textarchive.ru

Главная > Список учебников


38

5. Химические синапсы по природе медиатора делят на холин-эргические (медиатор - ацетилхолин), адренергические (норадре-налин), дофаминэргические (дофамин), ГАМК-эргические (у-аминомасляная кислота) и т. д. В ЦНС в основном химические синапсы, однако имеются и электрические возбуждающие си­напсы и электрохимические синапсы.

Б. Структурные элементы химического синапса - преси-наптическая и постсинаптическая мембраны и синаптическая щель (рис. 2.5).

В пресинаптическом окончании находятся синаптические пузырьки (везикулы) диаметром около 40 нм, которые образуются в теле нейрона и с помощью микротрубочек и микрофиламентов доставляются в пресин^птическое окончание, где заполняются ме­диатором и АТФ. Медиатор образуется в самом нервном оконча­нии. В пресинаптическом окончании содержатся несколько тысяч везикул, в каждой из которых от 1 до 10 тысяч молекул химическо­го вещества, участвующего в передаче влияния через синапс и в связи с этим названного медиатором (посредником). Митохондрии пресинаптического окончания обеспечивают энергией процесс си-наптической передачи. Пресинаптической мембраной называют часть мембраны пресинаптического окончания, ограничивающую синаптическую щель.

Синаптическая щель имеет различную ширину (20-50 нм), содержит межклеточную жидкость и мукополисахаридное плотное

39

вещество в виде полосок, мостиков, которое обеспечивает связь между пре- и постсинаптической мембранами и может содержать ферменты.

Постсинаптическая мембрана -это утолщенная часть кле­точной мембраны иннервируемой клетки, содержащая белковые рецепторы, имеющие ионные каналы и способные связывать моле­кулы медиатора. Постсинаптическую мембрану нервно-мышечно­го синапса называют также концевой пластинкой.

В. Механизм передачи возбуждения в электрическом си­напсе подобен таковому в нервном волокне: ПД, возникающий на пресинаптической мембране, непосредственно электрически раз­дражает постсинаптическую мембрану и обеспечивает возбужде­ние ее. Электрические синапсы, как выяснилось, оказывают опре­деленное влияние на метаболизм контактирующих клеток. Имеются данные о наличии в ЦНС и тормозных электрических си­напсов, однако они изучены недостаточно.

Г. Передача сигнала в химических синапсах. Потенциал действия (ПД), поступивший в пресинаптическое окончание хими­ческого синапса, вызывает деполяризацию его мембраны, открыва­ющую потенциалзависимые Са-каналы. Ионы Са2+ входят внутрь нервного окончания согласно электрохимическому градиенту » обеспечивают выделение медиатора в синаптическую щель посред­ством экзоцитоза. Молекулы медиатора, поступившие в синапти­ческую щель, диффундируют к постсинаптической мембране и всту­пают во взаимодействие с ее рецепторами. Действие молекул медиатора ведет к открытию ионных каналов и перемещению ионов Ыа+ и К+ согласно электрохимическому градиенту с преобладани­ем тока ионов Ыа+ в клетку, что ведет к ее деполяризации. Эта де­поляризация называется возбуждающим постсинаптическим потен­циалом (ВПСП), который в нервномышечном синапсе называют потенциалом концевой пластинки (ПКП) (рис. 2.6).

Прекращение действия медиатора, выделившегося в синапти­ческую щель, осуществляется с помощью его разрушения фермен­тами, локализующимися в синаптической щели и на постсинапти­ческой мембране, путем диффузии медиатора в окружающую среду, а также с помощью обратного захвата нервным окончанием.

Д. Характеристика проведения возбуждения в химиче­ских синапсах.

1. Одностороннее проведение возбуждения — от пресинапти-ческого окончания в сторону постсинаптической мембраны. Это связано с тем, что медиатор выделяется из пресинаптического окон­чания, а взаимодействующие с ним рецепторы локализуются толь­ко на постсинаптической мембране.

40

  1. Замедленное распространение возбуждения в синапсах по сравнению с нервным волокном объясняется тем, что необходимо время на выделение медиатора из пресинаптического окончания, распространение медиатора в синаптической щели, действие ме­диатора на постсинаптическую мембрану. Суммарная задержка передачи возбуждения в нейроне достигает величины порядка 2 мс, в нервно-мышечном синапсе 0,5-1,0 мс.

