Тема 22. исследования гуморальной регуляции дыхания.

Мотивационная характеристика темы. Знание механизмов регуляции дыхания необходимо для понимания процессов функционирования системы дыхания в условиях действия различных гуморальных факторов и, в случае необходимости, целенаправленно влиять на ее работу.

Цели занятия: знать – 1) механизмы влияния факторов гуморальной регуляции на деятельность сердца; 2) особенности функционрования системы дыхания при действии различных гуморальных факторов.

ВОПРОСЫ ДЛЯ УСТНОГО И ТЕСТОВОГО КОНТРОЛЯ:

1. Влияние газового состава и рН артериальной крови на частоту и глубину дыхания.

2. Центральные и периферические хеморецепторы, их значение в обеспечении газового гомеостаза.

3. Изменения вентиляции легких при гиперкапнии и гипоксии.

4. Дыхание при физической нагрузке, повышенном и пониженном барометрическом давлении.

5. Механизм первого вдоха новорожденного

6. Возрастные особенности регуляции дыхания.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПИСЬМЕННОГО ОТВЕТА:

1. Зарисуйте и опишите рефлекторные дуги рефлексов с хеморецепторов каротидного синуса и дуги аорты.

2. Опишите гуморальные механизмы регуляции дыхания.

3. Опишите эксперименты, доказывающие существование гуморального механизма регуляции дыхания.

ПРОГРАММА ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ НА ЗАНЯТИИ:

1. Определение времени максимальной задержки дыхания на вдохе и на выдохе (проба Штанге и Сабразе).

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ УРОВНЯ знаний:

Какая из перечисленных структур имеет полный набор рецепторов к кислороду, углекислому газу и pH?

A. бронхи

B. легкое

C. продолговатый мозг

D. каротидное тельце

E. мост

Чем преимущественно можно объяснить относительное постоянство газового состава артериальной крови при сравнительно широкой изменчивости поглощения О2 в организме и выделении из него СО2?

A. постоянством объемной скорости кровотока

B. постоянством состава альвеолярного воздуха

C. постоянством артериального давления

D. постоянством pH плазмы крови

E. постоянством состава вдыхаемого воздуха

3. Деятельность дыхательного центра, определяющего частоту и глубину дыхания, зависит прежде всего от…

A. pCО2, pО2 и рН артериальной крови

B. pCО2, pО2 и рН венозной крови

C. количества форменных элементов крови

D. гематокритного показателя

E. коры больших полушарий

4. Ведущее значение в регуляции величины вентиляции легких имеет…

A. pCО2 венозной крови

B. pСО2 выдыхаемого воздуха

C. pCО2 артериальной крови

D. pО2 артериальной крови

E. pO2 венозной крови

5. В опыте Фридерика с перекрестным кровоснабжением у одной собаки пережимают трахею, в результате чего у другой возникает…

A. гипопноэ

B. периодическое дыхание

C. эйпноэ

D. гиперпноэ

E. Апноэ

 

6. Периферические хеморецепторы, участвующие в регуляции дыхания, реагируют преимущественно на изменение…

A. рО2 альвеолярного воздуха

B. рО2 венозной крови

C. рСО2 венозной крови

D. рО2 артериальной крови

E. pCO2 артериальной крови

Какие рецепторы легких реагируют на действие табачного дыма, пыли, слизи, паров едких веществ?

A. растяжения

B. J-рецепторы

C. ирритантные

D. барорецепторы

E. все указанные рецепторы

8. Больному с редким и поверхностным дыханием дают дышать смесью О₂ (96-97%) и СО₂ (3-4%). Обязательно ли наличие СО₂ в данном случае и целесообразно ли дальнейшее увеличение его в смеси?

A. обязательно, но дальнейшее увеличение нецелесообразно

B. наличие СО2 в смеси не обязательно

C. обязательно и дальнейшее увеличение целесообразно

D. наличие СО2 в смеси обязательно

E. Не обязательно и дальнейшее увеличение его в смеси нецелесообразно

 

После выполнения работы на глубине моря 80 метров, подъем водолаза был ускорен. Какие явления могут развить при этом?

A. снижение напряжения О2 в артериальной крови

B. повышение содержания в крови О2

C. повышение содержания в крови азота

D. выход из крови газов – десатурация

E. снижение парциального давления газов альвеолярного воздуха

Группа туристов по канатной дороге поднялась на гору высотой 3000 метров. Как изменится у них дыхание?

