2020-06-10
202
Пищеварение в тонкой кишке обеспечивает расщепление питательных веществ до стадии в которой они всасываются из кишечника в кровь и лимфу. Пищеварение в тонкой кишке происходит сначала в её полости (полостное пищеварение), а затем в зоне кишечного эпителия при помощи ферментов (пристеночное пищеварение). Полостное и пристеночное пищеварение осуществляется ферментами поджелудочной железы, кишечными ферментами, желчью. В обеспечении кишечного пищеварения большое значение имеют процессы, происходящие в двенадцатиперстной кишке. Вне пищеварения, натощак, её содержимое имеет слабощелочную реакцию, при переходе в двенадцатиперстную кишку порций кислого содержимого желудка реакция дуоденального содержимого становится кислой, но затем быстро происходит изменение реакции, т.к. соляная кислота желудочного сока здесь нейтрализуется желчью, соком поджелудочной железы, соком дуоденальных желёз. В гидролизе питательных веществ особую роль играет сок поджелудочной железы.
Поджелудочный сок представляет собой бесцветную прозрачную жидкость щелочной реакции. Суточное количество составляет 1.5-2,0 л состоит из воды – 98.5% и сухого остатка – 1.5%, в состав сухого остатка входят неорганические вещества (кальций, натрий, калий и др.) и органические вещества в основном ферменты.
Первая группа белковые ферменты:
1) трипсиноген расщепляет белки до аминокислот и пептидов;
2) химотрипсиноген расщепляет белки до аминокислот и пептидов;
3) панкреатопептидаза (эластаза);
4) карбоксипептидаза А и В;
5) нуклеазы расщепляют нуклеиновые кислоты до нуклеотидов.
В поджелудочном соке содержатся также ингибиторы этих ферментов, т.е. химические вещества, подавляющие активность ферментов и предохраняющие поджелудочную железу от аутолиза (самопереваривания).
Вторая группа углеводные ферменты:
1) амилаза расщепляет полисахариды до мальтозы;
2) мальтаза превращает мальтозу в глюкозу;
3) лактаза расщепляет молочный сахар лактозу на глюкозу и галактозу.
Третья группа жировые ферменты:
1) липаза расщепляет жиры на глицерин и жирные кислоты;
2) фосфолипаза А действует на продукты расщепления жиров.
Поджелудочный сок начинает выделятся через 2-4 минуты после начала еды. Секреция его осуществляется в 3 фазы: сложно-рефлекторную, желудочную и кишечную. Первая фаза обеспечивается рефлекторными механизмами, вторая фаза рефлекторными и гуморальными, третья фаза кишечная обеспечивается в основном гуморальными механизмами. Ведущее значение в стимуляции секреции поджелудочного сока в третью фазу принадлежит гормону секретину. Усиливает панкреатическую секрецию также холецистокинин, гастрин, серотонин, инсулин, соли желчных кислот.
Желчь – это продукт секреции печёночных клеток. Она образуется в печени постоянно, а в двенадцатиперстную кишку поступает только во время пищеварения. Вне пищеварения желчь поступает в желчный пузырь, где она концентрируется за счет всасывания воды и несколько изменяет свой состав. Суточное количество желчи находится в пределах от 0.5 до 1.5л. Состав желчи: желчные кислоты, желчные пигменты (билирубин, биливердин), холестерин, муцин, вода, жирные кислоты, неорганические соли натрия, кальция, железа, ферменты, витамины и др.
Желчные кислоты: холевая, гликохолевая, таурохолевая и их соли являются специфическими продуктами обмена веществ печени и определяют основные свойства желчи как пищеварительного секрета.
Желчные пигменты: билирубин, биливердин и уробилиноген представляют собой продукты распада гемоглобина эритроцитов.
Холестерин синтезируется в печени, наряду с экзогенным холестерином, поступающим с пищей, он является предшественником стероидных и половых гормонов, желчных кислот, витамина D, повышает устойчивость эритроцитов к гемолизу, входит в состав клеточных мембран, служит своеобразным изолятором для нервных клеток, обеспечивая проведение
н ервных импульсов.
Функция желчи:
1) повышает активность всех ферментов поджелудочного сока,
2) эмульгирует жиры на мельчайшии частицы,
3) способствует растворению жирных кислот и их всасыванию,
4) нейтрализует кислую реакцию пищевой кашицы,
5) повышает тонус и стимулирует перистальтику кишечника,
6) оказывает бактериостатическое действие на кишечную флору,
7) участвует в обменных процессах,
8) способствует всасыванию жирорастворимых витаминов A, D, E, K, холестерина, аминокислот, солей кальция,
9) усиливает сокоотделение поджелудочной железы и образование желчи,
10) участвует в пристеночном пищеварении.
Поступление желчи из желчного пузыря регулируется нервными и гуморальными механизмами. Возбуждение блуждающих нервов приводит к сокращению мускулатуры стенок желчного пузыря и одновременному расслаблению сфинктеров желчного пузыря и печёночно-поджелудочной ампулы (сфинктера Р. Одди), что приводит к поступлению желчи в двенадцатиперстную кишку. При раздражении симпатических нервов наблюдается расслабление мускулатуры желчного пузыря, повышения тонуса сфинктеров и их закрытие (накопление желчи). Гормон холицистокинин облегчает поступление желчи в двенадцатиперстную кишку.
Кишечный сок представляет собой секрет желёз, расположенных на протяжении всего тонкого кишечника. Суточное количество составляет 2-3л. Кишечный сок состоит из воды, комочков слизи, перерождённых клеток эпителия, кристаллов холестерина, неорганических веществ (хлоридов, бикарбонатов, фосфата натрия, калия, кальция) и ферментов (более 20).
Белковые ферменты:
1)энтерокиназа активирует трипсиноген;
2)трипсиноген в составе поджелудочного сока поступает как в двенадцатиперстную кишку, так и в тощую;
3)пептидаза заканчивает процесс расщепления белка, начатого трипсином и пепсином;
4)катепсин – тканевой белковый фермент;
Углеводные ферменты:
1)амилаза расщепляет крахмал до мальтозы;
2)мальтаза расщепляет мальтозу до глюкозы;
3)лактаза расщепляет лактозу до глюкозы и галактозы;
4)сахараза расщепляет сахарозу до глюкозы и фруктозы;
Жировые ферменты:
1)липаза расщепляет жиры на глицерин и жирные кислоты;
2)фосфотаза расщепляет фосфолипиды;
Основным возбуждающим фактором в регуляции образования и выделении кишечного сока является пищевая кашица с её механическими и химическими свойствами. Нервно-рефлекторная регуляция кишечного сока осуществляется симпатическим и парасимпатическим отделами вегетативной нервной системы, волокнами чревного и блуждающего нервов. Раздражение чревного нерва угнетает секрецию кишечных желёз и перистальтику кишечника, блуждающего нерва усиливает секрецию и перистальтику. Гуморальная регуляция сокоотделения в тонком кишечнике осуществляется возбуждающими и тормозящими гормонами пищеварительного тракта. К возбуждающим гормонам относятся: энтерокринин (образуется в тонком кишечнике при соприкосновении содержимого кишечника со слизистой оболочкой), холецистокинин, гастрин и др. К тормозящим гормонам относятся: секретин, желудочный тормозной полипептид.
