Возрастные особенности дыхания

Тип дыхания зависит от возраста. У новорожденных рёбрарасполагаются горизонтально, межреберные мышцы слабые, поэтому у детей до 6 месяцев преобладает диафрагмальное дыхание. Потом межреберные мышцы развиваются, ребра опускаются и дыхание становится грудобрюшным. Этот вид сохраняется до 3 лет. В возрасте от 3 до 7 лет в связи с развитием плечевого пояса начинает преобладать грудной тип дыхания и к 7 годам он становится выраженным. В 7-8 лет начинают проявляться половые различия в типе дыхания.

В первые месяцы жизни дыхание нерегулярное, паузы между вдохом и выдохом неравные, глубокие вдохи сменяются поверхностными. Неравномерность дыхания объясняется широким распространением возбуждения в центральной нервной системе и отсутствием координации возбуждения и торможения. Постепенно в младшем школьном возрасте дыхание становится регулярным. Частота дыхания у новорожденного 40-60, в 1 год - 30-35, в 10 лет - 20-22, у взрослых 12-18.

Потребление кислорода в младенческий период в 2,5-3 раза больше на 1 кг веса тела и в 1,5 раза больше на единицу поверхности тела, чем у взрослых. Такое потребление кислорода обеспечивает высокий обмен веществ и быстрый рост в течение первого года жизни. Кроме того, у детей до 3 лет содержится относительно больше гемоглобина в крови, и он обладает большим сродством к кислороду.

У маленьких детей вследствие поверхностного дыхания вентиляция легких менее эффективна, чем у взрослых. Во выдыхаемом воздухе у них больше кислорода и меньше углекислого газа, так как большая часть дыхательного объема состоит из воздуха мёртвого пространства, который в газообмене не участвует. Также более высокое содержание кислорода во выдыхаемом воздухе обусловлено тем, что у них переход кислорода в кровь в альвеолах меньше, чем у взрослых.

Жизненную ёмкость у детей измеряют, начиная с 4 лет, так как ребёнок более раннего возраста не может выполнить процедуру её измерения. В среднем она равна в 4 года – 1100 мл, 10 лет – 1700 мл, в 15 лет около 3 л.

Дети дышат менее экономно не только в покое, но особенно при мышечной работе. Во время мышечной работы вентиляция лёгких возрастает. Чем младше ребёнок, тем больше она увеличивается за счёт увеличения частоты дыхательных движений, а не углубления дыхания. Юноши и девушки более чувствительны к гипоксии при мышечной работе по сравнению со взрослыми. При гипоксии у них более значительно усиливается сердечная деятельность и нарушается деятельность головного мозга. Но зато после работы у подростков быстрее восстанавливается исходный уровень потребления кислорода. Кислородный долг у детей высокий и может достигать 90%, но дети переносят его довольно хорошо.

Заболевания органов дыхания

Отрасль, изучающая заболевания органов дыхания, получила название пульмонологии. Причиной воспалительных заболеваний является наличие в органах дыхания микроорганизмов (пневмококки, стафилококки, стрептококки), вирусов (гриппа), ядовитых веществ. Предрасполагающими факторами является охлаждение, хронические интоксикации (алкоголь, курение). Течение респираторных заболеваний может быть острое и хроническое, но в обоих случаях имеет место усиление секреции желез слизистых оболочек, вследствие чего наступает насморк и усиленное отделение мокроты. Возникает сильный кашель, затруднение дыхание, боль в грудной клетки. Эти явления сопровождаются лихорадкой, общей слабостью, головной болью.

К наиболее распространенным заболеваниям органов дыхания относятся плеврит, эмфизема лёгких, бронхиальная астма.

При плеврите в плевральной полости скапливается большой количество жидкости.

Эмфизема легких возникает при длительном и сильном кашле, когда периодически повышается давление внутри бронхов и альвеол. Это приводит к истончению и разрыву альвеолярных перегородок, снижению легочной вентиляции и нарушению лёгочного кровообращения - к дыхательной гипоксии.

