Физиология человека. Ситуационные задачи.
«Если я рассуждаю логично, это значит только то, что я не сумасшедший, но вовсе не доказывает, что я прав.» Иван Петрович Павлов
1. Жидкие ткани организма.
А) Двое однояйцевых близнецов проживали в детском доме до 23 лет. В рамках плановых осмотрах, братья периодически сдавали кровь на анализы, в том числе, производилось определение количества эритроцитов. На протяжении последних лет жизни в детском доме, эта величина у обоих братьев колебалась в районе 4.7E+12 - 5.0E+12 на литр. После 23 лет братья были вынуждены разъехаться по разным местам жительства. Так получилось, что они по прежнему продолжают сдавать кровь на определение числа эритроцитов. Но теперь, у одного из них количество эритроцитов в его крови достигало 6.5Е+12 на литр. Если считать, что причина связана с окружающей средой, подумайте, чем теперь отличаются места проживания близнецов?
Б) Опишите кратко, цепь событий в организме, приведших к увеличению эритропоэза у одного из близнецов.
1A Брат, у которого повысилось содержание эритроцитов на литр крови повидимому переехал в местность с пониженным парциальным давлением кислорода в воздухе. Вероятнее всего новое место жительства расположено гдето в высокогорных регионах
1Б В связи с пониженным парциального давления кислорода в воздухе у человека развилась гипоксия. Из-за того, что он остается в этой местности длительное время, гипоксия спровоцировала снижение распада гипоксического индуцибельного фактора (HIF), который, соответственно, способствовал усилению синтеза эритропоэтина и, далее, эритропоэза
2. Физиология возбудимых тканей.
А) Почему, при использовании препаратов, механизм действия которых связан с блокировкой натриевых каналов (таких как например бупивакаин или лидокаин) изменяется мембранный потенциал покоя у нейронов?
Б) Как скажется на МПП сдвиг баланса катионов Na+ в сторону поступления в нейрон если баланс K+ не останется неизменным
2А Действие данных препаратов приведет к увеличение МПП, т.к. из-за блокировки натриевых каналов ток ионов из клетки не будет компенсироваться "перекачиванием" катионов натрия в обратном направлении, что приведет к гиперполяризации мембраны
2Б В норме при работе "натрий-калиевого насоса" на 2 поступающих в клетку катиона К+ приходится 3 выводимых из клетки Na+, из-за чего внутренняя сторона мембраны имеет отрицательный заряд. При увеличении поступления Na+ в клетку (снижение вывода их из клетки) будет происходить снижение разности потенциалов и деполяризация мембраны
3. Физиология возбудимых тканей.
А) Каково специфическое действие цианидов в области мембраны нейрона?
Б) Почему гиперполяризация мембраны нервной клетки может вести к снижению и утрате возбудимости?
3А Воздействие цианидов приводит к блокировке дыхательных ферментов и прекращению синтеза новых АТФ, что в свою очередь приведет к остановке натрий-калиевого насоса, деполяризации мембраны и утрате возбудимости
3Б Возрастание разницы между мембранным потенциалом и критическим уровнем деполяризации с возникновением потенциала действия. Соответственно возникновение возбуждения требует более высокой силы раздражителя
4. Физиология возбудимых тканей.
А) Какой раздражитель поможет отличить друг от друга морфологически сходные фрагменты скелетной и гладкомышечной тканей внутренних органов?
Б) Если один из образцов гладкомышечных тканей взят из стенки кишечника, по какому функциональному признаку, без дополнительных внешних воздействий, возможно его определениев условиях, обеспечивающих временное сохранение жизнедеятельности (например физиологический раствор)?
4А Таким раздражителем могут быть например ацетилхолин и адреналин. Подведение первого вызовет ритмические сокращения образца гладкомышечных тканей, тогда как раствор адреналина вызовет спастическое сокращение образца из скелетной мускулатуры
4Б В данном случае таким признаком может служить наличие автоматии, которая характерна более всего для гладкомышечных тканей ЖКТ
5. Физиология дыхания.
А) Каким образом лихорадка, характерная для различных воспалительных процессов, влияет на оксигемоглобин? Что происходит с кривой диссоциации оксигемоглобина? Как это влияет на газообмен в тканях и внешнее дыхание?
Б) Пациента, доставленного в больницу на "скорой" с пожара, срочно поместили в барокамеру. Объясните, что за процедура необходима пациенту, чем обусловлена эта необходимость?
5А Повышение температуры крови приводит к снижению сродства гемоглобина к кислороду, что приводит к увеличению диссоциации оксигемоглобина и облегчению газообмена в тканях. В то же время частота дыхания увеличивается в связи со снижением эффективности оксигенации крови в легких. Кривая диссоциации сдвигается вправо
5Б В данному случае пациенту очевидно потребовалась гипербарическая оксигенация крови. Эта процедура может помочь при снижении способности гемоглобина переносить кислород, т.к. позволяет насытить кислородом сыворотку крови и таким образом обеспечить его доставку к тканям. Учитывая, что пациент доставлен с пожара, - вероятнее всего у него произошло отравление продуктами горения (угарным газом)
6. Обмен веществ.
А) Какое количество белка должно распасться для того, чтобы с мочой выделилось 20 г мочевины?
Б) В норме количество синтезируемого и распадающегося белка в организме взрослого человека совпадают - "азотистое равновесие". Какое количество белка необходимо потреблять взрослому человеку с массой тела 80 кг. для сохранения такого азотистого баланса, если известно, что "коэффициент изнашивания" у здорового взрослого человека лежит в диапазоне от 0,028 до 0,075 г азота на 1 кг.?
6А В среднем 95% азота, выделяющегося при после распада белка, выделяется в виде мочевины. Формула мочевины (NH2)2CO, MW = 60.06, MW атомарного азота (в данном случае именно он будет лимитирующим фактором) = 14.0067, соответственно в 60.06 г (1 Моль) мочевины - 28.0134 г. азота, а в 20 г. мочевины - 9.328 г. азота. Учитывая, что в белке содержится в среднем 16% азота, 9.328 г. азота содержится в 100 * 9.328 / 16 = 58.3 г. белка. Но нужно учесть, что 5% азота, полученного от распада белка, выделяется иными путями. То есть при распаде 58.3 г белка на самом деле с мочевиной выделится 0.95 * 9.328 = 8.8616 г азота, а для 9.328 г. азота потребуется 61.37 г. белка (61.4 г.)
6Б Коэффициент изнашивания - количество белка, распадающегося в организме в норме в состоянии покоя, выраженное через экскрецию эндогенного азота, образовавшегося независимо от поступления с пищей. Таким образом, в человеческом организме с массой 80 кг. будет ежедневно распадаться столько белка, что экскреция азота составит 2.24 - 6 г. Для восполнения этой потери, минимальное потребление белка составит от 2.24 * 6.25 = 14 до 6 * 6.25 - 38 г
7. Терморегуляция.
А) При стремительно развивающейся гипоксии, пациентов могут вводить в состояние искусственной гипотермии, при которой потребление О2 тканями значительно снижается из-за замедления в них метаболических процессов. При этом физические факторы часто сочетают с химическими. Объясните, для чего могут применяться в этом случае миорелаксанты.
Б) Какова роль адренолитиков (симпатолитиков)?
7А Миорелаксанты - препараты, нарушающие прохождение нервного импульса через нервно-мышечные синапсы к мышцам и, таким образом, провоцирующие расслабление мускулатуры, обездвиживание и, как следствие, сократительного термогенеза. Соответственно баланс смещается в сторону преобладания теплоотдачи
7Б Адренолитики снижают симпатические влияния, в том числе, на кровеносные сосуды снижая количество нейромедиаторов в области окончаний постганглионарных адренергических волокон и, таким образом, провоцируют расширение периферических сосудов, что, опять-таки, приводит к повышению теплоотдачи
8. Выделение.
А) При гидростатическом давлении в капиллярах клубочков (порядка 55 мм. рт. ст.) и нормальном онкотическом давлении белка в плазме и давлении в капсуле Боумена-Шумлянского порядка 12 мм. рт. ст., фильтрационное давление в капиллярах клубочка составит - ? Находится ли это значение в пределах нормы?
Б) Какие внепочечные факторы приведут к полному прекращению фильтрации без изменения химического состава крови?
8А Фильтрационное давление напрямую зависит от гидростатического давления в капиллярах, а также от противодействующих онкотического давления и давления в капсуле Боумена-Шумлянского. Нормальное онкотическое давление составляет 20 - 28 мм. рт. ст. Таким образом фильтрационное давление в данном случае составит от 55 - (28 + 12) = 15 мм. рт. ст. до 55 - (20 + 12) = 23 мм. рт. ст. Эти значения в пределах нормы
8Б Таким фактором является артериальное давление, от которого зависит гидростатическое давление в капиллярах. Последнее остается неизменным при общем системном давлении в пределах 70 - 180 мм. рт. ст. Считается, что падение артериального давления ниже 50 мм. рт. ст. приводит к полной остановке фильтрации
9. Физиология пищеварения.
А) У пациентов, страдающих от такого наследственного заболевания, как целиакия, которое сопровождается повреждением ворсинчатого слоя кишечника, часто наблюдаются анемические явления. Объясните, какая связь между наследственным заболеванием и анемией.
Б) Поражения каких отделов пищеварительной системы, помимо кишечника, также могут быть причиной такого рода анемий?
9А Одна из функций пищеварительной системы - гемопоэтическая. Ткани кишечника служат депо железа, всасывание железа происходит в 12-перстной кишке, начальной области тощей кишки, в области подвздошной кишки происходит всасывание витамина B12. При целиакии повреждение ворсинчатого слоя может приводить к нарушению всасывания железа и витамина B12. Последний необходим в процессе созревания и деления ядер эритроидных клеток в кроветворных тканях. При недостатке B12 в костном мозге происходит замедление образование эритроцитов, при этом образуются крупные эритроциты - мегалоциты с резко укороченным сроком жизни. Замедленное поступление в кровяное руслов эритроцитов и быстрое их разрушение ведет к анемии. В данном случае анемия (чаще всего) железодефицитная, либо B12-дефицитная
9Б Другим отделом может стать желудок, т.к. "внутренний фактор" (фактор Касла), участвующий в усваивании витамина B12, синтезируется париетальными клетками желудка
10. Стресс.
А) Рассмотрим две ситуации. Иванов устраивается на работу в компанию А, прошел сложное и ответственное собеседование. После собеседования Иванов ощущает особую ясность мышления, приподнятое настроение, даже начинавшаяся легкая простуда куда-то делась. Петров, напротив, уже давно работает в этой компании. У постоянные переработки, нарушения сроков завершения проектов, проблемы с начальством - повседневная реальность для Петрова, он уже длительное время испытывает постоянный стресс. Соответственно у него наблюдается повышенная раздражимость и, часто, подавленное настроение, снижение работоспособности, памяти и концентрации внимания, нарушение сна и пр. Иммунитет у Петрова, похоже, тоже снизился - он часто болеет. Какие эндокринные регуляторные механизмы задействованы в развитии наблюдающихся эффектов?
Б) Чем обусловлена разница в проявлениях и длительных эффектах стресса в этих двух случаях?
10А При стрессовых реакциях эндокринная регуляция выражается в выделении мозговым веществом надпочечников катехоламинов (адреналин), корковым веществом надпочечников - глюкокортикоидов(кортизол)
10Б Для острого стресса более характерна активизация выделения катехоламинов, а для хронического - глюкокортикоидов. Выброс первых способствует улучшению кровоснабжения всех органов и тканей, и в первую очередь - мозга, сердца, мышц, улучшению иммунитета и подавлению воспалительных реакций и пр. При этом катехоламины после высвобождения из клеток быстро распадаются на физиологически нейтральные соединения. Длительное же воздействие глюкокортикоидов чревато серьезными проблема со здоровьем: метаболические нарушения - обмен липидов и ожирение, повышение толерантности к инсулину и, как следствие, повышение глюкозы в крови и повышение вероятности сахарного диабета (II типа). Постоянно высокие уровень кортизола негативно влияет на клетки иммунной системы - снижение иммунитета, повышается риск таких заболеваний как атеросклероз и ишемическая болезнь сердца и пр.