В тонком кишечнике различают 2 вида движений:
1) маятникообразные – способствует перемешиванию пищевой кашицы и лучшему перевариванию пищи;
2) перистальтические – способствует проталкиванию пищевой кашицы по направлению к толстому кишечнику;
Стимулирует моторную функцию кишечника энтерокринин, серотонин, гастрин, желчь, инсулин, соли кальция, магния и др. тормозят – гормоны мозгового слоя надпочечников: адреналин и норадреналин.
В тонком кишечнике в зависимости от локализации пищеварительного процесса различают полостное и пристеночное пищеварение.
Полостное пищеварение осуществляется за счёт пищеварительных секретов и ферментов, которые поступают в полость тонкой кишки (поджелудочный сок, желчь, кишечный сок) и здесь действуют на пищевые вещества, прошедшие предварительную обработку в желудке. Здесь расщепляются крупномолекулярные вещества.
Пристеночное пищеварение осуществляется пищеварительными ферментами, фиксированными на клеточной мембране слизистой оболочки тонкого кишечника. Оно обеспечивает промежуточную и заключительную стадии расщепления пищевых веществ, а также переход от собственно пищеварения к всасыванию конечных продуктов расщепления пищи. Пристеночное пищеварение обеспечивается микроворсинками кишечного эпителия.
Два отличия двух видов пищеварения:
1) полостное пищеварение особенно эффективно при расщеплении крупных пищевых молекул, а пристеночное – промежуточных продуктов гидролиза.
2) полостное пищеварение максимально в двенадцатиперстной кишке и убывает в каудальном направлении, пристеночное пищеварение имеет максимальное значение в тощей кишке.
Всасыванием называется активный физиологический процесс проникновения веществ через клеточную мембрану в клетку, а из клетки во внутреннюю среду организма. Всасывание из полости рта практически отсутствует вследствие кратковременности пребывания в ней пищи. К тому же в ней нет конечных продуктов расщепления питательных веществ. Хорошо всасываются в полости рта лишь некоторые лекарственные вещества: нитроглицерин, валидол и др. В желудке всасываются в относительно небольшом количестве вода, минеральные соли, моносахариды, алкоголь и другие вещества. Всасывание происходит главным образом в тонком кишечнике. Белки всасываются в тонком кишечнике в виде различных аминокислот и простых пептидов. Углеводы всасываются в кровь в виде глюкозы, фруктозы и галактозы в верхнем и среднем отделах тонкого кишечника. В печени фруктоза и галактоза превращаются в глюкозу, а глюкоза накапливается в печени в виде гликогена (до 300г). Часть глюкозы попадает в общей кровоток и разносится по всему организму, используясь как основной энергетический материал. Жиры всасываются главным образом в лимфу и небольшая часть (30%) в кровь преимущественно в двенадцатиперстной и тощей кишке. Пройдя через мембрану эпителиальных клеток ворсинок, глицерин и жирные кислоты внутри этих же клеток соединяются и превращаются в мельчайшие частицы жира – хиломикроны, которые поступают в лимфу. Освободившиеся при этом желчные кислоты через воротную вену доставляются в печень, а из неё снова включаются в состав желчи. Всосавшись в лимфу и кровь, жиры поступают в общий кровоток и откладываются в жировых депо.
У человека в течении суток всасывается до 10-12 л жидкости. Всасывание воды начинается в желудке, но большая часть всасывается в тонком кишечнике
(до 8 л в сутки), остальная вода всасывается в толстом кишечнике (от 1.3 до 4 л в сутки).
ПИЩЕВАРЕНИЕ В ТОЛСТОМ КИШЕЧНИКЕ.
В толстом кишечнике происходит переваривание растительной клетчатки, всасывание воды, формирование каловых масс. Слизистая оболочка толстого кишечника выделяет небольшое количество кишечного сока богатого слизью и бедного ферментами. Растительная клетчатка под действием бактерий кишечника распадается, освобождающиеся при этом вещества подвергаются перевариванию под влиянием ферментов кишечного сока и всасываются. В результате всасывания большого количества воды жидкая пищевая кашица в толстом кишечнике становится более плотной. Формированию кала способствуют комочки слизи кишечного сока, которые склеивают частицы пищи. Кал содержит 75% воды, 25% сухого остатка (клетчатка, минеральные вещества, жиры и жироподобные вещества, азот, желчные пигменты, бактерии). Специфический запах кала обусловлен присутствием индола, скатола и отчасти метилмеркаптана и сероводорода, которые возникают при распаде аминокислот под влиянием бактерий толстого кишечника.
Дефекация – это опорожнение толстой кишки, оно наступает при раздражении рецепторов прямой кишки накопившимися в ней каловыми массами. Позыв на дефекацию возникает при повышении давления в прямой кишке до 40-50 см вод. ст. При этом происходит рефлекторное расслабление внутреннего и наружного сфинктеров заднего прохода, и перистальтическими сокращениями толстой кишки кал удаляется наружу. Помогают акту дефекации мышцы брюшной стенки, диафрагмы и мышцы, поднимающей задний проход. Рефлекторный центр непроизвольного акта дефекации находится в пояснично-крестцовом отделе спинного мозга. На этот центр оказывают регулирующее влияние продолговатый мозг, гипоталамус, кора большого мозга, осуществляя акт дефекации произвольно. Произвольный компонент акта дефекации состоит в нисходящих влияниях головного мозга на спинальный центр, в расслаблении наружного сфинктера заднего прохода, сокращении диафрагмы, брюшных мышц и мышцы, поднимающей задний проход.
Большая роль в процессе пищеварения принадлежит микрофлоре толстого кишечника: кишечной палочке, бактериям молочно-кислого брожения и др.
Положительная роль микрофлоры толстого кишечника состоит в следующем:
1) она расщепляет волокна растительной клетчатки, непереваренные в тонком кишечнике;
2) образует молочную кислоту, обладающую антисептическим действием;
3) инактивирует ферменты тонкого кишечника: энтерокиназу, трипсин, амилазу и др.
4) подавляет размножение патогенных микробов и предупреждает инфицирование организма, т.е. повышает иммунитет;
5) синтезирует витамины группы В: В6 (пиридоксин), В12 (цианокобаламин), Вс (фолиевую кислоту), РР (никотиновую кислоту), Н (биотин), К (антигеморрагический);
6) участвует в обмене белков, фосфолипидов, желчных и жирных кислот, билирубина, холестерина.
Негативная роль микрофлоры толстого кишечника заключается в том, что бактерии разрушают невсосавшиеся в тонком кишечнике аминокислоты, образуя для организма ядовитые вещества, в том числе индол, фенол, скатол и др. В норме эти вещества обезвреживаются в печени, но в отдельных случаях могут стать причиной заболеваний.
На микрофлору толстого кишечника влияют многие факторы: поступление микробов с пищей, особенности диеты, свойства пищеварительных соков (наличие лизоцима), моторика кишечника, наличие в слизистой оболочке кишечника лимфатических фолликулов, приём антибиотиков и сульфаниламидов и т.д.
ЛЕКЦИЯ № 15
Тема: Обмен веществ и энергии в организме. Процесс терморегуляции.
