Нормальная Физиология для ММА. Физиология возбудимых тканей

1. Физиология возбудимых тканей

Нормальная Физиология для ММА
Физиология возбудимых
тканей
Лекция 3.

2.

3. Основные понятия:

Раздражимость – способность ткани отвечать на действие какоголибо фактора внешней или внутренней среды определенной
биологической реакцией (изменение формы, структуры, роста, процессов
обмена, образования тепла, химических веществ, потенциалов т.д.);
Возбудимость - свойство клеточных мембран отвечать на действие
раздражителя изменением ее ионной проницаемости и формированием
возбуждения;
Возбуждение - биологический процесс или состояние ткани,
возникающее при действии раздражителя, характеризующийся сменой
заряда мембраны и распространением;
Общие признаки:
изменение уровня обменных процессов,
выделение тепловой, химической энергии.
Специфические признаки:
изменение электрических процессов;
изменение функции: нервной - генерация нервных импульсов, для
мышечной ткани - сокращение, железистой - выделение секрета.

4.

5. Классификация раздражителей

Раздражитель - фактор внешней или внутренней
среды, изменяющий состояние возбудимых
структур.
По природе:
механические - ушибы, переломы, порезы и др.,
химические - кислоты, щелочи, спирты и др.,
физические - электрический ток, световые лучи, звук,
температура и др.,
биологические - токсические вещества, выделяемые
микроорганизмами, простейшими и др.
По физиологическому признаку (по наличию
воспринимающих структур, сформированных в
процессе эволюции к конкретному
раздражителю):
адекватные;
неадекватные;

6. Классификация раздражителей

Порог раздражения — наименьшая сила
раздражителя, способная вызвать
распространяющийся потенциал действия
(нервный импульс);
По силе:
Подпороговые раздражители (субсенсорные,
неосознаваемые) - раздражители, при действии на ткань
которых не возникает распространяющееся возбуждение;
Пороговые раздражители – раздражители, при
действии которых на ткань наблюдается минимальная
видимая ответная реакция (распространяющееся
возбуждение) ;
Надпороговые раздражители - раздражители,
которые при воздействии на ткань вызывают эффект больше
минимального.

7.

Основы
электрофизиологии

8. Первый опыт Гальвани

История открытия
электрических явлений в
возбудимых тканях
Первый опыт
Гальвани
Второй опыт
Гальвани

9. Опыт Маттеучи

История открытия
электрических явлений в
возбудимых тканях
Опыт Маттеучи

10.

История открытия
электрических явлений в
возбудимых тканях
«Животное электричество» обусловлено процессами,
происходящими на клеточной мембране (ДюбуаРеймон, Герман, Бернштейн, конец XIX в.)

11.

12. Строение мембраны

13.

Функции мембран:
Барьерная – разграничение внешней внутренней
среды клетки
(создание концентрационных градиентов, препятствие
свободной диффузии, участие в электрогенезе);
Транспортная – поступление веществ из клетки и в
клетку;
Рецепторная – восприятие изменений внешней и
внутренней среды;
Проводниковая - проведение возбуждения вдоль
мембраны;

14. Строение каналов

селективный фильтр (определяет избирательную
проницаемость канала);
сенсор напряжения (регулирует состояние канала –
открыт или закрыт);
активационная и инактивационная системы,
представленные воротами, имеющими белковые
микрозаслонки.

15.

Активационная и
инактивационная
системы каналов

16. Виды ионных каналов

Управляемые:
• Механоуправляемые (активируются и
инактивируются деформацией клеточной
мембраны);
• Хемоуправляемые (при взаимодействии
медиатора (или БАВ) с рецептором);
• Потенциалоуправляемые (состояние зависит от
величины мембранного потенциала);
Неуправляемые (каналы утечки).
По скорости открытия и закрытия: быстрые и
медленные.
По избирательности: Na+-каналы, К+-каналы, Cl—
каналы и т.д.

17. Механизмы транспорта:

Пассивный транспорт (концентрационный,
электрохимический градиент);
Активный транспорт
(ионный насос – транспортная
система, обеспечивающая перенос иона с непосредственной
затратой энергии вопреки концентрационному и электрическому
градиентам)
Na/K-насос потребляет 1/3 всей энергии, расходуемой
организмом в покое!
За 1 с. один Na/K-насос (одна молекула белка) переносит 150600 ионов Nа+!
2K
+
АТФ
-аза
3Na+

18. Мембранный потенциал (МП) электрический потенциал между внутренней стороной плазматической мембраны и наружной поверхностью

клеточной
мембраны.
+30 мв
0
-90
Ео

19.

Электрические
потенциалы мембран
Потенциал покоя (ПП) – разность электрических
потенциалов между внутренней и наружной средой клетки в состоянии
покоя;
Скелет. мышца -60-90мВ, нервная клетка -50-80мВ, гладкие мышцы -3070 мВ, сердечная мышца -80-90мВ
Потенциал действия (ПД);
Возбуждение возможно только
в том случае, если клетка
постоянно поддерживает
потенциал покоя –
характерный признак живой
клетки!!!

