z moczem
transport hormonów syntetyzowanych w org. i witamin wchłoniętych z przewodu pokarmowego
magazynuje hormony gruczołu tarczowego i hormony steroidowe po ich związaniu z białkami
wyrównuje ciśnienie osmotyczne we wszystkich tkankach
wyrównuje pH we wszystkich tkankach
wyrównuje róŜnice temp.
tworzy barierę dla drobnoustrojów, które po wniknięciu do środowiska wewnętrznego są poŜerane przez leukocyty
Udział erytrocytów i osocza w systemach grupowych krwi.
Tor zewnątrz i wewnątrzpochodny krzepnięcia.
Dwa szlaki prowadzą do uformowania czopu fibrynowego. Obydwa szlaki zbiegają się na wspólnym końcowym etapie obejmującym aktywację protrombiny do trombiny
Szlak wewnątrz- pochodny obejmuje czynniki VIII,IX,X,XI,XII jak równieŜ prekalikreinę, wysokocząsteczkowy kininogen, jony
Ca2+, fosfolipidy płytek. Szlak rozpoczyna się fazą „kontaktu”, w której czynniki XII,XI są eksponowane na działanie ujemnie naładowanej powierzchni aktywnej np. kolegenu. I tak:
Cz. XII-----XIIa w reakcji proteolizy katalizowanej przez kalikreine
Created by Neevia Document Converter trial version http://www.neevia.com
Created by Neevia Document Converter trial version
strona 2
Cz.XIIa wpływa na cz.XI---XIa
Czynnik XIa w obecności Ca2+ powoduje przejście cz.IX ---cz. IXa
Powstały cz. IXa wraz z Ca2+, cz.VIIIa(aktywowanym przez trombinę) i fosfolipidami aktywuje czX
Cz.X---cz.Xa
Na tym etapie zbiega się szlak zew- i wewnątrzpochodny
Szlak zew-pochodny obejmuje cz.VII,X,Ca2+,cz.tkankowy. tor ten jest aktywowany w miejscu uszkodzenia tkanki w chwili uwolnienia cz. tkankowego, który słuŜy jako kofaktor w reakcji przejścia cz.VII w aktywna formę cz.VIIa
Cz.VIIa wpływa na czX (cz.X--cz.Xa)
Czyli na cz.X zbiegają się tory wew- i zewnątrzpochodny:
Następnie cz.Xa, Ca2+,Va,fosfolipidy powodują aktywację protrombiny
Protrombina---trombina
Trombina powoduje rozerwanie wiązań w cząsteczce fibrynogenu odszczepienie fibrynopeptydów z cząst. fibrynogenu i powstanie włókienek fibryny
Fibrynogen---fibryna(monomer rozszczepiony)
Utworzone w ten sposób monomery fibryny są wiotkie i słabe. Taka wiotka fibryna ulega przekształceniu pod wpływem
cz.XIIIa(aktywowany przez trombine)-który jest swoistą transglutaminazą i tworzy wiązania peptydowe między cząsteczkami fibryny,
przyczynia się to do wytworzenia stabilnej fibryny.
Rola płytek krwi w krzepnięciu. Koagulanty i antykoagulanty.
To najmniejsze elementy morfotyczne krwi, bezjądrzaste. WyróŜniamy 3 strefy:
1.
Strefa zewnętrzna- obejmuje błonę, podbłonowy region z mikrowłókienkami, układ otwartych kanalików słuŜących do ewakuowania na zew. związków przez nie wytworzonych. Błonę zew. pokrywają liczne glikoproteinowe struktury odpowiedzialne
za przekazywanie bodźców, zaliczmy do nich: swoiste antygeny trombocytarne, subst. grupowe krwi AB0, receptory dla ukł
ludzkich antygenów leukocytarnych. Inne rec. mają znaczenie dla procesów krzepnięcia-wykazują powinowactwo do np. koleagenu, fibronektyny, lamininy.
2. Strefa r-ru Ŝelu zawiera mikrowłókienka i mikrorureczki odgrywające rolę w utrzymywaniu dyskoidalnego kształtu, przemieszczaniu się ich w środowisku, zmianie kształtu w procesie adhezji i agregacji-przejście z kształtu dyskoidalnego w sferyczną
3. Strefa organelli- są to mitochondria peroksysomy rurki i ziarnistości
Ziarnistości dzielimy na:
a) gęste- ATP, ADP, serotonina, adrenalina, noradrenalina, Mg2+,Ca2+,
b) ziarnistości alfa-fibrynogen, fibronektyna, czynnik von illebrada, trombospondyna, witrnektyna, czynnik V, czynnik płytkowy 4, białko S, czynnik XI.
Rola w procesie krzepnięcia
Zapoczątkowują ona proces krzepnięcia, tworząc czop trombocytarny w miejscu uszkodzenia nabłonka, przebiega w kilku etapach ten
proces
1.
Adhezja
Czyli przyleganie trombocytów do włókien kolagenu błony podstawnej z chwilą uszkodzenia ciągłości śródbłonka, odsłonięcia
kolagenu i innych składowych błony kom. Wynikiem adhezji jest wypełnienie przez trombocyty ubytków śródbłonka i
uszczelnienie naczyń, PGDF (płytkowy cz. wzrostu) pobudza wzrost śródbłonka, trombocyty obkurczają się powstaje pseudopodia, uwolnienie zawartości ziarnistości.
2.
Sekrecja i uwalnianie:
Z ziarnistości gęstych uwalniane są ADP, ATP, Mg, Ca. ADP powoduje przejście trombocytów z dyskoidalnego kształtu w
sferyczny
3.
Agregacja
Jest to proces łączenia się trombocytów, odbywa się przy udziale fibrynogenu wykazującego powinowactwo do glikoprotein GPIIb/IIIa trombocytów, z którymi łączy się do tego procesu potrzebny jest Ca2+. Brak tego receptora uniemoŜliwia łączenie się trombocytów. Dalsza aktywacja trombocytów zachodzi przez uwolnione z ziarnistości związki takie jak ADP serotonina, odpowiedzialne są one za następną fazę agregacji z wytworzeniem trombiny, TXA2. TXA2 jest najsilniejszym stymulatorem agregacji trombocytów i zwęŜenie naczyń. Wytwarzanie jego jest hamowane przez aspirynę brakuje COX
Antykoagulanty – to substancje hamujące fizjologiczny proces krzepnięcia. Do antykoagulantów naleŜy heparyna powodująca inaktywację trombiny i innych osoczowych cz. krzepnięcia oraz hamująca przemianę protrombiny w trombinę stosowane, gł. w
iniekcjach leczeniu zakrzepów Ŝylnych, tętniczych. Doustnie stosuje się pochodne kumaryny-antagonista wit. K, czyli hamują syntezę
protrombiny i cz. krzepnięcia II,VII,IX,X (powstają nieaktywne cz. krzepnięcia tzw. czynniki PIVKA)
Ponadto do antykoagulantów naleŜy cytrynian sodu 3,8%, siarczan Mg 20%. Koagulanty są to subst, które zwiększają krzepliwość krwi. NaleŜy do nich:
- adrenalina – czas krzepnięcia ulega skróceniu poprzez wzrost agregacji płytek
- trombina – w zetknięciu z fibrynogenem tworzy rodzaj błonki hamującej dalsze krwawienie
- jady węŜy - na skutek zawartego w nich enzymu proteolitycznego, który zmienia protrombinę w trombine
Oporność organizmu w odczynach immunologicznych.
strona 3
Odporność komórkowa swoista i nieswoista.
Pierwszorzędową rolę odgrywają limfocyty T i komórki NK, pomocniczą-makrofagi, granulocyty, eozynofile i bazofile oraz przeciwciała
Limfocyty T--2 podgrupy
- Limfocyty T CD4- pod wpływem immunogenów i mitogenów wydzielają ytokiny, które aktywują limfocyty B i T( w tym CD8). Wydzielane cytokiny to: IL-2,4,5,6,10,interferon gamma, czynnik martwicy nowotworów(TNF)
- Limfocyty T CD8- niszczą komórki zawierające obce antygeny(np. te, w których rozwijają się wirusy), hamują aktywację limfocytów B
wywołaną przez limfocyty T CD4. Nadmiar limfocyty T CD8 lub niedobór CD4 prowadzi do osłabienia lub zaniku reakcji kom. Przy
prawidłowym stosunku prawidłowa reakcja.
- Limfocyty NK CD16-aktywność cytotoksyczna, niszczą kom. w których rozwijają się wirusy, nowotworowe. Limfocyty NK i T CD8
(cytotoksyczne) niszcza te kom.np.perforyna (uszkadza bł. kom. tworząc otworki), IL-12 (wzmaga aktywność NK)
Limfocyty T CD8-----T cytotoksyczne
IL
Proliferacja
Limf T supresorowe hamują odp. limf B i T (takŜe T-helperow), rozwijają się wolniej niŜ cytotoksyczne; współdziałają w zakończeniu
odp. immunologicznej.
Przy drugim kontakcie z antygenem rozwijana jest reakcje późnej nadwraŜliwości (wykazuje nadmierną siłę i moŜe być patologiczna)
Cztery typy odp. immunolog. –mogą występować równolegle:
- typ I – u osób uczulonych na antygeny środowiskowe. Objawy - katar sienny, astma oskrzelowa
alergen (antygen)-pow. wytworzenie IgE. IgE łączy się z rec. kom. tucznej gdy dochodzi do kontaktu z alergenem ten łączy się z
IgE na kom. tucznych dochodzi do degranulacji i uwolnienia mediatorów reakcji alergicznej ; jest to rodzaj odp. szybkiej
- typ II – niszczenie własnych lub obcych kom przez limf cytotoksyczne przy udziale przeciwciał.
przeciwciało + antygenfagocytoza
atak limfocytów T cytotoksycznych
- typ III – usuwanie kompleksów antygen-przeciwciało nie jest wystaczające (powstaje ich duŜo)krąŜą we krwi (choroba uogólniona), gromadzą się w narządach(uszkodzenie ich funkcji- rózne choroby układowe)
- typ IV – nadwraŜliwość kontaktowa - miejscowy wyprysk (limfocyty, makrofagi)
wego, naciek zapalny w miejscu wstrzyknięcia
- nadwraŜliwość typu tuberkulino-
Odporność humoralna swoista i nieswoista.
Organizm człowieka ma dziedzicznie wyznaczoną specyfikę struktury i bardzo dokładnego składu chemicznego, zwłaszcza w
zakresie najbardziej swoistych białek. KaŜdy organizm musi tej toŜsamości bronić przez całe Ŝycie, gdyŜ nieustannie naraŜony jest na
wnikanie z zewnątrz i powstawanie w jego wnętrzu substancji obcych, szkodliwych, trujących, szczególnie pochodzenia białkowego,
które zagraŜają suwerenności i porządkowi wewnętrznemu. Z zewnątrz usiłują wniknąć do kaŜdego organizmu bakterie, wirusy, grzyby, pyłki roślin, pyły organiczne i inne podobne, a wewnątrz ciągle lub w specjalnych okolicznościach pojawiają się własne komórki
obumarłe, uszkodzone, nowotworowe oraz niektóre przewaŜnie wielkocząsteczkowe produkty przemiany materii.
Aby nie dopuścić do utraty własnej toŜsamości przez wbudowywanie w swoje struktury elementów obcych, które nie utraciły
resztek swoistości organizmów ich pochodzenia, i nie dać się zatruwać substancjami obcymi, z duŜą sprawnością trzeba je nieustannie
rozpoznawać, unieszkodliwiać, lokalizować i usuwać na zewnątrz, a takŜe zapobiegać ich przenikaniu do środowiska wewnętrznego.
Wszystko to składa się razem na odporność.
Najogólniej odporność dzieli się na nieswoistą - dziedziczną i swoistą – nabytą.
Odporność moŜna nabyć róŜnymi drogami – oczywiście w odporności specyficznej.
Jeśli wykształciła się po przejściu zaraŜenia lub po podaniu szczepionki, wówczas nazywa się ją nabytą czynną. Ponadto u człowieka
(i innych ssaków) istnieje dodatkowy mechanizm przekazywania podstawowych przeciwciał poprzez łoŜysko – to jest odporność nabyta naturalnie, bierna (umoŜliwia noworodkowi przetrwanie pierwszych dni Ŝycia). W sytuacji krytycznej moŜna wstrzyknąć komuś
gotowe przeciwciała lub uczulone limfocyty. Będzie on miał więc odporność nabytą sztucznie, bierną.
Odporność swoista lub immunologiczna.
Skierowana jest przeciwko konkretnemu antygenowi i polega na tym, Ŝe pod ich wpływem wytwarzają się wysoce swoiste
substancje białkowe zwane przeciwciałami. Przeciwciała szczególnie wybiórczo łączą się z antygenami. Powodując ich neutralizację
polegającą na pozbawieniu ich chorobotwórczości. Antygeny są to wielkocząsteczkowe substancje białkowe, zawierające cechy organizmu, z którego pochodzą lub są to nieswoiste mniejsze związki. Antygeny mogą pochodzić z obcych komórek lub z wnętrza własnego
organizmu.
Antygeny odznaczają się:
1.
2.
Antygenowością – antygen posiada determinantę antygenową - epitop (elementy struktury), które swoiście łączą się z przeciwciałem.
Immunogenność – nie posiadają jej wszystkie antygeny, organizm odpowiada na wprowadzenie do jego wnętrza antygenu,
poprzez wytworzenie swoistego przeciwciała
Przeciwciała (immunoglobuliny) są to swoiste gamma globuliny, wytwarzane głównie w limfocytach T i komórkach plazmatycznych. A takŜe w limfocytach B, które selektywnie reagują z odpowiadającym im antygenem.
strona 4
Przeciwciała mogą być zlokalizowane w błonie komórkowej tworząc receptory dla antygenu, głównie w limfocytach T. Mogą
być równieŜ wydzielane do osocza lub płynów ustrojowych np. komórki plazmatyczne.
Przeciwciała skierowane przeciw wielu determinantom antygenowym tego samego antygenu to przeciwciała poliklonalne,
natomiast skierowane przeciw jednej determinancie antygenowej to przeciwciała monoklonalne.
KaŜda immunoglobulina zbudowana jest z dwóch łańcuchów lekkich (istnieją ich dwa rodzaje kappa i lambda), oraz dwóch
łańcuchów cięŜkich. Łańcuchy w immunoglobulinach są ze sobą połączone mostkami disiarczkowymi. Ze względu na róŜną budowę
łańcuchów cięŜkich immunoglobuliny dzielą się na pięć klas.
IgA
Występują w wydzielinach ( łzy, pot, ślina)
IgD
Występują na powierzchni limfocytów B, a wiąŜąc się z antygenem pobudzają je do produkcji przeciwciał.
IgE
Występują głównie w błonach śluzowych i w skórze oraz na powierzchni mastocytów
IgG
Jest ich najwięcej, bo aŜ 80% wszystkich immunoglobulin. Posiadają zdolność przechodzenia przez łoŜysko z krwi
matki do krwi płodu. Przy pierwszym kontakcie z antygenem organizm produkuje w pierwszej kolejności przeciwciała klasy G. Po ponownym kontakcie z tym samym antygenem przewaŜ produkcja przeciwciał z klasy G.
IgM
Powstają w odpowiedzi na pierwszy kontakt z antygenem, do tej klasy naleŜą między innymi naturalne przeciwciała
przeciwko antygenom układu ABO
RozróŜniamy odporność humoralną i komórkową.
Odporność humoralna ( z udziałem przeciwciał)
Gdy do organizmu dostaną się wirusy, bakterie lub inne obce białka oraz inne substancje to zostają pochłonięte przez makrofagi. Degradują one w swojej cytoplazmie wchłonięte antygeny oraz eksponują jego część z białkami głównego układu zgodności
tkankowej MHC na swojej powierzchni. Makrofagi kontaktują się wtedy z limfocytami.
Limfocyty T4 ulegają aktywacji wtedy, gdy wiąŜą się równocześnie z antygenem i białkiem MHC klasy II znajdującym się na
powierzchni makrofaga. Następnie limfocyty T4 oddziałują na limfocyty B, aktywując je i pobudzając do proliferacji i transformacji w
komórki pamięci B i komórki plazmatyczne. Plazmocyty wydzielają duŜą ilość przeciwciał do krwi krąŜącej. Limfocyty B mogą takŜe
wiązać wolne antygeny we krwi i chłonce, ale wówczas wymagają one kontaktu z limfocytami T4 pomagającymi, aby mogły ulec dojrzewaniu i róŜnicowaniu. Antygeny mogą takŜe być prezentowane limfocytom T4 przez inne komórki. Są to komórki APCs – komórki
prezentujące antygen i obejmują one komórki naskórka – dendrocyty ziarniste bezbarwnikowe, Langerhansa, komórki dendrytyczne w
węzłach chłonnych i w śledzionie, komórki welonowate krąŜące we krwi oraz komórki mikrogleju w ośrodkowym układzie nerwowym.
Wirusy
Antygen+MHC-I
Na powierzchni komórki
Limfocyt T8
Proliferacja
Limfocyty
pomagające
( T4 )
Makrofag
Antygen+MHC-I
Na powierzchni komórki
Limfocyt B
Proliferacja
I produkcja
Przeciwciał
strona 5
Odporność komórkowa
Odporność komórkowa jest przekazywana przez limfocyty T8. Są one aktywowane wtedy, gdy są eksponowane z antygenem
i białkiem MHC klasy I na powierzchni komórki prezentującej antygen. Są takŜe aktywowane, wtedy, gdy są eksponowane na działanie
interleukiny 2. Wówczas ulegają proliferacji i róŜnicowaniu w limfocyty T cytotoksyczne. Te zaś atakują i niszczą komórki posiadające
antygen, który je zaktywował.
Pobudliwość i mięśnie.
Potencjał spoczynkowy, depolaryzacyjny i hiperpolaryzacyjny komórki nerwowej.
Pobudliwością, określamy zdolność komórki, tkanki lub organizmu do reagowania na bodźce stanem pobudzenia. Miarą pobudzenia jest próg pobudliwości, po przekroczeniu którego komórka ulega pobudzeniu. Najsłabszy bodziec zdolny do pobudzenia komórki
nazywamy jest bodźcem progowym. Pobudliwość tych samych struktur moŜe zmieniać sil1. w zaleŜności od wielu czynników jak np.
temperatura środki znieczulające, rytmy biologiczne. Przy wzroście pobudliwości danej struktury dochodzi do obniŜenia progu pobudliwości- zmniejsza się wówczas wartość bodźca progowego i odwrotnie przy spadku pobudliwości pod wpływem róŜnych czynników
wzrasta próg pobudliwości. czyli wzrasta wartość bodźca progowego koniecznego do wywołania stanu pobudzenia.
Bodziec to odpowiednia dynamiczna, silna i długotrwała zmiana, która Wpływa na metabolizm i zmienia czynność Ŝywej materii
Pod względem rodzaju energii bodźce dzielimy na:
1. Fizyczne - mechaniczne, termiczne, świetlne, dźwiękowe, elektryczne, osmotyczne, chemiczne –mineralne, organiczne kwasy, zasady sole, eter a1kohol,
2. Biologiczne- to bodźce powstające w Ŝywym organizmie -hormony, mediatory
.
Biorąc pod uwagę charakter i miejsce działania w obrębie komórki bodźce moŜna podzielić na:
1. Swoiste -czyli adekwatne- homologiczne, fizjologiczne
2. Nieswoiste -nieadekwatne, heterologjczne, niefizjologiczne
Bodźce swoiste to podniety przystosowane do pobudzenia danej tkanki działające na określoną część komórki. Bodźce te juŜ jako
energetycznie bardzo słabe wyjątkowo skutecznie draŜnią daną strukturę. Przykładem tego typu bodźca moŜe być energia świetlna
pobudzająca narząd wzroku, fale akustyczne pobudzające narząd słuchu.
Bodźce heterologiczne nieswoiste są to z kolei podmioty niefizjologiczne; pobudzają. komórką jedynie wówczas, gdy posiadają
duŜą silę. Przykładem moŜe być silny mechaniczny ucisk na gałkę oczną wywołujący wraŜenie świetlne.
Pod wzglądem siły bodźce dzielimy na:
Podprogowe
Progowe
Nadprogowe
Bodźce podprogowe zbyt słabe do wywołania pobudzenia komórki, nie wywołują depolaryzacji krytycznej, powodują jedyl1ie
miejscową, nie rozprzestrzeniającą się odpowiedź błony komórkowej. Jeśli działają one w wielu miejscach błony komórkowej obok
siebie równocześnie mogą się sumować i wywoływać depolaryzację krytyczną (sumowanie przestrzenne). Jeśli zaś działają. w jednym
miejscu błony kolejno po sobie w odpowiednio' krótkich odstępach czasu dochodzi do sumowania bodźców. W czasie, którego następstwem jest depolaryzacja.
Bodźce progowe to najsłabsze bodźce, które doprowadzają depolaryzację do wartości krytycznej, której następstwem jest
potencjał czynnościowy mający zdolność rozprzestrzeniania się
Bodźce nadprogowe to wszystkie bodźce o sile większej niŜ progowa
Podstawową właściwością komórek pobudliwych jest prawo "wszystko albo nic", które mówi, ze bodziec progowy wywołuje w komórce
pobudzenie maksymalne. Na bodźce podprogowe komórki reagują tylko depolaryzacją miejscową (nie pojawia się, potencjal czynnościowy), a na róŜne bodźce nadprogowe odpowiadają potencjałem czynnościowym o Jednakowej amplitudzie takiej samej jak bodziec
progowy.
Potencjał spoczynkowy
Warunkiem powalania potencjału czynnościowego jest istnienie potencjału spoczynkowego. W stanie spoczynku zewnętrzna powierzchnia błony komórkowej ma pewną. przewagę kationów, czyli jest naładowana dodatnio w stosunku do jej powierzchni wewnętrznej. Nazywa się to poprzecznym spolaryzowaniem błony, potencjałem błonowym lub bioelektrycznym potencjałem spoczynkowym. Za główne mechanizmy tej spoczynkowej róŜnicy potencjałów uwaŜa się:
1.
gradienty stęŜeń jonów po obydwu stronach błony komórkowej
2.
2. przepuszczalność błony dla tych jonów,
3.
3. działanie pompy Na.. / K
Gradienty stęŜeń jonów w poprzek bJol1y komórkowej:
- we wnętrzu komórki podczas spoczyl1ku przewaŜają aniony głównie białkowe oraz kationy potasu (30 razy więcej K niŜ na zewnątrz)
- na zewnątrz komórki przewaŜają jony Na (10 razy więcej niŜ wewnątrz), oraz Cl (10 razy więcej niŜ wewnątrz).
Przyczyny przestrzennej separacji jonów:
- duŜe aniony białkowe są strukturalnie związane z protoplazmą komórkową i nie podlegają dyfuzji, nadają one ujemny ładunek wnętrza komórki, który jest zbliŜony do potencjału równowagi (Nernsta) dla jonów potasu (-92 mV). Jony potasowe dąŜą do osiągnięcia
strona 6
wnętrza komórki. Jest to podstawą nierównomiernego rozmieszczenia jonów, przewagi jonów potasu w komórce. Potencjał równowagi dla jonów sodu wynosi +58mV, co powoduje przewagę. stęŜenia jonów sodu na zewnątrz komórek.
- chlor- błona komórkowa jest dla niego przepuszczalna w duŜym stopniu, a1e wobec duŜego stęŜenia anionów organicznych wewnątrz komórki jest on od niej odpychany,
- sód i potas -asymetria dystrybucji tych jonów jest wynikiem aktywnego transportu tych jonów -system pomp sodowo -potasowych (
transportująca ATPaza), oraz róŜnej przepuszczalności błon dla tych jonów.
Na skutek aktywności pompy dostające się do wnętrza jony sodowe Są stale usuwane na zewnątrz komórki. a do jej wnętrza dostają
się jony potasowe ( 2 jony K za 3 jony Na ). ATP- aza jest aktywowana przez jony sodowe dzia1ające na wewnętrznej powierzchni
błony komórkowej.
Będąca w spoczynku błona komórkowa jest najbardziej przepuszczalna dla jonów potasowych. mniej dla chlorkowych j minimalne dla
jonów sodowych. Jeśli przyjmiemy przepuszczalność dla K za 2. to dla pozostałych wynosi ona 0,45 dla CI i 0.04 dla Na. Dzięki tej
przestrzennej separacji wnętrze komórki jest naładowane \ujemnie. A stan taki nazywany polaryzacją komórki. Wielkość tej polaryzacji
określa potencjał spoczynkowy. który jest róŜnicą. pomiędzy wnętrzem komórki a jej powierzchnią. Wielkość potencjału spoczynkowego jest głównie określona przez wielkość gradientu stęŜeń jonów potasowych i jest zbliŜona do potencjału równowagi dla tego jonu.
W neuronach potencjał ten wynosi ok. -70 m. Zmiana stanu spolaryzowania komór moŜe iść w kierunku depolaryzacji (zmniejszenia
spoczynkowej róŜnicy potencjałów) lub w kierunku hiperpolaryzacji (zwiększenia spoczynkowej róŜnicy potencjałów). Bodziec depolaryzacyjny wywołuje najpierw tzw. zmiany elektrotoniczne -bierne, na których szczycie pojawia się odpowiedź miejscowa –czynna,
nie mająca zdolności rozprzestrzeniania się. Dopiero po osiągnięciu poziomu depolaryzacji krytycznej -progowej dochodzi do powstania
potencjały czynnościowego tzw. iglicowego. Pojawia się. on zgodnie z prawem wszystko albo nic i posiada zdolność rozprzestrzeniania
się.
Potencjał czynnościowy
W czasie pobudzenia komórki dochodzi do następujących zmian:
Bodziec depolaryzacyjny powoduje wzrost przepuszczalności błony komórkowej dla sodu. który wnikając do wnętrza komórki niweluje
jej ujemny potencjał. Okres ten nosi nazwę aktywacji sodowej. Przepuszcza1cosć dla sodu wzrasta kilkaset razy w porównaniu do
stanu spoczynkowego, aktywacja sodowa trwa ok. 0.5 ms. W wypadku niewstrzymania dyfuzji sodu. wnętrze komórki zgodnie z potencjałem równowagi sodu osiągnęłoby wartość + 58m V. a osiąga wartość tylko ok. +20 m V. Ograniczenie to jest wynikiem inaktywacji sodowej przy potencjale wnętrza ok. -50 m V oraz aktywacji potasowej, w wyl1iku której jony potasowe wędrują do środowiska
zewnątrzkomórkowego. Proces inaktywacji sodowej i aktywacji potasowej odpowiedzialny jest za repolaryzację czyli powrót potencjału ujemnego komórki. Repolaryzacja kończy potencjał czynnościowy. Z chwilą i jej ukończenia w komórce znajduje się, większa
ilość sodu, a mniejsza potasu w stosunku do stanu spoczynkowego -wyjściowego. Normalne stosunki jonowe przywraca pompa sodowo -potasowa. Repolaryzacja komórki odbywa się coraz wolniej I w miarę zbliŜania się. potencjału do wartości wyjściowej. Tę powolną
końcową fazę repolaryzacji nazywamy potencjałem następczym dodatnim. Po nim wystąpić moŜe faza nieznacznej hyperpolaryzacji tzw. ujemny potencjał następczy będący wynikiem duŜej aktywności pompy sodowo -potasowej. usuwającej więcej jonów sodowych
na zewnątrz niŜ dostających się do wewnątrz jonów potasowych.
Zmiany pobudliwości w trakcie trwania potencjału czynnościowego.
Zmiany depolaryzajcyjne i hiperpolaryzacyjne pojawiające się w wyniku pobudzenia komórki powodują zmiany jej pobudliwości.
W czasie depolaryzacji i repolaryzacji, gdy potencjał wnętrza jest wyŜszy od potencjału inaktywacji sodowej (ok. -55 mV), komórka
jest niepobudliwa stan ten określamy mianem refrakcji bezwzględnej. Oznacza to, Ŝe w tym czasie Ŝaden bodziec. Bez względu na siłę
nie moŜe i wywołać pobudzeniu. PoniŜej tej wartości ( -55 m V) pobudliwość komórki stopniowo powraca, ale jest jeszcze obniŜona.
Silne bodźce mogą w tym okresie wywołać pobudzenie. Jest to okres refrakcji względnej. W czasie, gdy w trakcie repolaryzacji potencjał błonowy znajduje się w pobliŜu wartości depolaryzacji krytycznej Występuje krótki okres nadpobudliwości (nie we wszystkich komórkach pobudliwych), inaczej -egzaltacji. W kolejnej fazie –potencjału następczego ujemnego komórka przechodzi ponownie okres
zmniejszonej pobudliwości, gdyŜ potencjał blol1owy komórki oddala się od wartości depolaryzacji krytycznej i trzeba uŜyć silniejszego
bodźca niŜ w czasie całkowitego powrotu komórki do stanu spoczynkowego. Po przeminięciu ujemnego potencjału następczego pobudliwość komórki powraca do wartości wyjściowej. Zmiany pobudliwości komórki w trakcie pobudzenia tłumaczą wpływ częstości bodźców na skuteczność ich działania. Jeśli przerwy między kolejnymi bodźcami przypadają na okres refrakcji względnej lub hyperpolaryzacji, (czyli okresy zmniejszonej pobudliwości), to tylko niektóre będą w stanie pobudzić komórkę
Bodźce działające na komórkę w fazie refrakcji bezwzględnej nie wywołują oczywiście pobudzenia. Rytm takich bodźców określamy jako pessimum rytmu. Jeśli kolejne bodźce przypadają na fazę egzaltacji mówimy o optimum rytmu.
Przewodzenie informacji w obrębie neuronu.
SprzęŜenie elektromechaniczne w komórkach mięśniowych.
Rodzaje skurczów mięśni.
strona 7
Klasyfikacja mięśni poprzecznie prąŜkowanych i gładkich.
WyróŜniamy trzy typy mięsni szkieletowych:
1. Typ I -komórki powolne (czerwone), posiadają duŜo sarkoplazmy, mioglobiny, mitochondriów oraz obfitą. ilość naczyń włosowatych. Występuje tu przewaga metabolizmu tkankowego tlenowego, skurcze narastają powoli, a skurcze tęŜcowe mogą
utrzymywać się bardzo długo, bez narastania objawów zmęczenia (np. Miśnie grzbietu, mięśnie wykonujące prace długotrwała, a mało dokładną).
2. Typ II a -komórki szybkie (białe) posiadają mniej sarkoplazmy, mioglobiny, mitochondriów. W czasie W czasie skurczu napięcie narasta szybko, dlatego na skutek szybkiego zmęczenia skurcz tęŜcowy moŜe utrzymywać się krótko. Występuje tu
przewaga metabolizmu beztlenowego (np. mięsnie oka, palców -mięśnie wykonujące czynności szybkie, precyzyjne ale krótkotrwale).
3. Typ II b -grupa pośrednia komórek szybkich ale o przewadze metabolizmu tlenowego. W czasie pobudzenia rozwija się
szybko, jednak skurcze tęŜcowe utrzymują się dłuŜej niz. w komórkach typu II a, lecz krócej niŜ w komórkach typu I.
W zaleŜności od ilości zakończeń układu autonomicznego unerwiających komórki mięśniowe, mięśnie gładkie podzielono na trzy grupy:
strona 8
1.
2.
3.
4.
Mięśnie gładkie wielojednostkowe -cechują się. bardzo obfitym unerwieniem. Nerwy wspó1czulne rozgałęziają się w pobliŜu
komórek mięśniowych tworząc tzw. splot podstawny z licznymi Ŝylakowatościami, w których zmagazynowane są transmiterynoradrenalina. śylakowatosci pozostają tu w bardzo bliskim kontakcie z miocytami co sprawia, ze odległości, które pokonuje
transmiter są niewielkie i jego stęŜenie na receptorze komórkowym jest duŜe. Dlatego juŜ niewielka częstotliwość wyładowań we włóknie odśrodkowym powoduje silną odpowiedź. W takich mięśniach pobudzenie trwa krótko i skurcz ustępuje
szybko po Ustaniu dopływu impulsów nerwowych.
Mięśnie wjelojednoslkowe są poddane silnej kontroli nerwowej i nie mają automatyzmu. Przykładem są mięśnie ściany nasieniowodów, źrenicy, drobnych tętniczek.
Mięśnie gładkie jednostkowe (trzewne) -cechują się bardzo skąpym unerwieniem i duŜymi odległościami pomiędzy Ŝylakowatościami, a miocytami, wobec czego efekty draŜnienia nerwów wspó1czulnych są słabe, pojawiają. się z duŜym opóźnieniem i wymagają. duŜej częstotliwości. W tego typu mięśniach skurcz utrzymuje się. dłuŜej. Mięśnie trzewne są słabo kontrolowane przez układ autonomiczny oraz charakteryzują się występowaniem licznych komórek rozruszl1ikowych. Przykładem są. Mięśnie gładkie jelita (poza zwieraczami), duŜych naczyń tętniczych i ściany moczowodu.
Grupa mięśni gładkich pośrednich -cechuje się unerwieniem asymetrycznym, gdzie niektóre komórki znajdują się blisko Ŝylakowatości, a inne połoŜone są od nich daleko. Przykładem są ściany małych i średnich tętnic.
Kryteria podziału układu wegetacyjnego
Autonomiczny układ nerwowy (wegetatywny) stanowi część układu nerwowego, która przewodzi impulsy do narządów wewnętrznych, zaopatrując ich mięśnie gładkie, naczynia krwionośne, gruczoły i inne komórki. Wraz z układem dokrewnym decyduje o
homeostazie organizmu. Pozwala na dynamiczne zmiany czynności narządów zaleŜne od działania róŜnych bodźców środowiskowych.
Choć teoretycznie AUN funkcjonuje niezaleŜnie od układu somatycznego, to reaguje on bardzo silnie na stany emocjonalne,
dlatego tworzy z układem somatycznym funkcjonalną całość.
W układzie autonomicznym impulsy z CNS do efektorów w narządach trzewnych przewodzone są dwoma neuronami:
•
Przedzwojowym- ma swe ciało komórkowe w pniu mózgu lub rogach bocznych rdzenia kręgowego
•
Pozazwojowym- ma swe ciało komórkowe w obwodowych zwojach autonomicznych.
Autonomiczny układ nerwowy dzielimy na:
•
•
•
•
Część parasympatyczną
Część sympatyczną
Część czuciową (aferentną) – rozpoczyna się w róŜnych receptorach narządów wewnętrznych, czyli enteroreceptorach.
Przewodzi czucie trzewne, bierze udział w odruchach
Część enteryczna (jelitowa) jest niezaleŜna od pozostałych części, bazuje na krótkich odruchach w narządach trzewnych
Cześć współczulna
Ciała komórkowe neuronów przedzwojowych są w rogach bocznych substancji szarej rdzenia, tworząc jądro pośrednio-boczne w odcinkach C8-L3. Ich aksony wychodzą z rdzenia jako gałązki łączące białe i kończą się jako włókna przedzwojowe jako synapsy na komórkach zwojów pnia współczulnego ciągnącego się od części szyjnej aŜ po krzyŜową:
•
•
•
•
•
Część
Część
Część
Część
Część
szyjna –3 zwoje
piersiowa – 11-12 zwojów
lędźwiowa 3-4 zwoje
krzyŜowa 4-5 zwojów
ogonowa – 1 zwój
Pojedynczy akson przedzwojowy tworzy przeciętnie synapsy z 15 neuronami pozazwojowymi i jest to zjawisko dywergencji, ale
teŜ kaŜdy neuron zwojowy tworzy synapsy z wieloma neuronami przedzwojowymi (konwergencja)
Aksony pozazwojowe są nizmielinizowane i poprzez gałązki łączące szare wchodzą w skład nerwów somatycznych (dzięki połączeniu z nerwami rdzeniowymi).
Neurony pozazwojowe w części szyjnej pnia wysyłają włókna do tkanek i narządów głowy, szyi i klatki piersiowej, a w części piersiowo-brzusznej do narządów jamy brzusznej i miednicy mniejszej oraz narządów płciowych.
Serce zaopatrują włókna z 3 zwojów szyjnych i 5-6 górnych piersiowych. Tworzą one nerwy piersiowe.
Mięśnie gładkie oskrzeli i naczyń płuc mają włókna sympatyczne z dolnego zwoju szyjnego i górnych piersiowych (tworzą sploty
płucne)
Narządy jamy brzusznej (wraz z nerkami) są zaopatrywane przez włókna wychodzące ze zwojów przedkręgowych oraz obwodowych zwojów jamy brzusznej (trzewny i kreskowy górny), a takŜe miednicy małej (zwój kreskowy dolny)
Te włókna pozazwojowe biegną wraz z rozgałęzieniami aorty brzusznej do wszystkich narządów, oprócz rdzenia nadnerczy, bo
jego komórki stanowią modyfikacje pozazwojowych włókien współczulnych.
Włókna przedzwojowe stanowią w 70% włókna B z cienką osłonką mielinową, natomiast 30% to cinsze, bezmielinowe włókna C
przewodzące wolniej niŜ B.
Uwalniają (zarówno B i C) one acetylocholinę działającą na receptory typy N, poza tym w zwojach neurony pośredniczące mogą
uwalniać dopaminę.
Włókna pozazwojowe są głównie cienkie i bezmielinowe (typ C), które rozgałęziają się i tworzą gęstą sieć z licznymi zgrubieniami
tzw. Ŝylakowościami (zawierają one liczne pęcherzyki z noradrenaliną związane z ATP i dopaminą oraz większe pęcherzyki z neuropeptydem Y(NPY)).
Noradrenalina aktywuje receptory adrenergiczne α1 a hamuje swoje własne wydzielanie przez autoreceptory α2 w błonie presynaptycznej. Ale wydzielanie noradrenaliny moŜe teŜ być blokowane przez acetylocholinę, która zadziała na receptory M2, oraz przez
dopaminę, serotoninę i peptydy opioidowe.
strona 9
UKŁAD PRZYWSPÓŁCZULNY
Cechuje go na ogół mniejsza dywergencja niŜ układu sympatyczny. Przeciętnie jeden przywspółczulny neuron przedzwojowy zaopatruje tylko dwa neurony pozazwojowe, czyli jest to stosunek 1:2, w części przywspółczulnej wynosi ona 1:15.
Włókna pozazwojowe są krótkie, typ C, mają pęcherzyki z acetylkocholiną i większe pęcherzyki z kotransmiterem – VIP,
dynorfiną, cholecystokininą, enkefalinami, substancją P, neurokininą A i B i peptydem pochodnym genu kalcytoninowego – CGRP.
Acetylocholina działa na receptory muskarynowe (M) lub nikotynowe (N), działa krótko gdyŜ jest szybko rozkładana. Działając na presynaptyczny autoreceptor M2 hamuje swoje uwalnianie
Część współczulną dzielimy na odcinki:
•
Głowowy – neurony ośrodkowe tego odcinka znajdują się w przywspółczulnych jądrach nerwów czaszkowych III, VII,
IX i X. Włókna przedzwojowe są stosunkowo długie i kończą się synapsami w zwojach blisko lub wewnątrz unerwianych
narządów: zwój rzęskowy (dla nerwu VII), klinowo podniebienny (VII) i podjęzykowy (VII), uszny (IX), a dla nerwu
błędnego wiele zwojów rozrzuconych od tchawicy, oskrzeli, poprzez serce, aŜ do przewodu pokarmowego.
•
KrzyŜowy – jego neurony są w słupach pośrednio-bocznych istoty szarej w segmencie S1-S3. Włókna przedzwojowe
tworzą nerw miedniczny i oddają synapsy na neuronach zwojowych w narządach i naczyniach miednicy mniejszej, jelicie grubym, odbytnicy, narządach płciowych
Krótkie włókna pozazwojowe układu przywspółczulnego zawierają pęcherzyki z acetylocholiną oraz neuromodulatory.
Część jelitowa, neurony rozmieszczone są w ścianach całego przewodu pokarmowego skupiają się w dwóch splotach śródściennych:
•
Podśluzówkowym (reguluje czynność wydzielniczą błony śluzowej i śluzówkowy przepływ krwi)
•
Śródmięśniowy (kieruje motoryką mięśni gładkich)
Neurony tych dwóch splotów działają jako ośrodki lokalnych odruchów i integrują wzorce ruchowe przewodu pokarmowego, wydzielanie gruczołów trawiennych, wchłanianie i wydzielanie śluzu i soku jelitowego. Czynność tych splotów jest modulowana przez
nerw X i trzewne nerwy współczulne. Te sploty (głownie śródmięśniowy) realizują zaprogramowany wzorzec ruchowy, czyli ruchy perystaltyczne zgodnie ze schematem:
Rozciągnięcie ściany przewodu pokarmowego ----impuls---> mechanoreceptory -----> neurony czuciowe -----> interneurony:
•
•
Hamują neurony eferentne, hamujące mięśnie okręŜne
Pobudzają
Powstaje w rezultacie propulsywna fala perystaltyczna przesuwająca treść pokarmową. W splotach śródmięśniowych są szczególne
tzw. komórki Cajala, które działają jak komórki rozrusznikowe, bo wykazują powolna spoczynkową depolaryzację niezaleŜną od pobudzeń synaptycznych.
Synapsy splotu mięśniowego uwalniają głównie acetylocholinę i liczne neuropeptydy pobudzające:
•
Motylinę
•
Peptyd uwalniający gastrynę
•
VIP
•
Substancję P
Ale takŜe hamujące:
•
•
•
•
Somatostatynę
Enkefaliny
Galaninę
Neuropeptyd Y
Nerw błędny poprzez cholinergiczne włókna przedzwojowe wzmaga aktywność splotów jelitowych i przyśpiesza częstość rytmu
komórek Cajala, natomiast włókna pozazwojowe nerwów współczulnych ze zwojów kręgowych oraz zwoju przedkręgowego: trzewnego i kreskowego górnego, hamują te neurony w splotach poprzez noradrenalinę (działając na receptory α).
Neurony splotu podśluzówkowego pobudzane są prze chemoreceptory i mechanoreceptory błony śluzowej przewodu pokarmowego.
Błona śluzowa dwunastnicy i jelit jest obficie unerwiona przez bezmielinowe czuciowe włókna nocyceptywne typu C oraz mielinowe typu A δ, pobudzane uszkadzającymi bodźcami, jak np. HCl, sole kwasów Ŝółciowych, duŜe stęŜenie alkoholu, kwas acetylosalicylowy.
Te odruchy nocyceptywne z błony śluzowej jelita chronią śluzówkę Ŝołądka i jelit przed uszkodzeniem.
Głównym transmiterem uwalnianym w wyniku tych odruchów jest peptyd pochodny genu kalcytoninoweg CGRP. Działanie
ochronne CGRP polega na uwalnianiu tlenku azotu (NO). NO powoduje rozszerzenie lokalnych naczyń błony śluzowej przewodu pokarmowego i zwiększa dostawę tlenu i substancji odŜywczych. Podobnie działają prostaglandyny. CGRP powoduje teŜ wydzielanie
somatostatyny, która hamuje wydzielanie soku Ŝołądkowego, zmniejszając uwalnianie histaminy, gastryny i acetylocholiny pobudzających komórki okładzinowe w Ŝołądku.
Generalnie cechą funkcjonalną tego układu są liczne odruchy, których pętla zamyka się w obrębie jednego aksonu bez
udziału ciała komórkowego, (czyli odruchy aksonalno- aksonalne) lub w obrębie zwojów autonomicznych, ale poza centralnym układem nerwowym (odruchy zwojowe). Takie odruchy naleŜą do mechanizmów koordynujących czynności motoryczne, wydzielnicze i
krąŜeniowe układu trawiennego.
Transmittery i kotransmisja w autonomicznym układzie nerwowym
strona 10
Układ współczulny określa się jako noradrenergiczny, a układ przywspółczulny jako cholinergiczny, ale istnieją wyjątki od tej
reguły, bo np. cholinergiczne są współczulne włókna zazwojowe, unerwiające gruczoły potowe, czy ślinowe. Transmiterami są teŜ
liczne neuropeptydy. Jeden i ten sam neuron wydziela z reguły więcej niŜ jeden transmiter, a takŜe neuromodulatory i kotransmitery.
Pozazwojowe włókna współczulne: oprócz głównego transmitera- noradrenaliny, uwalniają jako kotransmiter ATP i
neuropeptyd Y (NPY). Główna rolą NPY jest działanie troficzne na naczynia krwionośne. Powoduje on przerost mięśni gładkich ściany
naczyniowej przy częstym pobudzaniu układu współczulnego. Poza tym NPY pobudza angiogenezę czyli powstawanie nowych naczyń
mikrokrąŜenia.
Niektóre włókna współczulne unerwiające naczynia błony śluzowej Ŝołądka i jelit są histaminergiczne a unerwiające nerki są
dopaminegiczne.
Noradrenalina aktywuje postsynaptyczne receptory α1 (w mięśniu sercowym β1, a w komorach serca takŜe β2). Powinowactwo jej do receptorów β2 jest duŜe w sercu, a nieznaczne w naczyniach krwionośnych. Ponadto NA działając na presynaptyczny
receptor α2 hamuje swoje własne uwalnianie. Oprócz takiego sprzęŜenia zwrotnego ujemnego działa teŜ sprzęŜenie zwrotne dodatnie,
gdy w sytuacji stresowej rdzeń nadnerczy wydziela do krwi duŜo adrenaliny, to ona oprócz działania na postsynaptyczny receptor β2,
działa teŜ na presynaptyczny autoreceptor β2 i zwiększa przez to wydzielanie NA.
Poza tym acetylocholina hamuje wydzielanie poprzez działanie na heteroreceptor presynaptyczny M2 w błonie zakończeń
współczulnych i w ten sposób układ przywspółczulny moŜe hamować przywspółczulny. Takie hamowanie wykazują teŜ: dopamina,
histamina, serotonina.
Po przeminięciu pobudzenia transmitery są rozkładane lub usuwane aktywnym wychwytem zwrotnym do aksoplazmy splotu
podstawnego. NA rozkłada MAO (monoaminooksydaza) i tylko częściowo jest ona wykorzystywana ponownie jako transmiter. Poza
tym NA eliminowana jest teŜ enzymatycznie w otaczających tkankach przez tlenową metylotransferazę katecholową (COMT), albo w
wątrobie przez MAO.
Neuropeptyd Y (NPY) i inne peptydy zakończeń współczulnych nie ulegają wychwytowi zwrotnemu i eliminowane są powoli
przez swoiste peptydazy.
Natomiast w pozazwojowych włóknach przywspółczulnych oprócz głównego transmitera- acetylocholiny, wydzielany
jest kotransmiter VIP (wazoaktywny peptyd jelitowy). Wraz z nim wydzielany jest NO. Uwalniają się one m.in. w oskrzelach, działają
na naczynia w śliniankach, a w części krzyŜowej AUN powodują skurcz mięśnia wypieracza moczu poprzez działanie na receptory M2 i
M3.
Włókna przywspółczulne unerwiające podstawę i szyjkę pęcherza moczowego oraz zwieracz wewnętrzny cewki moczowej
działają poprzez NO powodując rozkurcz mięśni gładkich i oddanie moczu.
Jako kotransmitery włókien przywspółczulnych, ale przedzwojowych występują:
•
Przysadkowy peptyd aktywujący cyklazę adenylanową (PACAP)
•
Hormon uwalniający gonadotropiny (GnRH)
•
Peptyd opioidowy (enkefalina leucynowa)
Acetylocholina działa krótko i na ograniczonym obszarze, bo jest szybko rozkładana przez esterazę cholinową. Powstaje wówczas cholina wykorzystywana do resyntezy acetylocholiny. Natomiast VIP nie ulega wychwytowi zwrotnemu. Generalnie rozszerza on oskrzela,
naczynia ślinianek, naczynia końcowej części jelita grubego i odbytnicy.
Receptory komórkowe i drugie przekaźniki w UA
W autonomicznym układzie nerwowym (AUN) transmitery działają podobnie na komórki docelowe jak hormony. Są tzw. pierwszymi przekaźnikami i zapoczątkowują przenoszenie informacji do wnętrza komórki. Taki transmiter musi połączyć się z receptorem
komórkowym, który jest do niego dopasowany jak zamek do klucza. Wyjątek stanowi tlenek azotu i tlenek węgla, poniewaŜ one dyfundują swobodnie przez błonę, a tlenek azotu łączy się bezpośrednio z cyklazą guanylową. Receptory komórkowe składają się z szeregu podjednostek, a kaŜda podjednostka posiada swój odrębny gen i swoisty mRNA. Dla noradrenaliny i adrenaliny wyróŜniamy dwa
receptory α i cztery β. Transmiter współczulny NPY działa przez receptor Y a kotransmiter ATP poprzez P2x i P4y. Dopamina działa
przez receptory D(1-5). W układzie przywspółczulnym zidentyfikowano sześć receptorów M dla acetylocholiny.
Receptory komórkowe dzielimy na dwie grupy:
jonotropowe
metabotropowe
Receptory jonotropowe stanowią podjednostkę kanałów jonowych, a połączenie się ich z transmiterem powoduje otwarcie lub
zamknięcia białka- kanału. Takim receptorem jest np. receptor acetylocholinowy typu N pośredniczący w transmisji zwojowej neuronów zwojowych lub uwalniany z zazwojowych włókien współczulnych receptor purynergiczny P2x dla ATP.
Znaczna większość receptorów dla transmiterów AUN naleŜy do metabotropowych. Zawierają one siedem domen transbłonowych
(M1-M7), na zewnątrz wystają trzy domeny zewnątrz komórkowe (E1-E3) – mają one koniec aminowy, a domeny wewnątrzkomórkowe (C1-C3) mają koniec karboksylowy. Domeny zewnątrzkomórkowe zawierają dodatkowo reszty cukrowe. Transmiter wiąŜe się z
domenami M2-M4, co zmienia konformację receptora i powoduje przyłączenie się go w kompleks z białkiem regulacyjnym G. Ma ono
trzy podjednostki i moŜe mieć charakter pobudzający lub hamujący. W wyniku tego połączenia dwie podjednostki białka G odłączają
się, a pozostaje związana jednostka α-GTP. Podjednostka ta ma właściwości GTP-azy i szybko rozpada się, ale nim to nastąpi przekaŜe
sygnał dalej. Receptory metabotropowe dzielą się pod względem rodzaju drugiego przekaźnika na;
receptory kaskady cAMP
receptory cyklu inozytolo- fosfolipidowego
receptory działające przez inne przekaźniki
Transmisja zwojowa
Pojedynczy neuron współczulny przedzwojowy oddaje 4-15 wypustek na neurony zazwojowe (zjawisko konwergencji), jest
to konieczne, poniewaŜ większość neuronów zazwojowych wymaga sumowania wielu potencjałów postsynaptycznych, aby wygenerować potencjał czynnościowy. Ale są takie neurony, którym wystarczy tylko jeden neuron przedzwojowy generujący jeden duŜy pobudzający potencjał postsynaptyczny (EPSP). Takie neurony są bardziej pobudliwe i maja charakter fazowy. Ich przeciwieństwem są
neurony toniczne charakteryzujące się wolnym, ale stałym rytmem wyładowań.
strona 11
Rodzaje neuronów zwojowych:
•
Większe typu B
•
Małe typu C
Na neuronach C synapsy oddają włókna przedzwojowe typu C, stanowiące około 40% całej populacji włókien przedzwojowych.
Na neuronach B synapsy oddają głownie włókna typu B.
Acetylocholina uwalniana z zakończeń przedzwojowych działa na jonotropowe receptory N i metabotropowe M. Blokerem receptora N jest heksametonium i inne pochodne amin czwartorzędowych.
Transmisja w zwojach współczulnych przebiega w trzech fazach:
1.
Faza wczesna- odpowiada jej krótkotrwały duŜy potencjał postsynaptyczny pobudzający (fEPSP), wywołany pobudzeniem receptora N. Następnie pojawia się powolny potencjał (sEPSP), trwa on kilkadziesiąt sekund, a wywołany
jest przez pobudzenie przez acetylocholinę receptorów M1- zwiększa to pobudliwość neuronów.
Hamująco na neurony zwojowe działa adenozyna przez receptor A1, natomiast pobudzająco wpływa ATP (przez
receptor P2x) zwiększając napływ jonów wapnia.
2.
Faza późna- pojawia się tu postsynaptyczny potencjał hamujący (IPSP) wywołany przez małe komórki zwojowe
zawierające dopaminę. Hamuje ona neurony zwojowe przez receptor D1.
3.
Faza bardzo późna- występuje tu późny powolny potencjał postsynaptyczny (lsEPSP). Wywołują go neuropeptydy
uwalniane przez włókna przedzwojowe typu C, m.in.: PACAP, czyli przysadkowy polipeptyd aktywujący cyklazę
adenylanową, hormon podwzgórzowy uwalniający gonadotropiny (GnRH).
Transmisja zwojowa modulowana jest takŜe presynaptycznie, np. niektóre włókna przedzwojowe, zarówno w zwojach
współczulnych i przywspółczulnych, oddają synapsy aksono- aksonalne i uwalniają enkefalinę leucynową. Hamuje ona uwalnianie
acetylocholiny z zakończeń presynaptycznych. Takie opioidowe sprzęŜenie zwrotne ujemne ogranicz długotrwałe pobudzenie układu
współczulnego i wydzielanie z rdzenia nadnerczy w stanach stresu emocjonalnego.
Synapsa adrenergiczna i cholinergiczna
Transport aksonalny
Pęcherzyki synaptyczne powstają w perikarionie i przesuwają się do synapsy wzdłuŜ aksonu z prędkością 40 cm/dobę. Tj.
szybki transport aksonalny z udziałem mikrotubul oraz białka kinezyny (białko z rodziny MAP).
Natomiast transport wolny (2-8 mm/dobę) i bardzo wolny (0,2-1 mm/dobę) odbywa się za pomocą ruchów aksoplazmy.
Natomiast transport wsteczny zuŜytych pęcherzyków do ciała komórki odbywa się dzięki dyneinie i dynaminie.
Porównanie układu sympatycznego i parasympatycznego
Pod względem fizjologicznym obie części układu autonomicznego: sympatyczny i parasympatyczny, wykazują działanie antagonistyczne.
Z reguły narządy są unerwione przez obie te części, ale w niektórych wpływ wykazuje tylko, lub głównie jedna część a w
jeszcze innych- obie części AUN działają jednokierunkowo, np. w gruczołach ślinowych.
Z reguły układ sympatyczny działa przez noradrenalinę, wyjątek stanowi tylko rdzeń nadnerczy, gdzie przedzwojowe włókna
współczulne uwalniają acetylocholinę, oraz w gruczołach potowych teŜ wydzielana jest acetylocholina. Natomiast w kanalikach nerkowych oprócz NA działa teŜ dopamina.
W układzie przywspółczulnym głównym transmiterem jest wyłącznie acetylocholina, chyba, Ŝe weźmiemy pod uwagę narządy płciowe (ciała jamiste prącia i łechtaczki) oraz mięsień zwieracz cewki moczowej wewnętrzny, których rozszerzenie i rozkurcz powoduje głównie tlenek azotu NO.
NO działa takŜe wspólnie z VIP w mięśniach oskrzeli poprzez tzw. NANC czyli włókna nieadrenergiczne i niecholinergiczne.
Hormony
Regulacja wydzielania hormonów
Hormon to związek chemiczny wytwarzany przez gruczoły dokrewne, przenoszony przez krew i wpływający na czynność innych
gruczołów bądź tkanek. Ta stara definicja powinna być poszerzona, o neurohormony, (które są pod działaniem układu nerwowego)
oraz o hormony hipofizjotropowe, (które hamują i powodują wydzielanie hormonów przysadki).
Powodują one zachowanie homeostazy przez nasz organizm i w zaleŜności od umiejscowienia komórek, na które wpływają moŜna
ich działanie podzielić na:
-
działanie
działanie
działanie
działanie
parakrynne – działają na sąsiednie komórki, dyfundując do nich przez przestrzeń międzykomórkową,
autokrynne – regulują aktywność komórek, przez które są wydzielane,
endokrynne – oddziałują na komórki odległych tkanek lub narządów docierając do nich z krwią,
neurokrynne – uwalnianie neuroprzekaźników z zakończeń nerwowych i ich dyfuzja do komórek docelowych.
Hormony moŜna podzielić na kilka grup, z jednej strony ze względu na zakres działania, z drugiej przyglądając się ich budowie chemicznej. Podział hormonów uwzględniający zakres działania:
hormony miejscowe – są to związki chemiczne wytwarzane przez róŜne komórki i działające w najbliŜszym sąsiedztwie miejsca
uwalniania, przykłady: serotonina, histamina, acetylocholina, prostaglandyny,
hormony tkankowe – są to związki chemiczne wytwarzane przez komórki nie skupione w oddzielnych gruczołach dokrewnych i
działające na czynność innych narządów w pobliŜu uwalniania, przykłady: hormony układu pokarmowego (gastryna, sekretyna,
motylina, itp.), nerek (erytropoetyna, renina, itp.), serca,
strona 12
hormony o działaniu ogólnym – wydzielane przez swoiste gruczoły dokrewne i docierające do narządów docelowych dzięki
prądowi krwi, przykłady: hormony przysadki, tarczycy, grasicy, trzustki, nadnerczy, jąder, jajników, przytarczyc i łoŜyska.
Uwzględniając natomiast budowę chemiczna hormony moŜna podzielić na:
hormony aminokwasowe – rozpuszczalne w wodzie, z trudnością przenikają przez bariery lipidowe (wyjątek trójtyronina, tyroksyna), po podaniu doustnym mogą być skuteczne bądź nie, przykłady: tyroksyna, trójtyronina, adrenalina, noradrenalina, melatonina,
hormony polipeptydowe – w ich skład wchodzą aminokwasy, których liczba moŜe wahać się od 3 do 191, są rozpuszczalne w
wodzie, nie przenikają przez błonę białkowo-lipidową, dlatego działają przez przekaźniki wtórne, w osoczu nie wymagają Ŝadnych
białek transportowych, po podaniu doustnym są nie skuteczne, przykłady: hormony przysadki, przytarczyc, kalcytonina, trzustki,
hormony steroidowe - swą budową podobne są do cholesterolu, z łatwością przenikają przez błonę białkowo-lipidową, dlatego
nie wymagają przekaźników wtórnych, w osoczu przenoszone są dzięki specjalnym białkom transportowym, po podaniu doustnym są skuteczne, przykłady: hormony jajników, jąder, kory nadnerczy, łoŜysko i aktywna hormonalna postać witaminy D3.
Czynności gruczołów dokrewnych są regulowane dzięki róŜnym mechanizmom, które moŜna podzielić na:
kontrolę typu nerwowego – związana z regulacją wydzielania hormonów przez układ autonomiczny, niemal wszystkie gruczoły
dokrewne są unerwione przez ten układ, który wpływa na ich aktywność hormonalną. Uwalnianie hormonów moŜe być bezpośrednio związane z autonomicznym układem nerwowym, przykład uwalnianie hormonów podwzgórzowych bądź insuliny przez
nerwy cholinergiczne,
kontrolę typu hormonalnego – polega na bezpośrednim działaniu pobudzającym hormonów na wydzielanie tych gruczołów i
ich wpływie troficznym, przykładem mogą być hormony tropowe przysadki działające na podległe im gruczoły – ACTH działający
na korę nadnerczy, dzięki czemu wzrasta uwalnianie kortyzolu,
kontrola typu metabolicznego – bezpośredni wpływ produktów lub substratów przemiany materii na uwalnianie hormonów,
przykładem moŜe być wpływ jonów Ca2+ na wydzielanie parathormonu, podwyŜszenie poziomu glukozy pobudzające wydzielanie
insuliny.
-
Cały układ dokrewny działa za pośrednictwem zamkniętych pętli sprzęŜeń zwrotnych (ujemnych bądź dodatnich). Ujemne
działają w warunkach fizjologicznych, dodatnie natomiast w patologii.
W sprzęŜeniach tych występują pętle krótkie i długie. W sprzęŜeniach tych biorą udział hormony podwzgórza (liberyny i statyny), hormony tropowe przysadki oraz właściwe hormony gruczołowe. Wydzielanie tych trzech rodzajów hormonów, jest ze sobą powiązane i nawzajem regulowane. Liberyny powodują uwolnienie hormonów tropowych przysadki, a one działają na sobie podległe
gruczoły uwalniające właściwe hormony. Gdy stęŜenie tych właściwych hormonów osiągnie zbyt wysoki poziom wtedy wpłyną one na
podwzgórze i przysadkę hamując wydzielanie hormonów przez te gruczoły (jest ta zwana długa pętla sprzęŜenia zwrotnego). Istnieje
takŜe pętla krótka, która umiejscowiona jest między przysadką i podwzgórzem, która nawzajem kontroluje uwalnianie hormonów przez
te gruczoły.
Podwzgórze
+
+
-
-
Przysadka mó- zgowa
Gruczoł docelowy
Regulacja za pomocą sprzęŜeń zwrotnych, strzałki narysowane linią ciągłą pętle długie, strzałki narysowane linią przerywaną pętle
krótkie.
Hormony wykazują pewne analogie w działaniu, do których naleŜą:
okres utajonego pobudzenia (latencji) jest zwykle dłuŜszy od latencji układu nerwowego moŜe wynosić od kilku sekund, do
kilku dni,
hormony zapewniają homeostazę organizmu dzięki, temu Ŝe są ich wydzielanie jest regulowane za pomocą sprzęŜeń zwrotnych,
kontrolują reakcję o kluczowym znaczeniu dla metabolizmu komórkowego, np. stęŜenie glukozy we krwi i jej dostawa
do komórek,
występują w bardzo małych stęŜeniach, około 10-4 – 10-7 mol/L
mogą wywierać działanie na kilka tkanek bądź wiele hormon moŜe działać na jedną tkankę,
w warunkach prawidłowych istnieje równowaga hormonalna, wytwarzanie hormonu jest ściśle połączone z jego metabolizmem.
Układ podwzgórzowo – przysadkowy
Podwzgórze jest częścią międzymózgowia koordynującą homeostazę organizmu. Ściśle współpracuje ono z przysadką mózgową, która leŜy w dole tureckim. Podwzgórze połączone jest przysadką, z płatem przednim dzięki naczyniom krwionośnym, z tylnym
dzięki aksonom, których ciała komórkowe znajdują się w podwzgórzu. Oksytocyna i wazopresyna są hormonami syntetyzowanymi w
podwzgórzu jako prohormony (jądrze przykomorowym i nadwzrokowym) i dzięki transportowi neuronalnemu są przenoszone do przysadki. Po drodze są one poddane działaniu enzymów, które przekształcają te prohormony w hormony. Dostają się one do przysadki,
gdzie są łączone z odpowiednią neurofizyną (oksytocyna z neurofizyną I, a wazopresyna z neurofizyną II). Następnie pod wpływem
określonego bodźca mogą zostać one uwolnione z przysadki, juŜ jako aktywne hormony. Zachodzi to dzięki obecności jonów wapnia.
strona 13
Natomiast liberyny i statyny są uwalniane przez podwzgórze do naczyń krwionośnych, gdzie razem z krwią wędrują do przysadki, która jest ich gruczołem docelowym.