ПЛАН
1. Общая характеристика обмена веществ в организме.
2. Обмен белков
3. Обмен жиров
4. Обмен углеводов
5. Обмен воды и минеральных солей.
6. Общая характеристика обмена энергии. Основной обмен.
7. Витамины.
8. Терморегуляция
8.1. Температура тела у человека и изотермия.
8.2. Химическая и физическая терморегуляция.
8.3. Механизмы регуляции теплообмена, обмена веществ и энергии.
ЦЕЛЬ: Знать обмен веществ и энергии – определение, превращение веществ в организме, расходование энергии пищи на согревание организма, этапы освобождения энергии в организме человека, энергетический баланс, пищевой рацион, диету, обмен белков, функции белков, обмен углеводов, функции углеводов, обмен жиров, функции жиров, водно-солевой обмен, витаминный обмен, классификацию витаминов, источники витаминов, нормотермию, физиологические колебания температуры тела, характеристику теплопродукции и теплоотдачи, механизмы терморегуляции
Поступив в организм, молекулы пищевых веществ участвуют в множестве различных реакций. Эти реакции, а также остальные химические проявления жизнедеятельности называются обменом веществ, или метаболизмом. Пищевые вещества либо используются в качестве сырья для синтеза новых клеток, либо окисляются, доставляя организму энергию. Часть этой энергии необходима для непрерывного построения новых тканевых компонентов. Другая часть расходуется в процессе функционирования клеток: при сокращении мышц, передаче нервных импульсов, секреции клеточных продуктов. Остальная энергия освобождается в виде тепла.
Процессы обмена веществ принято разделять на анаболические и катаболические. Анаболизмом (ассимиляцией) называют химические процессы, при которых более простые вещества соединяются между собой с образованием более сложных веществ, что приводит к накоплению энергии, построению новой протоплазмы и росту. Катаболизмом (диссимиляцией) называют расщепление этих сложных веществ, приводящее к освобождению энергии. При этом происходит разрушение протоплазмы и расходование составляющих ее веществ.
Таким образом, сущность обмена веществ заключается:
1) в поступлении в организм из внешней среды различных питательных веществ;
2) в усвоении и использовании их в процессе жизнедеятельности как источников энергии и материала для построения тканей;
3) в выделении образующихся продуктов обмена во внешнюю среду.
В этой связи выделяются 4 специфические функции обмена веществ:
1) извлечение энергии из окружающей среды в форме химической энергии органических веществ;
2) превращение экзогенных веществ в строительные блоки, т.е. предшественники макромолекулярных компонентов клетки;
3) сборка белков, нуклеиновых кислот и других клеточных компонентов из этих строительных блоков;
4) синтез и разрушение тех биомолекул, которые необходимы для выполнения различных специфических функций данной клетки.
Обмен белков - это совокупность пластических и энергетических процессов превращения белков в организме, включая обмен аминокислот и продуктов их распада. Белки составляют основу всех клеточных структур и являются материальными носителями жизни. Биосинтез белков определяет рост, развитие и самообновление всех структурных элементов в организме и тем самым их функциональную надежность. Суточная потребность в белках (белковый оптимум) для взрослого человека в среднем составляет 100-120 г (при трате энергии 3000 ккал/сутки). В распоряжении организма должны быть все аминокислоты в определенном соотношении и количестве, иначе белок не может быть синтезирован. Многие составляющие белок аминокислоты (10 - валин, лейцин, изолейцин, лизин, аргинин, метионин, треонин, фенилаланин, триптофан, гистидин) не могут синтезироваться в организме и должны поступать с пищей. Это так называемые незаменимые аминокислоты. Другие аминокислоты, которые могут быть синтезированы в организме, называются заменимыми (их тоже 10: гликокол, аланин, глутаминовая кислота, глицин, тирозин, цистеин и др.). Исходя из этого, белки делят на биологически полноценные (с полным набором всех десяти незаменимых аминокислот) и неполноценные (при отсутствии одной или нескольких незаменимых аминокислот).
Основными этапами обмена белков являются:
1) ферментативное расщепление белков пищи до аминокислот и всасывание последних;
2) превращение аминокислот;
3) биосинтез белков;
4) расщепление белков;
5) образование конечных продуктов распада аминокислот.
Всосавшись в кровеносные капилляры ворсинок слизистой оболочки тонкого кишечника, аминокислоты по воротной вене поступают в печень, где они либо немедленно используются, либо задерживаются в качестве небольшого резерва. Часть аминокислот остается в крови и попадает в другие клетки тела, где они включаются в состав новых белков. Эксперименты с аминокислотами, меченными изотопами М215 (тяжелым азотом), показали, что белки тела непрерывно и быстро расщепляются и синтезируются заново. Период обновления общего белка в организме составляет у человека 80 дней. Если пища содержит больше аминокислот, чем это необходимо для синтеза клеточных белков, ферменты печени отщепляют от них аминогруппы МН2, т.е. производят дезаминирование. Другие ферменты, соединяя отщепленные аминогруппы с СО2, образуют из них мочевину, которая переносится с кровью в почки и выделяется с мочой. Углеродные цепи некоторых аминокислот, называемых "глкжогенными", могут превращаться в глюкозу или гликоген; углеродные цепи других аминокислот - "кетогенных" дают кетоновые тела. Белки как таковые практически не откладываются в депо. Поэтому белки, которые организм расходует после истощения запаса углеводов и жиров, - это не резервные белки, а ферменты и структурные белки самих клеток.
Нарушения обмена белков в организме могут быть количественные и качественные. О количественных изменениях белкового обмена судят по азотистому балансу, т.е. по соотношению количества азота, поступившего в организм с пищей и выделенного из него. В норме у взрослого человека при адекватном питании, как правило, количество введенного в организм азота равно количеству азота, выведенного из организма (азотистое равновесие). В случаях, когда поступление азота превышает его выделение, говорят о положительном азотистом балансе. При этом происходит задержка азота в организме. Наблюдается в период роста организма, во время беременности, при выздоровлении после тяжелых заболеваний. Когда количество выведенного из организма азота превышает количество поступившего азота, говорят об отрицательном азотистом балансе. Он отмечается при значительном снижении содержания белка в пище (белковом голодании).
Обмен жиров - это совокупность процессов превращения липидов (жиров) в организме. Жиры являются энергетическим и пластическим материалом, входят в состав оболочки и цитоплазмы клеток. Часть жиров накапливается в виде запасов, составляющих 10-30% массы тела. Основная масса жиров - это нейтральные липиды (триглицериды олеиновой, пальмитиновой, стеариновой и других высших жирных кислот). Суточная потребность в жирах для взрослого человека в среднем составляет 70-100 г. Биологическая ценность жиров определяется тем, что некоторые, ненасыщенные жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидоновая), необходимые для жизнедеятельности, являются незаменимыми и не могут образовываться в организме человека из других жирных кислот. Поэтому они должны обязательно поступать с пищей (растительные и животные жиры). Суточная потребность в незаменимых жирных кислотах для взрослого человека составляет 10-12 г.