  2. Низкая лабильность химических синапсов. В нервно-мы­шечном синапсе равна 100-150 передаваемым импульсам в секун­ду, что в 5-6 раз ниже лабильности нервного волокна. В синапсах ЦНС весьма вариабельна - может быть больше или меньше. При­чина низкой лабильности синапса - синаптическая задержка.

4. Синаптическая депрессия (утомляемость синапса) —
ослабление реакции клетки на афферентные импульсы, выражаю­
щееся в снижении постсинаптических потенциалов во время дли­
тельного раздражения или после него. Оно объясняется расходо­
ванием медиатора, накоплением метаболитов, закислением среды
при длительном проведении возбуждения по одним и тем же ней­
ронным цепям.

41

Е. Электрические синапсы имеют щель на порядок меньше, чем у химических синапсов, проводят сигнал в обе стороны без си-наптической задержки, передача не блокируется при удалении Са2+, они мало чувствительны к фармакологическим препаратам и ядам, практически неутомляемы, как и нервное волокно. Очень низкое удельное сопротивление сближенных пре- и постсинаптических мембран обеспечивает хорошую электрическую проводимость.

2.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРМОНАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ

У рефлекторной реакции может быть гормональное зве­но, что характерно для регуляции функций внутренних органов -вегетативных функций, в отличие от соматических функций, реф­лекторная регуляция которых осуществляется только нервным пу­тем (деятельность опорно-двигательного аппарата). Если включа­ется гормональное звено, то это осуществляется за счет дополнительной выработки биологически активных веществ. Напри­мер, при действии на экстерорецепторы сильных раздражителей (холод, жара, болевой раздражитель) возникает мощный поток аф­ферентных импульсов, поступающих в ЦНС, при этом в кровь выб­расывается дополнительное количество адреналина и гормонов коры надпочечников, играющих адаптивную (защитную) роль.

Гормоны (греч. погтаб - возбуждаю) - биологически актив­ные вещества, вырабатываемые эндокринными железами или спе­циализированными клетками, находящимися в различных органах (например, в поджелудочной железе, в желудочно-кишечном трак­те). Гормоны вырабатываются также нервными клетками - ней-рогормоны, например, гормоны гипоталамуса (либерины и стати-ны), регулирующие функцию гипофиза. Биологически активные вещества вырабатываются также неспециализированными клет­ками - тканевые гормоны (паракринные гормоны, гормоны мест­ного действия, паракринные факторы - парагормоны). Действие гормонов или парагормонов непосредственно на соседние клет­ки, минуя кровь, называют паракринным действием. По месту действия на органы-мишени или на другие эндокринные железы гормоны делят на две группы: 1) эффекторные гормоны, дей­ствующие на клетки-эффекторы (например, инсулин, регулирую­щий обмен веществ в организме, увеличивает синтез гликогена в клетках печени, увеличивает транспорт глюкозы и других веществ через клеточную мембрану, повышает интенсивность синтеза бел­ка); 2) тройные гормоны (тропины), действующие на другие эндокринные железы и регулирующие их функции (например, ад-

ренокортикотропный гормон гипофиза - кортикотропин (АКТГ) -регулирует выработку гормонов корой надпочечников).

Виды влияний гормонов. Гормоны оказывают два вида влия­ний на органы, ткани и системы организма: функциональное (игра­ют весьма важную роль в регуляции функций организма) и морфоге-нетическое (обеспечивают морфогенез - рост, физическое, половое и умственное развитие; например, при недостатке тироксина стра­дает развитие ЦНС, следовательно, и умственное развитие).

1. Функциональное влияние гормонов бывает трех видов.

Пусковое влияние - это способность гормона запускать дея­тельность эффектора. Например, адреналин запускает распад гли­когена в печени и выход глюкозы в кровь, вазопрессин (антидиуре­тический гормон - АДГ) включает реабсорбцию воды из собирательных трубок нефрона в интерстиций почки.