Wazopresyna:
Hormon polipeptydowy,
Produkowana przez jądro nadwzrokowe podwzgórza,
Magazynowana w przysadce mózgowej, w płacie tylnym, w połączeniu z neutrofizyną II i uwalniana z niej dzięki jonom Ca2+,
-
Do czynników pobudzających wydzielanie z tylnego płata przysadki naleŜą:
Wzrost ciśnienia osmotycznego osocza krwi (najwaŜniejszy z czynników, pobudza on osmodetektory znajdujące się w
okolicy jądra nadwzrokowego podwgórza, które powodują „obkurczenie” się tego jądra i uwolnienie wazopresyny z
przysadki)
Zmniejszenie objętości i ciśnienia krwi,
Wzrost ciśnienia płynu mózgowo-rdzeniowego,
Działanie angiotensyny II,
Działanie prostaglandyn,
Działanie nikotyny,
Do czynników zmniejszających jej uwalnianie w przysadki naleŜą:
Zwiększenie objętości krwi,
Wzrost ciśnienia tętniczego,
Działanie:
Wpływa hamująco na wydzielanie wody (ma działanie antydiuretyczne),
Działa poprzez receptory błonowe i cAMP
Zwiększa ilość kanałów wodnych w kanaliku dystalnym nerki, przez co zwiększa resorpcję wody w nerkach (zagęszcza
mocz)
Powoduje obkurczenie naczyń krwionośnych, jedynie przy duŜych krwotokach
Jest wydzielana razem z kortykoliberyną, dlatego pobudza wydzielanie ACTH, a co za tym idzie hormonów kory nadnerczy,
Zaburzenia:
Moczówka prosta – brak hormonu w organizmie, wydalanie bardzo duŜej ilości, silnie rozcieńczonego moczu, moŜe być
pierwotna (bez wyraźnej przyczyny) bądź wtórna (uszkodzenie drogi podwzgórzowo-przysadkowej, w obrębie podwzgórza lub lejku).
Oksytocyna:
-
-
Produkowana przez podwzgórze i uwalniania przez przysadkę,
-
Czynniki pobudzające wydzielanie:
PodraŜnienie mechanoreceptorów brodawek sutków (ssanie sutka),
PodraŜnienie receptorów macicy i pochwy (poród, stosunek płciowy),
-
Estrogeny wzmagają jej wydzielanie, a progesteron hamuje,
-
Działanie:
Obkurcza komórki mioepitelialne pęcherzyków gruczołów mlecznych i ich przewodów wyprowadzających, dzięki czemu w
okresie laktacji powoduje wypływ mleka z przewodów mlecznych,
Powoduje silny skurcz macicy zwłaszcza cięŜarnej biorąc udział w akcji porodowej,
Powoduje skurcze macicy podczas orgazmu, przez co umoŜliwia transport nasienia przez macicę w kierunku jajowodów i tym
samym zapłodnienie, bierze dzięki temu udział w zapłodnieniu i akcie płciowym,
Hormony uwalniające (liberyny) i hamujące (statyny) wydzielane przez podwzgórze, regulują wydzielanie hormonów tropowych przez przedni płat przysadki. NaleŜą do nich:
Hormon uwalniający tyreotropinę (TRH),
Hormon uwalniający gonadotropiny (GnRH)
Hormon uwalniający hormon wzrostu (GHRH)
Somatostatyna (SRIF)
Hormon uwalniający hormon adrenokortykotropowy (CRH)
Hormon hamujący uwalnianie prolaktyny (PIH)
Hormon uwalniający prolaktynę (PRH)
Hormon uwalniający hormon melanotropowy (MSH-RH)
Hormon hamujący uwalnianie hormonu melanotropowego (MSHIH).
Liberyny powodują uwalnianie hormonów tropowych z przysadki, natomiast statyny hamują to wydzielanie. Działają one dzięki
receptorom błonowym i układowi cyklaza adenylowa – cAMP. Przez co dochodzi do aktywacji kinazy białkowej i wzrostu przepuszczalności dla jonów wapnia, który bierze udział w wydzielaniu hormonów tropowych.
Regulacja wydzielania i fizjologiczne działanie przysadki mózgowej, tarczycy, przytarczyc, trzustki i nadnerczy.
strona 14
Przysadka mózgowa jest małym gruczołem znajdującym się w dole tureckim, złoŜonym z płata przedniego, części pośredniej i
płata tylnego. Płat przedni nosi nazwę przysadki gruczołowej. Syntetyzuje ona hormony tropowe oraz prolaktynę i hormon wzrostu.
Część pośrednia jest u człowieka w zaniku, produkuje ona jedynie hormon melanotropowy. Natomiast płat tylny, zwany przysadką
nerwową, połączona jest w podwzgórzem przez nerwy i uwalnia oksytocynę i wazopresynę, produkowane przez podwzgórze.
Hormon wzrostu (somatotropina) - GH:
-
StęŜenie tego hormonu jest najwyŜsze u płodów i noworodków, później zmniejsza się, jednak u dzieci jest wyŜszy niŜ u dorosłych
i wykazuje rytm około dobowy (jego wydzielanie jest największe w czasie snu NREM)
-
Jego wydzielanie rośnie:
-
Wydzielanie somatotropiny jest regulowane dzięki dwóm hormonom podwzgórzowym:
-
Przy stresie związanym z głodem, bólem, zimnem, po zabiegach chirurgicznych, strachem,
Przy wysiłku fizycznym,
W stanie hipoglikemii
Dzięki środkom α – adrenergicznym
Diecie wysokobiałkowej,
Hormonowi uwalniającymi hormon wzrostu (działa przez czynniki wymienione wyŜej i powoduje wzrost wydzielania somatotropiny)
Hormon hamujący wydzielanie hormonu wzrostu (powoduje zahamowanie wydzielanie somatotropiny)
Działanie:
Działa przede wszystkim na wątrobę, mięśnie i tkankę tłuszczową,
Wpływ na metabolizm białkowy:
o
Pobudza syntezę białek, prowadząc do dodatniego bilansu azotowego,
o
Powoduje przyrost chrząstki przynasadowej, zwiększając długość kości,
o
Powoduje przyrost masy ciała, mózgu, tkanki chłonnej i narządów płciowych,
o
Działanie to jest moŜliwe dzięki insulino podobnym czynnikom wzrostowym (IGF-1 i IGF-2) – pobudzającym wzrost kości, chondrogenezę, transport błonowy aminokwasów i syntezę białek,
Wpływ na metabolizm lipidów:
o
Wpływ na metabolizm węglowodanów:
o
o
o
o
Działanie antagonistyczne względem insuliny
Hamuje transport glukozy do komórek
Hamuje glikolizę
Pobudza glukoneogenezę z aminokwasów
Wpływ na gospodarkę minerałami:
o
o
-
Powoduje hydrolizę triacylogliceroli tkanki tłuszczowej uwalniając wolne kwasy tłuszczowe i glicerol do krwi
Wzmaga wchłanianie wapnia w jelit
Zatrzymuje w organizmie elektrolity, między innymi sód, potas, fosforany.
Zaburzenia:
Gigantyzm – wzrost stęŜenia hormonu wzrostu przed dojrzewaniem, bardzo duŜy wzrost koło 2 metrów,
Akromegalia – wzrost stęŜenia hormonu wzrost w dorosłości, duŜe dłonie, stopy, Ŝuchwa, łuki brwiowe,
Karłowatość przysadkowa – zmniejszona ilość hormonu, powodująca zmniejszony wzrost.
Prolaktyna (PRL):
-
-
-
Hormon polipeptydowy
Wydzielana przez przedni płat przysadki
Jej wydzielanie jest regulowane dzięki:
Prolaktostatynę – hormon hamujący wydzielanie prolaktyny,
Prolaktoliberynę – hormon pobudzający wydzielanie prolaktynę,
Wydzielanie prolaktyny jest pobudzane przez:
CiąŜe,
DraŜnienie brodawek sutkowych
Działanie:
Powoduje wydzielanie mleka,
Hamuje uwalnianie hormonu folikulotropowego (FSH) i luteinizujący (LH), przez co hamuje owulacje podczas połogu i ciąŜy.
Hormony tropowe przysadki są bardzo waŜne. Ich wydzielanie jest regulowane dzięki liberynom i statynom produkowanym przez
podwzgórze, natomiast one kontrolują wydzielanie właściwych hormonów. Wszystko to zachodzi poprzez sprzęŜenia zwrotne ujemne,
za pomocą pętli krótkich i długich. Do hormonów tropowych zaliczyć moŜna:
-
Hormon adrenokortykotropowy (ACTH) pobudzający wydzielanie hormonów kory nadnerczy,
Hormon tyreotropowy (TSH) pobudzający wydzielanie hormonów tarczycy,
Hormon folikulotropowy (FSH) pobudzający wydzielanie hormonów gonadalnych,
Hormon luteinizujący (LH) pobudzający wydzielanie hormonów gonadalnych.
strona 15
Część pośrednia wydziela hormony melanotropowe (α-MSH, α-END, γ-MSH, β-MSH, CLIP). Hormony melanotropowe pobudzają
melanocyty skóry do większej syntezy i odkładania melaniny. Hormony kory i rdzenia nadnerczy silnie hamują wydzielanie MSH.
Do hormonów tarczycy zaliczyć moŜna tyroksynę, trójjodotyroninę, które są pochodnymi tyrozyny, oraz kalcytoninę, która
reguluje gospodarkę wapniowo-fosforanową.
Aktywne hormony gruczołu tarczowego (tyroksyna i trójjodotyronina), są jodowanymi pochodnymi tyrozyny. Ich biosynteza
jest ściśle związana z metabolizmem tyreoglobuliny (głównego magazynu jodu hormonalnego).
Tyreoglubulina jest jodowaną glikoproteiną, zawierającą jod w róŜnych postaciach – mono- i dijodotyroninę. Tyreoglobulina
jest magazynowa w pęcherzykach tarczycy i w razie potrzeby syntetyzowana jest z niej tyrozyna i trójjodotyronina, która jest uwalniana do krwi.
Trójjodotyronina i tyroksyna:
-
Hormony aminokwasowe,
Wydzielanie przez tarczycę,
Regulacja wydzielania:
Zachodzi przede wszystkim przez TSH, czyli tyreotropinę, dzięki zwiększonej resorpcji koloidu przez komórki pęcherzykowe i
syntezie w nich aktywnych hormonów, natomiast wydzielanie TSH jest pobudzane przez tyreoliberynę (CRH), wszystko to
zachodzi dzięki sprzęŜeniom zwrotnym
Zimno pobudza termodetektory w ośrodku termoregulacji, dzięki czemu wzrasta uwalnianie CRH, które pobudza TSH, a ono
następnie tyroksynę i trójjodotyroninę,
Wazopresyna, adrenalina powodują wydzielanie tyroksyny i trójjodotyroniny
Hamują wydzielanie:
-
o
Wzrost średniej temperatury otoczenia,
o
Wzrost we krwi ilości tyroksyny i trójjodotyroniny,
o
wzrost stęŜenia jodu nieorganicznego ponad fizjologiczną dawkę,
o
niedobór jodu nieorganicznego,
o
aniony jednowartościowe, takie jak chlorany, azotany, wypierające jod wychwytywany przez komórki pęcherzykowe,
o
związki egzogenne hamujące tworzenie MIT i DIT
Są transportowane w osoczu przez globulinę wiąŜącą tyroksynę (TBG) oraz prealbuminę wiąŜącą tyroksynę (TBPA),
-
Mechanizm działania:
-
Wpływ na metabolizm białek:
o
Wzmagają syntezę białka, pobudzają wydzielanie hormonu wzrostu i przyspieszają wzrost, w stęŜeniach fizjologicznych,
o
Nadmiar tych hormonów hamuje syntezę i pobudza rozpad białek, głównie mięśniowych
o
Zwiększają lipolizę, powodują rozpad triacylogliceroli do wolnych kwasów tłuszczowych i glicerolu,
o
Zmniejsza stęŜenie cholesterolu we krwi, zwiększając ilość receptorów LDL w wątrobie
o
Wzmagają wchłanianie glukozy i galaktozy z jelit i jej zuŜycie przez komórki (początkowe działanie synergistyczne do
insuliny),
o
Powoduje rozpad glikogenu (glikogenolizę) – końcowe działanie antagonistyczne do insuliny,
Wpływ na metabolizm wapnia i fosforanów:
o
Nasilają zarówno procesy tworzenia i resorpcji kości,
o
Zwiększają ilość wapnia w osoczu i moczu,
o
Zwiększają ilość fosforanów w osoczu, a zmniejszają w moczu,
o
Zmniejszają masę kości, bo resorpcja przewaŜa nad tworzeniem kości,
Hormony gruczołu tarczowego są niezbędne do rozwoju i dojrzewania układu nerwowego
Ich działanie na narządy jest wtórne, wzmagają zuŜycie tlenu, nasilając przemianę materii, powodują lepsze ukrwienie
szczególnie skóry, przez którą jest usuwane ciepło,
Zaburzenia:
Choroba Gravesa-Basedowa (nadczynność tarczycy) – nasilenie przemiany materii, szczupłość, wyłupiaste oczy, nerwowość,
nadpobudliwość, wole
Obrzęk śluzowaty (niedoczynność tarczycy) – obniŜenie przemiany materii, obrzęki, otyłość, spowolnienie
Kalcytonina, jest hormonem polipeptydowym wydzielanym przez komórki przypęcherzykowe tarczycy:
-
Hormon polipeptydowy
Wydzielany przez komórki przypęcherzykowe tarczycy
-
Wydzielanie kalcytoniny jest regulowane przez stęŜenie wapnia we krwi:
-
Wzrost stęŜenia tego jonu w osoczu pobudza wydzielanie tego hormonu,
Spadek stęŜenia tego jonu w osoczu hamuje wydzielanie tego hormonu,
Działanie:
Zmniejsza stęŜenia fosforanów i wapnia w osoczu, poprzez hamowanie osteoklastów kości i pobudzanie osteoblastów,
Zwiększa stęŜenie fosforanów nieorganicznych, wapnia, magnezu, sodu i chlorków w moczu.
strona 16
Przytarczyce są to dwie pary gruczołów umieszczone na górnym i dolnym biegunie tarczycy. Produkują one bardzo waŜny hormon,
regulujący gospodarkę wapniowo-fosforanową – parathormon.
Parathormon:
-
-
-
Wydzielany przez przytarczyce,
Czynniki pobudzające wydzielanie:
Zmniejszenie stęŜenia wapnia w osoczu i płynie zewnątrzkomórkowym,
Zwiększenie stęŜenia fosforanów w osoczu i płynie zewnątrzkomórkowym,
Działanie:
Wpływ na kości:
o
Pierwsza faza działania parathormonu:
Obserwowana po 3-4 h po jego podaniu
Wzmaga uwalnianie wapnia z kości – osteoliza osteocytowa
Zwiększa aktywność osteocytów, aktywując cyklazę adenylową i zwiększenie stęŜenia wapnia w komórce,
Następuje rozpuszczenie hydroksyapatytów kości
o
Druga faza działania parathormonu:
Wzrost aktywności osteoklastów w tkance kostnej,
WzmoŜona resorpcja części organicznej i nieorganicznej kości,
Rozpad kolagenu i wydalanie jego produktów z moczem, głównie w postaci hydroksyproliny,
Wpływ na nerki:
o
Hamuje resorpcję zwrotną fosforanów i ich wydalanie z moczem,
o
Nasila resorpcję zwrotną jonów wapnia i zmniejsza ich wydalanie z moczem
o
Pobudza syntezę aktywnej witaminy D3
Wpływ na jelita:
o
Pobudza wchłanianie wapnia z jelit
Zaburzenia:
TęŜyczka:
o
Zmniejszenie ilości parathormonu,
o
DrŜenie włókienkowe mięśni z następczymi skurczami klonicznymi lub tonicznymi,
o
Zwiększenie pobudliwości skurczowej mięśni szkieletowych,
o
Przyspieszenie oddechu
o
Tachykardia
o
Wzrost temperatury
o
Zmniejszenie stęŜenia wapnia w płynie zewnątrzkomórkowym i osoczu,
o
Zwiększenie stęŜenia fosforanów w płynie zewnątrzkomórkowym i osoczu
o
Upośledzenia wydalania fosforanów i wapnia z moczem.
Hormony trzustki wydzielane są przez wyspy trzustkowe. Zawierają one róŜne grupy komórek, z których kaŜda wydziela odpowiedni
hormon:
-
Komórki
Komórki
Komórki
Komórki
A – glukagon
B – insulina
D – Somatostatyna (SRIF)
F – polipeptyd trzustkowy (PP).
Glukagon:
-
-
Hormon polipeptydowy wydzielany przez komórki A trzustki,
Czynniki pobudzające wydzielanie glukagonu:
Zmniejszenie stęŜenia glukozy w osoczu,
Hormony Ŝołądkowo-jelitowe:
o
CCK, gastryna – pobudzają wydzielanie glukagonu,
o
Somatostatyna – hamuje wydzielanie glukagonu,
Aminokwasy wzmagają wydzielanie glukagonu,
Zmniejszenie ilości kwasów tłuszczowych moŜe w małym stopniu wzmoŜyć uwalnianie glukagonu
Działanie biologiczne glukagonu:
o
Aktywuje glukoneogenezę,
o
Aktywuje glikogenolizę,
o
Zwiększa stęŜenie glukozy we krwi,
o
Działa przeciwstawnie do insuliny
o
Powoduje rozpad triacylogliceroli i powoduje wzrost stęŜenia glicerolu i kwasów tłuszczowych w osoczu (nasilają one
glukoneogenezę)
Wpływ na układ sercowo-naczyniowy – działa on chronotropowo dodatnio
Hamuje czynność motoryczną Ŝołądka, wydzielanie Ŝołądkowe i trzustkowe,
Posiada działanie natriuretyczne.
Insulina:
strona 17
-
Hormon polipeptydowy wydzielany przez komórki B tarczycy,
-
Czynniki powodujące wydzielanie insuliny:
-
Czynniki hamujące wydzielanie insuliny:
-
Somatostatyna
Deoksyglukoza
Adrenalina, noradrenalina
Insulina, działa takŜe hamująco na wydzielenie samej siebie
Działanie fizjologiczne:
-
Zwiększenie stęŜenia glukozy oraz innych monocukrów (galaktozy i fruktozy) we krwi
Pośrednie produkty cyklu Krebsa
Aminokwasy
Kwasy tłuszczowe
Ciała ketonowe
Agoniści receptorów β – adrenergicznych
Acetylocholina
o
Zwiększa transport glukozy do komórek poprzez zwiększenie transportera glukozy-GLUT4 (nie działa na komórki mózgu, nerki, jelita i erytrocyty)
o
Wzmaga glikolizę,
o
Hamuje glukoneogenezę
o
Powoduje glikoneogenezę
o
Działając na te szlaki biochemiczne powoduje ona obniŜenie stęŜenia glukozy we krwi - hipoglikemię
Wpływ na metabolizm aminokwasów:
o
Zwiększa transport aminokwasów do komórki
o
Wzmaga syntezę białka (działa synergistycznie do hormonu wzrostu)
o
Hamuje rozpad białek
o
Hamuje lipolizę i uwalnianie kwasów tłuszczowych i glicerolu z triacylogliceroli
o
Powoduje lipogenezę z octanu i glukozy (nadmiar glukozy jest w tym przypadku gromadzony w postaci triacylogliceroli
tkanki tłuszczowej)
Zaburzenia:
Cukrzyca:
o
Niedobór insuliny,
o
Wzrost stęŜenie glukozy we krwi, która nie moŜe przechodzić do komórek,
o
W komórkach nasilona jest glukoneogeneza, zwiększająca jeszcze stęŜenie glukozy we krwi,
o
Lipoliza zwiększa ilość wolnych kwasów tłuszczowych i glicerolu we krwi,
o
Z kwasów tłuszczowych powstaje acetyloCoA, który nie nadąŜa spalać się w cyklu Krebsa, przez co powstają duŜe ilości
ciał ketonowych, powodujące powstanie kwasicy ketonowej,
o
Glukoza, ciała ketonowe pojawiają się w moczu,
o
Brak moŜliwości zachowania homeostazy węglowodanowej.
Nadnercza są parzystymi gruczołami w kształcie piramid umieszczonymi na górnych biegunach nerek. Składają się one z
kory i rdzenia, które pochodzą z róŜnych embriologiczne części. Rdzeń pochodzi z komórek neuronalnych ektodermy, które się oddzieliły i powstał z nich rdzeń nadnerczy, który moŜemy zaliczyć do układu współczulnego. Produkuje on hormony takie jak: adrenalinę i
noradrenalinę. Natomiast kora nadnerczy pochodzi z mezodermy i produkuje hormony steroidowe, takie jak: kortyzol, kortykosteron,
aldosteron oraz androgeny.
Hormony rdzenia nadnerczy
Adrenalina, noradrenalina:
-
-
-
Hormony aminokwasowe, powstałe z tyrozyny,
Produkowane przez rdzeń nadnerczy
Są one spichrzane w komórkach w oddzielnych ziarnistościach,
Uwalnianie amin katecholowych, jest pobudzane przez:
Pobudzenie nerwowe,
Leki,
Hipoglikemia,
Czynniki stresowe
acetylocholinę
są one rozkładane dzięki oksydazie monoaminowej (MAO):
z adrenaliny powstaje kwas wanilinomigdałowy
z noradrenaliny
Działanie:
poprzez receptory α i β-adrenergiczne
na układ sercowo-naczyniowy:
o
przyspieszenie rytmu serca,
strona 18
o
skurcz tętniczek krąŜenia skórnego, nerkowego i trzewnego, z rozkurczem tętniczek mięśniowych i wieńcowych,
o
zwiększenie amplitudy skurczowo-rozkurczowej
wpływ na metabolizm węglowodanów:
o
działa antagonistycznie do insuliny,
o
pobudzenie glukoneogenezy
o
pobudzenie glikogenolizy
o
wzrost stęŜenia glukozy we krwi
wpływ na metabolizm lipidów;
o
pobudza lipolizę, uwalniając kwasy tłuszczowe i glicerol do krwi
zwiększają wentylację płuc
hamują agregację płytek krwi,
biorą udział w ejakulacji
pobudzają ośrodkowy układ nerwowy,
rozluźniają mięsnie gładkie oskrzeli, przewodu pokarmowego i pęcherza moczowego, jednocześnie kurcząc mięśnie przywłosowe.
Kora nadnerczy podzielona jest na trzy warstwy – warstwę kłębkowatą (znajdującą się najbardziej zewnętrznie), która
produkuje mineralokortykoidy, warstwę pasmowatą (po środku), produkującą glikokortykoidy oraz warstwę siatkowatą (wewnątrz) –
androgeny. Na trzy te warstwy działa ACTH, zwiększając produkcję tych hormonów.
Hormony kory nadnerczy moŜna podzielić na trzy grupy:
-
mineralokortykoidy – działające na gospodarkę elektrolitową
glikokortykoidy – wpływające na metabolizm białek, tłuszczy i węglowodanów,
androgeny – będące jednym ze źródeł testosteronu u męŜczyzn, a u kobiet estrogenów w okresie pomenopauzalnym.
Mineralokortykoidy:
-
NajwaŜniejszym z nich jest aldosteron, mniej waŜne to kortykosteron i kortyzol
-
Pobudzają wydzielanie mineralokortykoidów:
-
angiotensyna I i II
zwiększenie stęŜenia jonów potasu i zmniejszenie stęŜenia jonów sodu
zmniejszenie objętości krwi lub płynu zewnątrzkomórkowego
wydzielanie ACTH przez przysadkę mózgową
Działanie biologiczne:
zwiększenie wchłaniania zwrotnego jonów sodu i wydzielanie jonów potasu przez komórki kanalików nerkowych,
zwiększenie wchłaniania jonów sodu przez komórki gruczołów potowych, ślinowych i nabłonka jelitowego,
zwiększenie objętości płynu zewnątrzkomórkowego, co powoduje zwiększenie objętości wyrzutowej serca i wzrost ciśnienia
tętniczego
Glikokortykoidy:
-
NajwaŜniejszym z nich jest kortyzol, mniej waŜne to kortykosteron i kortyzon,
Transportowany one są przez α-globulinę, zwane transkortyną i częściowo albuminą
-
Pobudzają wydzielanie glikokortykoidów:
ACTH
Wydzielanie transkortyny
-
Wzrost wydzielanie występuje rano, a spadek w godzinach nocnych,
-
Działanie biologiczne:
o
Działa antagonistycznie do insuliny,
o
Wzmaga glukoneogenezę,
o
Powoduje glikogenolizę,
o
Zmniejszają zuŜycie glukozy, kosztem kwasem tłuszczowych
o
Zmniejszają transport glukozy przez błonę komórkową
o
Zwiększa stęŜenie glukozy we krwi
Wpływ na metabolizm białek:
o
Zwiększenie katabolizmu białek i mobilizację aminokwasów w tkankach pozawątrobowych zwłaszcza w mięśniach i
tkankach kostnej
o
Zwiększenie stęŜenia aminokwasów we krwi
o
Zwiększenie transportu błonowego aminokwasów w komórkach wątroby połączone ze zwiększoną syntezą w niej białek
z równoczesnym zmniejszeniem tej syntezy w innych tkankach,
o
Zwiększenie przemian aminokwasowych w komórkach wątroby (deaminacja, transaminacja, glukoneogeneza)
o
DuŜe zwiększenie syntezy białka w tkankach przewodu pokarmowego,
o
Powodują lipolizę w tkance tłuszczowej
o
Powodują spalanie kwasów tłuszczowych (zwiększenie ilości acetyloCoA - działanie ketogenne)
o
Wzmagają transport kwasów tłuszczowych do komórek
o
Zwiększenie całkowitą zawartość tłuszczów w organizmie kosztem białek
strona 19
-
o
Zmniejsza rozmieszczenie tkanki tłuszczowej, która gromadzi się na twarzy, karku, tułowiu
Zwiększenie filtrację kłębuszkową, wzmagają diurezę
Zwiększenie reaktywności skurczowej miocytów naczyń krwionośnych
Działanie inotropowe dodatnie
Potęgują działanie amin katecholowych
Działanie przeciwzapalne:
o
Hamują przechodzenie białek osocza przez naczynia włosowate,
o
Hamują wydzielanie histaminy i pirogenów
o
Hamują aktywację neutrofilii,
o
Hamują tworzenie blizny w miejscu nacieku zapalnego
Wpływają hamująco na CRH wydzielane przez podwzgórze, oraz na ACTH wydzielane z przysadki.
Androgeny:
-
-
Kora nadnerczy stale wydziela męskie hormony płciowe zwane androgeny nadnerczowe (naleŜą do nich przede wszystkim dehydroepiandrosteron oraz androstendiol, a w mniejszej ilości takŜe testosteron)
Kora nadnerczy wydziela nieznaczne ilości Ŝeńskich hormonów płciowych: estrogeny, progesteron,
Androgeny u męŜczyzn powodują:
Regulacja spermatogenezy
Utrzymanie drugorzędowych męskich cech płciowych
Utrzymanie czynności dodatkowych narządów płciowych
Hormony anaboliczne (powodują syntezę białek)
Pobudzenie rozwoju narządów w obszarze zatoki moczowo-płciowych
ObniŜenie brzmienia głosu
Powstanie typowego owłosienia klatki piersiowej, pach, wzgórka łonowego, zanikania włosów na głowie
Podnosi libido
Zaburzenia:
Wirylizm u kobiet – zbytnie wytwarzanie androgenów u kobiet, zarost na brodzie, pogrubienie głosu, łysienie, nadmierny
rozwój łechtaczki
Rzekome przedwczesne dojrzewania płciowego – guz hormonalny u chłopców, nadmierny rozwój wtórnych cech płciowych.
Regulacja wydzielania i fizjologiczne działanie insuliny, glukagonu, tyroksyny, somatotropiny, parathormonu,
oksytocyny, wazopresyny, kalcytoniny, prolaktyny, hormonów płciowych, aldosteronu i kortyzonu
Insulina, glukagon, tyroksyna, somatotropina, parathormon, kalcytonina, prolaktyna, aldosteron i kortyzol opisane są w pytaniu poprzednim.
Oksytocyna, wazopresyna opisane są w pytaniu o układ podwzgórzowo-przysadkowy.
Hormony płciowe, do których zaliczamy hormony płciowe Ŝeńskie (estrogeny, progesteron) oraz hormony płciowe męskie
(testosteron, dehydroepiandrosteron).
Estrogeny:
-
Hormony steroidowe produkowane przez jajniki kobiet,
Jego wydzielanie pobudzane jest przez LH,
Jego stęŜenie zaleŜy od fazy cyklu miesięcznego – 7 dni przed osiągnięciem szczytu stęŜenie estrogenu zaczyna rosnąć (szczyt tuŜ
przed owulacją), po czym zaczyna się zmniejszać, najmniejsze stęŜenie estrogenów jest w czasie miesiączki
-
Działanie:
pochwa – dojrzewanie komórek nabłonka z duŜą ilością glikogenu (złuszczanie komórek kwasochłonnych)
szyjka macicy – otwarcie ujścia zewnętrznego, wydzielanie przejrzystego śluzu krystalicznego w postaci liści paproci
błona śluzowa macicy – wzrost gruczołów macicznych i liczne podziały komórek
sutki – rozwój przewodów mlecznych
jajnik – pobudzenie wzrostu komórek ziarnistych, pojawienie się receptorów dla LH, selekcja pęcherzyków do dalszego
wzrostu jest zapewniona dostateczna ilość receptorów LH i FSH w komórkach ziarnistych wraŜliwych na niskie stęŜeni gonadotropin w początku fazy folikularnej
-
StęŜenie estrogenów we krwi przed owulacją jest w ścisłej korelacji ze szczytem LH, a w fazie lutealnej między estrogenem i
progesteronem.
Progesteron:
-
Hormon steroidowy produkowany przez jajniki kobiet,
W fazie folikularnej stęŜenie progesteronu jest na granicy wykrywalności, począwszy od dnia owulacji jego wydzielanie jest
znaczne i od dnia 5-10 dnia po owulacji, następnie dość szybko spada,
Jego wydzielanie pobudzane jest przez FSH,
Działanie:
główne – przygotowanie błony śluzowej macicy do zagnieŜdŜenia zapłodnionego jaja
pochwa – komórki warstwy pośredniej – zmniejszenie kwasochłonności, zwijanie, skupianie, zasado chłonność,
błona śluzowa macicy – glikogen w komórkach, poskręcanie gruczołów, naczynia spiralne, śluz w gruczołach,
mięsień macicy – hamowanie skurczów,
strona 20
szyjka macicy – obkurczenie ujścia wewnętrznego, śluz gęsty nieprzepuszczalny dla plemników,
działanie ogólne – hipertermia (około 37OC), działanie znieczulające, zmniejsza stęŜenia sodu w osoczu, zwiększa jego wydzielanie.
Działanie męskich hormonów płciowych (testosteron, dehydroepiandrosteron) jest opisane przy androgenach kory nadnerczy.
Rola hormonów w regulacji gospodarki fosforanowo – wapniowej
Wapń jest bardzo waŜnym jonem naszego organizmu. Reguluje bardzo wiele funkcji naszego organizmu między innymi:
Krzepnięcie krwi
Skurcz mięśni,
Funkcjonowanie nerwów,
Prawidłowe działanie błony komórkowej,
Tonus naczyń,
Jest wtórnym przekaźnikiem hormonalnym (kadaweryna).
W osoczu jego stęŜenie wynosi około 2,5 mmol/l. Około 1 % całego wapnia znajduje się w komórkach, a 0,1% w płynie zewnątrzkomórkowym. W komórce wapń występuje w największej ilość w retikulum endoplazmatycznym i mitochondrium w połączeniu z
białkami wiąŜącymi wapń.
Najwięcej wapnia znajduje się w kościach, gdzie występuje on w dwóch głównych postaciach:
Postać łatwo wymienialna z wapniem w płynach ustrojowych (ok. 100 mmol) – bardzo waŜna ze względów biologicznych, dzięki
tej frakcji moŜliwe jest utrzymanie stałości stęŜenia wapnia w organizmie
Postać słabo wymienialna, związana z hydroksyapatytami kości.
W osoczu wapń występuje takŜe pod róŜnymi postaciami jako:
Wapń zjonizowany (1,2 mmol/l – 4,5 mg% - 48%) – właśnie to stęŜenie wapnia jest bodźcem dla hormonów, które regulują jego
gospodarkę,
Wapń kompleksowy (0,15 mmol/l – 0,6 mg% - 5%) – wapń połączony z cytrynianami, fosforanami i węglanami,
Wapń związany z białkiem (1,2 mmol/l – 4,8 mg% - 46%) – wapń połączony jest głównie z albuminami.
Wapń w nerkach podlega przesączaniu kłębuszkowemu i resorpcji zwrotnej, głównie w kanalikach proksymalnych w pętli Henlego. Odbywa się to w ścisłym związku z wchłanianiem jonów Na+. Tylko niewielka ilość wapnia jest wydalana z moczem (ok.
2,5mmol/dobę). Reszta wapnia jest usuwana z kałem, w połączeniu z wchłanianie, które ma postać transportu aktywnego, związanego
z ATP-azą Ca2+ oraz aktywną postacią witaminy D3.
-
Organizm człowieka zawiera około 22 mmol/l fosforanów, z czego 80-85% znajduje się w kościach i zębach, a reszta w płynie
zewnątrz- i wewnątrzkomórkowym. Fosforany w osoczu, mogą występować jako:
75% to fosforany organiczne,
25% to fosforany nieorganiczne, głównie jako PO43-, HPO42—HPO4-.
Fosforany nieorganiczne wchłaniają się w dwunastnicy i jelicie cienkim na drodze transportu czynnego i biernej dyfuzji.
W regulacji gospodarki wapniowo-fosforanowej bierze udział parathormon, kalcytonina oraz witamina D3.
Parathormon (przytarczyce) i kalcytoninę (tarczyca) opisałam juŜ przy opisie hormonów, wydzielanych przez odpowiednie gruczoły.
Aktywna witamina D3 powstaje z cholesterolu, który w skórze pod wpływem światła zmienia w cholekalcyferol (witamina D3), który
następnie idzie do wątroby, gdzie zachodzi hydroksylacja do 25-hydroksycholekalcyferolu (kalcydiolu). Związek ten podąŜa następnie do nerek, gdzie zachodzi końcowa reakcja z utworzeniem dwóch związków - aktywnego, który moŜe być uznany właściwym
24,25-dihydroksykalcyferolu, który jest mało
hormonem, czyli 1,25-dihydroksycholekalcyferolu (kalcytriolu) oraz
aktywny. Zmiana na aktywną postać wit. D3 (kalcytriol) zachodzi jedynie przy udziale parathormonu, który pobudza odpowiednią hydroksylazę. Tak samo duŜe ilości kalcytriolu hamują na zasadzie sprzęŜenia zwrotnego swe wytwarzanie.
Kalcytriol działa na:
jelito:
pobudza wchłanianie wapnia z jelit, poprzez aktywację białka DBG (wiąŜe ono wapń, warunkując jego duŜy gradient poprzez
błony, przez co ułatwia transport) oraz zwiększenie przepuszczalności brzeŜka szczoteczkowego jelit dla wapnia,
pobudza wchłanianie fosforanów w jelicie cienkim,
kości:
wzmaga działanie parathormonu na kości,
poprzez zwiększenie wchłaniania wapnia i fosforanów, pośrednio zwiększa stęŜenie ich w kościach, co ułatwia wiązanie ich w kości
(mineralizację).
Rola hormonów w regulacji gospodarki węglowodanowej
W organizmie bardzo waŜne są węglowodany, a w szczególności glukoza, której stęŜenie powinno wynosić 80-90 mg%. Glukoza
jest jedynym źródłem energii dla komórek mózgowych, które są jednymi z najwaŜniejszych komórek naszego ciała. Właśnie, dlatego
jej gospodarkę reguluje tak duŜo hormonów.
Mogą one z jednej strony podnosić jej stęŜenie we krwi, wzmagać glukoneogenezę, glikogenolizę. Działają tak: somatotropina,
końcowe działanie tyroksyny, glukagon, adrenalina, glikokortykoidy (ich szczegółowe działanie na tą gospodarkę, znajduje się przy
opisie tych hormonów).
Z drugiej strony, przy podwyŜszonym stęŜeniu glukozy, muszą istnieć mechanizmy obniŜające je – pobudzające glikolizę, hamujące glukoneogenezę, wzmagające transport glukozy do mięsni i wątroby, gdzie moŜe zostać ona zmagazynowana w postaci glikogenu.
W tym bierze udział, jeden z waŜniejszych hormonów naszego organizmu – insulina, wspomaga ją w swym początkowym działaniu
tyroksyna (szczegółowy opis, znajduje się przy opisie szczegółowym tych hormonów).
W zaburzeniach tej gospodarki, najwaŜniejszą z chorób jest cukrzyca, która dotyka coraz więcej osób, jest tzw. chorobą cywilizacyjną. Związana jest z niedoborem insuliny (szczegółowy opis, znaleźć moŜna przy opisie insuliny).
strona 21
Rola hormonów w regulacji gospodarki białkowej
Hormony w gospodarce białkowej są bardzo waŜne. Powodują one przede wszystkim wzrost syntezy białek. Hormonem, który
jest bardzo waŜny w tym działaniu jest somatotropina, która umoŜliwia wzrost dzieci. Wiele hormonów (tyroksyna, insulina, czy androgeny u męŜczyzn) działają synergistycznie do tego hormonu (szczegółowo w opisie tych hormonów).
Natomiast hormonami, działającym trochę inaczej są glikokortykoidy. Powodują one katabolizm białek niewątrobowych, natomiast w wątrobie powodują tworzenie białek oraz wiele reakcji związanych z aminokwasami (szczegółowo w opisie glikokortykoidów).
Gdy zaburzone jest wydzielanie hormonów pierwszej grupy - somatotropiny, insuliny, tyroksyny, androgenów (jest ich za mało)występuje wtedy niski wzrost, który związany jest właśnie z za niską syntezą białek. RozróŜniamy wtedy:
Karłowatość przysadkową (związaną z niskim wydzielaniem somatotropiny),
Karłowatość tarczycową (związaną z niskim wydzielaniem tyroksyny),
Niski wzrost u osób, chorujących od urodzenia na cukrzycę (związany z niskim stęŜeniem insuliny)
Niski wzrost u męŜczyzn z niedoborem androgenów.
Zbyt duŜe stęŜenie tych hormonów, a w szczególności somatotropiny, moŜe wywołać duŜy wzrost (opisane przy somatotropi-
nie).
Rola hormonów w regulacji gospodarki lipidowej
Lipidy są bardzo waŜnym materiałem zapasowym organizmu znajdującym się w tkance tłuszczowej. Przy braku glukozy są
one uwalnianie i wykorzystywane jako materiał energetyczny przez większość tkanek. Uwalniani to powodują: somatotropina, tyroksyna, glukagon, adrenalina, glikokortykoidy (ich szczegółowe działanie na tą gospodarkę, znajduje się przy opisie tych hormonów).
Gdy stęŜenie glukozy jest podwyŜszone, zostają z niej syntetyzowane lipidy (triacyloglicerole), które są magazynowe z tkance tłuszczowej. Zadanie to spełnia insulina (szczegółowy opis przy insulinie).
Cykl miesięczny
Cykl miesięczny obejmuje wiele zmian zachodzących na osi podwzgórze-przysadka-jajnik-macica. Za jego początek przyjmuj się
pierwszy dzień krwawienia. KaŜdy cykl obejmuje szereg zjawisk. Do najwaŜniejszych naleŜą:
Owulacja (uwolnienie komórki jajowej zdolnej do zapłodnienia)
Przygotowanie błony śluzowej macicy do zagnieŜdŜenia zapłodnionej komórki jajowej
Złuszczanie się błony śluzowej macicy objawiające się krwawieniem miesięcznym.
Długość cyklu wynosi około 28 dni. Stałe powtarzające się odchylenia od tej normy, są uznawane za prawidłowe. Prawidłowy cykl
miesięczny moŜna podzielić na:
-
Złuszczanie się błony śluzowej macicy,
Fazę folikularną cyklu trwającą zazwyczaj 14-17 dni,
Owulację, występującą w ciągu jednej doby,
Fazę lutealną cyklu, bardziej trwałą trwającą 14 dni.
W czasie cyklu następuje zmienne wydzielanie hormonów przysadkowych i jajnikowych i ścisła między nimi zaleŜność.
Faza folikularna:
-
Faza ta nazwana jest od stęŜenia hormonu folikulotropowego, który osiąga duŜe wartości,
StęŜenie FSH zwiększa się stopniowo, osiągając szczyt w pierwszym tygodniu cyklu, powodując w ten sposób rekrutację pęcherzyków jajnikowych do wzrostu,
Pęcherzyki pod wpływem FSH zaczynają produkować estradiol i inhibinę (wpływa ona na syntezę i uwalnianie FSH),
Współdziałanie FSH i estradiolu powoduje wzrost kilkunastu pęcherzyków z poprzednio juŜ wybranych,
Pod koniec pierwszego tygodnia duŜe stęŜenie estradiolu powoduje spadek wydzielania FSH na zasadzie sprzęŜenia zwrotnego
ujemnego,
W fazie tej stęŜenie LH osiąga stały, dość niski poziom (rośnie od pierwszego dnia cyklu, osiągając stały poziom około 3 dnia)
3-4 dni przed owulacją następuje wyraźny wzrost stęŜenia LH we krwi, osiągając swój szczyt podczas owulacji.
Faza lutealna:
-
Faza ta nazwana jest stęŜenia hormonu luteotropowego, który stęŜenie osiąga wówczas duŜe wartości
Od owulacji stęŜenie LH powoli maleje aŜ do wystąpienia miesiączki, osiągając jeden-dwa szczyty
Powoduje on wydzielanie progesteronu niezbędnego do utrzymania ciałka Ŝółtego,
DuŜa ilość progesteronu w czasie owulacji powoli powoduje zahamowanie wydzielanie LH, na zasadzie sprzęŜenia zwrotnego,
Małe stęŜenie LH powoduje wystąpienie miesiączki,
Podczas całej fazy luternej FSH znajduje się na niskim, stałym poziomie.
Zmiany błony śluzowej macicy podczas trwania cyklu miesięcznego:
Faza folikularna:
w 4-9 dniu cyklu grubość błony śluzowej macicy wynosi zaledwie 0,5 m, komórki dzielą się
w 10 dniu gruczoły wzrastają, poszerzeniu ulega ich światło, podścielisko robi wraŜenie obrzękniętego, zaczynają róŜnicować
się naczynia włosowate,
w 14 dniu cyklu nabłonek ma grubość 3-5 mm, powierzchnia błony śluzowej jest falista, gruczoły się nadal powiększają, w
komórkach gromadzą się polisacharydy, zmniejsza się obrzęk podścieliska, naczynia krwionośne się rozszerzają,
-
O owulacji świadczy:
zmiana śluzu szyjki macicy,
podwyŜszenie temperatury ciała o około 0,5 stopnia,
strona 22
-
Faza lutealna:
-
zwiększenie stęŜenia progesteronu,
w 16-17 dniu komórki wykazują mniej mitoz, gruczoły skręcają się, w komórkach pojawia się glikogen i lipidy,
w 18-24 dniu endometrium sprawia wraŜenia piły zębatej, swym wyglądem przypomina doczesną,
25-26 dzień - światło gruczołów wypełnia się glikogenem, komórki podścieliska dzielą się mitotycznie,
26-27 dzień – ustępuje obrzęk podścieliska, pojawiają się nacieki leukocytarne,
Miesiączka:
zmniejszenie stęŜenia hormonów steroidowych, głównie progesteronu,
obkurczenie naczyń, powstanie martwicy i złuszczenie się czynnościowej warstwy błony śluzowej macicy,
oprócz krwi, wydzielina zawiera: śluz, fragmenty złuszczającej się błony śluzowej macicy, komórek pochwowych i bakterii.
Nerka
Regulacja gospodarki wodno-elektrolitowej
Płyny ustrojowe:
Woda to główny objętościowy składnik organizmu człowieka, środowisko, w którym zachodzą procesy Ŝyciowe oraz rozpuszczalnik wielu substancji.
Całkowita woda organizmu stanowi ponad połowę masy ciała - u kobiet 52%,
u męŜczyzn 63%. RóŜnica w zawartości wody zaleŜą od rozwoju tkanki tłuszczowej dlatego u kobiet % wody jest mniejszy, (BO SĄ
TŁUSTE). Zawartość wody zmniejsza się w otyłości. Tkanka tłuszczowa zawiera 10% wody, tkanka kostna 22%, tkanki miękkie 6882%. Udział tkanki beztłuszczowej w tzw. beztłuszczowej masie ciała jest stały i wynosi ok.70% niezaleŜnie od płci. Całkowita woda
organizmu - TBW (total body water) występuje w róŜnych przedziałach - tzw. przestrzeniach wodnych. RóŜni je objętość, skład płynu i
funkcja.
TBW (60% masy ciała) :
1.ICF - intracellurar fluid compartment - ok40%
2. ECF - extracellurar compartment 15 - 30%
ECF to pozostałość praoceanu, z którego wyszło Ŝycie. Jego skład odpowiada
praoceanowi, choć stęŜenia są niŜsze niŜ w wodzie morskiej,
W ECF wyróŜniamy przedziały:
- przestrzeń wew. naczyniowa - osocze krwi
- przestrzeń zewnątrz naczyniowa - chłonka i płyn miąŜszowy który otacza wszystkie komórki, oprócz krwinek
-przestrzeń transkomórkowa - płyn mózgowo-rdzeniowy, w jamach ciała tj. opłucnej, otrzewnej, osierdziu, płyn w komorach ok, torebkach stawowych, przewodzie pokarmowym - ślina, sok Ŝołądkowy, trzustkowy, jelitowy i Ŝółć
Skład elektrolitowy płynów ustrojowych:
Elektrolity to 95% subst. rozpuszczonych w płynach ustrojowych. NajwaŜniejsze elektrolity: kationy - sód, potas, wapń magnez
oraz aniony:chlor, wodorowęglany, fosforany i jony organiczne.
StęŜenia elektrolitów wynikają z właściwości barier rozdzielających ( błon półprzepuszczalnych). Woda zwykle przechodzi łatwo, a subst.
dyfundują słabo lub wcale. Jony Na+ i Cl- są na zewn. a K+ w środku, Ca++ jest najwięcej w przestrzeni zewnątrzkomórkowej po Na+.
W płynie tkankowym jest teŜ niewielkie stęŜenie anionów białkowych.
Ruch wody przez błonę półprzepuszczalną zgodny z gradientem stęŜeń to osmoza. Osmozę moŜna ograniczyć przez wywarcie
odpowiedniego ciśnienia na błonę od strony roztworu z większą ilością cząstek niedyfundujących. Ciśnienie to, to właśnie ciśnienie
osmotyczne.
Mimo róŜnic w stęŜeniach poszczególnych składników w płynie zewn.- i wewnątrzkomórkowym ich ciśnienia osmotyczne są jednakowe.
Bilans wodny
Płyny stanowią 50% całkowitej ilości przyjmowanej wody, pozostała część wody pochodzi z pokarmów stałych oraz spalania składników
pokarmowych. Najmniejsze dobowe zapotrzebowanie człowieka na wodę wynosi 1,4l, wzrasta z jej utratą
Utrata wody zachodzi przez:
-
wydalanie moczu - średnio 1.5 l na dobę
wydalanie potu - zaleŜy od temperatury ciała, otoczenia, wilgotności powietrza
parowania z powierzchni skóry - to samo co przy pocie
wydalania kału - średnio 100-200ml na dobę
wydalania powietrza - średnio 300ml na dobę
Stosunki objętościowe płynu w przestrzeniach zaleŜą od :
- objętości wypitych płynów, ilośći przyjętych soli mineralnych,
- utraty wody przez organizm,
- kliniczne następstwa - odwodnienie - przewodnienie
Reg. gosp. wodnej
strona 23
Zaburzenia bilansu wodnego to naruszenie równowagi między utartą płynów i ich uzupełnianiem.
Równowagę regulują dwa mechanizmy:
1. Układ pragnienia
2. Regulacja hormonalna wydalania wody
AD 1
Bodźcem pobudzającym układ pragnienia jest podwyŜszenie ciśnienia osmotycznego płynów ustrojowych, co pobudza receptory
ośrodkowego układu nerwowego ( osmoreceptory).
AD2
Kontrola hormonalna obejmuje działanie wazopresyny ADH, hormonu antydiuretycznego. Zwiększa resorpcję wody w kanalikach
nerkowych. Wazopresyna zwiększa aktywność układu pragnienia oraz hamuje sekrecję reniny. Oba układy odpowiadają za prawidłowe
stęŜenie soli sodu w przestrzeni zewn. komórkowej
Regulacja wydalania sodu zachodzi przy udziale aldosteronu i przedsionkowego czynnika(peptydu) natriuretycznego ANP,ANF
Aldosteron jest jednym ze składników układu RAA - renina- angiotensynaaldosteron. Przywraca do normy objętość płynu pozakomórkowego i wyrównuje stosunek Na+ i K+ - zwiększa wchłanianie zwrotne
sodu i wydzielanie potasu przez kanaliki nerkowe, zwiększa wchłanianie sodu w gruczołach potowych, ślinowych, nabłonku jelitowym.
ANP przy wzroście objętości płynów ustrojowych zwiększa wydalanie sodu przez nerki.
Filtracja kłębuszkowi.
Filtracja zachodzi w naczyniach włosowatych kłębuszków nerkowych. Podlega filtracji osocze krwi.20 % wody osocza z rozpuszczonymi małocząsteczkowymi substancjami ulega przesączeniu do światła torebki - tzw. przesącz kłębuszkowy. Pozostała część osocza
ze wszystkimi białkami odpływa z kłębuszka tętniczką odprowadzającą. Siłą napędową filtracji jest ciśnienie hydrostatyczne krwi i naczyniach włosowatych kłębuszkowych
Trójwarstwowa budowa błony filtracyjnej ciałek nerkowych:
1 = komórki śródbłonka naczyń włosowatych kłębuszków z charakterystycznymi okienkami
2 = błona podstawna komórek torebki ze środkową warstwą gęstą
3 = warstwa komórek nabłonkowych torebki - podocytów - z wyrostkami stopowatymi opierającymi się na błonie podstawnej. Wyrostki
stopowate łączy blaszka zamykająca.
Błona filtracyjna działa jak sito z porami 3-4mm.Cząsteczki o masie cz.5000,
promieniu 1,5nm przechodzą w 100% na co wskazują jednakowe stęŜenia w przesączu i osoczu. Cząsteczki mioglobiny przechodzą w
75%, 3%hemoglobiny m.cz.68000,promień 3,3nm; albuminy nie przechodzą wcale - promień 3,6nm. Charakter i budowa fizykochemiczna nie są poznane, prawdopodobnie pory mają charakter "czynnościowy", a nie są stałą budowę.
Ujemne ładunki elektryczne trwale związane z wszystkimi trzema warstwami błony istotnie hamują przechodzenie białek. Dzięki
tym ładunkom na powierzchni komórek śródbłonka zatrzymywane są ujemnie naładowane albuminy osocza. Zdolność przenikania
cząsteczek zaleŜy od wielkości, kształtu i ładunków elektrycznych. Łatwiej przechodzą cząsteczki wydłuŜone. Białka - polianiny zatrzymywane są bardziej niŜ o ich wielkości.... ( nie odbite)
Siły napędowe filtracji kłębuszkowej
Filtracja zachodzi, poniewaŜ ciśnienie hydrostatyczne w naczyniach włosowatych kłębuszka (Pc) jest większe niŜ suma sił przeciwstawiających się filtracji.NaleŜą do nich:
- ciśnienie onkotyczne - koloidoosmotyczne osocza krwi w naczyniach włosowatych kłębuszka - Cc - zaleŜy od białek osmotycznie wiąŜących wodę w osoczu
- ciśnienie hydrostatyczne przesączu w torebce kłębuszka - Ptor - wobec małej ilości białek w przesączu moŜna w analizie pominąć Ctor.
PoniewaŜ znaczna część Pc zuŜywana jest na zrównowaŜenie Ctor i Ptor, stąd
efektywna filtracja kłębuszkowa EFP = Pc - Cc - Ptor = 2Kpa= 15 mmHg,
co stanowi 1/4 ciśnienia hydrostatycznego w naczyniach włosowatych kłębuszka.
Średnia wartość Cc = 3,3 Kpa = 25mmHg. W rzeczywistości ciśnienie onkotyczne stopniowo wzrasta wzdłuŜ przebiegu naczynia włosowatego.
ZaleŜy to od postępującego bezbiałkowego przesączu do torebki i stopniowo zagęszczania białek osocza. Przy końcu naczynia Cc=5,3
Kpa = 40mmHg, tak Ŝe Cc + Ptor zbliŜa się lub jest równe Pc. EFP zbliŜa się do zera i filtracja ustaje. Zjawisko to to równowaga ciśnień
filtracyjnych - filtration pressure equilibrium. W przypadku istnienia równowagi filtracja będzie się zmieniać równolegle do zmian RBF i
ten czynnik decyduje o wielkości GFR. Nie jest zbadane czy w nerce jest równowaga czy nierównowaga w końcowym odcinku naczyń
włosowatych.
Wielkość filtracji kłębuszkowej zaleŜy od EFP oraz przepuszczalności i globalnej powierzchni błony filtracyjnej: GFR = Kf * EFB (Kf
złoŜony współczynnik charakteryzujący przepuszczalność i powierzchnię błony filtracyjnej). ObniŜenie obu parametrów w wyniku zmian
morfotycznych ciałek nerkowych i unieczynniania części nefronów to obniŜanie się GFR w chorobach nerek.
Czynniki stabilizujące i modyfikujące filtrację
Przy zmianach ciśnienia w tętnicy nerkowek od 12 do 24 Kpa = 90-180mmHg ciśnienie hydrostatyczne w naczyniach włosowatych jest stałe Pc=7,33Kpa=55mmHg.Dzięki zmianom przystosowawczym oporu tętniczki odprowadzającej Pc oraz EFP oraz GFR podlegają autoregulacji, podobnie jak przepływ krwi przez nerki końcowym nefronie działa jeszcze jeden system stabilizacji GFR. Opiera
się on na ujemnym stęŜeniu zwrotnym między ilością chlorku sodowego, dopływającego do tętniczki doprowadzającej kłębuszka. I tak
wzrost GFR, a więc wzrost ilości NaCl dostarczanej do kanalików wyczuwany przez komórki receptorowe plamki gęstej prowadzi do
zwęŜenia tętniczki doprowadzającej i przywrócenia równowagi RPF oraz wielkości filtracji kłębuszkowej do wartości wyjściowej. Postuluje się występowanie subst. naczyniokurczącej = humoralnego mediatora tej reakcji. ZałoŜenie, Ŝe miejscowo uwalniana jest renina i
strona 24
powstaje angiotensyna jest kwestionowane.
Mechanizm ten nazwany kanalikowo-kłębuszkowego sprzęŜenia zwrotnego, tubulu-glomerular feedback, wspomagałby i uzupełniał
mechanizm miogenny autoregulacji RBF i GFR polegający na skurczu tętniczki doprowadzającej kłębuszka w odpowiedzi na jej rozciąganie i wzrost ciśnienia transmuralnego.
Z równania EFP = Pc - Cc - Ptor wynika,Ŝe wielkość filtracji kłębuszkowej zmienia się przy zmianie ciśnienia onkotycznego krwi Cc
oraz ciśnienia hydrostatycznego w torebce Ptor. PoniewaŜ Cc jest wprost proporcjonalne do stęŜenia białek w osoczu znaczna hipoproteinemia powoduje wzrost filtracji. DoŜylne podawanie duŜej ilości NaCl, np. izotonicznego r-ru rozcieńczają białka i powodują wzrost
GFR. W przypadku zamknięcia światła moczowodu przez kamień moczowy, ciśnienie hydrostatyczne w całym systemie kanalików podwyŜsza się, wzrośnie Port, więc zmniejsza się EFP i GFR. Częściej jednoczesne obniŜenie filtracji i przepływu krwi przez kłębuszek jest
następstwem spadku EFP spowodowanego zwęŜeniem tętniczek doprowadzających np. pobudzenie nerwowych włókien współczulnych
lub działanie hormonów kurczących naczynia - amin katecholowych lub angiotensyny. W stanach pobudzenia układu współczulnego i
przy wydzielaniu wymienionych hormonów GFR mniej się zmienia jak RBF. PoniewaŜ skurcz tętniczki doprowadzającej częściowo zapobiega spadkowi EFR zaleŜnemu od zwęŜenia tętniczek doprowadzających RozbieŜność między małym spadkiem filtracji a znacznym
obniŜeniem przepływu krwi jest spowodowany działaniem na kłębuszek angiotensyny kurczącym w większym stopniu tętniczkę odprowadzającą. Zmiany czynności kłębuszków powodują wzrost tzw. frakcji filtracyjnej osocza ff równej stosunkowi GFR do RBF.
W prawidłowej filtracji oznacza się frakcję filtracyjną jako Cin/Cpah wynosi dla człowieka 125 ml/min / 650 ml/min = 0,19 co
oznacza Ŝe 19% objętości osocza przepływającego przez kłębuszki ulega przesączeniu .Pod wpływem angiotensyny objętość przesączu
moŜe stanowić ponad 30% RPF. Zdolność kłębuszków do filtracji przy mniejszym ukrwieniu umoŜliwia dostarczenie zaoszczędzonej krwi
do innych narządów i tkanek bez upośledzenia czynności wydalniczej i regulacyjnej nerek. Ma to znaczenie przy hipowolemii - zmniejszonej objętości krwi krąŜącej, np. po małym krwotoku. Pobudzenie układu współczulnego i duŜe stęŜenie hormonów kurczących naczynia występujące przy znacznej hipowolemii prowadzi do spadku RBF i GFR małe objętości przesączu resorbowane są w całości w
kanalikach nerkowych tak, Ŝe wydalanie moczu ustaje. Bezmocz moŜe nastąpić przy obniŜeniu średniego ciśnienia tętniczego krwi
znacznie poniŜej zakresu autoregulacji RBF i GFR tj. poniŜej 12 Kpa - 90 mmHg
Charakterystyka przesączu kłębuszkowego:
Błona filtracyjna zatrzymuje białka a przepuszcza inne substancje, przesącz kłębuszkowy ma charakter odbiałczonego osocza.
Objętość przesączu utworzonego w czasie 1 minuty jest o 5% mniejsza niŜ objętość osocza oczyszczonego z inuliny w tym samym
czasie Cin, bo 5% zajmują białka nie ulegające filtracji. StęŜenie substancji pozbawionych ładunku elektrycznego ( glukoza, mocznik)
jest jednakowe dla przesączu i wody osocza. StęŜenie anionów jest w przesączu nie co większe, a kationów nie co mniejsze. Wynika to
z równowagi Gibbsa-Donnana(prawo opisuje sytuacje, gdy po jednej stronie błony półprzepuszczalnej - świetle naczyń włosowatych
kłębuszka - są małe jony, unieruchomione palianiony białkowe, a po drugiej stronie - w świetle torebki - wyłącznie jony przenikające
przez błonę. W celu zachowania równowagi elektrycznej i zobojętniania ujemnych ładunków unieruchomionych białek część kationów
zostaje zatrzymana w świetle naczyń włosowatych, nadmiar ruchomych anionów przechodzi na przeciwną stronę błony. Wtedy róŜnice
potencjałów między światłem naczyń włosowatych kłębuszka, a światłem jego torebki=0.
RóŜnice w stęŜeniu jonów w wodzie osocza i przesączu, wynikające z prawa G-D są małe dla jonów jednowartościowych i wynoszą 5%.
W praktyce ilość dowolnej substancji X przesączonej w kłębuszkach w jednostce czasu( przesączony ładunek x, GFRx) oblicza się z
iloczynu jej stęŜenia w osoczu P2x i GFR np. dla Na+
GFRNa+=GFR*PNa+ = 125ml/min*0,14mmol/ml = 17,5mmol/min
Transport kanalikowy-transport maksymalny, próg nerkowy
TRANSPORT KANALIKOWYELEKTROLITÓW I WODY
Z ogólnej objętości ok. 125 ml przesączu wytworzonego w ciałkach nerkowych obydwu nerek dorosłego człowieka w ciągu
minuty powst. zaledwie ok.. 1 ml moczu ostatecznego. W czasie przepływu przez kanaliki nerkowe skład, osmolalność i pH przesączu
ulegają zasadniczym zmianom. Jest to wynikiem wymiany wody i substancji rozpuszczonych między światłem kanalików a otaczającym je śródmiąŜszem i krwią naczyń włosowatych okołokanalikowych. Ruch subst. przez ściany kanalików moŜe zachodzić w obu
kierunkach i jest ogólnie określany mianem TRANSPORTU KANALIKOWEGO . Transport ze światła kanalika do tkanki otaczającej
– wchłanianie zwrotne (resorpcja) – moŜe mieć charakter biernej dyfuzji, wykorzystywać subst. przenośnikowe oraz moŜe mieć charakter transportu czynnego. Subst. znajdujące się w środmiąŜszu około kanalikowym mogą takŜe dyfundować biernie do światła kanalików , transport czynny w tym samym kierunku jest nazywany sekrecją lub wydzielaniem kanalikowym.
Tak przedstawiony podział transportu zawiera duŜe uproszczenia. Po pierwsze, kom. kanalika traktowana jest jak jednolita przegroda
. W rzeczywistości subst. moŜe dyfundować biernie z płynu kanalikowego do wnętrza kom. , a następnie moŜe być czynnie wypompowywana do tkanki około kanalikowej. Po drugie, dla wielu subst. ruch zachodzi jednocześnie w obu kierunkach , np. bierna dyfuzja
sodu z tkanki około kanalikowej do kom. kanalików i jego czynny transport z kom. przez bł. podstawną na zewnątrz.
Kanalik bliŜszy – Około 70% przesączu kłębuszkowego, czyli u dorosłego około 125 l płynu w ciągu doby ulega resorpcji w kanalikach bliŜszych. Ta znaczna redukcja obj. płynu kanalikowego zachodzi bez zmiany jego osmolalności (ciśnienia osmotycznego), a więc
resorbowany płyn jest równieŜ izotoniczny w stosunku do osocza. Nie ulega teŜ zmianie st., gł. kationów sodu, potasu i wapnia, podczas gdy st. chlorku nieco wzrasta (resorpcja cl- mniejsza niŜ resorpcja H2O lub Na+) a st. wodorowęglanów zmniejsza się (stosunkowo większa resorpcja HCO3-)
Równowaga kłębuszkowo- kanalikowa – oznacza istnienie stałego stosunku przesączonej w kłębuszkach do obj. zresorbowanej
w kanaliku bliŜszym. Przy wzroście lub spadku GFR resorpcja wzrasta lub obniŜa się w sposób proporcjonalny tak, Ŝe w dalszym ciągu
niemal 70% przesączu ulega wchłonięciu (stała resorpcja ‘procentowa’ przy zmianach resorpcji wyraŜonej liczbą absolutną). Zjawisko
to zapobiega większym wahaniom, obj. płynu nie zresorbowanego 5 180w kanaliku bliŜszym i dostarczanego do kanalika dalszego
(tzw. ładunek dystalny).