Основными этапами жирового обмена являются:
1) ферментативное расщепление жиров пищи в желудочно-кишечном тракте до глицерина и жирных кислот и всасывание последних в тонком кишечнике;
2) образование липопротеидов в слизистой оболочке кишечника и в печени и транспорт их кровью;
3) гидролиз этих соединений на поверхности клеточных мембран ферментом липопротеидлипазой, всасывание жирных кислот и глицерина в клетки, где они используются для синтеза собственных липидов клеток органов и тканей. После синтеза липиды могут подвергаться окислению, выделяя энергию, и превращаться в конечном итоге в углекислый газ и воду (100 г жиров дает при окислении 118 г воды). Жир может трансформироваться в гликоген, а затем подвергаться окислительным процессам по типу углеводного обмена. При избытке жир откладывается в виде запасов в подкожной клетчатке, большом сальнике, вокруг некоторых внутренних органов.
С пищей, богатой жирами, человек принимает некоторое количество липоидов (жироподобных веществ) - фосфатидов и стери-нов. Фосфатиды необходимы организму для синтеза клеточных мембран, они входят в состав ядерного вещества, цитоплазмы клеток. Фосфатидами особенно богата нервная ткань. Главным представителем стеринов является холестерин. Он также входит в состав клеточных мембран, является предшественником гормонов коры надпочечников, половых желез, витамина В, желчных кислот. Холестерин повышает устойчивость эритроцитов к гемолизу, служит своеобразным изолятором для нервных клеток, обеспечивая проведение нервных импульсов. Нормальное содержание общего холестерина в плазме крови составляет по данным отечественных авторов 3.11-6.47 ммоль/л (120-250 мг%), по данным зарубежных авторов - 3.11-8.55 ммоль/л(120-330 мг%).
Патология жирового обмена проявляется чаще всего в общем увеличении нейтрального жира в организме, называемом общим ожирением, или тучностью. Причиной этого могут быть нейроэндокринные расстройства, а также избыточное питание, алкоголизм, малоподвижный образ жизни.
Особое значение имеет ожирение сердца, так как при этом жир откладывается не только в эпикарде, но и между мышечными волокнами, которые атрофируются. Это приводит к недостаточности сердечной деятельности.
Нарушение обмена холестерина заключается в очаговом накоплении его в интиме крупных артерий, что лежит в основе атеросклероза. С нарушением холестеринового обмена связано также образование желчных камней в желчном пузыре.
Обмен углеводов - это совокупность процессов превращения углеводов в организме. Углеводы являются источниками энергии для непосредственного использования (глюкоза) или образуют депо энергии (гликоген), являются компонентами ряда сложных соединений (нуклеопротеиды, гликопротеиды), используемых для построения клеточных структур.
Суточная потребность в углеводах взрослого человека в среднем составляет 400-500 г.
Основными этапами углеводного обмена являются:
1) расщепление углеводов пищи в желудочно-кишечном тракте и всасывание моносахаридов в тонком кишечнике;
2) депонирование глюкозы в виде гликогена в печени и мышцах или непосредственное ее использование в энергетических целях;
3) расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь по мере ее убыли в крови (мобилизация гликогена);
4) синтез глюкозы из промежуточных продуктов (пировиноградной и молочной кислот) и неуглеводных предшественников;
5) превращение глюкозы в жирные кислоты;
6) окисление глюкозы с образованием углекислого газа и воды.
Углеводы всасываются в пищеварительном канале в виде глюкозы, фруктозы и галактозы. Они поступают по воротной вене в печень, где фруктоза и галактоза превращаются в глюкозу, накапливающуюся в виде гликогена (полисахарид). Процесс синтеза гликогена в печени из глюкозы называется гликогенезом (в печени содержится в виде гликогена около 300 г углеводов). Часть глюкозы попадает в общий кровоток и разносится по всему организму, используясь как основной энергетический материал и как компонент сложных соединений (гликопротеиды, нуклеопротеиды и т.д.).
Глюкоза является постоянной составной частью (биологической константой) крови. Содержание глюкозы в крови человека в норме составляет 4.44-6.67 ммоль/л (80-120 мг%). При увеличении ее содержания в крови (гипергликемии) до 8.34-10 ммоль/л (150-180 мг%), она выводится с мочой в виде следов. При понижении уровня глюкозы в крови (гипогликемии) до 3.89 ммоль/л (70 мг%) появляется чувство голода, до 3.22 ммоль/л (40 мг%) - возникают судороги, бред и потеря сознания (кома).
175При окислении глюкозы в клетках для получения энергии она в конечном итоге превращается в углекислый газ и воду. Процесс распада гликогена в печени до глюкозы называется гликогенолизом. Процесс биосинтеза углеводов из продуктов их распада или продуктов распада жиров и белков называется гликонеогенезом. Процесс расщепления углеводов при отсутствии кислорода с накоплением энергии в АТФ и образованием молочной и пировиноградной кислот называется гликолизом.
Когда поступление глюкозы превышает непосредственную потребность в этом веществе, печень превращает глюкозу в жир, который откладывается про запас в жировых депо и может быть использован в будущем как источник энергии.
Нарушение нормального обмена углеводов проявляется прежде всего повышением содержания глюкозы в крови. Постоянная гипергликемия и глюкозурия, связанная с глубоким нарушением углеводного обмена, наблюдается при сахарном диабете. В основе этой болезни лежит недостаточность инкреторной функции поджелудочной железы. Вследствие недостатка или отсутствия инсулина в организме нарушается способность тканей использовать глюкозу, и она выводится с мочой. Более подробно эту патологию мы рассмотрим при изучении эндокринной системы.
Водно-солевой обмен - это совокупность процессов распределения воды и минеральных веществ между вне- и внутриклеточным пространствами организма, а также между организмом и внешней средой. Обмен воды в организме неразделимо связан с минеральным (электролитным) обменом. Распределение воды между водными пространствами организма зависит от осмотического давления жидкостей в этих пространствах, что во многом определяется их электролитным составом. От количественного и качественного состава минеральных веществ в жидкостях организма зависит протекание всех жизненно важных процессов. Механизмы, участвующие в регуляции водно-солевого обмена характеризуются большой чувствительностью и точностью.
Поддержание постоянства осмотического, объемного и ионного равновесия вне- и внутриклеточных жидкостей организма с помощью рефлекторных механизмов называется водно-электролитным гомеостазом. Изменение потребления воды и солей, избыточная потеря этих веществ и т.д. сопровождаются изменением состава внутренней среды и воспринимаются соответствующими рецепторами. Синтез поступающей в ЦНС информации завершается тем, что к почке - основному эффекторному органу, регулирующему водно-солевое равновесие, поступают нервные или гуморальные стимулы, приспосабливающие ее работу к потребностям организма.
Вода необходима любому животному организму и выполняет следующие функции:
1) является обязательной составной частью протоплазмы клеток и тканей; тело взрослого человека на 50-60% состоит из воды, т.е. она достигает 40-45 л;
2) является хорошим растворителем и переносчиком многих минеральных и питательных веществ, продуктов обмена;
3) принимает активное участие во многих реакциях обмена (гидролиз, набухание коллоидов, окисление белков, жиров, углеводов);
4) ослабляет трение между соприкасающимися поверхностями в теле человека;
5) является основным компонентом водно-электролитного гомеостаза, входя в состав плазмы, лимфы и тканевой жидкости;
6) участвует в регуляции температуры тела человека;
7) обеспечивает гибкость и эластичность тканей;
8) входит вместе с минеральными солями в состав пищеварительных соков.