A. увеличится глубина дыхания

B. увеличится частота дыхания

C. увеличится частота и глубина дыхания

D. дыхание не изменится

E. уменьшится глубина и частота дыхания

 

Ответы: 1-D. 2-B. 3-A. 4-C. 5-D. 6-D. 7-C. 8-A. 9-D. 10-C.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ УРОВНЯ знаний по программе «Крок»

1. Какое состояние возникает у испытуемого, если он на протяжении одной минуты дышит атмосферным воздухом часто и глубоко?

A. асфиксия

B. гиперкапния

C. гипоксемия

D. апноэ

E. гипокапния

 

2. Периферические хеморецепторы, участвующие в регуляции дыхания, локализуются преимущественно…

A. в плевре

B. в каротидном синусе и дуге аорты

C. в трахее

D. в дыхательных мышцах

E. в продолговатом мозге

 

3. Причиной возникновения гипоксии при перемещении жителя равнины в условия высокогорья является…

A. повышение рО2 в воздухе вследствие увеличения атмосферного давления

B. снижение концентрации кислорода в воздухе ниже 20.93%

C. снижение рО2 в воздухе вследствие уменьшения атмосферного давления

D. повышение эритропоэза

E. снижение эритропоэза

 

4. Чему равно приблизительное процентное содержание кислорода в разряженной атмосфере на высоте 6000 м над уровнем моря?

A. 15,42%

B. 18,75%

C. 8,34%

D. 16.80%

E. 20,93%

 

5. Что является непосредственной и главной причиной высокогорной болезни?

A. *понижение напряжения кислорода в крови, снабжающей мозг

B. гипокапния, центральный алкалоз и спазм мозговых сосудов

C. подкисление артериальной крови продуктами анаэробного обмена

D. гипоксия и паралич дыхательного центра

E. повышение частоты дыхания

 

6. Основной эффект гипербаротерапии заключается в улучшении доставки кислорода к тканям за счет увеличения…

A. альвеолярной вентиляции

B. его связывания с гемоглобином

C. его растворимости в плазме крови

D. все ответы неправильные

E. все ответы правильны

 

7. Кессонная болезнь развивается при резком переходе из зоны…

A. высокого барометрического давления в зону более низкого

B. низкого барометрического давления в зону более высокого

C. с атмосферным давлением 760 мм рт. ст. в зону с таким же давлением

D. с атмосферным давлением 760 мм рт. ст. в зону с давлением 800 мм рт. ст.

E. все ответы неправильные

 

8. Как изменится минутный объем дыхания и какой стимул в регуляции при этом проявится, если напряжение двуокиси углерода в артериальной крови повысилось до 60 мм рт. ст.?

A. уменьшится (гиперкапнический стимул)

B. уменьшится (гипоксический стимул)

C. увеличится (гипоксический стимул)

D. увеличится (гиперкапнический стимул)

E. не изменится

 

9. Какой гуморальный фактор играет ведущую роль в регуляции дыхания?

A. Адреналин

B. NO

C. CO2

D. CO

E. Продукты метаболизма

 

10. Как изменится минутный объем дыхания и какой стимул в регуляции при этом проявится, если напряжение кислорода в артериальной крови понизилось до 50 мм.рт.ст.?

A. увеличится (гиперкапнический стимул)

B. уменьшится (гипоксический стимул)

C. увеличится (гипоксический стимул)

D. уменьшится (гиперкапнический стимул)

E. не изменитсялинии

 

Ответы: 1-E. 2-B. 3-C. 4-E. 5-C. 6-C. 7-A. 8-D. 9-C. 10-C.

 

Ситуационные задачи:

1. Рассчитайте, как повлияет на минутный объем дыхания увеличение потребления организмом О₂ на 8 л в час?

2. Объясните, почему после прекращения длительной задержки дыхания оно на некоторое время становится учащенным?

3. В Италии есть так называемая «собачья пещера». Свое название она получила потому, что человек, находящийся некоторое время в этой пещере, остается невредимым, а собаки погибают. Объясните возможную причину.

4. В больницу поступил больной, отравившийся барбитуратами. При этой патологии резко понижается чувствительность нейронов дыхательного центра к углекислому газу. Врач решил назначить дыхание чистым кислородом. Объясните, к чему это может привести?

5. Назовите основные два механизма, которые позволяют организму приспособиться к гипоксии любого происхождения.

6. В спорте известны явления, которые называются «мертвая точка» и «второе дыхание». Сущность их в том, что у некоторых бегунов на дистанции возникает в какой-то момент ощущение невозможности продолжать бег («мертвая точка»). Но, если пересилить себя и немного потерпеть, то наступает значительное облегчение («второе дыхание») и спортсмен нормально финиширует. Объясните, в чем сущность этих явлений?