Ma to duŜe znaczenie, poniewaŜ utrzymanie ładunku dystlnego w wąskich granicach jest warunkiem sprawnego funkcjonowania kanalika dalszego. Wiadomo, bowiem, Ŝe ten odcinek, w przeciwieństwie do kanalika bliŜszego, nie jest przystosowany do resorbowania
duŜych ilości płynu kanalikowego i jego zalanie nie wchłoniętym przesączem spowodowałoby utratę wraz z moczem znacznych ilości
wody i elektrolitów. Z drugiej strony wydatnie zmniejszony ładunek dystalny mógłby ulec w całości wchłonięciu, co byłby jednoznaczne
z ustaniem czynności wydalniczej i regulacyjnej nerki.
strona 25
Mechanizm resorpcji płynu w kanaliku bliŜszym
Resorpcja niemal 70% całej obj. przesączu w kanaliku bliŜszym jest procesem na wielką skalę i dość złoŜonym. Składają się
na nią róŜne formy transportu, zarówno czynnego jak i biernego. Ilościowo gł. składnikiem przesączu jest Na+ i towarzyszące mu
aniony. Stąd teŜ opis resorpcji płynu w kanaliku bliŜszym jest głównie opisem resorpcji Na+.
W pierwszym odcinku kanalika Na+ wchodzi do kom. wspólnie z glukozą, aminokwasami, wodorowęglanami oraz resztami
kwasów fosforowego, octowego , cytrynowego, mlekowego... Kation Na+ zastępuje teŜ w kom wychodzący z niej jon wodorowy.
Transport sodu do kom. moŜe zachodzić dzięki małemu st. Na+ w cytoplazmie (ATP-aza).
Intensywna resorpcja związków organicznych i szeregu anionów (z wyjątkiem Cl-) na początku kanalika bliŜszego powoduje, Ŝe w
dalszych jego odcinkach ich st. jest małe, natomiast st. Cl- zwiększone. W związku z tym sód jest tutaj resorbowany w powiązaniu z
jonami Cl-. W proces ten zaangaŜowany jest zarówno transport czynny jak i bierny. Mechanizm transportu Na+ do kom. nie został
jeszcze szczegółowo poznany. Wiadomo jednak, Ŝe i tutaj gł. rolę odgrywa róŜnica st. Na+ między światłem kanalika (st. duŜe)a wnętrzem kom. (st. małe), związana z aktywnością NA+-K+-ATPazy. Ocenia się, Ŝe resorpcja NaCl w tym odcinku kanalika bliŜszego w
30% ma char. bierny. Niewielka nadwyŜka ciśnienia osmotycznego we krwi około kanalikowej naczyń włosowatych w stos do światła
kanalika – wynik czynnej resorpcji zw. organicznych i anionów w początkowym odcinku kanalika – powoduje ruch osmotyczny wody ze
światła w kierunku śródmiąŜszu i krwi. Woda ta, płynąc nie przez komórki, lecz przez boczne przestrzenie międzykomórkowe (tzw.
droga paracelularna) porywa z sobą jony Na+ i Cl- (przepływ bierny konwekcyjny).Lekka elektrododatność światła kanalika sprzyja
równieŜ biernej dyfuzji N+ drogą paracelularną (przepływ bierny dyfuzyjny). Wysokie ciśnienie onkotyczne białek we krwi naczyń włosowatych ułatwia ewakuację wchłoniętego płynu ze śródmiąŜszu do krwiobiegu.
Wydzielanie do światła kanalika jonu wodorowego, powiązane z transportem Na+ i HCO3- (patrz regulacja równowagi kw.zas.) Podobnie jak w przypadku głównych jonów przesączu, większość przesączonego K+, Ca++ i fosforanów organicznych wchłania
się takŜe w kanaliku bliŜszym. Hormon przytarczyc, parathormon, hamuje resorpcję fosforanów, podczas gdy wit. D ją nasila.
Izotoniczny płyn kanalikowy wypływający z końcowego odcinka kanalika krętego bliŜszego ulega stopniowemu zagęszczeniu
wzdłuŜ ramienia zstępującego pętli nefronu . Jest to wynikiem resorpcji wody do hipertonicznego śródmiąŜszu rdzenia nerki oraz dyfuzji mocznika i chlorku sodowego w kierunku odwrotnym. Oba te procesy zachodzą ze znaczną intensywnością ze względu na znaczną
przepuszczalność ściany ramienia zstępującego.
Kanalik dalszy zbiorczy
Zdolność cienkiego odcinka ramienia wstępującego pętli do czynnego resorbowania chlorku sodowego jest wątpliwa. Proponuje się tutaj jako alternatywę dosyć złoŜony mechanizm biernej dyfuzji NaCl do tkanki otaczającej. Natomiast wiadomo, Ŝe ok. 20%
przesączonego ładunku chlorku sodowego resorbuje się w sposób czynny z grubego wstępującego odcinka pętli. PoniewaŜ ramię
wstępujące pętli nefronu jest praktycznie nieprzepuszczalne dla wody usuwanie soli z jego światła, powoduje, Ŝe płyn kanalikowy ulega stopniowemu rozcieńczeniu i w początkowym odcinku kanalika krętego dalszego staje się nawet hipotoniczny. Inaczej niŜ w ramieniu wstępującym pętli, płyn kanalikowy kanalika krętego dalszego wykazuje narastającą elektroujemność i pozostaje elektroujemny w
kanaliku zbiorczym. Świadczy to o tym, Ŝe obserwowana w tych odcinkach resorpcja sodu zachodzi nie tylko przeciwko gradientom
stęŜeń (st. Na+ w świetle kanalika mniejsze niŜ w śródmiąŜszu i krwi), ale takŜe przy niesprzyjającej róŜnicy potencjałów, a więc łącznie przeciw gradientowi elektrochemicznemu. Bez wątpienia mamy tu do czynienia z czynnym tr. sodu.
Reasumując, z 17,5 mmol Na+ przesączonego w kłębuszkach w ciągu minuty niemal 70% wchłania się zwrotnie w kanaliku
krętym bliŜszym, 20% w pętli nefronu (ramię wstępujące) i prawie 10% łącznie w kanaliku krętym dalszym oraz kanaliku zbiorczym.
Tylko mniej niŜ 1% przesączonego ładunku sodu (GFRNa+) wydala się w moczu.
Resorpcja NaCl jest kontrolowana przez hormon kory nadnerczy – aldosteron, w przypadku jego niedoboru wydalanie sodu
wzrasta wyraźnie, osiągając 3-3% przesączonego ładunku. Aldosteron pobudza transport sodu wzdłuŜ całego kanalika nerkowego, ale
jego działanie jest najwyraźniejsze w części dalszej nefronu.
Elektroujemność wnętrza kanalika dalszego krętego i kanalika zbiorczego sprzyja dyfuzji kationów min. K+ ze śródmiąŜszu to płynu
kanalikowego. Większość przesączonego ładunku potasu ulega resorpcji w kanaliku bliŜszym, jednak w warunkach zwiększonej podaŜy
jego ilość wydalana w moczu moŜe nawet przewyŜszać wartość GFRK+ (klirens potasu wyŜszy niŜ Cin). Jest to dowodem na to, Ŝe potas rzeczywiście jest wydalany do światła kanalika dalszego i zbiorczego.
Wobec nieistnienia swoistych mechanizmów transportowych dla wody, jej losy w czasie przepływu przez kanaliki nerkowe są
określane głównie przez 2 czynniki: 1) transport głównych jonów, przede wszystkim Na+ i Cl-, powodujący ruch osmotyczny wody; 2)
róŜnica przepuszczalności poszczególnych odc. dla H2O.
W moczu ostatecznym wydala się zaledwie ok. 1% dostarczonej do kanalików wody i mniej niŜ 1% jonów sodowych i chlorkowych. Wodorowęglany resorbowane są praktycznie w całość, a w przypadku jonu K+ ilość wydalania stanowi ok. 7% jego przesączonego ładunku.
NaleŜy podkreślić, Ŝe taki sposób przedstawiania procesów wydalania i transportu uwzględnia tylko ich wynik ostateczny.
wydalane Na+ jest bowiem z jednej strony rezultatem resorpcji tego kationu w kanaliku krętym bliŜszym, ramieniu wstępującym ,
kanaliku krętym dalszym i kanaliku zbiorczym, a z drugiej strony jego dyfuzji ze śródmiąŜszu do światła ramienia zstępującego . Podobnie Rzecz się ma z anionem Cl-. Wydalanie K+ jest wynikiem pierwotnej całkowitej resorpcji tego kationu w kanaliku krętym bliŜszym, a następnie jego transportu do światła kanalika dalszego i zbiorczego. Jedynie w przypadku wody istotna dyfuzja do światła
kanalików nie zachodzi w czasie przepływu kanalikami obj. płynu systematycznie maleje. Ze 125ml przesączu dostarczanego w ciągu
minuty przez kłębuszki do kanalików krętych bliŜszych juŜ tylko ok. 30ml wpływa do pętli nefronu, 20 ml do kanalików krętych dalszych, 10 ml do zbiorczych, a ok. 1ml wypływa z brodawek nerkowych do kielichów i miedniczek.
Transport kanalikowy słabych elektrolitów i substancji nieelektrofilowych
W prawidłowych warunkach cały przesączony w kłębuszkach ładunek glukozy (filtracja•poziom glukozy w osoczu) ulega
czynnej resorpcji juŜ w początkowym odcinku kanalika krętego bliŜszego tak, Ŝe mocz ostateczny zawiera tylko ilości śladowe. Gdy
stęŜenie glukozy w osoczu wzrasta powyŜej 11 mmol/l (2g/l) np. w cukrzycy, pojawia się ona w moczu w znacznych st.
PowyŜej 17 mmol/l (3g/l) dalszy wzrost Pg (st. gluk. w osoczu) – a więc i GFR•Pg – powoduje proporcjonalny wzrost wydalania , a resorpcja kanalikowa glukozy (filtracja minus wydalanie) utrzymuje się na stałym poziomie, wynoszącym u dorosłego człowieka ok. 2,1 mmol/min (0,35 g/min). Wartość ta , charakteryzująca max. zdolność transportową kanalików nerkowych w stosun-
strona 26
ku do glukozy , nosi nazwę TRANSPORTU MAXYMALNEGO ( Tm ). Poziom glukozy, przy którym osiągana jest wartość Tm, nazywa
się progiem nerkowym dla glukozy.
Zakres transportu kanalikowego wielu innych substancji (np. Aa czy PAHu) ograniczony jest takŜe pułapem ich transportu
max.
MOCZNIK – st. jego w osoczu (ok. 5 mmol/l = 0,3g/l) zaleŜy od podaŜy białek w diecie. Klirens mocznika wynosi ok. 75ml/min, porównanie, z klirensem inuliny wskazuje, Ŝe ok. 40% przesączonego mocznika ulega resorpcji (dyfuzja bierna). Poziom mocznika w
osoczu wzrasta w miarę obniŜania się GFR w przebiegu chorób nerek. Jednak objawy chorobowe mocznicy nie zaleŜą od mocznika,
który jest nietoksyczny, lecz od jednoczesnych zaburzeń gosp. elektrolitowej i równowagi kw.-zas. ustroju.
AMINOKWASY – są resorbowane w 98% w kanalikach krętych bliŜszych. Istnieją systemy transportujące swoiście Aa – 3 grupy:
1) Alanina, kw. glutaminowy
2) Histydyna, cystyna, arginina, lizyna
3) Asparaginy, glutaminy
INNE SUBSTANCJE – w kanaliku bliŜszym resorpcji czynnej ulegają min. kw.tłuszcz., białka i wit.C. Natomiast ok. 90% kw. moczowego
resorbuje się biernie. Kreatynina jest czynnie wydalana do światła kanalików, stad jej klirens przewyŜsza, klirens inuliny. Innym przykładem substancji czynnie wydzielanej przez kanaliki jest PAH.
Mechanizm zagęszczania i rozcieńczania moczu
Pomimo róŜnej ilości pobieranej i traconej wody jej zawartość w ustroju wskazuje na optymalne stęŜenie. W tej stabilności poza
mechanizmem pragnienia główną role odgrywa zdolność nerek do wydalania małych lub duŜych ilości moczu. Pozbywanie się lub
oszczędność płynów nie zakłóca pracy nerek, te same produkty przemiany materii są wydalane w małej lub duŜej objętości moczu,
rozcieńczonego lub stęŜonego. Regulacja objętości wydzielanego moczu polega na stopniu jego rozcienczenia. Minimalna objętość wody
potrzebna do wydalenia moczu to 0,4l. Średnie dobowe objętość moczu wynosi 1,0-1,5 l, górny pułap około 10l.
Stan zagęszczenia moczu oznacza jego ciśnienia osmotyczne ( osmolalność, molalność) moŜe wynosić 70 - 1200-1400 mOsm/kg
H2O.Osmolalność osocza i przesączu kłębuszkowego 300mOsm.kg:
- max zagęszczenie 1300mOsm/kg
-min zagęszczenie - 70mOsm/kg
MoŜliwość znacznego zagęszczenia moczu wyjaśnia mechanizm tzw. wzmocnienia przeciwprądowego ( counter current multiplication).
Mechanizm gromadzi substancje osmotycznie czynne w świetle naczyń i płynie śródmiąŜszowym rdzenia w stęŜeniach wzrastających od kory do brodawek nerkowych. Stałą powolną wymianę składników płynu zapewniają naczynia proste.
Rys. zarys str. 489
układ kanalików w rdzeniu nerki umoŜliwiający zagęszczenie moczu ( tzw. wzmacniacz przeciwprądowy). Ściana ramienia
zstępującego jest przepuszczalna dla substancji rozp. i dla wody. Ściana kanalika wstępującego i krętego dalszego jest nieprzepuszczalna dla wody, a ściana kanalika zbiorczego jest przepuszczalna dla wody tylko w obecności ADH.
Kanaliki są rozmieszczone w płynie śródmiąŜszowym nerki. Powolną wymianę płynu z tym zbiornikiem zapewniają naczynia
proste. Z wyjątkiem ramienia wstępującego pętli osmolalność w śródmiąŜszu i naczyniach jest jednakowa dla danego poziomu rdzenia
nerki. Gromadzenie się subst. osmotycznie czynnych (S) w rejonie brodawek nerkowych zaleŜy od ich usuwania z ramienia wstępującego długich pętli nefronu. PoniewaŜ, to ramię jest nieprzepuszczalne dla wody są 2 rodzaje następstw:
1. Stałe usuwanie S bez wody z ramienia wstępującego co powoduje rozcieńczanie moczu kanalikowego w tym ramieniu.
2. Transportowanie ze światła ramienia wstępującego substancje S podwyŜszają osmolalność śródmiąŜszu dyfundując do ramienia zstępującego pętli zwiększają osmolalność płynu w jego świetle w miarę zbliŜania się do zagięcia pętli.
Transport S z ramienia wstępującego powoduje na kaŜdym poziomie rdzenia róŜnicę stęŜeń między jego światłem a śródmiąŜszem wynoszącą około 200mOsm/kg H2O tzw. efekt pojedynczy. W czasie przeciwkierunkowego przepływu płynu w obu ramionach
pętli ciągłe usuwanie S z ramienia wstępującego i ich dodawanie do ram. zstępującego zwielokrotnia efekty pojedynczy. - tzw. wzmocnienie przeciwprądowe tj. wytworzenie wzdłuŜ długiej osi pętli bardzo duŜej róŜnicy stęŜeń = 1000mOsm/kg H20.
Ze względu na przepuszczalność dla S i wody naczyń prostych następuje charakterystyczne uwarstwienie stęŜeń w rdzeniu nerki
i krwi płynącej tymi naczyniami. Przy braku większej róŜnicy stęŜeń S między światłem vasa recta a śródmiąŜszem, przy powolnym
przepływie krwi tymi naczyniami nagromadzone substancje nie są rozproszone ani wypłukane. Procesy transportu subst. S spisane przy
działaniu mechanizmu przeciwprądowemu mają odpowiedniki w czynnym transporcie i biernej dyfuzji składników moczu kanalikowego.
Mechanizm gromadzenia substancji osmotycznie czynnych w śródmiąŜszu i duŜe stęŜenie NaCl utrzymuje się a nawet narasta w obrębie
rdzenia wewnętrznego aŜ do brodawki nerkowej, więc w strefie cienkich odcinków wstępujących pętli. ZałoŜono, Ŝe NaCl opuszcza
światło cienkiego odcinka na zasadzie biernej dyfuzji podstawową rolę odgrywają ruchy mocznika. Ulega on zagęszczeniu w początkowym odcinku kanalika zbiorczego ( na poziomie rdzenia zewn.) w związku z dyfuzją wody do hipertonicznego śródmiąŜszu .Ściana tego
odcinka jest dla mocznika nieprzepuszczalna i pozostaje on w świetle. Końcowy odcinek kanalika zbiorczego (rdzeń wew.) jest dla
mocznika przepuszczalny,dyfunduje on do śródmiązszu podwyŜszając jego osmolalnośc. Zwiększa to wychodzenie wody z ramienia
zstępujacego pętli NaCl miedzy światłem cienkiego odcinaka śródmiąŜszem - powstają warunki do biernej dyfuzji soli do płynu śródmiąŜszowego.
Rozkład stęŜeń S - osmolalność- w rdzeniu nerki umoŜliwia zagęszczanie lub rozcieńczanie moczu. Zagęszczanie w ramieniu zstępującym pętli izotonicznego płynu dostarczanego przez kanalik kręty bliŜszy jest zjawiskiem, przejsciowym. Płyn ulega rozcieńczeniu w ramieniu wstępujacym. Mocz kanalikowy wpływający do kanalika krętego dalszego jest zawsze rozcieńczony. Przy niskim
stęŜeniu we krwi wazopresyny np. przy dodatnim bilansie wodnym( przewodzenie ustroju) ściana kanalika zbiorczego jest nieprzepuszczalna dla wody i rozcieńczony w ramieniu wstępującym mocz bez zmiany osmolalności płynie do dróg moczowych. Przy przepływie
przez kanalik kręty dalszy i kanalik zbiorczy moŜe ulec dalszemu rozcieńczaniu, zaleŜnie od resorpcji chlorku sodowego.
Gdy potrzeba oszczędzania wody, przy wysokim poziomie wazopresyny we krwi, ściana kanalika zbiorczego staje się przepuszczalna dla wody. W miarę zbliŜania się do szczytu brodawki nerkowej kanalik zbiorczy zanurzony jest w płynie śródmiąŜszowym o
coraz wyŜszej osmolalności. Następuje dyfuzja ze światła kanalika do hipertonicznego środowiska i narasta zagęszczenie moczu. ... ...tu
trochę nie widać....
strona 27
o stopniu zagęszczenia moczu decyduje poziom wazopresyny i zaleŜna od niego przepuszczalność kanalika zbiorczego. Poziom
zagęszczenia w pobliŜu brodawki nerkowej wynosi 1200-1400mOsm/kgH20 - górny pułap.
Ilościowe ujęcie Zagęszczenia i rozcieńczenia moczu:
Wzór słuŜący do obliczania klirensu nerkowego moŜna stosować do kaŜdej substancji wydalanej przez nerki do wszystkich substancji łącznie.
Znając globalne ich stęŜenie = osmolalność osoczu Posm i w moczu Uosm tzw. klirens nerkowy
Cosm= Uosm * v / Posm
Średnio Cosm = 2-3ml/min tzn. w ciągu minuty nerki oczyszczają 2-3ml osocza lub wydalają taką ilość substancji rozp. jaka jest
w 2-3 ml osocza.
Wielkość diurezy nie wpływa na klirens osmotyczny ( w mniejszej lub większej objętości moczu wydalone są te same ilości
subst. rozpuszczonych)
Podstawiając do wzoru wyŜej napisanego wartość dla moczu rozcieńczonego Uosm<Posm:
Cosm = 70mOsm/kgh2o * 10,3ml/min/ 300mOsm/kgh20 = 2,4ml/min
tzn., Ŝe ilosć subst. rozpuszczonych w 2,4 ml osocza nerki wydalają w objętości moczu 10,3ml, tzn. Ŝe objętość 2,4 ml płynu o
osmolalności osocza wydalają 10,3 - 2,4=7,9ml czystej wody. Wartość 7,9ml to klirens czystej wody
Ch20 = V- Cos i jest miernikiem rozcieńczenie moczu
i znowu dla Uosm>Posm
Cosm = 1200mOsm \/kg h20 * 0,6ml/min / 300mOsm/kgh20 = 2,4ml/min
W tym przypadku ilość rozpuszczonych subst. w 2,4 ml osocza nerki wydalają w o,6 objętości moczu o osmolalności 4 razy wyŜszej niŜ Posm. Pozostała objętość czystej wody wynosi 2,4 - 0,6 =1,8ml/min jest resorbowana w kanalikach i zostaje w ustroju. Wielkość tej resorpcji ( transportu)
wolnej wody Th20 =Cosm- V jest miarą zagęszczenia moczu. Liczbowo
Th20= --Ch20, czyli w nerkach zagęszczających klirens jest ujemny wody.
Procesy rozcieńczania i zagęszczania moczu są kontrolowane przez podwzgórzowo - przysadkowy układ antydiuretyczny nie są
jedynym procesem, w jaki nerki mogą zmieniać objętość wydzielanego moczu. Inny mechanizm to pierwotne zmiany resorpcji chlorku
sodowego kontrolowane przez aldosteron oraz równoległe zmiany resorpcji wody. Wzrost stęŜenia aldosteronu we krwi zmniejsza
wydalanie soli i wody, obniŜenie jego stęŜenia działa przeciwnie,
Zmianom filtracji kłębuszkowej towarzyszą równoległe zmiany diurezy i wydalania soli. Działanie większości leków moczopędnych polega na hamowaniu resorpcji jonów sodowych i chlorkowych w róŜnych odcinkach kanalików zwiększenie diurezy jest wtórne w
stosunku do wydalania soli zwiększonego.
W badaniach czynności nerek zwiększa się objętość wydalanego moczu przez wprowadzanie do krąŜenia substancji nie resorbujących się w kanalikach nerk np. mannitol lub przy duŜych stęŜeniach we krwi i przesączu resorbowanym częściowo ( glukoza, mocznik)Substancje te wiąŜą wodę i w płynie kanalikowym zapobiegają jej wchłanianiu zwiększając diurezę - diureza osmotyczna
Badania klirensowe
Metody badania czynności nerek
I Badanie poszczególnych nefronów:
1.
Metody oparte na mikropunkcji róŜnych elementów nefronu (in situ)
pomiary st. subst. w płynie kanalikowym
pomiary pH płynu kanalikowego
pomiary róŜnic potencjałów (elektrofizjologia nefronu)
pomiary ciśnienia hydrostatycznego w kanalikach i naczyniach
technika rozszczepionej kropki (split-drop)
mikroperfuzje kanalików
2.
Badanie fragmentów wyizolowanych nefronów
II Badanie czynności całej nerki
1.
2.
3.
Pomiary klirensu nerkowego
Metoda stop-flow
Pomiary hydrodynamiki całej nerki i jej stref (kory, rdzenia zew. i wew.)
Metody badania poszczegolnych nefronów
Stosowane tylo u zwierząt doświadczalnych. Mają char. bezpośredni tzn. dostarczają konkretnych informacji na temat czynności danego nefronu. NajwaŜniejsze zastosowanie mają techniki nakłuwania (mikropunkcji) kanalików lub naczyń nerkowych za pomocą mikro pipet. Wpobranych próbkach moczu lub krwi oznacza się skład chem. i osmolalność lub łączy pipety z manometrem (?) i
mierzy ciśnienie hydrostatyczne. Wprowadzając mikroelektrody mierzy się st. H+ (pH), określa róŜnicę potencjału między światłem
kanalika a wnętrzem kom. lub otacającym śródmiąŜszem.
Przykład:
Badania mikropunkcyjnego: szczurowi podano doŜylnie r-r inuliny, polimeru frutozy, o m.cz. 5000. Filtruje się ona swobodnie ze
światła naczyń włosowatych kłębuszka do torebki, nie przenika przez ścianę kanalika nerkowego. W próbkach krwi tętniczej i moczu z
kanalika krętego bliŜszego oznaczono st. Na+ i inuliny. Okazało się, Ŝe st. Na+ w moczu i krwi jest jednakowe, więc stosunek [Na+] w
moczu kanalikowym(tubular fluif- TF) do [Na+] w osoczu (plasma-P) jest niemal równy 1,0. TFNa+/PNa+ = 1,0
Wynik taki uzyskuje się, gdy:
1.
do punktu nakłucia sód w przesączu kłębuszkowym nie jest resorbowany anie nie dyfunduje do światła kanalika
strona 28
2.
3.
do światła kanalika dyfunduje poprzez jego ściany r-r sodu o tym samym st. co w przesączu kłębuszkowym
ze światła kanalika resorbowany jest r-r sodu o tym samym st.
Wybór właściwego rozwiązania umoŜliwia porównanie st. inuliny w osoczu (Pin) i płynie kanalikowym (TFin). Ściana kanalika nerkowego jest nieprzepuszczalna dla inuliny, wzrost jej st. w świetle kanalika np. z 0,5 – 1,5g/l musi zaleŜeć od zagęszczenia tej subst.
spowodowanego resorpcją płynu kanalikowego. St. inuliny wzrośnie, gdy ta sama jej ilość będzie rozpuszczona w zmniejszonej objętości. Stwierdzenie ubytku obj. płynu kanalikowego bez zmiany ilości rozpuszczonego w nim sodu wskazuje na prawdziwość ostatniego (trzeciego) z ww. wariantów. Występuje, więc resorpcja r-ru sodu o tym samym st.jak w przesączu kłębuszkowym.
Trzykrotny wzrost st. inuliny TF/P = 3 wskazuje, Ŝę 1/3 rozpuszczalnika (przesączu) pozostała w świetle kanalika. Pozostałe
2/3 uległo resorpcji. Dzięki tej metodzie uzyskano informacje o f-cji nefronu – o resorpcji w kanaliku bliŜszum juŜ ok. 70% obj. przesączu kłębuszkowego bez zmiany jego st. sodu i osmolalności – resorpcja iziosmotyczna.
Inna metoda – Technika rozszczepionej kropli to badanie resorpcji płynu kanalikowego.
Jednym kanałem mikropipety o podwójnym świetle wprowadzono do kanalika najpierw kroplę ciemni zabarwionego oleju .
Następnie drugim kanałem wstrzyknięto r-r Ringera, który kroplę tę rozszczepił. Pomiar szybkości kurczenia się tej kropli umoŜliwia
określenie szybkości resorpcji płynu przez ścianę kanalika .
Metoda mikroperfuzji kanalika polega na ciągłym wprowadzaniu płynu testowego do kanalika za pomocą mikropipety z
pompą i pobieranie próbek do badania. Z róŜnic między st. badanych substancji, we wprowadzonym płynie i pobranych próbkach
określa się szybkość resorpcji tej subst. w kanalikach . Analiza próbek płynu zmienionego podczas przepływu przez kanalik umoŜliwia
ocenę resorpcji.
Opisane metody badanie in situ muszą dotyczyć struktur blisko powierzchni nerki, bądź rdzeniowych dostępnych po przygotowaniu od strony wnęki. MoŜna równieŜ badać nefrony niezaleŜnie od ich połoŜenia w nerce po ich wyizolowaniu.Perfuzja wyizolowanego kanalika nerkowego królika , płynem o znanym składzie , połączona z oznaczeniem obj. i składu płynu wypływającego wyjaśnia transport wielu subst. przez ściany kanalika . Latwiej jest wyizolować nefrony po wcześniejszym wytrawieniu jej w kw. solnym.Wprawdzie są to struktury martwe, ale z połoŜenia w świetle kanalika (bliŜej lub dalej kłębuszka) subst. wskaźnikowej, podanej
za Ŝycia moŜna obliczyć ilość przesączu powst. w poszczególnych nefronach w jednostce czasu . MoŜliwe śą badania nefronów połoŜonych głęboko w nerce. Tą metodą ustalono, Ŝe nefrony przyrdzeniowe mają większą filtrację niŜ korowe.
Metody badania całej nerki
Dostarcają informacji o operacjach wszystkich nefronów. UmoŜliwia ustalenie wydalniczej roli nerek i ichroli w homeostazie. NaleŜą tu badania KLIRENSOWE (określanie wskaźnika oczyszczania osocza w nerkach). Dane uzyskane są pośrednie, oparte na załoŜeniach.
Badania klirensowe. Oznaczanie filtracji kłębuszkowej GFR
Zmierzenie diurezy (V) czyli obj. moczu wydalonego w jednostce czasu (ml/min) oraz st. subst. X w tym moczu (Ux) w mg/ml pozwala
obliczyc tempo wydalania X przez nerki (UxV) w mg/min. Iloczyn ten dobrze char. aktualne wydalanie X ale nie określa zdolności do
usuwania z ustroju.
U tego
samego człowieka UxV mierzone wiele razy nawet w małych odstępach czasu moŜe mieć róŜne wartości. UxV zaleŜy od
ilości subst. X przesączonej w kłębuszkach w jednostce czasu i dostarczonej do kanalików. Ten tzw. przesączony ładunek substancji X
czyli GFRx określony jest przez iloczyn obj. płynu przesączonego w jednostce czasu GFR oraz st. subst. X w przesączu Px
GFRx = GFR • Px
mg/min
= ml/min mg/ml
Gdy subst. X będzie inulina – polisacharyd nie przenikający przez ściany kanalików – to jej przesączony ładunek będzie równy wydalanemu w moczu: GFR Pin = UinV (1)
PoniewaŜ subst. rozpuszczone w wodzie osocza , z wyjątkiem białek, filtrowane są prawie bez zmiany st. Pin równe jest st. inuliny w
osoczu, a więc wartość którą moŜna określić pobierając próbkę krwi. Przekształcenie równania (1) umoŜliwia obliczenie wielkości filtracji, kłębuszkowej, którą trudno byłoby zmierzyć w sposób bezpośredni
GFR = UinV / Pin
(ml/min)
GFR u męŜczyzn wynosi 125, u kobiet 110 ml/min/1,75m2 pow ciała.
WyraŜenie UxV/Px okreś;lane jest mianem KLIRENSU NERKOWEGO (Cx). Określa on zdolność nerki do wydalania dowolnej subst. X w
znacznym stopniu charakteryzuje daną nerkę
Cx = UxV / Px
(ml/min)
Klirens Inuliny określa wielkość filtracji kłębuszkowej (Cin = GFR) u danego osobnika.
Kliens nerkowy jest bardziej stały jak wydalanie nerkowe (UxV) bo uwzględnia st. subst X w osoczu i w przesączu kłębuszkowym (Px).
Wartość Cx równe np. 100 ml/min oznacza, Ŝe w ciągu minuty nerki wydaliły taką ilość subst. X, jaka była zawarta w 100 ml osocza,
czyli całkowicie oczyściły 100 ml osocza z tej subst. Oczywiście to teoretyczne, bo nerki usunęły ilość subst. X zawartą w 100 ml osocza a w rzeczywistości usunięto % ilość subst. z całej obj. osocza.
Porównanie klirensu róŜnych substancji z wartością filtracji kłębuszkowej (Cin) pozwala określić ich los w czsie przepływu przez kanaliki
nerkowe. JeŜeli Cx = Cin to oznacza, Ŝe subst. X wydostaje się ani nie przenika do światła kanalika przez ściany, podobnie jak inulina.
JeŜeli Cx<Cin to wydalanie subst X w moczu (UxV) jest mniejsza od ładunku przesączonego w kłębuszkach (GFR•Px). Oznacza to,Ŝe
część subst. X resorbowana jest ze światła kanalika do śródmiąŜszu i do krwi naczyn włosowatych okołókanalikowych.
UxV>GFR•Px znaczy,Ŝe subst. X jest filtrowana i dyfunduje lub jest transportowana z krwi przez ściany kanalika do moczu
kanalikowego .
Wielkość filtracji kłębuszkowej jest najbardziej podstawową zmienną charakteryzującą czynność nerek Oznaczanie GFR jaki i
Cin wymaga wprowadzenia inuliny do ustroju. W klinice filtrację mierzy się jako klirens KREATYNINY ENDOGENNEJ (Ckr), której st. w
strona 29
osoczu wynosi 10mg/l (albo ng/l???- Sprawdzic). Ckr wynosi średnio 140 ml/min tzn, Ŝe jest ona filtrowana i wydzielana do światła
kanalika przez komórki jego nabłonka. Uzyskuje się wyŜsze wyniki niŜ w GFR, ale łatwość pomiaru jest bardzo waŜna. Wystarczy
zbiórka moczu, oznaczenie kreatyniny w moczu, osoczu aby obliczyć klirens :
Ckr = UkrV / Pkr
Badania klirensowe są proste, moŜna je prowadzic w warunkach równowagi czynnościowej. StęŜenie badanej subst. powinno być bardzo stałe , tzn. wprowadzając subst., która nie jest stałym składnikiem osocza , w infuzji doŜylnej ze stała szybkością. Badany powinien wypic wcześniej sporo płynu – duŜe obj. moczu umoŜliwiają dokładność. Diureza powinna być ustabilizowana, przy jej
duŜych wahaniach badania są niemoŜliwe do interpretacji. Pomimo tych załoŜeń błąd pomiaru moŜe wynosić 10 %.
Metoda stop-flow – rzadko stosowana, umoŜliwia lokalizację transportu subst. w kanaliku nerkowym zwierząt doświadczalnych po czasowym zaciśnięciu moczowodu, unieruchomieniu słupa moczu w tkankach (stop-flow). Zródłeminformacji są próbki moczu
wypoływającego po zwolnieniu zacisku moczowego.
Regulacja przepływu krwi przez nerki
Regulacja Prepływu krwi:
-Wielkosć przepływu krwi, około 1,2l krwi przez obie nerki na minute.ChociaŜ zuŜycie tlenu jest stos. duŜe, ogromne ukrwienie nerek
nie znajduje uzasadnienia w potrzebach metabolicznych. Wskazuje na to niewielkie pochłanianie tlenu z przepływającej krwi.Znaczny
nadmiar okrwienia umoŜliwia natomiast wytwarzanie w kłebuszkach ok 125 ml ultrafiltratu w ciągu minut,z więc zapewnia utrzymanie
niabędnej f-cji wydalniczej.
-Pomiar przepływu krwi
Posługując się metodą klirensową,moŜna oznaczyć przepływ krwi przez nerki - RPF.
Ilość dowolnej substancji x rozpuszczonej w osoczu krwi wpływjącej do nerki tętnicą nerkową określona jest przez iloczyn
Ax*RPF, gdzie Ax oznacza stęŜenie substancji x w osoczu tętniczym. Substancja ta opuszcza nerkę z moczem i krwią Ŝylną nerkową; te
składowe ilosci śa odpowiednio opisane przez iloczyn Ux*V oraz RVx*RPF,gdzie V oznacza diurezę minutiwa,a Ux i RVx stęzenia substancji w moczu i krwi Ŝylnej nerkowej. JeŜeli pominiemy niewielkie stęzenia subst X opuszczające nerkę naczyniami chłonnymi, to
bilans nerkowy X moŜna przedstawić:
Ax*RPF=(rVx*RPF)+(Ux*V) (1)
po przekształceniu:
RPF= Ux*V/Avx-Rvx
(2)
Przepływ osocza przez nerki jest, zatem równy ilości dowolnej subst wydalonej w moczu podzielonej przez róŜnicę w stęŜeniu
tej subst w krwi tętniczej i Ŝylnej nerkowej.Określeni RPF wudług powyŜszego równania byłoby jednak kłopotliwe wymaga, bowiem
oznaczenia stęŜenia w krwi Ŝylnej nerkowej.Trudność ta ominięto znajdująć susbt,która ekstrhując przez nerki z taką intensywnością,Ŝe
przy stęŜeniu w osoczu nie przekraczajacym 0,03-0,04g/l przedostaje sie w całości do moczu, a jej stęŜenie we krwi zelnej jest prawie
równe 0.
Ta subst to kwas para-aminohipurowy PAH, związek nitoks, który moŜna wprowadzić do ustroju drogą infuzji doŜylnej.Posługując się
PAHem moŜna pominąc skladnik RVx z równania (2) i obliczyć przepływ osocza wg wzoru:
RPF =Upah*V/Apah=Cpah
(3)
Widac ze wzoru,Ŝe RPF równy jest klirensowi nerkowemu PAH.W klinice oznacza się PAH we krwi Ŝylnej obwodowej zamiast we krwi
tętniczej,co wprowadza niewielki błąd.U dorosłego Cpah~`650ml/min.
Znajdujać Cpah i liczbę hematokrytową Ht moŜna obliczyć przepływ krwi przez nerki RBF:
RBF= RPF/1-Ht , gdy Cpah=650ml/min i Ht=0,46, to RBF=1204ml/min
Współczynnik ekstrakcji PAH efektywnego RPF
Dokładniejsze badania wskazują na to,Ŝe nawet przy b. niskim poziomie PAH w osoczu tętniczym jego poziom w osoczu krwi
Ŝylnej nerkowej jest b. niski,ale nie równy 0.Innymi słowy ekstrakcja PAH nigdy nie jest całkowita i współczynnik ekstrakcji EPAH jest
zawsze niŜszy od 1,0.
Dla nerek ludzkich wynosi 0,9:
Epah =Apah -RVpah/ Apah-0,9
Skoro załoŜenie,ze Rpah=0 nie jest w pełni prawdziwe, RPF jest nieco większy od Cpah, jak to wynika z równań 2. i 3.
Dokładne wyliczenia RPF wymaga wprowadzenia poprawki zaleŜnie od eilkości Epah.Dzileąc licznik i mianownik równania 2.
przez Apah otrzymujemy:
RPF = Upah*V/Apah / Apah-RVpah/Apah = Cpah/Epah
Niezupałna ekstrakcja PAH przez nerki tłumaczy się w sposób, następujacy.Związek ten jest transportowany z krwi naczyń
włosowatych okołokanalikowych do światła kanalików krętych bliŜszych tak intensywnie,Ŝe krew opuszczająca sieć okołokanalikową jest
całkowicie z niego oczyszczona.Jednak nie cała krew płynie przez naczynia oplatające kanaliki bliŜsze, krew, która omija tę drogę nie
jest oczyszczona z PAH.tak, więc krew Ŝylna nerkowa zawiera domieszke PAH i dlatego Epah jest 0,9.Nie ulega oczyszczaniu krew
płynąca naczyniami torebki łącznotkankowej nerki, miedniczki lub kanalików nerkowych. Ilościowo jeszcze większe znaczenie ma krew
zaopatrująca kłębuszki przyrdzeniowe. Tętniczki odprowadzające prowadzą częsć tej krwi bezpośrednio do naczyń prostych rdzenia
nerki, z pominięciem sieci włosowatej okołokanalikowej. Dlatego przyjmuje się,Ŝe Cpah określa tzw. Efektywny RPF, czyli przepływ
przez tkankę zdolną do ekstrahowania PAH, głównie przez korę nerek.
strona 30
Metody radioizotopowe
Szybka ekstrakcja PAH przez nerki jest wykorzystywana w badaniach.Rejestracja radioaktywności w ookolicach lędźwiowych
nad nerkami po wstrzyknięciu doŜylnym analohu PAH znakowanego izotopem I 131 tzw, renografia izotopowa umoŜliwia ocenę zarówno przepływu krwi jak i czynności kanalików oraz odpływu moczu do pęcherza.
Ukrwienie rdzenia nerki.
Jednoczesne określenie Cpah i całkowitego przepływu osocza np.jako Cpah/Epah,pozwala na obliczenie przepływu przez
rdzeń nerki
( przepływ całkowity minus przepływ korowy). Wiadomo,Ŝe tylko kilka % całkowitego przepływu krwi przez nerkę przypada na rdzeń.To
stosunkowo skromne ukrwienie zapobiega być moŜe rozproszeniu nagromadzonych w śródmiąŜszu rdzeniowym subst, osmotycznie
czynnych.Wysoka osmolalność tego śródmiąŜszu jest koniecznym warunkiem skutecznego zagęszczania moczu.
Zwraca uwagę znaczny spadek ciśnieniana przebiegu tętniczki do- i odprowadzającej, zaleŜny od b. wys oporu w obrębie tych
naczyń.Ciśnienie w naczyniachwłosowatych kłębuszków - siła napędowa filtracji - stanowi tylko ok. 50% ciśnienia w tętnicy nerkowej.Średnica tętniczki doprowadzającej i opór naczyniowy na jej przebiehu wykazują charakterystyczne zmiany zaleŜne od zmian ciśnieniaw tętnicy nerkowej.Zjawisko to leŜy u podstaw tzw. autoregulacji RBF ( w zakresie ciśnienia tętnicy nerkowej w zakresie 10,6 23.9 Kpa - 80-180 mmHg przepływ nie zmienia się dzięki zmianom średnicy tętniczek doprowadzających kłębuszków). Przy ciśnieniu w
tętnicy nerkowej poniŜej 12,0 Kpa 90mmHg tętniczka jest maksymalnie rozszerzona i jej opór się nie zmienia.Wynikiem tego jest wzrost
przepływu krwi proporcjonalny do wzrostu ciśnienia.Od ok 12 kPa wzrost ciśnienia powoduje postępujące zwęŜanie tętniczki doprpwadzającej i wzrost oporunaczyniowego,wskutek czego RBF prawie się nie zmienia - (autoreg, RBF - plateau krzywej). Jednak przy ciśnieniu ok 23.9 Kpa ( 180mmHg) tętniczka doprowadzająca jest juŜ maksymalniezwęŜona, dalszy wzrost ciśnienia powoduje na nowo
wzrost przepływu.
Autoreg ma charakter autonomiczny wewnątrznerkowy, zachodzi bowiem takŜe w nerce odnerwionej lub nawet wyizolowanej.Mechanizm zmian świateł tętniczki doprowadzającej nie jest do końca wyjaśniony.Wiadomo,Ŝe błona mięśniowa tętniczek reaguje skurczem na wzrost róŜnicy ciśnienia między jej światłem, a otaczającym śródmiąŜszem ( wzrost ciśnienia transmuralnego).
Dosyć powszechnie akceptowana teoria miogennatłumaczy właśnie zmiany oporu w obrebie tętniczki doprpwadzającej reakcją jej
ściany na zmiany ciśnienia transmuralnego równolegle do wahań ciśnienia tętniczego.Udział w zjawisku autoregulacji takŜe czynników
humoralnych - angiotensyna,prostaglandyny - wynika z wielu badań.Autoreg RBF uniezaleŜnia hemodynamikę od wahań ciśnienia
tętniczego krwi,przy braku autoreg. kaŜdemu wzrostowi ciśnienia towarzyszyłby wzrost nie tylko RBF,ale takŜe filtracji oraz wydalania
wody i elektrolitów.Taka labilność naraŜałaby organizm na zaburzenia bilansu wodno - elektrolitowego.
Autoreg. nie oznacza absolutnej stabilności RBF.Aktywacja układu wpółczulnego, np. w warunkach cięŜkiego krwotoku,wstrząsu lub wysiłku fiz., prowadzi do skurczunaczyń nerkowych, spadku przepływu nerkowego,filtracji i wydalania. W tych krytycznych warunkach krew zaoszczędzona w obrębie nerek dostarczana jest do innych takanek - np. mięsni i mózgu.
Udział nerki w regulacji równowagi kwasowo-zasadowej
W przebiegu procesów przemiany materii powstaje w ustroju nadmiar jonu wodorowego (kwasów) w stosunku do zasad
w ilości ok. 80 mmol/24h. PoniewaŜ stęŜenie jonów wodorowych w płynach ustrojowych wykazuje tylko minimum wahania wokół
wartości prawidłowej (pH 7,35 tj. 44,7 mmol/l) , a tylko nerki mogą usuwać jon wodorowy na zewnątrz ustroju, cały nadmiar kwasów
wydalany jest w moczu . MoŜna jednak obliczyć, Ŝe pomieszczenie 80 mmol H+ w dobowej objętości moczu spowodowałoby jego zakwaszenie do pH 1,0. Z drugiej strony wiadomo, Ŝe kom. kanalików wydzielające czynnie H+ do płynu kanalikowego nie są w stanie
zakwasić go poniŜej pH 4,5, a najczęściej pH moczu wynosi 6,5. Pozorna sprzeczność wynika z tego, Ŝe tylko ułamek procentu całej
ilości jonu wodorowego jest uwalniany w formie wolnej, a ogromna większość- w postaci zbuforowanej.
Rola nerek w utrzymaniu równowagi kwasowo-zasadowej polega, oprócz wydalania jonu wodorowego, takŜe na regulacji
poziomu w osoczu i zasobów w ustrojowych jonu HCO3- wchodzącego w skład buforu wodorowęglanowgo (HCO3-/H2CO3). Nerki współdziałają tutaj z płucami regulującymi zasób drugiego składnika tego buforu – kw. węglowego, poprzez wydalanie mniejszych lub większych ilości pozostającego z nim w równowadze, CO2. Procesy resorpcji HCO3- i sekrecji kanalikowej H+ są ściśle ze sobą powiązane, a
zwłaszcza w obrębie kanalika krętego bliŜszego.
•
Resorpcja HCO3- i wydzielanie H+ w kanaliku krętym bliŜszym.
Przy prawidłowym stęŜeniu w osoczu ( ok. 26 mmol/l) prawie wszystkie jony HCO3- przesączone w kłębuszkach ulegają resorpcji gł. w kanaliku krętym bliŜszym. Proces ten polega na tym, Ŝe jon HCO3- przesączu wraz z czynnie wydzielonym jonem, H+
pozostają w świetle kanalika krętego bliŜszego w równowadze ze słabo dysocjującym kw. węglowym. W obecności anhydrazy węglanowej, znajdującej się w rąbku szczoteczkowym kom. kanalika bliŜszego, H2CO3 rozpada się na wodę (zawierającą wydzielany do
światła H+) oraz CO2 dyfundujący do wnętrza komórki. Dzięki obecności anhydrazy węglanowej takŜe w kom. opisany wyŜej proces
ulega tam odwróceniu i powstały kwas węglowy dysocjując dostarcza nowych jonów H+ przeznaczonych do wydzielania oraz jonów
HCO3- dyfundujących do śródmiąŜszu i krwi naczyń włosowatych okołokanalikowych. Wodorowęglany są takŜe resorbowane czynnie w
formie jonowej, w procesie ściśle powiązanym z resorpcją Na+.
Przy zwiększeniu st. jonów HCO3- w osoczu pow. 28 mmol/l (próg nerkowy wodoroweglanów), czyli w warunkach zasadowicy metabolicznej, ich resorpcja pozostaje nie zmieniona i nadmiar wydala się w moczu. Wydalanie wodorowęglanów wzrasta takŜe przy spadku pCO2 krwi (zasadowica oddechowa), a obniŜa się przy jego wzroście (kwasica oddechowa). Tak, więc dzięki interwencji nerek stosunek HCO3-/CO2 decydujący o pH krwi nie ulega w tych warunkach zmianie.
Wydalanie małej ilości jonów wodorowych w formie wodnej ma samo przez się niewielkie znaczenie dla utrzymania prawidłowego bilansu kwasowo-zasadowego. Natomiast obecność tych jonów w płynie kanalikowym, przejawiająca się umiarkowanym
spadkiem pH dowartości6,5-4,5 jest istotnym czynnikiem mobilizującym mechanizm usuwania H+ w formie zbuforowanej, w postaci tzw. kwaśności miareczkowej lub jonu amonowego.
•
Wydalanie jonu wodorowego w formie zbuforowanej
Wydalanie kwasności miareczkowej
Czynne wydalanie jonu wodorowego zachodzi wzdłuŜ niemal całego kanalika nerkowego. PoniewaŜ większość wodorowęglanów ulega resorpcji w kanaliku bliŜszym, w dalszych odcinkach nefronu bufor HCO3 / H2CO3 znajduje się w niewielkich ilościach. Większe znaczenie dla wychwytywania wydzielonego jonu wodorowego ma tam bufor fosforanowy HPO42- / H2PO4-.
Jon H+ pochodzący np. z dysocjacji kw. węglowego w kom. kanalika (H2CO3 > H+ + HCO3-) wymienia się z jednym sodem
fosforanu dwusodowego (N2HPO4) tworząc fosforan jednosodowy ( NaH2PO4) i w tej formie wydalany jest w moczu. Wymie-
strona 31
niony sód ulega jednocześnie resorpcji w połączeniu z HCO3-, obecnym wewnątrz kom. (tzw. oszczędzanie zasad ustrojowych).
Sumarycznie:, Na2HPO4 + H+ → NaH2PO4 (wydalany) + Na+(resorbowany)
Ilość wydalanego w ten sposób jonu wodorowego (a zarazem zresorbowanych wodorowęglanów) moŜna określić miareczkując mocz silną zasadą aŜ do osiągnięcia pH osocza krwi (‘kwaśność miareczkowa’)
Wydalanie jonu wodorowego w połączeniu z amoniakiem
Amoniak (NH3) powst. w kom. kanalików gł. w wyniku enzymatycznej dezaminacji glutaminy, a następnie dyfunduje do płynu kanalikowego. Tam łączy się z czynnie wydzielonym jonem wodorowym , tworząc jon amonowy (NH4+) i w tej postaci , w połączeniu z anionami płynu kanalikowego , wydalany jest w moczu .
Tak jak w przypadku wydalania kwaśności miareczkowej, proces ten umoŜliwia oszczędzenie zasad ustrojowych, NH4+, bowiem zastępuje Na+ w neutralizowaniu wydalanych przez nerki mocnych kwasów, np. H2SO4 powstającego w wyniku katabolizmu aminokwasów siarkowych. Sumarycznie procesy te moŜna opisać w sposób nast.:
Na2SO4 + 2NH4+ → (NH4)2SO4(wydalany) + 2 Na+(resorbowany)
W warunkach kwasicy wytwarzanie amoniaku w nerkach i wydalanie jonów H+ w formie jonu amonowego wzrasta wielokrotnie.
Układ oddechowy
Tory i tryby oddychania.
Wdech oznacza zwiększenie wszystkich wymiarów klatki piersiowej i zmianę kształtu zawartych w klatce płuc. Wzrasta wymiar
pionowy na skutek skurczu przepony, wymiar przednio-tylny w wyniku przesunięcia górnych 6 Ŝeber i mostka do przodu i ku górze, a
poprzeczny na skutek skrętu i uniesienia do boku łuków Ŝebrowych i Ŝeber od 6 do 10, wywołanych skurczami mięśni międzyŜebrowych i mięśnia przepony przyczepionego do dolnych Ŝeber.
Tor oddychania polegający głównie na ruchach przepony i powodujący rozwinięcie głównie partii przypodstawowych płuc nosi nazwę
brzusznego lub przeponowego i przewaŜa u męŜczyzn, zwłaszcza u pracowników fizycznych, pływaków, wspinaczy i śpiewaków.
Tor górnogrzbietowy wywołany głównie skurczami mięśni międzyŜebrowych zewnętrznych, zwany torem piersiowym, powoduje
bardziej równomierne rozwinięcie płuc i występuje głównie u kobiet, zwłaszcza w późniejszym okresie ciąŜy i u osób otyłych.
Zmiany ciśnień w drogach oddechowych w trakcie wdechu
i wydechu.
W cyklu oddechowym wyróŜnia się fazę wdechu, w której naatępuje zwiększenie wielkości klatki piersiowej na skutek skurczu
mięśni wdechowych, głównie pzrepony i odpowiednio wzrasta objętość płuc, oraz fazę wydechu, w której rozciągnięte poprzednio
elementy spręŜyste klatki piersiowej i płuc wracają biernie do pozycji wyjściowej i maleje objętość płuc.
Podczas wdechu Pa spada poniŜej Pat i to warunkuje wypełnienie pęcherzyków powietrzem atmosferycznym, gdyŜ Pa < Pat ,a podczas wydechu odwrotnie Pa > Pat i dla wyrównania róŜnicy ciśnień gaz pęcherzykowy biernie przesuwa się na zewnątrz
W fazie wdechu ściany klatki piersiowej ulegają rozciągnięciu na skutek skurczów mięśni wdechowych, a za nimi biernie podąŜają płuca. Jest to uwarunkowane zwiększeniem ujemnego ciśnienia wewnątrz płucnowego, które stanowi główną siłę rozciągającą płuca. Te
ostatnie podczas wydechu wskazują naturalną tendencje do biernego zapadania się („retrakcji”). W chwili ustania ruchów oddechowych pod koniec zwykłego wydechu ustala się stan równowagi pomiędzy działającymi odśrodkowymi siłami elementów spręŜystych
klatki piersiowej i napięcia spoczynkowego w mięśniach wdechowych z jednej strony, a przeciwnie skierowanej reakcji płuc z drugiej
strony.
Siłą odpowiedzialną za rozciągnięcie płuc jest ciśnienie transpulmonalne Ptp będące róŜnicą pomiędzy ujemnym ciśnieniem w
jamie płucnej Ppl i w pęcherzykach płucnych Pa. Ujemne (subatmosferyczne) ciśnienie w jamie opłucnej Ppl (wewnątrzpłucnowe) powstaje na skutek szybkiego wzrostu klatki piersiowej niŜ płuc i utrzymuje się przez całe Ŝycie, tak w fazie wdechowej jak i wydechowej
cyklu oddechowego, z wyjątkiem natęŜonego wydechu, zwłaszcza przy zamkniętej głośni, kiedy to ciśnienie staje się dodatnie. Na
wielkość ciśnienia wewnątrzpłucnego wpływa takŜe siła cięŜkości. CięŜar płuc u klatki piersiowej w pozycji pionowej pociąga Ŝebra ku
dołowi, redukując przy tym objętości i stopień rozciągnięcia dolnej partii płuc. Dlatego siły retrakcji w dolnych partiach płuc (w pozycji
pionowej) są zawsze mniejsze niŜ w partiach górnych i, co za tym idzie, ciśn. wewnątrzopłucnowe jest mniej ujemne u podstawy płuc
niŜ w szczytowych partiach. Ustala się gradient ujemnego ciśnienia wewnątrzpł. Pomiędzy szczytami a podstawą płuc. Z kaŜdego cm
odległości na linii od szczytu do podstawy płuca ciśń. wewnątrzpł. staje się mniej ujemne o 0,2 cm H20. podczas wdechu przyrost
objętości płuc w dolnych partiach jest większy niŜ w górnych. Ciśnienie transpulmonalne stale równowaŜy siły retrakcji płuc i wynosi
pod koniec zwykłego około 5 cm H2O.
Po zwykłym wydechu, tuŜ przed następnym wdechem, mięśnie oddechowe są rozluźnione, a ciśnienie wewnąrzpęcherzykowe jest równe ciśnieniu atmosferycznemu.ciśnienei wewnątrzpł utrzymuje się wówczas na poziomie około 5cm H2O poniŜej atmosferycznego (-5 cm H2O). Zwykły wdech, będący wynikiem skórczu przepony i mięśni międzyŜebrowych zewnętrznych prowadzi do wzrostu objętości klatki piersiowej. Wdechowe poszerzenie klatki piersiowej pociąga za sobą dalszą obniŜkę ciśnienia wewnątrz płucnego
(do –8 cm H2O) na ciśnienie pęcherzyków płucnych (do około –1cm H2O na szczycie wdechu). Na skutek róŜnicy ciśnień pomiędzy
otaczającą atmosferą a wnętrzem pęcherzyków (zwanym ciśnieniem napędowym) odbywa się, w czasie wdechu, przepływ powietrza z
zewnątrz do pęcherzyków. Przy róŜnicy ciśnień wynoszącej 1 cm H2O objętość powietrza jaka przy kaŜdym wdechu przepływa z zewnątrz do płuc i jaka przy kaŜdym wydechu odpływa z płuc na zewnątrz wynosi 400 – 500 ml i jest to tzw. objętość oddechowa.
W czasie wydechu, gdy struktury rozciągniętej klatki piersiowej i płuc wracają do stanu wyjściowego, ciśnienie gazu w pęcherzykach płucnych uciśniętych przez zapadającą się tkankę płucną, nieco zwiększają się, osiągają na szczycie wydechu wartość
około +1 cm H2O ponad ciśnienie atmosferyczne. Wówczas następuje bierny odpływ gazu z pęcherzyków płucnych na zewnątrz. Pod
koniec wydechu ciśnienie wewnątrzpłucne wraca do wartości wyjściowej, ale utrzymuje się nadal poniŜej atmosferycznego (-5 cm
H2O), a ciśnienie w pęcherzykach płucnych ulega zrównaniu z atmosferycznym.
Całkowita pojemność płuc i jej składowe.
strona 32
Pojęcie objętości V – dla określenia ilości powietrza, stanowi niepodzielną fizjologicznie całość. Pojemność C – dla określenia dwu lub
więcej objętości.
Nowoczesne spirometry umoŜliwiają zapis i określenie następujących parametrów:
Objętości oddechowe TV=600 ml;
Objętości zapasowej wdechowej IRV=3 litra
Objętości zapasowej wydechowej ERV=1,2 litra
Pojemności wdechowej IC=3,6 litra
Pojemności Ŝyciowej płuc VC=4,8 litra
Wentylacji minutowej Vt=600 x 12 = 7,2 litra
Zwykły spirometr nie pozwala na bezpośrednie określenie objętości zalegającej RV=1,2 litra i czynnościowej pojemności zalegającej
FRC=2,4 litra.
Objętość powietrza, jaka przy kaŜdym wdechu dostaje się do płuc i z kaŜdym wydechem usuwana jest na zewnątrz, nazywa
się objętością oddechową – TV. Po zakończeniu zwykłego wydechu w płucach znajduje się jeszcze pewna ilość gazu zwana czynnościową pojemnością zalegającą – FRC. Część tego gazu moŜna z płuc usunąć podczas maksymalnego wydechu. Jest to zapasowa objętość wydechowa – ERV. Po wykonaniu takiego natęŜonego wydechu w płucach pozostaje pewna objętość gazu zwana objętością
zalegającą – RV, która składa się z tzw. objętości zapadowej i objętości minimalnej lub resztkowej. Objętość zapadowa jest to ta część
gazu, która opuszcza płuca dopiero po otwarciu jam opłucnych i zapadnięciu płuc. Niewielka objętość powietrza zalegającego w płucach nawet po ich zupełnym zapadnięciu nazywa się objętością minimalną lub resztkową. Jego obecność w płucach powoduje, Ŝe
zanurzone w wodzie pływają (test w medycynie sądowej czy płód wykonał wdech i urodził się Ŝywy).
O wykonaniu pełnego wdechu moŜna dodatkowo wciągnąć do płuc pewną ilość powietrza, w czasie maksymalnego wdechu.
Ta objętość jest określana nazwą objętości zapasowej wdechowej – IRV. Suma objętości zapasowej wdechowej IRV i objętości oddechowej TV tworzy razem pojemność wdechową – IC. Suma objętości oddechowej, objętości zapasowej wdechowej i wydechowej oraz
objętości zalegającej tworzy razem całkowitą pojemność płuc –TLC
TLC = TV + IRV + ERV + RV
TLC wynosi u męŜczyzn przeciętnie około 6 litrów. Z tego na pojemność Ŝyciową VC przypada 80%, a na objętość zalegającą 20%.
Spoczynkowa objętość oddechowa TV stanowi tylko 10% TLC, objętość zapasowa wdechowa IRV około 50% a zapasowa wydechowa ERV – 20% a czynnościowa pojemność zalegająca FRC stanowi około 40% TLC.
TLC - 100%
- IC – pojemność wdechowa – 60%
- FRC – czynnościowa pojemność zalegająca – 40%
Lub
- VC – pojemność Ŝyciowa płuc – 80%
- RV – objętość zalegająca – 20%/
Wentylacja płuc całkowita, minutowa i pęcherzykowa.
Wentylacją nazywamy proces przepływu powietrza przez płuca.
Objętość wdychaną lub wydychaną w ciągu minuty nazywamy całkowitą wentylacją minutową V’t. Przeciętnie wynosi
ona (TV x f) 600 x 12 = 7,2 litra. ZaleŜy ona od płci, masy ciała, ogólnie od metabolizmu organizmu.
Pierwsza porcja powietrza, jaka dostaje się do pęcherzyków płucnych to gaz z przestrzeni zajmującej drogi oddechowe, czyli
z tzw. przestrzeni martwej anatomicznie. Przestrzeń ta zawarta jest w górnym odcinku dróg oddechowych, tchawicy i w drzewie
oskrzelowym, aŜ do oskrzelików końcowych włącznie. Z kaŜdych 600 ml TV wydychanego w czasie spoczynku powietrza około 150 ml.
wypełnią najpierw tę przestrzeń martwą (nieuŜyteczną), a reszta tj. 450 ml, dopływa do pęcherzyków płucnych, oskrzelików oddechowych i przewodów pęcherzykowych, biorąc udział w wymianie gazowej z przepływającą przez płuca krwią Ŝylną. Jest to tak zwana
wentylacja pęcheŜykowa Va. Minutowy przepływ świeŜego powietrza przez strefę oddechową płuc wynosi w spoczynku około (450
x 12 = 5400 ml). Stanowi to około 80% wentylacji minutowej i jest określane jako całkowita wentylacja pęcherzykowa V’a.
Dyfuzja gazów w płucach.
Jedyną siła napędową wymiany gazowej przez błonę oddechową są gradienty Ptlenu i Pdwutlenku węgla pomiędzy gazem pęcherzykowym a mieszaną krwią Ŝylną dopływającą do płuc.
Dyfuzja tlenu z pęcherzyków do krwi kapilarów płucnych jest w zasadzie procesem biernym, w którym cząsteczki tego gazu
przechodzą zgodnie z gradientem ciśnień parcjalnych. Proces dyfuzji tlenu czynnie przyspiesza obecny w siateczce śródplazmatycznej
pneumocytów I cytochrom C-450, który transportuje cząsteczki tlenu przez błonę pęcherzykowo-kapilarną, zapewniając transfer około
10-15% całkowitej ilości tlenu przenikającej przez tę błonę.
Tlen z gazu pęcherzykowego dyfunduje kolejno przez błonę pęcherzyko-kapilarną, przechodząc kolejno przez:
warstwę surfaktantu
cienką warstwę płynu wyścielającego pęcherzyk
nabłonek plaski wyścielający pęcherzyki plucne
błonę podstawną nabłonka płucnego
przestrzeń tkanki śródmiąŜszowej w przegrodzie międzypęcherzykowej
błonę podstawną śródbłonka kapilarów
śródbłonek kapilarów
osocze
błonę erytrocytów
płyn wewnątrzkomorkowy erytrocytów,
Gdzie napotyka cząsteczki Hb, z którymi ostatecznie łączy się w postaci Hbtlen. Szybkość dyfuzji tlenu między gazem pęcherzykowym
a krwinkami czerwonymi w kapilarach płuc zaleŜy od:
-
gradientu ciśnienia parcjalnego tlenu
grubości tkanek tworzących błonę pęcherzykowo-kapilarną
strona 33
-
powierzchni wymiany gazowej
właściwości tkanek
odległości między ścianą kapilarów a krwinkami czerwonymi.
Ciśnienie parcjalne tlenu w powietrzu atmosferycznym wynosi 158 mmHg. W pęcherzykach płucnych wynosi około 100 mmHg. Ciśnienie tlenu w mieszanej krwi Ŝylnej dopływającej do płuc wynosi około 40 mmHg. Stąd róŜnica ciśnień parcjalnych poprzez błonę pęcherzykowo-kapilarną wynosi 60mmHg, stanowiąc główną siłę napędową dyfuzji tlenu przez tę błonę
Długość drogi dyfuzyjnej jest to odległość, jaką przebywają cząsteczki tlenu od gazu e pęcherzykach do cząsteczek Hb w krwinkach czerwonych kapilarów płucnych.
Miernikiem sprawności dyfuzyjnej danego gazu w płucach jest wskaźnik zwany pojemnością dyfuzyjną DL.
