351. При перерезке симпатического нерва на шее кролика сосуды уха резко расширяются и ухо краснеет. При раздражении периферического конца перерезанного нерва сосуды суживаются и ухо бледнеет. Какой из этих двух опытов доказывает наличие тонуса вегетативных нервов?
Ответ Тонус – это состояние постоянного возбуждения. Следовательно, по симпатическим волокнам постоянно идут импульсы, вызывающие сужение сосудов. Если только перерезка нерва без всяких дополнительных воздействий вызывает в иннервируемом органе какие-то изменения, значит, в нормальных условиях по этому нерву постоянно идут импульсы, вызывающие в органе эффект, обратный тому, который наблюдается при перерезке (перережем натянутые вожжи – лошадь побежит быстрее), что говорит О наличии тонической активности.
Если же наблюдается сужение сосудов при раздражении периферического конца перерезанного нерва, то из этого следует, что данный нерв оказывает сосудосуживающее действие, но еще нельзя утверждать, что Оно является тоническим
352. Постганглионарное волокно имеет большую длину и в его синапсах на иннервируемых органах выделяется АХ. Какое естественное воздействие является основным стимулятором работы этих органов?
Ответ Построим систему, отражающую эфферентную часть дуги вегетативного рефлекса. Если постганглионарное волокно длинное, то оно принадлежит СНС. Но в окончаниях симпатических нервов выделяется НА. Не будем торопиться и вспомним исключение – в симпатических синапсах на потовых железах выделяется АХ. Следовательно, в задаче идет речь о потовых железах. Основным стимулятором их деятельности является тепловое воздействие
353. Можно ли утверждать, что ГАМК выполняет идентичную функцию в синапсах ЦНС и в синапсах вегетативных ганглиев?
Ответ Нет. В синапсах ЦНС ГАМК всегда является тормозным медиатором, а в вегетативных ганглиях действует в одних случаях тоже как тормозным медиатор, но в других ганглиях является возбуждающим.
354. Животным вводили два различных лекарственных препарата. В первом случае наблюдалось расширение зрачка и сужение сосудов кожи. Во втором – сужение зрачка и отсутствие реакции сосудов. Объясните механизм действия этих препаратов.
Ответ Из условия задачи следует, что оба препарата изменяют протекание вегетативных реакций. Возможны три варианта. Препарат может; а) – действовать как медиатор СНС или ПНС; б) – блокировать синапсы постганглионарных нейронов на иннервируемом органе; в) – блокировать синапсы преганлионарных нейронов, нарушая проведение возбуждения через ганглий. Теперь необходимо знание фактов, без которых решить задачу невозможно. В вегетативных ганглиях передачу возбуждения осуществляет главным образом АХ. Сосуды кожи имеют только симпатическую иннервацию. Далее можно провести сравнительный анализ каждой из двух ситуаций. В первом случае наблюдалось сужение сосудов кожи. Это говорит о наличии симпатического эффекта. Блокирование парасимпатических влияний исключено. О симпатическом эффекте свидетельствует и расширение зрачка. Следовательно, введен медиатор СНС или его аналог.
Во втором случае реакция сосудов отсутствует. Значит, СНС здесь не участвует, а препарат действует на ПНС. Поскольку зрачок расширился, то имело место блокирование действия парасимпатических нервов. Такая блокада (действия АХ) может происходить и в постганглионарных синапсах и в синапсах ганглиев. Но в последнем случае возникла бы блокада и симпатических ганглиев и тогда кожные сосуды расширились бы, но этого не происходило. Отсюда следует, что введено было вещество типа атропина, который блокирует М-холинорецепторы в постганглионарных синапсах, что и привело к расширению зрачк 355. Для доказательства наличия тонуса вегетативных нервов в одном опыте производили перерезку нерва, а в другом – фармакологическое выключение его действия. В каком случае получены более четкие данные?
Ответ Для доказательства наличия тонической активности вегетативных нервов нужно прекратить поступление по ним импульсов к иннервируемому органу и установить, что состояние органа изменяется противоположно тому, что происходит при раздражении данного нерва. Но и перерезка, и фармакологическое выключение перекрывают поток импульсов к органу. Следовательно, в обоих случаях эффект будет одинаковым.
356. Одним из диагностических признаков аппендицита является напряжение мышц в участке, который соответствует локализации патологического процесса.
При заболеваниях внутренних органов в ряде случаев используют с терапевтическими целями определенные комплексы лечебной физкультуры. Такие же цели преследуют и упражнения хатха-йоги.
Есть ли что-нибудь общее между всеми этими ситуациями?
Ответ. Нужно сравнить несколько систем. Поэтому используем правило САС. В первом случае мы имеем систему «висцеро-моторный рефлекс». Ее элементы: «возбуждение рецепторов больного органа» – «поступление потока афферентных импульсов в мотонейроны соответствующих сегментов спинного мозга»-«сокращение мышц». Во втором и третьем случаях – система «моторно-висЦеральный рефлекс». Ее элементы: «возбуждение рецепторов сокращающейся мышцы», «поступление потока афферентных импульсов в соответствующие сегменты спинного мозга» – «возбуждение нейронов ВНС» – «стимуляция больного органа».
Таким образом во всех ситуациях функционируют рефлекторные связи между мышцами и внутренними органами. Различаются только направления этих связей
357. Имеется ли какой-то физиологический смысл в упомянутом в предыдущей задаче явлении – напряжение мышц над участком, в котором возник патологический процесс в каком-то внутреннем органе? Заодно подумайте, если человек случайно получил удар ногой в живот, то для кого это более опасно – для опытного футболиста или для не спортсмена? Почему?