Суточная потребность взрослого человека в воде в состоянии покоя составляет 35-40 мл на каждый килограмм массы тела, т.е. при массе 70 кг - в среднем около 2.5 л. Это количество воды поступает в организм из следующих источников:
1) вода, потребляемая в виде питья (1-1.1 л) и вместе с пищей (1-1.1л);
2) вода, которая образуется в организме в результате химических превращений питательных веществ (0.3-0.35 л).
Основными органами, удаляющими воду из организма, являются почки, потовые железы, легкие и кишечник. Почками в обычных условиях за сутки в виде мочи удаляется 1-1.5 л воды. Потовыми железами в покое через кожу в виде пота выделяется 0.5 л воды в сутки
(при усиленной работе и в жару - больше). Легкими в покое выдыхается за сутки в виде водяных паров 0.35 л воды (при учащении и углублении дыхания - до 0.8 л/сутки). Через кишечник с калом в сутки выделяется 100-150 мл воды. Соотношение между количеством поступившей в организм и выведенной из него воды составляет водный баланс. Для нормальной жизнедеятельности организма важно, чтобы приход воды полностью покрывал расход, иначе в результате потери воды наступают серьезные нарушения жизнедеятельности. Потеря 10% воды приводит к состоянию дегидратации (обезвоживания), при потере 20% воды наступает смерть. При недостатке воды в организме наблюдается перемещение жидкости из клеток в межтканевое пространство, а затем - в сосудистое русло. Как местные, так и общие нарушения водного обмена в тканях могут проявляться в форме отеков и водянки. Отеком называется накопление жидкости в тканях, водянкой - скопление жидкости в полостях организма. Жидкость, скапливающуюся в тканях при отеках и в полостях при водянке, называют трассудатом. Она прозрачная и содержит 2-3% белка. Отеки и водянку различных локализаций обозначают специальными терминами: отек кожи и подкожной клетчатки - анасарка (греч. ana - над и sarcos - мясо), водянка полости брюшины - асцит (греч. ascos - мешок), плевральной полости - гидроторакс, полости сердечной сорочки - гидроперикард, полости влагалищной оболочки яичка - гидроцеле. В зависимости от причин и механизмов развития различают сердечные, или застойные, отеки, почечные отеки, кахектические, токсические, травматические отеки и т.д.
Организм нуждается в постоянном поступлении не только воды, но и минеральных солей. Они поступают в организм с пищевыми продуктами и водой, за исключением поваренной соли, которая специально добавляется к пищевым продуктам.
Потребность организма в различных минеральных веществах весьма различна. Одни элементы, называемые макроэлементами, вводятся в организм в значительном количестве (в граммах и десятых долях грамма в сутки). К макроэлементам относятся натрий, магний, калий, кальций, фосфор, хлор. Другие элементы - микроэлементы (железо, марганец, кобальт, цинк, фтор, йод и др.) нужны организму в крайне малых количествах (в микрограммах - тысячных долях миллиграмма).
Функции минеральных солей:
1) являются биологическими константами гомеостаза;
2) создают и поддерживают осмотическое давление в крови и тканях (осмотическое равновесие);
3) поддерживают постоянство активной реакции крови (рН=7.36-7.42);
4) участвуют в ферментативных реакциях;
5) участвуют в водно-солевом обмене;
6) ионы натрия, калия, кальция, хлора играют большую роль в процессах возбуждения и торможения, мышечного сокращения, свертывания крови;
7) являются составной частью костей (фосфор, кальций), гемоглобина (железо), гормона тироксина (йод), желудочного сока (соляная кислота) и т.д.;
8) являются составными компонентами всех пищеварительных соков, которые выделяются в больших количествах.
Рассмотрим вкратце обмен натрия, калия, хлора, кальция, фосфора, железа и йода.
1) Натрий поступает в организм преимущественно в виде поваренной (столовой) соли. Является единственной минеральной солью, которая добавляется к пище. Растительная пища бедна поваренной солью. Суточная потребность в поваренной соли для взрослого человека составляет 10-15 г. Натрий активно участвует в поддержании осмотического равновесия и объема жидкости в организме, влияет на рост организма. Совместно с калием натрий регулирует деятельность сердечной мышцы, существенно изменяя ее возбудимость. Симптомы дефицита натрия: слабость, апатия, подергивание мышц, потеря свойства сократимости мышечной ткани.
2) Калий поступает в организм с овощами, мясом, фруктами. Суточное количество его - 1 г. Вместе с натрием участвует в создании биоэлектрического мембранного потенциала (калиево-натриевый насос), поддерживает осмотическое давление внутриклеточной жидкости, стимулирует образование ацетилхолина. При недостатке калия наблюдается торможение процессов ассимиляции (анаболизма), слабость, сонливость, гипорефлексия (снижение рефлексов).
3) Хлор поступает в организм в виде поваренной соли. Анионы хлора вместе с катионами натрия участвуют в создании осмотического давления плазмы крови и других жидкостей организма. Хлор входит также в состав соляной кислоты желудочного сока. Симптомов дефицита хлора у человека не обнаружено.
4) Кальций поступает в организм с молочными продуктами, овощами (зелеными листьями). Содержится в костях вместе с фосфором и является одной из важнейших биологических констант крови. Содержание кальция в крови человека в норме составляет 2.25-2.75 ммоль/л (9-11 мг%). Снижение кальция приводит к непроизвольным мышечным сокращениям (кальциевая тетания) и смерти вследствие остановки дыхания. Кальций необходим для свертывания крови. Суточная потребность в кальции - 0.8 г.
5) Фосфор поступает в организм с молочными продуктами, мясом, злаками. Суточная потребность в нем - 1.5 г. Вместе с кальцием содержится в костях и зубах, входит в состав макроэргических соединений (АТФ, креатинфосфат и др.). Отложение фосфора в костях
возможно только при наличии витамина В. При недостатке фосфора в организме наблюдается деминерализация костей.
6) Железо поступает в организм с мясом, печенью, бобами, сухофруктами. Суточная потребность - 12-15 мг. Является составной частью гемоглобина крови и дыхательных ферментов. В организме человека содержится 3 г железа, из которого 2.5 г находится в эритроцитах как составная часть гемоглобина, остальные 0.5 г входят в состав клеток организма. Недостаток железа нарушает синтез гемоглобина и как следствие приводит к малокровию.
7) Йод поступает с питьевой водой, обогащенной им при протекании через горные породы или со столовой солью с добавлением йода. Суточная потребность - 0.03 мг. Участвует в синтезе гормонов щитовидной железы. Недостаток йода в организме приводит к возникновению эндемического зоба - увеличению щитовидной железы (некоторые области Урала, Кавказа, Памира и т.д.).
Нарушение минерального обмена может приводить к заболеванию, при котором в почечных чайжах, лоханках и мочеточниках образуются камни разной величины, структуры и химического состава (почечнокаменная болезнь - нефролитиаз). Оно может способствовать также образованию камней в желчном пузыре и желчных протоках (желчнокаменная болезнь).