В основе бронхиальной астмы лежит воспаление бронхолёгочного аппарата аллергического происхождения. Причиной астмы является наличие экзогенных аллергенов, то есть веществ разной природы: чужеродные белки, грибки, пыльца, пыль, краски и др. Они вызывают в организме образование аллергических антител. Выделяют три стадии бронхиальной астмы. Иммунологическая (сенсибилизация) – при поступлении в организм аллергенов в нем образуются аллергические антитела – реагины, которые фиксируются на клетках слизистых оболочек бронхолегочного аппарата. При повторном попадании того же аллергена на слизистые оболочки происходит взаимодействие аллергенов и реагинов. Во вторую патохимическую стадию под влиянием этого комплекса аллерген-реагин в слизистой оболочке высвобождаются физиологически активные вещества – медиаторы аллергия (гистамин, ацетилхолин и др.). Третья, патофизиологическая, стадия характеризуется тем, что под влиянием медиаторов аллергии происходит сокращение бронхиол, увеличение секреции желез слизистых оболочек и их отёк. Вследствие таких явлений у больных имеют место приступы удушья. В процессе болезни факторами, которые могут вызвать приступы, могут быть переохлаждение, физическое напряжение, психогенные факторы.

 

 

Лекция № 16

Физиология Выделения

Процесс выделения имеет важнейшее значение для гомеостаза, он освобождает организм от чужеродных и токсических веществ, продуктов обмена, а также избытка воды, солей и органических соединений, которые образовались в процессе метаболизма или поступили в организм. В выделении принимают участие легкие, кожа, желудочно-кишечный тракт и, прежде всего, почки. Легкие выводят из организма углекислый газ, пары воды, а также некоторые летучие вещества – пары эфира и хлороформа при наркозе, пары алкоголя при опьянении. Слюнные и желудочные железы выделяют некоторые тяжелые металлы, лекарственные средства, органические соединения. Печень удаляет из организма гормоны (тироксин, фолликулин), продукты обмена гемоглобина, азотистого метаболизма. Поджелудочная железа и кишечные железы экскретируют тяжелые металлы, пурины, лекарственные вещества. С потом из организма выделяются вода и соли, мочевина, мочевая кислота, а при напряженной мышечной работе – молочная кислота. Сальные и молочные железы выделяют кожное сало и молоко, которые имеют важное физиологическое значение. Почки выполняют не только выделительную функцию, но участвуют в обеспечении гомеостаза, регуляции обмена различных органических веществ.

Строение нефрона

В каждой почке имеется около 1 млн. нефронов, являющихся ее функциональной единицей. Нефрон начинается двустенной капсулой – капсулой Шумлянского-Боумена, внутри которой находится капиллярный клубочек – мальпигиево тельце. Эта капсула располагается в корковом веществе почки. Далее внутренняя часть капсула, выстланная плоским эпителием, переходит в проксимальный каналец. Он опускается глубоко в мозговое вещество и имеет отличительную особенность в виде щеточной каймы, состоящей из микроворсинок, обращенных в просвет канальцев. Этот каналец образует нисходящую часть петли Генле. В мозговом веществе он поворачивается на 180 градусов, образует петлю и идёт в сторону коркового вещества, образуя восходящую часть петли Генле. Восходящий отдел поднимается почти до уровня клубочка своего нейрона, где начинается дистальный каналец. Этот отдел канальца обязательно прикасается к клубочку между приносящей и выносящей артериями. Восходящая часть петли и дистальный извитой каналец переходят в конечный отдел нефрона - короткий каналец, впадающий в собирательную трубку. Трубки начинаются в коре почки, сливаются, образуя более крупные сосуды, проходящие через мозговое вещество. Они открываются в полость почечной лоханки. Диаметр капсулы клубочка составляет 0,2 мм, а длина канальцев одного нефрона 35-50 мм.