Модулирующее влияние гормона — изменение интенсивности протекания биохимических процессов в органах и тканях. Напри­мер, активация тироксином окислительных процессов, которые могут проходить и без него; стимуляция адреналином деятельнос­ти сердца, которая проходит и без адреналина. Модулирующим влиянием гормонов является также изменение чувствительности ткани к действию других гормонов. Например, фолликулин усили­вает действие прогестерона на слизистую оболочку матки, тирео-идные гормоны усиливают эффекты катехоламинов.

Пермиссивное влияние гормонов - способность одного гормо­на обеспечивать реализацию эффекта другого гормона. Например, инсулин необходим для проявления действия соматотропного гор­мона, фоллитропин необходим для реализации эффекта лютропина.

2. Морфогенетическое влияние гормонов (на рост, физическое
и половое развитие) подробно изучается другими дисциплинами
(гистология, биохимия) и лишь частично - в курсе физиологии (см.
гл. 6). Оба вида влияний гормонов (морфогенетическое и функцио­
нальное) реализуются сломощью метаболических процессов, за­
пускаемых посредством клеточных ферментных систем.

2.3. РЕГУЛЯЦИЯ С ПОМОЩЬЮ МЕТАБОЛИТОВ

И ТКАНЕВЫХ ГОРМОНОВ.

МИОГЕННЫЙ МЕХАНИЗМ РЕГУЛЯЦИИ.

РЕГУЛИРУЮЩАЯ ФУНКЦИЯ ГЭБ

Метаболиты - продукты, образующиеся в организме в процессе обмена веществ как результат различных биохимических реакций. Это аминокислоты, нуклеотиды, коферменты, угольная кислота, мо-

42

43

лочная, пировиноградная, адениловая кислоты, ионный сдвиг, изме­нения рН. Регуляция с помощью метаболитов на ранних этапах фило­генеза была единственной. Метаболиты одной клетки непосредствен­но влияли на другую, соседнюю клетку или группу клеток, которые в свою очередь таким же способом действовали на следующие клет­ки (контактная регуляция). С появлением гемолимфы и сосуди­стой системы метаболиты стали передаваться и другим клеткам орга­низма с движущейся гемолимфой на большие расстояния, причем осуществляться это стало быстрее. Затем появилась нервная систе­ма как регулирующая система, а еще позже - эндокринные желе­зы. Метаболиты хотя и действуют в основном как местные регуля­торы, но могут влиять и на другие органы и ткани, на активность нервных центров. Например, накопление угольной кислоты в крови ведет к возбуждению дыхательного центра и усилению дыхания. Примером местной гуморальной регуляции может служить гипере­мия интенсивно работающей скелетной мышцы - накапливающие­ся метаболиты обеспечивают расширение кровеносных сосудов, что увеличивает доставку кислорода и питательных веществ к мышце. Подобные регуляторные влияния метаболитов происходят и в дру­гих активно работающих органах и тканях организма.

Тканевые гормоны: биогенные амины (гистамин, серотонигг), простагландины и кинины. Занимают промежуточное положение между гормонами и метаболитами как гуморальные факторы ре­гуляции. Эти вещества свое регулирующее влияние оказывают на клетки тканей посредством изменения их биофизических свойств (проницаемости мембран, их возбудимости), изменения интенсивности обменных процессов, чувствительности клеточных рецепторов, образования вторых посредников. В результате это­го изменяется чувствительность клеток к нервным и гумораль­ным влияниям. Поэтому тканевые гормоны называют модуля­торами регуляторных сигналов - они оказывают модулирующее влияние. Тканевые гормоны образуются неспециализированны­ми клетками, но действуют они посредством специализированных клеточных рецепторов, например, для гистамина обнаружено два вида рецепторов - Н( и Н2. Поскольку тканевые гормоны влияют на проницаемость клеточных мембран, они регулируют поступ­ление в клетку и выход из клетки различных веществ и ионов, определяющих мембранный потенциал, а значит и развитие по­тенциала действия.

Миогенный механизм регуляции. С развитием мышечной системы в процессе эволюции миогенный механизм регуляции фун­кций постепенно становится все более заметным. Организм чело­века примерно на 50% состоит из мышц. Это скелетная мускулату-

ра (40% массы тела), мышца сердца, гладкие мышцы кровеносных и лимфатических сосудов, стенки желудочно-кишечного тракта, желчного, мочевого пузырей и других внутренних органов.