7. Грозным признаком агонального состояния больного является появление дыхания Чейн – Стокса. Оно называется также периодическим и проявляется в том, что дыхание перестает быть постоянным. После нескольких вдохов наступает пауза, затем снова несколько вдохов и пауза и т. д. Паузы удлиняются и, в конце концов, дыхание останавливается. Объясните сущность этого явления.

8. Если у новорожденного при перевязке пуповины затягивать лигатуру очень медленно, то первый вдох может не наступить, и ребенок погибнет. Объясните, почему это произойдет?

9. Объясните, почему после прекращения усиленной мышечной деятельности, например, бега работа сердца и дыхание в течение некоторого времени сохраняются на повышенном уровне?

10. У собаки вскоре после появления большого количества щенят начались сильные судороги, которые привели к остановке дыхания и гибели животного. Объясните предполагаемую причину этого явления и возможные методы оказания помощи.

11. Испытуемый после двухминутной гипервентиляции задержал до предела дыхание на выдохе. Затем после отдыха он приседал в течение двух минут, после чего снова задержал дыхание, но уже на вдохе. Объясните, в каком случае задержка была более длительной?

12. Известно, что усиление обмена веществ приводит к уве­личению минутного объема дыхания. Объясните основной механизм этого явления?

13. В плазме крови повысилась концентрация углекислоты. Объясните, повлияет ли на это процесс выделения кислорода из крови и почему?

14. Объясните, как повлияет на процесс выделения углекислого газа из крови дыхание чистым кислородом?

15. Нарисуйте спирограмму человека, сразу после прекращения максимальной задержки ды­хания. Объясните механизм изменений дыхательных объемов при этом.

16. Объясните основной механизм увеличения легочной вентиляции и МОД при физической нагрузке у детей раннего возраста?

17. У двух собак под наркозом провели операцию по формированию пере­крестного кровообращения. После такой операции голова первой соба­ки получала кровь из туловища второй собаки, а голова второй — из туловища первой собаки. У первой собаки частично пережимали трахею и таким образом вызывали асфикцию, гипервентиляция развивалась у второй соба­ки. У первой собаки, несмотря на увеличение в артериальной крови напряжения двуокиси углерода и снижение напряжения кислорода, начиналась гиповентиляция. Как объяснить полученные изменения дыхания у эксперимен­тальных животных? Какой механизм регуляции дыхания подтверждается этим экс­периментом? Кто автор описанного эксперимента?

18. При легком отравлении угарным газом человек почувствовал сла­бость, головокружение, сердцебиение. Объясните механизм подобных явлений? Как при этом изменяется кислородная емкость крови? Объясните, как избавить пострадавшего от этих симптомов без лекарствен­ных препаратов?

 

ответы к Ситуационным задачам:

1. Известно, что при повышении потребления кислорода на 100 мл в 1 мин МОД возрастает на 1 л. В нашем случае увеличение потребления кислорода составило 8000: 60 = 134 мл, значит МОД должен увеличиться на 134 х 100 = 1340 мл (1,34 л).

2. При длительной задержке дыхания образуется избыток СО₂, который сильно раздражает дыхательный центр.

3. В пещере выделяется углекислый газ, который скапливается внизу. В силу низкого роста собака оказывается в атмосфере углекислого газа и дышит им, что достаточно быстро приводит к параличу дыхательного центра.

4. В условиях дыхания чистым кислородом исчезнет раздражитель дыхательного центра (недостаток кислорода) и центр перестанет возбуждаться, что создаст серьезную угрозу жизни больного.

5. Один механизм – усиление деятельности средств доставки кислорода - кровообращения, дыхания, дыхательной функции крови. Второй - изменения в тканях, позволяющие им существовать в среде с пониженным содержанием кислорода.

6. При переходе от обычных условий к бегу резко, скачкообразно возрастает потребность в увеличении расхода энергии в мышцах. Для того чтобы обеспечить эту потребность, столь же скачкообразно должна увеличиться работа сердца и дыхательной системы. Но эти системы могут достигнуть необходимого уровня не сразу, а постепенно. Поэтому требуется некоторое время для установления нового стационарного состояния. В течение этого времени нарастает дисбаланс между нужным количеством кислорода и его поступлением, что и может привести к мертвой точке. Но затем работа ССС и дыхательной системы усиливается настолько, что, наконец, достигается равновесие между потребностью в энергии и ее поступлением – второе дыхание – установление нового стационарного состояния.