Витамины - поступающие с пищей незаменимые вещества, необходимые для поддержания жизненных функций организма. Основоположником учения о витаминах является отечественный ученый Н.И.Лунин (1880), а термин "витамин" был предложен К.Функом в 1911 г. В настоящее время известно более 50 витаминов.
Функции витаминов многообразны:
1) они являются биологическими катализаторами и активно взаимодействуют с ферментами и гормонами;
2) многие из них являются коферментами, т.е. низкомолекулярными компонентами ферментов;
3) принимают участие в регуляции процесса обмена веществ в виде ингибиторов или активаторов;
4) некоторые из них играют определенную роль в образовании гормонов и медиаторов;
5) отдельные витамины снижают воспалительные явления и способствуют восстановлению поврежденной ткани;
6) способствуют росту, улучшению минерального обмена, сопротивляемости к инфекциям, предохраняют от малокровия, повышенной кровоточивости;
7) обеспечивают высокую работоспособность. Заболевания, которые развиваются при отсутствии витаминов в пище, называются авитаминозами. Функциональные нарушения, возникающие при частичной недостаточности витаминов, - это гиповитаминозы. Заболевания, вызываемые избыточным потреблением витаминов, называются гипервитаминозами.
Витамины принято обозначать буквами латинского алфавита, химическими и физиологическими названиями (физиологическое название дается в зависимости от характера действия витамина). Например, витамин С - аскорбиновая кислота, антицинготный витамин, витамин К - викасол, антигеморрагический и т.д.
По растворимости все витамины делят на 2 большие группы: водорастворимые - витамины группы В, витамин С, витамин Р и др.; жирорастворимые - витамины А, В, Е, К, Р. Рассмотрим кратко некоторые витамины из этих групп.
Водорастворимые витамины.
1) Витамин С - аскорбиновая кислота, антицинготный. Суточная потребность - 50-100 мг. При отсутствии витамина С у человека развивается цинга (скорбут): кровоточивость и разрыхление десен, выпадение зубов, кровоизлияния в мышцах и суставах. Костная ткань становится более пористой и хрупкой (могут быть переломы). Возникает общая слабость, вялость, истощение, пониженная сопротивляемость к инфекциям.
2) Витамин В1 - тиамин, антиневрин. Суточная потребность - 2-3 мг. При отсутствии витамина б! развивается заболевание "бери-бери": полиневрит, нарушение деятельности сердца и желудочно-кишечного тракта.
3) Витамин В2 - рибофлавин (лактофлавин), антисеборейный. Суточная потребность - 2-3 мг. При авитаминозе у взрослых наблюдается поражение глаз, слизистой рта, губ, атрофия сосочков языка, себорея, дерматит, падение веса; у детей - задержка роста.
4) Витамин В3 - пантотеновая кислота, антидерматитный. Суточная потребность - 10 мг. При авитаминозе возникает слабость, быстрая утомляемость, головокружение, дерматиты, поражение слизистых оболочек, невриты.
5) Витамин В6 - пиридоксин, антидерматитный (адермин). Суточная потребность - 2-3 мг. Синтезируется микрофлорой толстого кишечника. При авитаминозе наблюдается дерматит у взрослых. У младенцев специфическим проявлением авитаминоза являются судороги (конвульсии) по типу эпилептиформных.
6) Витамин В12 - цианокобаламин, антианемический. Суточная потребность - 2-3 мкг. Синтезируется микрофлорой толстого кишечника. Влияет на кроветворение и предохраняет от злокачественной анемии Т.Адиссона-А.Бирмера.
7) Виатмин Вс - фолиевая кислота (фолацин), антианемический. Суточная потребность –
3 мг. Синтезируется в толстом кишечнике микрофлорой. Влияет на синтез нуклеиновых кислот, кроветворение и предохраняет от мегалобластной анемии.
1818) Витамин Р - рутин (цитрин), капилляроукрепляющий витамин. Суточная потребность - 50 мг. Уменьшает проницаемость и ломкость капилляров, усиливает действие витамина С и способствует накоплению его в организме.
9) Витамин РР - никотиновая кислота (никотинамид, ниацин), противопеллагрический. Суточная потребность - 15 мг. Синтезируется в толстом кишечнике из аминокислоты триптофана. Предохраняет от пеллагры: дерматита, диареи (поноса), деменции (нарушения психики).
Жирорастворимые витамины.
1) Витамин А - ретинол, противоксерофтальмический. Суточная потребность - 1.5 мг. Способствует росту и предохраняет от куриной слепоты (гемералопии), повреждения роговицы глаза (ксерофтальмии), сухости роговицы и конъюнктивы. Предшественником витамина А является каротин, содержащийся в растениях: моркови, абрикосах, листьях петрушки.
2) Витамин В - кальциферол, противорахитический. Суточная потребность - 5-10 мкг, для детей грудного возраста - 10-25 мкг. гегулирует обмен кальция и фосфора в организме и предохраняет от рахита. Предшественником витамина ^ в организме является 7-дегидрохолестерин, который под действием ультрафиолетовых лучей в тканях (в коже) превращается в витамин.
3. Витамин Е - токоферол, противостерильный витамин. Суточная потребность - 10-15 мг. Обеспечивает функцию размножения, нормальное протекание беременности.
4. Витамин К - викасол (филлохинон), антигеморрагический витамин. Суточная потребность - 0.2-0.3 мг. Синтезируется микрофлорой толстого кишечника. Усиливает биосинтез протромбина в печени и способствует свертыванию крови.
5. Витамин Р - комплекс ненасыщенных жирных кислот (линоле-вая, линоленовая, арахидоновая) необходим для нормального жирового обмена в организме. Суточная потребность - 10-12 г.
Питание - сложный процесс поступления, переваривания, всасывания и усвоения организмом пищевых веществ, необходимых для покрытия его энергетических трат, построения и возобновления клеток, тканей и регуляции функций. В процессе питания пищевые вещества поступают в пищеварительные органы, подвергаются различным изменениям под действием пищеварительных ферментов, попадают в циркулирующие жидкости организма и таким образом превращаются в факторы его внутренней среды.
Питание обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма при условии его снабжения необходимым количеством белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществ и воды в нужных для организма соотношениях. При сбалансированном питании основное внимание уделяется так называемым незаменимым компонентам пищи, которые не синтезируются в самом организме и должны поступать в него в необходимых количествах с пищей. К таким компонентам относятся незаменимые аминокислоты, незаменимые жирные кислоты, витамины. Незаменимыми компонентами являются также многие минеральные вещества и вода. Оптимальными для питания практически здорового человека является соотношение белков, жиров и углеводов в пищевом рационе, близкое 1:1:4.
ОБМЕН ЭНЕРГИИ. ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ.
Для жизнедеятельности организма необходима энергия. Она существует в нем в четырех основных формах: химической, механической, электрической и тепловой. Центральное место из этих форм принадлежит химической энергии (АТФ), которая может необратимо превращаться во все другие виды энергии. Таким образом, обмен энергии - это совокупность процессов превращения различных форм энергии между собой, а также накопление и использование макроэргических соединений. Макроэргическими (высокоэнергетическими) соединениями называются биологически активные органические соединения, обладающие непрочной химической связью, при расщеплении которой выделяется достаточное количество свободной энергии для совершения полезной работы в клетке: синтеза химических соединений, транспорта веществ против градиента их концентрации, мышечного сокращения и т.д.