Składają się na nią:
dyfuzja przez błonę pęcherzykowo-kapilarną
szybkość wiązania tlenu z Hb w postaci Hbtlen i dwutlenku węgla w postaci węglanów
Pojemnośc dyfuzyjna jest to objętość gazu dyfundująca przez błonę w ciągu 1 min (V) przy róŜnicy ciśnień parcjalnych wynoszącej 1
mmHg (Pa –Pc), obliczana wg. wzoru:
DL = V / (Pa – Pc)
Gdzie:
Pa – ciśnienie parcjalne gazu w gazie pęcherzykowym
Pc – uśredniona wartość pręŜności gazu we krwi kapilarnej pęcherzyków
Pojemność dyfuzyjna dla tlenu wynosi w spoczynku 21 ml /min/mmHg. Całkowita ilość tlenu w spoczynku, jaka w ciągu minuty powinna przechodzić z pęcherzyków do krwi, wynosi około 250 ml. Pojemność dyfuzyjna płuc dla tlenu zmienia się z wiekiem;
sięga najwyŜszą wartość w 20-30. roku Ŝycia. Wysiłek fizyczny powoduje wybitny wzrost pojemności dyfuzyjnej u ludzi młodych, ale
znacznie mniejszy u ludzi starszych.
Prędkość dyfuzji dwutlenku węgla przez tkanki jest około 21 razy większa niŜ dla tlenu z powodu wysokiego współczynnika rozpuszczalności tego gazu. RóŜnica ciśnień parcjalnych dwutlenku węgla między krwią Ŝylną dopływającą do kapilarów płucnych
(Pco2 = 45 mmHg) a gazem pęcherzykowym (Pco2 = 40 mmHg) wynosi zaledwie 5 mmHg. Przyjmuje się, Ŝe w spoczynku pojemność
DL dla dwutlenku węgla wynosi około 450 ml/min/mmHg.
Względna prędkość dyfuzji dwutlenku węgla jest około 21 razy większa niŜ tlenu.
Dwutlenek węgla dyfunduje 21 razy szybciej z krwi kapilarów do gazu pęcherzykowego niŜ tlen w przeciwnym kierunku.
Chemorecepcja ośrodkowa i obwodowa.
Regulacja chemiczna dotyczy wpływu zmian ciśnieńparcjalnych gazów oddechowych i pH na oddychanie. Wzrost Pdw.węgla i spadek pH
stanowią bodziec głównie dla ośrodka oddechowego, działając poprzez strefę chemowraŜliwą opuszki rdzenia. Zmniejszenie Ptlenu zadraŜnia natomiast naczyniowe chemoreceptory obwodowe, z których impulsy wpływają z kolei na ośrodek oddechowy.
Wzrost pręŜności, CO2 ponad wartość prawidłową (40 mmHg) zwiększa proporcjonalnie wentylację płuc w funkcji prostoliniowej w zakresie 40-65 mmHg. PowyŜej tej ostatniej wartości przyrost wentylacji ulega „spłaszczeniu’ z powodu nieswoistego działania CO2 obniŜającego pobudliwość ośrodka oddechowego. Spadek Ptlenu we krwi tętniczej lub wzrost stęŜenia H+ wzmagają odpowiedź
wentylacyjną, dla CO2, natomiast osłabienie lub zniesienie aktywności układu siatkowego (sen, narkoza, morfina) obniŜają tę odpowiedź wentylacyjną na wzrost pręŜności dwutlenku węgla.
Wzrost CO2 i spadek pH powoduje:
pogłębienie oddechów
wzrost częstości oddychania
głównie działając poprzez obszary strefy chemowraŜliwej mózgu znajdujące się na brzusznej powierzchni opuszki. Składają się
one z neuronów przekazujących pobudzenia z chemowraŜliwych receptorów do kompleksu oddechowego pnia mózgu (generatora
wzorca oddechowego). Do niedawna uwaŜano, Ŝe CO2 jest bodźcem działającym swoiście na strefę chemowraŜliwą a nie przez swój
efekt zakwaszający, ale obecnie przyjmuje się , Ŝe to wzrost stęŜenie jonów H+ w wyniku uwodnienia CO2 i dysocjacji H2CO3 determinuje stopień aktywności wzrostu Pco2 ale w przeciwieństwie do CO2, HCO3 – nie przenika przez barierę krew-mózg, ale przy wysokim
Pco2we krwi tętniczej podnosi się takŜe stęŜenie HCO3 – w płynie mózgowym, gdyŜ tworzy się on z dysocjacji z powstałego tu H2CO3.
zatem wzrost HCO3 – podnosi pH płynu mózgowego działając pobudzająco na strefę chemowraŜliwą. Udział obszaru chemowraŜliwego
w regulacji oddychania jako całości wynosi około 70% napędu oddechowego, wywołanego działaniem CO2. Jest to wynik działania
jonów H+ na ten obszar.
Miejscowe działanie nikotyny lub acetylocholiny na okolice chemowraŜliwą prowadzi do jej pobudzenia i hiperwentylacji,
natomiast jej oziębienie czy znieczulenie prokainą wywołuje bezdech.
W odróŜnieniu od wzrostu PCO2 i H+, spadek PO2 we krwi tętniczej nie pobudza bezpośrednio strefy chemowraŜliwej, a na
same neurony ośrodka oddechowego, podobnie jak na wszystkie inne neurony, działa depresyjnie.
Chemoreceptory zgrupowane są w obrębie kłębków umiejscowionych symetrycznie w pobliŜu rozwidlenia tętnicy szyjnej
wspólnej (kłębki szyjne) i w łuku aorty (kłębki aortalne). Zbudowane są one z komórek I i II. Na powierzchni komórek typu I znajdują
się zakończenia nerwowe tworzące synapsy, poprzez które komórki te przekazują sygnały do unerwiających je, aferentnych nerwów
błędnych (kłębki aortalne) i językowo-gardłowych (kłębki szyjne).
Pod wpływem hipoksji, hiperkapnii i spadku pH zwiększa się częstość wyładowań w pojedynczych włóknach aferentnych, zaopatrujących komórki kłębkowe. Komórki typu II pełnią funkcje podporowe o charakterze komórek glejowych.
W komórkach I gromadzą się aminy katecholowe, głównie dopamina, NA i serotoniana oraz substancja P,VIP i enkefaliny.
Uwalnianie głównie dopaminy z komórek I zachodzi w wyniku ich pobudzenia przez hipoksję i w mniejszym stopniu hiperkapnię, przepływającej przez kłębki krwi. Komórki I posiadają wraŜliwe na tlen kanały K+ i przewodność tych kanałów maleje proporcjonalnie do
stopnia hipoksji. Spadek wpływu K+ z komórki I prowadzi do otwierania kanałów Ca2+ typu L, a wnikające do tych komórek Ca2+
wywołują w nich zmiany potencjału i uwalnianie neurotransmitera pobudzającego zakończenia włókien aforentnych nerwów błędnych
(kłębki aortalne) i językowo-gardłowych (kłębki szyjne), unerwiających komórki I. Właściwymi, więc chemoreceptorami są swobodne
zakończenia czuciowe w kłębkach szyjnych i aortalnych, dające początek włóknom aferentnym, odpowiednio: n.zatokowego (gałązka
strona 34
n.językowo-gardłowego) i n.aortalnego (od nn. Błędnych). Impulsacja wysyłana przez podraŜnione chemoreceptory do rdzenia przedłuŜonego pobudza ośrodek oddechowy, przez co oddechy stają się przyspieszone i pogłębione.
Ośrodek oddechowy.
Układ kontrolny regulujący oddychanie składa się z kilku sprzęŜonych ze sobą komponentów, takich jak kompleks oddechowy pnia
mózgu zwany takŜe krótko ośrodkiem oddechowym, zapewniający sterowanie automatyczne oddychania, ośrodki korowe, warunkujące
dowolną regulacje oddychania i dalej: mechanoreceptory i chemoreceptory centralne i obwodowe oraz motoneurony oddechowe wraz
z unerwianymi przez nie mięśniami oddechowymi.
Kompleks oddechowy pnia mózgu nosi takŜe nazwę ośrodkowego generatora wzorca oddechowego. Składa się z sieci neuronalnych w tworze siatkowatym pnia mózgu, które obejmują dwa rodzaje neuronów:
neurony wdechowe I
neurony wydechowe II
Neurony I w opuszcze rdzenia czynne w fazie wdechu, wytwarzają serię potencjałów czynnościowych, przekazywanych za pośrednictwem aksonów zstępujących do motoeuronów mięśni wdechowych w rdzeniu kręgowym. Neurony wydechowe E w opuszcze wytwarzają serie potencjału podczas wydechu, przekazywanych dalej aksonami zstępującymi do motoeuronów mięśni wydechowych.
W wydechu moŜna wyróŜnić fazę I i fazę II. W fazie wydechowej I występuje niewielka tylko aktywność wydechowa obejmująca nerwy przeponowe, podtrzymujące skórcze przepony na początku wydechu, a w fazie wydechowej II są dopiero aktywne motoneurony mięśni wydechowych.
Kompleks oddechowy pnia mózgu obejmuje 3 główne grupy neuronów oddechowych
Grzbietowa, w obrębie i na granicy jądra pasma samotnego, która zawiera głównie neurony I i jest źródłem rytmicznego napędu dla przeciwstronnych motoneuronów przeponowych znajdujących się w segmentach szyjnych rdzenia (C3-C6)
Brzuszna, w obrębie części przedniej jądra tylno-dwuznacznego nerwu błędnego, której neurony oddają długie krzyŜujące
się aksony do motoeuronów przeponowych i międzyŜebrowych zewnętrznych (Th1-Th12) za pośrednictwem interneuronów
w rdzeniu kręgowym
-
Dogłowowa, połoŜona ku tyłowi od jądra zatwarzowego jako tzw. kompleks Botzingera zawiera głównie nueurony rozrusznikowe wyładowujące się rytmicznie i prawdopodobnie stanowiące zespół neuronow generujących rytm oddechowy.
Sieć neuronów wdechowych I wykazuje na początku wdechu, przez około 50 ms, narastającą na zasadzie sprzęŜeń zwrotnych dodatnich aktywność, przekazując swoje przebudzenie do neuronów mięśni wdechowych (przepony, międzyŜebrowych zewnętrznych, mięśni wdechowych dodatkowych) i do ośrodka pneumotaksycznego mostu, działając jednocześnie na zasadzie hamowania
antagonistycznego na sieć neuronów wydechowych.
Pod koniec wdechu stopniowo maleje pobudliwość i wyładowania neuronów wdechowych na zasadzie adaptacji i uwalniania
się tymczasem z pod hamowania antagonistycznego sieć neuronów wydechowych, które z kolei przez okres następnych 50 ms wykazują narastające pobudzenie hamując zwrotnie sieć neuronów wdechowych. W miarę trwania wyładowań w neuronach wydechowych
zaznacza się coraz bardziej ich adaptacja prowadząc do odhamowania sieci neuronów wdechowych, która z kolei rozpoczyna na nowo
swoją aktywność. W ten sposób bierze górę aktywność neuronów wdechowych nad wydechowymi, a nastyępnie wdechowych nad
wydechowymi tworząc rodzaj dwustabilnego oscylatora wdechowo-wydechowego w obrębie sieci neuronów wdechowych i wydechowymi, wykazujących między sobą połączenia o typie ujemnego sprzęŜenia zwrotnego.
Sieć neuronów wdechowych i wydechowymi wykazuje naprzemienną aktywność dzięki impulsom płynącym do sieci wdechowej z ośrodka pneumotaksycznego mostku. Te impulsy pobudzają sieć pod koniec wdechu, kiedy powoli ustaje jej aktywność, a
rozpoczyna się wzmoŜona aktywność sieci wydechowej. Ta ostatnia trwa przez okres wydechu, aŜ odhamowana sieć wdechowa ponownie zwiększy swoją aktywność.
Zasadnicze znaczenie w powstawaniu rytmu oddechowego ma grupa grzbietowa neuronów oraz brzuszno-boczba, skąd
przekazywane są z kolei podudzenia do motoneuronow oddechowych po przeciwnej stronie rdzenia albo bezpośrednio, albo poprzez
interneurony rdzeniowe. Wśród neuronów wdechowych grupy grzbietowej wyróŜnia się podgrupy:
neurony typu I α, niepobudzane przez mechanreceptory płucne
neurony typu I β, pobudzane przez mechanoreceptory płune
neurony typu P, które nie oddają aksonów do rdzenia, ale mają działanie pobudzające na neurony wyłączające wdech przez
hamownie aktywności wdechowej z wolno adaptujących receptorów płuc w odruchu Heringa-Breuera.
Neurony wdechowe (I α i I β) grupy grzbietowej oddające kolaterale w kierunku mostu do ośrodka pneumotaksycznego, czyli do jąder
okoloramiennych przyśrodkowych, wykazują szczególnie silną aktywność pobudzającą ośrodek pneumotaksyczny na granicy fazy wdechu i wydechu, prowadząc zmiany wdechu na wydech i jednocześnie hamując aktywny ośrodek apneustyczny w dolnej części mostu.
Rytm oddechowy utrzymuje się nawet po całkowitym przecięciu włókien nerwowych dochodzących do rdzenia przedłuŜonego i po przecięciu pnia mózgowego powyŜej opuszki zawierającej neurony kompleksu oddechowego
Odruchy z mechanoreceptorów
ROLA RECEPTORÓW PŁUCNYCH
Pobudzenia z receptorów płucnych są przekazywane włóknami aferentnymi nerwów błędnych w czasie cyklu wdechowowydechowego do pnia mózgu, modyfikując ruchy oddechowe. Receptory płucne dzieli się na 4 rodzaje:
1. Wolno adaptujące mechanoreceptory (SAR – Slow adapting receptors) znajdujące się w tchawicy i oskrzelach, wraŜliwe na
rozciąganie płuc (receptory inflacyjne – rozciągowe) w czasie wdechu.
2. Receptory szybko adaptujące się płuc (RAR – rapid adapting receptors), zwane takŜe podnabłonkowymi, wraŜliwe na bodźce
chemiczne w drogach oddechowych, czyli receptory typu I (Irritant receptors)
3. Receptory okołokapilarne (J-Juxtacapillary receptors) zlokalizowane w przegrodach pomiędzy kapilarami pęcherzykowymi a
pneumocytami.
4. Receptory oskrzelowe włókien aferentnych typu C, obecne w całym drzewie oskrzelowym, wraŜliwe na autokoidy płucne
(np. histamina, leukotrieny, tachykininy i kapsaicyna).
Mechanoreceptory SAR (inflacyjne), zlokalizowane w obrębie mięśni gładkich, głównie mniejszych oskrzeli, są pobudzane
rozciąganiem oskrzeli w czasie wdechu i przekazują impulsację do pnia mózgowego grubymi zmielinizowanymi włóknami czuciowymi
nerwów błędnych typu A. NaleŜą do receptorów wolnoadaptujących, czyli utrzymują wysoką częstość wyładowań mimo dłuŜszego
strona 35
rozciągania płuc. Wynikiem pobudzenia tych receptorów podczas wdechu jest odruchowe zahamowanie tzn. skrócenie i spłycenie
wdechu oraz przyspieszenie rytmu oddechowego. Odruch z udziałem tych receptorów, zwany odruchem Heringa-Breuera lub inflacyjnym, jest najwaŜniejszym czynnikiem regulacji oddychania przez nerwy obwodowe i po jego wyeliminowaniu przez przecięcie nerwów
błędnych wdechy stają się głębsze i dłuŜsze. Wzrasta objętość oddechowa i rytm oddechowy staje się wolniejszy. Pobudzenie receptorów SAR w czasie wdechu powoduje odruchowe zachamowanie i skrócenie wdechu i torowania wydechu, co przyspiesza rytm oddechowy, a takŜe przyspiesza odruchową akcję serca, rozszerza oskrzela i kurczy naczynia krwionośne. Główną rolą odruchu HeringaBreuera jest ujemne sprzęŜenie zwrotne ograniczające czas trwania wdechu przez pobudzenie neuronów P w grupie neuronów
grzbietowych DRG-NTS wyłączających wdech. Poza odruchem Heringa-Breuera typu inflacyjnego istnieje takŜe deflacyjny odruch Heringa-Breuera (pobudzająco-wdechowy), inicjowany przez spadek aktywności tych samych receptorów SAR, związanych z odruchem
inflacyjnym lub przez pobudzenie innych receptorów (deflacyjnych) na skutek zapadania się płuc. Informacje z tych receptorów docierają poprzez nerwy błędne do ośrodków oddechowych pnia mózgu, prowadząc do zmiany wydechu we wdech. Odruch HeringaBreuera wydaje się mieć stosunkowo większe znaczenie u noworodków i u zwierząt. U ludzi dorosłych aktywność tego odruchu jest
mała, gdyŜ wyzwala się dopiero wtedy, gdy objętość oddechowa przekroczy 1 litr. Jego rola u dorosłych sprowadza się raczej do dostosowania czasu trwania i głębokości wdechów do właściwości mechanicznych (podatność) płuc i klatki piersiowej.
Receptory szybko adaptujące RAR lub typu I reagują na zadraŜnienia cząstkami zanieczyszczającymi powietrze, pyłami i
chemikaliami (jak np. dwutlenek siarki i azotu) oraz na szybkie zapadanie tkanki płucnej, np. w wyniku odmy (stąd teŜ inna nazwa –
receptory deflacyjne) i na deformację płuc. Pobudzenie tych receptorów wywołuje odruch pobudzający aktywność oddechową z pogłębieniem i przyspieszeniem ruchów oddechowych, czyli hiperwentylację. Ponadto pobudzenie receptorów RAR wywołuje odruch
kaszlu i skurcz oskrzeli. PoniewaŜ te receptory ulegają pobudzeniu przez histaminę i inne autokoidy uwalniane np. w astmie, przypisuje
się im takŜe rolę w mechaniźmie skórczu oskrzeli. U drosłych rola fizjologiczna receptorów RAR polega takŜe na odruchowym przeciwdziałaniu spadkowi podatności płuc i gorszemu upowietrznianiu pęcherzyków płucnych. Przykładem odruchu powstającego w wyniku
pobudzenia receptorów RAR przez zapadające się pęcherzyki płuc jest głębokie ziewnięcie lub westchnienie przywracające powietrzność i podatność płuc.
Receptory typu J to wolne zakończenia w ścianie pęcherzyków płucnych w pobliŜu naczyń kapilarnych. Ulegają pobudzeniu
przez odkształcenie śródmiąŜszowe wywołane przez nagromadzenie płynu w przestrzeni okołokapilarnej płuc i obrzęk płuc, mikrozatory płuc i niektóre substancje draŜniące, jak: chlorowodór, chalotan, serotonina i inne. Efektem odruchów z receptorów J jest krótkotrwały bezdech, a następnie płytkie i częste ruchy oddechowe. Towarzyszy im odruchowe zwęŜenie oskrzeli i skurcz mięśni zamykających głośnię oraz pobudzenie nerwów błędnych, zwolnienie akcji serca, zmniejszenie napięcia naczynioruchowych nerwów adrenergicznych i rozszerzenie naczyń krwionośnych. Odruchy z receptorów J mają charakter obronny, gdyŜ ostatecznie zmniejszają napływ
czynników szkodliwych (zamknięcie głośni i skurcz oskrzeli, spłycenie oddechów) do płuc. Te receptory mają być takŜe odpowiedzialne
za uczucie duszności, czyli „krótki” oddech, występujący w chorobach płuc.
W ostatnich latach pewne znaczenie w mechanizmach odruchowych przypisuje się bardzo licznym cienkim włóknom C w
płucach, których zakończenie znajduje się w pobliŜu kapilarów płucnych i które odpowiadają omówionym poprzednio receptorom J. Są
one odpowiedzialne za odruchy wywołane autokoidami i kapsaicyną oraz biorą udział w patogenezie astmy, zapalenia i obrzęku płuc.
Reakcjom odruchowym, w których pośredniczą włókna C towarzyszy bezdech a potem płytkie i częste ruchy oddechowe, bradykardia i
spadek ciśnienia krwi. Informacje przekazywane włóknami C są subiektywnie odczuwane jak uczucie bólu, ucisku i palenia, które towarzyszą działaniu substancji draŜniących na płuca.
Układ krąŜenia/ fizjologia serca
Właściwości fizjologiczne mięśnia sercowego.
Zasadniczą czynnością serca w ustroju jest przepompowywanie krwi z układu Ŝylnego do układu tętniczego poprzez krąŜenie
płucne, w którym ulega ona utlenowaniu. Zapotrzebowanie ustroju na tlen niesiony przez krew określa ilość krwi przepompowywaną w
ciągu minuty. Ta czynność serca jako pompy zaleŜy od rytmicznych zmian właściwości fizycznych mięśnia sercowego. W czasie spoczynku mięśnia staje się on bardziej podatny, wobec czego krew napływa do poszczególnych jam serca, powodując ich rozciąganie. W
czasie pobudzenia mięsień wytwarza napięcie mechaniczne oraz skraca się, dzięki czemu krew moŜe być wyrzucana do naczyń wychodzących z serca. Te okresy spoczynku i pobudzenia oraz skurczu są narzucane przez ściśle uporządkowane w czasie impulsy stanu
czynnego wytwarzane w układzie przewodzącym serca. Poprzez obwodowe odgałęzienia tego układu stan czynny dociera do poszczególnych komórek mięśnia sercowego w sposób ściśle uporządkowany w czasie i przestrzeni tak, Ŝe wywołane nim skurcze są ściśle
synchronizowane, zapewniając odpowiedni efekt hemodynamiczny. Zakłócenia tego uporządkowania prowadzą do zaburzeń czynności
serca jako pompy.
Impulsy stanu czynnego, narzucające skurcze poszczególnym komórkom mięśnia sercowego, powstają i są przewodzone w błonach komórkowych, a ich istotą są zmiany czynnościowe błon prowadzące do przesunięć jonów pomiędzy wnętrzem komórki a środowiskiem i do wynikających z nich zjawisk elektrycznych. Podobnie jak inne komórki pobudliwe, komórki mięśnia sercowego pozostające
w spoczynku są spolaryzowane ujemnie w stosunku do środowiska, a ich pobudzenie przejawia się zespołem zmian elektrycznych
określanych jako potencjał czynnościowy.
Serce jest dobrze umięśnionym narządem, znajdującym się w klatce piersiowej w worku osierdziowym. Ściana serca złoŜona jest
głównie z bogato unaczynionej masy włókien mięśniowych, które wprawdzie róŜnią się znacznie budową i czynnością od mięśni szkieletowych i gładkich, ale posiadają teŜ niektóre wspólne z nimi właściwości. Mięsień sercowy zwany jest teŜ „mięśniem gąbczastym”.
Mięsień sercowy przedsionków i komór jest „przyczepiony” do szkieletu włóknistego, który tworzą cztery zespolone ze sobą pierścienie
włókniste, otaczające ujścia przedsionkowo-komorowe oraz ujścia aorty i pnia płucnego. Do pierścieni włóknistych przyczepiają się
zastawki serca i wielkich pni tętniczych. Zastawki przedsionkowo-komorowe pozwalają na jednokierunkowe przesuwanie się krwi z
przedsionków do komór i zapobiegają jej cofaniu się do przedsionków podczas skurczu komór. Od strony komór do zastawek przyczepione są struny ścięgniste, umocowane na mięśniach brodawkowatych, zapobiegając odwracaniu i wciskaniu zastawek do przedsionków w czasie skurczu komór. Zastawki tętnicze umocowane na pierścieniach ścięgnistych przy zamykaniu stykają się wolnymi końcami,
zapobiegając cofaniu się krwi z aorty i pnia płucnego, odpowiednio do komory lewej i prawej w czasie ich rozkurczu. Przy ujściu Ŝył
próŜnych do przedsionka prawego brak jest zastawek i krew w czasie przedsionka moŜe częściowo cofać się do tych Ŝył, co objawia się
tętnieniem Ŝył szyjnych i wątroby, widocznym w stanach niewydolności prawej komory z niedomykalnością prawej zastawki trójdzielnej.
strona 36
Zaopatrzenie mięśnia sercowego w O2 i środki odŜywcze oraz usuwanie końcowych produktów przemiany metabolizmu i CO2 odbywa się zasadniczo za pośrednictwem krąŜenia wieńcowego, a nie przez krew znajdującą się w komorach serca (jak to się dzieje np.
u płazów). Przepływ krwi przez naczynia wieńcowe jest ściśle uzaleŜniony od ciśnienia w aorcie i od fazy skurczu serca. Ponadto podlega wpływom wielu miejscowych czynników nerwowych, hormonalnych i humoralnych.
Jedyną siłą napędową ruchu krwi w duŜym i małym krwioobiegu są skurcze mięśnia sercowego, złoŜonego z szeregu ściśle ze sobą zespolonych warstw kardiomiocytów, otaczających, główni okręŜnie, wypełniającą komory serca krew. Dzięki wstawkom łączącym
poszczególne miocyty sercowe pobudzenie skurczowe przenosi się z jednej komórki na drugą. Mięsień sercowy stanowi rodzaj sybcytium fizjologicznego, a jego skurcz wywiera okręŜny i wielokierunkowy ucisk na zawartą w komorach krew i wyciska ją jak „zaciśnięta
dłoń”.
Mięsień sercowy jako całość kurczy się wyłącznie skurczem pojedynczym i odpowiada na bodziec generowany przez własne
ośrodki tkanki bodźcowo-przewodzącej (rozrusznikowej) zawsze skurczem maksymalnym zgodnie z zasadą „wszystko albo nic”. Dzięki
układowi bodźco-przewodzącemu w swoim obrębie, serce posiada automatyzm, dzięki któremu wytwarza samoistnie i rytmicznie sygnały elektryczne dla skurczów serca i który słuŜy jako rozrusznik dla całego mięśnia sercowego.
Mięsień roboczy komór to miocyty o szerokości 12µm i długości 200µm, łączące się z sąsiednimi za pośrednictwem anastomoz
zwanych wstawkami, tworzących pozazębiane połączenia międzykomórkowe. W obrębie tych wstawek znajdują się połączenia, do
których naleŜą teŜ desmosomy i powięzie przylegania oraz połączenie o charakterze mechanicznym – połączenia szczelinowe. Te
ostatnie są połączeniami o charakterze komunikacyjnym, umoŜliwiającym przepływ prądu jonowego i innych drobnocząsteczkowych
substancji (np. cAMP, jonów Ca2+ i innych wtórnych przekaźników) pomiędzy stykającymi się kardiomiocytami. Te niskooporowe połączenia przypominają swoją strukturą synapsy, umoŜliwiając elektroniczne szerzenie się pobudzenia w mięśniu sercowym.
Poszczególne komórki mięśnia sercowego wykazują poprzeczne prąŜkowanie, a ich miofibryle zawierają podobnie jak mięśnie
szkieletowe mofilamenty aktyny i miozyny. Od szkieletowych róŜnią się tym, Ŝe posiadają na swych krawędziach wyrostki i zagłębienia,
którymi stykają się ze sobą, tworząc połączenia typu palczystego. W miejscu zetknięcia się dwu komórek mięśniowych wstawki tworzą
wspomniane połączenia szczelinowe, w obrębie których błony komórkowe zlewają się sobą, stanowiąc tereny zmniejszonego oporu dla
rozprzestrzeniania się stanu pobudzenia elektrycznego z jednej komórki mięśniowej na drugą.
Komórki kurczliwe mięśnia sercowego mają swoją strukturę wewnętrzną, przypominającą włókna mięśnia szkieletowego, ale z
uwagi na ich adaptację do kurczenia się nie skurczem liniowym, jak w mięśniu szkieletowym, ale skurczem objętościowym, wykazują
pewne zmiany strukturalne. Główną część miocytów sercowych stanowi aparat kurczliwy zorganizowany w sarkomery, dzięki którym
miąŜsz sercowy wykazuje podobnie jak szkieletowy poprzeczne prąŜkowanie. Kanały T i siateczka sarkoplazmatyczna są słabiej rozwinięte, a ta ostatnia tworzy niewielkie tylko cysterny brzeŜne. Kanały T są szeroko otwarte do sarkoplazmy i przypadają po jednym na
kaŜdą linię Z sarkomerów, ale przylega do nich tylko pojedyncza cysterna brzeŜna i tworzą nie triady, jak w mięśniu szkieletowym, ale
diady. Kardiomiocyty zawierają teŜ liczne ziarna glikogenu i kropelki tłuszczowe, z których uwalniane kwasy tłuszczowe stanowią obok
glukozy (tylko w okresie trawiennym) i mleczanów główny materiał pędny miocytów i źródło energii do biosyntezy ATP w procesie
metabolizmu oksydacyjnego, niezbędnego do skurczów. Wprawdzie glukoza, rozpadając się na drodze glikolizy, teŜ mogłaby stanowić
źródło energii na pokrycie kosztów energetycznych skurczów w tym procesie, jest to jednak źródło nieistotne.
Mięsień sercowy w odróŜnieniu od szkieletowego w zasadzie nie moŜe zaciągać długu tlenowego i przerwa w dostawie tlenu juŜ
w ciągu 5-10 min powoduje zaburzenie aktywności mechanicznej, a po 20 min zachodzą w miocytach zmiany nieodwracalne, nawet
jeśli zostanie przywrócone krąŜenie wieńcowe i dostawa tlenu.
Potencjał spoczynkowy i czynnościowy komórek mięśnia sercowego.
Wartość błonowego potencjału spoczynkowego w róŜnych kardiomiocytach roboczych waha się od –65 do –90 mV. ZaleŜne jest
to od róŜnic w biernej przepuszczalności błon poszczególnych rodzajów komórek dla róŜnych jonów. Tę zaleŜność potencjału spoczynkowego od stosunku przepuszczalności błony dla róŜnych jonów opisuje równinie Goldmana. Wynika z niego, Ŝe im większa jest przepuszczalność błony dla danego jonu w stosunku do innych jonów, tym potencjał spoczynkowy będzie bliŜszy potencjałowi równowagi
dla tego jonu. W stanie spoczynku przepuszczalność błony jest około 100 razy większa dla potasu niŜ dla sodu. Pomimo niekorzystnego dla jonów potasu gradientu elektrycznego ( powierzchnie sarkolemy jest elektrododatnia), wielokrotnie więcej „wycieka” z miocytów jonów potasu, niŜ w tym samym czasie wnika do ich wnętrza jonów sodu. Przesunięcia jonowe w mięśniu w stanie spoczynku są
niewielkie i wywołane nimi prądy jonowe noszą nazwę prądów tła: odkomórkowy prąd jonów potasowych i słabszy dokomórkowy prąd
jonów potasowych.
Potencjał błonowy miocytów jest zgodnie z równaniem Goldmana wypadkową potencjałów równowagi dla jonów K+ ( -95 mV) i
dla jonów Na+ (+ 65mV). Spoczynkowy potencjał błonowy miocytów wynosi –90 mV, a więc jest najbliŜszy potencjałowi równowagi
dla jonów K+, a to ze względu na większą przepuszczalność sarkolemy dla jonów K+ niŜ dla jonów Na+
Nawet niewielkie, ale długotrwałe zmiany przepuszczalności sarkolemy dla jonów zachodzące na drodze wspomnianych prądów
jonowych przez oddzielne dla kaŜdego jonu kanały w sarkolemie, mogłyby ostatecznie doprowadzić do powaŜniejszych zmian stęŜeń
jonowych, a zatem kurczliwości miocytów, gdyby nie działająca w nich metaboliczna pompa Na+ - K+ zaleŜna od ATP-azy, która stale
usuwa nadmiar jonów Na+ z komórki, wprowadzając w ich miejsce jony K+ z zewnątrz. ATP-aza aktywowana jest przez przyrost stęŜenia Na+ w komórce lub obecność większego stęŜenia K+ w płynie zewnątrzkomórkowym, a więc pompa Na+ -K+ zapewnia utrzymanie
prawidłowych gradientów stęŜeń jonowych i pośrednio potencjału spoczynkowego. PoniewaŜ pompa eliminuje z komórki nieco więcej
Na+, niŜ wprowadza na to miejsce z zewnątrz jonów K+ (stosunek 2:3), więc działa jak pompa elektrogeniczna, przyczyniając się do
podtrzymania potencjału błonowego z elektronegatywnym wnętrzem miocytu w stosunku do jego powierzchni.
Zahamowanie pompy np. przez glikozydy naparstnicy prowadzi do zmniejszenia gradientów transmembranowych dla Na+ i K+ i w
następstwie tego do wzrostu wewnątrzkomórkowego stęŜenia jonów Ca2+ i potencjału spoczynkowego. Środki te są szeroko stosowane w praktyce klinicznej do zwiększenia kurczliwości mięśnia sercowego w stanach jego niewydolności. Zmiany stęŜeń jonów Na+,Ca2+
i K+ w płynie zewnątrzkomórkowym wpływają na wartość potencjału spoczynkowego i mogą prowadzić do zmian przewodnictwa w
sercu i jego czynności. Hiperkaliemia moŜe być niebezpieczna dla Ŝycia, gdyŜ grozi poraŜeniem mięśnia przedsionków, wydłuŜeniem
czasu przewodnictwa przedsionkowo-komorowego oraz w samym mięśniu komór skłonnością do arytmii, a nawet zatrzymania serca w
rozkurczu. Hipokaliemia powoduje równieŜ wydłuŜenie czasu przewodnictwa przedsionkowo-komorowego i zmiany w EKG, głównie w
postaci odwrócenia załamka T i wydłuŜenia odstępu QR i poszerzenie zespołu QRS, ale nie jest tak niebezpieczna jak hiperkaliemia.
Hiperkalcemia zwiększa potencjał spoczynkowy i kurczliwość mięśnia sercowego, prowadząc przy duŜym wzroście tego stęŜenie nawet do zatrzymania serca w skurczu.
strona 37
Hipokalcemia obniŜa potencjał spoczynkowy, zmniejsza kurczliwość serca i zwalnia propagację, potencjału czynnościowego w sercu.
RównieŜ zmiany stęŜeń jonów Na+ w płynie zewnątrzkomórkowym wywierają wpływ na potencjał spoczynkowy i czynnościowy w sercu, odwrotny do tego obserwowanego przy zmianach K+, ale są one mniej niebezpieczne i mniej nasilone.
Komórki robocze mięśnia sercowego reagują na działanie stosownego bodźca stanem pobudzenia, w którym następują
zmiany przepuszczalności i przewodności błony komórkowej dla jonów oraz przepływ prądów jonowych prowadzący do zmiany potencjału błonowego. Ten zespół zmian nosi nazwę potencjału czynnościowego. RóŜni się on zasadniczo od potencjału czynnościowego
włókien mięśnia szkieletowego długotrwałością potencjału (trwa 300 ms, podczas gdy w miocytach szkieletowych lub neuronach trwa
tylko 1ms), wyglądem poszczególnych faz i ich mechanizmem jonowym.
Występujący w czasie pobudzenia miocytów roboczych serca potencjał czynnościowy składa się z pięciu następujących po
sobie faz. Są one oznaczane jako faza: 0, 1, 2, 3, 4. Faza 0 odznacza się bardzo szybko narastającą depolaryzacją sarkolemy. Odpowiada jej w zapisie potencjału czynnościowego miocytu „wznoszenie” fali zakończone rewersją potencjału błonowego z „nadstrzałem:,
czyli z pojawieniem się dodatniego potencjału powyŜej 0mV. Potem juŜ w fazie 1, następuje niewielka wstępna repolaryzacja, przechodząca w fazie 2 w charakterystyczna plateau fazowe trwające 250 ms. Następnie występuje końcowa faza repolaryzacji, czyli faza 3
i ostatecznie przywrócony zostaje potencjał błonowy do wartości spoczynkowej, utrzymującej się przez okres pomiędzy skurczami i
stanowiącej fazę 4. Komórki robocze mięśnia przedsionków wykazują takŜe typową fazę 0, ale brak jej plateau i faza 1, 2 i 3 są ze
sobą scalone.
Faza 0 wywołana jest szybkim dokomórkowym prądem Na+ w wyniku aktywacji sodowej, czyli skokowego, ale krótkotrwałego wzrostu
przepuszczalności sarkolemy dla tych jonów sodowych. Niewielki wpływ na powstanie fazy 0 ma teŜ rozpoczynający się kilka milisekund później dokomórkowy wolny prąd jonów Ca2+, wywołany wzrostem ich przewodności. Potencjał czynnościowy we wstępnej depolaryzacyjnej fazie 1 i długiej fazie 2 nie zaleŜy juŜ od zmian przepuszczalności i przewodności dla jonów Na+, ale jest wynikiem kolejno: inaktywacji sodowej i dokomórkowego prądu jonów Ca2+ na skutek otwierania bramkowanych depolaryzacją sarkolemy kanałów
wapniowych. W czasie fazy 2 zmniejsza się wyraźnie odkomórkowy prąd jonów K+ na skutek spadku przewodności dla jonów K+, który
utrzymuje się przez niemal cały okres plateau. Wskazuje to, Ŝe w fazie 2 główną rolę odgrywają: wzrost dokomórkowego prądu jonów
Ca2+ (które napływają do sarkoplazmy z zewnętrznej powierzchni sarkolemy, gdzie są zgromadzone w glikokaliksie) i uwalnianie tych
jonów ze zbiorników siateczki sarkoplazmatycznej oraz zahamowanie odkomórkowego prądu jonów K+.
Mechanizm przewodzenia stanu czynnego wzdłuŜ komórek mięśnia sercowego nie róŜni się w zasadniczy sposób od przewodzenia w bezrdzennych włóknach nerwowych oraz we włóknach mięśni szkieletowych. Podobni jak tam, przyległe do miejsca pobudzonego odcinki błony komórkowej zostają częściowo zdepolaryzowane przez prąd jonowy płynący pomiędzy niepobudzonym. W momencie przekroczenia przez tę depolaryzację wartości progowej –65mV następuje aktywacja kanału sodowego. Szybkość przewodzenia zaleŜy od wielkości odcinka jeszcze niepobudzonej błony, objętego przepływem prądu o sile nadprogowej. Wielkość tego odcinka
zaleŜy od natęŜenia prądu płynącego między miejscem pobudzonym i niepobudzonym, a to z kolei zaleŜy od róŜnicy potencjałów pomiędzy miejscem pobudzonym a niepobudzonym. Wartość tej róŜnicy potencjałów zaleŜna jest od szybkości narastania i amplitudy
potencjału czynnościowego.
Przewodzenie stanu czynnego pomiędzy dwoma komórkami odbywa się w sposób następujący: na krańcach komórki błona
komórkowa leŜy równolegle do krańcowego prąŜka Z i ściśle doń przylega. Dwie warstwy błony komórkowej i prąŜków Z sąsiadujących
komórek tworzą tzw. wstawkę. Na większości swego przebiegu wstawka jest pofałdowana, a pomiędzy dwoma warstwami błony moŜna wyróŜnić wyraźną przestrzeń. W nieregularnych odstępach do obu dokomórkowych powierzchni błony przylegają zgrupowania zbitego materiału tworząc tzw. plamki przylegania. Odcinki pomiędzy nimi noszą nazwę obwódki przylegania. Co kilka sarkomerów
wstawka przesuwa się o jeden sarkomer, przebiegając dalej na poziomie następnego prąŜka Z. Części wstawki biegnące na poziomie
dwóch róŜnych prąŜków Z połączone są ze sobą bardzo ściśle przylegającymi do siebie 2 warstwami błony komórkowej, biegnącymi
równolegle do długiej osi komórki. Te części wstawek nazywają się ścisłymi złączami.
Przewodzenie stanu czynnego przez wstawkę nie róŜni się w swym mechanizmie od przewodzenia w obrębie komórki. Jest to wynikiem bardzo niskiego oporu elektrycznego ścisłych złączy.
Automatyzm serca, mechanizm powolnej spoczynkowej depolaryzacji.
Mięsień sercowy jako całość kurczy się wyłącznie skurczem pojedynczym i odpowiada na bodziec generowany przez własne
ośrodki tkanki bodźcowo-przewodzącej („rozrusznikowej”) zawsze skurczem maksymalnym zgodnie z zasadą „wszystko albo nic” (prawo Bowdischa). Dzięki układowi bodźco-przewodzącemu w swoim obrębie, serce posiada automatyzm, dzięki któremu wytwarza samoistne i rytmiczne sygnały elektryczne dla skurczów serca i który słuŜy jako rozrusznik dla całego mięśnia sercowego.
Komórki układu przewodzącego róŜnią się znacznie od komórek pozostałego roboczego mięśnia sercowego i to zarówno pod
względem właściwości morfologicznych jak i czynnościowych. Układ ten jest odpowiedzialny za automatyzm serca, a więc jak sama
nazwa sugeruje, generuje on impulsy stanu czynnego w sercu bez jakichkolwiek czynników z zewnątrz. Układ bodŜcowo-przewodzący
leŜy bezpośrednio pod wsierdziem i tworzy następujące skupienia:
węzeł zatokowo-przedsionkowy (Keitha-Flacka), węzeł przedsionkowo-komorowy (Aschoffa-Tawaey), pęczek przedsionkowokomorowy (Paladino-Hisa) dzielący się na dwie odnosi kończące się komórkami mięśniowymi przewodzącymi, czyli włóknami Purkinjego.
Pomiędzy obu węzłami istnieją trzy szlaki międzywęzłowe przewodzące pobudzenie z węzła zatokowo-przedsionkowego do
węzła przedsionkowo-komorowego. Szlaki te to: szlak międzyprzedsionkowy Bochmanna, środkowy – Wenckenbacha i tylny Thorela.
W związku z pochodzeniem embrionalnym węzeł zatokowo-przedsionkowy jest zaopatrywany głównie przez nerw błędny prawy, a
węzeł przedsionkowo-komorowy przez lewy.
Komórki węzła zatokowo-przedsionkowego i przedsionkowo-komorowego wykazują odmienny potencjał spoczynkowy i czynnościowy niŜ komórki robocze mięśnia sercowego. Potencjał tych komórek jest niŜszy i wynosi tylko –60 mV, w porównaniu z –90 mV
w komórkach roboczych mięśnia serca. Ich potencjałom czynnościowym brak typowej, szybko narastającej fazy 0, czyli pobudzenia
szybkich kanałów dla jonów Na+ bramkowanych elektrycznie. Nieco dłuŜsze trwanie potencjału czynnościowego w komórkach tkanki
bodźcowo-przewodzącej to wynik dokomórkowego prądu jonów Ca2+ w wyniku otwierania powolnych, długoterminowych kanałów
wapniowych. Brakuje teŜ typowego dla komórek mięśni roboczych spadku przewodności dla jonów K+ w okresie potencjału czynnościowego. NajwaŜniejsza róŜnica pomiędzy kardiomiocytami roboczymi a komórkami tkanki bodźcowo-przewodzącej polega na niestabilności u tych ostatnich potencjału spoczynkowego w fazie 4, czyli na powolnej spoczynkowej depolaryzacji zwanej tak Ŝe „potencja-
strona 38
łem
rozrusznikowym” lub „przedpotencjałem”, warunkowanej otwieraniem przejściowych kanałów dla Ca2+ z nieznacznym tylko
wzrostem przewodności dla jonów K+.
Potencjały czynnościowe w komórkach węzła zatokowo-przedsionkowego pojawiają się spontanicznie z częstością 60-100 na
min, warunkując taką właśnie częstość skurczów serca. Komórki węzła przedsionkowo-komorowego takŜe wykazują potencjał rozrusznikowy, ale mają rzadszą częstość potencjałów, bo 40 na min, a komórki Purkinjego generują potencjały z częstością 25-40 na min.
Prawidłowo najwyŜszą częstość generowania impulsów ma węzeł zatokowo-przedsionkowy. Pozostałe elementy układu przewodzącego
o wolniejszej aktywności rozrusznikowej włączają się tylko wówczas, gdy aktywność węzła zatokowo-przeds. ustaje i stąd noszą nazwę
późniejszych rozruszników. Cechują się one mniejszym i krótszym potencjałem spoczynkowym oraz powolną spoczynkową depolaryzacją rozpoczynającą się w fazie 4 i osiągającą samoistnie wartość potencjału progowego, przy którym rozpoczyna się potencjał czynnościowy. Potencjał czynnościowy w komórkach tkanki węzłowej trwa krócej niŜ w komórkach roboczych serca, nie wykazując typowej
dla nich, nagłej depolaryzacji z nadstrzałem w fazie 0, a fazy 1 i 2 łączą się w fazę 3, co ostatecznie skraca cały okres repolaryzacji. Po
końcowej repolaryzacji potencjał błonowy stopniowo się zmniejsza (faza 4), osiągając wartość progową i prowadzi do wywołania kolejnego potencjału czynnościowego. W ten sposób komórki tkanki bodźcowo-przewodzącej mają zdolność do samoistnego i rytmicznego pobudzania się, tworząc tym samym rozrusznik całego mięśnia sercowego.
Najbardziej charakterystyczną cechą jest brak stałego potencjału spoczynkowego i powolna spoczynkowa depolaryzacja,
czyli potencjał rozrusznikowy.
Mechanizm potencjału rozrusznika, czyli powoli narastająca depolaryzacja spoczynkowa, wiąŜe się powoli wzrastającym, dokomórkowym prądem Ca2+, początkowo poprzez uruchomienie przejściowych (T), a potem długo utrzymujących się (L) kanałów wapniowych ( w fazie 0), warunkujących dokomórkowy prąd jonowy Ca2+ i wzrost stęŜenia tych jonów w sarkolemie komórek węzła zatokowo-przeds. i przeds.-kom. PoniewaŜ przepuszczalność dla jonów Na+ zmienia się tylko nieznacznie, brak jest typowej dla komórek
mięśnia roboczego fazy 0 z szybkim dokomórkowym prądem jonów Na+ i w zasadzie szybka depolaryzacja z nadstrzałem to wynik
dokomórkowego prądu jonów Ca2+. Faza repolaryzacji to głównie wynik szybkiego, odkomórkowego prądu K+ w wyniku wzrostu przepuszczalności i przewodności dla jonów K+. W momencie, gdy prąd potasowy ustaje, rozpoczyna się wzrost przepuszczalności dla jonów Ca2+ i cały cykl generowania potencjału czynnościowego w komórkach węzła zat.-przed. lub przeds.-kom. zaczyna się na nowo.
Potencjał czynnościowy powstający w węźle zat.-przed. rozchodzi się na mięsień przedsionków z prędkością 1m/s albo bezpośrednio,
albo za pośrednictwem trzech pęczków międzywęzłowych: przedniego (Bochmanna), środkowego (Wenckenbacha) i tylnego(Thorela),
obejmując mięsień zarówno lewego, jak i prawego przedsionka i docierając do węzła przed.-kom. W strefie granicznej między mięśniem przedsionków i węzłem przed.-kom. zaznacza się największe zwolnienie prędkości przewodzenia do 0,05 m/s, a w samym węźle
przed.-kom. do 0,1 m/s. Przewodzenie nieco przyspiesza się (do 1 m/s) w pęczku przed.-kom. i osiąga szczyt w komórkach przewodzących (Purkinjego) do 4m/s, aby znów spaść do 1m/s w komórkach roboczych mięśnia sercowego. To zwolnienie przewodzenia na
odcinku węzła przed.-kom. pozwala na oddzielne skurcze najpierw przedsionków, a potem komór. Upływa bowiem sporo czasu, zanim
fala depolaryzacji z węzła dotrze przez pęczek przed.-kom., odnogi tego pęczka lewą i prawą i w końcu włókna Purkinjego, do włókien
roboczych mięśnia lewej i prawej komory serca. Fala depolaryzacji prawej odnogi i lewej odnogi pęczka przed.-kom. przechodzi na
komórki robocze mięśnia sercowego w następującej kolejności: warstwa podwsierdziowa w dolnej 1/3 przegrody międzykomorowej po
stronie lewej, od lewej do prawej warstwy przedsionkowej przegrody międzykomorowej po stronie prawej, podwsierdziowe warstwy
koniuszka lewej i prawej komory serca, dalej poprzez ścianę lewej komory do nasierdzia, części przypodstawnej przegrody międzykomorowej i w końcu pozostała część lewej i prawej komory serca.
JeŜeli zablokowane jest przewodnictwo w jednej z odnóg pęczka Hisa lub we włóknach przewodzących (Purkinjego) do określonego obszaru serca, wówczas potencjał czynnościowy dociera do miejsca objętego blokadą poprzez sąsiednie włókna robocze i
wstecznie wraca z opóźnieniem do miejsca blokady przewodzenia.
Pod wpływem stymulacji nerwów błędnych i cholinergicznego pobudzenia węzła zatokowo-przeds. następuje, przy udziale
acetylocholiny uwalnianej z zakończeń neuronów pozazwojowych, hiperpolaryzacja błonowa komórek węzła zat.-przed. i powolniejsze
niŜ zwykle narastanie powolnej spoczynkowej depolaryzacji. Wynika to ze wzrostu przepuszczalności i przewodności dla jonów K+, w
czym uczestniczy białko G otwierające kanały dla prądu jonowego K+ oraz wzrost cGMP przy jednoczesnym spadku cAMP w komórkach
węzła zat.-przed., co hamuje otwieranie wolnych kanałów dla dokomórkowego prąduCa2+ - wszystko w wyniku pobudzenia receptorów
cholinergicznych M2 komórek węzła zat.-przed. Z uwagi na lateralizację unerwienia autonomicznego serca, pobudzenie prawego nerwu
błędnego hamuje generowanie potencjałów czynnościowych w węźle zat.-przed., a lewego hamuje przewodnictwo w węźle przed.kom. Przeciwnie, pobudzenie nerwów współczulnych przyspiesza narastanie potencjału błonowego w fazie powolnej spoczynkowej
depolaryzacji komórek węzłowych i zwiększa częstość wyładowań węzła zat.-przed. Głównym czynnikiem przyspieszającym potencjał
rozrusznikowy jest działanie noradrenaliny na β1 – receptory adrenergiczne i wzrost cAMP w komórkach węzła zat.-przed., który ułatwia otwieranie wolnych kanałów dla dokomórkowego prądu Ca2+ i zwiększa nachylenie linii depolaryzacji spoczynkowej w komórkach
układu bodźcowo-przewodzącego serca tak, Ŝe kąt zawarty między linią zerową a tą biegnącą przez nachylenie potencjału spoczynkowego jest większy niŜ prawidłowo.
Generowanie pobudzeń w tkance bodźcowo-przewodzącej przyspiesza się w warunkach podwyŜszonej ciepłoty ciała i pod
wpływem niektórych leków działających jak pobudzenie układu współczulnego (tzw. sympatykomimetyki) lub blokowania receptorów
muskarynowych, np. atropiną i innymi antycholinergikami. Natomiast leki typu naparstnicy hamują aktywność spontaniczną tkanki
węzłowej, zwłaszcza węzła przed.-kom. i zwalniają akcję serca.
Zwiększona częstość wyładowań węzła zat.-przed. pod wpływem podwyŜszonej ciepłoty jest wynikiem podobnego mechanizmu, jaki aktywuje wzmoŜona aktywność adrenergiczna, a więc wywiera wpływ chronotropowy dodatni, przyspieszając powolną spoczynkową depolaryzację, przyspieszając akcję serca i wzmagając automatyzm drugorzędowych ośrodków bodźcotwórczych. Przeciwne
efekty (obniŜenie fazy 4) i zwolnienie akcji serca wywołują spadek ciepłoty i oziębianie ciała stosowane np. przy zabiegach kardiochirurgicznych.
Pobudliwość mięśnia sercowego podlega cyklicznym zmianom, które zapobiegają jego skurczom tęŜcowym. Dzięki powolnemu szerzeniu się potencjału czynnościowego na poszczególne komórki mięśnia sercowego, wszystkie miocyty przedsionków, a potem
komór, zostają objęte depolaryzacją niemal w tym samym czasie. PoniewaŜ wszystkie kardiomiocyty są sprzęŜone elektrycznie, więc
ulegają w tym samym czasie depolaryzacji i kurczą się jednocześnie skurczem pojedynczym, a ponadto zawsze skurczem maksymalnym według zasady „wszystko albo nic”. Zapobiega to wprowadzeniu serca w skurcz tęŜcowy.
Istotnym czynnikiem zapobiegającym skurczom tęŜcowym mięśnia sercowego jest spadek jego pobudliwości, czyli brak
wraŜliwości na inne bodźce stymulujące, który zaczyna się od momentu gwałtownie rozwijającej się aktywacji sodowej i szybkiej depolaryzacji potencjału błonowego (faza 0) i trwa tak długo, jak długo komórka jest zdepolaryzowana, a więc do fazy 3 włącznie. Cały
ten okres zaniku pobudliwości nosi nazwę okresu refrakcji, przy czym wyróŜnia się w nim okres całkowitego zniesienia pobudliwości,
czyli refrakcję bezwzględną, gdy nawet bardzo silne skurcze są nieskuteczne, oraz okres stopniowego powrotu pobudliwości do normy,
strona 39
czyli refrakcję względną, jaka ma miejsce w fazie 3, kiedy to silniejsze podniety są w stanie pobudzić serce do skurczu dodatkowego.
Tak więc, odpowiednio silny bodziec działający w okresie tej refrakcji względnej moŜe wywołać pobudzenie mięśnia sercowego i jego
skurcz. Właśnie na ten okres refrakcji przypada główna część wzrostu napięcia skurczowego mięśnia sercowego. Całkowity powrót
pobudliwości następuje z chwilą zakończenia repolaryzacji, czyli w fazie 4 i odtąd pobudliwość mięśnia sercowego utrzymuje się niezmieniona aŜ do następnych faz 0-1-2 kolejnego skurczu sercowego.
Okres refrakcji bezwzględnej w mięśniu sercowym trwa tak długo (250 ms), jak sam skurcz mięśnia i dlatego nie moŜna serca pobudzić do skurczu przedwczesnego i wywołać nakładania się lub sumowania skurczów pojedynczych. Jeśli ektopiczny, tzn. znajdujący się poza obrębem układu bodźcowo-przewodzącego, ośrodek ulega pobudzeniu, wówczas serce wykazuje skurcz przedwczesny
zwany dodatkowym lub ekdtrasystolą. Wówczas kolejny zwykły impuls z węzła zat.-przed. natrafia na mięsień sercowy w okresie refrakcji i staje się nieskuteczny, wywołując dłuŜszą przerwę w czynności serca, zwaną przerwą wyrównawczą. Następujący po tej ekstrasystoli skurcz pochodzenia zatokowego jest zawsze znacznie silniejszy i moŜe być wyczuwalny jako nagłe „uderzenie” za mostkiem.
Zjawisko to moŜe wystąpić nawet u osób zdrowych w stanach nadmiernej emocji i stresu lub po wypiciu zbyt mocnej kawy czy herbaty, w których zawarta kofeina wzmaga pobudliwość mięśnia serca, wywołując skurcze dodatkowe.
Fazy cyklu sercowego. Rozkład ciśnień w jamach serca w poszczególnych fazach cyklu skurczowo – rozkurczowego.
W czasie pauzy serca krew płynie z Ŝył głównej górnej i dolnej do prawego przedsionka, a z niego do prawej komory. Po lewej stronie serca krew płynie z Ŝył płucnych do lewego przedsionka, a z niego do lewej komory. Na skutek duŜej podatności mięśni
komór napływ krwi do nich powoduje nieznaczny tylko wzrost komorowego ciśnienia rozkurczowego przy duŜym wzroście rozkurczowej objętości. Dzięki temu w czasie całej pauzy serca ciśnienie w przedsionkach jest nieco wyŜsze niŜ w komorach, co jest warunkiem
przepływu. Zmniejszenie podatności mięśnia komór spowodowane chorobowymi zmianami właściwości morfologicznych i czynnościowych miocytów i zmianami właściwości przestrzenie pozamiocytarnej sprawia, Ŝe napływ krwi do komór powoduje znaczniejszy wzrost
komorowego ciśnienia. Dzięki temu róŜnica ciśnień pomiędzy przedsionkami a komorami maleje, co pociąga za sobą ograniczenie
przepływu.
Pauza serca kończy się z początkiem skurczu przedsionków. Powoduje on zwiększenie przedsionkowego ciśnienia, w wyniku,
czego następuje szybkie przesunięcie dodatkowej ilości krwi do komór. Napływ krwi z przedsionków w tym czasie ustaje, nawet występuje jej nieznaczne cofnięcie. Pojemność przedsionków jest znacznie mniejsza niŜ komór. Ich skurcz nie mógłby, więc spowodować
ich dostatecznego wypełnienia. Dlatego tak waŜne jest rozkurczowe wypełnianie komór przez przelewanie się krwi z Ŝył do przedsionków, a z nich do komór w czasie całej pauzy. Objętość, jaką osiągają komory serca pod koniec skurczu przedsionków nazywamy objętością późno- lub końcoworozkurczową. W sercu człowieka wynosi ona 180-200 mL. Odpowiednio ciśnienie krwi w komorach osiągane pod koniec skurczu przedsionków nazywamy ciśnieniem późno- lub końcoworozkurczowym. W warunkach fizjologicznych nie przekracza ono 12 mm Hg.
Po skurczu przedsionków rozpoczyna się skurcz komór. Powoduje on zwiększenie ciśnienia komorowego powyŜej ciśnienia w przedsionkach. To odwrócenie gradientu ciśnień powoduje zamknięcie zastawek przedsionkowo-komorowych. Na początku skurczu komór
ciśnienie rozkurczowe w aorcie i tętnicy płucnej jest jeszcze znacznie wyŜsze niŜ w komorach. Dzięki temu w czasie całej pauzy serca,
skurczu przedsionków i w początkowej fazie skurczu komór zastawki półksięŜycowate są zamknięte. Tak, więc komory są w tej fazie
całkowicie zamknięte. Skurcz ich mięśni powoduje wzrost ciśnienia komorowego, ale objętość komór nie ulega zmianie. Dlatego tę
fazę skurczu komór nazywamy fazą skurczu izowolumetrycznego. W fazie skurczu izowolumetrycznego komór występuje następna fala
wzrostu ciśnienia w przedsionkach spowodowana uwypuklaniem się do ich płatków zastawek przedsionkowo-komorowych i naciskiem
na nie kurczącego się mięśnia komorowego. Faza skurczu izowolumetrycznego trwa do chwili, w której rosnące ciśnienie komorowe
nieco przewyŜsza ciśnienie w aorcie czy tętnicy płucnej. Odwrócenie gradientu ciśnień powoduje otwarcie zastawek półksięŜycowatych,
co umoŜliwia wyrzut krwi do aorty i tętnicy płucnej. Rozpoczyna się faza wyrzutu, w której ciśnienie komorowe więcej nie rośnie lub
rośnie nieznacznie, natomiast zmniejsza się objętość komór. Maksymalne ciśnienie skurczowe w lewej komorze wynosi ok. 120 mm
Hg, a w prawej komorze ok. 30 mmHg. Objętość komór w końcu fazy wyrzutu nazywamy objętością późno- lub końcowoskurczową.
RóŜnicę pomiędzy objętością późnorozkurczową i późnoskurczową nazywamy objętością wyrzutową danej komory. W ludzkim sercu w
stanie spoczynku fizycznego i psychicznego wynosi ona 70-120 mL. Objętość wyrzutowa jest to ilość krwi przepompowana w fazie
wyrzutu z komory do tętnicy płucnej lub aorty. Objętości wyrzutowe z prawej i lewej komory mogą się w czasie pojedynczych cykli
serca nieco róŜnić, ale w dłuŜszych przedziałach czasowych ich suma musi być taka sama.
Faza wyrzutu kończy się w chwili, gdy na skutek rozpoczynającego się rozkurczu mięśni komór ciśnienie komorowe spada
znów poniŜej ciśnienia w aorcie i tętnicy płucnej. Na skutek ponownego odwrócenia gradientów ciśnień zamykają się zastawki półksięŜycowate. PoniewaŜ zastawki przedsionkowo-komorowe są jeszcze zamknięte, w tej fazie rozkurczu komory są całkowicie zamknięte.
Ciśnienie w nich spada, ale objętość ich nie zmienia się. Dlatego tę fazę rozkurczu komór nazywamy fazą rozkurczu izowolumetrycznego. Trwa ona do chwili, w której ciśnienie komorowe obniŜa się poniŜej ciśnienia w przedsionkach. To odwrócenie gradientu ciśnień
powoduje otwarcie zastawek przedsionkowo-komorowych, co umoŜliwia przepływ krwi z przedsionków do komór. Rozpoczyna się faza
napełniania komór. Faza rozkurczu izowolumetrycznego trwa tym krócej, tj. napełnianie komór rozpoczyna się tym wcześniej, im szybciej spada ciśnienie komorowe. Szybkość spadku ciśnienia zaleŜy od sprawności rozkurczu miocytów.
Fazę napełniania komór moŜemy podzielić na dwa podokresy: szybkiego i wolnego napełniania. Granica między nimi jest nieostra.
Napełnianie komory jest tym szybsze, a całkowita ilość krwi, jaka do niej napływa tym większa, im większa jest róŜnica ciśnień pomiędzy jej światłem a przedsionkiem. To zaś zaleŜy od tego jak znaczne było wypełnienie przedsionka przed otwarciem zastawek przedsionkowo-komorowych oraz w jakim stopniu i jak szybko rośnie ciśnienie rozkurczowe w komorze pod wpływem napływu do niej krwi.
Wypełnianie przedsionków jest ułatwione przez to, Ŝe w fazie wyrzutu podstawa komór zbliŜa się do koniuszka serca rozciągając
przedsionki i obniŜając w nich ciśnienie. W ten sposób napływ krwi do przedsionków jest ułatwiony przez jakby czynne zasysanie z Ŝył.
W czasie rozkurczu komór podstawa serca oddala się od koniuszka, co powoduje zwiększenie ciśnienia w wypełnionych juŜ przedsionkach. Stosunek ciśnienia w komorach do objętości napływającej z przedsionków krwi jest zaleŜny od rozkurczowej podatności ścian
komór. Opóźniony rozkurcz przyczynia się do zmniejszenia podatności rozkurczowej komór. Zmniejszenie biernej rozkurczowej podatności sarkomerów i sieci włókien kolagenowych na skutek np. nadmiernej produkcji kolagenu w przerosłym mięśniu, zmniejsza podatność rozkurczową w czasie całej pauzy serca.
Regulacja pojemności wyrzutowej i minutowej serca.
Ilość krwi przepompowanej przez serce w ciągu jednej minuty nazywamy pojemności minutowa serca, (CO). Pojemność minutowa równa się iloczynowi pojemności wyrzutowej (SV) i liczby skurczów serca na minutę. W stanie spoczynku wynosi 5,4 – 6 L/min
strona 40
Pojemność minutowa serca w spoczynku jest przeliczana na 1 m2 powierzchni jako tzw. wskaźnik sercowy. Pojemność minutowa komory wynosi 3,2 L/min/m2 powierzchni ciała.
Pojemność ta zmienia się zaleŜnie od masy, wieku i stanu metabolizmu. W stanach znacznego wysiłku fizycznego tj. zwiększonego zapotrzebowania organizmu na tlen wskaźnik sercowy moŜe wzrastać nawet do 22 L/m2/min.
Na regulację pojemności minutowej serca składają się dwa mechanizmy:
1. Oparty na mechanizmie Stralinga
2. Regulacja nerwowa
W wyniku zwiększania dopływu krwi Ŝylnej do serca nastąpi coraz większe jego wypełnienie rozkurczowe, co prowadzić będzie do
szybkiego wzrostu pojemności minutowej do pewnego maksimum. Na tym poziomie utrzyma się ona mimo dalszego zwiększania napływu. Wzrost pojemności minutowej jest tu spowodowany głównie zwiększeniem pojemności wyrzutowej serca. Jest to wynikiem
zwiększenia rozkurczowej pojemności komór i zwiększenia siły skurczu na skutek silniejszego rozciągania włókien mięśnia sercowego.