7. Работу дыхательного центра в основном определяют возбудимость его нейронов и концентрация СО₂. При агональном состоянии возбудимость нейронов дыхательного центра резко снижается и поэтому они уже не могут возбуждаться при действии обычных количеств СО₂. После нескольких дыхательных циклов наступает пауза, во время которой накапливаются значительные количества СО₂. Теперь они уже могут возбудить дыхательный центр. Происходит несколько вдохов – выдохов, количество СО₂ снижается, снова наступает пауза и т. д. Если не удастся улучшить состояние больного, неизбежен летальный исход.

8. Среди факторов, обеспечивающих начало самостоятельного дыхания новорожденного, очень важную роль играет прекращение поступления крови из организма матери. Это приводит к накоплению в крови младенца СО₂ углекислого газа и раздражению дыхательного центра. Происходит первый вдох и начинается нормальное дыхание атмосферным воздухом. При очень медленном пережатии пуповины медленно будет нарастать содержание СО₂ в крови и нейроны дыхательного центра не смогут возбудиться. Первый вдох так и не произойдет.

9. Когда человек выполняет физическую нагрузку, происходит повышенное накопление метаболитов, для окисления которых требуется большой объем кислорода, который организм не может одномоментно доставить в ткани. Поэтому образуется так называемый кислородный долг. Он погашается в течение некоторого времени после прекращения физической работы. В течение периода погашения сохраняется учащенная работа сердца и дыхания, постепенно возвращающаяся к исходным значениям.

10. На формирование тел большого количества щенят организм матери израсходовал так много кальция, что паращитовидные железы не смогли достаточно быстро компенсировать его усиленный расход. В результате количество кальция резко уменьшилось. Это привело к значительному повышению возбудимости и возникновению судорог. При распространении судорог на дыхательные мышцы наступила гибель. Помочь животному в этом случае можно было, введя раствор, например, хлористого кальция.

11. На вдохе задержка дыхания всегда дольше, чем на выдохе. Но разница между содержанием в крови углекислого газа после гипервентиляции и физической нагрузки столь велика, что этот фактор во много раз перекрывает различия между этой разницей после вдоха и выдоха. Поэтому после гипервентиляции продолжительность задержки значительно увеличивается, а то что она проводилась на вдохе или на выдохе в данном случае несущественно.

12. При активизации обмена веществ в крови увеличивается содержание углекислого газа и снижается содержание кислорода, что является причиной рефлекторного возбуждения дыхательного цен­тра через хеморецепторы сосудов или хемочувствительные зоны мозга.

13. Дыхание ослабевает, так как после гипервентиляции раз­вивается гипокапния и раздражение хеморецепторов рефлексогенных зон углекислым газом уменьшается.

14. Повышение парциального напряжения углекислого газа в крови сдвигает кривую диссоциации оксигемоглобина вправо и ускоряет процесс его распада.

15. Этот процесс ускоряется, так как кислород способствуем распаду бикарбонатов.

16. В результате задержки дыхания в крови накапливается углекислый газ, который раздражает хеморецепторы рефлексоген­ных зон и вызывает учащение и углубление дыхания.

17. Легочная вентиляция и МОД у детей возрастает пре­имущественно за счет изменения частоты дыхания.

18. 1.Пережатие трахеи у первой собаки вызывает гипоксию в ее ор­ганизме, т.е. снижение содержания кислорода и увеличение на­пряжения углекислого газа в крови. Эта кровь поступает в голову второй собаки и омывает структуры дыхательного центра, пнев-мотаксический отдел дыхательного центра стимулирует работу инспираторного отдела, что сопровождается гиперпноэ у второй собаки. Гиперпноэ приводит к повышению содержания кислоро­да и снижению уровня углекислого газа в крови второго живот­ного. Эта кровь омывает структуры дыхательного центра первой собаки и вызывает у нее апное. 2. В этом опыте впервые был доказан гуморальный механизм регу­ляции дыхания. 3. Автором данного эксперимента является итальянский физиолог Фридерик (1890).

19. 1.Симптомы, появившиеся у пострадавшего при легком отравле­нии углекислым газом, вызваны нарастающей гипоксией, так как гемоглобин стал соединяться с угарным газом и перестал транспортировать кислород. 2. Сродство гемоглобина к угарному газу в 200 раз больше, чем к кислороду, поэтому кислородная емкость крови падает. 3. При легком отравлении достаточно вынести пострадавшего на свежий воздух