Сущность миогенного механизма регуляции состоит в том, что предварительное умеренное растяжение скелетной или сердечной мышцы увеличивает силу их сокращений. Сократительная актив­ность гладкой мышцы также зависит от степени наполнения поло­го мышечного органа, а значит и его растяжения. При увеличении наполнения органа тонус гладкой мышцы сначала возрастает, а за­тем возвращается к исходному уровню (пластичность гладкой мыш­цы), что обеспечивает регуляцию тонуса сосудов и наполнение внут­ренних полых органов без существенного повышения давления в них (до определенной величины). Кроме того, большинство глад­ких мышц обладают автоматией, они постоянно находятся в неко­торой степени сокращения под влиянием импульсов, возникающих в них самих (например, мышцы кишечника, кровеносных сосудов). Импульсы, поступающие к ним по вегетативным нервам, оказыва­ют модулирующее влияние - увеличивают или уменьшают тонус гладких мышечных волокон.

Регулирующая функция ГЭБ заключается и в том, что он формирует особую внутреннюю среду мозга, обеспечивающую оп­тимальный режим деятельности нервных клеток. Считают, что ба­рьерную функцию при этом выполняет особая структура стенок капилляров мозга. Их эндотелий имеет очень мало пор, узкие ще­левые контакты между клетками почти не содержат окошек. Со­ставной частью барьера являются также глиальные клетки, обра­зующие своеобразные футляры вокруг капилляров, покрывающие около 90% их поверхности. Наибольший вклад в развитие пред­ставлений о гемато-энцефалическом барьере сделали Л. С. Штерн и ее сотрудники. Этот барьер пропускает воду, ионы, глюкозу, амино­кислоты, газы, задерживая многие физиологически активные веще­ства: адреналин, серотонин, дофамин, инсулин, тироксин. Однако в нем существуют «окна»,*через которые соответствующие клетки мозга - хеморецепторы - получают прямую информацию о наличии в крови гормонов и других, не проникающих через барьер веществ; клетки мозга выделяют и свои нейросекреты. Зоны мозга, не имею­щие собственного гемато-энцефалического барьера, - это гипофиз, эпифиз, некоторые отделы гипоталамуса и продолговатого мозга.

ГЭБ выполняет также защитную функцию - предотвра­щает попадание микробов, чужеродных или токсических веществ экзо- и эндогенной природы в межклеточные пространства мозга. ГЭБ не пропускает многие лекарственные вещества, что необходи­мо учитывать в медицинской практике.

44

45

2.4. СИСТЕМНЫЙ ПРИНЦИП РЕГУЛЯЦИИ

Поддержание показателей внутренней среды организма осуще­ствляется с помощью регуляции деятельности различных органов и физиологических систем, объединяемых в единую функциональ­ную систему - организм. Представление о функциональных систе­мах разработал П. К. Анохин (1898-1974). В последние годы тео­рия функциональных систем успешно развивается К. В. Судаковым.

А. Структура функциональной системы. Функциональная система - это динамическая совокупность различных органов и физиологических систем организма, формирующаяся для достиже­ния полезного приспособительного результата. Например, чтобы быстро пробежать дистанцию, необходимо максимально усилить деятельность сердечнососудистой, дыхательной, нервной систем и мышц. Функциональная система включает следующие элементы: 1) управляющее устройство - нервный центр, представляющий объединение ядер различных уровней ЦНС; 2) его выходные ка­налы (нервы и гормоны); 3) исполнительные органы - эффекто­ры, обеспечивающие в ходе физиологической деятельности поддер­жание регулируемого процесса (показателя) на некотором оптимальном уровне (полезный результат деятельности функцио­нальной системы); 4) рецепторы результата (сенсорные рецеп­торы) - датчики, воспринимающие информацию о параметрах от­клонения регулируемого процесса (показателя) от оптимального уровня; 5) канал обратной связи (входные каналы), информиру­ющий нервный центр с помощью импульсаций от рецепторов ре­зультата или с помощью непосредственного действия химических веществ на центр - информация о достаточности или недостаточ­ности эффекторных усилий по поддержанию регулируемого про­цесса (показателя) на оптимальном уровне (рис. 2.7).