Ответ. Больной орган, как и больной человек, требует дополнительного внимания. В частности, нужно защитить этот орган от внешних, например, механических воздействий. Эту функцию и выполняют мышцы, которые, напрягаясь над органом, создают защитный барьер. Аналогичный механизм и в примере с футболистом. В результате многочисленных тренировок, в ходе которых сохраняется возможность случайно получить удар в живот, тренируется и защитный механизм, который за счет очень быстрого и сильного сокращения мышц в области удара позволяет защитить внутренние органы. У не спортсмена же, данный механизм специально не натренирован.
358. Развитие скелетной мускулатуры и двигательной активности ребенка приводит к экономизации энерготрат. В частности, с этим связано повышение тонуса блуждающих нервов и замедление работы сердца у детей по мере их роста. Об этом уже говорилось в задаче 348. А теперь подумайте, в результате каких заболеваний у детей 7-10 лет ритм сердца мало отличается от такового у детей грудного возраста?
Ответ С возрастом сердце ребенка начинает работать более экономно. ЧСС сокращений постепенно снижается, но зато увеличивается сила сокращений, что физиологически является более выгодным. Из условия задачи следует, что в узел пересечения нужно включить элементы «тонус блуждающего нерва» и «двигательная активность» Причем определяющую роль играет именно двигательная активность. Отсюда становится очевидным, что заболевания о которых говорится в условии, приводят к значительному снижению двигательной активности. Наиболее тяжелые из них – это детский церебральный паралич и полиомиелит с осложнениями
359. Вот очень простая задача, которая тем не менее многих ставит в тупик.
Если у животного перерезать сердечные ветви блуждающего нерва, работа сердца усилится. Если перерезать симпатические нервы, работа сердца ослабеет. А если перерезать и те, и другие? Что произойдет?
Ответ Трудности возникают у тех, кто почему-то считает, что тонус симпатических и парасимпатических нервов обязательно должен быть выражен в одинаковой степени и поэтому двойная перерезка ничего не изменит. На самом же деле сильнее выражен тонус парасимпатических центров. Поэтому после обоюдной перерезки в большей степени скажется отсутствие именно парасимпатических влияний и сердце будет сокращаться сильней и чаще, Но эти сдвиги будут, естественно, выражены меньше, чем после перерезки только блуждающих нервов.
370. При длительном голодании у людей появляются так называемые голодные отеки. В чем причина этого?
Ответ. При голодании в организм поступает мало белковых веществ, уменьшается синтез белков крови, снижается ее онкотическое давление, что и приводит к отекам. 371. Можно ли рассматривать работу буферных систем крови как проявление физиологической регуляции?
Ответ Нет. В данном случае мы имеем дело с реакциями на микроуровне, которые определяются чисто химическими закономерностями. Эти реакции не могут изменяться в результате специфических регуляторных реакций, связанных с передачей и обработкой соответствующей информации.
372. У молодой здоровой женщины в ходе повторных анализов крови обнаружено, что гематокрит равен 45 % плазмы и 55 % форменных элементов. Это говорит о значительном сгущении крови. В чем причина, учитывая, что женщина здорова? Дайте необходимые рекомендации.
Ответ Сгущение крови связано с потерями жидкой ее части – воды. Поскольку женщина здорова, то имеют место какие-то физиологические потери, Не связанные с каким бы то ни было заболеванием. В условии задачи говорится о молодой женщине. Какое же состояние у такой женщины может приводить к потерям избыточных количеств жидкости? Это кормление грудного ребенка. При обильном образовании молока теряется большое количество воды. Поэтому молодая мать должна соответственно скорректировать свой питьевой режим.
373. Человек съел недоброкачественную пищу. Через некоторое время у него обнаруживается повышение вязкости крови. Чем можно объяснить это?
ОтветЗадача аналогична предыдущей – сгущение крови из-за потерь больших количеств жидкости. Но в данном случае речь идет о недоброкачественной пище. Она может вызвать рвоту или понос. Понятно, что при этом будет теряться много жидкости
374. У одного человека по данным анализа в крови содержится 4, 2 • 1012/л эритроцитов, у другого человека – 4,8 • 1012/л, причем у части эритроцитов имеются ядра. У кого из пациентов состояние красной крови требует внимания врача?
Ответ Количество эритроцитов у обоих пациентов в пределах нормы. Но наличие эритроцитов с ядрами говорит о напряжении в системе эритропоэза, которая вынуждена выбрасывать в кровь незрелые эритроциты. Это требует внимания врача
375. У пациента обнаружено пониженное содержание эритроцитов в крови. Можно ли связать это с изменением обшей осмотической стойкости данных клеток? Каким образом?
Ответ Осмотическая стойкость эритроцитов косвенно характеризует содержание в крови молодых эритроцитов, у которых она более высокая, что позволяет эритроцитам сильнее растягиваться при набухании в гипотоническом растворе. Кроме того, она отражает механическую прочность мембран. При ее снижении может усилиться фрагментоз – механическое разрушение эритроцитов в кровеносном русле.
376. После введения животному некоторого препарата венозная кровь стала такого же цвета, как и артериальная. На какие процессы подействовал препарат? Возможны два ответа.