20.

Факторы
обуславливающие МП :
Поляризация
- возникновение двойного электрического
слоя на границе между вне- и внутриклеточной средой клетки
в состоянии покоя ;

21.

Факторы
обуславливающие МП :
Ионная асимметрия
Концентрация,
ммоль/л
Na+
K+
Ca+
Cl-
HCO3
Другие
катионы
Другие
анионы
Внутриклеточная
10-12
155
<1
4
8-10
-
155
2,4
(2,1-2,9)
102
(96-120)
↑ в 25 р.
25
(23-28)
5
7
↑ в 40 р.
Внеклеточная
145
(130-155)
↑ в 14 р.
4
(3,2-5,5)

22.

Факторы
обуславливающие МП :
Различная степень
проницаемости (Р)
каналов для разных
ионов;
Na+
K+
K+
K+
K+
A-
Na+
PK+ : PNa+ : PCl- =
1 : 0,04 : 0,45.
Na+
Na+
Проводимость иона прямо
зависит от его
электрохимического градиента и
от проницаемости мембраны!!!
Na+
Na+

23. Состояние мембранного потенциала

Поляризация - возникновение двойного
электрического слоя на границе между внеи внутриклеточной средой клетки в
состоянии покоя (Е0);
Деполяризация – уменьшение МП,
вследствие увеличения внутри клетки
положительно-заряженных ионов;
0
Гиперполяризация – увеличение МП,
вследствие увеличения вне клетки
положительно-заряженных ионов;
Ек
-90
-100
Деполяризация
Критический уровень деполяризации
(Ек) – некий уровень МП, достигая который
запускается открытие электроуправляемых
ионных каналов (Na+) и
Поляризация
МП или Е0 местные изменения МП
переходят в
распространяющееся
Гиперполяризация
возбуждение– 30-40% Ео.

24.

Изменение МП при
действии раздражителей
различной силы
Как мембрана возбудимой
ткани отвечает на
действие раздражителя?

25.

Изменение МП при
действии раздражителей
различной силы
I. Действие подпорогового раздражителя
вызывает локальный (местный) ответ.
Свойства локального потенциала:
локальный ответ
распространяется декрементно;
он подчиняется закону
градуальности;
локальный ответ не имеет
периода рефрактерности
(невозбудимости);
локальный ответ способен
суммироваться.
Ек

26.

II. Изменение мембранного потенциала
при действии порогового раздражителя
Потенциал действия (ПД) –
электрофизиологический процесс, выражающийся
в быстром колебании МП, вследствие изменения
проницаемости клеточной мембраны, сопровождающееся
ее перезарядкой и способный распространяться.
СПАЙК
+30
0
РЕПОЛЯРИЗАЦИЯ
ДЕПОЛЯРИЗАЦИЯ
K+
Na+
Следовая деполяризация
Ек
Е0
-90
Латентный период
Локальный
ответ
Следовая
гиперполяризация

27.

Na+
К+
Na+
Na+
К+
К+
Na+
К+
Na+
К+
Na+

28.

Роль ПД:
Обеспечивает передачу сигналов между нервными
клетками и рабочими органами;
В мышцах обеспечивает процесс
электромеханического сопряжения

29. Свойства потенциала действия:

1) Потенциал действия подчиняется закону “Все или
ничего”, т.е. при достижении пороговой величины
раздражающего стимула дальнейшее увеличение его
интенсивности или длительности не изменяет
характеристик ПД;
2) Потенциал действия распространяется
инкрементно, т. е. по мере удаления от места
раздражения величина пика потенциала действия
практически не изменяется.
3) Потенциал действия
имеет период полной
невозбудимости
(абсолютный рефрактерный
период);
4) Потенциал действия не
суммируется.

30.

Изменение возбудимости
при возбуждении
Фазы:
1. Фаза повышенной
возбудимости (1-5мс);
2. Фаза абсолютной
рефрактерности (0,5-2 мс);
3. Фаза относительной
3
1 2
рефрактерности (1 мс);
4
5
4. Фаза экзальтации (4-8 мс);
5. Фаза пониженной
возбудимости (20-30 мс).

31.

Критерии оценки
возбудимости
Законы раздражения
Пороговая сила – это наименьшая сила раздражителя, способная вызвать
возбуждение при неограниченном времени действия ее на ткань; «реобаза» наименьшая сила тока, способная вызвать импульсное возбуждение;
Закон силы раздражения: чем сильнее раздражитель, тем сильнее до
известного предела ответная реакция ткани. Чем больше по силе требуется
раздражитель, тем возбудимость ткани ниже.
Пороговое время (полезное время) – минимальное
время, в течение которого должен действовать на ткань
раздражитель пороговой силы, чтобы вызвать ее
возбуждение;
Хронаксия - это наименьшее время, в течение которого
должен действовать ток силой в две реобазы, чтобы вызвать
возбуждение;
Закон длительности раздражения:
чем длительнее раздражение, тем
сильнее до известного предела ответная
реакция ткани. Чем больше по времени
действует раздражитель, тем ткань
менее возбудима.

32.

Критерии оценки
возбудимости
Законы раздражения
Закон градиента раздражения
(закон Дюбуа-Реймона):
чем выше скорость (крутизна)
нарастания раздражителя , тем он более
эффективен.
Аккомодация - состояние ткани,
характеризующееся ее приспособлением
к медленно нарастающей силе
раздражителя, связанное с
инактивацией натриевых каналов.
Лабильность - свойство или способность ткани воспроизводить в
единицу времени максимальное количество импульсов (потенциалов
действия): нерв – свыше 100 гц, мышца – около 50 гц.

33.

Факторы, меняющие
потенциал покоя клеток:
Приложение электрического тока;
Изменение ионного состава
среды;
Воздействие некоторых токсинов;
Изменение кислородного
снабжения и др;

34.

Тетродотоксин
– сильный небелковый яд
естественного происхождения,
нейропаралитического действия.
- яд рыбы фугу, работает как пробка для
Na+каналов;
В результате действия токсина
прекращается генерация и
проведение ПД

35.

Тетраэтиламмоний (ТЭА)
БЛОКАТОРА КАЛИЕВЫХ КАНАЛОВ
В результате
происходит
удлинение фазы
реполяризации и
в целом ПД

36.

Местные анестетики
Механизм действия - блокада «быстропроводящих»
натриевых каналов ( в фазу возбуждения мембраны) за
счет связи с рецепторами внутри каналов.
Местные анестетики наносят на
слизистую, их можно вводить под кожу
и глубокие ткани, а также по ходу нерва.
При этом выключается проведение по
всем волокнам (сенсорным,
двигательным, вегетативным),
возможно угнетающее действие на ЦНС.
ПД

37.

Батрахотоксин
сильнейший яд небелковой природы из группы стероидных алкалоидов.
Содержится в кожных железах некоторых видов лягушек-древолазов из рода
листолазов (одна лягушка от 10 до 100 смертельных доз).
Токсин полностью устраняет инактивацию потенциалзависимых Na+
каналов, так что они остаются открытыми сколь угодно долго
падение ПП клетки.
клетка больше не может генерировать и передавать нервные
импульсы ;
Попадая в кровь через слизистую оболочку, рану или трещину в коже,
яд вызывает аритмию (экстрасистолию), ведущую к остановке сердца,
в результате которой наступает летальный исход.

38. Электродиагностика

- наука, занимающаяся применением
электрической энергии для исследования
нервно-мышечной системы.
Преимущества электрического тока как
раздражителя:
по своей природе он близок к естественному
раздражителю (ПД),
его легко дозировать,
при определенной дозе воздействия он не вызывает
необратимых изменений в тканях,
его можно быстро включать и отключать.

39.

Методы исследования:
Хронаксиметрия — метод исследования возбудимости
нервов в зависимости от времени действия
раздражителя. Сначала определяется реобаза — сила
тока, вызывающая пороговое сокращение, а затем —
хронаксия. В норме хронаксия различных мышц
составляет 0,0001—0,001 с.
Электромиография — метод
регистрации колебаний
электрических потенциалов мышц
— имеет большое значение в
диагностике нервно- мышечных
заболеваний. Электромиограмма
(ЭМГ) отражает электроактивность,
возникающую при возбуждении
двигательных окончаний и
мышечных волокон.

40. Физиологический электротон - это есть изменение величины МП и возбудимости под электродами при действии постоянного тока на

ткань.
Виды электротона:
Катэлектротон - уменьшение
величины МП и увеличение
возбудимости под катодом при
действии постоянного тока на
ткань.
Анэлектротон - это
увеличение МП и уменьшении
возбудимости под анодом при
действии постоянного тока на
ткань.

41.

Роль электротонических
изменений:
электротон способствует достижению критического
уровня деполяризации, а следовательно, и
формированию потенциала действия;
электротон облегчает проведение потенциала
действия по тканям;
электротон играет большое значение в
интегративной деятельности ЦНС, а именно, в том что
в одном случае электротон способствует
формированию процесса возбуждения
(катэлектротон), а в другом - процесса торможения
(анэлектротон).

42. Полярный закон действия тока (Пфлюгер 1859 г.)

В момент замыкания цепи активным является катод, под
ним возникает раздражение и возбуждение (катодзамыкательный удар) ; в момент размыкания цепи
активным является анод, под ним возникает раздражение и
возбуждение(анод-размыкательный удар).

43. Парабиоз

- (в пер.: “para” - около, “bio” - жизнь) –
это состояние на грани жизни и гибели
ткани, возникающее при воздействии на
нее токсических веществ таких как
наркотиков, фенола, формалина,
различных спиртов, щелочей и других, а
также длительного действия
электрического тока.
нерв
KCl
Введенский Н.Е.
(1852-1922)

44.

Фазы парабиоза:
Фаза
кратковременного
повышения
возбудимости;
Уравнительная;
Парадоксальная;
Тормозная.

45.

Благодарю за внимание!