Zjawisko to jest opisane prawem Stralinga, które zakłada ze energia skurczu jest w pewnym zakresie wprost proporcjonalna do spoczynkowej długości komórek mięśnia sercowego, objętość wyrzutowa serca zaleŜy od stopnia wypełnienia komór krwią w końcu rozkurczu.
Wzrost aktywności włókien współczulnych, zwiększy tym samym kurczliwość mięśnia sercowego i zwiększy częstość rytmu
serca, co sprawi ze przyrostom ciśnienia w prawym przedsionku będą odpowiadały większe przyrosty pojemności minutowej. Noradrenalina uwalniana z zakończeń nerwów współczulnych ma, więc dodatnie działanie inotropowe, chronotropowe, dromotropowe i batmotropowe zwiększając objętość wyrzutową i pojemność minutową serca. Działa ona za pośrednictwem receptora betaadrenergicznego i cyklazy adenylanowej. Działanie przeciwne ma acetylocholina uwalniana z zakończeń neuronów przywspółczulnych.
Te dwa podstawowej mechanizmy regulacji czynności serca współdziałają ściśle ze sobą i w warunkach fizjologicznych nie
moŜna ich oddzielić od siebie
Serce posiada do dyspozycji zawsze tyle krwi ile zdoła przepompować. JednakŜe w rzeczywistości ilość krwi Ŝylnej dopływającej do
serca jest ograniczona. Jest ona zaleŜna od róŜnicy ciśnień pomiędzy obwodową częścią układu Ŝylnego a Ŝylnym ciśnieniem centralnym tj. panującym w prawej części serca. Ciśnienie w obwodowej części układu Ŝylnego zaleŜy od stosunku objętości krwi krąŜącej do
pojemności układu naczyniowego.
Wielkość powrotu Ŝylnego ogranicza moŜliwość zwiększenia pojemności minutowej serca. Zatem jeŜeli zwiększymy kurczliwość mięśnia sercowego i przyspieszymy jego rytm przez pobudzenie układu współczulnego to potencjalna pojemność minutowa przy
danym ciśnieniu w przedsionku ogromnie wzrośnie. JeŜeli jednak nie wzrośnie jednocześnie powrót Ŝylny to zwiększone moŜliwości
mięśnia sercowego nie zostaną wykorzystane i pojemność minutowa nie ulegnie Ŝadnym zmianom. Krótkofalowa regulacja powrotu
Ŝylnego z sekundy na sekundę odbywa się dzięki regulacji pojemności układu Ŝylnego przez unerwiające go włókna współczulne.
Uogólnione pobudzenie układu współczulnego nie tylko pobudza serce, ale równieŜ powoduje skurcz naczyń. Długofalowa regulacja
powrotu Ŝylnego polega na regulacji objętości krąŜącej. Zwiększenie objętości krwi krąŜącej, obniŜenie ujemnego ciśnienia wewnątrz
klatki piersiowej w czasie pogłębiania oddechów, praca mięśni szkieletowych uciskających Ŝyły to czynniki zwiększające dopływ do
prawego przedsionka.
Wzrost ciśnienia w zbiorniku tętniczym duŜym w wyniku wzrostu całkowitego obwodowego oporu naczyniowego, początkowo zmniejsza objętość wyrzutową, zwiększa objętość zalegającą, co końcu skurczu powoduje większe rozciąganie komórek mięśniowych i w wyniku tego zwiększenie objętości wyrzutowej i pojemności minutowej serca.
We wszystkich stanach załamania krąŜenia na skutek zmniejszenia objętości krwi krąŜącej (wstrząs pokrwiotoczny urazowy, późny
okres wstrząsu kardiogennego) pierwszą czynnością leczniczą musi być uzupełnienie tej pojemności.
Objętość wyrzutowa serca zaleŜy od siły skurczu mięśnia komór, która z kolei jest uwarunkowana: początkowym rozciągnięciem
komórek mięśniowych (objętością krwi zalegającej) ciśnieniem panującym w zbiornikach tętniczych, transmiterami układu autonomicznego uwalnianymi z zakończeń nerwowych w mięśniu sercowym. W czasie intensywnego wysiłku fizycznego pojemność minutowa
serca wzrasta kilkakrotnie w stosunku do pojemności minutowej w czasie spoczynku.
Wpływ układu wegetatywnego na serce.
Serce jest unerwione przez pozazwojowe włókna układu współczulnego pochodzące przede wszystkim ze zwojów gwiaździstych oraz ze zwojów szyjnych, włókna te docierają zwykle bezpośrednio do serca wchodząc w skład splotu sercowego. Część z nich
dociera do szyjnej i górnej piersiowej części nerwów błednych, a z nimi do serca. Włókna te wydzielają noradrenalinę, a ich zakończenia znajdują się we wszystkich strukturach serca, szczególnie w okolicy węzła zatokowo-przedsionkowego i przedsionkowokomorowego.
Serce jest takŜe unerwione przez przez zwojowe włókna przywspółczulne pochodzące z obu pni nerwów błędnych. Włókna te wydzielają w swoich zakończeniach acetylocholinę, tworząc synapsy z komórkami zwojów przywspółczulnych znajdujących się w samym sercu, szczególnie w okolicy węzła zatokowo-przedsionkowego, przedsionkowo-komorowego i prawego przedsionka.
Układ współczulny:
Pobudzenie włókien współczulnych oraz podanie noradrenaliny (lub adrenaliny) powoduje
1.
2.
3.
4.
Zwiększenie częstości rytmu zatokowego
Zwiększenie szybkości przewodzenia, a w przypadku istnienia bloku usprawnienie przewodznia przedsionkowo-komorowego,
przez działanie na komórki strefy przedsionkowo-węzłowej
Zwiększenie kurczliwości mięśnia przedsionków komór – dodatnie działanie inotropowe
W stanach patologicznych lub przy bardzo silnym pobudzeniu tych włókien występowanie dodatkowych pobudzeń przedsionkowych i komorowych aŜ do arytmii komorowej i migotania komór włącznie
Wywołana działaniem mediatorów arytmia spowodowana jest pobudzeniem automatyzmu obwodowych (pozazatokowych) ośrodków. Aminy biogenne mogą nasilać patologiczny automatyzm przez aktywację powolnego prądu wapniowego oraz pogłębiać zaburzenia przewodzenia międzykomórkowego dzięki ułatwieniu nadmiernego obładowywania wapniem niedokrwionych oraz inaczej uszkodzonych komórek.
Noradrenalina i adrenalina zwiększają w komórkach węzła zatokowo-przedsionkowego szybkość narastania powolnej spoczynkowej depolaryzacji, która osiąga poziom progowy w krótszym czasie. Związki te pobudzają dokomórkowy prąd tła niesiony przez jony
Ca2+, przez co równowaga między depolaryzującym prądem dokomórkowym a hiperpolaryzującym prądem odkomórkowym Ix1 zostaje
znacznie szybciej przesunięta na korzyść tego pierwszego. Pobudzenie włókien współczulnych pobudza równieŜ przebieg powolnej
strona 41
spoczynkowej depolaryzacji w komórkach komorowego układu przewodzącego. Noradrenalina i adrenalina zwiększają częstotliwość
rytmu węzła przedsionkowo-komorowego przez zwiększenie aktywacji kanału wapniowego, wapniowego tym samym amplituda i szybkość narastania potencjałów czynnościowych strefy przedsionkowe-węzłowej zwiększają się. Powoduje to zwiększenie szybkości przewodzenia oraz usprawnienie w przypadku istnienia bloku z lokalizacją w tej strefie.
Wszystkie efekty działania amin katecholowych w stosunku do serca są znoszone przez beta-adrenolityki, a więc są wynikiem pobudzenia przez te związki receptorów beta-adrenergicznych. Pobudzenie tych receptorów jest związane z aktywacją zlokalizowanej w
błonie cyklazy adenylanowej, co prowadzi do powstania cyklicznego AMP. W wyniku aktywacji przez niego kinaz fosfoproteinowych
dochodzi do fosforyzacji białek sarkolemy, co pociąga za sobą aktywację kanałów wapniowych. Jest to przyczyna nasilenia automatyzmu zatokowego oraz usprawnienia przewodzenia w węźle przedsionkowo-komorowym. Ponad to cykliczny AMP pobudza pompę wapniową w siateczce śródplazmatycznej, co ułatwia magazynowanie zwiększonych ilości wapnia oraz pobudza glikogenolizę i lipolizę w
mięśniu sercowym, zwiększając w komórkach zawartość wolnej glukozy i wolnych kwasów tłuszczowych, które stanowią podstawowy
materiał energetyczny serca.
Impulsacja współczulna zmienia przepływ wieńcowy działając bezpośrednio na błonę mięśniową tętnic wieńcowych i pośrednio
wpływając na częstość i siłę skurczów serca powodując ich zwiększenie. Po zablokowaniu beta receptorów i zniesieniu dodatnich
efektów ino- i chronotropowych zarówno impulsacja współczulna i krąŜące we krwi adrenalina i noradrenalina zmniejszają wieńcowy
przepływ krwi poprzez receptory alfa adrenergiczne.
Układ przywspółczulny:
Wpływ tego układu jest jednoznaczny z wpływem wydzielanej na zakończeniu włókien pozazwojowych tego układu acetylocholiny. Wywołuje on następujące zmiany:
1.
2.
3.
4.
Zwalnia lub całkowicie hamuje rytm zatokowy oraz rytm węzła przedsionkowo-komorowego- ujemne działanie chronotropowe
Zmniejsza szybkość przewodzenia aŜ do całkowitego bloku w strefie przedsionkowo- węzłowej- ujemne działanie dromotropowe
Zmniejsza kurczliwość aŜ do całkowitego zniesienia skurczów w mięśniu przedsionków – ujemne działanie inotropwe. Nie
wywiera bezpośredniego wpływu na kurczliwość komór, hamuje izotropowy wpływ amin katecholowych
Nie ma wpływu na automatyzm komorowych komórek przewodzących, hamuje wpływ amin katecholowych na przebieg ich
powolnej spoczynkowej depolaryzacji
Acetylocholina zwiększa przewodność kanału potasowego K1. Skutkiem tego jest zwolnienie lub całkowite zahamowanie powolnej
spoczynkowej depolaryzacji w węźle zatokowo-przedsionkowym oraz skrócenie czasu trwania plateau i całego czasu trwania potencjału czynnościowego mięśnia przedsionków. Skrócenie potencjału powoduje inaktywację kanałów wapniowych. Pośrednie i bezpośrednie hamownie kanałów wapniowych jest głównym mechanizmem ujemnego izotropowego działania acetylocholiny.
W komórkach sfery przedsionkowo-węzłowej pobudzenie K1 i zahamowanie prądu wapniowego powoduje zmniejszenie amplitudy
i szybkości narastania komórkowych potencjałów czynnościowych- szybkość przewodzenia w tej strefie zostaje zmniejszona lub przewodzenie ulega całkowitemu zahamowaniu.
Wpływ acetylocholiny na przewodność kanału K1 realizowany jest przez wiązanie się jej z receptorem muskarynowym M1. ACh
powoduje rozpręŜenie receptorów beta1 adrenergicznych i cyklazy adenylanowej przez aktywację białka Gi tego kompleksu. Wobec
tego hamuje ona syntezę cAMP pobudzaną przez agonistów z receptorami beta1. Pobudza ona syntezę cGMP, który we wnętrzu komórki hamuje działanie cAMp przez pobudzenie rozkładającej go fosfodiesterazy. ACh wiąŜe się dodatkowo z receptorem M2 w zakończeniach włókien współczulnych hamuje wydzielanie noradrenaliny w odpowiedzi na ich pobudznie.
Acetylocholina działając na te same struktury, co adrenalina czy noradrenalina powoduje zwiększenie przepływu wieńcowego.
W ostatecznym efekcie pobudzenie układu przywspółczulnego lub podanie ACh poza wpływem bezpośrednim na kanał K1 i
ewentualnie na kanał wapniowy działa na serce podobnie jak podanie brokera receptorów beta1 mimo odmiennego mechanizmu działania.
Czynnościowy podział układu krąŜenia.
ZróŜnicowanie strukturalne układu naczyniowego warunkuje róŜnice czynnościowe pomiędzy poszczególnymi jego odcinkami.
Główną funkcją aorty, tętnic i tętniczek jest transport krwi pod duŜym ciśnieniem do tkanek, zamiana fazowego charaktery jego przepływu w ciągły i ochrona naczyń tętniczych przed uderzeniami krwi pulsowo wtłaczanej do zbiornika tętniczego. Zawierają one 14%
całkowitej ilości krwi w organizmie. Arteriole, dzięki swej silnej warstwie mięśniowej, tworzą rodzaj kurków przepływowych stawiających znaczny opór dla przepływu krwi przez naczynia włosowate.
Zasadniczą funkcją kapilar, w których znajduje się _ 6% krwi, jest wymiana odŜywcza pomiędzy krwią, a płynem tkankowym.
śyłki zbierają krew z naczyń włosowatych i kierują do Ŝył, które funkcjonują jako drogi transportu krwi z tkanek do serca. Powrót krwi
Ŝylnej z tkanek odbywa się pod bardzo niskim ciśnieniem ze względu na duŜą cienkość i rozciągliwość Ŝył. Mimo to Ŝyły zawierają komórki mięśniowe i w pewnych warunkach mogą się obkurczać, opróŜniając swoje zbiorniki (w których prawidłowo mieści się – 60%
krwi ) do pozostałych odcinków krąŜeniowych .
Dzięki rozgałęzieniom całkowita powierzchnia przekroju duŜego układu krąŜenia, a takŜe prędkość przepływu krwi, zmienia profil
przepływu krwi w poszczególnych jego odcinkach.
Pojemność minutowa (CO) wynosi w spoczynku 5-6L/min. PoniewaŜ ta sama ilość krwi musi przepływać przez przekrój aorty, jak i
przez łączny przekrój wszystkich tętnic, więc zgodnie ze wzrostem tego przekroju wzrostem powierzchni tego przekroju, maleje odpowiednio prędkość przepływu zgodnie ze wzorem:
V=Q/A
Gdzie: V – oznacza prędkość liniową, Q prędkość przepływu (mL/min),
A – całkowitą powierzchnię przekroju.
PoniewaŜ największa powierzchnia przekroju dotyczy kapilar, więc tu przepływ liniowy w spoczynku jest najniŜszy i bliski 0, odwrotnie
w aorcie, której przekrój wynosi – 4,5 cm2 i gdzie prędkość przepływu, zwłaszcza w okresie wyrzucania krwi z komory lewej, podnosi
się do – 120cm/s
strona 42
Profil ciśnień skurczowego i rozkurczowego w aorcie i tętnicach oraz ciśnień w kapilarach, wenulach i Ŝyłach z oznaczeniem
prędkości liniowej i oporów względnych w poszczególnych odcinkach zbiornika tętniczego duŜego i zbiornika Ŝylnego duŜego przedstawia rycina 98. Warto zaznaczyć, Ŝe prędkość przepływu nie jest czymś stałym, ale ulega wahaniom; największe wahania skurczoworozkurczowe występują w aorcie i tętnicy płucnej. Mniejsze, aczkolwiek takŜe związane z akcją skurczowo- rozkurczową, są zmiany
prędkości przepływu przez Ŝyły płucne i próŜne. PoniewaŜ ilość krwi przepływającej przez naczynie zaleŜy od gradientu ciśnień pomiędzy początkowym i końcowym ich odcinkiem oraz od oporu przepływu, więc przy stałych wartościach ciśnień prędkość przepływu krwi
przez róŜne obszary naczyniowe jest odwrotnie proporcjonalna do przekroju powierzchni danego odcinka układu krąŜenia. Gradient
ciśnień w krąŜeniu systemowym jest róŜnicą pomiędzy początkiem tego krąŜenia, a więc aortą, a jego końcem, czyli prawym przedsionkiem. Średnie ciśnienie w aorcie wynosi – 100 mm Hg, a w prawym przedsionku – 5 mmHg. Gradient ciśnień w duŜym krąŜeniu
wynosi, więc 100 – 5 = 95mm Hg i stanowi tzw ciśnienie napędowe perfuzyjne krwi (PP-perfuzion pressure). Gradient ciśnienia w
małym krąŜeniu wynosi tylko 15-6=9mm Hg, gdyŜ średnie ciśnienie w tętnicy płucnej wynosi 15mmHg, a w lewym przedsionku średnio _ 6 mm Hg. W związku z z tym ciśnienie napędowe przepływu krwi w krąŜeniu małym jest – 10-krotnie mniejsze niŜ w systemowym.
Dystrybucję średnich ciśnień i ciśnienia napędowego duŜego i małego krąŜenia przedstawia rycina 99. Dystrybucję objętości
krwi w poszczególnych częściach duŜego zbiornika naczyniowego przedstawia rycina 94A. Najwięcej krwi, bo – 60% mieści się w naczyniach pojemnościowych, niskościennych, tzn w Ŝyłach małych i duŜych. NA tętnice przypada – 16% krwi, a na naczynia włosowate
6% krwi. W sercu i krąŜeniu płucnym znajduje się odpowiednio 8% i 12% całkowitej objętości krwi. Na uwagę zasługuje tyko nie
wielka objętość krwi wypełniająca naczynia włosowate, pomimo, Ŝe całkowita powierzchnia ich przekroju jest bardzo duŜa. Wynika
stąd, Ŝe naczynia włosowate są krótkie.
Średnie ciśnienia panujące w róŜnych częściach układu naczyniowego są uwarunkowane z jednej strony tłoczącą krew pracą
serca, a z drugiej właściwościami strukturalnymi i oporem, jaki te części stawiają dla prądu krwi. PoniewaŜ serce pompuje krew do
aorty, więc średnie ciśnienie osiąga tu najwyŜszą wartość wynoszącą – 100 mm Hg, z wahaniami skurczowo rozkurczowymi od 120-80
mm Hg(ryc. 100 A). W miarę przepływu krwi przez poszczególne odcinki krąŜenia systemowego spada stopniowo ciśnienie średnie,
obniŜając się do wartości – 5 mm Hg na poziomie duŜych Ŝył i prawego przedsionka. Ten spadek ciśnienia tętniczego w poszczególnych częściach częściach krąŜenia systemowego jest wprost proporcjonalny oporu naczyniowego. Opór przepływowy w duŜych i średnich tętnicach jest niewielki i dlatego średnie ciśnienie w tętnicach o średnicy 3mm ciągle jeszcze jest wysokie i wynosi 95-97 mm Hg.
Największy opór przypada na małe tętnice i tętniczki(arteriole) i stanowi blisko połowę całkowitego oporu krąŜenia systemowego. (Rycina 100B). Spadek ciśnienia w tętniczkach wynosi – 55 mmHg i w związku z tym ciśnienie na początku tętniczych naczyń włosowatych
wynosi -30–35- nn Hg. Opór naczyń włosowatych stanowi – 24% całkowitego opór krąŜenia systemowego (ryc. 101) i ciśnienie krwi w
końcu Ŝylnym kapilar wynosi 10 mm Hg. Ciśnienie w Ŝyłach drenujących naczynia włosowate równieŜ wynosi – 10 mm Hg. Opór małych i duŜych Ŝył jest nieznaczny i wynika z ucisku tkanek na te naczynia, a ciśnienie krwi dopływającej do prawego przedsionka spada
do – 5 mm Hg. Tak więc, zarówno duŜe tętnice jak i Ŝyły tyko w nieznacznym stopniu przyczyniają się do powstania obwodowego
oporu krąŜenia systemowego. Największy udział mają tu arteriole, które dzięki skurczom swej błony mięśniowej mogą dowolnie i wybiórczo zmieniać ten opór przepływu w poszczególnych narządach, przystosowując przepływ krwi do aktualnych potrzeb tych narządów.
Przepływ krwi przez poszczególne narządy zaleŜy od całkowitego przekroju naczyń oporowych zaopatrujących te narządy.
Główna rola w dystrybucji krwi przypada tu tętniczkom, które działają jak kurki decydujące o wielkości strumienia krwi płynącej a wysokociśnieniowego zbiornika tętniczego do mikrokrąŜenia poszczególnych narządów. Procentowo najwięcej krwi przepływa przez narządy przewodu pokarmowego i wątroby – 24%, mięśnie szkieletowe – 20%, nerki 20%, i mózg – 15% (ryc. 101). Ten procentowy
rozdział krwi wyrzucanej przez lewą komorę do poszczególnych narządów podlega ustawicznym wahaniom, zaleŜnie od ich aktywności
metabolicznej. W czasie wysiłku fizycznego, kiedy to pojemność minutowa serca moŜe się podnieść nawet 5-7-krotnie, przepływ przez
mięśnie moŜe wzrosnąć nawet do 80-85% tej pojemności, a przepływ przez inne narządy, np. przewód pokarmowy i nerki moŜe
zmniejszyć się odpowiednio do 5% i 3% pojemności
KrąŜenie kapilarne – funkcja.
Zasadnicze funkcje układu krąŜenia spełniają się na poziomie kapilar, których gęsta sieć wokół komórek zapewnia:
-stałe zaopatrzenie w O2 i środki odŜywcze
-usuwanie szkodliwych produktów przemiany materii , zwłaszcza CO2
-regulacje temperatury poszczególnych narządów ciała
Zagęszczenie naczyń włosowatych jest bardzo zróŜnicowane i uzaleŜnione od zapotrzebowania tlenowego – w m. Sercowym,
mózgu, nerce, wątrobie ilość naczyń włosowatych wynosi ok. 2500-3000 w mm3. W m. Szkieletowym w spoczynku nie przekracza
300-400, a zwiększa się nawet 20-krotnie (otwarcie zwieraczy przedwłośniczkowych) podczas pracy mięśniowej. W warunkach spoczynku 25% naczyń włosowatych jest otwartych. Powierzchnia wymiany jest uzaleŜniona od stanu zwieraczy przedwłośniczkowych.
Mięśnie gładkie zwieraczy są skąpo unerwione przez włókna współczulne a wybitnie wraŜliwe na czynniki humoralne. Zwieracze posiadaja równieŜ anaczny stopień automatyzmu ( rytmiczne ruchy skurczowe i rozkurczowe).
W naczyniach włosowatych zachodzą 2 procesy
1.
2.
Dyfuzja
Filtracja i reabsorpcja
Dyfuzja – mechanizm ten stanowi główny czynnik odnowy środowiska zewnątrznaczyniowego.
Kierunek i szybkość dyfuzji dla danej substancji zaleŜy od gradientu jej stęŜeń. Niezbędnym warunkiem do utrzymania gradientu pomiędzy środowiskiem zewnętrznym a krwią jest ruch krwi. Wielkość procesu dyfuzji zaleŜy od przepuszczalności bariery
(wielkości porów w błonie). Przepuszczalność ściany naczyń ulega zwiększeniu przez działanie kinin osocza, histaminy, serotoniny a
takŜe poprzez obniŜenie poziomu glikokortykoidów. Zmniejszenie przepuszczalności następuje poprzez jony Ca++ a takŜe odkładanie
się w błonie podstawnej nitek włóknika (nawet w warunkach prawidłowych), co z wiekiem prowadzi do starzenia się organizmu
(utrudnienie procesów dyfuzji).
Dyfuzja substancji rozpuszczalnych w lipidach, (CO2 i O2) zachodzi całą powierzchnia naczyń śródbłonka naczyń włosowatych
(szybka dyfuzja). Dyfuzja substancji rozpuszczalnych tylko w wodzie (Na+, Cl-, glukoza) odbywa się przez pory (wolna dyfuzja). W
ciągu 1 min w spoczynku przez ściany naczyń włosowatych przepływa ok. 60l wody. Wynika z tego Ŝe przy przepływie 5l/min (objetość
minutowa serca) dochodzi do 12-krotnej wymiany dyfuzyjnej. Sprzyja temu wolny przepływ w naczyniach włosowatych (o.o3cm/sek).
strona 43
Proces dyfuzji jest szybki i posiada duŜy margines bezpieczeństwa, co w sytuacji wielokrotnego wzrostu prędkości przepływu
z jakim mamy do czynienia podczas wysiłku fizycznego nie powoduje ograniczenia procesu dyfuzji.
Czynnikiem ograniczającym prędkość dyfuzji jest zmniejszenie ilości krwi krąŜącej. Szybkość dyfuzji jest tym większa im gęściejsza jest sieć naczyń włosowatych i mniejsza odległość między naczyniami a komórkami narządu. Współczynnik dyfuzji dla róŜnych
substancji maleje ze wzrostem ich cząsteczki.
Filtracja i reabsorpcja uzaleŜnione są od:
-
ciśnienia
ciśnienia
ciśnienia
ciśnienia
ciśnienia
hydrostatycznego w naczyniach tętniczych (30-35 mmHg)
hydrostatycznego w naczyniu Ŝylnym (15-20 mmHg)
hydrostatycznego na zewnątrz naczynia (1-4 mmHg)
onkotycznego białek w naczyniu (25 mmHg)
onkotycznego w przestrzeni zewnątrz naczyniowej
Ciśnienie filtracyjne – jest to ciśnienie transmuralne – róŜnica między ciśnieniem hydrostatycznym w naczyniu, a ciśnieniem zewnętrznym panującym panującym w przestrzeni wewnątrznaczyniowej
Efektywne ciśnienie onkotyczne – róŜnica między ciśnieniem onkotycznym w naczyniu a ciśnieniem onkotycznym w przestrzeni
zewnątrz naczyniowej
Hipoteza Starlinga – stwierdza ona, Ŝe wielkość i kierunek przesunięć wody z rozpuszczalnymi w niej substancjami (z wyjątkiem
białek) zaleŜy od róŜnicy między dwoma ciśnieniami działającymi w przeciwnych kierunkach (ciśnienie filtracyjne i efektywne ciśnienie
onkotyczne)
RóŜnicę pomiędzy tymi wyŜej wyszczególnionymi ciśnieniami nazywamy efektywnym ciśnieniem filtracyjnym
Z filtracją związane jest pojęcie współczynnika filtracji włośniczkowej (cfc). Oznacza on objętość płynu przechodzącą w ciągu
1 min. Przez ścianę naczyń włosowatych na kaŜdy 1 mmHg róŜnicy ciśnień w przeliczeniu na 100g tkanki. Współczynnik ten zaleŜy od
liczby otwartych naczyń oraz ich przepuszczalności. Przykładowo CFC w mięśniach w spoczynku wynosi od 0,005-0,007
mll/min/1mmHg100g, a podczas wysiłku obserwuje się jego 4-5 krotny wzrost.
Analizując proces filtracji i reabsorbcji daje się zauwaŜyć nieznaczną przewagę procesów filtracji. W procesie reabsorbcji
około 80%-90% zostaje zwrotnie wchłonięte w układzie mikrokrąŜęnia Ŝylnego. Pozostałe 10%-20% wraca do krwioobiegu przez
krąŜenie limfatyczne. W przeliczeniu na dobę około 20l płynu zostaje przefiltrowane z krwi do tkanek, z tego 16-18l ulega reabsorbcji,
a pozostała część wraca jako chłonka (2-4l)
Ilość płynu przemieszczająca się na drodze filtracji i reabsorpcji jest mała w porównaniu z objęto ściami wymienianymi na
drodze dyfuzji, dlatego nie mają one dla wymiany odŜywczej, pełnia natomiast duŜą rolę w regulacji obiętości krwi krąŜącej
Naczynia włosowate mają pewne zdolności do tworzenia gęstych sieci np. w stanach niedotlenienia moŜe dochodzić do zagęszczenia sieci naczyń włosowatych. WyróŜniamy 5 czynników peptydowych pobudzających proliferację naczyń włosowatych: czynnik
wzrostu śródbłonka (_EGF), czynnik wzrostu fibroblastów (FGF), angionina, czynnik wzrostu transformujący beta.
Czynniki kształtujące ciśnienie tętnicze
Prawidłowa wartość ciśnienia skurczowo-rozkurczowego w aorcie lub tętnicy ramieniowej w młodego dorosłego człowieka w pozycji leŜącej wynosi ~120/80 mmHg, a średnie 100 mmHg . Wielkość ciśnienia pozostaje w pewnej zaleŜności od wieku. U noworodka ciśnienie skurczowe wynosi 40 mmHg, następnie szybko wzrasta i pod koniec drugiego tygodnia Ŝycia ma juŜ wartość ~70 mmHg. W 12 r.Ŝ. wzrasta do 105, w 15 r.Ŝ. do 110 mmHg, osiągając w 18 r.Ŝ. 120 mmHg. Ciśnienie rozkurczowe w 18. r.Ŝ
wynosi 80 mmHg. Od okresu dojrzałości następuje stały, powolny wzrost ciśnienia i u osobnika 65 letniego ciśnienie skurczowe wynosi
150-160 mmHg, co oznacza przeciętnie wzrost o 1 mm Hg w ciągu jednego roku Ŝycia. Wzrost ten jest prawdopodobnie związany ze stopniową redukcją rozciągliwości tętnic, które z wiekiem stają się coraz mniej rozciągliwe i bardziej sztywne na skutek
zmian miaŜdŜycowych. Ciśnienie rozkurczowe u osobnika 15-letniego wynosi 70 mmHg, a u 65-letniego 90 mmHg, co oznacza roczny
przyrost o 0,4 mmHg spowodowany prawdopodobnie powolnym wzrostem obwodowego oporu naczyniowego.
Zarówno ciśnienie skurczowe jak i rozkurczowe jest nieco niŜsze u kobiet niŜ u męŜczyzn poniŜej 40-50 r.Ŝ., a wyŜsze u
kobiet niŜ u męŜczyzn po 50 r.Ŝ., co wiąŜe się prawdopodobnie z większą aktywnością u kobiet syntazy tlenku azotu (NOS) pobudzanej
przez estrogeny. Po ustaniu wydzielania tych hormonów (menopauza), produkcja NO maleje, a wraz z nią podatność tętnic na rozciąganie, a więc moŜe rozwinąć się nadciśnienie.
Wielkość ciśnienia zaleŜy od masy ciała osobnika, jego sposobu odŜywiania i czynników środowiskowych, przede wszystkim
zaś naraŜenia na działanie róŜnych czynników stresowych.
Ciśnienie tętnicze krwi podlega działaniu siły cięŜkości i zaleŜy od połoŜenia tętnicy, w której dokonuje się pomiaru, w stosunku do serca. Przeciętna odległość od poziomu prawego przedsionka do stóp wynosi u człowieka przeciętnego wzrostu 130 cm ,
zatem ciśnienie hydrostatyczne związane z działaniem siły cięŜkości na poziomie stóp wynosi ~125 cm H2O (90 mmHg). JeŜeli w
pozycji leŜącej ciśnienie w tętnicy grzbietowej stopy wynosi 105 mmHg, to w pozycji leŜącej jest ono wyŜsze o 95 mmHg i wynosi 200
mmHg. Odwrotnie ciśnienie w naczyniach znajdujących się powyŜej poziomu serca jest ujemne względem zerowego punktu odniesienia (poziom obojętności ciśnieniowej(hydrostatycznej) przechodzi przez klatkę piersiowa tuŜ poniŜej poziomu serca) i dlatego w tętnicach mózgowych znajdujących się 40 cm powyŜej poziomu serca, ciśnienie wynosi ~60 mmHg (100-40). Przy zmianie pozycji z leŜącej na stojącą siła grawitacji powoduje zmniejszenie powrotu Ŝylnego a takŜe redukcję wyrzutu sercowego i ciśnienia tętniczego .
Kompensacyjny wzrost częstotliwości skurczów serca i obwodowego oporu naczyniowego prowadzi zarówno do wzrostu zarówno ciśnienia skurczowego jak i rozkurczowego, poniewaŜ jednak to ostatnie bardziej się zwiększa, więc ciśnienie pulsowe ulega zmniejszeniu.
Wzrost ciśnienia skurczowego i średniego występuje typowo w czasie wysiłku fizycznego. Ciśnienie skurczowe wzrasta
wskutek zwiększenia kurczliwości mięśnia sercowego. Ciśnienie rozkurczowe moŜe początkowo się obniŜyć, poniewaŜ następuje rozszerzenie naczyń w pracujących mięśniach, a potem w miarę trwania wzrostu wysiłku, to ciśnienie utrzymuje się prawie na jednakowym poziomie.
(tako rzecze Konturek)
Ciśnienie w zbiorniku tętniczym duŜym stanowi wypadkową
- dopływu do zbiornika krwi tłoczonej przez serce )pojemność minutowa serca)
strona 44
- odpływu krwi, który w znacznym stopniu zaleŜy od błony mięśniowej małych tętniczek. Odpływ zaleŜy od całkowitego oporu obwodowego (TPR)
Wszystkie czynniki, które wpływają bądź na pojemność minutową serca (objętość krąŜącej krwi, powrót Ŝylny, rytm serca, pobudzenie układu współczulnego) bądź na opór obwodowy (zwęŜenie lub rozszerzenie naczyń obwodowych, lepkość krwi i wskaźnik hematokrytu czy stan funkcjonalny krwinek) będą stwarzały tendencje do odpowiedniego zmienienia średniego ciśnienia tętniczego krwi. W zdrowym organizmie funkcjonują układy regulacyjne, które takim
tendencjom przeciwdziałają i utrzymują homeostatyczne ciśnienie tętnicze na poziomie odpowiednim dla danej sytuacji czynnościowej
organizmu.
Amplitudę skurczowo-rozkurczową nazywamy ciśnieniem tętna, poniewaŜ wyczuwa się ją jako rozciągnięcie ściany tętniczej (pulsacja objętościowa) tzn. jako tętno. Im szybszy wyrzut komorowy i im on sam jest większy tym większe będzie ciśnienie
skurczowe. Wzrost ciśnienia tętniczego jest wywołany nie bezpośrednio zwiększoną objętością krwi w tętnicach, lecz rozciągnięciem
ich ściany i napięciem spręŜystym. JeŜeli objętościowy współczynnik spręŜystości aorty zwiększy się (aorta zesztywnieje), to ta sama
objętość krwi wyrzuconej do aorty wywoła wyŜsze napięcie spręŜyste ścian aorty i w konsekwencji wywoła większe ciśnienie skurczowe niŜ w przypadku aorty o bardziej rozciągliwych ścianach. Aorta w swym początkowym przebiegu jest bardziej rozciągliwa niŜ tętnice
obwodowe, dlatego aorta piersiowa magazynuje znaczną część objętości wyrzutowej, przekrój aorty wzrasta na szczycie wyrzutu lewokomorowego o ok.10%, podczas gdy aorty brzusznej o 5%, a duŜych tętnic kończyn o 3%.
Wysokość ciśnienia skurczowego jest tym większa im większa jest objętość wyrzutowa serca i szybkość wyrzutu oraz im wyŜszy współczynnik spręŜystości objętościowej aorty. Ciśnienie rozkurczowe jest tym mniejsze im
wolniejszy jest rytm serca, im wyŜszy współczynnik spręŜystości aorty i im mniejszy opór obwodowy przepływu.
Amplituda skurczowo-rozkurczowa wzrasta w stanach zesztywnienia aorty (miaŜdŜyca, zmiany kiłowe, zmiany
starcze), przy czym ani objętość wyrzutowa, ani ciśnienie średnie nie ulega zwiększeniu. Innym stanem, w którym wzrasta wybitnie
ciśnienie skurczowe a maleje rozkurczowe jest niedomykalność zastawek półksięŜycowatych aorty. Zwiększa się wtedy odpływ krwi w
czasie rozkurczu, poniewaŜ krew cofa się z powrotem do lewej komory. Z kolei w czasie skurczu lewej komory wzrasta wyrzut do
aorty, poniewaŜ objętość późnoskurczowa przepełnionej lewej komory jest znacznie większa i zgodnie z prawem serca Starlinga,
skurcz komory jest silniejszy.
Na ogół podwyŜszenie ciśnienia rozkurczowego przemawia za wzrostem a obniŜenie za redukcją obwodowego oporu naczyniowego. Wzrost ciśnienia skurczowego sugeruje natomiast zwiększenie objętości wyrzutowe serca lub zesztywnienie aorty.
(Traczyk, t.II)
(W malym traczyku jest o regulacji cisnienia tetniczego krw na str. 383, ale Konturek nie zalicza odruchow do czynników kształtujących cisnienie tetnicze,
Rozkład ciśnień w układzie krąŜenia.
Opór krąŜenia jest zmienny w kolejnych odcinkach układu krwionośnego. Szeregowo ułoŜonym oporom przepływu odpowiada
liniowy spadek ciśnienia od lewej komory do prawego przedsionka w duŜym krąŜeniu i od prawej komory do lewego przedsionka w
krąŜeniu płucnym (małym). Tam, gdzie opór naczyniowy jest największy, w drobnych tętniczkach (arteriole), ciśnienie napędowe zuŜywa się najbardziej i spadek ciśnienia jest ostry. Średnie ciśnienie w tętnicach przekroju 3-5 mm jest niewiele niŜsze niŜ w aorcie i
wynosi około 90 mm Hg. Ciśnienie w małych tętnicach utrzymuje się jeszcze na poziomie 70-80 mm Hg. Dopiero po pokonaniu wysokiego oporu najmniejszych tętniczek (arterioli) o małym przekroju, ciśnienie spada do około 35 mm Hg. Takie samo jest ciśnienie w
części tętniczej naczyń włosowatych. W ich części Ŝylnej ciśnienie obniŜa się do 15-20 mm Hg.
Podobną wartość ma ciśnienie w małych Ŝyłkach. ObniŜa się ono stopniowo w miarę przesuwania się krwi do prawego przedsionka do średnio 5 mm Hg w prawym przedsionku i około 7-8 mm Hg w przedsionku lewym.
Zmiana pozycji ciała z poziomej na pionową nie zmienia jedynie ciśnienia w płaszczyźnie przebiegającej około 5 cm poniŜej
przepony. Jest to tzw. płaszczyzna hydrostatycznie obojętna. PoniŜej tej płaszczyzny ciśnienie krwi w pozycji stojącej jest wyŜsze,
powyŜej zaś niŜsze od ciśnienia od ciśnienia w pozycji poziomej. Na połoŜenie płaszczyzny hydrostatycznie obojętnej wpływa rozciągliwość (podatność) naczyń krwionośnych. Płaszczyzna hydrostatycznie obojętna przesuwa się zawsze w kierunku obszaru o naczyniach
najbardziej rozciągliwych, na który działa słup hydrostatyczny krwi. W dolnej połowie ciała poniŜej serca znajduje się wiele duŜych
rozciągliwych Ŝył o duŜej podatności i dlatego tam przesuwa się płaszczyzna ciała hydrostatycznie obojętna. CięŜar słupa krwi, poczynając od płaszczyzny hydrostatycznie obojętnej do naczyń stóp (odległość około 122 cm u osobnika średniego wzrostu), wywiera ciśnienie hydrostatyczne równe 122 cm H2O, czyli około 90 mm Hg. Ciśnienie to dodaje się do średniego ciśnienia tętniczego w aorcie
na poziomie płaszczyzny hydrostatycznie obojętnej, w przybliŜeniu 95-100 mm Hg, i do ciśnienia Ŝylnego, i rzeczywiste średnie ciśnienie w tętnicach na poziomie stóp wynosi około 100+90= 190 mm Hg, a ciśnienie w Ŝyłach stóp przekracza 90 mm Hg. W tętnicach
głowy, połoŜonej około 40-50 cm powyŜej płaszczyzny hydrostatycznej obojętnej, ciśnienie słupa krwi o tej wysokości, czyli około 2535 mm Hg, odejmuje się od średniego ciśnienia tętniczego i jego wartość spada tam do około 65 mm Hg. W rozgałęzieniu tętnicy
szyjnej wspólnej ciśnienie jest mniejsze o 25 mm Hg od ciśnienia w aorcie w płaszczyźnie hydrostatycznie obojętnej i wynosi 75 mm
Hg, zaleŜnie od budowy ciała i długości szyi.
Czynnik hydrostatyczny nie wpływa na gradient ciśnień (ciśnienie napędowe), poniewaŜ -zgodnie z prawem naczyń połączonych – ciśnienie zwiększa się lub zmniejsza dokładnie o tę sama wartość zarówno w tętnicach jak i w Ŝyłach. W rezultacie róŜnica ciśnień i ciśnienie napędowe pozostaje niezmienione bez względu na pozycję ciała. Błędny jest pospolity pogląd, sprzeczny z prawem
naczyń połączonych, Ŝ powrót Ŝylny do serca jest, dlatego mniejszy w pozycji stojącej, Ŝe krew „płynie pod górę”. Przyczyna tego
utrudnienia jest inna. Znacznie zwiękza się ciśnienie w naczyniach dolnej połowy ciała. Zwiększenie ciśnienia transmularnego rozciąga
przede wszystkim naczynia Ŝylne, poniewaŜ ich podatność jest znacznie wieklsza niŜ tętnic. Po przejściu do pozycji stojącej około 400
ml krwi zostaje nagle zatrzymane w rozciągniętych Ŝyłach dolnej połowy ciała. Ta krew zostaje wyłączona z krąŜenia, zmniejsza się
objętość krwi centralnej w naczyniach klatki piersiowe i powrót Ŝylny. Skutki hemodynamiczne są takie same jak przy utracie krwi. U
zdrowego człowieka uruchomione zostaja natychmiast odruchowe mechanizmy regulacyjne obarczenia baroreceptorów tętniczych i
mechanoreceptorow sercowo-płucnych (reakcja ortostatyczna układu krąŜenia). w Ŝyłach połoŜonych poniŜej serca ciśnienie w pozycji
stojącej spada poniŜej ciśnienia atmosferycznego i dochodzi do zapadania Ŝył. śyły klatki piersiowej nie zapadają się w pozycji stojacej
dzięki otaczającemu ujemnemu ciśnieniu w klatce piersiowej, które sprawia, ze ciśnienie transmularne nie zmienia się mimo zmniejszenia ciśnienia wewnątrz naczyń krwionośnych. W prawym przedsionku średnie ciśnienie obniŜa się w pozycji stojącej do poziomu
strona 45
ciśnienia atmosferycznego, tzn. do 0, ale ciśnienie transmuralne nadal rozciąga ściany przedsionka, poniewaŜ otaczające ciśnienie
zewnętrzne w klatce piersiowej jest niŜsze od atmosferycznego. Czynnik hydrostatyczny obniŜa takŜe ciśnienie wewnątrzczaszkowe.
Dlatego ciśnienie transmuralne w Ŝyłach mózgu i opon mózgowych nie zmienia się, mimo połoŜenia ich powyŜej płaszczyzny hydrostatycznie obojętnej i obniŜenia ciśnienia w tętnicach zaopatrujących mózg. Dzięki temu Ŝyły mózgu i opon nie zapadają się w pozycji
pionowej ciała. zapadanie następuje dopiero po otwarciu czaszki. MoŜe wtedy dojść nawet do wciągania do Ŝył powietrza atmosferycznego i do zatorów powietrznych. Podobne niebezpieczeństwo zagraŜa przy otwarciu duŜych Ŝyl na szyi, w których – zwłaszcza
podczas wdechu – ciśnienie zmniejsza się poniŜej wartości ciśnienia atmosferycznego.
Wysokie ciśnienie hydrostatyczne w naczyniach włoskowatych stóp zwiększa filtracje i przechodzenie wody do tkanek,. Dlatego
przy dłuŜszym przebywaniu nieruchomo pozycji stojącej, a nawet siedzącej, występuje lekkie obrzmienie stóp. Obrzękowi przeciwdziała obarczenie baroreceptorów tętniczych i odruchowy skurcz naczyń oporowych przedwłośniczkowych, uniemoŜliwiający nadmierne
zwiększenie ciśnienia filtracyjnego w naczyniach włoskowatych.
Czynnik grawitacyjny moŜe ulec znacznemu wzmocnieniu pod wpływem dodatkowych przyśpieszeń działających na organizm,
np. u pilotów samolotów nurkowych, a zwłaszcza przy startach rakiet kosmicznych.
Składowe oporu obwodowego.
Naczyniami oporowymi są małe tętniczki, w których następuje największy spadek ciśnienia krwi. Krew dopływająca do nich na
poziomie serca ma średnie ciśnienie 12 kPa, czyli średnie ciśnienie w zbiorniku tętniczym, zaś po przepłynięciu przez nie spada do 4,6
kPa. Ich błona mięśniowa jest pod stałą kontrolą ośrodków naczyniozweŜających. Gdy pojawia się zapotrzebowanie na tlen w danym
obszarze naczyniowym, wówczas małe tętniczki tam występujące rozszerzają się, a w innych rejonach zwęŜają, tak, aby krew odpływająca ze zbiornika tętniczego nie zmniejszała się. Jeśli jednak zostanie otwarta większa liczba naczyń oporowych, wówczas odpływ
krwi zwiększa się i obniŜa ciśnienie w zbiorniku tętniczym. W następstwie tego, mechanizmy kontrolujące układ sercowo-naczyniowy
przyśpieszają pracę serca i jego pojemność minutowa wzrasta, tak, aby odpływ krwi został zrównowaŜony przez dopływ. Czynność
naczyń oporowych moŜna przyrównać do czynności kurków, które są w większości zakręcone, przepuszczając niewielką ilość krwi.
Pojawiające się zapotrzebowanie danego narządu na krew powoduje otwarcie w nim naczyń oporowych, zaś w innym miejscu ich
zakręcenie.
Opór naczyniowy jest pokonywany prze róŜnice ciśnień w zbiorniku tętniczym, a zbiornikiem Ŝylnym.
Całkowity opór naczyniowy – TPR obejmuje wszystkie naczynia krąŜenia duŜego: tętnice, tętniczki, naczynia przedwłosowate
tętnicze, naczynia włosowate i Ŝyły. Największe jednak znaczenie dla oporu naczyniowego maja jednak naczynia oporowe, czyli małe
tętniczki i naczynia przedwłosowate tętnicze. To właśnie ich mała średnica jest przyczyna największego spadku ciśnienia spośród wymienionych naczyń. Opór naczyniowy – R jest wprost proporcjonalny do róŜnicy ciśnień pomiędzy zbiornikami tętniczymi i Ŝylnymi – P i
wrotnie proporcjonalny do pojemności minutowej serca Q.
R = P/ Q
Opór naczyniowy wyraŜony jest w jednostkach obwodowego oporu naczyniowego – PRU.
Jednostkę oporu naczyniowego stanowi stosunek róŜnicy ciśnień krwi w kPa (mm Hg) – P do ilości przepływającej krwi w ml/s
– F:
PRU = P/F
Po dokonaniu zaokrągleń liczbowych moŜna przyjąć, ze róŜnica średnich ciśnień (P) pomiędzy zbiornikami tętniczym i Ŝylnym
krąŜenia duŜego wynosi u człowieka 13,3 kPa. W czasie 1 sek przepływa ze zbiornika tętniczego duŜego do zbiornika Ŝylnego duŜego
100 ml krwi. Te wartości wyznaczają jedną jednostkę obwodowego oporu naczyniowego.
1 PRU = róŜnica ciśnień 13,3 kPa (100 mm Hg) / przepływ krwi 100ml/s
Całkowity obwodowy opór naczyniowy w warunkach przeciętnych Ŝycia człowieka wynosi jedną jednostkę oporu naczyniowego, TPR = 1 PRU. W czasie skurczu naczyń oporowych całkowity obwodowy opór naczyniowy Mozę wzrosnąć do 4 jednostek: TPR = 4
PRU, w czasie ich rozkurczu zaś moŜe się obniŜyć do ¼ jednostki: TPR = 0,25 PRU.
Całkowity płucny opór naczyniowy jest około 10 razy niŜszy od całkowitego obwodowego oporu naczyniowego (TPR). Wynika
stąd, Ŝe róŜnica pomiędzy średnimi ciśnieniami w zbiorniku tętniczym płucnym i zbiorniku Ŝylnym płucnym jest niewielka, wynosi
bwiem około 1 kPa. Całkowity płucny opór naczyniowy w stanach chorobowych Mozę wzrosnąć nawet do 1,0 PRU lub obniŜyć się do
0,03 PRU.
Ośrodek krąŜenia – lokalizacja i funkcja.
KrąŜenie krwi jest kontrolowane przez dwa ośrodki sercowy i naczynioruchowy.
Ośrodki sercowe, odpowiedzialne za przyspieszenie (ośrodek przyspieszający) i zwolnienie (ośrodek zwalniający) rytmu serca, znajdują się w tworze siatkowatym i podwzgórzu, regulują aktywność włókien dosercowych współczulnych i n. błędnego.
Ośrodek sercowy przyspieszający pracę serca znajduje się w rogach bocznych rdzenia kręgowego w części piersiowej w
segmentach Th1-Th5. Neurony tego ośrodka wysyłają impulsy do serca we włóknach przedzwojowych do zwojów pnia współczulnego
i zwojów współczulnych szyjnych (górnego, środkowego i dolnego).
Serce jest unerwione przez pozazwojowe włókna układu współczulnego pochodzące głównie ze zwojów gwiaździstych oraz
szyjnych, włókna te wydzielają noradrenalinę.
Ośrodek zwalniający pracę serca znajduje się w rdzeniu przedłuŜonym, stanowią go neurony naleŜące do jądra grzbietowego
nerwu błędnego. Neurony tego jądra za pośrednictwem włókien eferentnych biegnących do serca w nerwach błędnych, czyli włókien
typu B i przywspółczulnych komórek zazwojowych znajdujących się w samym sercu zwalniają jego pracę. Unerwienie przywspółczulne
pochodzi z obu pni nerwu błędnego, włókna te wydzielają acetylocholinę.
U człowieka ośrodek zwalniający pracę serca wykazuje stałą przewagę nad ośrodkiem przyspieszającym pracę serca. Wyłączenie wpływu obu ośrodków na serce powoduje w spoczynku wzrost częstotliwości skurczów z 72 do 100 na minutę.
strona 46
Obydwa ośrodki stanowią końcowa wspólną drogę dla impulsacji biegnącej z kory, podwzgórza oraz receptorów w układzie
sercowo naczyniowym.
Z kory mózgowej i podwzgórza impulsy biegną za pośrednictwem neuronów tworu siatkowatego. Pobudzenie pól ruchowych
w korze mózgowej oraz ośrodków motywacyjnych w podwzgórzu powoduje hamowanie czynności neuronów jądra grzbietowego nerwu błędnego. Ośrodek w części piersiowej rdzenia kręgowego, przyśpieszający pracę serca, uzyskuje przewagę i częstość skurczów się
zwiększa.
Impulsacja z receptorów w układzie sercowo- naczyniowym na drodze odruchowej zwalnia lub przyspiesza częstość skurczów serca. Rozciągnięcie ścian tętnic przez podwyŜszone ciśnienie krwi draŜni baroreceptory w ścianie łuku aorty i zatokach tętnic
szyjnych wewnętrznych. Pod wpływem impulsacji biegnącej od baroreceptorów przez włókna aferentne nerwów IX i X ośrodek zwalniający pracę serca zostaje pobudzony i częstość skurczów serca maleje. Spadek ciśnienia tętniczego powoduje przyśpieszenie pracy
serca na drodze odruchowej dzięki temu, Ŝe ośrodek zwalniający pracę serca zostaje zahamowany.
Ośrodek naczynioruchowy jest zlokalizowany w tworze siatkowatym rdzenia przedłuŜonego. WyróŜniamy tam dwie części
tego ośrodka:
•
Część presyjną (zwęŜającą)
•
Część depresyjną (rozszerzającą)
Część presyjna- jej neurony poprzez neurony w rogach bocznych rdzenia kręgowego w części piersiowej i lędźwiowej przekazują pobudzenie do zwoi współczulnych utrzymujących naczynia krwionośne w stałym napięciu. Biorą w tym udział włókna naczyniozwęŜające
typu Cs, a wielkość impulsacji jest wypadkową:
•
Impulsacji eferentnej z wyŜszych ośrodków OUN (kory mózgowej, układu limbicznego, tworu siatkowatego śródmózgowia, ośrodka oddechowego w rdzeniu przedłuŜonym)
•
Impulsacji aferentnej (chemoreceptory- kłębuszki szyjne i aortalne)
Strefa presyjna jest równieŜ wraŜliwa na zmiany pręŜności O2 oraz C O2 w krwi tętniczej.
Część depresyjna- wpływa hamująco na strefę presyjną poprzez zmniejszenie impulsacji we włóknach naczyniozwęŜajacych,
co w konsekwencji prowadzi do rozszerzenia naczyń krwionośnych i spadku oporu naczyniowego. Konkretnie to wpływa hamująco na
rogi boczne.
Pobudzenie części depresyjnej odbywa się poprzez wzrost impulsacji z baroreceptorów zlokalizowanych w zatoce szyjnej, łuku aorty oraz w innych miejscach, a takŜe obniŜenie pręŜności C O2 we krwi tętniczej. Strefa depresyjna oddziałuje na układ krwionośny pośrednio, poprzez strefę presyjną.
Skurcz błony mięśniowej małych tętniczek zwiększa opór naczyniowy, a tym samym zmniejsza przepływ krwi ze zbiornika
tętniczego do Ŝylnego i podwyŜsza ciśnienie w zbiorniku tętniczym, rozkurcz mięśniówki powoduje przeciwny efekt.
Światło tętniczek jest kontrolowane ogólnie:
•
Na drodze nerwowej (patrz wyŜej)
•
Na drodze humoralnej, przez ośrodki nerwowe kontrolujące wydzielanie hormonów
Oraz kontrolowane miejscowo przez odruchy i działające miejscowo czynniki naczyniorozszerzające i zwęŜające. W pewnej
niezaleŜności od ośrodka naczynioruchowego w rdzeniu przedłuŜonym pozostaje współczulny układ rozszerzający naczynia krwionośne
w mięśniach szkieletowych. Zaczyna się on w korze mózgowej, skąd impulsy biegną za pośrednictwem neuronów podwzgórza i tworu
siatkowatego śródmózgowia do neuronów rogów bocznych rdzenia kręgowego. Impulsy biegnące od tych neuronów powodują rozszerzenie naczyń krwionośnych w mięśniach szkieletowych i zwiększają przepływ krwi przez nie.
Mechanizmy regulacyjne układu krąŜenia: lokalne (przekrwienie czynnościowe i reaktywne) i układowe (odruchy z baroreceptorów- odruch Herringa, Cyona- Ludwiga, Bainbridge’a, Bezolda- Jarischa i z chemoreceptorów oraz wyŜszych struktur OUN).
Lokalne mechanizmy regulacji- mięśnie gładkie naczyń krwionośnych wykazują stałe napięcie toniczne i zaleŜy ono od dwóch
czynników:
•
Miogenny automatyzm mięśni gładkich
•
Stała impulsacji włókien współczulnych
Miogenny automatyzm utrzymujący napięcie naczyń krwionośnych tworzy napięcie podstawowe, które zawsze pozostaje w
naczyniu, nawet po całkowitym jego odnerwieniu.
Drugi czynnik tworzy napięcie neurogenne ściśle związane z włóknami współczulnymi. Wzajemne zaleŜności między przewagą napięcia podstawowego nad neurogennym układają się w zaleŜności od funkcji zaopatrywanych narządów. W naczyniach krwionośnych zaopatrujących narządy gdzie ma miejsce duŜa przemiana materii i duŜe uŜyci tlenu obserwujemy przewagę napięcia podstawowego nad neurogennym. W innych naczyniach, które regulują przepływ w zakresie regulacji całego organizmu przewaŜa składowa
neurogenna.
W czasie maksymalnej aktywności narządów dochodzi do maksymalnego rozszerzenia naczyń i wtedy mamy do czynienia z
przekrwieniem czynnościowym (np. mięśnie podczas duŜego wysiłku fizycznego).
Przekrwienie reaktywne natomiast, to zjawisko związane ze wzrostem przepływu krwi w obszarze wcześniej niedokrwionym.
DuŜą rolę w miejscowej regulacji, poza lokalnymi metabolitami wydzielanymi zarówno podczas pracy narządu jak i jego niedotlenienia, odgrywają komórki śródbłonka naczyniowego. Komórki te uwalniają szereg czynników, które rozszerzają lub zwęŜają naczynia krwionośne. Do czynników naczyniozwęŜających zaliczamy prostacykliny (zmniejszają takŜe agregację płytek) oraz prostaglandyny PGE.
ZwęŜająco na naczynia wpływają prostaglandyny PGF oraz tromboksan.
Wykazano takŜe, Ŝe komórki śródbłonka produkują czynnik rozluźniający mięśniówkę naczyń (EDRF), czynnik ten to tlenek
azotu wytwarzany równieŜ przez leukocyty i podczas orgazmu. Do jego wytwarzania i wydzielania niezbędne są jony wapnia. Wydzielanie EDRF odbywa się w sposób ciągły, co powoduje zmniejszenie tonicznego napięcia naczyń tętniczych. UwaŜa się Ŝe większość
transmiterów układu autonomicznego, które rozszerzają naczynia, jak i niektórych czynników humoralnych, nie działa bezpośrednio na
mięśniówkę naczyń tylko za pośrednictwem EDRF. W błonie komórkowej śródbłonka naczyń znajdują się receptory, poprzez które
działają substancje uwalniające EDRF rozszerzając naczynia.
Śródbłonek wydziela równieŜ śródbłonkowy czynnik kurczący EDCF. Są nim trzy polipeptydy endotelina pierwsza, druga i
trzecia.
Uwalnianie NO w większych ilościach następuje pod wpływem acetylocholiny, bradykininy oraz vasoaktywnego peptydu jelitowego (VIP)- prowadzi do rozszerzania tętniczek.
strona 47
Uwalnianie endoteliny pierwszej prowadzącej do skurczu tętniczek powoduja: adrenalina, wazopresyna, angiotensyna II oraz
interleukina 1.
Przepływ krwi jak równieŜ ciśnienie tętnicze podlega równieŜ regulacji przez ośrodek krąŜenia na drodze odruchowej. WyróŜniamy następujące odruchy:
•
Odruchy z mechanoreceptorów:
1. odruch zatokowy Heringa
2. odruch aortalny Cyona- Ludwiga
3. odruch Bezolda- Jarischa
4. odruch z mechanoreceptorów obszaru sercowo- płucnego
5. odruch Bainbridge’a
•
odruch Aschnera
•
odruch Goltza
Odruchy z mechanoreceptorów. Ich receptory zlokalizowane są w obrębie zatok szyjnych (odruch zatokowy Heringa) oraz
łuku aorty (odruch aortalny Cyona- Ludwiga). Bodźcem dla ich pobudzenia jest wzrost ciśnienia tętniczego, co powoduje odkształcenie
mechaniczne naczyń. Droga środkowa to nerw zatokowy (gałązki nerwu IX) w odruchu Heringa oraz nerw aortalny (dośrodkowe gałązki n. X) w odruchu Cyona- Ludwiga. W odruchach tych wyróŜniamy składową sercową i naczyniową.
Składowa sercowa jest realizowana poprzez pobudzenie jąder nerwu błędnego, co prowadzi do wzrostu impulsacji i w efekcie do ujemnych tropizmów spowalniających serce, obserwuje się równieŜ odruchowe zahamowanie tonicznej aktywności współczulnych nerwów sercowych.
Składowa naczyniowa zachodzi poprzez pobudzenie strefy depresyjnej, która wpływa hamująco na strefę presyjną. Wyhamowanie strefy presyjnej prowadzi do zmniejszenia jej tonicznej aktywności co powoduje rozszerzenie naczyń krwionośnych, spadek
oporu naczyniowego i wzrost przepływu krwi.
Podobne efekty moŜna otrzymać w wyniku pobudzenia mechanoreceptorów zlokalizowanych w lewej komorze oraz w naczyniach wieńcowych poprzez mechaniczne rozciągnięcie ścian komór.
Odruchy z lewej komory moŜna takŜe wywołać na drodze farmakologicznej poprzez podanie weratryny, weratydyny (alkaloid), nikotyny oraz serotoniny. Związki te prowadzą do zwiększenia pobudliwości mechanoreceptorów, Pobudzenie realizowane jest
poprzez mechanoreceptory mimo chemicznego działania tych związków. Efekt końcowy (działanie na ukł. krąŜenia) jest taki sam jak w
odruchu zatokowym (składowa sercowa oraz naczyniowa). Odruch ten nazywamy odruchem Bezolda- Jarischa.
Bodźcem pobudzającym receptory obszaru sercowo płucnego, naleŜącego do niskociśnieniowej części ukł. krąŜenia, jest rozciągnięcie ścian naczyń poprzez zwiększoną objętość krwi zawartej w sercu i naczyniach klatki piersiowej. Odpowiedź krąŜeniowa na te
odruchy to składowa sercowa i naczyniowa taka jak w przypadku innych mechanoreceptorów.
Odruch Bainbridgea powstaje poprzez pobudzenie receptorów (typ B) zlokalizowanych w prawym przedsionku. Pobudzenie
następuje w wyniku nagłego zwiększenia powrotu Ŝylnego (szybkie doŜylne wprowadzenie duŜej ilości płynów). Efektem końcowym
wystąpienia tego odruchu jest wzrost aktywności impulsacji w dosercowych włóknach współczulnych i przyśpieszenie akcji serca (składowa sercowa), jak równieŜ obserwuje się zwęŜenie naczyń krwionośnych (składowa naczyniowa).
Odruch Aschnera oraz odruch Goltza to odruchy krąŜeniowe, które wpływają na akcje serca (wpływ na naczynia nie jest dokładnie
poznany). W odruchu Aschnera poprzez ucisk na gałki oczne dochodzi do zwolnienia akcji serca. Podobna reakcję otrzymuje się w
odruchu Goltza gdy uciskamy splot słoneczny. W obu odruchach dochodzi do pobudzenia jąder nerwu błędnego.
Tętno – cechy tętna.
Tętnem nazywamy falisty ruch tętnic, który powstaje w wyniku czynności serca i elastyczności tętnic. Objętość wyrzutowa
lewej komory wtłaczana do aorty powoduje jej rozciągnięcie, wzrost ciśnienia i powstanie fali ciśnieniowej. Towarzyszące jej odkształcenie ścian naczyń tętniczych określa się jako falę tętna. Prędkość rozchodzenia się fali tętna zaleŜy od rodzaju naczyń (elastyczności i
przebiegu) i wynosi ona w aorcie od 5 do 9 m/sek. Zapis fali tętna rejestrowany jest w postaci ramienia wstępującego i zstępującego.
Na ramieniu zstępującym występuje załomek zwany falą dykrotyczną. Spowodowana jest ona poprzez odbicie krwi od zamkniętych
zastawek aorty. Prędkość rozchodzenia się fali tętna zaleŜy od średnicy naczynia oraz grubości jego ściany.
Własności tętna: częstotliwość, wypełnienie, napięcie, chybkość oraz miarowość.
Częstotliwość tętna – jest to liczba uderzeń na minutę – 60 ÷ 80. U dzieci 90 ÷140. WyróŜniamy tętno:
1.
2.
tętno wolne – pulsus rarus,
tętno szybkie – pulsus frequens
Wypełnienie tętna – zaleŜy ono od amplitudy ciśnienia tętniczego ( róŜnica skurczowo – rozkurczowa.
ZaleŜnie od wypełnienia wyróŜniamy:
1.
2.
3.
4.
tętno duŜe – pulsus magnus . Dobrze wypełnione, o wysokiej fali.
tętno małe – pulsus parvus. Posiada małą falę.
tętno dziwacze – pulsus paradoxus. Zmniejszenie wypełnienia tętna, aŜ do zupełnego jego zaniku w czasie głębokiego wdechu oraz zwiększenie fali w czasie wydechu,
tętno naprzemienne – pulsus alterans. Występuje tutaj na przemian fala tętna słabiej lub silniej wypełniona.