Ответ Обратное, поскольку известен результат и нужно объяснить его причину. Почему венозная кровь темнее артериальной? Потому что в капиллярах оксигемоглобин отдает кислород и превращается в дезоксигемоглобин, который и определяет более темный, вишневый цвет венозной крови. Таким образом в узле пересечения находятся элементы «гемоглобин» и «кислород». Если венозная кровь по цвету перестала отличаться от артериальной, значит, появившийся в узле пересечения новый элемент «препарат» как-то нарушил взаимодействие гемоглобина с кислородом. Конкретно здесь возможны несколько вариантов. Препарат мог образовать с гемоглобином стойкое соединение типа карбоксигемоглобина. Тогда и артериальная, и венозная кровь приобретут одинаковый цвет. Препарат мог блокировать отщепление кислорода от гемоглобина. И, наконец, если препарат подавляет окислительные процессы в клетках, то кислород не будет потребляться и прекратится диссоциация оксигемоглобина в капиллярах. Понятно, что все эти нарушения угрожают жизни
377. Почему при наличии в сосудах атеросклеротического процесса повышается вероятность образования тромба внутри сосуда?
Ответ Атеросклеротические бляшки делают поверхность интимы сосудов более жесткой, изменяют ее свойства. Это повышает вероятность разрушения тромбоцитов и эритроцитов, что способствует началу гемокоагуляции.
381. Гемолитическая анемия у плода, обусловленная резуснесовместимостью, обычно наблюдается при повторной резусконфликтной беременности. Однако в отдельных случаях это может встретиться и при первой беременности. В связи с чем?
Ответ мы помним про плацентарный барьер. Только при его нарушении эритроциты плода могут попасть в кровь матери и вызвать образование антирезус аглютинина. При нормальной беременности такое взаимодействие может произойти только во время родов, когда плацентарный барьер нарушается. Но, если в ходе беременности появились какие-то осложнения, то свойства барьера могут нарушиться до родов и эритроциты плода попадают в организм матери.
378. В печати сообщалось о семье Лыковых. По религиозным соображениям они ушли «из мира» в глухую тайгу и жили там десятки лет, после чего были случайно обнаружены. Медицинское обследование показало, что жизнь в условиях тишины и покоя, чистого лесного воздуха положительно сказалась на состоянии здоровья членов семьи. Лишь одна из систем организма оказалась значительно ослабленной, что и привело к почти одновременной смерти трех из пяти отшельников. . Какая это система? В чем причина ее ослабления?
Ответ. Вспомните принцип адаптивности. Любая физиологическая система приспосабливается как к повышенным нагрузкам, так и к их отсутствию. Например, при длительной гиподинамии сердечная мышца значительно ослабевает.
В условиях тайги резко уменьшено количество раздражителей иммунной системы (мало микробов в воздухе, пище, воде). Поэтому ее активность снижается. Анализы показали, что у Лыковых количество Т – лимфоцитов в крови оказалось в несколько раз ниже нормы. Поэтому, когда после обнаружения семьи Лыковых их стали часто посещать различные гости, то случайная и в общем-то неопасная инфекция оказалась губительной для организмов с ослабленным иммунитетом.
380. Эластичность мембраны эритроцита поддерживается за счет метаболических процессов. Расстояние между трабекулами в селезенке, где проходит кровь, меньше, чем диаметр капилляров. Почему селезенка является «кладбищем» для старых, а не молодых эритроцитов?
Ответ Обратное. Нужно определить, какие различия между старыми и молодыми эритроцитами влияют на их судьбу при прохождении через селезенку. В узле пересечения с одной стороны узкие трабекулярные пространства в селезенке, с другой Мембрана эритроцита. В каком случае эритроциту легче «протиснуться» через очень узкий канал? Очевидно, если его мембрана достаточно эластична. В условии задачи сказано «за счет метаболических процессов». В старых эритроцитах интенсивность этих процессов снижается. В результате мембрана становится более жесткой, эритроциты застревают в трабекулярных пространствах и разрушаются. Задача № 375 содержит почти полную подсказку.
382. У больного нарушен процесс свертывания крови. Лечение не давало результатов, пока не удалось выяснить, что пациент страдает также заболеванием печени с нарушением желчеобразования. После проведения эффективной терапии этого заболевания восстановилось и нормальное свертывание крови. Почему?
Ответ В данном случае нужно рассмотреть не только многочисленные факторы, участвующие в процессе свертывания, но и вспомнить о том, как они связаны с функциями кишечника и печени. В последней синтезируются некоторые из этих факторов. Но в задаче говорится конкретно об образовании желчи. Перечислим ее функции и выберем ту, которая может иметь косвенное отношение к свертыванию крови. Оказывается, это – обеспечение всасывания продуктов переваривания жиров и жирорастворимых веществ. К числу последних относится витамин К, необходимый для синтеза протромбина. Сам же витамин синтезируется микрофлорой кишечника. Но после этого он должен всосаться и оказаться в крови. Если же нарушено образование желчи, то пострадает и процесс свертывания из-за отсутствия в крови витамина К.
394. Можно ли за одну минуту определить хотя бы ориентировочно уровень тренированности спортсмена или человека, просто занимающегося физкультурой?
Ответ. Известно, что даже после одного – двух месяцев занятий обычной зарядкой ЧСС начинает снижаться. Тренированное сердце сокращается более сильно и за счет этого уменьшается ЧСС. У некоторых спортсменов высшего класса она может достигать 35-40 уд/мин. Поэтому достаточно подсчитать частоту пульса, чтобы хотя бы ориентировочно оценить уровень тренированности.
395. У здорового человека, находящегося в спокойном состоянии, студент, подсчитывая частоту пульса, получил 130 уд/мин. В чем причина ошибки?
Ответ Очевидно, студент по неопытности учитывал колебания стенки сосуда, не связанные непосредственно с работой сердца, но достаточно сильные, чтобы их можно было принять за пульсовой толчок. У некоторых людей это бывает связано с дикротическим подъемом. Поэтому истинная частота пульса у них ровно в два раза меньше. В случае сомнений можно при подсчете прощупывать не пульс, а сердечный толчок, или записать ЭКГ.