Афферентные импульсы от рецепторов результата по каналам обратной связи поступают в нервный центр, регулирующий тот или иной показатель, центр обеспечивает изменение интенсивности работы соответствующего органа.

При изменении интенсивности работы эффектора изменяется интенсивность метаболизма, что также играет важную роль в регуляции деятельности органов той или иной функциональной системы (гуморальный процесс регуляции).

Б. Мультипараметрический принцип взаимодействия различных функциональных систем принцип, определяющий обобщенную деятельность функциональных систем (К. В. Судаков). Относительная стабильность показателей внутренней среды орга­низма является результатом согласованной деятельности многих

46

функциональных систем. Выяснилось, что различные показатели внутренней среды организма оказываются взаимосвязанными. Например, избыточное поступление воды в организм сопровожда­ется увеличением объема циркулирующей крови, повышением артериального давления, снижением осмотического давления плаз­мы крови. В функциональной системе, поддерживающей оптималь­ный уровень газового состава крови, одновременно осуществляет­ся взаимодействие рН, РС02 и Р02. Изменение одного из этих параметров немедленно приводит к изменению количественных ха­рактеристик других параметров. Для достижения любого приспо­собительного результата формируется соответствующая функцио­нальная система.

В. Системогенез. Согласно П. К. Анохину, системогенез -избирательное созревание и развитие функциональных систем в анте- и постнатальнрм онтогенезе. В настоящее время тер­мин «системогенез» применяется в более широком смысле, при этом под системогенезом понимают не только процессы онтогенетиче­ского созревания функциональных систем, но и формирование и преобразование функциональных систем в ходе жизнедеятельнос­ти организма.

Системообразующими факторами функциональной системы любого уровня являются полезный для жизнедеятельности организ­ма приспособительный результат, необходимый в данный момент, и формирующаяся при этом мотивация. Например, для соверше­ния прыжка в высоту с шестом ведущую роль играют мышцы верх-

47

них конечностей, при прыжке в длину - мышцы нижних конечно­стей.

Гетерохронность созревания функциональных систем. В ходе антенатального онтогенеза различные структуры организма зак­ладываются в разное время и созревают различными темпами. Так, нервный центр группируется и созревает обычно раньше, чем закла­дывается и созревает иннервируемый им субстрат. В онтогенезе созревают в первую очередь те функциональные системы, без которых невозможно дальнейшее развитие организма. Напри­мер, из трех функциональных систем, связанных с полостью рта, пос­ле рождения сформированной оказывается лишь функциональная система сосания, позже формируется функциональная система жевания, затем функциональная система речи.

Консолидация компонентов функциональной системы -объединение в функциональную систему отдельных фрагментов, развивающихся в различных частях организма. Консолидация фраг­ментов функциональной системы - критический пункт развития ее физиологической архитектуры. Ведущую роль в этом про­цессе играет ЦНС. Например, сердце, сосуды, дыхательный аппа­рат, кровь объединяются в функциональную систему поддержания постоянства газового состава внутренней среды на основе совер­шенствования связей между различными отделами ЦНС, а также на основе развития иннервационных связей между ЦНС и соответ­ствующими периферическими структурами.

Все функциональные системы различного уровня имеют одинаковую архитектонику (структуру).

2.5. ТИПЫ РЕГУЛЯЦИИ ФУНКЦИЙ ОРГАНИЗМА

1. Регуляция по отклонению — циклический механизм, при котором всякое отклонение от оптимального уровня регулируемого показателя мобилизует все аппараты функциональной системы к восстановлению его на прежнем уровне. Регуляция по отклонению предполагает наличие в составе системного комплекса канала отрицательной обратной связи, обеспечивающего разно­направленное влияние: усиление стимулирующих механизмов управления в случае ослабления показателей процесса или ослабление стимулирующих механизмов в случае чрезмерного усиления показателей процесса. Например, при повышении АД включаются регуляторные механизмы, обеспечивающие снижение АД, а при низком АД включаются противоположные реакции. В отличие от отрицательной обратной связи, положительная