Napięcie tętna – oceniamy siłę oporu, jaki przeciwstawia tętnica przy badaniu palpacyjnym.
WyróŜniamy:
1.
2.
tętno twarde – pulsus durus. Tętno stałe zarówno w okresie ciśnienia skurczowego jak i rozkurczowego
tętno miękkie – pulsus mollis.
strona 48
Chybkość tętna – jest to szybkość wypełniania i opróŜniania się tętnicy.
1.
2.
tętno szybkie – pulsus celer. Fala tętna szybko się podnosi oraz szybko opada, Posiada ostry wierzchołek.
tętno leniwe – pulsus tardus. Fala tętna płaska a róŜnica skurczowo – rozkurczowa rozciągnięta.
Miarowość tętna – polega ona na tym, Ŝe poszczególne fale tętna występują w takich samych odstępach czasujak równieŜ wysokości fali tętna są jednakowe. Tętno nie spełniające w/w warunków określane jest tętnem niemiarowym.
WyróŜniamy:
1.
2.
3.
Niemiarowość oddechowa.
Niemiarowość ekstrasystoliczną.
Niemiarowość zupełną.
KrąŜenie Ŝylne – mechanizmy powrotu Ŝylnego
KrąŜenie Ŝylne stanowi zbiornik niskooporowy i niskociśnieniowy. Gromadzi się tam około 2,5l krwi, co stanowi 50% objętości krwi. Powierzchnia przekroju Ŝył jest wielokrotnie większa w porównaniu a tętnicami, co prowadzi do mniejszego przepływu jak
równieŜ oporu naczyniowego. Ściany Ŝył posiadają niewielką ilość włókien spręŜystych oraz mięśni gładkich, co powoduje ich większą
rozciągliwość.
W Ŝyłach są zastawki, które wymuszają jednokierunkowy przepływ i zapobiegają cofaniu się krwi. Przy niewydolności zastawek dochodzi do powstawania obrzęków (wzrost ciśnienia filtracyjnego).
Krew przepływa od drobnych Ŝyłek w kierunku prawego przedsionka. Ten kierunek przepływu jest moŜliwy dzięki:
-
Ssącemu działaniu ruchów oddechowych oraz pracy serca. Wczasie oddychania zmienia się ciśnienie w klatce
piersiowej, co powoduje zasysanie krwi. W czasie wdechu ciśnienie w klatce piersiowej obniŜa się od –2,5 do –6,0
mmHg. Siły ssące działające w ten sposób nazywamy vis a fronte,
-
Istniejącemu gradiętowi ciśnienia – vis a tergo. Ciśnienie w początku układu Ŝylnego wynosi 15 ÷ 20 mmHg., a
średnie ciśnienie w prawym przedsionku waha się w zakresie 0 ÷ 3 mmHg. Przepływ w układzie Ŝylnym zachodzi przy
ciśnieniu 17mmHg. Gradient ten jest 5-krotnie mniejszy niŜ w układzie tętniczym(układ Ŝylny jest układem niskooporowym).
-
Pompie mięśniowej – vis a laterale. Odbywa się on dzięki skurczom mięśni szkieletowych. Odgrywa to duŜą rolę
przy pionizacji. W tych warunkach ciśnienie w kończynach dolnych wzrasta nawet do około 80mmHg. Powoduje to
zmniejszenie powrotu Ŝylnego. Właśnie skurcze mięśniowe obniŜają wysokie ciśnienie w kończynach dolnych do
30mmHg.
-
ZwęŜeniu naczyń Ŝylnych. Proces ten zachodzi dzięki odpowiedzi mięśni gładkich układu Ŝylnego na pobudzenie
współczulne (krąŜenie Ŝylne posiada niewielkie unerwienie współczulne: głównie nerw trzewny) co prowadzi do
wzrostu powrotu Ŝylnego.
Od objętości krwi krąŜącej (TBV) – wzrost TBV powoduje zwiększenie dopływu krwi do prawego przedsionka
KrąŜenie mózgowe – funkcja, regulacja
KrąŜenie mózgowe jest jednym z podstawowych obszarów krąŜeniowych w organizmie człowieka w związku z zapewnieniem
ukrwienia centralnego układu nerwowego (OUN). Brak ukrwienia trwającego dłuŜej niŜ 4min. prowadzi do nieodwracalnych zmian w
tkance nerwowej.
ANATOMIA KRĄśENIA MÓZGOWEGO
KrąŜenie mózgowe posiada dopływy z dwóch źródeł:
1.
2.
tętnice kręgowe (dwie) łączące się w tętnicę podstawną mózgu,
tętnice szyjne wewnętrzne.
Naczynia krwionośne łączą się poprzez rozgałęzienia naczyń tworząc koło tętnicze Wilisa. Krew z krąŜenia mózgowego odpływa Ŝyłą wielką mózgu do zatok opony twardej, które równieŜ zbierają krew z opon mózgu. Krew powraca w kierunku serca poprzez
Ŝyły szyjne wewnętrzne.
Przepływ przez mózg wynosi od 750 do 1000ml, co stanowi około 15% objętości minutowej serca. W związku z duŜą aktywnością metaboliczną tkanki mózgowej przepływ krwi utrzymuje się na duŜym poziomie i wynosi 50ml/min./100g tkanki. ZuŜycie tlenu
wynosi 3,5ml/min./100g tkanki.
CZYNNIKI REGULUJĄCE PRZEPŁYW MÓZGOWY
W krąŜeniu mózgowym, podobnie jak w krąŜeniu nerkowym czy krąŜeniu wieńcowym, występuje proces autoregulacji przepływu. Mechanizm ten polega na utrzymaniu przepływu na względnie stałym poziomie w zakresie 50÷140mmHg. W autoregulacji odgrywają rolę mechanizmy:
1.
Miogenny – polega on na tym, Ŝe komórki mięśni gładkich o typie komórek rozrusznikowych ( pozbawionych unerwienia)
odpowiadają skurczom na rozciągnięcie ściany naczynia (wzrost ciśnienia tętniczego).
2.
Metaboliczny – w tym mechanizmie główną rolę odgrywają zmiany pręŜności CO i jonów H. Wzrost pręŜności obu czynników powoduje silne rozszerzenie naczyń mózgowych i wzrost przepływu krwi. W regulacji metabolicznej waŜną rolę
odgrywa równieŜ adenozyna (produkt miejscowego niedotlenienia), będąca czynnikiem naczyniorozszerzającym.
strona 49
Regulacja nerwowa przepływu mózgowego głównie dotyczy duŜych naczyń oraz naczyń opony miękkiej. Naczynia mózgowe posiadają podwójne unerwienie:
1.
Przywspółczulne – pobudzanie włókien tego układu powoduje rozszerzenie naczyń mózgowych.
2.
Współczulne – włókna tego układu mogą zarówno rozszerzać jak i zwęŜać naczynia w zaleŜności od pobudzenia receptorów. ZwęŜanie naczyń następuje w wyniku pobudzenia receptora α, natomiast rozszerzenie jest realizowane poprzez
receptor β 2.
W regulacji krąŜenia mózgowego ma równieŜ swój udział poziom ciśnienia płynu mózgowo-rdzeniowego (SCF). Z jednej strony
wzrost SCF powoduje zmniejszenie przepływu mózgowego, jednakŜe z drugiej strony powoduje wzrost ogólnego ciśnienia
tętniczego( odruch Cuschinga). Następuje to na drodze odruchowej, zapoczątkowanej pobudzeniem ośrodków rdzenia przedłuŜonego, który zostaje uaktywniony poprzez hipoksję spowodowaną zmniejszonym przepływem krwi. PodwyŜszone ciśnienie prowadzi
do utrzymania względnie stałego przepływu krwi, w krązeniu mózgowym. Efekt końcowy będzie zaleŜał od wypadkowej między lokalnym zmniejszeniem przepływu a wzrostem ciśnienia tętniczego. W przypadku znacznego wzrostu SCF będzie dochodziło do spadku
przepływu mózgowego.
Przepływ krwi przez mózg, w przeciwieństwie do przepływu krwi przez inne narządy, nie zmienia się istotnie w czasie pracy fizycznej i umysłowej, jak równieŜ w okresie czuwania i snu.
KrąŜenie wieńcowe – funkcja, regulacja
Jest jednym z najwaŜniejszym obszarów krąŜenia w organizmie. Zaopatruje mięsień sercowy, który pełni główną rolę w
utrzymaniu prawidłowej funkcji krąŜenia. Nie ma moŜliwości wytwarzania krąŜenia obocznego. Zaczopowanie naczyń wieńcowych
prowadzi do zapalenia mięśnia sercowego.
ANATOMIA KRĄśENIA WIEŃCOWEGO
1. Układ tętniczy
Krew dopływa do serca dwoma tętnicami wieńcowymi prawą i lewą, odchodzącymi od aorty tuŜ nad zastawkami półksięŜycowymi.
-
Tętnica wieńcowa prawa przebiega w bruździe wieńcowej, następnie w bruździe międzkomorowej tylnej i dochodzi
do koniuszka. Zaopatruje ona: prawy przedsionek, prawą komorę, część tylną przegrody międzkomorowej, część tylnej
ściany lewej komory oraz mięsień przewodnictwa ( szczególnie węzła zatokowo – przedsionkowego).
-
Tętnica wieńcowa lewa dzieli się na gałęzie: okalającą i międzykomorową przednią. Zaopatrują one: lewy przedsionek, lewą komorę, przednią część przegrody (mięsień przewodnictwa) oraz część przedniej komory prawej.
2. Układ Ŝylny serca.
Większość Ŝył wpada do prawego przedsionka za pośrednictwem zatoki wieńcowej będącej przedłuŜeniem Ŝyły wielkiej serca. Około 60% krwi z układu Ŝylnego wraca do zatoki wieńcowej a pozostała część uchodzi do serca Ŝyłami przednimi serca oraz
Ŝyłami najmniejszymi.
Przepływ wieńcowy wynosi 5% spoczynkowej objętości minutowej – 250ml/min, co stanowi 60 ÷ 80ml/100g/min. ZuŜycie tlenu przez mięsień sercowy wynosi około 6 ÷ 8ml tlenu/100g/min.
CZYNNIKI KSZTAŁTUJĄCE PRZEPŁYW WIEŃCOWY:
Fazy cyklu serca. Przepływ wieńcowy jest w znacznym stopniu modyfikowany przez fazy cyklu serca. W fazie skurczu izowolumetrycznego dochodzi do maksymalnego skurczu mięśnia sercowego i ucisku z zewnątrz na naczynia.
Jednocześnie ciśnienie w aorcie jest ciśnieniem rozkurczowym, co równieŜ zmniejsza perfuzję naczyń. W skurczu
izotonicznym (w fazie maksymalnego wyrzutu) dochodzi do wzrostu ciśnienia w aorcie, co powoduje, Ŝe mimo ucisku
na naczynia, wzrasta perfuzja naczyń wieńcowych. Przepływ w tętnicach wieńcowych nieznacznie wzrasta.
Największy przepływ wieńcowy występuje w czasie trwania fazy rozkurczu ( rozkurcz izowolumetryczny). Mięsień znajduje się w fazie relaksacji a ciśnienie w aorcie utrzymuje się na stosunkowo względnie wysokim poziomie.
-
Część akcji serca. Wpływ częstości akcji serca realizowany jest poprzez fazy cyklu serca. Przyspieszenie akcji serca powoduje skrócenie fazy rozkurczu komór i moŜe prowadzić do zmniejszenia przepływu.
-
Napięcie mięśnia sercowego. Wzrost napięcia powoduje spadek przepływu wieńcowego.
-
Adenozyna. Występuje w mięśniu sercowym. Jej stęŜenie wzrasta w czasie hipoksji, niedotlenienia, reaktywnego przekrwienia, wzrostu ciśnienia oraz podczas wysiłku fizycznego. Adenozyna jest głównym czynnikiem
rozszerzającym naczynia wieńcowe. Powoduje rozszerzenie małych tętnic (średnica mniejsza niŜ 1,0mm) proporcjonalnie bardziej niŜ duŜych (większych niŜ 1,0mm).
-
Autoregulacja. Proces autoregulacji moŜna zdefiniować jako wewnętrzną tendencję naczyń do utrzymania stałego
przepływu mimo zmiany perfuzyjnego ciśnienia tętniczego. Stałość przepływu wieńcowego obserwuje się gdy ciśnienie perfuzyjne mieści się w granicach od 60mmHg do 140mmHg.
-
O i CO. Niedotlenienie tętnicze jest czynnikiem powodującym vasodilatację (efekt naczyniorozszerzający)
niezaleŜnie od zmian metabolizmu w mięśniu sercowym. Jest ona bardziej widoczna, kiedy ciśnienie parcjalne tlenu
we krwi spada poniŜej 40mmHg. Mechanizm tego zjawiska jest nieznany, moŜe zaleŜeć od bezpośredniego wpływu na
mięśnie gładki naczyń lub moŜe działać poprzez wyzwolenie adenozyny. Wzrost ciśnienia parcjalnego CO wykazuje
równieŜ działanie vasodilatacyjne. Z samego niedotlenienia mięśnia sercowego uwalniane są takie związki, jak adenozyna czy histamina, które działają silnie rozkurczająco na mięśniówkę tętnic wieńcowych.
strona 50
-
Jony potasu i wapnia. Jony potasu są głównym kationem wewnątrzkomórkowym i uwaŜa się, Ŝe podczas wysiłku
mogą powodować lokalne rozszerzenie arterioli. Jony wapnia powodują vasokonstrykcję (efekt obkurczania
naczyń), co znalazło potwierdzenie po zastosowaniu leków blokujących kanały wapniowe w celu zwiększenia przepływu wieńcowego. Niemniej jednak podanie wapnia z zewnątrz nie odgrywa istotnej roli w lokalnej kontroli krąŜenia
wieńcowego.
Neuronalna regulacja krąŜenia. Na przepływ wieńcowy ma wpływ układ współczulny. Naczynia wieńcowe posiadają receptory α
oraz β . Głównie manifestuje się działanie receptorów β , które wykazują działanie naczyniorozszerzające. Ich działanie moŜna zaobserwować po zablokowaniu α receptora z pomocą regityny.
Działanie naczyniozwęŜające α receptorów jest raczej niewielkie. Wyjątkowe działanie adrenaliny, która w innych narządach
zmniejsza światło naczyń. Wazopresyna zmniejsza przepływ wieńcowy. Zwiększenie przepływu wieńcowego występuje pod wpływem
impulsacji przywspółczulnej biegnącej do serca przez nerwy błędne – n. X. Występuje tu takŜe hamujące działanie nerwu błędnego na
czynność serca.
KrąŜenie płucne – funkcja, regulacja
ANATOMIA
W obrębie krąŜenia płucnego wyróŜniamy: krąŜenie czynnościowe i krąŜenie odŜywcze. KrąŜenie czynnościowe – zapewnia prawidłową wymianę gazową w obrębie płuc. Rozpoczyna się pniem płucnym wychodząc z prawej komory (transport krwi odtlenowanej) a kończy się Ŝyłami płucnymi, które wpadają do lewego przedsionka (krew utlenowana).
KrąŜenie odŜywcze – rozpoczyna się naczyniami oskrzelowymi odchodzącymi od aorty, które rozgałęziają się z drzewem oskrzelowym. P odŜywieniu tkanki tkanki płucnej przechodzą w Ŝył oskrzelowe, których niewielka część wpada do Ŝył plucnych (domieszka krwi
odtlenowanej do utlenionej – przeciek anatomiczny), a pozostałe wracają przez Ŝyły nieparzyste i wpadają do Ŝyły głównej górnej.
Przez krąŜenie płucne przepływa 5 litrów krwi na minutę, taka sama ilość jak w krąŜeniu duŜym. Wynika to z jednakowej
pojemności minutowej komory prawej i lewej.
Tkanka płucna zuŜywa 10% tlenu pobranego przez organizm.
KrąŜenie płucne charakteryzuje się niskim oporem naczyniowym. Stanowi on 1/6 do 1/8 całkowitego oporu krąŜenia duŜego.
Fakt, Ŝe krąŜenie płucne jest zbiornikiem niskociśnieniowym wynika z tego, Ŝe:
końcowe odcinki naczyń płucnych nie posiadają arterioli, posiadających silną mięśniówkę
płucne naczynia włosowate cechują się bardzo duŜą pojemnością (mają duŜą średnicę)
naczynia płucne ulegają duŜemu biernemu rozciągnięciu w następstwie wzrostu płucnego przepływu krwi
Ciśnienie tętnicze w tętnicy płucnej wynosi około 32 mmHg (skurczowe) i 8 mmHg (rozkurczowe), a średnie ciśnienie tętnicze koło 13
mmHg. Średnie ciśnienie tętnicze obliczamy ze wzoru:
Cśr=Cr + 1/3 (Cs – Cr)
Cr – ciśnienie rozkurczowe
Cs – ciśnienie skurczowe
Krew tętnicza wpada do lewego przedsionka, gdy panuje ciśnienie 7 mmHg. Wyliczony gradient wynosi 6 mmHg jest on w zupełności
wystarczający dla utrzymania przepływu tej samej ilości krwi jak w duŜym krąŜeniu, przy średnim ciśnieniu 90 mmHg.
Funkcje krąŜenia płucnego
-
Zapewnienie prawidłowej wymiany gazów pomiędzy krwią a powietrzem w pęcherzykach płucnych
-
Zbiornik krwi. Funkcję tą pełnią zarówno tętnice płucne jak i Ŝyły, a wynika to z duŜej podatności naczyń układu płucnego.
W pozycji leŜącej w rozciągniętych naczyniach płucnych mieści się około 600 ml krwi, przy nasilonym wydechu około 200 ml
-
Filtr krąŜeniowy. Zatrzymuje w krąŜeniu płucnym drobne skrzepy, pęcherzyki powietrza oraz cząstki tłuszczów i nie dopuszcza do ich przejścia do lewej komory i tętnic krąŜenia duŜego.
-
Funkcja metaboliczna. DuŜą aktywność metaboliczną wykazuje Śródbłonek naczyń płucnych. W śródbłonka produkowane są
prostacykliny, angjotensyna I za pomocą obecnej konwertyny przechodzi w angiotensynę II. Substancje hormonalne takie
jak: noradrenalina, histamina, prostaglandyny (E,F) oraz serotonina są wychwytywane i rozkładane w komórkach śródbłonka.
Funkcja krąŜenia płucnego
1)
2)
Regulacja humoralna – czynnikami naczeniorozszerzającymi są: histaminina (receptor H1), bradykinina, prostaglandyny, adrenalina, serotonina. ZwęŜająco na naczynia działa zmniejszenie zawartości tlenu jak i równieŜ wzrost CO w pęchcerzykach płucnych.
Regulacja nerwowa – układ współczulny działa naczyniozwęŜająco. Odruch baroceptorów tętniczych hamuje aktywność
współczulną (składowa naczyniowa) i rozszerza się naczynia płucne. Układ współczulny ma niewielki wpływ, niemniej jednak
strona 51
acctylocholina dział naczyniorozszerająco, podobnie jak reuro modulator VIP uwalniany na zakończeniach przywspółczólnych, jak i nielicznych współczólnych. Acctylocholina rozszerza naczynia, zmniejsza opór i ciśnienie tętnicze. Noradrenalina zwęŜa
naczynia, pobudza receptory α, zwiększają opór i ciśnienie. Adrenalina pobudza receptory β.
KrąŜenie nerkowe – funkcja, regulacja
Nerka unaczyniona jest przez tętnicę nerkową odchodzącą od aorty. Tętnica nerkowa dzieli się na tętnice międzypłatowe,
które przechodzą na granicy międzyrdzeniem a korą nerki w tętnicę łukowate. Od tętnic tych odchodzą tętnice międzypłacikowe do
kory nerki, zaś do rdzenia tętnice proste. Od tętnic międzypłacikowych odchodzą tętniczki doprowadzające, które rozgałęziają się w
kłębuszek nerkowy, na poziomie którego zachodzi filtracja. Z kłębuszka krew odprowadzana jest przez tętniczkę odprowadzającą (sieć
– tętnicza) , która dopiero teraz rozgałęzia się w naczynia włosowate odŜywiające miąŜsz nerki. Krew Ŝylna wraca Ŝyłami nerkowymi
do Ŝyły głównej dolnej.
Przepływ nerkowy wynosi 1250 mm/min, co stanowi 25% pojemności minutowej serca (przepływ przez korę nerki jest większy niŜ przez rdzeń). ZuŜycie tlenu przez nerkę wynosi 18 ml/min. ZuŜycie tlenu przez korę wynosi 9 ml/100 g/min a przez rdzeń 0,4
ml/100g/min.
Czynniki kształtujące przepływ krwi w nerce:
-
Autoregulacja przepływu – przepływ krwi przez nerki pozostaje względnie stały w zakresie ciśnień od 90 mmHg do 180
mmHg. Odbywa się to dzięki zmieniającemu się naczyń nerkowych, co wynika ze skurczu tętniczki doprowadzającej w odpowiedzi na rozciągnięcie jej mięśni gładkich
-
Aminy katecholowe naleŜą do substancji wykazujących działanie naczyniozwęzające, noradrenalina najsilniej działa na
tętniczki międzyzrazikowe i tętniczki doprowadzające
-
Angiotensyna II. Wykazuje ona działanie silnie kurczące naczynia tętnicze, równieŜ tętniczki odprowadzające. W
powstaniu angiotensyny II podstawową rolę odgrywa renina wydzialana w aparacie przyklębuszkowym nerki. Bodźcem do
wydzielania reniny jest niedotlenienie nerki lub spadek ciśnienia tętniczego. Powoduje ona przejście angiotensynogenu w
angiotensynę I, a ta w obrzarze krąŜenia płucnego przechodzi w angiotensynę II.
-
Układ wegetatywny. Brak jest danych o wpływie układu cholinergicznego na krąŜenie krwi w nerce. Pobudzenie układu
współczulnego (draŜnienie nerwów nerkowych) wywołuje widoczny spadek przepływu nerkowego. Efekt ten głównie
następuje poprzez receptory /alfa/ 1 adrenergiczne, w mniejszym stopniu przez receptory /alfa/ 2 adrenergiczne.
-
Prostaglandyny (PGE 2) – zwiększają przepływ w korze nerki i powodują jego zmniejszenie w rdzeniu.
-
Aminy katecholowe – podanie noradrenaliny powoduje najsilniejszą reakcję vasokonstrykcyjną. Następuje silny
skurcz tętnic międzyzrazikowych oraz doprowadzających
Zapewnienie odpowiedniego ukrwienia nerki i ciśnienia w tętnicy doprowadzającej jest niezbędne do prwidłowego procesu
filtracji, który jest główną i podstawową funkcją nerki. Proces filtracji odbywa się w kłębuszku nerkowym dzięki istnieniu efektywnego
ciśnienia filtracyjnego (EFP ).
EFP = Pc – (pc + P tor)
Pc- ciśnienie hydrostatyczne w naczyniach włosowatych kłębuszka = 55 mmHg
pc- ciśnienie onkotyczne w naczyniach włosowatych = średnio około 25 mmHg
Ptor- ciśnienie hydrostatyczne przesączu w torebce kłębuszka = 15 mmHg
Efektywne ciśnienie filtracyjne wynosi 15 mmHg. Pc w naczyniach włosowatych kłębuszkach (55 mmHg) jest wyŜsze niŜ ciśnienie hydrostatyczne w krąŜeniu kapilarnym innych obszarów naczyniowych. Związane jest to ze specyficzną budową naczynia doprowadzającego i odprowadzającego. Naczynie doprowadzające jest krótkie i szerokie a naczynie odprowadzające długie i wąskie. W
utrzymaniu ciśnienia na odpowiednim poziomie zaangaŜowany jest takŜe proces autoregulacji. Układ renina-ngiotensyna II oraz ukłąd
współczulny. Spadek ciśnienia w kapilarach kłębuszkach do 40 mmHg powoduje ustanie procesu filtracji ( EFP = 0 ).
KrąŜenie mięśniowe – funkcja, regulacja
Mięśnie stanowią około 40% masy ciała. Główną rolę w regulacji ciśnienia tętniczego odgrywa opór naczyniowy w mięśniach
szkieletowych. Przepływ krwi w spoczynku wynosi 1,4 - 4,5 ml krwi /100g/min. Stanowi to 20% objętości minutowej serca. Przepływ
krwi w czasie spoczynku jest większy w mięśniach czerwonych. ZaleŜy od ilości otwartych zwieraczy. Przy maksymalnym wysiłku występuje 20krotny wzrost przepływu mięśniowego (od 85 – 90% objętności minutowej serca).
Nerwowa regulacja krąŜenia mięśniowego:
-
regulacja napięcia neurogennego naczyń zaleŜy najbardziej od pobudzenia maechanoreceptorów sercowopłucnych (bardziej
niŜ baroreceptorów tętniczych). Zmniejszenie powrotu Ŝylnego powoduje skurcz naczyń i wzrost oporu, pobudzenie baroreceptorów i rozkurcz. Pobudzenie włukien współczulnych histaminoergicznych (receptory H1 i H2) powoduje rozszerzenie naczyń. Współczulne włókna holinergiczne nie uczestniczą w odruchu z baroreceptorów tętniczych, biorą udział w emocjonalnej reakcji krąŜeniowej. Pracujące mięśnie podlegają neurogennemu czynnościowemu rozszerzaniu naczyń. Występują tutaj
receptory pobudzane przez produkty metaboliczne (np. K) i napięcie mięśni (od nich wychodzą odruchy krąŜeniowe). Wzrost
ciśnienia tętniczego (poprzez zwęŜenie naczyń w obszarze trzewnym i w mięśniu niepracującym) i zwiększenie wętylacji pluc
powoduje zwiększony przepływ naczynia na drodze metabolicznej i zwiększenie dostawy tlenu i krwi.
strona 52
-
Odruchowe przyspieszenie rytmu serca zaleŜy od bodźca mechanicznego (wzrost napięcia mięśni). Jednak w większym stopniu od regulacji ośrodkowej uruchamiane jeszcze przed rozpoczęciem wysiłku fizycznego.
-
Pompa mięśniowa podtrzymuje zwiększony powrót Ŝylny i zwiększoną pojemność minutową serca
Przekrwienie czynnościowe i regulacja przepływu mieśniowego:
Przepływ krwi w pracującym mięśniu wzrasta w wyniku rozszerzenia naczyń oporowych, gł. przedwłośniczkowych. Powoduje
to wzrost ciśnienia w naczyniach włosowatych i wzrost współczynnika filtracji włośniczkowej. Wzrasta dyfuzja i filtracja. Rozszerzenie
zwieraczy przedwłośniczkowych powoduje włączenie dodatkowych naczyń włosowatych.
Fazy przekrwiania czynnościowego:
I faza – zaleŜna od pobudzenia współczólnych włókien naczyniorozszerzających. Zahamowanie włókien przywspółczólnych. Jony potasu powodują rozluźnienie mięśni gładkich.
II faza – spadek pręŜności tlenu ( rozluźnienie naczyń ), adrenalina i histamiana powodują rozszerzenie naczyń, PGE i NO – rozszerzenie.
Efekt adrenolityczny pracy mięśniowej – osłabienie reaktywności receptora /alfa/ 1 i /alfa/ 2.
III faza – wypłukiwanie metabolitów, wyrównanie długu tlenowego, wzmoŜona reaktywność receptora M1 (ACH) co powoduje rozszerzenie naczyń do kilkunastu minut po pracy mięśniowej.
Układ nerwowy
Receptory czuciowe – podział, właściwości fizjologiczne
Receptory czuciowe - wyspecjalizowane struktury nerwowe, których funkcją jest odbieranie i kodowanie informacji w
postaci impulsów nerwowych i przekazywanie tych impulsów do CUN w nerwach dośrodkowych (aferentnych).Czynność receptorów
polega, więc na dostarczaniu do C|UN informacji o środowisku zewnętrznym i wewnętrznym organizmu.
Receptorami są albo wyspecjalizowane komórki receptorowe, albo wolne zakończenia nerwowe. Receptory są pobudzane
przez róŜne rodzaje energii, ale najsilniej reagują tylko na jeden jej rodzaj, są więc adekwatne na określone bodźce.
Bodźce te mogą mieć postać energii:
- mechanicznej
- elektrycznej
- cieplnej
- chemicznej
Zasadniczym zadaniem receptorów jest zamiana energii bodźców na energię elektryczną w samym receptorze oraz impulsów w
nerwach dośrodkowych.
Receptory są więc przetwornikami (transmiterami), przetwarzającymi jeden rodzaj energii w inny.
PODZIAŁ RECEPTORÓW:
1. Ze względu na energię bodźców
2. Ze względu na lokalizację i pochodzenie bodźców
3. Inne
1. Podział receptorów ze względu na energię bodźców :
•
mechanoreceptory - wykrywają odkształcenia tkanek,ucisk, wibracje i dotyk
•
termoreceptory - wykrywają zmiany temperatury otoczenia
•
receptory bólowe (nocyreceptory) - pobudzane bodźcami uszkadzającymi tkanki
•
fotoreceptory - wykrywające działanie energii świetlnej na siatkówkę
•
chemoreceptory - reagują na zmiany składu chemicznego płynów usrojowych (zmiany pH)
2. Podział receptorów ze względu na lokalizację i pochodzenie bodźców (wg. Sherringtona)
•
eksteroreceptory - reagują na bodźce środowiska zewnętrznego (np. zmiany temp, ucisk, uszkodzenia)
•
teloreceptory - obejmują narząd wzroku, słuchu i węchu, które informują o zmianach zachodzących
w bardziej odległym otoczeniu
•
interoreceptory - zlokalizowane w narządach wewnętrzynch, wraŜliwe na zmiany w środowisku wewnątrzustrojowym, np. układzie trawiennym, oddchowym
•
proprioreceptory - występują w mięśniach, ścięgnach, torebkach stawowych i błędniku, słuŜą do
odbierania informacji o zmianach w napięciu i długości mięśni, połoŜeniu kończyn względem siebie i tułowia oraz ruchu ciała w przestrzeni
3. Inny podział wyróŜnia receptory:
strona 53
specjalne (wzrok, słuch, smak, węch, równowaga)
powierzchowne ( dotyk, ucisk, ciepło i zimno)
głębokie ( połoŜenia, wibracja głęboki ucisk, głęboki ból)
trzewne (głód, pragnienie, nudności,ból trzewny)
•
•
•
•
Zmysł wzroku: droga wzrokowa, jej etapy i zachodzące na nich procesy fizjologiczne,odruchy źreniczne, akomodacja oka, widzenie barwne
Zmysł słuchu: droga słuchowa, jej etapy i zachodzące na nich procesy fizjologiczne, metody badania analizatora słuchowego.
Zmysł słuchu człowieka jest wraŜliwy na drgania o częstotliwości 16-20000 Hz. Częstotliwości obejmujące mowę człowieka
zawarte są między 300 a 3000 Hz. Najlepiej słyszalne są tony od 500 do 4000 Hz.
Próg słyszenia- najmniejsze natęŜenie danego tonu, przy którym jest on słyszalny przez badanego. Te najmniejsze natęŜenia dla kolejnych częstotliwości określają tzw. dolną granicę słyszenia. Górną granicę słyszenia stanowią natęŜenia, przy których
występuje uczucie bólu (ok. 120 dB).
Pole słyszenia- obszar zawarty między górną, a dolną granicą słyszenia (obejmujący częstotliwości i natęŜenie).
Narząd słuchu- anatomicznie dzieli się na:
Ucho zewnętrzne
Ucho środkowe
Ucho wewnętrzne
Do zmysłu słuchu zalicza się równieŜ:
Neurony drogi słuchowej
Słuchowe struktury ośrodkowego układu nerwowego
W narządzie słuch wyróŜniamy część:
Przewodzącą
Odbiorczą
Część przewodząca:
Ucho zewnętrzne
Ucho środkowe
Płyny ucha środkowego
Część odbiorcza:
Receptory słuchowe w narządzie spiralnym ślimaka
Część słuchowa n. VIII
Neurony drogi słuchowej
Korowe ośrodki słuchu w płatach skroniowych
Droga słuchowa
Receptor odbierający fale akustyczne znajduje się w uchu wewnętrznym i stanowi część narządu spiralnego. Właściwym receptorem słuchu są komórki zmysłowe rzęsate:
Wewnętrzne
Zewnętrzne
Komórki rzęsate znajdują się na błonie podstawnej. KaŜdą komórkę rzęsatą oplata sieć włókien nerwowych będących wypustkami
neuronów dwubiegunowych zwoju spiralnego ślimaka.
I neuron czuciowy- kom. dwubiegunowe zwoju spiralnego ślimaka
II neuron czuciowy- jądra ślimakowe brzuszne i grzbietowe (most)
III neuron czuciowy- jądro brzuszne i grzbietowe ciała czworobocznego (most)
III neuron czuciowy- wzgórek dolny blaszki pokrywy
IV neuron czuciowy- wzgórek dolny blaszki pokrywy
V neuron czuciowy- ciało kolankowate przyśrodkowe
Pobudzenie kom. Rzęsatych jest odbierane przez neurony dwubiegunowe w zwoju spiralnym ślimaka. Neurony tego zwoju
wysyłają wypustki biegnące w części ślimakowej n. VIII do jąder ślimakowych brzusznych brzusznych grzbietowych. Neurony jądra
grzbietowego ślimaka wysyłają wypustki przechodzące na drugą stronę mostu w obrębie ciała czworobocznego. Wypustki tych neuronów kończą się synapsami na neuronach wzgórka dolnego pokrywy po drugiej stronie pnia mózgu. Natomiast jądro brzuszne ślimaka
wysyła włókna do jąder ciała czworobocznego, jednocześnie po tej samej i przeciwnej stronie. Od ciała czworobocznego do wzgórków
dolnych impulsy są przekazywane za pośrednictwem wstęgi bocznej. Ze wzgórka dolnego blaszki pokrywy impulsy słuchowe kierują się
do ciała kolankowatego przyśrodkowego. Neurony ciała kolankowatego przyśrodkowego wysyłają wypustki przez torebkę wewnętrzną
i promienistość słuchową do pola słuchowego w korze mózgu w zakręcie skroniowym górnym w płacie skroniowym, w polu 41 wg
Brodmanna.
Poza tymi swoistymi drogami przewodzenia impulsów słuchowych część włókien w rdzeniu przedłuŜonym przełącza się na
drogi nieswoiste w układzie siatkowatym, skąd docierają do całej kory mózgu.
Przetwarzanie dźwięków na impulsy nerwowe:
Teoria fal biegnących Bekesy’ego- pod wpływem drgań dochodzi do powstawania fal biegnących biegnących ślimaku, które
powodują wychylenia błony podstawnej. Fale biegnące „przesuwają się” na róŜne odległości wzdłuŜ błony podstawnej ślimaka osiągając największą amplitudę w miejscach odpowiadających częstotliwości drgań. Najprawdopodobniej pod wpływem odkształcenia błony
podstawnej, w miejscu największej amplitudy fali biegnącej, górne części komórek rzęsatych ulegają chwilowemu przemieszczeniu.
Występuje wówczas ruch ugięcia rzęsek prowadzący do powstania potencjałów mikrofonicznych i sumacyjnych ślimaka.
Potencjały mikrofoniczne ślimaka (CM) powstają w komórkach rzęsatych zewnętrznych, wyzwolone bodźcem akustycznym,
zaleŜne od częstotliwości dźwięku.
strona 54
Potencjały sumacyjne ślimaka (SP) równieŜ wywołane przez bodźce akustyczne, występują przy duŜych natęŜeniach dźwięku, generowane przez komórki rzęsate wewnętrzne.
W błonie komórek rzęsatych znajdują się kanały potasowe i wapniowe. Pod wpływem mechanicznego odchylania komórek
rzęsatych zachodzi depolaryzacja i otwarcie kanałów jonowych. Jony te po wniknięciu do komórki powodują łączenie się z błoną komórkową pęcherzyków synaptycznych zawierających transmitery. Zawartość pęcherzyków uwalnia się następnie do przestrzeni synaptycznej (między komórkami rzęsatymi a dendrytami komórek zwoju spiralnego). Po ich przeniknięciu przez błonę dendrytów zachodzą zmiany przepuszczalności tej błony dla jonów, co wyzwala powstanie potencjału postsynaptycznego i potencjału czynnościowego nerwu.
W komórce rzęsatej natomiast, jeŜeli pobudzenie mechaniczne ustało, pojawia się hiperpolaryzacja. Kanały jonowe zamykają
się, a tym samym zmniejsza się wypływanie transmitera do przestrzeni synaptycznej, co prowadzi do zmniejszenia częstotliwości impulsów nerwowych.
W tych procesach odrębna jest rola komórek rzęsatych wewnętrznych i zewnętrznych.
Komórki wewnętrzne – generują potencjały czynnościowe części ślimakowej n. VIII (przepływ jonów K+ w czasie depolaryzacji, szybki
skurcz, wyostrzenie i wzmocnienie przemieszczania małych części błony podstawnej, selektywne pobudzenie komórek wewnętrznych i
włókien aferentnych).
Komórki wewnętrzne – pełnią rolę modelującą odpowiedzi z komórek wewnętrznych (przepływ jonów Ca2+ przy duŜych natęŜeniach dźwięku, aktywacja włókien eferentnych, wolny skurcz komórek zewnętrznych, usztywnienie błony podstawnej ślimaka). Ma
to znaczenie ochronne.
Uzupełnieniem teorii Bekesy’ego jest teoria miejsca, które tłumaczy zdolność rozróŜniania zmian częstotliwości (wysokości)
słyszanych dźwięków. Według tej teorii grupy komórek rzęsatych zostają pobudzane właściwymi dla nich częstotliwościami zgodnie z
tzw. mapą lokalizacji dźwięków w ślimaku.
Metody badania słuchu
Ocena sprawności narządu słuchu dokonywana jest na podstawie badań mających na celu określenie zdolności słyszenia tonów lub mowy. Upośledzenie słuchu moŜe być wynikiem zaburzeń w przewodzeniu dźwięku, lub w jego odbieraniu. Uszkodzenia przewodzeniowe dotyczą przewodu słuchowego, błony bębenkowej, kosteczek słuchowych lub błony śluzowej w uchu środkowym. Upośledzenie typu odbiorczego moŜe dotyczyć uszkodzenia receptorów i nerwu słuchowego, lub wyŜszych pięter słuchowych OUN.
Badanie akumetryczne – najprostsze badanie szeptem, polega na określeniu odległości prawidłowego rozróŜniania słów zawierających przewagę tonów niskich (mur, chór, wór) i słów o przewadze tonów wysokich (Sas, czas, sieć). Człowiek z prawidłowym słuchem
słyszy szept z odległości 5-10 metrów.
Badanie stroikami – bardzo precyzyjny sposób badania, za pomocą którego moŜna ocenić próg słyszenia przewodnictwa powietrznego i kostnego, ich stosunek oraz określić umiejscowienie i rodzaj niedosłuchu.
Próba Webera – drgający stroik postawiony jest na szczycie czaszki, lub na czole. W warunkach prawidłowych badany
podaje, Ŝe słyszy „w głowie” lub jednakowo w obu uszach. W uszkodzeniach przewodzenia stoik jest lepiej słyszalny w uchu chorym.
W uszkodzeniach odbiorczych stroik jest lepiej słyszalny w uchu zdrowym.
Próba Rinnego – próba ta polega na określeniu stosunku czasu trwania przewodnictwa powietrznego do kostnego. Drgający stroik naleŜy zbliŜyć do małŜowiny i określić czas słyszenia w sekundach, następnie naleŜy wzbudzić stroik i określić czas słyszenia
po przystawieniu do wyrostka sutkowatego. Próbę Rinnego oznacza się ułamkiem: przewodnictwo powietrzne/przewodnictwo kostne.
Rinne dodatni prawidłowy, np. 60/30, Rinne ujemny – patologiczny. W niedosłuchach przewodzeniowych słyszeie stroika drogą kostną
jest dłuŜsze niŜ powietrzną (Rinne ujemny). W niedosłuchach odbiorczych przewodnictwo powietrzne jest dłuŜsze, ale obydwa czasy
są skrócone ( mały Rinne ujemny).
Próba Schwabacha – próba ta polega na określeniu czasu słyszenia drgającego stroika przystawionego do wyrostka sutkowatego i porównania z prawidłowym czasem wybrzmiewania uŜytego stroika. U osób zdrowych wynosi 20-30 sekund, skrócenie
czasu – uszkodzenie odbiorcze, wydłuŜenie – przewodzeniowe.
Badanie audiometryczne – wykonywane za pomocą audiometru wyposaŜonego w generator dźwięków, potencjometr, słuchawki i
wibrator kostny. Dane oznacza się na audiogramie, audiogramie z którego moŜna określić umiejscowienie i rodzaj niedosłuchu dokładniej niŜ w badaniach stroikowych.
biektywne metody badania słuchu – polegają na obserwowaniu odruchów występujących po zadziałaniu silnego bodźca
akustycznego
Odruch bębenkowy – skurcz mięśni kosteczek słuchowych i wciągnięcie błony bębenkowej
Odruch ślimakowo-oczny Froeschelsa – zwrot gałek ocznych i głowy w kierunku źródła dźwięku.
Zjawiska naczynioruchowe – oznaczane metodą pletyzmografii.
Zmysł równowagi: fizjologiczna odpowiedź na pobudzenie komórek rzęsatych.
Orientacja ciała w przestrzeni oraz zachowanie prawidłowej postawy, równowagi statycznej i kinetycznej jest zaleŜna od
ośrodkowej integracji informacji płynących z receptorów narządu przedsionkowego, narządu wzroku, czucia głębokiego w obrębie
mięśni, ścięgien i stawów oraz ze skórnych eksteroreceptorów (głównie dotyku i uścisku). Jednak dominujące znaczenie ma narząd
przedsionkowy.
Pod wpływem przyspieszeń kątowych lub liniowych rzęski komórek zmysłowych w bańkach przewodów półkolistych oraz
plamkach łagiewki i woreczka ulegają chwilowemu uginaniu, czego następstwem jest depolaryzacja lub hiperpolaryzacja komórek
rzęsatych. Receptory te reagują równieŜ na siłę grawitacji. Aferentne włókna nerwowe otaczające komórki zmysłowe baniek, woreczka
i łagiewki przewodzą wówczas impulsy do zwoju przedsionkowego i dalej do jąder przedsionkowych. Unerwienie eferentne zapewnia
receptorom hamującą i kontrolującą czynność ze strony OUN.
Narząd przedsionkowy ma liczne połączenia:
Droga przedsionkowo- móŜdŜkowa- ma istotne znaczenie w zachowaniu równowagi statycznej i kinetycznej
Droga przedsionkowo- rdzeniowa- oddziałuje na regulację postawy ciała
Droga przedsionkowo podłuŜna- warunkuje wzrokową kontrolę połoŜenia ciała w przestrzeni oraz występowanie oczopląsu
strona 55
Droga przedsionkowo- siatkowa
Droga wstępująca do wzgórza i kory mózgowej
Narząd przedsionkowy ma określoną aktywność bioelektryczną. Najmniejsze odchylenie osklepka prowadzi natychmiast do
pojawienia się potencjałów czynnościowych typu pobudzenia po jednej, a hamowania po drugiej stronie, zaleŜnie od tego czy ruch
odbył się w kierunku przedsionka czy w kierunku kanału. JeŜeli ruch rzęsek odbywa się w kierunku kinetocylium (najgrubsza i najdłuŜsza rzęska) pojawia się hiperpolaryzacja i zmniejszenie częstotliwości potencjałów.
W warunkach fizjologicznych impulsy nerwowe z prawego i lewego błędnika równowaŜą się wzajemnie na poziomie jąder
przedsionkowych w pniu mózgu. Całkowite uszkodzenie jednego błędnika powoduje zakłócenia wynikające z braku dopływu impulsów
pobudzających, ale takŜe wyzwala pobudzenia płynące z przeciwnego, zdrowego błędnika. Występują wtedy zawroty głowy, zaburzenia postawy i równowagi, które z czasem zmniejszają się i ustępują całkowicie po 2-3 miesiącach w wyniku kompensacji przedsionkowej.
Istotą pobudzenia komórek zmysłowych rzęsatych jest w warunkach fizjologicznych ruch śródchłonki wyzwolony bodźcami
cieplnymi lub kinetycznymi. W czasie stosowania bodźców cieplnych woda o temp. róŜnej od temp. ciała oziębia lub ogrzewa okolicę
przewodów półkolistych poziomych. Prowadzi to do ruchu śródchłonki, który powoduje odchylenie osklepka, a tym samym ugięcie
rzęsek rzęsek wystąpienie zjawisk depolaryzacji lub hiperpolaryzacji. Ten sam mechanizm występuje podczas zastosowania jako bodźca przyspieszenia kątowego. KaŜdemu odchyleniu osklepka towarzyszy subiektywne odczucie zawrotu głowy oraz zjawiska obiektywne
taki jak oczopląs, chwianie się, zbaczanie kończyn lub reakcje wegetatywne (nudności, wymioty).
Oczopląs- mimowolne rytmiczne drgające ruchy gałek ocznych w płaszczyźnie poziomej, lub elipsoidalnej. Występuje podczas fizjologicznego lub patologicznego pobudzenia komórek receptorowych narządu przedsionkowego. Pobudzenia te przewodzą impulsy drogą przedsionkowo-podłuŜną do jąder ruchowych nerwu III, IV i VI. Jest to wieloneuronowy odruch przedsionkowo-oczny.
WyróŜnia się oczopląs samoistny i wywołany. Oczopląs samoistny moŜe być pochodzenia błędnikowego, ośrodkowego i ocznego, natomiast oczopląs wywołany moŜe być fizjologiczny lub patologiczny. Oczopląs błędnikowy moŜna wywołać za pomocą pobudzeń cieplnych, lub obrotowych – wykorzystuje się to podczas badań układu równowagi.
Metody badania układu równowagi
Ocena narządu przedsionkowego powinna być poprzedzona badaniem neurologicznym obejmującym m.in. sprawnościowe
próby móŜdŜkowe, odruchy przedsionkowo-rdzeniowe, oraz testy oceny postawy i chodu. W przypadkach obwodowego uszkodzenia
zmysłu równowagi, mijanie, zbaczanie i padanie występuje w kierunku błędnikowej fazy oczopląsu. Właściwe badanie narządu przedsionkowego oparte jest na wywołaniu odruchu przedsionkowo-ocznego. Badanie to przeprowadza się stosując stymulacje kinetyczne i
cieplne powodujące powstanie oczopląsu wywołanego. Jego rejestracja moŜe być przeprowadzona elektronystagmograficznie lub za
pomocą wideokamery.
Próba Hallpike’a – wykonuje się ją w pozycji leŜącej z głową pochyloną ku przodowi i podpartą w tej pozycji. Do przewodów
słuchowych badanego wprowadza się wodę o temp. 30o C (tzw. próba zimna), a następnie o temp. 44o C (tzw. próba cieplna). Czas
trwania oczopląsu wynosi od 90 do 130 s. W przypadku wody zimnej wystąpi oczopląs skierowany w stronę przeciwną do oziębionego
ucha, a w przypadku wody ciepłej oczopląs skierowany będzie w stronę ucha badanego.
Próba obrotowa – badany siada na krześle obrotowym Barany’ego z głową pochyloną o 30o ku przodowi, poleca się badanemu, aby zamknął oczy i wykonuje się 10 obrotów fotela w ciągu 20 s. Po tym czasie zatrzymuje się nagle fotel i poleca badanemu,
aby patrzył na palec badającego ustawiony po tronie przeciwnej do kierunku obrotów. Występujący oczopląs poobrotowy trwa około
25-35 s. Obowiązuje tu zasada: obrót w lewo i zatrzymanie wywołują większą reakcję ze strony prawego błędnika, a obrót w prawo i
zatrzymanie powodują pobudzenie po stronie lewej. Urządzenia sprzęŜone z elektronystagmografem umoŜliwiają rejestrację równieŜ
oczopląsu podczasobrotowego (skierowanego w stronę działającego przyspieszenia).
Odmianą próby obrotowej jest tzw. pobudzenie wahadłowe. Podczas badania specjalny fotel odchyla się cyklicznie raz w
prawo, raz w lewo ruchem wygasającym, wywołując pobudzenie raz prawego, a raz lewego narządu przedsionkowego.
Czucie bólu: receptory bólowe, drogi, ośrodki, rodzaje bólu, modyfikacja czucia bólu
Zmysł węchu – czynność analizatora węchowego.
W górnej części jamy nosowej występuje nabłonek węchowy, który zbudowany jest z komórek nerwowo-zmysłowych węchowych,
komórek podstawnych i komórek podporowych. Komórka nerwowo-zmysłowa węchowa to komórka o dwóch wypustkach. Jedna wypustka zakończona jest włoskami węchowymi wystającymi nad powierzchnię nabłonka. Druga wypustka przewodzi impulsy do ciała
komórki. Komórki węchowe są więc jednocześnie chemoreceptorami i komórkami przewodzącymi impulsy. Komórki węchowe w nabłonku węchowym stykają się bezpośrednio ze światem zewnętrznym organizmu. Jedyną przegrodą dzielącą komórki nerwowe od
świata zewnętrznego jest warstwa śluzu, która stale pokrywa nabłonek węchowy. Powodu takiego połoŜenia komórki węchowe są
wystawione na działanie róŜnych czynników, np. wirusów, które przez te komórki mogą docierać do OUN.
Droga węchowa
Aksony komórek węchowych tworzą nić węchową, która przez otwory w blaszce sitowej wnika do jamy czaszki. Aksony kończą się
synapsami synapsami opuszce węchowej na dendrytach komórek mitralnych (tworzących kłębuszek nerwowy). Komórki mitralne są
drugim neuronem czuciowym i wysyłają aksony biegnące przez pasmo węchowe do trójkąta węchowego i istoty dziurkowanej przedniej. Trzecie neurony czuciowe występują w węchomózgowiu, neurony te znajdują się w korze mózgu w zakręcie hipokampa, guzku
węchowym, jądrze węchowym przednim i ciele migdałowatym. Od guzka węchowego przedniego biegną aksony eferentne do kłębuszków węchowych. Dzięki temu sprzęŜeniu zwrotnemu impulsacja węchowa z nabłonka węchowego jest hamowana równieŜ w opuszce
węchowej.
Zmysł smaku – czynność analizatora smakowego.
Receptory odbierające czucie smaku występują w obrębie jamy ustnej. Komórki receptorowe skupione są w kubkach smakowych. Komórki te odbierają czucie czterech podstawowych smaków :
1. słodkiego
strona 56
2. kwaśngo
3. słonego
4. gorzkiego
Komórki smakowe nie odbierają poszczególnych smaków oddzielnie, ale wysyłają impulsację specyficzną dla kaŜdego rodzaju smaku. Komórki smakowe są to chemoreceptory reagujące tylko wtedy, kiedy substancja wywołująca czucie smaku rozpuszczona jest w śluzie pokrywającym ich powierzchnię. Włókna nerwowe przewodzące impulsy z komórek smakowych przebiegają w nwrwach czaszkowych :
•
w strunie bębenkowej (n. VII)
•
językowo - gardłowym (n. IX)
•
błędnym (n. X)
Pierwszy neuron czuciowy odbierający czucie smaku znajduje się w zwojach nerwów czaszkowych: VII, IX i X.
Neuron drugi mieści się w jądrze pasma samotnego ( nucleus tractus solotarii ); stąd włókna biegną we wstędze przyśrodkowej( lemniscus medialis) i kończą się na trzecim neuronie czuciowym w jądrze brzusznym wzgórza tylno-przyśrodkowym (nucleus ventralis
posteromedialis thalami :). Czwarty neuron czuciowy znajduje się w korze mózgu w zakręcie zaśrodkowym.
Próg pobudliwości komórek smakowych w stosunku do odmiennych związków moŜe się znacznie róŜnić. Smak słodki występuje
pod wpływem wodnego roztworu glukozy o stęŜeniu 80 mmol/L, sacharyny zaś 23 µmoli /L. Próg pobudliwości komórek smakowych
moŜe znacznie wzrosnąć, jeśli uprzednio przez pewien czas pozostawały one w kontakcie z tym samym związkiem.
Fizjologiczna rola rdzenia kręgowego. Odruchy rdzeniowe.
1.BUDOWA RDZENIA KRĘGOWEGO
Rdzeń kręgowy zachowuje cechy budowy odcinkowej - segmentalnej. Składa się z 31 odcinków: 8 szyjnych, 12 piersiowych,
5 lędźwiowych, 5 krzyŜowych i 1 guzicznego. Na powierzchni zewnętrznej rdzenia widnieją w linii pośrodkowej dwie bruzdy: przednia,
głębsza zwana szczeliną pośrodkową przednią oraz tylna, płytsza - bruzda pośrodkowa tylna. Bruzdy te dzielą rdzeń na dwie symetryczne połowy: prawą i lewą. Na powierzchni kaŜdej połowy rdzenia zaznacza się od przodu podłuŜna linia zwana bruzdą boczną
przednią, z której wychodzą korzenie przednie nerwów rdzeniowych oraz od tyłu bruzda boczna tylna, wzdłuŜ której wchodzą do rdzenia korzenie tylne nerwów rdzeniowych. Zgodnie z prawem Bella-Magandiego włókna czuciowe, aferentne, zdąŜają do rdzenia tylnymi
korzeniami, a włókna ruchowe, eferentne, opuszczają rdzeń korzeniami przednimi. Wymienione wcześniej bruzdy dzielą kaŜdą połowę
rdzenia na sznury: przedni, tylny i boczny. Budowa wewnętrzna rdzenia nie jest jednorodna - występuje istota szara i istota biała. W
istocie szarej rozróŜniamy słupy przednie i tylne, które na przekroju mają kształt rogów przednich i tylnych, oraz istotę szara środkową
skupioną wokół ciągnącego się wzdłuŜ całego rdzenia kanału środkowego. W odcinku piersiowym pomiędzy słupem przednim i tylnym
występuje jeszcze słup boczny. Istota biała utworzona jest z włókien nerwowych, skupionych w rdzeniu w tzw. sznury: przednie,
boczne i tylne.
2. DROGI RDZENIA KRĘGOWEGO
Włókna substancji białej tworzące sznury przednie, boczne i tylne, zawierają szlaki lub drogi łączące rdzeń kręgowy z mózgowiem. Wśród nich wyróŜnia się krótkie szlaki własne rdzenia oraz długie szlaki wstępujące i zstępujące. Szlaki własne słuŜą do
połączeń pomiędzy róŜnymi. Szlaki własne słuŜą do połączeń pomiędzy róŜnymi poziomami rdzenia kręgowego. Szlaki długie zstępujące łącza mózgowie z rdzeniem kręgowym A szlaki wstępujące łączą rdzeń z wyŜszymi piętrami centralnego układu nerwowego.
Drogi wstępujące:
• pęczek smukły i pęczek klinowaty - występują w obrębie sznurów tylnych, zawierają długie szlaki wstępujące, przewodzące sygnały czucia głębokiego i precyzyjnego dotyku z receptorów skóry i mięśni oraz nieliczne krótkie drogi własne rdzenia;
• droga rdzeniowo-móŜdŜkowa przednia i tylna - znajdują się w sznurach bocznych, przekazują do móŜdŜku dane o rozciągnięciu
mięśni i połoŜeniu kończyn konieczne do koordynowania ruchów;
• droga rdzeniowo-wzgórzowa boczna - w sznurze bocznym, przenosi czucie bólu i temperatury;
• droga rdzeniowo-wzgórzowa przednia - w sznurze przednim, przenosi czucie ucisku i dotyku; pęczek własny;
Drogi zstępujące:
droga piramidowa boczna;
droga piramidowa przednia (korowo-rdzeniowa) - przenosi impulsy świadome do komórek ruchowych;
pęczek własny boczny i przedni;
drogi pozapiramidowe: czerwienno-rdzeniowa, siateczkowo-rdzeniowa, przedsionkowo-rdzeniowa (informacje z błędników i
móŜdŜku), czworaczo-rdzeniowa (koordynacja ruchów pod wpływem bodźców wzrokowych i akustycznych);
Drogi piramidowa tworzą układ dowolnoruchowy, a pozapiramidowe układ mimowolnoruchowy.
•
•
•
•
3. SKŁADOWE ODRUCHU RDZENIOWEGO
Z rdzeniem kręgowym bezpośrednio związane jest pojęcie łuku odruchowego.
Komponenty łuku odruchowego to:
1. receptor
2. aferentne włókno nerwowe (dośrodkowe)
3. ośrodek nerwowy
Czucie powierzchowne i głębokie, drogi przewodzenia, ośrodki.
strona 57
W zaleŜności od pochodzenia i miejsca działania bodźca Sherrington podzielił czucie na: eksteroceptywne, proprioceptywne, interoceptywne i teleceptywne. Zajmiemy się dwoma pierwszymi rodzajami czucia.
Czucie eksteroceptywne, czyli powierzchowne jest odbierane przez receptory znajdujące się w skórze - eksteroreceptory. Bodźcami
dla eksteroreceptorów są zmiany zachodzące w najbliŜszym otoczeniu organizmu, działające na skórę.
Czucie proprioceptywne, czyli głębokie, dostarcza informacji o pozycji kończyn w stosunku do tułowia i głowy oraz o ruchu całego
ciała w przestrzeni. Proprioreceptory znajdują się w całym układzie ruchu: w mięśniach, ścięgnach, powierzchniach stawowych oraz w
przedsionku i w przewodach półkolistych w błędniku.
A)CZUCIE EKSTEROCEPTYWNE DOTYKU I UCISKU
•
Informacje ogólne - Czucie dotyku wywoływane jest wyłącznie przez odkształcenie skóry. Nie wywołuje go równomierny ucisk,
nie powodujący odkształcenia powierzchni skóry. Informacja aferentna z receptorów czucia dotyku przewodzona jest do rdzenia
kręgowego przez włókna zaliczane do grupy A, z osłonka mielinową, o średnicy od 6 do 12 mikrom. Prędkość przewodzenia w tych
włóknach jest rzędu kilkudziesięciu metrów na sekundę. Przykłady receptorów dotyku: wolne zakończenia nerwowe, ciałka dotykowe, tarczki Merkla czyli łąkotki dotykowe i receptory koszyczkowe mieszków włosowych. Przykłady receptorów ucisku to: ciałka
zmysłowe Ruffiniego i ciałka Pacciniego. Gęstość z jaką występują receptory w skórze, jest róŜna dla poszczególnych okolic. Największe zagęszczenie występuje w skórze końca nosa, w opuszkach palców i w wargach. Najmniej receptorów jest w skórze
grzbietu, ud, ramion. Okolice o duŜej gęstości receptorów wykazują jednocześnie duŜą wraŜliwość na dotyk i maja duŜą reprezentację korową. Przeciwnie, okolice mało wraŜliwe na dotyk są reprezentowane przez małe pola w korze mózgu.
•
Droga impulsów z receptorów dotyku i ucisku - Są dwie drogi przewodzenia impulsów z eksteroreceptorów dotyku i ucisku.
Impulsy od receptora do I neuronu w zwojach nerwowych czaszkowych lub w zwojach rdzeniowych są przewodzone za pośrednictwem włókna aferentnego, będącego wypustka tego neuronu. Dalej biegną przez korzenie grzbietowe i wstępują do mózgowia
w sznurze tylnym, w pęczku smukłym i w pęczku klinowatym do II neuronu czuciowego w jądrze smukłym i jądrze klinowatym
rdzenia przedłuŜonego. Część impulsów przewodzona jest inną drogą, impulsy przewodzone są do II neuronu, który znajduje się w
rogach tylnych rdzenia kręgowego. Aksony II neuronów czuciowych przechodzą w spoidle białym i w spoidle szarym przednim na
drugą stronę rdzenia i wstępują ku górze w sznurze bocznym w drodze rdzeniowo-wzgórzowej bocznej i w sznurze przednim w
drodze rdzeniowo-wzgórzowej przedniej do jądra brzusznego tylno-bocznego wzgórza, gdzie znajdują się III neurony czuciowe.
Jednak III neuron czuciowy dla receptorów twarzy, jamy ustnej i głowy, unerwianych przez nerw trójdzielny, znajduje się w jądrze
brzusznym tylno-przyśrodkowym wzgórza. W dalszej części obie drogi się pokrywają. Wypustki III neuronu biegną przez torebkę
wewnętrzną i istotę białą półkul mózgowych do pola czuciowego w zakręcie zaśrodkowym kory mózgu, kończąc się na IV neuronie
w polu 1-3 wg Brodmanna. Czuciowe komórki nerwowe i ich wypustki nie są bezładnie przemieszane, ale są rozmieszczone zgodnie z somatotopową organizacja neuronalną. Od receptorów określonej powierzchni skóry są przewodzone impulsy w tych samych
pęczkach włókien, a neurony czuciowe sąsiadują ze sobą. Rozmieszczenie III i IV neuronów czuciowych we wzgórzu i w korze mózgu jest zniekształconym odbiciem powłok całego ciała. We wzgórzu II neurony w jądrach brzusznych tylno-bocznym i tylnoprzyśrodkowym są skupione w przestrzeni trójwymiarowej. W korze mózgu zaś IV neurony są rozmieszczone równolegle do powierzchni zakrętu zaśrodkowego. Korowa reprezentacja głowy znajduje się najbardziej bocznie w zakręcie zaśrodkowym, reprezentacja dla kończyn dolnych jest zaś umiejscowiona przyśrodkowo.
•
Badanie czucia dotyku - Są trzy metody badania dotyku: metoda von Freya, metoda topognozji i metoda cyrklowa.
B)CZUCIE EKSTEROCEPTYWNE TEMPERATURY
•
Informacje ogólne - Spadek temperatury skóry jest odbierany przez kolbę końcową (Krausego), wzrost temperatury zaś przez
połoŜone głębiej w skórze ciałka zmysłowe (Ruffiniego), wraŜliwe na temperaturę są takŜe receptory bólowe. Bodźcem progowym
dla receptorów zimna jest spadek temperatury skóry o 0,004°C na sekundę w przedziale od 10 do 41°C, dla receptorów ciepła zaś
wzrost temperatury skóry o 0,001°C na sekundę w przedziale od 20 do 45°C. Receptory zimna i ciepła odbierają wzrost lub spadek
temperatury tylko wtedy, kiedy temperatura otoczenia róŜni się od temperatury powierzchni skóry. Przy jednakowej temperaturze
powierzchni skóry i otoczenia receptory nie są pobudzane. Stan taki nosi nazwę zera fizjologicznego. Włókna nerwowe przewodzące impulsację od receptorów wraŜliwych na spadek lub wzrost temperatury nalezą do włókien grupy A o średnicy od 2 do 55 mikrom.
•
Drogi impulsów z receptorów czucia temperatury - I neuron czuciowy przekazujący pobudzenie z receptorów ciepła i zimna,
tułowia i kończyn, znajduje się w zwojach rdzeniowych, II neuron w rogach tylnych rdzenia kręgowego. Ich aksony przechodzą na
drugą stronę rdzenia i wstępują ku górze w drodze rdzeniowo-wzgórzowej bocznej. III neuron znajduje się w jądrze brzusznym
tylno-bocznym wzgórza Od receptorów ciepła i zimna, występujących w obrębie głowy impulsacja jest przewodzona za pośrednictwem neuronów zwoju trójdzielnego i wstęgi trójdzielnej do jądra brzusznego tylno -przyśrodkowego wzgórza. IV neuron czuciowy znajduje się w zakręcie zaśrodkowym kory mózgu.
•
Badanie czucia temperatury - przeprowadza się za pomocą termod i probówek wypełnionych ciepłą lub zimną wodą o temperaturze wyŜszej lub niŜszej, od kilku do kilkunastu stopni, od aktualnej temperatury powierzchni skóry
C) CZUCIE EKSTEROCEPTYWNE BÓLU - OMÓWIONE W OSOBNYM PYTANIU
D)
•
CZUCIE PROPRIOCEPTYWNE Z UKŁADU RUCHU
Iformacje ogólne - W układzie szkieletowym i mięśniowym znajdują się receptory pobudzane pracą statyczną i dynamiczną
mięśni szkieletowych. Znajdujące się tam receptory odbierają napięcie oraz rozciągnięcie mięśni i ścięgien, a takŜe ucisk wywiera-
strona 58
ny na powierzchnie stawowe. Receptory te występują we wrzecionkach nerwowo mięśniowych w postaci zakończeń pierścieniowo
spiralnych, ciałek zmysłowych Ruffiniego, w ścięgnach jako ciałka buławkowate Golgiego, w okostnej jako ciałka blaszkowate Paciniego oraz wolne zakończenia nerwowe. Ruch ciała zarówno po prostej jak i obrotowy jest odbierany przez receptory znajdujące
się w błędniku stanowiącym narząd równowagi.
Droga impulsów z układu ruchu - Informacja z proprioreceptorów układu ruchu jest odbierana przez I neuron czuciowy znajdujący się w zwojach rdzeniowych, a następnie jest przekazywana przez dwie róŜne drogi do kory mózgu i do kory móŜdŜku. Impulsacja przewodzona przez pierwszy neuron biegnie bezpośrednio do mózgowia w pęczku smukłym i pęczku klinowatym do II neuronu w jądrze smukłym i w jądrze klinowatym, a następnie przechodzi na druga stronę rdzenia przedłuŜonego i podąŜa we wstędze przyśrodkowej do III neuronu w jądrze brzusznym tylno-bocznym wzgórza. IV neuron czuciowy znajduje się w zakręcie zaśrodkowym kory mózgu. Część wypustek neuronów ze zwojów rdzeniowych (I neuron) kończy się synapsami juŜ w obrębie rogów
tylnych rdzenia kręgowego na II neuronie czuciowym. Aksony tych neuronów przechodzą na druga stronę rdzenia kręgowego,
wstępując ku górze:
•
-w drodze rdzeniowo-wzgórzowej przedniej i bocznej do III euronu w jądrze brzusznym tylno-bocznym wzgórza,
który z kolei wysyła wypustki do IV neuronu w zakręcie zaśrodkowym kory mózgu;
-w drodze rdzeniowo-móŜdŜkowej przedniej i tylnej do kory móŜdŜku;
W tych samych polach zakrętu zaśrodkowego kory mózgu znajdują się neurony odbierające impulsację z proprioreceptorów układu
ruchu oraz eksteroreceptorów skóry.
Badanie czucia z proprioreceptorów - W warunkach fizjologicznych nie jest odczuwana impulsacja z proprioreceptorów, która
pozostaje poniŜej progu świadomości. Jej występowanie moŜna wykazać jedynie pośrednio. Mając zamknięte oczy, człowiek bezbłędnie określa połoŜenie kończyny, która nie dotyka niczego, co mogłoby stanowić dodatkowe źródło informacji.
•
E)
CZUCIE PROPRIORECEPTOROWE RÓWNOWAGI
•
Informacje ogólne - W przewodach półkolistych i w przedsionku znajdują się receptory narządu równowagi. Komórki receptorów w bańkach błoniastych przewodów półkolistych reagują na obrót głowy, czyli na przyspieszenie kątowe, a komórki występujące w łagiewce i woreczku są wraŜliwe na przyspieszenie liniowe.
•
droga impulsów z błędnika - Włókna nerwowe oplatające komórki nabłonka zmysłowego przekazują pobudzenie do I neuronu
czuciowego w zwoju przedsionkowym. II neuron znajduje się w moście w jednym z czterech jąder przedsionkowych: górnym, dolnym, bocznym lub przyśrodkowym Z tych jąder impulsacja jest wysyłana do:
-kory móŜdŜku przez konar dolny móŜdŜku
-jąder ruchowych dla mięśni gałek ocznych - jąder nerwów
czaszkowych III, IV i VI za pośrednictwem pęczków
podłuŜnych przyśrodkowych
-rdzenia kręgowego przez drogę przedsionkowo-rdzeniową
Dzięki tym połączeniom zmiana połoŜenia głowy w stosunku do tułowia odebrana przez receptory błędnika wywołuje natychmiastową odruchową korekcję napięcia mięśni kończyn i tułowia oraz odpowiednie ustawienie gałek ocznych.
Percepcja dotycząca ustawienia głowy w stosunku do tułowia jest uzaleŜniona od impulsacji nerwowej biegnącej od jąder
przedsionkowych poprzez jądra przekaźnikowe wzgórza do zakrętu zaśrodkowego w korze mózgu.
Rdzeń przedłuŜony. Funkcje fizjologiczne rdzenia przedłuŜonego.
Przez rdzeń przedłuŜony biegną drogi wstępujące (przewodzące informacje z eksteroreceptorów, proprioreceptorów oraz
droga rdzeniowo-móŜdŜkowa) i zstępujące (piramidowe i pozapiramidowe). Ponadto zlokalizowane są tu ośrodki nerwowe (ośrodek zbiorowisko neuronów koniecznych do wykonywania określonej czynności):
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Oddychania
Częstości skurczów serca
Ciśnienia krwi
Połykania
Kaszlu
Kichania
Nudności
Wymioty
Ssania
śucia
Wydzielania potu
Naczyniowo-ruchowy
Regulujący tempo podstawowej przemiany materii
Ośrodek dla mięśni ucha (napięcie błony bębenkowej, kosteczek słuchowych)
Jądra nerwów czaszkowych od VI do XII
1, 2, 3 - kontrola oddychania, częstości skurczów serca i ciśnienia krwi
strona 59
Autonomiczne ośrodki w rdzeniu przedłuŜonym kontrolujące na drodze odruchowej czynność krąŜenia, serca, płuc nazywane
są ośrodkami Ŝyciowymi, gdyŜ ich uszkodzenia prowadzi zwykle do śmierci. Włókna dośrodkowe biegnące do tych ośrodków rozpoczynają się w wielu przypadkach w wysoko wyspecjalizowanych receptorach trzewnych. Wyspecjalizowane receptory obejmują nie tylko
receptory kłębków i zatok tętnic szyjnych oraz kłębków aorty, lecz równieŜ komórki receptorowe zlokalizowane w samym rdzeniu przedłuŜonym. Reakcje ruchowe są stopniowane i precyzyjnie dostosowywane, zawierają składowe zarówno somatyczne, jak i trzewne.
Odruchy kontrolujące czynność płuc i układu krąŜenia szczegółowo przedstawiono w odpowiednich rozdziałach dotyczących krąŜenia i
oddychania.
4, 5, 6, 7,8 - inne autonomiczne odruchy opuszkowe
Połykanie, kaszel, kichanie, nudności i wymioty są równieŜ reakcjami odruchowymi integrowanymi w rdzeniu przedłuŜonym.
Odruch połykania spowodowany jest dowolnym aktem przemieszczania zawartości jamy ustnej do gardła. Kaszel inicjowany jest przez
podraŜnienie górnych dróg oddechowych. Głośnia zamyka się, a silny skurcz mięśni oddechowych wzmaga ciśnienie wewnątrzpłucne,
na szczycie którego głośnia nagle otwiera się, co powoduje gwałtowne wypchnięcie powietrza. Kichanie jest podobną reakcją na podraŜnienie nabłonka jamy nosowej. Kichanie wyzwalane jest przez podraŜnienie włókien bólowych w nerwie trójdzielnym.
Wymioty są innym przykładem odruchu trzewnego, zintegrowanego w rdzeniu przedłuŜonym. Składowe somatyczne, jak i trzewne
tego odruchu występują po sobie, odpowiednio skoordynowane w czasie. Wymioty rozpoczynają się ślinieniem i nudnościami. Fale
antyperystaltyczne wywołują opróŜnienie do Ŝołądka zawartości górnej części jelita cienkiego. Głośnia się zamyka, co zapobiega wciągnięciu wymiocin do tchawicy. Oddech zatrzymuje się w środkowej fazie wdechu. Mięśnie tłoczni brzusznej kurczą się, a poniewaŜ
klatka piersiowa jest utrzymywana w ustalonej pozycji, skurcz ten zwiększa ciśnienie w jamie brzusznej. Zwieracz odźwiernika Ŝołądka
i przełyk rozluźniają się i zawartość Ŝołądka zostaje usunięta na zewnątrz. Czynności te kontroluje "ośrodek wymiotny", znajdujący się
w układzie siatkowatym rdzenia przedłuŜonego na wysokości jąder oliwki.
Wymioty wywoływane są przez podraŜnienie błony śluzowej górnej części przewodu pokarmowego. Impulsy z błony śluzowej przenoszone są do ośrodka wymiotnego przez trzewne drogi aferentne, biegnące w nerwach współczulnych i nerwach błędnych.
Inne włókna aferentne dochodzą przypuszczalnie do ośrodka wymiotnego z miedzymózgowia i układu limbicznego, gdyŜ odruch wymiotny występuje równieŜ w odpowiedzi na reakcje zabarwione emocjonalnie: 'wywołujący nudności" zapach lub "odraŜający" widok.
W rdzeniu przedłuŜonym występują komórki chemoreceptywne, które inicjują wymioty, po pobudzeniu ich przez krąŜące we krwi
związki chemiczne. Chemoreceptorowa strefa wyzwalająca odruch wymiotny znajduje się w pólku najdalszym lub w jego okolicy, jest
to pasmo tkanki w kształcie litery V, ułoŜone na bocznych ścianach komory czwartej w pobliŜu zasuwki. Struktura ta naleŜy do struktur
układu okołokomorowego i łatwiej do niej przenika z krwi krąŜącej wiele substancji w porównaniu z sąsiednimi okolicami rdzenia przedłuŜonego.
Uszkodzenie pólka najdalszego maja niewielki wpływ na odruch wymiotny wywołany podraŜnieniem przewodu pokarmowego, lecz znoszą wymioty będące następstwem wstrzyknięcia apomorfiny i wielu innych leków wymiotnych. Lezje pólka najdalszego
zmniejszają równieŜ wymioty występujące w mocznicy i chorobie popromiennej, w których to stanach dochodzi do wytwarzania i
uwalniania do krwi krąŜącej endogennych substancji wymiotnych. Występowanie wymiotów w licznych stanach patologicznych moŜe
być wytłumaczone chemoreceptorowym mechanizmem wywoływania wymiotów pod wpływem krąŜących we krwi toksyn.
9 - odruch ssania
Następuje na przykład przy pobudzeniu zakończeń nerwu trójdzielnego w okolicy ust noworodka. W rdzeniu przedłuŜonym pobudzenie zostaje przełączone na nerwy ruchowe - twarzowy i podjęzykowy, które wywołują ruch ssania.
10
- odruch Ŝucia
śucie jest odruchem złoŜonym, w którym bodźce idące z jamy ustnej zostają przełączone na część nerwu trójdzielnego, wprawiającą w ruch mięśnie Ŝwacze i nerw podjęzykowy, unerwiający ruchowo język.
11 - ośrodek naczynioruchowy
Pobudzenie jest odruchowe i rozszerza naczynia krwionośne.
Podwzgórze. Funkcje fizjologiczne podwzgórza.
Układ piramidowy.
Układ piramidowy
Czynności ruchowe człowieka są wynikiem aktywności skurczowej mięśni szkieletowych. Najbardziej charakterystyczne ruchy
o duŜej precyzji, złoŜoności i zróŜnicowaniu. Wyzwalanie, kontrola i koordynacja tych ruchów wymagają współpracy ośrodków nerwowych znajdujących się na trzech róŜnych poziomach integracji centralnego układu nerwowego:
1. NajniŜszym- rdzeniowym
2. WyŜszym- mózgowym (pień mózgu, jądra kresomózgowia)
3. NajwyŜszym- mózgowym
W miarę rozwoju wyŜsze piętra integracji ruchowej przejmują na siebie kontrolę prostszych czynności ruchowych niŜszych
pięter i spełniają funkcję nadrzędną w stosunku do tych niŜszych pięter centralnego układu nerwowego.
Poza tym rozwijają zdolność regulacji coraz to bardziej precyzyjnych i skomplikowanych ruchów.
Szczególne znaczenie w integracji ruchowej maja nadrzędne ośrodki ruchowe znajdujące się w:
•
Korze mózgowej
•
Jądrach podkorowych
•
MóŜdŜku
NajniŜszy rdzeniowy poziom uczestniczy w kontroli podstawowych odruchów związanych z regulacją długości i napięcia mięśni szkieletowych (odruch zgięcia, odruch rozciągania, odwrócony odruch rozciągania).
WyŜszy- mózgowy poziom kontroluje bardziej złoŜone czynności ruchowe sterowane automatycznie- ruchy związane z lokomocją i utrzymaniem odpowiedniej postawy ciała.
strona 60
Poziom ten, przy udziale móŜdŜku, wpływa takŜe na układ piramidowy w zakresie kontroli ruchów dowolnych i napięcia mięśniowego.
NajwyŜszy mózgowy poziom integracyjny, obejmujący głównie układ piramidowy, steruje ruchami dowolnymi bardziej precyzyjnymi, uruchamia aparat ruchowy mowy i współdziała z układem pozapiramidowym.
Obszary kory bezpośrednio związane z kontrolą wykonywania ruchów dowolnych to:
•
Kora somatoruchowa (pole 4)- pierwotne pole ruchowe
•
Okolica przedruchowa (pole 6)
•
Dodatkowe pole ruchowe
W obrębie pierwotnego pola ruchowego znajdują się liczne komórki piramidowe olbrzymie (Betza). Otrzymują one impulsację z innych obszarów pierwszorzędowej kory ruchowej (kory somatomotorycznej) i z pierwszorzędowej kory czuciowej (kory somatosensorycznej) po tej samej lub przeciwległej półkuli, oraz z jąder podkorowych i wzgórza. Impulsacje przekazywane na komórki Betza
wpływają na przekazywanie lub hamowanie impulsów z obszarów ruchowych do innych ośrodków korowych i niŜszych podkorowych,
pnia mózgu i rdzenia oraz dalej do mięśni szkieletowych. Impulsy te są takŜe częściowo przekazywane do komórek pośredniczących
oraz do jąder podkorowych i stąd z powrotem przez wzgórze do kory ruchowej. Takie krąŜenie impulsacji po zamkniętych sieciach
neuronalnych między korą a ośrodkami podkorowymi modyfikuje pobudliwość ośrodków ruchowych.
Pierwotne pole ruchowe, które jest pierwszorzędową korą ruchową, obejmuje tylną część zakrętu przedśrodkowego (pole 4).
Obszar ten cechuje się większą liczbą neuronów piramidowych (szczególnie neuronów piramidowych olbrzymich). W zakręcie przedśrodkowym znajdują się ośrodki dla ruchów:
•
Przedramienia
•
Gardła
•
Języka
•
Ramienia
•
Warg
•
Tułowia
•
Oka
•
Uda
•
Goleni
•
śuchwy
•
Stopy
•
Głowy
•
Palców dłoni
Ośrodki te stanowią razem obraz homunkulusa ruchowego, tj. zniekształconego człowieka
Ku przodowi od okolicy ruchowej znajduje się okolica przedruchowa, zwana nadrzędnym polem ruchowym. Ciągnie się ona
wzdłuŜ przedniej części zakrętu przedśrodkowego i przechodzi na tylne części zakrętów czołowych. W okolicy tej wyróŜniamy ośrodek
dla ruchów:
•
Obrotowych głowy
•
Gałek ocznych (po przeciwnej stronie)
W kierunku szczytu mózgu okolica przedruchowa przechodzi w pole dodatkowe. Pobudzenie tego pola wyzwala ruchy po tej samej i przeciwnej stronie ciała. Są to mało precyzyjne ruchy:
•
Rąk
•
Tułowia
Pole to współdziała z pierwotnym polem ruchowym, zapewniając utrzymanie pozycji głowy, tułowia i rąk. Współdziała teŜ w zakresie regulacji napięcia mięśniowego i kierowaniu ruchami dowolnymi.
Pierwszorzędowa kora ruchowa i okolica przedruchowa dają razem początek ok. 40% włókien, które wchodzą w skład drogi:
•
Korowo- mostowej
•
Korowo- opuszkowej
•
Korowo- rdzeniowej
Pozostałe włókna biorą początek z kory somatosensorycznej oraz z obszarów przedruchowych i płatów ciemieniowo- potyliczno- skroniowych.
Przyjmuje się, Ŝe droga piramidowa rozpoczyna się w komórkach piramidowych olbrzymich (Betza), ale w pierwszorzędowej
okolicy ruchowej znajduje się tylko ok. 3% komórek (34 tys.) Betza, więc droga piramidowa jest utworzona z aksonów komórek piramidowych nie tylko kory ruchowej, ale takŜe kory czuciowej i innych okolic korowych.
Komórki Betza stanowią neurony nadrzędne kory i wysyłają włókna eferentne (odśrodkowe) do neuronów podrzędnych jąder podkorowych i ośrodków pnia mózgu i rdzenia kręgowego (motoneuronów). Odbierają one takŜe impulsację z innych obszarów
kory ruchowej po tej samej i przeciwległej stronie mózgu, z:
•
Nieswoistych jąder przekaźnikowych wzgórza
•
Ekstero- proprioreceptorów obwodowych
Te impulsacje aferentne (dośrodkowe) docierają do komórek Betza albo bezpośrednio, albo za pośrednictwem innych neuronów.
Impulsacje eferentne z tych komórek wędrują do motoneuronów nerwów czaszkowych w pniu mózgu i rogów przednich
rdzenia kręgowego jako impulsacje swoiste.
W pierwotnym polu ruchowym kory mózgowej istnieją ośrodki dla poszczególnych mięśni i grup mięśniowych. Ta korowa reprezentacja ruchowa w korze posiada cechy organizacji somatotropowej (topograficznej).
PoniewaŜ droga piramidowa jest w głównej swojej masie (90%) skrzyŜowana, to lewa kora ruchowa kontroluje ruchy dowolne prawej połowy ciała, a prawa kora ruchowa lewej połowy ciała. Wyjątkiem są mięśnie twarzy i języka.
Poszczególne ośrodki wyzwalające ruchy mięśniowe są reprezentowane na zewnętrznej powierzchni półkuli, w zakręcie
przedśrodkowym, natomiast reprezentacja kończyny dolnej i narządów płciowych znajduje się juŜ na przyśrodkowej powierzchni półkuli, w obrębie płacika przyśrodkowego. Najrozleglejszą reprezentację posiadają ośrodki dla:
•
Mięśni artykulacyjnych
•
Mięśni mimicznych twarzy
•
Mięśni kciuka
•
Mięśni palców
•
Mięśni dłoni
Wielkość korowej reprezentacji (projekcji) dla poszczególnych mięśni moŜe zmieniać się w zaleŜności od uŜywania tych mięśni
oraz ich roli i znaczenia dla całości zachowania organizmu.
Kora ruchowa jest tylko rodzajem „przejściowej stacji”, przez którą przepływają impulsacje z innych, głównie kojarzeniowych, okolic kory.
strona 61
Aktywność ruchowa zachodzi wówczas, gdy ośrodki kory pierwszorzędowej są odpowiednio pobudzane przez impulsy płynące z okolic kory kojarzeniowej. Stąd impulsy są dalej przesyłane do pierwszorzędowego pola ruchowego. To ostatnie jest odpowiedzialne za prostsze czynności ruchowe obejmujące juŜ poszczególne mięśnie.
PLANOWANIE
DZIAŁANIE
JĄDRA PODSTAWY
MÓZGU
ZAMIAR
KOROWE POLA
KOJARZENIOWE
PÓŁKULE MÓśDśKU
KORA PRZEDRUCHOWA
I RUCHOWA
RUCH
DOWOLNY
ROBAK MÓśDśKU
Bardziej złoŜone wzorce aktywności ruchowej dotyczące ruchów manipulacyjnych i mówienia są reprezentowane w korze przedruchowej
DROGA KOROWO- RDZENIOWA.
Aksony komórek piramidowych kory ruchowej biegną jako włókna projekcyjne początkowo przez istotę białą półkul mózgowych (wieniec promienisty), potem wnikają do torebki wewnętrznej. W obrębie kolana znajdują się włókna przewodzące pobudzenie
dla mięśni mimicznych twarzy, języka, krtani i gardła. Ku tyłowi od kolana znajdują się zgrupowania włókien zaopatrujących motoneurony dla mięśni kończyn górnych, tułowia i kończyn dolnych. Ta tylna odnoga torebki jest zaopatrywana w krew przez odgałęzienia tętnicy środkowej mózgu. Uszkodzenie tych naczyń (zakrzep, zmiany miaŜdŜycowe) moŜe spowodować zniszczenie jąder podkorowych i torebki wewnętrznej z następowym niedowładem połowicznym po przeciwległej stronie ciała.
Po opuszczeniu torebki wewnętrznej włókna korowo- rdzeniowe biegną dalej przez konary mózgu, nadal zachowując organizację topograficzną.
Następnie przechodzą one przez most, gdzie ulegają rozproszeniu, tworząc tu wiele pęczków i częściowo zatracając organizację topograficzną.
Przy dolnym końcu mostu włókna korowo- rdzeniowe z powrotem ulegają konsolidacji, tworząc pojedyncze zgrupowania
zwane piramidą.
Na granicy opuszki i rdzenia kręgowego około 85-90% włókien kaŜdej z piramid krzyŜuje się, przechodząc na drugą stronę
rdzenia, gdzie tworzy drogę korowo- rdzeniową boczną biegnącą w sznurach bocznych. Droga ta biegnie w pobliŜu drogi czerwiennordzeniowej skrzyŜowanej w pniu mózgu. Obie te drogi noszą nazwę szlaku zstępującego bocznego. Komponenta czerwienno- rdzeniowa ma charakter pobudzający i wpływa na ruchy niezaleŜne mięśni zginaczy palców. Jest ona drogą ściśle współdziałającą ze szlakiem
piramidowym.
Część (ok. 10- 15%) włókien drogi piramidowej pozostaje nieskrzyŜowanych i biegnie dalej w sznurach przednich rdzenia jako droga korowo- rdzeniowa przednia. Włókna tej drogi krzyŜują się częściowo dopiero przed swoim zakończeniem, głównie w segmentach szyjnych i piersiowych rdzenia. Tam znajdują się α-motoneurony zaopatrujące mięśnie przykręgosłupowe i mięśnie proksymalnych odcinków kończyn górnych i dolnych.
Większość (60- 65%) włókien drogi korowo- rdzeniowej bocznej (skrzyŜowanej) kończy się na wysokości rdzenia szyjnego
(zgrubienie szyjne), niewielka ich liczba (10%) w segmentach piersiowych, a pozostałe w segmentach lędźwiowych (zgrubienie lędźwiowe).
Impulsację przewodzoną droga piramidową do motoneuronów pnia mózgu i rdzenia kręgowego moŜna podzielić na:
•
Swoistą
•
Nieswoistą
Impulsacja swoista obejmuje włókna drogi piramidowej, pochodzące z komórek piramidowych olbrzymich (Betza), z których
kaŜda zaopatruje kilka motoneuronów podrzędnych jąder ruchowych mięśni czaszkowych pnia mózgu lub nerwów rdzeniowych.
Impulsacja nieswoista dotyczy włókien ruchowych pochodzących z wielu róŜnych obszarów korowych i zaopatrujących nieswoiście liczne neurony układu siatkowatego pnia mózgu. Impulsacje w tym układzie mają charakter bardziej „rozlany” i warunkują
pobudzenie ośrodków znajdujących się w obrębie tego układu (np. ośrodka oddechowego) oraz wywołują pobudzenie kory mózgowej
poprzez aktywujący układ siatkowaty.
Włókna drogi korowo- rdzeniowej bocznej kontrolują czynności motoryczne kończyn po tej samej stronie ciała i to głównie w
obrębie ich dystalnych części.
W związku ze skrzyŜowaniem tej drogi kora ruchowa po stronie lewej kontroluje czynności motoryczne kończyn prawej ręki i
prawej nogi, posiadając nieznaczny tylko wpływ na czynności ruchowe kończyn po stronie lewej.
Droga zaś korowo- rdzeniowa przednia kończy się w odcinkach rdzenia poza obrębem jego zgrubień, krzyŜując się dopiero
przed swoim zakończeniem w rogach przednich. Droga ta zaopatruje głównie motoneurony mięśni tułowia, szyi i proksymalnych mięśni kończyn.
Niewielka liczba włókien (ok.1%) drogi korowo- rdzeniowej biegnie w sznurach bocznych i nie krzyŜuje się przed utworzeniem synapsy z motoneuronami mięśni przykręgosłupowych i proksymalnych części kończyn.
NaleŜy pamiętać, Ŝe ok. 20-30% włókien korowo- rdzeniowych rozpoczyna się w korze połoŜonej ku tyłowi od bruzdy środkowej. Większość tych włókien biegnie do rdzenia w drodze korowo rdzeniowej bocznej i kończy się synapsami na neuronach głównie
rogów tylnych rdzenia.
Ta „sensoryczna” komponenta drogi piramidowej słuŜy do kontroli impulsacji czuciowych napływających do rogów tylnych z
receptorów mięśniowych. W ten sposób kora mózgowa kontroluje impulsację z proprioreceptorów mięśniowych wpływając pośrednio
na odruchy własne mięśni.
strona 62
Z punktu widzenia klinicznego drogę dla ruchów dowolnych moŜna podzielić na dwie główne składowe:
•
Górny neuron motoryczny
•
Dolny neuron motoryczny
Uszkodzenia górnego neuronu motorycznego objawiają się w obwodowych odcinkach kończyny górnej (ręka i palce) i maja charakter niedowładu spastycznego. Przy uszkodzeniach górnego neuronu motorycznego zaniki mięśniowe są słabo zaznaczone lub występują później.
Objawy uszkodzenia dolnego neuronu motorycznego zaleŜą od miejsca uszkodzenia, a więc czy dotyczy ono rogów przednich, korzeni
przednich, czy teŜ określonego nerwu ruchowego. Typowym objawem uszkodzenia jest niedowład wiotki (spadek napięcia mięśniowego) i szybko postępujący zanik mięśni.
Układ pozapiramidowy.
Impulsacja układu ruchowego podkorowego bezpośrednio wysyłana jest przez jądra kresomózgowia, ale bezpośrednio pochodzi z
kory mózgu (neurony korowe wysyłają wypustki do jąder kresomózgowia).
Do układu ruchowego podkorowego naleŜą:
jądro ogoniaste
jądro soczewkowate (skorupa i gałka blada)
jądro brzuszno-boczne wzgórza
jądro niskowzgórzowe
istota czarna i jądro czerwienne.
Funkcją układu ruchowego podkorowego jest współdziałanie w wyzwalaniu ruchów dowolnych i regulowanie napięcia mięśni poprzecznie prąŜkowanych. Funkcje te układ ruchowy podkorowy spełnia dzięki występowaniu sprzęŜeń zwrotnych między korą mózgu, a
jądrami kresomózgowia, oraz dzięki połączeniom o typie sprzęŜeń zwrotnych między strukturami podkorowymi. Tak więc impulsacja
biegnąca z kory mózgu powraca do niej z powrotem przez szereg neuronów tworzących łańcuchy neuronów.
Choroby związane z układem pozapiramidowym.
Objawy pląsawicy – nadmierna ruchliwość połączona z ruchami mimowolnymi
Objawy choroby Parkinsona – zmniejszona ruchliwość, sztywność, drŜenie mięśniowe. W chorobie tej występuje zaburzenie przewodnictwa dopaminergicznego (hipodopaminergia).
DrŜenie mięśniowe
W obrębie śródmózgowia znajdują się dwa ośrodki: jeden wyzwalający drŜenie mięśniowe i drugi, hamujący je. W warunkach fizjologicznych ośrodek hamujący stale odbiera impulsację z podwzgórza i w ten sposób utrzymuje się jego stała przewaga nad ośrodkiem wyzwalającym drŜenie. ObniŜenie temp. krwi lub draŜnienie podwzgórza przez toksyny bakteryjne, powoduje zablokowanie czynności ośrodka hamującego. Ośrodek pobudzający uzyskuje przewagę i wyzwala drŜenie mięśiowe.
MóŜdŜek. Funkcje fizjologiczne móŜdŜku.
Twór siatkowaty. Funkcje fizjologiczne tworu siatkowatego
Układ siatkowaty pnia mózgu stanowi najwaŜniejszy układ kontrolujący i integrujący centralnego układu nerwowego.
W jego obrębie mieszczą się Ŝyciowo waŜne ośrodki:
•
Ośrodek oddechowy
•
Ośrodek sercowy
•
Ośrodek naczynioruchowy
Ponadto spełnia on szereg innych waŜnych funkcji:
•
Reguluje temperaturę ciała
•
Wpływa na neuroendokrynne czynności podwzgórza
•
Ma znaczenie w procesie czuwania i snu
•
Wpływa na funkcje motoryczne i aktywność ruchową mięśni
•
Jako układ nieswoisty uczestniczy w przewodzeniu części impulsów czuciowych do kory. Zapewnia jej więc stan wzbudzenia i moŜliwość odbioru wraŜeń pod wpływem impulsacji czuciowych przekazywanych swoistymi drogami czuciowymi
•
Oddziałuje na impulsacje motoryczne w czasie ich przewodzenia drogami piramidowymi i pozapiramidowymi z kory i
jąder podkorowych do rdzenia
•
Wpływa na podwzgórze i układ limbiczny, oddziałując na zachowanie emocjonalne i układ immunologiczny organizmu.
PodłoŜem anatomicznym układu siatkowatego jest twór siatkowaty, ciągnący się przez cały pień mózgu – od rdzenia kręgowego aŜ do przedniej części śródmózgowia.
W pniu mózgu twór siatkowaty wypełnia przestrzeń między jądrami nerwów czaszkowych, drogami wstępującymi i zstępującymi .
Neurony układu siatkowego nie wykazują jakiegoś charakterystycznego układu morfologicznego, ale tworzą rodzaj rozległej
sieci neuronalnej. W sieci tej poszczególne elementy (neurony) mogą być uczynniane przez wiele neuronów sąsiednich.
Maja teŜ one zdolność wytwarzania i uwalniania na swoich zakończeniach róŜnych mediatorów, tj. acetylocholina, NA, serotonina,
dopamina, GABA.
Układ siatkowaty jest układem nieswoistym – pobudzenia jednego neutronu mogą przenieść się na wiele neuronów układu i odwrotnie
– pobudzenia z wielu róŜnych strukturCON mogą aktywować ściśle określone obszary US.
Wypustki neutronów US krzyŜują się i biegną w róŜnych kierunkach, tworząc gęstą sieć połączeń.
Niektóre neurony tego tworu posiadają długi akson, rozdzielający się na dwie wypustki:
- wstępującą
- zstępującą
strona 63
Wypustki te tworzą podłuŜne pęczki, które łączą róŜne poziomy układu siatkowatego z wyŜszymi (kora mózgowa, uklad limbiczny,
wzgórze) lub niŜszymi (rdzeń kręgowy) piętrami CUN.
W obrębie US moŜna wyróŜnić skupiska neutronów (jądra) o odrębnych właściwościach fizjologicznych:
- jądro siatkowate mostu
zawierają neurony serotoninorgiczne,
- jądro szwu
odgrywają waŜną rolę w powstawaniu snu NREM,
- jadro wielkokomórkowe – neurony uwalniające acetylocholinę,
- jądro środkowe opuszki.
Do US zalicza się takŜe struktury o podobnych właściwościach funkcjonalnych:
•
Istota szara okołowodociągowa
•
jadro miejsca sinawego mostu
•
okolice pokrywy.
Twór siatkowaty otrzymuje liczne połączenia z obydwóch półkul mózgowych i róŜnych okolic CUN. Odbiera z nich część impulsacji
czuciowej i ruchowej i przekazuje je na wieloneuronalną drogę nieswoistą.
Na podstawie badań morfologicznych i neurofizjologicznych wyróŜnia się w CUN dwie oddzielne części:
1. wstępujący układ siadkowaty
2. zstępujący układ siatkowaty
WSTĘPUJACY UKŁAD SIATKOWATY
W obrębie wstępującego układu siatkowatego wyróŜnia się
a) rozlany hamujący układ wzgórzowy
b) aktywujący układ śródmózgowia
ad a) rozlany hamujący układ wzgórzowy – najwyŜsze piętro układu siatkowatego.
Obejmuje jądra nieswoiste wzgórza:
-
-
jądra śródblaszkowe
jądra przyśrodkowe
jądra brzuszne:
przednio – boczne
przednio – przyśrodkowe
jądra siatkowate
Te nieswoiste jądra wzgórza utrzymują dwustronne połączenia z całą korą mózgową. Włókna pochodzące z tych jąder liczą
się w warstwach powierzchniowych kory i dlatego maja wpływ na czynności bioelektryczne kory mózgowej. Włóknami wstępującymi
napływają impulsacje z układu siatkowatego do całej kory, niezaleŜnie od impulsacji przekazywanych za pośrednictwem wzgórzowych
stacji przełącznikowych i układów swoistych, które odbierane są tylko w określonych polach kory czuciowej.
DraŜniąc bodźcami elektrycznymi o niskiej częstotliwości jądra nieswoiste wzgórza, moŜna wywołać tzw. odpowiedź rekrutacyjną kory czyli:
-
zmniejszenie częstotliwości
-
zwiększenie amplitudy potencjałów korowych
Te zmiany aktywności bioelektrycznej obejmują całą korę mózgową. Neurony układu siatkowatego skupione we wzgórzu synchronizują, więc czynność bioelektryczną kory i wykazują aktywność antagonistyczną w stosunku do neuronów układu siatkowatego pnia mózgu (zwłaszcza układu aktywującego śródmózgowia).
Szczególną rolę przypisuje się jądrom siatkowatym wzgórza w procesie percepcji. Tworzą one tzw. wzgórzowy układ bramkujący – wybiórczo przepuszczają impulsację biegnącą do kory, przewodzoną przez jądra swoiste wzgórza. W ten sposób jądra te
eliminują nadmiar informacji wysyłanej przez receptory obwodowe i niŜsze ośrodki czuciowe.
ad b) aktywujący układ siatkowaty śródmózgowia (RAS)
Układ ten odbiera impulsacje ze wszystkich receptorów całego organizmu w czasie, gdy są one przekazywane szybkimi drogami swoistymi do kory czuciowej mózgu. Pobudzenia te z układu siatkowatego są dalej przewodzone powoli do rozległych obszarów
kory i ośrodków podkorowych. Tam wytwarzają stan gotowości czynnościowej, czyli wzbudzenia. Wzbudzenie to jest niezbędne do
prawidłowego funkcjonowania okolic czuciowych, ruchowych i kojarzeniowych kory, a takŜe ośrodków podkorowych kierujących zachowaniem popędowo – emocjonalnym. Wzbudzeniu kory towarzyszy zmiana aktywności bioelektrycznej kory:
- spadek amplitudy
- wzrost częstotliwości potencjałów korowych, czyli desynchronizacja.
Tak, więc w czasie, gdy impulsacje z receptorów napływają do swoistych ośrodków czuciowych kory, wywołując w niej wraŜenia zmysłowe, część tych impulsacji jest przekazywana na wolno przewodzące wieloneuronalne drogi nieswoiste wstępujące (układ
pozawstęgowy).
Stan wzbudzenia kory wywołany pobudzeniem układu siatkowatego warunkuje przytomność i świadomość, bez których nie
jest moŜliwe odbieranie i percepcja wraŜeń zmysłowych.
Przewodzenie impulsów w drogach nieswoistych moŜna zablokować środkami narkotycznymi lub przez zniszczenie aktywizującego układu siatkowatego. To samo zjawisko występuje podczas snu, kiedy to zachowane jest przewodzenie impulsów w drogach
swoistych, a zahamowane w drogach nieswoistych. Zanika wtedy świadomość i jednocześnie ustaje odbieranie wraŜeń zmysłowych.
Trwałe uszkodzenie RAS prowadzi do nieodwracalnej utraty przytomności i śpiączki.
Tak, więc RAS odgrywa istotną rolę w utrzymaniu stanu czuwania i wzbudzenia kory.
strona 64
Układ ten dysponuje dwustronnymi połączeniami z korą mózgową, z których jedne są bezpośrednie – z pominięciem wzgórza, a drugie
biegną przez układ siatkowaty wzgórza.
W sumie czynności układu siatkowatego wstępującego związane są głównie z procesami:
- Czucia
- Percepcji
- Czuwania
- Zachowania świadomości
ZSTĘPUJĄCY UKŁAD SIATKOWATY
Zstępujący układ siatkowaty:
Koordynuje ruchy
Kontroluje czynności odruchowe rdzenia kręgowego
Modyfikuje efekty notoryczne kory mózgowej
Reguluje czynności Ŝyciowo waŜnych ośrodków autonomicznych pnia mózgu zwł. Ośrodków:
Oddechowego
Regulujących krąŜenie)
Działanie układu zstępującego moŜe mieć wpływ hamujący lub torujący (ułatwiający)
-
Na motoneurony rdzeniowe:
Zstępujący układ hamujący
Zstępujący układ pobudzający
Jedna i druga komponenta ma połączenia z:
Korą mózgową (drogi korowo-siatkowe)
Jądrami podkorowymi
MóŜdŜkiem
Rdzeniem kręgowym (drogi siatkowato-rdzeniowe;
Nakrywkowo-rdzeniowe)
a) zstępujący układ hamujący:
Bierze początek w neuronach skupionych w brzuszno-przyśrodkowej części tworu siatkowatego rdzenia przedłuŜonego
Hamuje ośrodki ruchowe rdzenia dla mięśni prostowników, a pobudza ośrodki ruchowe dla
mięśni zginaczy
PodraŜnienie zstępującej drogi hamującej:
ObniŜa lub znosi odruchy rdzeniowe
ObniŜa napięcie mięśniowe
b)Zstępujący układ pobudzający
Rozpoczyna się w grzbietowo-bocznej części tworu siatkowatego mostu
Pobudza ośrodki ruchowe rdzenie dla mięśni prostowników, a hamuje ośrodki ruchowe dla mięśni zginaczy
DraŜnienie zstępującej drogi pobudzającej powoduje:
o
Pojawienie się odruchów rdzeniowych
o
Wzrost napięcia mięśniowego
Układ limbiczny. Funkcje fizjologiczne układu limbicznego.
Sen: teorie snu, elektrofizjologia snu, fizjologiczne znaczenie snu.
Odruchy warunkowe.
Fizjologiczna czynność kory mózgowej: kontrola ruchu, lateralizacja, fizjologia mowy,
korowe pola czuciowe, korowe pola asocjacyjne.
Układ pokarmowy.
Funkcje:
-
Funkcje Ŝołądka.
gromadzi i przechowuje spoŜywane pokarmy
trawi pokarmy
wyjaławia pokarmy
Gromadzenie pokarmów w Ŝołądku
-
pokarmy płynne wzdłuŜ krzywizny mniejszej do części odźwiernikowej
pokarmy stałe początkowo są w trzonie Ŝołądka, a następnie (gdy jest ich coraz więcej) wypełniają dno, kolejne porcje zajmują
część środkową rozpychając na boki pokarm, który juŜ był w Ŝołądku (pokarm, który był pierwszy w Ŝołądku styka się z błoną,
ten który przyszedł później znajduje się w części środkowej Ŝołądka).
Trawienie pokarmów w Ŝołądku
-
na początku pokarmy z cz. Środkowej są trawione alfa-amylazą ślinową – zmieszanie treści pokarmowej – właściwe trawienie
sok Ŝołądkowy (patrz pytanie SKŁAD I ROLA SOKÓW)
skurcze błony mięśniowej Ŝołądka (patrz pytanie MOTORYKA PRZEWODU POKARMOWEGO)
Budowa Ŝołądka:
-
W obrazie radiologicznym Ŝołądek ma kształt: hipertoniczny, ortotoniczny, hipotoniczny i atoniczny
Zwieracz odźwiernika jest oddzielony od warstwy okręŜnej błony mięśniowej dwunastnicy przegrodą łączntkankową
strona 65
Unerwienie:
-
-
PS+ z nn. X; włókna pozazwojowe mają charakter cholinergiczny, peptydergiczny (VI, SP, GRP, somatostatyna) lub nitroergiczny;
działają pobudzająco na dalsze części Ŝołądka i hamująco (włókna peptydergiczne, puryergiczne, nitroergiczne) na cz. początkową
S+ z nn. Rdzeniowych piersiowych Th6-Th10; włókna pozazwojowe mają charakter adrenergiczny; hamują motorykę Ŝołądka
Bariera śluzowa Ŝołądka:
Bariera śluzówkowa Ŝołądka oznacza zdolność Ŝołądka do zapobiegania szybkiemu przenikaniu jonów H+ z jego światła do krwi, a
Na+ w kierunku przeciwnym
Uszkadzana przez: HCl o wysokim stęŜeniu, naturalne detergenty, alkohol powyŜej 10% i aspirynę
Gdy nie ma bariery śluzówkowej HCl:
Pobudza motorykę Ŝołądka przez zadraŜnienie splotów śródściennych
Pobudza wydzielanie pepsynogenu i jego aktywację w samej błonie śluzowej
Pobudza komórki tuczne do wydzielania histaminy, która pobudza uwalnianie HCl, zwiększa przepuszczalność naczyń włosowatych i przesączanie składników osocza, a to powoduje obrzęk błony śluzowej Ŝołądka
Przenikanie białek osocza do światła Ŝołądka
Powstanie powierzchownych wybroczynów śluzówkowych
błona śluzowa ulega adaptacji na działanie czynników uszkadzających
uszkodzeniom zapobiegają PGE2 i PGI2, małe stęŜenie kwasów Ŝółciowych lub alkoholu- wywołują „cytoprotekcję adaptacyjną”
-
Motoryka przewodu pokarmowego.
1.
przewód pokarmowy jest zbudowany z mm. poprzecznie prąŜkowanych (gardło, 1/3 górna przełyku, zwieracz zewnętrzny odbytu)
i z mm. gładkich (pozostałe odcinki)
2.
podstawowym mechanizmem kontrolującym skurcze są wahania potencjału błonowego zwane falami wolnymi = podstawowy
rytm elektryczny BER
-
3.
4.
5.
6.
źródło BER: komórki mięśniowe o niestałym potencjale błonowym (komórki rozrusznikowe)
częstość BER: 3 cykle/min w Ŝołądku, 12/min w dwunastnicy, 8/min w jelicie cienkim
prędkość rozprzestrzeniania: w Ŝołądku 1cm/s, w jelicie ok. 20 cm/s
BER nie wywołuje skurczów lecz wyznacza częstość potencjałów czynnościowych
Siła skurczu zaleŜy od amplitudy i liczby potencjałów
Czynniki wywołujące potencjał czynnościowy:
mechaniczne rozciąganie
transmitery z autonomicznych nn. zewnętrznych i z układu nerwowego jelitowego
hormony Ŝołądkowo-jelitowe: gastryna, CCK, motylina
lokalne czynniki humoralne: serotonina, histamina
Mm. gładkie wykazują dwa rodzaje skurczów:
toniczne np. zwieracze, długotrwały wzrost napięcia, trwały przykurcz
rytmiczne (fazowe) w obwodowej części przełyku, Ŝołądku, jelicie cienkim; szybkie skurcze i rozkurcze
Skurcze komórek mięśniowych gładkich są inicjowane przez potencjały czynnościowe i nagłe zwiększenie jonów Ca2+ w cytoplazmie:
Ca2+ + kalmodulina powodują rozkład ATP – fosforylacja meromiozyny cięŜkiej – połączenie z aktyną – skurcz
DAG pobudza fosfolipazę C – fosforylacja miozyny cięŜkiej
śucie
1.
2.
3.
4.
Cykl Ŝucia składa się z następujących faz:
faza przygotowawcza
faza zetknięcia szczęk z kęsem pokarmowym
faza miaŜdŜenia pokarmu
faza zetknięcia zębów obu szczęk
faza rozcierania pokarmu między zębami
końcowego centralnego zamknięcia szczęk
śucie jest kontrolowane odruchowo, ośrodek Ŝucia znajduje się w tworze siatkowatym
Receptory odruchu Ŝucia znajdują się w błonie śluzowej jamy ustnej i w mięśniach:
droga dośrodkowa n. V, IX, X
droga odśrodkowa: nn. V, VII, IX, XII
W jamie ustnej i Ŝołądku (przed wydzieleniem HCl) ulega strawieniu 40 – 60% skrobi z pokarmu
Połykanie
1.
2.
3.
Fazy:
ustna – charakter dowolny
gardłowa – charakter odruchowy
przełykowa - charakter odruchowy
Faza ustna
przesunięcie kęsa z jamy ustnej do gardła, zamknięcie wszystkich trzech dróg odchodzących od gardła
trwa 0,3 sekundy
pod kontrolą okolic ruchowych kory mózgowej
Faza gardłowa:
strona 66
pokarm przesuwa się przez gardło dzięki skurczom okręŜnych mm. gardła (zwieraczy górnych, środkowych, dolnych) i równoczesnemu rozluźnieniu zwieracza gardłowo-przełykowego
trwa ok. 1,5 s
krtań przesuwa się ku dołowi – drogi oddechowe są udroŜnione
Faza przełykowa:
impulsy aferentne biegną w nn. V, IX, X do ośrodka połykania
impulsy eferentne przez nn. V, VII, IX, X i XII
Funkcjonalny podział przełyku:
cz. górna = UES (poniŜej górnego zwieracza przełyku), unerwiona przez gałązki somatyczne n. X
cz. środkowa – trzon przełyku; unerwiona przez gałązki autonomiczne n. X
cz. dolna = LES (zwieracz przełyku); unerwiona przez gałązki autonomiczne n. X
Ciśnienie:
w stanie spoczynku trzon: 0,5 – 1,0 kPa poniŜej ciśnienia atmosferycznego; dolny zwieracz przełyku: 1-2 kPa powyŜej ciśnienia atmosferycznego
połykanie: chwilowy spadek ciśnienia w górnym zwieraczu przełyku -- przejście pokarmu – chwilowy wzrost i zmniejszenie
do wartości spoczynkowej
rozpoczyna się fala perystaltyczna wywołująca charakterystyczne zmiany w ciśnieniu trzonu przełyku, zwane zespołem połykania; fala perystaltyczna przesuwa się z prędkością 2-4 cm/s
spadek ciśnienia w dolnym zwieraczu utrzymuje się przez 5-10 s po przejściu fali perystaltycznej wzrasta do 2-3 kPa, po kolejnych 5-10 s wraca do wartości spoczynkowej – zapobiega to refluksowi treści pokarmowej do przełyku
Perystaltyka przełyku:
pierwotna – kontynuacja fali perystaltycznej gardła, rozpoczyna się poniŜej górnego zwieracza przełyku
wtórna – rozpoczyna się na dowolnej wysokości przełyku i nie jest poprzedzana skurczami w gardle, jest następstwem zatrzymania się resztek pokarmowych w przełyku po przejściu perystaltyki pierwotnej
Płyn do Ŝołądka dociera po ok. 1 s, natomiast kęs po 5 s
Refluks występuje gdy jest zwiększone ciśnienie śródbrzuszne, po spoŜyciu zbyt obfitych posiłków, u ludzi otyłych, w czasie ciąŜy,
w zaburzeniach motorycznych przełyku
-
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Motoryka Ŝołądka
1.
2.
3.
aktywność skurczowa Ŝołądka:
cz. początkowa to rezerwuar dla spoŜywanych płynów i pokarmów (1,5 – 6 l)
cz. dalsza – mieszanie pokarmów z sokiem Ŝołądkowym i przesuwanie do dwunastnicy
stopniowe rozluźnienie części początkowej jest wywołane odruchem wago-wagalnym (z gałązkami hamującymi n.X), neurotransmitery: VIP i NO
wyraźne skurcze rozpoczynają się w ½ długości trzonu od strefy „rozrusznikowej” Ŝołądka i przesuwają się w postaci fali z
szybkością 1 cm/s
fale skurczu Ŝołądka:
fala I i II – rytmiczne okręŜne skurcze 2-4/min; czas trwania 2-20 s
fala III – skurcze toniczne, obejmują szerszy segment Ŝołądka; czas trwania ok. 1 min
pokarm jest wielokrotnie przesuwany tam (propulsja) i z powrotem (retropulsja), ulega dokładnemu rozdrobnieniu i wymieszaniu z sokiem Ŝołądkowym
aktywność elektryczna Ŝołądka:
typy aktywności elektrycznej Ŝołądka: BER i potencjały czynnościowe
BER zaczyna się w okolicy krzywizny większej (okolica „rozrusznikowa” Ŝołądka)
Potencjały czynnościowe powstają pod wpływem rozciągania Ŝołądka, pobudzenia ukł. PS+, działania neuromediatorów np.
ACh lub hormonów Ŝołądkowo-jeltowych np. gastryny, motyliny
OpróŜnianie Ŝołądka
najszybciej płyny izotoniczne > hipo- i hipertoniczne
tłuszcze i węglowodany zwalniają opróŜnianie
z pokarmów stałych najszybciej opróŜnia się Ŝołądek z białek
„jednostka motoryczna”= Ŝołądek, zwieracz odźwiernika, dwunastnica
w dwunastnicy znajdują się receptory wraŜliwe na działanie: H+, tłuszczu, roztworów hiperosmolarnych
mechanizmy odpowiedzialne za zwolnienie opróŜniania Ŝołądka pod wpływem H+, tłuszczu, roztworów hiperosmolarnych
obejmują:
odruchy nerwowe (nn. Autonomiczne – X)
odruchy śródścienne (ośrodki w splotach śródściennych)
hormony Ŝołądkowo-jelitowe:
CCK – hamuje opróŜnianie; jest uwalniana przez produkty hydrolizy tłuszczów, białek; receptory CCKA są blokowane przez loksiglumid
Gastryna, glukagon i GIP hamują opróŜnianie, ale tylko w dawkach farmakologicznych
Motoryka jelita cienkiego
1.
2.
unerwienie:
zewnętrzne – nn. autonomiczne – przedzwojowe gałązki n. X i nn. S+, pozazwojowe – włókna PS+ i S+ ze splotu trzewnego
i krezkowego górnego
wewnętrzne – sploty śródścienne (ich neurony tworzą układ nerwowy jelitowy = ENS, zwany „mózgiem jelitowym”)
włókna cholinergiczne, adrenergiczne, peptydergiczne, purynergiczne i nitroergiczne uwalniają: VIP, somatostatynę, opioidy,
substancję P, ATP, NO
Aktywność skurczowa jelita cienkiego
rodzaje skurczów:
strona 67
odcinkowe = segmentowe = niepropulsywne; mieszają dokładnie miazgę pokarmową z sokami trawiennymi ułatwiając
proces trawienia i wchłaniania
perystaltyczne = robaczkowe = propulsywne; powstają na zasadzie miejscowego odruchu obejmującego śródścienne
sploty jelitowe
prawo jelit Bayliss’a i Starlinga: „pobudzenie jelita w jakimś punkcie wywołuje skurcz powyŜej i rozkurcz poniŜej”
prędkość fali perystaltycznej: 2 cm/s niekiedy do 10-20 cm/s
w czasie fali p ciśnienie podnosi się do 0,5 – 1,5 kPa przez 10 s – 8 min. (fale typu III) [patrz Ŝołądek]
ruchy błony śluzowej mogą być skojarzone ze skurczami kosmków jelitowych zachodzących pod wpływem gastryny, CCK i
wilikininy
Aktywność elektryczna jelita cienkiego
opuszka dwunastnicy wykazuje najwyŜszą częstość fal BER i stanowi strefę „rozrusznikową” dla pozostałej części dwunastnicy i jelita cienkiego
błona mięśniowa jelita wytwarza takŜe potencjały czynnościowe, pojawiające się w fazie depolaryzacji cyklu BER i nakładające się na nie jako nagle zmiany potencjału błonowego
MMC – wędrujący kompleks mioelektryczny występujący w okresie międzytrawiennym, faza III odpowiada fali perystaltycznej
Występuje aktywność pokarmowa – po jedzeniu zanikają MMC i pojawiają się nieregularne potencjały i skurcze jelitowe wywołane gastryną i CCK
3.
Zwieracz krętniczo-kątniczy
1.
2.
3.
4.
5.
Podczas skurczu panuje ciśnienie 2 kPa
Zapobiega zarzucania zawartości jelita grubego do krętego
Odruch Ŝołądkowo – krętniczy powoduje rozkurcz tego zwieracza
Rozciąganie jelita grubego (kątnicy) powoduje skurcz zwieracza krętniczo - kątniczego
Gastryna rozluźnia zwieracz
Motoryka jelita grubego
1.
2.
Unerwienie:
zewnętrzne – nn. autonomiczne, przewodzą odruchy Ŝołądkowo-okręŜniczy i jelitowo-jelitowy
sploty śródścienne – neurony ruchowe (mm. gładkie) i czuciowe
nn. X. – okręŜnica wstępująca + prawa ½ okręŜnicy poprzecznej, resztę nn. miedniczne
nn. S+ początkowego odcinka jelita grubego ze zwoju krezkowego górnego, a końcowego odcinka ze splotu podbrzusznego
dolnego
aktywność skurczowa i elektryczna jelita grubego
rodzaje skurczów:
odcinkowe – jednocześnie w wielu róŜnych odcinkach okręŜnicy, trwają 2 min., nie przesuwają się wzdłuŜ jelita
propulsywne – obejmują krótkie segmenty jelita (jelito ślepe i okręŜnica wstępująca)
perystaltyczne – brak „rozluźnienia przyjęcia”, prędkość fali 20 cm/min
masowe – kilka razy dziennie, występuje nagły zanik wypukleń okręŜnicy poprzecznej i zstępującej, obejmują cały
segment o długości 20 – 30 cm, przesuwanie zwartości jelita w ciągu 30 s nasilają się po spoŜyciu pokarmu i w godzinach rannych (odruch Ŝołądkowo-okręŜniczy)
po jedzeniu w wyniku odruchów Ŝołądkowo-kątniczego, Ŝołądkowo-okręŜniczego lub dwunastniczo-okręŜniczego oraz pod
wpływem homonów gastryny, CCK i motyliny wzrasta motoryka, występują skurcze wielosegmentowe perystaltyczne, a na
koniec masowe
błona mięśniowa okręŜnicy wykazuje BER i potencjały czynnościowe
BER na początku okręŜnicy: 2-3 cykle/min; w końcowej części jelita grubego: 6-9 cykli/min
Potencjały czynnościowe występują na skutek rozciągania jelita, pobudzenia układ PS+ oraz hormonów: gastryny, CCK,
motyliny
Gastryna, CCK, motylina i ACh pobudzają skurcze, natomiast sekretyna i NA hamują
Motoryczne mechanizmy odbytniczo – okręŜnicze
1.
2.
3.
Uczucie „parcia na stolec” pod wpływem podraŜnienia mechanoreceptorów ściany
Podczas aktu defekacji hamowany jest ośrodek oddawania kału w rdzeniu krzyŜowym, prowadzi to do skurczu zwieraczy odbytu i
rozkurczu odbytnicy
Odruch defekacyjny składa się z:
odruchu śródściennego – wzrost skurczów perystaltycznych okręŜnicy zstępującej, esowatej i odbytnicy
odruchu rdzeniowego – droga dośrodkowa to nn. miedniczne; zwiększenie perystaltyki i ruchów masowych
podczas defekacji występuje dodatkowo odruchowy skurcz mm. tłoczni brzusznej, przepony i przepony miednicy
Trawienie i wchłanianie w przewodzie pokarmowym węglowodanów, tłuszczy i białek.
Podstawy strukturalne wchłaniania:
1.
2.
Fałdy okręŜne powodują 3-krotny wzrost powierzchni błony śluzowej, kosmki – 10-krotny, mikrokosmki – 20-krotny; całkowita
powierzchnia jelita wynosi 300 m2
BrzeŜek szczoteczkowy odgrywa waŜną rolę w procesach trawienia przyściennego (kontaktowego)
Procesy transportu jelitowego:
1.
WyróŜniamy transport bierny i czynny:
strona 68
-
-
bierna dyfuzja odbywająca się zgodnie z gradientem chemicznym i elektrycznym –przechodzą substancje drobnocząsteczkowe wraz z wodą i wielkocząsteczkowe rozpuszczalne w lipidach (kwasy tłuszczowe, monoacyloglicerole, cholesteroli, wit.
A,D,E,K)
w jelicie czczym jony Na+ przechodzą na drodze transportu czynnego i biernego, natomiast w jelicie krętym tylko na drodze
transportu czynnego
dyfuzja ułatwiona
wtórny transport aktywny
pinocytoza – u noworodków immunoglobuliny i przeciwciała z mleka matki
Trawienie i wchłanianie węglowodanów
1. W diecie przeciętnie znajduje się ok. 300-500 g czyli ok. 6000 kJ co stanowi 60-70 % pokrycia kalorycznego
2. Głównym węglowodanem jest skrobia (20%-amyloza i 80% - amylopektyna) zbudowana z reszt glukozy; inne to sacharoza, laktoza, fruktoza, pentozy
3. Trawienie następuje pod wpływem ptialiny (pH=7) w jamie ustnej aŜ do pH=4, jej brak nie zakłóca trawienia skrobi
W jamie ustnej i Ŝołądku ulega strawieniu 30-40% skrobi
W jelitach trawienie następuje pod wpływem α-amylazy trzustkowej i na powierzchni brzeŜka szczoteczkowego
Trawienie oligosacharydów pod wpływem maltazy, izomaltazy, sacharazy i laktazy (w warstwie glikokaliksu)
W przeciętnej diecie 60% to skrobia, 30% sacharoza i 10% to laktoza; po strawieniu powstają: 80% to glukoza, 1% to
fruktoza i 5% to galaktoza
Na wiązanie 1,4β działają tylko bakterie jelitowe
Niestrawione węglowodany zwiększają osmolarność powodując biegunki
Niestrawność lakozy – nietolerancja mleka i jego przetworów; badanie: doustne podanie laktozy i gdy nie ma wzrostu stęŜenia glukozy świadczy to o braku laktazy
4. Wchłanianie glukozy, galaktozy i fruktozy następuje w dwunastnicy i górnym odcinku jelita czczego pod wpływem transporterów i na drodze dyfuzji ułatwionej
glukoza i galaktoza na drodze transportu czynnego, dzięki transporterom SGLT1 i SGLT2 (przenoszą one cukry o 6 atomach
węgla, z pierścieniem piranozowym, grupą aldehydową przy pierwszym węglu i grupą hydroksylową przy węglu drugim, potrzebne jony Na+)
z enterocytów glukoza jest przenoszona przez transporter GLUT2 do płynu zewnątrzkomórkowego i krwi (zgodnie z gradientem),a sód przez pompę Na-K
wchłanianie glukozy następuje nawet przeciwko gradientowi stęŜeń (transport aktywny wspomagany)
fruktoza – przez transporter GLUT5 (transport ułatwiony)
5. Regulacja wchłaniania:
ukł. PS+ wzmaga wchłanianie przez zwiększenie perystaltyki jelit, wchłanianie pobudza takŜe insulina(ale nie w jelitach) i
glikokortykosteroidy
ukł. S+ hamuje wchłanianie przez zmniejszenie perystaltyki jelit i zmniejszenie przepływu trzewnego krwi, wchłanianie hamuje takŜe gastryna, sekretyna i prostaglandyny
Pobudzajaco na wchłanianie
Hamujaco na wchłanianie
PS+
Insulina (nie w jelitach)
Glikokortykosteroidy
S+
Gastryna
Sekretyna
Prostaglanyny
Trawienie i wchłanianie białek
1.
dzienne zapotrzebowanie na białko wynosi 0,5-0,75 g/kg masy ciała
w okresie wzrostu, ciąŜy i rekonwalescencji 4g/kg mc
2.
Trawienie: proteazy Ŝołądkowe, trzustkowe, jelitowe; proces kończy się na początku jelita czczego
-
3.
trawieniu Ŝołądkowemu nie ulegają protaminy i keratyna
kwaśny sok Ŝołądkowy powoduje denaturację i pęcznienie białek cięŜkostrawnych jak skleroproteina, kolagen, elastyna, keratyna
proteazy trzustkowe są białkami i trawi się nawzajem
produkty hydrolizy białka są wchłaniane w jelicie jako wolne aminokwasy oraz składowe małych peptydów (di- i tripeptydów)
transportery dla wolnych aminokwasów i oligopeptydów są róŜne
Wchłanianie aminokwasów i oligopeptydów do enterocytów zachodzi na drodze transportu czynnego przeciwko gradientowi
chemicznemu, ulegają nagromadzeniu w enterocytach, następnie na drodze dyfuzji ułatwionej przechodzą do płynu zewnątrzkomórkowego i do krwi
-
AA muszą być L-izomerami
Transportery w enterocytach:
Dla AA obojętnych (Met, Ile, Val, Phe, Trp, Tre) wymagana obecnośc Na+
Dla AA zasadowych (Lys, Arg, ornityna, cystyna) częściowo hamowane przez AA obojętne
Dla Pro, hydroksyproliny, pochodnych metylowych glicyny, wymagana obecność Na+
Dla AA kwaśnych (Glu, Asp), niezaleŜny od Na+
strona 69
-
Dla di- i tripeptydów
Trawienie i wchłanianie białka rzadko ulega zaburzeniu
10 % białka jest wydalane z kałem, a w przypadku braku enzymów trzustkowych 85%
zapalenie trzustki lub zwłóknienie torbielowate trzustki powoduje zmniejszenie ilości enzymów
przy braku trypsyny inne proenzymy nie ulegają aktywacji
cystynutria – zaburzenie wchłaniania jelitowego lub zwrotnej resorpcji z kanalików nerkowych cystyny, Lys, Arg i ornityny
Trawienie i wchłanianie tłuszczów
1. w przeciętnej diecie występuje 15-150 g/dzień czyli 10-50% dziennego zapotrzebowania energetycznego (ale prawidłowo nie
powinien przekraczać 25-30%)
2. główna postać to tłuszcze obojętne, fosfolipidy, cholesterol i jego estry
3. w pokarmie najczęściej występują:
C-18 stearynowy (nasycony)
C-16 palmitynowy (nasycony)
C-18 oleinowy (nienasycony)
C-18 linolenowy (nienasycony)
Kwasy tłuszczowe krótkołańcuchowe w mleku i maśle
Średniołańcuchowych (C10-C14) prawie nie ma
4. Proces trawienia i wchłaniania odbywa się głównie w dwunastnicy i początkowym odcinku jelita czczego
5. W kale wydalane do 6g/dzień (głównie złuszczone komórki nabłonka jelitowego i bakterii jelitowych)
6. Przed strawieniem występuje emulsyfikacja (w Ŝołądku i jelicie – sole Ŝółciowe, lecytyny, kwasy tłuszczowe, monoacyloglicerole) i rozdrobnienie
Pod wpływem lipazy trzustkowej i enzymówlipolitycznych następuje zamiana tłuszczów nierozpuszczalnych w wodzie na rozpuszczalne w micelach Ŝółciowych i łatwo przyswajalne w jelitach
TAG mleka ulegają hydrolizie w Ŝołądku pod wpływem lipazy językowej (ze ślinianek) i Ŝołądkowej
Lipaza trzustkowa działa w pH=8 w pozycji 1 i 3 glicerolu
Sole Ŝółciowe zmniejszają aktywność lipazy, natomiast kolipaza (ztrzustki) zwiększa aktywność lipazy
Kompleks lipaza-kolipaa działa w pH=6 i nie podlega strawieniu przez proteazy trzustkowe
W procesie trawienia niezbędne są tez HCO3- (wpływ na pH) i sole Ŝółciowe (micele)
7.
Wchłanianie
-
wnikanie produktów trawienia do enteocytów na drodze dyfuzji
w enterocytach następuje resynteza TAG i tworzenie chylomikronów, następnie chylomikrony sa uwalniane do naczyń limfatycznych i dochodza do krwi
chylomikrony sa największymi lipiproteinami przenoszącymi tłuszcze; skład: 90% TAG, 5-9% fosfolipidy, 0,5-1% białka, 0,71,5% cholesterol i jego estry, 1-7% wolne kwasy tłuszczowe
na czczo w jelicie powstają VLDLi HDL, a wątroba produkuje LDL (z rozpadu VLDL)
po pokarmie wysokotłuszczowym tworzą się chylomikony nadające chłonce mleczne zabarwienie
zaburzenia – upośledzone trawienie i/lub wchłanianie:
trawienie – brak lipazy trzustkowej lub soli Ŝółciowych
biegunka tłuszczowa – niewydolność zewnątrzwydzielnicza trzustki
brak soli Ŝółciowych – zaburzenia krąŜenia jelitowo-wątrobowego (np.: przetoka Ŝółciowa) lub zmiana ich właściwości
fizyko-chemicznych (dekoniugacja bakteryjna)
Wchłanianie cholesterolu i witamin rozpuszczalnych w tłuszczach
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
zwykła dieta zawiera 0,5-1,0 g/dzień
źródło: Ŝółtka jaj
wchłanianie zachodzi w górnym odcinku jelita cienkiego
cholesterol jest nierozpuszczalny w wodzie, znajduje się w micelach mieszanych
z jelit wchłania się jako wolny cholesterol do enterocytów, łączy się z kwasami tłuszczowymi i tworzy cholesterol endogenny
ok. 70% przechodzi do limfy i dalej do krwi, a 30% dochodzi do wątroby przez krąŜenie wrotne
do wchłaniania i utrzymania cholesterolu w roztworze Ŝółci niezbędne są sole Ŝółciowe
witaminy A,D,E,K transportowane są w micelach.
Skład i rola soków ( śliny, soku Ŝołądkowego, trzustkowego i jelitowego).
Ślina
1. Jest wytwarzana przez ślinianki i gruczoły rozsiane w błonie śluzowej jamy ustnej
2. Działanie:
ochronne – rozpuszczanie i wypłukiwanie z jamy ustnej resztek pokarmowych, buforowanie draŜniących substancji pokarmowych, działa bakteriobójczo, nawilŜa jamę ustną i narząd Ŝucia i mowy, protekcja i regeneracja błony śluzowej
trawienne – zlepianie cząstek pokarmowych w kęs, wypłukiwanie cząstek pokarmowych z powierzchni języka, trawienie
skrobi pod wpływem ptialiny
3. Objętość i skład śliny:
0,33-0,5 ml/min – 1,5-2,3 ml/min – 5,0 ml/min
dobowo 1-2 l
w spoczynku 60% śliny pochodzi ze ślinianki podŜuchwowej, 26% z przyusznej, 5% z podjęzykowej
podczas jedzenia: 50% z podŜuchwowej, 35% z przyusznic
strona 70
-
-
skład:
99% to woda
1% to składniki nieorganiczne: Na+, K+, Ca++, Cl-, HCO3- i składniki organiczne: białko, mucyny
objętość śliny i zawartość składników nieorganicznych (Na+, Cl-, HCO3- ) rośnie w miarę zwiększania siły bodźca wydzielniczego
pH=5-6, przy wydzielaniu max. pH=7-8
gruczoły ślinowe wychwytują, magazynują i wydzielają jodki
w skład wchodzą równieŜ związki wielkocząsteczkowe jak enzymy, białka osocza, mucyny, substancje grupowe krwi, lizozym, kalikreina, EGF
amylaza ślinowa = ptialina ma optimum przy pH=6,9, działa na wiązania α-1,4-glikozydowe skrobi
mucyny: mukopolisacharydy i mukoproteiny
wydzielanie substancji grup A, B, H jest uwarunkowane genetycznie, nie zaleŜy od grupy krwi
mechanizmy wydzielania śliny
wydzielanie zaleŜy od aktywności receptorów błon komórkowych i nagromadzenia cyklicznych nukleotydów w komórkach wydzielniczych
PS+ : ACh – receptory M—pobudza cyklazę guanylową i powoduje wzrost stęŜenia cGMP; powoduje wydzielanie śliny
wodnistej, wzmoŜony metabolizm ślinianek, rozszerzenie naczyń ślinianek, zwiększenie przepływu krwi, skurcz komórek
mioepitelialnych; długotrwałe pobudzenie układ PS+ powoduje przerost gruczołu
S+: A, NA, dopamina – receptory β – pobudzają cyklazę adenylanową i powodują wzrost stęŜenia cAMP; powoduje
zmiany w układzie elektrolitowym śliny, zwiększa metabolizm ślinianek, skurcz komórek mioepitelialnych, zmiany w
przepływie krwi
Koncepcja Ludwiga – ślina nie jest zwykłym przesączem lecz jest czynnie wydzielana
Prawo Heidenheina: ze wzrostem siły pobudzenia zwiększa się objętość wydzielanej śliny i zawartych w niej soli nieorganicznych
Thaysen – dwustopniowe wydzielanie śliny: najpierw komórki pęcherzykowe wydzielają ślinie pierwotną o stęŜeniu Na+
= Na+ w osoczu, a stęŜenie K+ jest przybliŜone do takiego stęŜenia, jakie występuje w ślinie ostatecznej, następnie ślina pierwotna przechodzi przez układ kanalików ślinowych, następuje zmiana składu elektrolitowego (słabe wydzielanie:
Na+ ulega resorpcji, silne wydzielania: zwiększone wydalanie Na+)
Wydzielanie Ŝołądkowe
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Komórki okładzinowe wydzielają HCl, wodę i czynnik wiąŜący wit. B12 (wydzielina okładzinowa)
Komórki główne wydzielają pepsynogen, płyn o składzie zbliŜonym do płynu pozakomórkowego (wydzielina nieokładzinowa)
Komórki śluzowe wydzielają śluz o charakterze Ŝelu
Błonie śluzowej Ŝołądka znajdują się komórki wewnątrzwydzielnicze naleŜące do serii APUD:
EC1, EC2 wydzielają serotoninę i motylinę
Komórki D wydzielają somatostatynę
Inne komórki wydzielają substancję P, VIP, GRP, enkefalinę
Komórki tuczne (ECL), spichrzające i uwalniające histaminę pod wpływem gastryny
Komórki G wytwarzają, spichrzają i uwalniają gastrynę
Skład i wydzielanie soku Ŝołądkowego:
sok Ŝołądkowy to mieszanina kwaśnej wydzieliny okładzinowej i alkalicznej nieokładzinowej (ich wzajemne proporcje są róŜne)
hipoteza dwóch komponent:
komórki okładzinowe wydzielają H+ w stałym stęŜeniu 170 mmol, ale o zmiennej objętości zaleŜnej od stopnia pobudzenia wydzielniczego
wydzielina nieokładzinowa ma stałą objętość i względnie stały skład, jej wydzielanie nie zaleŜy od pobudzenia
cechą charakterystyczną soku Ŝołądkowego jest bardzo wysokie stęŜenie H+
proces wydzielania:
wytwarzanie H+
aktywny transport H+ przez błonę pokrywającą kanaliki wewnątrzkomórkowe, ATP-aza zaleŜna jest od H+ i K, występuje tylko w komórkach okładzinowych (na zasadzie antyportu lub pompy protonowej), jest blokowana przez omeprazol powodujący bezkwas (achlorhydria)
przemiana kwasów tłuszczowych i glukozy dostarcza H+, ATP, CO2 i OH-, które są waŜne w okresie wydzielania
w mechanizmach śródkomórkowych wydzielania HCl przez komórki okładzinowe biorą udział receptory:
histaminowy H2, który pobudza przez białko Gs cyklazę adenylanową, powoduje to wzrost stęŜenia cAMP; blokowany
przez cimetydynę i ranitydynę
acetylocholinowy M i gastrynowy, powodują wzrost stęŜenia Ca+ w komórkach okładzinowych ; receptor M jest blokowany przez atropinę, zaś receptor gastrynowy przez proglumid
jony Cl- (170 mmol/l) są wydzielane przez pompę chlorkową sprzęŜoną z pompą protonową; w spoczynku Cl- > H+, jest to
zaleŜne od róŜnicy potencjałów transśluzówkowego zwanej PD (róŜnica potencjału)
PD ulega spadkowi po aspirynie lub etanolu
Wydzielanie pepsyny:
wydzielana jest pod postacią nieczynnych ziarnistości (zymogenów) zwanych pepsynogenami (z komórek głównych i śluzowych gruczołów właściwych – pepsynogeny gr. I oraz z komórek śluzowych nabłonka pokrywającego antrum i dwunastnicępepsynogeny gr. II; róŜnią się optimum pH, aktywnością i siłą trawienną)
cykl odnowy ziarnistości trwa ok. 6 h
w obecności kwasu (pH<5) pepsynogeny przechodzą w pepsynę
bodźce pobudzające wydzielanie pepsynogenów:
faza głodowa (rzekome karmienie i hipoglikemia insulinowa)
obecność pokarmu w Ŝołądku
pobudzenie cholinergiczne (rozciąganie Ŝołądka)
strona 71
7.
8.
zakwaszenie błony śluzowej
sekretyna w dwunastnicy
uszkodzenie bariery śluzówkowej pobudza wydzielanie pepsyn
błona śluzowa pokryta jest śluzem, który jest wydzielany pod wpływem draŜnienia błony śluzowej, ma działanie ochronne i
składa się ze związków wielkocząsteczkowych (glikoproteiny, białka, mukopolisacharydy), mukoproteiny, ma właściwości
zlepne i poślizgowe
78% ludzi wydziela w soku Ŝołądkowym substancje grupowe A, B, H
wydzielany jest takŜe czynnik wewnętrzny IF, który wiąŜe wit. B12, jest on wydzielany pod wpływem gastryny, histaminy, insuliny; kompleks IF-B12 nie podlega trawieniu peptycznemu, natomiast spadek stęŜenia IF prowadzi do niedokrwistości złośliwej
gastryna, Ach, histamina, Ca2+ (patrz pytanie HORMONY PRZEWODU POKARMOWEGO)
pobudzenie wydzielania Ŝołądkowego HCl:
piwo, czerwone wino, kawa pobudzają wydzielanie HCl (przez pobudzenie wydzielania gastryny)
wydzielanie HCl jest proporcjonalne do liczby komórek okładzinowych
podstawowe wydzielanie trawienne jest to wydzielanie Ŝołądkowe okresu międzytrawiennego i jest wynikiem uwalniania Ach
z nerwów i histaminy z komórek tucznych
fazy:
głowowa (20% wydzielania) – pobudzenie Ŝołądka przez bodźce pokarmowe działające na receptory w pobliŜu głowy;
odruchy pokarmowe warunkowe i bezwarunkowe mogą być wywołane rzekomym karmieniem, pobudzeniem wagalnym
(hipoglikemia insulinowa, cytoglikopenia); występuje po 5-7 minutach i trwa 2-3 h, cechuje ja wysokie stęŜenie HCl i
pepsyny
pobudzenie ośrodków korowych i podkorowych (podwzgórze, układ limbiczny), które pobudzają nn. X, te uwalniają
ACh i następuje pobudzenie Ŝołądkowych gruczołów właściwych (HCl, pepsyna) i komórek G
W tej fazie uwalnianie gastryny ma charakter niecholinergiczny (atropina i przecięcie nn. X nie hamuje, ale samo wydzielanie H+ działa hamująco); następuje rozkurcz Ŝołądka i jelit oraz wzrost sekrecji trzustkowej
Ŝołądkowa: występuje gdy pokarm dochodzi do Ŝołądka, trwa przez 3-5 h, cechuje ją obfite wydzielanie soku Ŝołądkowego i H+ oraz gastryny, najsilniejszym bodźcem jest pokarm białkowy 9pobudza uwalnianie gastryny), rozciąganie
części odźwiernikowej i trzonu Ŝołądka, co prowadzi do stymulacji komórek G, tak samo działa neutralizacja błony śluzowej części odźwiernikowej, działanie chemiczne swoistych substancji pokarmowych oraz wydzielanie GRP
jelitowa: gdy pokarm dostaje się do dwunastnicy i jelita cienkiego, odruchy krótkie (śródścienne) i długie (wagowagalne), pobudza wydzielanie Ŝołądkowe i komórki G w jelicie, GRP i enterooksyntyna pobudzają gruczoły właściwe,
histamina jest „końcowym chemostymulatorem”
Wydzielanie trzustkowe
1.
2.
3.
skład soku trzustkowego:
wodny roztwór elektrolitów o duŜym stęŜeniu HCO3- (wydzielina wodno-alkaliczna) z komórek śródpęcherzykowych i enzymów trawiących podstawowe składniki pokarmowe (białka tłuszcze, cukry) z komóek pęcherzykowych
aniony: HCO3- (o stęŜeniu 25-170 mmol/l, ich stęŜenie rośnie proporcjonalnie do wzrostu objętości soku), Cl- 9stęŜenie zaleŜy odwrotnie proporcjonalnie do stęŜenia HCO3- ), suma stęŜeń Cl- i HCO3- wynosi w przybliŜeniu 170 mmol/l i jest stała
kationy: Na+ i K+ na stałym poziomie, są podobne do stęŜeń występujących w osoczu
wysokie stęŜenie białka (0,1 – 10 %) głównie enzymy (proenzymy lub czynne) aktywowane przez enterokinazy z błony śluzowej dwunastnicy lub pod działaniem trypsyny
podział enzymów:
proteolityczne: trypsyna, chymotrypsyna A i B, elastaza (endopeptydazy), karbodsypeptydaza A i B (egzopeptydazy)
lipolityczne:
lipaza w formie czynnej hydrolizuje wiązania estrowe TAG (powstają kwasy tłuszczowe, monoacyloglicerole, glicerol), wymaga współdziałania soli Ŝółciowych
fosfolipaza – występuje w formie czynnej i nieaktywnej, fosfolipaza A = lecytynaza odszczepia resztę kwasu tłuszczowego w pozycji 2 (powstaje lizolecytyna, ma właściwości detergencyjne, uczestniczy w tworzeniu miceli rozpuszczających produkty lipolityczne); fosfolipaza B odszczepia drugą resztę kwasu tluszczowego i z lizolecytyny
powstaje glicerofosforan choliny
esterazy – rozszczepiają estry karboksylowe (cholesterolu, wit. A, D, E, K, monoacyloglicerole), wymagają soli Ŝółciowych; esterazy glikolityczne to np. α-amylaza 9czynna), hydrolizuje wewnętrzne wiązania α-1,4-glikozydowe
skrobi, powstaje maltoza, maltotrioza, α-dekstryny
nukleaza hydrolizuje wiązania estrowe kwasów nukleinowych, powstają oligo- i mononukleotydy
wydzielany w ilości 1-4 l/dobę, pH=8,0 - 8,3
Mechanizm wydzielania elektrolitów:
model „anhydrazy węglanowej)
model „wymiany dyfuzyjnej” – czynny transport Na+ i K+
cechą wydzielania trzustkowego pobudzanego sekretyną jest zwiększenie objętości soku trzustkowego i stęŜenia HCO3- z
jednoczesnym obniŜeniem stęŜenia Clkoncepcja dwuskładnikowa Hollandera:
komponenta o duŜej objętości i wysokim stęŜeniu HCO3- produkowanych przez komórki śródpęcherzykowe i pęcherzykowe
komponenta o małej objętości, zawierająca Na+, Cl- i enzymy wytwarzane przez komórki pęcherzykowe
Mechanizmy wydzielania enzymów:
procesy wytwarzania, gromadzenia i wydzielania prekursorów enzymów trawiennych przez komórki pęcherzykowe są pobudzane przez hormony (CCK, gastryna), neuromediatory (ACh, GRP); procesy te tworzą cykl wydzielniczy
produkcja enzymów:
synteza enzymów w polisomach ER
przejście ich do cystern siateczki
strona 72
przejście do aparatu Golgiego
zagęszczenie do ziarnistości wydzielniczych i wydalanie ich do światła pęcherzyków wydzielniczych (musi zaistnieć bodziec wydzielniczy)
pęcherzyki zbliŜają się do powierzchni błony, następuje egzocytoza (musi zaistnieć bodziec wydzielniczy)
drugie przekaźniki: cAMP, IP3 (mobilizuje Ca2+ i kinazy białkowe)
wg. Pawłowa trzustka adaptuje się do rodzaju przyjmowanych pokarmów
-
Wydzielanie jelitowe
1.
2.
Sok jelitowy składem przypomina płyn zewnątrzkomórkowy
Komórki:
kubkowe – wytwarzają śluz
chłonne (enterocyty) z mikrokosmkami (brzeŜek szczoteczkowy), mają na swojej powierzchni enzymy trawiące (trawienie
kontaktowe) oraz mają zdolność do wchłaniania składników pokarmowych
komórki naleŜące do serii APUD(dokrewne), są to komórki otwarte kontaktujące się ze światłem jelita
komórki G – wydzielają gastrynę
komórki S – wydzielają sekretynę
komórki I – wydzielają CCK
komórki EC1 – wydzielają serotonię
komórki EC2 – wydzielają motylinę
komórki EGL – wydzielają glukagon, glicentynę, enteroglukagon
komórki D – wydzielają somatostatynę
komórki H1 – wydzielają VIP
komórki K wydzielają GIP
komórki N – wydzielają neurotensynę
komórki G, S, I, K, EC – są w dwunastnicy i na początku jelita czczego
komórki D, H, EGL – występują w całym jelicie cienkim
komórki n występują w jelicie czczym i krętym
3. Przepływ jelitowy wzrasta (o 100-200%) podczas trawienia i wchłaniania, uczestniczą w tym sekretyna, CCK i śródścienne odruchy(ACh, VIP, GRP)
4. Unerwienie:
zewnętrzne nn. autonomiczne (synapsy z neuronami splotów śródściennych)
5. wydzielanie gruczołów dwunastniczych:
gruczoły dwunastnicze = Brunnera, skąpa wydzielina, śluzowata (mukoproteidy) o pH=8,2 – 9,1, zawiera enzymy trawienne
czynnie wydzielane: pepsynogen II, mucyna, enterokinaza
najsilniejszym bodźcem wydzielniczym jest pokarm - zwiększa ilość wydzieliny, ale nie skład; hormony: gastryna, sekretyna,
CCK i nn. X
rola ochronna
6. Wydzielanie jelita cienkiego
enterokinaza, fosfataza alkaliczna i sacharaza są czynnie wydzielane, sekretyna i CCK wzmagają wydzielanie tych enzymów
bodziec pokarmowy przez odruchy trzewne i enterokryninę
inne bodźce: VIP, GIP, glukagon >> CCK, gastryna, PGE, zwiększają ilość soku, nie wpływają na skład
PGI2 hamuje wydzielanie jelita cienkiego
Dzienne wydzielanie: 1500 ml
7. Wydzielanie jelita grubego:
nie ma kosmków, niewiele wydzieliny śluzowej
K+ [150-200mmol] > HCO3- [80-15 mmol] > Cl- [60-70mmol] > Na+ [3-10mmol]
bodziec: ucisk i rozciąganie jelita, draŜnienie nn. X, hormony jelitowe (VIP, GIP, neurotensyna)
mineralokortykosteroidy wzmagają resorpcję Na+ i wydzielanie K+
Regulacja czynności przewodu pokarmowego.
Neurohormonalna regulacja przyjmowania pokarmu i czynności motorniczo-wydzielniczych układu trawiennego
1.
2.
3.
4.
5.
Przyjmowanie pokarmu i zasoby energetyczne są pod kontrolą autonomicznego układu nerwowego, ośrodki znajdujące się w
podwzgórzu:
sytości: jądro brzuszno-przyśrodkowe
głodu = łaknienia: boczne części podwzgórza, znajduje się w stanie stałego pobudzenia, ego aktywność zaleŜy od glukozy:
zwiększone zuŜycie glukozy przez jego neurony powoduje spadek aktywności
Czynniki humoralne i nerwowe związane są z sygnałami z układu nerwowego jelit – ze splotu podśluzówkowego (Meissnera) i
splotu warstwy mięśniowej (Auerbacha):
CCK dział na receptory obwodowe CCKA w zakończeniach aferentnych nn. X i na receptory ośrodkowe znajdujące się w
podwzgórzu (CCKB)
GRP (peptyd uwalniający gastrynę) i kalcytonina zmniejsza łaknienie
Insulina zwiększa łaknienie
Neuromediatory w podwzgórzu: serotonina, katecholaminy, neuropeptyd Y, substancje opiatowe, GABA
Sygnały metaboliczne: leptyna (uwalniana przez adipocyty tkanki tłuszczowej, hormon peptydowy)
Hormony jelitowe są uwalniane przez aktywację chemo- i mechanoreceptorów oraz produkty trawienia i zmiany ich pH, stymulację komórek dokrewnych serii APUD
Regulacja wydzielania śliny:
1.
Układ autonomiczny, szczególnie PS+; ślinianki unerwione przez włókna cholinergiczne i peptydergiczne (ACh, VIP i substancja P)
działają pobudzająco i rozszerzają naczynia krwionośne; hydrolizę ACh blokuje fizostygmina zaś atropina blokuje receptor M
strona 73
2.
3.
4.
Włókna S+ za pośrednictwem splotów okołonaczyniowych uwalniają NA i dopaminę (receptory α i β) oraz neuropeptyd Y –
zmniejsza się ilość wydzielanej śliny, obfituje w niej białko, K+ i HCO3Pod wpływem pokarmu wydzielanie śliny jest odruchem bezwarunkowym, natomiast widok, zapach lub samo wyobraŜenie
smacznego pokarmu jest odruchem warunkowym
Hormony przysadki, tarczycy i nadnerczy modyfikują wydzielanie śliny:
hormon wzrostu, tyroksyna i kortyzol pobudzają wydzielanie śliny
aldosteron hamuje wydzielanie Na+, wzmaga sekrecję K+
Regulacja perystaltyki przełyku:
1.
2.
Transmitery neuronów śródściennych wywołujące skurcz okręŜny to Ach i substancja P
Transmitery neuronów śródściennych wywołujące rozkurcz to NO i VIP
Mechanizmy zamykające zwieracz wpustu:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Toniczny skurcz dolnego zwieracza przełyku
Mechanizm zastawkowy pomiędzy przełykiem a Ŝołądkiem (kąt Hissa)
Ucisk przełyku przez odnogi przepony
Bierny ucisk ciśnienia śródbrzusznego na dolny, przeponowy odcinek przełyku
Spoczynkowe napięcie zwieracza pochodzenia miogennego nie zaleŜy od hormonów i nerwów
napięcie to modyfikują: nn. autonomiczne, transmitery i enterohormony
nn. X poprzez włókna pozazwojowe NANC uwalniające VIP, substancję P, NO, ATP warunkują rozkurcz, przez Ach (receptory
M) warunkują skurcz
nn. S+ wzmagają skurcze przez NA i receptory α
skurcze wzmagają: gastryna, motylina, PP (polipeptyd trzustkowy)
skurcze hamują: sekretyna, CCK, glukagon, progesteron
Zaburzenia motoryczne: rozlany skurcz przełyku, nadmierny skurcz dolnego zwieracza (achlazja), przepuklina rozworu przełykowego przepony
Regulacja motoryki Ŝołądkowej:
1.
2.
3.
4.
Autonomiczne nn. zewnętrzne i neurony splotu warstwy mięśniowej Ŝołądka
Wewnątrzpochodna aktywność skurczowa mm. Ŝołądka
Czynniki humoralne i hormonalne
gastryna i motylina – wzmagają częstość i siłę skurczów Ŝołądka
CCK hamuje opróŜnianie Ŝołądka
Sekretyna, glukagon, VIP hamują potencjały czynnościowe oraz skurcze trzonu i antrum Ŝołądka
nn. X. odruch wagalno-wagalny: rozkurcz części proksymalnej Ŝołądka przy połykaniu kolejnych porcji pokarmu jest wynikiem
odruchu hamującego z VIP i NO, gdy ubywa pokarmu – odruch pobudzający z Ach (receptory M) – skurcz części proksymalnej
Ŝołądka
Czynniki neurohormonalne pobudzające wydzielanie Ŝołądka:
1.
2.
3.
Podwójna kontrola:nn. X i gastryna – warunkują optymalne pobudzenie
Wydzielanie Ŝołądkowe jest hamowane przez: histaminę, gastrynę, ACh i Ca2+
Wydzielanie Ŝołądkowe jest pobudzane przez alkohol, piwo, kawę i produkty trawienia białek
Regulacja aktywności motorycznej jelit:
1.
2.
3.
4.
5.
Na regulację wpływ mają zewnętrzne nn. autonomiczne, śródścienne sploty autonomiczne i hormony Ŝołądkowo-jelitowe
Bodźcem dla perystaltyki odruchowej jest zadraŜnienie mechanoreceptorów w błonie śluzowej (przez rozciągnięcie)
z receptorów neurony dwubiegunowe splotu Meissnera do neuronów splotu Auerbacha – skurcz
blokada: środki znieczulające receptory (kokaina), poraŜające zwoje (heksametonium) oraz zakończenia cholinergiczne
(atropina) oraz duŜe dawki nikotyny
substancja P i motylina pobudzają aktywność motoryczną jelita
serotonina pobudza neurony uwalniające transmitery hamujące: VIP, NO, somatostatynę (hamują aktywność motoryczną jelit)
Nerwy zewnętrzne:
nn. X pobudzają aktywność motoryczną, z wyjątkiem zwieraczy – rozkurcz
nn. S+ hamują aktywność motoryczną, z wyjątkiem zwieraczy – powodują skurcz
pośredniczą w długich odruchach trzewnych, np. odruchu Ŝołądkowo-krętniczym (pobudza perystaltykę jelita krętego przy
rozciąganiu Ŝołądka), odruchu krętniczo-Ŝołądkowym (zahamowanie motoryki Ŝołądka w wyniku rozciągania jelita krętego),
odruchu jelitowo-jelitowym (przy rozciąganiu, ucisku lub uszkodzeniu jelita wpływa hamująco przez nn. S+)
gastryna i CCK wzmagają częstość potencjałów czynnościowych i skurcze jelita, nie wpływają na BER
sekretyna, glukagon, VIP, GIP zmniejszają częstość potencjałów czynnościowych i aktywność skurczową, nie wpływają na
BER
motylina zwiększa aktywność elektryczną i skurcze jelit, okresowo zwiększa aktywność MMC
ACh pobudza skurcze (przez receptory M)
NA hamuje motorykę przez receptory α
PGF pobudzają skurcze
PGE i PGI hamują skurcze; PGE2 i PGI2 są uwalniane podczas skurczów perystaltycznych i je wyhamowują
W splocie podśluzówkowym jelita i w splocie warstwy mięśniowej jelita występują neurony:
strona 74
-
przewodzące pobudzenie od receptorów w błonie śluzowej jelita
pośredniczące
unerwiające komórki gruczołowe błony śluzowej
unerwiające błonę mięśniową jelita
unerwiające naczynia krwionośne
Hamowanie wydzielania Ŝołądkowego:
1.
2.
3.
Hamowanie ośrodkowe – zanik łaknienia (ośrodek w podwzgórzu), osłabia fazę głowową, zmniejsza wydzielanie Ŝołądkowe
Hamowanie odźwiernikowe – gdy w błonie śluzowej antrum pH<3 zwiększa wydzielanie somatostatyny (hamowanie komórek G i
komórek okładzinowych)
Hamowanie dwunastnicze – zakwaszenie błony śluzowej dwunastnicy, zadziałanie na błonę produktów lipolitycznych i roztworów
hipertonicznych; odruch dwunastniczo-Ŝołądkowy, uwalnianie z błony somatostatyny, sekretyny, CCK
Regulacja wydzielania trzustkowego:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
-
Wydzielanie podstawowe jest warunkowane toniczną aktywnością nn. X i samoistnym uwalnianiem hormonów jelitowych; jest
cykliczne, a szczyt przypada na fazę III MMC
Wydzielanie jest pobudzane:
faza głowowa – widok, zapach, Ŝucie, połykanie prowadzi do pobudzenia odruchów wagalnych i w konsekwencji wydzielania
enzymów, stanowi 20% odpowiedzi wydzielniczej trzustki, uczestniczą w tej odpowiedzi:
pobudzenie cholinergicznych i peptydergicznych komórek pęcherzykowych
uwalnianie cholinergiczne gastryny i stymulacja wydzielania Ŝołądkowego HCl do dwunastnicy, a tam uwalnianie sekretyny i CCK co prowadzi do pobudzenia wydzielania trzustkowgo
faza Ŝołądkowa stanowi 5-10% wydzielania trzustkowego, uczestniczą odruchy wago-wagalne; sok trzustkowy uwalniany w
fazie głowowej i Ŝołądkowej jest bogaty w enzymy zaś ubogi w HCO3faza jelitowa stanowi 70-80% wydzielania trzustkowego, sekretyna i CCK są uwalniane pod wpływem HCl i produktow trawienia białek i tłuszczów – odruchy wago-wagalne
Głównymi bodźcami fazy jelitowej są CCK i GRP
L-Phe, L-Trp, polipeptydy, kwasy tłuszczowe, H+, sole Ŝółciowe pobudzają uwalnianie CCK, ona działa pobudzająco na zakończenia nn. czuciowych w Ŝołądku i jelitach z następową aktywacją aferwntnych włókien nerwów: wagalnych, jądra
grzbietowego i eferentnych włókien nn. X co prowadzi do hamowania opróŜniania Ŝołądka oraz skurczów pęcherzyka Ŝółciowego a pobudza sekrecję trzustkową
GRP działa bezpośrednio lub przez gastrynę lub przez CCK
Uwalnianie CCK z komórek dokrewnych (komórek I) jelita cienkiego jest warunkowane przez tzw. peptyd monitorujący (uwalniany z komórek pęcherzykowych do soku trzustkowego) i peptyd uwalniający CCK (wytwarzany przez błonę śluzową jelita = CCKRP)
uwalnianie tych peptydów jest regulowane przez AUN:
nn. X pobudzają uwalnianie peptydu monitorującego
somatostatyna hamuje to uwalnianie
Interakcja sekretyny, CCK i GRP powoduje utrzymanie wysokiego i stałego pH w dwunastnicy
Czynniki hamujące uwalnianie soku trzustkowego:
polipeptyd trzustkowy (PP) działa na ośrodki nn. X i komórki pęcherzykowe trzustki
somatostatyna
Interakcja wewnątrz- i zewnątrzwydzielnicza trzustki:
1.
2.
3.
Insulina pobudza syntezę enzymów trzustkowych, działa troficznie na część zewnątrzwydzielniczą trzustki
Glukagon hamuje syntezę i wydzielanie enzymów trzustkowych co prowadzi do degranulacji i zaniku komórek zewnątrzwydzielniczych
Działanie insulinotropowe wykazują: GIP, VIP, CCK, enteroglukagon – wpływ „inkretynowy”
wyspy uwalniają PP i somatostatynę
CZYNNOŚCI WĄTROBY
1.
2.
Czynności:
tworzenie i wydzielanie Ŝółci
udział w podstawowych przemianach metabolicznych ustroju
degradacja i sprzęganie hormonów steroidowych i inaktywacja hormonów polipeptydowych
funkcje krąŜeniowe – gromadzenie i filtracja krwi odpływającej z układu trawiennego
wydzielanie Ŝółci:
Składnik
śółć wątrobowa
śółć pęcherzykowa
Woda
Cholesterol
Kwasy Ŝółciowe
Bilirubina
Białka
Na+
ClHCO3-
97 %
o,2 %
1, 0 %
0,1 %
0,2 %
230 mmol/l
80-120 mmol/l
27-65 mmol/l
89 %
do 5 %
do 10 %
do 15%
do 3 %
330 mmol/l
1-5 mmol/l
1-2 mmol/l
strona 75
PH
7,0-7,5
6-7
Ŝółć jest izotoniczna z osoczem krwi
pomiędzy stęŜeniem wszystkich kationów i soli Ŝółciowych istnieje współzaleŜność:
stęŜenie soli Ŝółciowych = 2,03 [Na+ + K+] – 302
po stymulacji sekretyną lub pokarmem wzrasta stęŜenie HCO3-, zaś maleje Clkwasy Ŝółciowe są wytwarzane lub sprzęgane z glicyną lub tauryną w hepatocytach i aktywnie wydzielane do Ŝółci, w pęcherzyku ulegają zagęszczeniu i są uwalniane do dwunastnicy, czynne wchłanianie następuje w jelicie krętym (95%) wtedy
dostają się do krąŜenia wrotnego i 90% z krwi przepływającej przez zraziki ulega przejściu do Ŝółci; 6-12 cykli/dobę, wydalanie: 0,2 g/dobę = 0,8 mmol/dobę
w Ŝółci znajdują się 4 rodzaje kwasów Ŝółciowych
cholowy
chenodeoksycholowy = chenowy
deoksycholowy
litocholowy
ich stosunek wynosi odpowiednio 4:2:1:0
kwas cholowy i chenowy są kwasami pierwotnymi, powstają tylko w hepatocytach, w jelicie grubym następuje ich dehydroksylacja i powstają wtórne kwasy Ŝółciowe
kwas litocholowy w większości jest wydalany z kałem, a ten, który został wchłonięty w wątrobie łączy się a glicyną i
powstaje sulfolitocholan
część wtórnych kwasów Ŝółciowych przechodzi w trzeciorzędowe kwasy Ŝółciowe (przedstawiciel: kwas ursodeoksycholowy z kwasu chenodeoksycholowego)
sprzęŜone kwasy Ŝółciowe (z glicyną lub tauryną) są rozpuszczalne w wodzie, w jelicie krętym znajduje się receptorowy mechanizm ich aktywnego wychwytu i transportu
niesprzęŜone kwasy Ŝółciowe są wchłaniane w jelicie cienkim i grubym na drodze dyfuzji niejonowej, reszta jest wydalana z
kałem
w stęŜeniach powyŜej krytycznego stęŜenia micelarnego (2 mmol/l) sprzęŜone kwasy Ŝółciowe tworzą micele
stosunek cholesterolu do kwasów Ŝółciowych wynosi 1:20 – 1:30, gdy poniŜej 1:13 cholesterol wytrąca się w postaci mikrokryształków i powstają kamienie cholesterolowe
w Ŝółci powstają teŜ kamienie Ca2+-bilirubinowe
wytrącanie kamieni Ŝółciowych sprzyja obecności zarodków krystalizacji – glikoprotein pochodzących ze śluzu pokrywającego
błonę śluzową pęcherzyka i złuszczonego nabłonka tej błony
barwniki Ŝółciowe: bilirubina jest nierozpuszczalna w wodzie, przechodzi do krwi gdzie łączy się z albuminami i jest transportowana do wątroby i hepatocytów (pośredniczą zasadowe białka cytoplazmatyczne = białka XY), w mikrokosmkach ulega
sprzęŜeniu z kwasem glukuronowym i powstaje diglukuronid bilirubiny, który jest dobrze rozpuszczalny w wodzie i który aktywnie przechodzi do Ŝółci
diglukuronid bilirubiny jest wydalany z kałem, a część ulega redukcji do urobilinogenu i sterkobilinogenu:
urobilinogen z jelit dostaje się do wątroby i powtórnie do Ŝółc, lub z jelit do krąŜenia ogólnego i do moczu gdzie przechodzi w urobilinę
sterkobilinogen przekształaca się w sterkobilinę
Ŝółtaczki:
miąŜszowa – uszkodzenie hepatocytów i upośledzenie pobierania przez nie bilirubiny
mechaniczna – zaczopowanie dróg Ŝółciowych
hemolityczna – nadmierny rozpad krwinek czerwonych i tworzenie bilirubiny
przy Ŝółtaczce miąŜszowej lub hemolitycznej obserwuje się wzrost stęŜenia wolnej bilirubiny we krwi, zaś przy mechanicznej wzrost stęŜenia bilirubiny sprzęŜonej we krwi
Mechanizmy wydzielania Ŝółci:
składniki Ŝółci:
substancje aktywnie wydzielane do Ŝółci których stęŜenie jest większe niŜ w osoczu (sole i barwniki Ŝółciowe)
substancje o stęŜeniu podobnym do stęŜenia w osoczu (Na+, K+, Ca2+, Cl-)
substancje o stęŜeniu mniejszym niŜ w osoczu (cholesteroli, fosfolipidy, glukoza, białka)
mechanizmy transportu:
anionowy – dla soli i barwników Ŝółciowych
kationowy – dla IV-rzędowych amin
obojętny dla glikozydów nasercowych
działają niezaleŜnie od siebie
dla kaŜdej aktywnie wydzielanej substancji moŜna określić maksymalną pojemność wydzielniczą (Tm – transport maksymalny)
etapy transportu :
pobieranie substancji z krwi przez hepatocyty
gromadzenie w hepatocytach
metabolizm wewnątrzkomórkowy poprzedzający ich wydzielanie
wydzielanie do Ŝółci
-
3.
strona 76
siłą napędową transportu soli Ŝółciowych i jonów Na+ jest aktywny transport jonów Na+ w błonie bocznopodstawnej hepatocytów, znaczenie ma pompa Na-K
kwasy Ŝółciowe są transportowane do Ŝółci przy udziale nośników (transport ułatwiony)
woda i elektrolity Na+, K+, Ca2+, Cl-, HCO3- przechodzą do kanalików Ŝółciowych na drodze filtracji osmotycznej
nabłonek pokrywający drogi Ŝółciowe wydziela frakcję Ŝółci bogatą w HCO3- po stymulacji przez sekretynę, VIP i glukagon
NO i VIP powodują rozluźnienie ściany pęcherzyka i równoczesny skurcz zwieracza bańki wątrobowo – trzustkowej
Regulacja wydzielania Ŝółci:
wydzielanie Ŝółci wynosi 250 – 1100 ml/dobę
regulowane przez sole Ŝółciowe, krąŜenie wątrobowe, unerwienie autonomiczne i czynniki hormonalne
wydzielanie Ŝółci przez hepatocyty zaleŜy od kwasów Ŝółciowych aktywnie wydzielanych przez te komórki do kanalików Ŝółciowych i wytwarzających tam wysoki gradient osmotyczny
źródłem Ŝółci jest teŜ komponenta alkaliczna wydzielana przez komórki nabłonka pokrywającego przewody Ŝółciowe, jest
ona niezaleŜna od kwasów Ŝółciowych, stymulowana przez hormony
czynniki choleretyczne = choleretyki – pobudzają wydzielanie Ŝółci w zakresie frakcji zaleŜnej od kwasów Ŝółciowych i frakcji
alkalicznej
znaczne obniŜenie przepływu wątrobowego krwi powoduje znaczną hipoksję wątroby i zmniejszenie wydzielania Ŝółci
układ PS+ pobudza wydzielanie, zwiększa objętość Ŝółci i zawartości składników stałych
czynniki hormonalne:
sekretyna, glukagon, VIP, gastryna, CCK, histamina zwiększają objętość Ŝółci i stęŜenie HCO3-, Cl- i zmniejszają stęŜenie
kwasów Ŝółciowych (działanie sekretynopodobne)
w okresie międzytrawiennym Ŝółć jest wydzielana do pęcherzyka i co 90-110 minut w fazie II i III MMC do dwunastnicy
(niewielkie ilości)
opróŜnienie pęcherzyka w 50-80 % zachodzi w 30 min po posiłku
główne bodźce opróŜniania pęcherzyka: nn. X i CCK – wtedy rozkurcz zwieracza Oddiego (bańki wątrobowo – trzuskowej)
Czynności wątrobowego układu krąŜenia
Ŝyła wrotna dostarcza 70% krwi dochodzącej do wątroby, pokrywa 60 % zapotrzebowania na tlen
t. wątrobowa dostarcza 30 % krwi dochodzącej do wątroby, pokrywa 40% zapotrzebowania na tlen
w spoczynku całkowita objętość krwi wynosi 35% (1800 ml/min) pojemności minutowej
krąŜenie wrotne – niskociśnieniowy rezerwuar, moŜe stanowić 20 % masy wątroby i moŜe pomieścić 200-400 ml krwi
utrudniony przepływ krwi przez wątrobę powoduje zwiększenie ciśnienia w krąŜeniu wrotnym, a to prowadzi do powiększenia śledziony, Ŝylaków przełyku, ŜŜ. przypępkowych, Ŝylaków odbytnicy
wewnętrzne rozgałęzienia Ŝ. wrotnej mają błonę mięśniową gładką podlegającą noradrenergicznym (S+) nerwom naczynioskurczowym, brak nn. PS+, ale są obecne nn. NANC działające naczyniorozkurczowo, uwalniają VIP, GRP, CGRP, NO i in.
Adrenalina w małych dawkach rozszerza naczynia wątrobowe, natomiast w duŜych dawkach zwęŜa naczynia wątrobowe
NA zwęŜa naczynia, zmniejsza ciśnienie, zwiększa przepływ krwi przez wątrobę
Insulina wzmaga przepływ krwi przez wątrobę
Gastryna, CCK, VIP, glukagon, sekretyna powodują rozszerzenie naczyń krąŜenia trzewnego i wątrobowego, zwiększają zuŜycie tlenu przez narządy trzewne
Autoregulacja krąŜenia wątrobowego
Czynności metaboliczne wątroby:
Uczestniczy w przemianie węglowodanów:
glikogeneza lub glikogenoliza
galaktoza i fruktoza zostają przemienione w glukozę
glukoneogeneza
tworzenie waŜnych związków z pośrednich produktów metabolizmu cukrów
„buforowanie: stęŜenia glikozy we krwi
wątrobowy wychwyt glukozy jest niezaleŜny od bodźców nerwowych i hormonalnych
Uczestniczy w przemianie tłuszczów:
β-oksydacja kwasów tłuszczowych i tworzenie ciał ketonowych
synteza lipoprotein (LDL, HDL)
synteza cholesterolu i fosfolipidów
przemiana cukrów i białek na tłuszcze
Uczestniczy w przemianach białek:
deaminacja oksydatywna aminokwasów, powstają ketokwasy i amoniak
transaminacja – produkty do cyklu Krebsa
tworzenie mocznika z NH3 wychwytywanego przez hepatocyty w płynach ustrojowych
synteza ok. 85% białek osocza (wyjątek: immunoglobuliny)
wzajemne zamiany aminokwasów
synteza niektórych aminokwasów i substancji z nich pochodzących (glutamina, tauryna)
jedyny narząd syntezy mocznika i wydalania bilirubiny z osocza
Inne czynności wątroby:
magazynuje witaminy A, D, B12:
wit. A na 1-2 lat
wit. D na 3-12 miesięcy
wit. B12 na 3-6 lat
wytwarza czynniki krzepnięcia krwi: fibrynogen, protrombina, VII, IX, X
spichrza Ŝelazo w postaci ferrytyny
główny narząd detoksykacji
inaktywuje wiele hormonów: steroidowe i niektóre peptydowe (insulina, glukagon)
uczestniczy w termoregulacji, ma najwyŜszą temperaturę
Pęcherzyk Ŝółciowy i drogi Ŝółciowe:
zagęszcza Ŝółć 5-20 razy, zwiększa jej lepkość
-
4.
5.
6.
7.
8.
strona 77
bodźce: pokarm, CCK, nn. X, okresowe skurcze perystaltyczne (MMC) dwunastnicy
1.
2.
3.
Hormony przewodu pokarmowego.
Są wydzielane przez komórki rozsianego układu wydzielania wewnętrznego
Mają budowę peptydową, krąŜą we krwi lub działają miejscowo
Podział:
gr. I: gastryna, cholecystokinina (CCK)
gr. I: sekretyna, glukagon, glicentyna (GLI), wazoaktywny peptyd jelitowy (VIP), peptyd hamujący czynność Ŝołądka (GIP)
GASTRYNA:
•
wydzielana przez komórki G błony śluzowej:
G34 – gastryna „duŜa” z 34 aminokwasów; T1/2=15 minut,
G17 – gastryna „mała”; T1/2=2-3 minut, jest główną komponentą uwalnianą przez błonę śluzową części odźwiernikowej
G14 – gastryna „mini”; T1/2=2-3 minut
G-4, T1/2=1,75 minut
Mają identyczną sekwencje łańcucha końca karboksylowego
•
na czczo przewaŜa G-34, po pobudzeniu G-17 (najsilniej pobudza wydzielanie Ŝołądkowe)
•
brak HCl powoduje pobudzenie komórek G i wzrost gastryny we krwi
•
natomiast HCl powoduje uwalnianie somatostatynę z komórek G, która hamuje uwalnianie gastryny, przy pH=1 calkowita zahamowanie uwalniania gastryny (autoregulacja antralna)
•
zespół Zollingera – Ellisona = gastrinoma – przerost komórek G powodujące znaczne zwiększenie gastryny we krwi oraz wrzody
dwunastnicy, hiperchlorhydria, biegunka tłuszczowa
•
w uwalnianiu gastryny w fazie głowowej pośredniczy GRP (nie podlega wpływom atropiny)
•
faza Ŝołądkowa: duŜe uwalnianie gastryny, pośredniczą GRP, produkty rozpadu białek, odruchy cholinergiczne
•
faza jelitowa – niewielkie uwalnianie gastryny pod wpływem produktów trawienia białek, GRP
•
działanie gastryny:
pobudza wydzielanie kwasu solnego i pepsyny
wywiera wpływ troficzny na proliferacje komórek błony śluzowej Ŝołądka i dwunastnicy oraz jelita grubego
wzmaga aktywność motoryczną przewodu pokarmowego
zwiększa skurcz dolnego m. zwieracza przełyku i odźwiernika
hamuje skurcz m. zwieracza krętniczo-kątniczego i m. zwieracza bańki wątrobowo-trzustkowej
w mniejszym stopniu pobudza wydzielanie soku jelitowego, trzustkowego i zółci
•
inaktywacja gastryny zachodzi w nerkach i jelicie cienkim
CHOLECYSTOKININA
Wytwarzana przez komórki I wewnątrzwydzielnicze błony śluzowej dwunastnicy i początku jelita cienkiego pod wpływem produktów trawienia białek i tłuszczy oraz H+ i soli Ŝółciowych
Postacie o identycznym łańcuchu polipeptydowym C-końca, róŜna ilość aminokwasów: 8,12,33,39 i 54
Ostatnie 5 aminokwasów C-końca gastryny są takie same jak CCK
Miejsce katabolizmu: nerki
Pobudza wydzielanie soku trzustkowego i w mniejszym stopniu: Ŝołądkowego, jelitowego i Ŝółci
Silnie kurczy ścianę pęcherzyka Ŝółciowego i rozkurcza m. zwieracz bańki wątrobowo-trzustkowej
Zwiększa przepływ krwi i metabolizm w trzustce
Wzmaga perystaltykę jelit i hamuje Ŝołądka
Kurczy m. zwieracz przełyku i m. odźwiernika
Potęguje wydzielanie HCO3 trzustki pobudzonej przez sekretynę
Pobudza uwalnianie glukagonu
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
SEKRETYNA
Wydzielana przez komórki S wewnątrzwydzielnicze błony śluzowej dwunastnicy i jelita cienkiego pod wpływem bardzo kwaśnej
zawartości Ŝołądka a takŜe długołańcuchowych kwasów tłuszczowych
Z 27 aminokwasów, nie ma centrum aktywnego zasadowa; T1/2=2-3 minuta
Miejsce katabolizmu: nerki
Silnie pobudza wydzielanie trzustkowe oraz Ŝółci (potęguje wydzielanie przez CCK)
Zwiększa przepływ krwi i metabolizm w trzustce
Hamuje perystaltykę Ŝołądka i jelit
Hamuje wydzielanie HCl i gastryny ale pobudza wydzielanie pepsyny
Pobudza wydzielanie HCO3- przez trzustkę, wątrobę i gruczoły dwunastnicze
Pobudza uwalnianie innych hormonów zwłaszcza insuliny
•
•
•
•
•
•
•
•
•
VIP
•
•
•
•
W błonie śluzowej jelita cienkiego i grubego
rozszerza naczynia krwionośne w przewodzie pokarmowym, działa inotropowo +
pobudza ruchy oddechowe
hamuje motorykę Ŝołądka i wydzielanie soku Ŝołądkowego, trzustkowego i Ŝółci
strona 78
słabe pobudzenie wydzielania jelitowego
pobudzenie procesów lipolizy i glikogenolizy wątrobowej
•
•
GIP
uwalniany z błony śluzowej dwunastnicy i jelita czczego pod wpływem tłuszczów, glukozy i AA stosowanych doustnie
•
•
•
•
hamuje perystaltykę i wydzielanie soku Ŝołądkowego
pobudza wydzielanie jelitowe
wzmaga uwalnianie insuliny przy podwyŜszony stęŜeniu glukozy we krwi
MOTYLINA
wydzielana z komórek EC2 błony śluzowej dwunastnicy pod wpływem alkalizacji
wzmaga motorykę Ŝołądka i jelit
hamuje opróŜnianie Ŝołądka (kurczy m. zwieracz odźwiernika)
wyzwala w Ŝołądku i jelitach MMC (co 90 – 110 minut)
•
•
•
•
SOMATOSTATYNA (SOM)
wytwarzana w błonie śluzowej Ŝołądka i jelit oraz w trzustce
hamuje motorykę i wydzielanie soków trawiennych
hamuje działanie gastryny, CCK i insuliny na gruczoły trawienne
•
•
•
Transmittery:
PS+ : Ach
S+ : NA
Neurony splotów jelita: Ach, serotonina (5HT), GABA
Modulatory: substancja P (SP), CCK, dynorfina (DYN), enkefaliny (ENK), peptyd uwalniający gastrynę (GRP), VIP, peptyd pochodny genu kalcytocynowego (CGRP), neuropeptyd Y (NPY)
•
Acetylocholina
przez receptor M1 pobudza komórki okładzinowe
pobudza uwalnianie histaminy z komórek tucznych (ECL) (teŜ przez receptor M1)
hamuje komórki D
pobudza neurony peptydergiczne uwalniajace GRP
•
•
•
•
Histamina:
pobudza wydzielanie HCl
błona śluzowa w obrębie komórek tucznych zawiera dekarboksylazę histydynową
pochodne metylowe histaminy są silniejszym bodźcem niŜ sama histamina
działanie sokopędne
blokery receptorów H2 : cymeydyna, ranitydyna
•
•
•
•
•
Ca2+
•
•
pobudzają wydzielanie Ŝołądkowe
ułatwiają uwalnianie gastryny
PLIPEPTYD TRZUSTKOWY
•
•
•
wydzielany prze komórki dokrewne trzustki
z 36 aminokwasów
hamuje wydzielanie enzymów i HCO3 przez trzustkę
ENKEFALINY
•
Działają przez receptory opiatowe – skurcz zwieraczy przewodu pokarmowego
•
Hamuje motorykę i wydzielanie jelitowe
NEUROTENSYNSA
•
Wydzielina z komórek jelita czczego i krętego pod wpływem produktów trawienia tłuszczy i białek
•
Pobudza wydzielanie soku trzustkowego i jelitowego
•
Hamuje wydzielanie Ŝołądkowe
•
Pobudza motorykę jelitową
•
Zwiększa przepływ krwi przez krąŜenie trzewiowe
PEPTYD UWALNIAJACY GASTRYNĘ (GRP)
•
•
Uwalniany z neuronów peptydergicznych Ŝołądka, jelit i trzustki pod wpływem pobudzenia nn. Błędnych
Pobudza wydzielanie gastryny, CCK
PEPTYD Y (PYY)
•
Z błony śluzowej jelita krętego
strona 79
•
•
•
Hamuje opróŜnianie Ŝołądka i motorykę jelitową
Hamuje wydzielanie Ŝołądkowe i trzustkowe
Zwalnia procesy przyswajania tłuszczów
WYCIĄGI JELITOWE:
Duokrynina, enterokrynina, enterogastron, bulbogastron, enteroglukagon
Czynność jelita grubego.
Procesy zachodzące w jelicie grubym:
1.
2.
3.
4.
Zwrotne wchłanianie wody
Wchłanianie elektrolitów, witamin i aminokwasów
Formowanie kału i czasowe magazynowanie niestrawionych produktów
MnoŜenie się drobnoustrojów, które wytwarzają związki zarówno niezbędne jak i toksyczne dla organizmu człowieka
Wchłanianie w jelicie grubym
1.
2.
3.
wchłanianie wody i elektrolitów
PD – transepitelialna róŜnica potencjału elektrycznego = 30-40 mV
Dobowo dochodzi 1,5 l treści:
Na+ = 200 mmol, Cl- = 100 mmol, K+ = 10 mmol
90 % ulega wchłonięciu
najsilniej wchłaniany Na+ (w kale tylko 40 mmol), w początkowym odcinku okręŜnicy transport aktywny, odpowiedzialny za
PD
K+ jest biernie wydzielany, w kale 100 mmol, wchłanianie w końcowym odcinku okręŜnicy na drodze transportu aktywnego
4. Woda jest wchłaniana biernie, głównie na początku jelita grubego
5. Rezerwa pojemności chłonnej 2-3 l/dobę, po przekroczeniu – biegunki
6. W jelicie grubym następuje takŜe wchłanianie amoniaku, AA i kwasów tłuszczowych oraz niektórych witamin
7. Czynniki wpływające na wchłanianie:
perystaltyka jelitowa
przepływ krwi
hormony:
aldosteron zwiększa wchłanianie Na+ i wydzielanie K+
wazopresyna zmniejsza wchłanianie Na+, Cl- i wody
8. Ilość bakterii wydalonych z kałem moŜe stanowić 30 % masy jego stałych składników
9. Procesy gnilne i fermentacyjne:
gnicie dzięki Streptococcus faecalis i Clostridium welchii
węglowodany przechodzą w kwasy organiczne (masłowy, propionowy, bursztynowy, mlekowy)
metan, H2, CO2 są wydalane w ilości 150 ml/dobę
enzymy bakteryjne rozkładają niestrawione białko – dekarboksylacja, dezaminacja:
Trp – indol, skatol, tryptamina –nadają kałowi woń
Histydyna – histamina
Lys – kadaweryna
Ornityna – putrescyna
Arg – agmatyna
Phe – kw. Benzoesowy
Tyr – tyramina, parakrezol
Cys – siarkowodór
10. niektóre drobnoustroje tworzą: witaminy (biotyna, kwas pantotenowy, inozytol, kwas foliowy, kwas nikotynowy, B12, K)
11. podanie antybiotyków hamuje rozwój flory bakteryjnej co powoduje pobudzenie organizmu do wzrostu
12. pod wpływem bakterii powstaje amoniak
Formowanie kału:
1.
2.
3.
skład:
75% to woda (200 ml/dzień)
25% składniki stałe, z czego:
30 % to bakterie
15 % substancje nieorganiczne ( Ca2+, fosforany)
5 % ciała tłuszczowe
40 % niestrawione cząsteczki pokarmów (celuloza)
10 % białko roślinne i złuszczonego nabłonka jelitowego
Odczyn kału jest od zewnątrz alkaliczny zaś od wewnątrz kwaśny
Wydzielanie jelita grubego (patrz pytanie SKŁAD I ROLA SOKÓW )
Motoryka jelita grubego i oddawanie kału (patrz pytanie MOTORYKA PRZEWODU POKARMOWEGO)
Termoregulacja i przemiana materii
Regulacja temperatury w organizmie człowieka (ośrodek termoregulacji).
strona 80
Termoregulacja polega na ustaleniu się równowagi między wytwarzaniem i utratą ciepła w zaleŜności od zewnętrznych warunków termicznych. Tymi dwoma funkcjami steruje ośrodek termoregulacji zlokalizowany w podwzgórzu. Składa się on z dwóch części- przednia to ośrodek eliminacji ciepła, tylna- ośrodek zachowania ciepła, odpowiedzialny za zatrzymywanie i wytwarzanie ciepła.
Czynność tego ośrodka jest regulowana na zasadzie sprzęŜenia zwrotnego przez impulsy docierające z połoŜonych obwodowo termoreceptorów i ośrodkowo termodetektorów (teŜ w mięśniach, górnych drogach oddechowych, ścianach naczyń).
Termoreceptory są zlokalizowane w skórze- dzielą się na receptory zimna (liczniejsze) i ciepła. Przy stałej temperaturze częstotliwość
pobudzania dośrodkowych włókien nerwowych wynosi maksymalnie 10Hz. Wzrost lub spadek temperatury powoduje gwałtowny
wzrost częstotliwości wyładowań w odpowiednich włóknach. Termodetektory znajdują się głównie w przedniej części ośrodka termoregulacji oraz w szyjnym odcinku rdzenia kręgowego.
Termoliza
Termoliza to zwiększenie utraty ciepła przy zmniejszonym wytwarzaniu. Dla układu krąŜenia oznacza to rozszerzenie naczyń
skóry i zwiększenie skórnego przepływu krwi. Towarzyszy temu kompensacyjne zmniejszenie przepływu przez trzewny obszar naczyniowy i nerki. MoŜe się zwiększyć teŜ pojemność minutowa serca.
Aby naczynia rozkurczyły się musi ustać pobudzenie z układu współczulnego (zwęŜające je). Dodatkową rolę odgrywa miejscowe podwyŜszenie temperatury i uwalnianie bradykininy przez gruczoły potowe.
Gruczoły potowe umoŜliwiają obniŜenie temperatury cała poprzez odparowywanie potu z powierzchni ciała. Jest to utrudnione przy duŜej wilgotności powietrza. Aktywacja gruczołów potowych następuje pod wpływem stymulacji ośrodków termodetekcji(?)
wraŜliwych na wzrost temperatury (cholinergiczne włókna współczulne). Istnieje prosta zaleŜność między ilością wydzielanego potu a
temperatura krwi docięrającej do podwzgórza w zakresie od 20 do 40*C.
Termogeneza
Termogeneza zachodzi na drodze drŜenia mięśniowego, przyśpieszonego metabolizmu wątroby i tkanki tłuszczowej (zwłaszcza
brunatnej). Praca mięśni ma małą uŜyteczność, w związku, z czym wytwarza duŜo ciepła. Pobudzenie motoneuronów α rdzenia kręgowego powoduje wzrost napięcia mięśniowego i drŜenie. Występuje ono we wszystkich mięśniach szkieletowych z wyjątkiem kilku
pozbawionych receptorów na rozciąganie. W skrajnych warunkach tempo podstawowej przemiany materii moŜe wzrosnąć 4- 5,5 krotnie. Głównym substratem energetycznym są węglowodany, (ale lipidy równieŜ).
Niska temperatura otoczenia lub wnętrza organizmu stymuluje układ adrenergiczny do uwalniania hormonów ciepłotwórczych (aminy katecholowe, glukagon, T3-->mięśnie szkieletowe, wątroba, brunatna tkanka tłuszczowa-->ciepło).
Brunatna tkanka tłuszczowa występuje głównie u niemowląt, ale moŜe przetrwać do dorosłości u ludzi naraŜonych na niskie
temperatury. Jest bogato unerwiona współczulnie, zawiera duŜo mitochondriów, a te ostatnie białko transbłonowe- termogeninę.
NORADRENALINA ---> receptor β adrenergiczny ---> termogeniena –kanał protonowy w wewnętrznej błonie mitochondrialnej --->
zwarci gradientu protonowego ---> CIEPŁO
Podstawowa i całkowita przemiana materii, czynnościowy przyrost przemian
Przyrost czynnościowy to nadwyŜka w obrotach energią ponad przemianę podstawową. Przyjęcie poŜywienia na 6-8 godzin zwiększa PM(?) w zaleŜności od przyjętego pokarmu. Jest to specyficzno dynamiczne działanie poŜywienia. Białka podnoszą PPM o 20- 30%,
cukry 7%, tłuszcze 3%. Jest to związane głównie z asymilacją produktów trawienia, a nie z czynnością układu pokarmowego. Blisko
połowa aminokwasów ulega dezaminacji, przebudowie i utlenieniu, co wiąŜe się z uwalnianiem znacznych ilości energii (głównie w
wątrobie).
Spadek temperatury otoczenia powoduje zwiększenie tempa przemiany materii w celu utrzymania stałej temperatury organizmu. PodwyŜszenie się lub zrównowaŜenie temperatury otoczenia i temperatury ciała człowieka nie powoduje efektu odwrotnego.
Praca mięśni to główny czynnik podnoszący temperaturę, gdyŜ ich metabolizm wiąŜe się z rozpadem cukrów, zuŜyciem tlenu, produkcja ciepła, wzmaga to działanie czynność układu krąŜenia i oddechowego.
Bezczynne leŜenie
Stanie
Praca biurowa
Spacer
Marsz
+10% PPM
+50% PPM
+100% PPM
+180% PPM
+300% PPM
Pływanie
Bieg
Sen
Praca umysłowa
Stany emocjonalne
+600% PPM
+700% PPM
-10% PPM
bardzo mało
czasami znaczny wzrost
Zasady regulacji funkcji w organizmie Ŝywym
SprzęŜenia zwrotne.
Homeostat.
Homeostaza-dynamiczna równowaga czynnościowa ustroju zachowana mimo zmieniających się wartości otoczenia, zabezpiecza stałość podstawowych parametrów fiz-chem środowiska wew. Odpowiedzialna za adaptację do zmiennych warunków środowiska.
Kontrola:
•
SprzęŜenie proste-jednokierunkowy przepływ informacji
•
SprzęŜenie zwrotne-wielkość wyjściowa z narządu regulowanego staje się wielkością wejściową dla narządu regulującego.
W sprzęŜeniu dodatnim układ taki prowadzi do przyśpieszenia i zwiększenia produkcji, np. enzymu (krzepnięcie). W sprzęŜeniu ujemnym, które stabilizuje układ, wielkość wyjściowa z narządu regulowanego zmienia w kierunku przeciwnym wielkość wyjściową z narządu regulującego (reakcje przeciwdziałające).
•
Bardziej skomplikowany mechanizm kontroli: homeostat i serwomechanizm.
Działanie homeostatu moŜna wyjaśnić na przykładzie reg. temp. ciała.
strona 81
Układ nastawczy-ośrodek w tylnej części podwzgórza; komparator-termodetektory w przedniej cz. podwzgórza z wielkością prawidłową na którą nastawiony jest układ nastawczy; ukł.regulujący-ukł.współczulny; ukł. regulowany-nacz. krw. mięśnie, hormony tarczycy;
W zaleŜności od impulsów wysyłanych z komparatora(porównującego inf. napływające z termoreceptorów z ukł. nastawczym) na zasadzie ujemnego sprzęŜenia zwr. mechanizmy termoregulacyjne powodują produkcję ciepła lub jego utratę.(piękny rysunek w skrypcie)
Proces w którym sygnał nastawczy zmienia się dynamicznie i nie ma charakteru stałego nazywamy serwomechanizmem. Zmiany te przebiegają odpowiednio do celów realizowanych przez organizm.(np. rytm i siła skurczów sercadostosowanie do aktualnej sytuacji org. w celu zachowania składu chemicznego tkanek)
Serwomechanizm.

skrypt

Transkrypt

Podobne dokumenty