По локализации, величине и глубине расположения клубочков и проксимальных канальцев нефроны делятся на следующие группы:

· суперфициальные – клубочки расположены поверхностно, имеют небольшую короткую петлю нефрона;

· юкстамедуллярные – клубочки лежат на границе коркового и мозгового вещества, они крупнее суперфициальных, имеют длинную петлю нефрона;

· интракортикальные – клубочки располагаются в мозговом веществе.

Существует строгая зональность в распределении различных отделов нефрона внутри почки. В корковом слое располагаются почечные клубочки, проксимальные и дистальные отделы канальцев; в наружном слое мозгового вещества - тонкие нисходящие и толстые восходящие отделы петель, собирательные трубки; во внутреннем слое мозгового вещества - петля нефрона и собирательные трубки.

Кровоснабжение почки. Через почку, составляющую лишь 0,43 % массы тела, проходит 1/4 или 1/5 часть крови. Здесь имеет место самый высокий уровень органного кровотока: 4-5 мл/мин на 1 г ткани. Короткие почечные артерии, отходящие от брюшной аорты, разветвляются в почке на более мелкие сосуды. В почечный клубочек входит приносящая артериола, в нем она распадается на капилляры. При слиянии их образуется выносящая артериола, по которой кровь оттекает от клубочка. После отхождения от клубочка выносящая артериола вновь распадается на капилляры, образуя густую сеть вокруг проксимальных и дистальных извитых канальцев. Таким образом, кровь дважды проходит через капилляры - в клубочке и в извитых канальцах. В юкстамедуллярных нефронах этой второй капиллярной сети не существует. Выносящие артериолы сразу идут в мозговое вещество. Приносящая и выносящая артериолы, а также клетки дистального канальца образуют морфологическое образование под названием юкстагломерулярного комплекса.

Процесс мочеобразования

Процесс мочеобразования включает в себя три стадии: фильтрацию, реабсорбцию и секрецию. Гломерулярная фильтрация происходит в почечных клубочках. Через клубочковый фильтр проходит вода и низкомолекулярные компоненты плазмы и задерживаются высокомолекулярные вещества. Эта фильтрация обусловлена разностью между гидростатическим давлением крови в капиллярном клубочке (70 мм рт. ст.), онкотичестим давлением белков плазмы крови (30 мм рт. ст.) и гидростатическим давлением фильтрата плазмы крови в капсуле клубочка (20 мм рт. ст.). Таким образом, фильтрационное давление, определяющее скорость клубочковой фильтрации, составляет 20 мм рт. ст. (70-30-20). Фильтрация происходит только в том случае, если давление крови в капиллярах клубочка превышает по величине сумму онкотического давления белков плазмы крови и давления жидкости в капсуле клубочка.

Фильтрующая мембрана состоит из трёх слоев: эндотелиальных клеток, базальной мембраны и эпителиальных клеток. Клетки эндотелия очень истончены и в них имеются отверстия (до 30% поверхности клеток). Крупные белковые молекулы образуют барьерный слой на поверхности эндотелия и препятствуют прохождению через них форменных элементов и мелкомолекулярных белков. Остальные компоненты плазмы крови и вода свободно достигают базальной мембраны. Она также имеет трехслойное строение: два периферических слоя и один центральный. «Поры» в базальной мембране ограничивают прохождение молекул размером более 5-6 нм. Третий слой - это эпителиальные клетки, которые имеют отростки, «ножки», в просвет боуменовой капсулы. Между ними образуются щелевые мембраны, которые также ограничивают фильтрацию веществ диаметром больше 6 нм. Кроме того, в базальной мембране имеются отрицательно заряженные молекулы, которые препятствуют свободному прохождению белковых молекул. В просвет капсулы нейрона проникает 22% яичного белка, 3% гемоглобина, 0,01% сывороточного белка. В обычных условиях в первичной моче наблюдаются лишь следы белковых фракций плазмы крови, но частично крупномолекулярные белки все же проникают через фильтр даже у здорового человека. Таким образом, состав первичной мочи подобен плазме по общей концентрации осмотически активных веществ, глюкозы, мочевины, мочевой кислоты, креатинина и т.д.

Второй этап мочеобразования – это реабсорбция. В почках человека за сутки образуется 180 л мочи, а выделяется 1,5 л. Остальная жидкость всасывается обратно в канальцах. В проксимальном отделе нефрона полностью реабсорбируются аминокислоты, глюкоза, витамины, белки, микроэлементы, натрий, хлор, бикарбонаты. В последующих отделах всасывается только вода и ионы. Так в начальных отделах нетрона объем жидкости уменьшается на 2/3. В петле всасывается 25% натрия, в дистальном отделе - 3% натрия, а в собирательных трубках – 1%.

Характеристикой реабсорбции является порог выведения – это концентрация вещества в крови, при которой оно не может быть реабсорбировано полностью. Все биологически важные для организма вещества имеют порог выведения. Так, выведение сахара с мочой наступает при её концентрации в плазме крови 160-180 мг%. Непороговые вещества полностью выделяются при любой их концентрации в плазме крови. Обратное всасывание различных веществ обеспечивается пассивным и активным транспортом. Пассивный транспорт осуществляется по электрохимическому, концентрационному и осмотическому градиентам:

· по электрохимическому градиенту, создаваемому активным транспортом ионов натрия, осуществляется реабсорбция в дистальном извитом канальце ионов хлора;

· по осмотическому градиенту транспортируется лишь вода, скорость ее всасывания зависит от проницаемости стенок канальца и разности концентраций веществ по обеим ее сторонам;

· вследствие всасывания воды и растворенных в ней веществ в проксимальном канальце растет концентрация мочевины, которая по концентрационному градиенту реабсорбируется в кровь.

Если вещество реабсорбируется против электрохимического и концентрационного градиента, процесс называется активным транспортом. Он бывает двух видов: первично-активный и вторично-активный. Первично-активный происходит в том случае, если перенос вещества осуществляется против электрохимического градиента и за счет анергии клеточного метаболизма. Например, транспорт ионов натрия происходит при участии фермента натрия-АТФ-азы, использующей энергию АТФ. Вторично-активный транспорт – это перенос вещества против концентрационного градиента, но без затраты энергии клетки непосредственно на этот процесс. Так реабсорбируются глюкоза и аминокислоты. Они транспортируются с помощью специального переносчика.

Третьим этапом образования мочи является канальцевая секреция. Секреция происходит из крови в просвет канальца против концентрационного и электрохимического градиентов. Секреция позволяет быстро экскретировать органические вещества и ионы. Органические кислоты, лекарства, красители секретируются в проксимальном отделе канальцев, а ионы (калий) – в дистальных отделах и собирательных трубках. Схема секреторного процесса при транспорте органических соединений состоит в том, что в мембране клетки проксимального канальца имеется переносчик, обладающий сродством к данному веществу. Образуется комплекс переносчика и вещества, который перемещается в мембране и на ее внутренней стороне распадается, освобождая вещество и вновь приобретая способность перемещаться к внешней стороне мембраны и соединяться с новой молекулой вещества.

В зависимости от состояния водного баланса организма почки выделяют разведенную или концентрированную мочу. Функциональное значение различных отделов нефрона в этом процессе неодинаково. Когда жидкость из проксимального отдела канальцев поступает в тонкий нисходящий отдел петли нефрона, то здесь происходит следующее: стенка нисходящего отдела петли проницаема для воды, и поэтому вода всасывается из просвета канальца в окружающую ткань по осмотическому градиенту, а осмотически активные вещества остаются в просвете этого отдела канальца. В результате, чем дальше от коркового вещества по продольной оси находится жидкость в нисходящем колене петли, тем выше ее осмолярная концентрация. Таким образом, на вершине петли нефрона осмолярная концентрация мочи возрастает в несколько раз и при этом объём её уменьшается – она становится гипертонической. При дальнейшем передвижении жидкости по восходящему отделу петли нефрона происходит реабсорбция ионов хлора и натрия, вода остается в просвете канальца, поэтому в начальные части дистального канальца всегда поступает гипотоническая жидкость. Дальше из гипотонической жидкости по осмотическому градиенту реабсорбируется вода, жидкость становится изотонической. Окончательное концентрирование мочи происходит в собирательных трубках. В конечном счете выделяется гипертоническая моча. В условиях дефицита воды в организме усиливается секреция антидиуретического гормона гипофиза, что увеличивает проницаемость стенок конечных частей дистального канальца и собирательных трубок для воды. При водной нагрузке проксимальная реабсорбция ионов и воды не изменяется, а в дистальный отдел нефрона поступает такое же количество жидкости, как и без нагрузки. При этом стенка дистального отдела остается водонепроницаемой, а из притекающей жидкости продолжают реабсорбироваться соли натрия и при этом выделяется гипотоническая моча. Собирательные трубки, также реабсорбируют натрий, хлор и другие ионы. Таким образом, деятельность петли нефрона, дистальных отделов и собирательных трубок обуславливают способность почек при водной нагрузке выделять большие количества (до 900 мл/час) гипотонической мочи, а при дефиците воды в организме экскретировать мочи всего 10-12 мл/ч. Она в 4,5 раза осмотически концентрированней, чем кровь.

При обычном водном режиме за сутки выделяется 1-1,5 л мочи с плотностью 1,001 и до 1,033. Но это количество может колебаться в зависимости от состояния водного обмена организма. Количество мочи может уменьшаться в условиях высокой температуры, при обильном потоотделении и ночью во время сна. В мочу могут попадать вещества, имеющиеся в плазме крови, а также вещества, синтезируемые в самой почке. Почки выделяют конечные продукты белкового обмена. В сутки выделяется 25-35 г мочевины, до 1,2 г азота в составе аммиака, 0,7 г мочевой кислоты, 1,5 г креатинина, образующегося в мышцах, небольшое количество продуктов гниения белков в кишечнике - индол, скатол, фенол. Глюкоза в обычных условиях в моче не выявляется. Когда ее концентрация в крови превышает 10 ммоль/л (160-180 мг%), наблюдается глюкозурия – выделение глюкозы с мочой. Цвет мочи зависит от величины диуреза и экскреции пигментов, он изменяется от светло-желтого до оранжевого. Пигменты образуются из билирубина желчи в кишечнике, где билирубин превращается в уробилин и урохром. Часть пигментов - это окисленные продукты распада гемоглобина.

С мочой выделяются некоторые биологически активные вещества, гормоны (щитовидной железы, коры надпочечников, адренокортикотропный), витамины (аскорбиновая кислота, тиамин), ферменты (амилаза, липаза). В условиях патологии в моче обнаруживаются ацетон, желчные кислоты, белок, глюкоза и многие другие вещества.

Из почечных канальцев моча поступает в почечную лоханку. По достижению порога наполнения, о котором сигнализируют барорецепторы, сокращается мускулатура лоханки и моча падает в мочевой пузырь. Объем его увеличивается вследствие наполнения, вначале напряжение стенок не увеличивается и давление остается постоянным. Когда объем мочи достигает некоторого критического уровня, напряжение его мышечных стенок увеличивается, давление повышается и наступает рефлекторный акт мочеиспускания. При этом импульсы от механорецепторов мочевого пузыря по центростремительный нервам поступают в крестцовый отдел спинного мозга, в котором находится рефлекторный центр мочеиспускания. Первые позывы возникают, когда объем жидкости достигает 150 мл, а рефлекторное мочеиспускание наступает при объеме 200-300 мл. Спинальный центр мочеиспускания находится под контролем вышележащих отделов мозга. Тормозящие влияния поступают из коры головного мозга и среднего мозга, а возбуждающие из гипоталамуса и варолиева моста.