обратная связь, встречающаяся в организме редко, оказывает только однонаправленное, усиливающее влияние на развитие процесса, находящегося под контролем управляющего комплекса. Поэтому положительная обратная связь делает систему неустой­чивой, неспособной обеспечить стабильность регулируемого процесса в пределах физиологического оптимума. Например, если бы артериальное давление регулировалось по принципу положи­тельной обратной связи, в случае снижения артериального давления действие регуляторных механизмов привело бы к еще большему его снижению, а в случае повышения - к еще большему его увеличению. Примером положительной обратной связи явля­ется усиление начавшейся секреции пищеварительных соков в желудке после приема пищи, что осуществляется с помощью продуктов гидролиза, всосавшихся в кровь.

2. Регуляция по опережению заключается в том, что регули­рующие механизмы включаются до реального изменения парамет­ра регулируемого процесса (показателя) на основе информации, поступающей в нервный центр функциональной системы и сигна­лизирующей о возможном изменении регулируемого процесса в будущем. Например, терморецепторы (детекторы температуры), находящиеся внутри тела, обеспечивают контроль за температурой внутренних областей тела. Терморецепторы кожи, в основном, иг­рают роль детекторов температуры окружающей среды. При зна­чительных отклонениях температуры окружающей среды создают­ся предпосылки возможного изменения температуры внутренней среды организма. Однако в норме этого не происходит, так как им-пульсация от терморецепторов кожи, непрерывно поступая в гипо-таламический терморегуляторный центр, позволяет ему произве­сти изменения работы эффекторов системы до момента реального изменения температуры внутренней среды орга­низма. Усиление вентиляции легких при физической нагрузке на­чинается раньше увеличения потребления кислорода и накопления угольной кислоты в крови человека. Это осуществляется благода­ря афферентной импульсации от проприорецепторов активно ра­ботающих мышц. Следовательно, импульсация проприорецепторов выступает как фактор, организующий перестройку работы функ­циональной системы, поддерживающей оптимальный для метабо­лизма уровень Р02, Рсс,2 и рН внутренней среды с опережением.

Регуляция по опережению может реализоваться с помощью механизма условного рефлекса. Показано, что у кондукторов то­варных поездов в зимнее время резко нарастает производство теп­ла по мере удаления от станции отправления, где кондуктор нахо­дился в теплой комнате. На обратном пути, по мере приближения



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Физиология физического воспитания и спорта

    Документ
    ... подготовки Каюмова Е.А.___________________ «____»______________2008 г. П Р О Г Р А М М А Д И С Ц И П Л И Н Ы Физиологияфизическоговоспитания и спорта 033100 «Физическая культура» Специализация 033106 «Спортивная подготовка» ...
  2. Методические рекомендации к занятиям по курсам «анатомия» «физиология» «физиология физического воспитания и спорта»

    Методические рекомендации
    ... КУРСА ФИЗИОЛОГИЯФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ И СПОРТА Выписка из государственного образовательного стандарта ПП.Ф.04 Физиологияфизическоговоспитания и спорта. Физиология мышечного ...
  3. Физическое воспитание и спорт в высших учебных заведениях интеграция в европейское образовательное пространство

    Документ
    ... кафедр физическоговоспитания и спорта в кафедры физкультурного образования. С этих позиций задачи физическоговоспитания в ... физиология, биохимия и др.), биомеханики, метрологии. Изучение педагогики, психологии, теории и методики физическоговоспитания ...
  4. О повышении роли физической культуры и спорта в развитии личности студентов материалы докладов конференции

    Доклад
    ... . 2009. № 1. С.79-86. Смирнов В.М., Дубровский В.И. Физиологияфизическоговоспитания и спорта. М., 2002. С. 524-528 (605 с.). Хрипкова ...
  5. Департамента физической культуры и спорта города Москвы

    Отчет
    ... ,2009. Смирнов В.М., Дубровский В.И. Физиологияфизическоговоспитания и спорта: Учебник. -М.: Владос-Пресс, 2002 ... Гигиенические основы физической культуры и спорта Основная: 1. Вайнбаум Я.С. Гигиена физическоговоспитания и спорта: Учеб. пособ ...

Другие похожие документы..