Энергия расходуется на процессы синтеза клеток, на осуществление различных физиологических функций, на внешнюю работу, поддержание температуры тела и т.д. Продолжение жизни возможно лишь при постоянном пополнении запасов энергии, что и происходит благодаря приему пищи. При окислении 1 г жира в организме освобождается 9.3 ккал, 1 г белка и углеводов - соответственно по 4.1 ккал.
Килокалория (ккал) - количество тепла (энергии), необходимое для повышения температуры 1 кг воды на 1°С. Наибольшая часть освобождающейся в организме энергии переходит в тепловую и только одна пятая часть (20%) переходит в механическую энергию. В электрическую превращается незначительная часть освобождающейся энергии. В конечном итоге все виды энергии отдаются в окружающую среду преимущественно в виде тепловой энергии.
Соотношение количества энергии, поступающей с пищей, и энергии, расходуемой организмом, называется энергетическим балансом. Он может быть положительным, равновесным и отрицательным. При избыточном питании, превышающем действительные расходы энергии, энергетический баланс положительный, происходит накопление энергетических запасов за счет увеличения массы жировой ткани. В условиях недостаточного питания энергетический баланс отрицательный, запасы энергобогатых веществ уменьшаются. Чтобы иметь представление о количестве расходуемой организмом энергии, достаточно измерить количество тепла, которое выделяется во внешнюю среду.
Обмен энергии человека, или так называемый общий обмен, складывается из основного обмена и рабочей прибавки. Основной обмен - это минимальный уровень обмена веществ и энергетических затрат бодрствующего человека в состоянии мышечного и психического покоя, натощак и при температуре окружающей среды 18-20°С. Рабочая прибавка - это увеличение энергетических затрат организма при мышечной работе. Для мужчин среднего возраста (примерно 35 лет), среднего роста (примерно 170 см) и со средней массой тела (примерно 70 кг) основной обмен равен 1 ккал на 1 кг массы тела в час, или 1700 ккал в сутки. У женщин той же массы он примерно на 5-10% ниже. У детей он выше, чем у взрослых. В пожилом возрасте основной обмен снижается. В условиях основного обмена энергия расходуется на поддержание жизнедеятельности организма, работу внутренних органов, поддержание температуры тела.
При лихорадочных заболеваниях (малярия, брюшной тиф, туберкулез и др.), гиперфункции щитовидной железы основной обмен может повышаться до 150%. При гипофункции гипофиза, щитовидной железы, половых желез основной обмен понижается, усиливается отложение жира.
После приема пищи интенсивность обмена веществ и энергетические затраты организма увеличиваются по сравнению с их уровнем в условиях основного обмена. Это влияние принятой пищи на обмен веществ и энергозатраты получило название специфического динамического действия пищи. При белковой пище обмен увеличивается в среднем на 30%, при питании жирами и углеводами - на 15%.
Общий расход энергии зависит от профессии человека и характера его отдыха (занятия спортом, туризмом и т.д.). Суточный расход энергии для людей умственного труда, в том числе и для студентов медицинских училищ, составляет 3000 ккал, а для лиц, занимающихся очень тяжелым физическим трудом, около 5000 ккал/сутки.
Температура тела человека, несмотря на колебания температуры окружающей среды, непрерывно поддерживается на относительно постоянном уровне. Это постоянство температуры тела носит название изотермии. Стабильная температура тела - одна из важнейших биологических констант. Постоянная температура, значительно превышающая обычную температуру внешней среды, обеспечивает высокую скорость химических реакций внутри организма и высокую интенсивность всех процессов жизнедеятельности. Способность организма человека противостоять воздействию холода и тепла, сохраняя изотермию, не беспредельна. При чрезмерно низкой или высокой температуре окружающей среды защитные терморегуляторные механизмы оказываются уже недостаточными, температура организма соответственно начинает понижаться или повышаться. В первом случае развивается состояние гипотермии, во втором - состояние гипертермии.
В организме человека принято различать две температурные зоны: внутреннюю - "ядро" и наружную - "оболочку". "Ядро" (мозг, органы грудной клетки, брюшной полости, малого таза) характеризуется относительно стабильной температурой в диапазоне от 37 до 38.5°С. "Оболочка" (кожа, большая часть скелетной мускулатуры и костной системы) имеет более низкую температуру в диапазоне 25-34°С и призвана поддерживать изотермию "ядра". Температура внутренних органов зависит от интенсивности обменных процессов. Наиболее интенсивно обменные процессы протекают в печени, которая является самым "горячим" органом тела: температура в ней равна 38-38.5°С. В обычных условиях кровь, проходя по сосудам "ядра", нагревается в активных тканях (тем самым охлаждая их), а проходя по сосудам "оболочки", отдает тепло тканям кожи и охлаждается (одновременно согревая их).
Широко используемый термин "температура тела", как правило, относится к температуре внутренних областей тела, т.е. "ядра". Однако трудности измерения и различия в величине ее заставляют измерять температуру тела в более доступных местах: в подмышечной впадине, полости рта, прямой кишке. У взрослого человека принято измерять температуру тела в подмышечной впадине. В норме подмышечная температура тела находится в диапазоне 36-37°С. В клинике часто (особенно у грудных детей) измеряют температуру в прямой кишке, где она выше, чем в подмышечной впадине, и равна у здорового человека 37.2-37.6°С. Суточные колебания температуры тела весьма характерны: наиболее высокая температура наблюдается во второй половине дня в 16-18 часов, наиболее низкая в 3-4 часа утра. В течение суток температура тела обычно колеблется в пределах 0.5-0.7°С.
Способность организма человека поддерживать изотермию, или тепловой гомеостаз, обеспечивается за счет взаимосвязанных процессов - теплообразования и теплоотдачи. При этом необходимо, чтобы теплообразование равнялось теплоотдаче. Такое взаимосочетание процессов теплообразования и теплоотдачи достигается с помощью физиологических механизмов терморегуляции.
Процесс образования тепла в организме называется химической терморегуляцией, процесс, обеспечивающий удаление тепла из организма, называется физической терморегуляцией. Химическая терморегуляция имеет особенно большое значение при низкой температуре среды. Образование тепла происходит в результате окислительных экзотермических реакций в различных тканях и органах (в мышцах -60%, печени - 30%, почках, легких, желудке - 10%). Главную роль в теплопродукции у человека играют мышцы и печень.
Пути повышения теплопродукции при действии холода:
1) произвольная мышечная деятельность; небольшая двигательная активность ведет к увеличению теплообразования на 50-80%, а тяжелая мышечная работа - на 400-500%, т.е. в 4-5 раз;
2) непроизвольное сокращение мышц, проявляющееся в виде холодовой дрожи (озноба), повышает энергетический обмен и образование тепла в 2-4 раза;
3) рефлекторное повышение интенсивности обменных процессов в мышечной ткани без ее сокращения (так называемый несократительный мышечный термогенез);
4) интенсификация образования тепла печенью и почками.