396. Вызван экстракардиальный рефлекс. При этом в клетках миокарда возникла гиперполяризация. Какой эфферентный нерв действовал на сердце?
Ответ. Гиперполяризация – признак снижения возбудимости, наличия процесса торможения. В таком случае следует думать о том, что был вызван тормозный сердечный рефлекс и, следовательно, на сердце действовал блуждающий нерв.
397. Как изменяется систолический показатель сердца при физической работе?
Ответ. Всякий раз, когда речь идет о показателе, который поддается измерению, возможны только два варианта его изменений – увеличение или уменьшение. Теперь применим правило АСФ.
При физической работе ЧСС увеличивается и соответственно продолжительность каждого сердечного цикла уменьшается. Сердце экономит на периоде отдыха, а не работы, поэтому такое уменьшение происходит главным образом за счет диастолы. Теперь физиология заканчивается и остается простая арифметика. В дроби QRST/R – R, которая представляет собой величину систолического показателя, знаменатель при физической нагрузке уменьшается в большей степени, чем числитель. Следовательно, величина систолического показателя возрастает.
398. У одного больного заболевание желудка, у другого – заболевание сердца. Исходные величины АД у них одинаковы (120/80 ммрт. ст.). В ходе лечения у обоих снизилось в одинаковой степени диастолическое давление. У какого больного следует в первую очередь пересмотреть тактику лечения? Обоснуйте ответ.
Ответ Сравним значение величины диастолического давления для кровоснабжения желудка и сердца. Оно неодинаково. По сосудам желудка, как и любого другого органа, кровь течет в течение всего сердечного цикла. В сердце же коронарные сосуды во время систолы пережимаются и кровь . течет по ним только во время диастолы. Поэтому снижение диастолического давления ухудшает кровоснабжение миокарда. Естественно, что это особенно нежелательно при патологии сердца.
399. На ЭКГ отмечено раздвоение зубца R. О чем это говорит?
Ответ. Зубец R отражает возбуждение основания сердца, которое возникает в обоих желудочках синхронно. Поэтому зубец оказывается слитным. Если же зубец раздвоен, значит, возбуждение в одном желудочке запаздывало по сравнению с другим. Это говорит о нарушении (замедлении) проведения возбуждения в одной из ножек Гиса.
400. Яд, содержащийся в некоторых видах грибов, резко укорачивает АРП сердца. Может ли отравление этими грибами привести к смерти? Почему?
Ответ. Особенность АРП сердца в том, что его продолжительность значительно больше чем, например, в скелетной мышце. Поэтому АРП захватывает практически всю систолу. Это не позволяет вызвать в сердце тетаническое сокращение. Если же АРП укоротится, то сердечная мышца сможет ответить на какие-либо раздражения еще до окончания систолы. В результате в определенных условиях может возникнуть тетанус, т. е., остановка сердца в систоле.
401. Что произошло бы, если изменения МП в клетках синоатриального узла и в клетках мускулатуры предсердий и желудочков происходили бы синхронно?
Ответ Построим систему синоатриальный узел – миокард предсердий – атриовентрикулярный узел – пучок Гиса – миокард желудочков. В клетках синоатриального узла постоянно, в течение всей жизни происходит спонтанная деполяризация (изменения МП) и ритмическое возникновение ПД, который распространяется по проводящей системе и, достигнув миокарда, вызывает в его волокнах деполяризацию мембран, возникновение ПД и последующее сокращение. Если бы появление ПД в клетках синоатриального узла и волокнах миокарда происходило синхронно, то проводящая система утратила свое значение. Была бы нарушена последовательность сокращений предсердий и желудочков и сердце не могло бы работать.
405. При тепловом воздействии в сосудах кожи возросла объемная скорость кровотока, однако линейная скорость уменьшилась. Какое вещество можно было бы при этом обнаружить в коже?
Ответ. Объемная скорость кровотока равна произведению средней линейной скорости на площадь поперечного сечения сосуда или группы сосудов. Если объемная скорость возросла при уменьшении линейной, то это может произойти только при значительном расширении сосудов. Такой эффект, в частности, может быть вызван за счет выделения брадикинина.
402. При раздражении смешанного вагосимпатического ствола у лягушки вначале наблюдается вагусный эффект – остановка сердца, а потом симпатическое последействие – учащение работы сердца после прекращения раздражения. Объясните причину симпатического последействия.
Ответ Известно, что при одновременном раздражении волокон блуждающего и симпатического нервов преобладает действие вагуса. Но чем объяснить симпатическое последействие? Применим правило АРР-ВС. Почему отличаются механизмы действия блуждающего и симпатического нервов на сердце?
Ответ даем, как и всегда, сначала на макроуровне. Разница в медиаторах. В окончаниях блуждающего нерва выделяется АХ, в окончаниях симпатического – НА. Что же происходит дальше? АХ разрушается очень быстро за счет действия АХЭ. Разрушение же НА моноаминооксидазой происходит медленнее. Это и позволяет проявиться симпатическому последействию.
403. Измеряют АД тремя способами. 1. Вводят в сосуд изогнутую иглу, соединенную с манометром; игла при этом повернута отверстием против тока крови. 2. То же, но игла повернута отверстием по току крови. 3. Некровавый способ – с наложением на конечность манжетки (ло Короткову). В каком случае измеренная величина давления окажется наибольшей, а в каком – наименьшей?
Ответ Взаимодействуют две системы – «кровяное давление» и «измеритель давления». Измерительный прибор все время один и тот же. Поэтому будем искать различающиеся элемент в системе «кровяное давление». В первом случае игла введена против тока крови. Поэтому тот слой текущей крови, который «натыкается» на иглу, останавливается. В результате этого на манометр передается не только истинное давление, но и прибавившаяся к нему кинетическая энергия остановившейся крови. (Такое суммарное давление называется конечным.). Вспомним термодинамический подход – энергия не может исчезнуть, она переходит из одного вида в другой. Если же игла введена по току крови, то измеряется истинное (боковое) давление и полученная величина будет меньше. В случае же измерения по Короткову манометр регистрирует не только конечное давление, но и дополнительную силу, которую нужно затратить, чтобы пережать окружающие сосуд ткани. В этом случае измеренное давление будет иметь наибольшую величину. Однако эта ошибка относительно невелика и практически не влияет на оценку получаемых данных.
404. В чем причина дыхательной аритмии сокращений сердца? Она состоит в том, что на вдохе ЧСС несколько учащается, а на выдохе – урежается.
Ответ Рассмотрим системы «работа сердца в конце вдоха» и «работа сердца в конце выдоха». Но сравнивать их нужно не между собой, а с системой «дыхание». Какой элемент этой последней системы нужно включить в узел пересечения? Разумеется тот, который оказывает непосредственное влияние на кровоток. Что же будет нас интересовать в первую очередь – кровоток в артериях или в венах? В артериях КД высокое, поэтому там особых проблем не возникает. А вот в венах, особенно близких к сердцу, давление уже очень низкое и нужно помогать крови добраться до сердца. Этому, в частности, способствует отрицательное давление в грудной полости. Оно передается на находящиеся в полости сосуды и обеспечивает присасывающее действие, что и помогает крови дойти до предсердий. Дыхательная аритмия сердца состоит в том, что в конце вдоха ЧСС возрастает, а в конце выдоха уменьшается. Теперь нужно связать три элемента: «отрицательное давление в грудной полости», «приток крови к сердцу» и «вдох». Во время вдоха отрицательное давление увеличивается. Присасывающее действие возрастает и в сердце поступает больше крови. Теперь остается вспомнить рефлекс Бейнбриджа. А если не помните – ничего страшного. Поможет принцип целесообразности. Если в сердце притекает больше крови – как должна измениться его работа? Разумеется, усилиться. Избыток крови растягивает полые вены и это вызывает рефлекс Бейнбриджа – увеличение ЧСС. При выдохе – обратная картина.
416. Скорлупа птичьих яиц состоит из углекислого кальция, который непроницаем для газов. Как же в таком случае происходит газообмен у развивающихся птенцов?
Ответ Чудес в природе, как мы уже твердо знаем, не бывает. Поэтому построим систему «яйцо» и приступим к анализу. Нас интересует элемент «скорлупа». Он состоит из углекислого кальция, который не пропускает газы. Тем не менее газообмен в яйце происходит. Значит, нужно развернуть элемент «скорлупа» в подсистему, в которой должен быть дополнительный элемент, пропускающий молекулы газов. Такой элемент хорошо известен. Это поры. В скорлупе их количество составляет десятки и сотни тысяч, что и обеспечивает нормальный газообмен.
417. Ежи во время зимней спячки находятся в скрученном состоянии. При этом значительно увеличивается мертвое пространство верхних дыхательных путей. В результате снижается количество кислорода в крови и повышается количество углекислого газа. Тем не менее тяжелая одышка, характерная для подобных состояний, не возникает. Почему?
Ответ Снижение количества кислорода в крови и увеличение содержания в ней углекислого газа приводит к одышке – частому и поверхностному дыханию. От чего зависит частота дыхания? От работы дыхательного центра. А чем определяется работа нейронов дыхательного центра? В узле пересечения два элемента – «раздражение нейронов» и «возбудимость нейронов». Раздражитель достаточно силен. Почему же не возникает одышка? Ответ теперь ясен – резкое снижение возбудимости дыхательного центра во время спячки.
418. В сосудах легких содержится относительно большое количество крови. Поэтому легкие иногда рассматривают как депо крови, хотя и не основное. Не можете ли Вы предположить, какова скорость пульсовой волны в сосудах легких? Выше она или ниже, чем в других сосудах?
Ответ Если в сосудах может содержаться большое количество крови (причем не всегда, а при необходимости, ведь именно в этом назначение депо крови), значит, эти сосуды могут значительно растягиваться. В таком случае их стенки обладают небольшой жесткостью. А чем ниже жесткость стенки, тем меньше скорость пульсовой волны.
419. Существует понятие неравномерности вентиляции. Суть его в том, что различные участки легких могут вентилироваться неодинаково. Например, верхушки легких вентилируются хуже, чем другие части легких. А может ли быть неравномерной вентиляция в пределах одного и того же ограниченного участка легких?
Ответ Легкое состоит из разных долей. В каждой доле имеются различные участки. А из чего состоит отдельно взятый участок? Разумеется, из альвеол. Теперь уточним вопрос. Могут ли неравномерно вентилироваться альвеолы, расположенные близко друг от друга? Еще точнее, могут ли 'эти альвеолы неравномерно растягиваться? Теперь последний вопрос. От чего зависит способность альвеолы при поступлении в нее воздуха растягиваться в большей или меньшей степени? От двух элементов системы «альвеола». Это состояние стенок и диаметр альвеолы. Чем жестче стенки, тем хуже растягивается альвеола, А в соответствии с законом Лапласа, альвеолы большего диаметра (уже растянутые в силу каких-то обстоятельств) при поступлении воздуха будут растягиваться еще сильней, «отбирая» воздух у альвеол менее растянутых. Таким образом в зависимости от этих двух факторов даже соседние альвеолы могут вентилироваться по-разному.
420. На газообмен в легких и тканях влияют пять факторов: градиент напряжения газов в крови и тканях, коэффициент диффузии, состояние мембран, через которые проходят газы, площадь диффузии, расстояние, которое должны пройти молекулы газов в ходе диффузии. Какой из этих факторов играет ведущую роль при изменениях газообмена, происходящих в следующих ситуациях: 1) увеличение количества действующих капилляров; 2) дыхание гипероксической смесью; 3) отек легких; 4) изменение свойств молекул газа; 5) заболевание бериллиозом (оно сопровождается значительным загрублением ткани альвеол). Не забудьте проверить понимание всех терминов, упоминаемых в условии задачи.
Ответ1 – увеличение площади диффузии. 2 – увеличение градиента напряжения газов между кровью и тканями. 3 – увеличение расстояния, которое молекулы должны пройти в ходе диффузии. 4 – изменение коэффициента диффузии. 5 – изменение состояния мембран.
421. У больного резко нарушен транспорт кислорода гемоглобином. Какое терапевтическое воздействие может помочь в обеспечении тканей кислородом?
Ответ, . Из каких элементов состоит система «кислород в крови»? Из двух – кислород, связанный с гемоглобином и кислород, физически растворенный в крови. В чем физиологический смысл наличия в крови организмов дыхательных пигментов? В том, что они могут связать гораздо больше кислорода по сравнению с количествами этого газа, растворенного в крови.
А теперь вернемся к условию. Если гемоглобин работает плохо, остается только один элемент – растворенный кислород. Но ведь его очень мало. Значит, необходимо увеличить его количество. Но как? А так же, как делают шипучие напитки – значительно повышают давление газа, насыщающего напиток.
.Пациента подвергают гипербарической оксигенации, помещая его в камеру с высоким давлением кислорода. Этот терапевтический прием спас жизнь многим больным.
425. Чемпионы по нырянию погружаются на глубину до 100 м без акваланга и возвращаются на поверхность за 4-5 минут. Почему у них не возникает кессонная болезнь?
Ответ Водолаз на большой глубине дышит воздухом под соответственно высоким давлением. Поэтому растворимость газов в крови значительно возрастает. Азот в организме не потребляется. Поэтому при быстром поднятии его повышенное давление быстро снижается, и он бурно выделяется из крови в виде пузырьков, что приводит к эмболии. Ныряльщик же во время погружения вообще не дышит. При быстром поднятии ничего страшного не происходит, потому что в узле пересечения в отличие от водолаза отсутствовал элемент «воздух под большим давлением».
422. Человеку необходимо пройти по дну водоема. В такой ситуации, если отсутствуют специальные приспособления, дышат через трубку, конец которой выходит из воды. Имеются три трубки. Длина каждой 1 метр, а внутренний диаметр соответственно 68 мм, 30 мм, 5 мм. Какую трубку нужно использовать? Обоснуйте Ваш ответ соответствующим расчетом.
Ответ Взаимодействуют системы «дыхание» и «трубка». Какой главный элемент трубки может оказать влияние на эффективность дыхания? Разумеется, не диаметр сам по себе, а объем, который в каждой трубке по-разному увеличивает анатомическое мертвое пространство. Объем первой трубки около 3,6 литра. Такое мертвое пространство практически непреодолимо. Выбор этой трубки обрекает человека на гибель от удушья. Объем второй трубки – около 600 мл. Такое мертвое пространство можно преодолеть, если дышать глубоко и редко, используя резервный объем вдоха. Наконец, объем третьей трубки совсем невелик. Но из-за очень малого ее диаметра воздух при дыхании будет двигаться в трубке очень быстро и трение его о стенки резко возрастет. Это может существенно затруднить дыхание. Поэтому оптимальные размеры у второй трубки.
423. Около сорока лет назад была раскрыта причина болезни новорожденных, которые умирали сразу же после рождения, будучи не в состоянии сделать вдох. Разгадка была найдена, когда начали готовить гомогенаты из ткани легких таких детей и детей, умерших от других причин. В этих гомогенатах измеряли и сравнивали между собой некоторый физико-химический показатель. Что при этом обнаружили?
Ответ Построим систему «дыхание» на макроуровне. Основные ее элементы – дыхательный центр – эфферентные нервы – дыхательные мышцы – воздухоносные пути – альвеолы. Нарушение, приводившее к смерти, могло быть связано с любым из этих элементов. Но в условии говорится о гомогенатах ткани легких. Значит, остается единственный элемент – альвеолы. Функции альвеол – растягиваться при поступлении воздуха. Почему же они не могли растягиваться у новорожденных? Растяжимость альвеол определяется двумя факторами – состоянием стенок и наличием сурфактанта – вещества, снижающего большое поверхностное натяжение на границе жидкости, покрывающей изнутри стенки альвеол, и воздуха. Причина смерти новорожденных состояла в генетическом дефекте – отсутствии сурфактанта, без которого работа дыхательных мышц не в состоянии обеспечить растяжение легких. Если Вы вспомнили задачу № 37, то решение было бы готово сразу.
424. При сужении дыхательных путей течение воздуха становится турбулентным. Это требует значительных затрат энергии и больному трудно дышать. Состояние улучшается, если воздух заменить кислородно-гелиевой смесью (в ней вместо азота содержится такое же количество гелия). Объясните причину улучшения состояния больных.
Ответ Если смесь кислородно-азотная, то дышать трудно. Если кислородно-гелиевая, то легче. Типичный пример на использование прямого правила АРР-ВС. Различие узлов пересечения дано в условии – в одном азот, в другом – гелий. В условии задачи говорится, что больному трудно дышать из-за турбулентного течения потока воздуха. Тогда логично предположить, что замена азота гелием переводит турбулентный поток в ламинарный. Почему? Нужно сравнить свойства азота и гелия. Гелий в три раза легче, растворимость его ниже, чем у азота. Могут ли эти свойства иметь какое-то отношение к характеру течения воздушного потока? Конечно, здесь не обойтись без дополнительной информации. Существует так называемое число Рейнольдса. Это безразмерная величина, которая определяет границу перехода ламинарного течения в турбулентное. Для каждой жидкости и каждого газа число Рейнольдса имеет определенное значение. При его превышении ламинарное течение переходит в турбулентное. Чем выше плотность жидкости или газа, тем число Рейнольдса больше. Теперь ответ понятен. Поскольку гелий в три с лишним раза легче азота, то он соответственно снижает число Рейнольдса для дыхательной смеси и ее поток в дыхательных путях становится ламинарным, что и приносит облегчение больному.
426. У двух животных разных видов в результате травмы произошло одностороннее повреждение грудной клетки с разгерметизацией плевральной полости (пневмоторакс). В результате одно животное погибло, а второе осталось живым.
В чем причина столь разных последствий пневмоторакса?
Ответ Ясно, что надо сравнить возникновение пневмоторакса у животных двух разных видов. Повреждение появилось только с одной стороны. Это приведет к спадению соответствующего легкого. Но второе сохранится и животное не погибнет. Так и произошло в одном случае. Но почему же погибло животное другого вида? Ответ дает анатомия. У одних видов плевральные полости изолированы друг от друга. У них повреждение приведет к одностороннему пневмотораксу. Но есть виды, у которых обе плевральных полости сообщаются. В такой ситуации пневмоторакс при повреждении всегда будет двусторонним и, следовательно, смертельным.
427. В опыте на курарезированном кролике осуществляют искусственное дыхание (почему?). Для этого используют специальный аппарат. Однако экспериментатор не может знать истинные потребности организма в кислороде в каждый данный момент. Можно ли поставить эксперимент так, чтобы искусственное дыхание было оптимальным (точно соответствовало потребностям организма)? Чисто технические трудности во внимание не принимать.
Ответ Сравним две системы – «естественное дыхание» и «искусственное дыхание». Они работают по-разному. Значит, используем правило САС. По условию задачи нас интересует только одно различие – экспериментатор не знает истинные потребности в кислороде в каждый данный момент. А в естественных условиях это известно? Разумеется. Это «знает» дыхательный центр. Именно в нем обрабатывается многочисленная информация, на основании которой в каждый данный момент принимается решение о том, сколько именно кислорода (воздуха) требуется организму, и посылается соответствующая команда в дыхательные мышцы. Таким образом нужно соединить работу двух элементов: аппарата искусственного дыхания, который может доставлять воздух в легкие, но не знает, сколько, и дыхательного центра, который знает, сколько нужно воздуха, но в условиях опыта не может управлять работой дыхательных мышц. Это последнее и было сделано. В опыте отводили ПД от диафрагмального нерва и затем эта информация поступала в специально сконструированный аппарат искусственного дыхания.
428. Если у новорожденного при перевязке пуповины затягивать лигатуру очень медленно, то первый вдох может не наступить, и ребенок погибнет.- Почему это произойдет?
Ответ Среди факторов, обеспечивающих начало самостоятельного дыхания новорожденного, очень важную роль играет прекращение поступления крови из организма матери. Это приводит к накоплению в крови младенца углекислого газа и раздражению дыхательного центра. Происходит первый вдох и начинается нормальное дыхание атмосферным воздухом. В узле пересечения отличающийся элемент – это перевязка пуповины, быстрая или медленная. Почему при очень медленной перевязке ребенок может погибнуть? Вам ничего не говорят слова «очень медленно»? Или скажем точнее, «очень медленное нарастание раздражения»? Конечно же закон крутизны нарастания. При очень медленном пережатии пуповины соответственно очень медленно будет нарастать содержание углекислого газа в крови и нейроны дыхательного центра не смогут возбудиться. Первый вдох так и не произойдет.
429. Если изолировать продолговатый мозг, сохранив его кровообращение, будет ли в этих условиях продолжать работать дыхательный центр? Прежде чем приступить к решению, попробуйте сформулировать поставленный вопрос иначе. Обоснуйте Ваш ответ и его экспериментальные доказательства.
Ответ Если изолированный орган, например, сердце способен к самовозбуждению, значит, он обладает автоматией. Следовательно, вопрос можно поставить иначе, а именно: «обладает ли дыхательный центр автоматией?» Ответ положительный. Клетки дыхательного центра могут возбуждаться под влиянием углекислого газа, который образуется в ходе собственного метаболизма. Впервые автоматия дыхательного центра была установлена, когда обнаружили ритмическую активность в продолговатом мозге лягушки, где и находится дыхательный центр. Таким образом, рефлекторные и гуморальные воздействия на дыхательный центр не вызывают его деятельность, как таковую, а лишь поддерживают и изменяют ее.
444. Почему жевание даже несъедобных предметов может подавить чувство голода? Аналогичный эффект может наблюдаться и при наполнении желудка большим количеством плохо усвояемой пищи или просто балластными веществами. Объясните механизм этих явлений.
Ответ. В обоих случаях происходит раздражение рецепторов полости рта и желудка, но еще не начинается всасывание продуктов переваривания в кровь. Однако указанное раздражение стимулирует центр насыщения в вентромедиальном гипоталамусе, что в свою очередь приводит к торможению центра голода в латеральном гипоталамусе. Это так называемое сенсорное насыщение, которое способствует своевременному прекращению пищедобывательной деятельности. Еще один пример регулирования по возмущению.
445. Известный биолог Кох установил, что возбудителем холеры является холерный вибрион. Его противник Петтенкоффер, чтобы доказать якобы ошибочность взглядов Коха, выпил в присутствии студентов жидкость, содержащую чистую культуру вибриона, и не только не умер, но даже не заболел. Однако Кох был прав.
Почему же не заболел Петтенкоффер?
Ответ Понятно, что, если просто неправильно была приготовлена культура вибриона, то задача не представляла бы никакого интереса. Значит, дело не в возбудителе, а в организме человека. Выпитая жидкость поступила в желудок, но содержащиеся в ней высоковирулентные микробы не оказали эффекта. Что же произошло с вибрионами в желудке? Раз они не подействовали, значит, погибли. Почему? Что может обеспечить бактерицидное действие желудочного сока? Содержащаяся в нем соляная кислота. Очевидно, в момент «опыта» содержание соляной кислоты в желудке Петтенкоффера было особенно высоким. Другие ученые, повторившие его опыт, заболели и весьма тяжело.
446. Двум собакам произвели в эксперименте операции (различные). После этого у одной собаки прекратилась пищедобывательная деятельность, а другая стала отказываться от мясной пищи. В чем заключалась каждая операция? Можно ли искусственно вводить мясную пищу каждой из этих собак?
Ответ Очевидно, что у собак в результате операции пострадали различные системы. Применим правило АСС и построим эти системы. У первой собаки – это система поиска пищи (рис. 9.3). Ее работу можно нарушить, исключив любой из элементов. Наиболее эффективный и простой путь – разрушить центр голода. После этого собака перестанет искать пищу и может умереть от истощения, если ее не кормить искусственно. Такое кормление позволит поддерживать жизнь, но не изменит состояния животного, так как центр голода будет оставаться разрушенным.
Во втором случае собака питается нормально, но отказывается от мяса. Почему? Очевидно, после операции мясо стало «вредным», опасным для организма. Но опасен не сам продукт, а вещества, образующиеся после его переваривания. Известно, что некоторые продукты, образующиеся в результате переваривания белков, обладают токсическим действием. Поскольку без белков жизнь невозможна, то понятно, что в ходе эволюции должны были выработаться механизмы, обеспечивающие обезвреживание токсических продуктов переваривания. Эти механизмы работают в печени, куда кровь от кишечника поступает по воротной вене. Значит, операция была связана с исключением этого механизма. Удалить всю печень нельзя – это приведет к гибели животного. Но возможна операция Экка – соединение воротной вены с полой веной в обход печени. Такое животное после еды мяса переносит сильнейшую интоксикацию. Возможна даже гибель. Если собака выживет, то после этого она отказывается от мясной пищи. Работают принципы целесообразности, регуляции, адаптивности. Искусственно вводить мясную пищу такой собаке в отличие от первой, разумеется, нельзя.
447. Возможно ли, чтобы при достаточном количестве молекул фермента его переваривающее действие было ослаблено?
Ответ Действие фермента зависит от определенных условий – рН среды, температура, доступность субстрата и т.д. Если эти факторы отклоняются от оптимальных величин, то переваривающее действие фермента уменьшается.
448. Можно ли получать информацию о свойствах пищеварительных секретов организма, не производя никаких оперативных вмешательств и даже не дотрагиваясь до животного (человека)?
Ответ Такую дистантную информацию можно получать только физическим путем, при помощи эндорадиозонда («радиопилюли»). Это микропередатчик, который проглатывается пациентом. Излучение передатчика воспринимается приемником, расположенным на теле пациента. Характер излучения меняется в зависимости от рН желудочного сока, температуры и т.д.
449. При выработке условного слюноотделительного рефлекса у собаки в качестве подкрепления используют мясо-сухарный порошок? Почему выбрали именно такое подкрепление?
Ответ. Безусловный раздражитель должен быть достаточно сильным. Если исследуют слюноотделительный рефлекс, то желательно, чтобы выделялось достаточно большое количество слюны. Сухарный порошок сухой, а мясной порошок вкусный. Такое сочетание обеспечивает значительное слюноотделение.
450. У собаки произведена операция изолированного малого желудочка. Как установить экспериментальным путем, выполнена она по Павлову или по Гейденгайну?
Ответ Это весьма популярный вопрос при изучении физиологии пищеварения. Но для нас он интересен постольку, поскольку позволяет еще раз потренироваться в применении правил В данном случае – прямого правила АРР-ВС. Различия между операциями известны. По Гейденгайну перерезались веточки блуждающего нерва. Павлов же разработал такую модификацию, при которой эти веточки сохранялись. Теперь остается определить, в чем будут состоять различия получаемых результатов. Из трех фаз желудочной секреции две – мозговая и желудочная связаны с воздействием блуждающего нерва. Поэтому, если данные фазы сохранились, значит, операция выполнена по Павлову. Если же удается обнаружить только кишечную фазу, то операция – по Гейденгайну.
451. При мнимом кормлении собаки измеряли количество выделяющегося желудочного сока. Затем была удалена пилорическая часть желудка. Как изменится секреция при повторении опыта с мнимым кормлением?
Ответ Секреция при мнимом кормлении происходит за счет мозговой фазы. При этом, в частности, выделяется гастрин, который стимулирует желудочную секрецию. Гастрин образуется в пилорической части желудка. Поэтому после ее резекции секреция при мнимом кормлении уменьшится.