При повышении температуры окружающей среды теплообразование в организме уменьшается вследствие рефлекторного снижения обмена веществ.
При повышении или понижении температуры окружающей среды рефлекторно изменяется не только теплообразование, но и теплоотдача, причем при понижении температуры отдача тепла уменьшается, а при повышении температуры - увеличивается.
Физическая терморегуляция (т.е. теплоотдача) осуществляется следующими физическими процессами:
1) конвекцией, т.е. путем движения и перемещения нагреваемого телом воздуха;
2) радиацией, т.е. путем теплоизлучения (отдачи тепла телом в виде лучистой энергии инфракрасных лучей);
3) теплопроведением, т.е. отдачей тепла веществам, непосредственно соприкасающимся с поверхностью тела;
186
4) испарением воды с поверхности кожи и легких.
У человека в обычных условиях потеря тепла путем тешюпроведе-ния имеет небольшое значение, так как воздух и одежда являются плохими проводниками тепла. Одним из главных путей теплоотдачи человека при температуре воздуха 20°С является радиация (66% общей потери тепла организмом). При температуре наружного воздуха 35-37°С и более единственным способом отдачи тепла становится испарение воды с поверхности кожи и альвеол легких. В основном теплоотдача у человека осуществляется через кожу. Конвекция и радиация тесно связаны с функцией сосудистой системы.
При высокой температуре наружного воздуха (от 22 до 35°С) сосуды внутренних органов суживаются, кожные сосуды расширяются, теплоотдача повышается. В условиях более низкой температуры внешней среды (менее 18°С) сосуды внутренних органов расширяются, а кожные сосуды суживаются. Теплоотдача уменьшается, т.е. происходит накопление тепла. В целом при повышении температуры внешней среды в организме человека теплопродукция уменьшается, теплоотдача увеличивается, при понижении температуры - наоборот: теплопродукция увеличивается, теплоотдача уменьшается.
сохранения изотермии происходит интенсивное испарение пота. На испарение 1 мл пота при температуре При температуре наружного воздуха, равной или выше температуры тела человека, для тела человека затрачивается 0.58 ккал тепла. Этот путь теплоотдачи осуществляется главными образом за счет функций потовых желез. Испарение влаги с поверхности легких и дыхательных путей у человека играет меньшую роль, так как с выдыхаемым воздухом за сутки испаряется всего 350 мл воды. С потом же обычно человек теряет за сутки в среднем около 500 мл воды, а с ним около 300 ккал тепла. При температуре наружного воздуха 36°С для поддержания изотермии необходимо испарение 4.5 л воды с затратой 2500-2800 ккал тепла. При тяжелой мышечной работе человек может выделять до 9-12 л пота в день, а в горячих цехах даже до 15л.
Следует помнить, что испарение воды зависит от относительной влажности воздуха. В насыщенном водяными парами воздухе вода испаряться не может. Поэтому при большой влажности воздуха, когда испарение воды затруднено, жара переносится тяжело, может возникнуть перегревание тела (гипертермия) и развиться тепловой удар. Температура тела, при которой наступает расстройство сознания (бред), находится в диапазоне 40-41°С, а при температуре тела выше 43°С наступает гибель организма.
Регуляция процессов теплообмена, обмена веществ и энергии осуществляется двумя механизмами:
1) рефлекторно - по механизму безусловных и условных рефлексов;
2) гуморально.
Безусловнорефлекторная регуляция теплообмена состоит в том, что любые колебания температуры окружающей среды воспринимаются холодовыми (их на коже человека 250 тысяч) и тепловыми (их соответственно около 30 тысяч) рецепторами кожи. Они возбуждаются при повышении температуры среды на 0.007°С и понижении - на 0.012°С. От терморецепторов нервные импульсы по афферентным (чувствительным) путям через спинной мозг достигают промежуточного мозга и коры. Основным подкорковым центром терморегуляции и регуляции температуры человека является гипоталамус. Установлено, что передние отделы (ядра) гипоталамуса контролируют механизмы физической терморегуляции (изменение просвета сосудов, интенсивности потоотделения), т.е. являются центром теплоотдачи, а задние отделы (ядра) - контролируют химическую терморегуляцию и являются центром теплообразования. Гипоталамус поэтому называют термостатом организма. Возбуждение из гипоталамуса передается по эфферентным нервам, главным образом симпатическим, к органам теплообразования (мышцы, печень и др.) и теплоотдачи (сосуды, потовые железы) и изменяет их деятельность.
Большую роль в терморегуляции играет кора большого мозга, что доказано опытами по условнорефлекторному повышению теплообразования у животных и человека. Например, в этих опытах звук свистка сочетался с подвешиванием собаке на спину груза массой 16 кг на 15 минут. Температура у собаки от подвешивания груза повышалась на 0.3-0.8°С. После нескольких повторений этого сочетания в дальнейшем только один звук свистка вызывал повышение температуры. В другом опыте собаку на несколько часов помещали в комнату с температурой 22°С; в этой обстановке температура у собаки повышалась. Через несколько дней собака была помещена в эту же комнату, однако температура комнаты на этот раз была равна 10°С. Несмотря на это, температура тела собаки все равно повысилась. Как в первом, так и во втором случае у собаки был выработан условный рефлекс на увеличение теплообразования.
Было выполнено наблюдение и над проводниками товарных вагонов, которые целыми часами в зимнюю холодную погоду стояли на открытых площадках во время движения поезда. Как показали исследования, у них происходило увеличение теплообразования. Однако у этих же проводников теплообразование не увеличивалось, если они находились не в пути, а на тормозной площадке вагона в городе или во дворе здания лаборатории.
В регуляции теплообмена участвует и гуморальный механизм. Гормон щитовидной железы - тироксин, повышая обмен веществ, увенчивает теплообразование. Поэтому поступление тироксина в кровь увеличивается при охлаждении организма. Гормон мозгового слоя надпочечника - адреналин усиливает окислительные процессы, увеличивая тем самым образование тепла. Одновременно он суживает сосуды кожи, вызывая за счет этого уменьшение теплоотдачи.
Регуляция обмена веществ и энергии в организме осуществляется нервной и эндокринной системами. Основным отделом ЦНС, регулирующим все виды обменных и энергетических процессов, является также гипоталамус. В нем расположены центры регуляции обмена белков, жиров, углеводов, воды и солей.
На обменные процессы большое влияние оказывают эндокринные железы. Гормоны тироксин, соматотропин, инсулин, половые гормоны усиливают синтетические процессы, особенно в отношении белка. Гормоны коры надпочечника и щитовидной железы в больших количествах усиливают катаболизм, т.е. распад белков. Гормон липокаин способствует утилизации жиров. Гормон инсулин регулирует углеводный обмен, тормозит мобилизацию жира из жировой ткани. Антидиуретический гормон, или вазопрессин, усиливает обратное всасывание воды из канальцев почек в кровь. Альдостерон - гормон коры надпочечника сохраняет в организме натрий и увеличивает выведение калия, активно участвуя таким образом в регуляции минерального обмена.
ЛЕКЦИЯ № 16
Тема: Анатомо-физиологические аспекты потребности выделять. Общие вопросы, анатомия и физиология процесса выделения и выделительной системы. Анатомия и физиология мочевой системы.
План:
