Занятие 1. Предмет и методы физиологии.

Предмет и задачи физиологии. Методы исследований в физиологии.

Жан Фернель в 1552 году предложил термин физиология. Слово физиология  происходит от двух греческих слов: physis – природа и logos – учение. Физиология - наука, изучающая закономерности функционирования живых организмов, их отдельных систем, органов, тканей, клеток. Физиология изучает происхождение и развитие функций организма, их эволюцию в процессе индивидуального развития организма, механизмы функционирования, взаимодействие организма с окружающей средой, поведение организма в различных условиях существования.

Физиология  относится к биологическим дисциплинам, тесно связана и базируется на достижениях биологии, анатомии и гистологии. Физиология использует достижения и методы различных наук, прежде всего, биохимии, биофизики, математики, кибернетики и философии. В свою очередь, физиология является базой для теоретических медицинских дисциплин - патологической физиологии, фармакологии, вместе с которыми составляет теоретическую основу клинической медицины.

Задачами нормальной физиологии на современном этапе развития общества и медицинского образования являются:

1) Ознакомление студентов со структурной организацией процессов жизнедеятельности и и закономерностей функционирования всех органов человеческого организма, т.е. научение будущих врачей функциональному мышлении;

2) Методическая подготовка будущих врачей. Студент, изучая физиологию, приобретает не только первые навыки исследования живого организма, но и навыки оценки функции отдельных органов и целых систем, и это является основой функциональной диагностики человека; 

3)Выяснение возможности целенаправленного (фармакологического, физического, психического) воздействия на эти процессы и механизмы (с целью укрепления и сохранения здоровья и восстановления нарушений у заболевших людей).

Значение физиологии в медицинском образовании

1. Физиология даёт фундаментальные научные знания о жизнедеятельности здорового организма человека.

2. Физиология устанавливает норму функции. Норма - это количественный показатель интенсивности функционирования системы, который устанавливается на основе обследования статистически значимых групп. Знание нормы в медицине имеет диагностическое и прогностическое значение. По величине отклонения от нормы устанавливается диагноз, степень тяжести заболевания, контролируется эффективность хода лечения, прогнозируется исход заболевания, корректируется терапия.

3. Физиология является основой фармакологии. Изучает механизмы действия лекарств, пути биотрансформации лекарственных средств в организме, механизмы выведения препаратов и их метаболитов из организма.

4. Практически все методы функциональных исследований впервые разрабатывались и использовались в физиологических экспериментах.

5. Физиологические данные использовались при создании искусственных органов (сердце, почка, системы вентиляции легких и др.).

Методы физиологии.

Физиология - экспериментальная наука, её основным методом является эксперимент, который позволяет изучить основные механизмы деятельности органа, клетки, системы, механизмы регуляции и поддержания процесса жизнедеятельности.

Все эксперименты делятся на острые и хронические.

Острые эксперименты проводятся без соблюдения методов асептики и антисептики. Животное после таких исследований погибает.

Хронические эксперименты проводятся длительный период времени (могут продолжаться годами) для получения достоверных данных с соблюдением правил асептики и антисептики. После таких исследований животное остается жить. Например, наложение фистулы.

В каждом случае метод выбирается в зависимости от целей и задач исследования:

а). Подавление функций вплоть до полного ее отключения. Например, подавление функций щитовидной железы.

б). Стимулирование функций с помощью физических (электрический ток. давление, температура и др.) и химических агентов (гормоны, фармакологические препараты и др.).

в). Регистрация электрических потенциалов (ЭКГ, ЭЭГ).

г). Моделирование.

Дополнительные методы физиологии.

1. Трансплантация:

а). Аутотрансплантация – пересадка ткани с одного участка на другой у одного человека. 

б). Гомотрансплантации – пересадка ткани или органа от одного человека к другому.

в). Аллотрансплантация – пересадка ткани или органа у близнецов.

г). Гетеротрансплантации – пересадка ткани или органа от одного вида животного к другому.

2. Деинервация.

а). Хирургическая перерезка.

б). Воздействие фармакологическими препаратами.

3. Метод сосудистых анастомозов (используется для отключения органа из функционирования).

4. Радиотелеметрия.

5. Катетеризация.

6. Метод меченых атомов.

В своем развитии физиология прошла несколько этапов: эмпирический, анатомо-функциональный, функциональный, и на всех этапах в изучении физиологических процессов существовали два направления - аналитическое и синтетическое.

Аналитическое направление характеризуется изучением конкретного процесса, протекающего в каком-либо объекте (органе, ткани или клетке) как самостоятельного, т.е. вне связи его с другими процессами в изучаемом объекте. Такое направление дает всестороннее представление о механизмах данного процесса.

Этот подход в физиологии сменился синтетическим, начало которому в значительной степени положили работы академика И.П.Павлова. Для этого периода экспериментальной физиологии характерно стремление изучать функции организма в естественных условиях, с учетом многочисленных факторов взаимодействия организма и окружающей среды.

Механизмы регуляции

Деление механизмов регуляции на нервные и гуморальные является условным. В организме эти механизмы неразделимы.

Нервная регуляция эволюционно более молодая и обеспечивает быстрый и локальный способ воздействия на ключевые структуры. Нервная регуляция осуществляется посредством нервной системы, базируется на переработке информации нейронами и передаче ее по нервам. Имеет следующие особенности:

•большую скорость развития действия;

•точность связи;

•высокую специфичность - в реакции участвует строго определенное количество компонентов, необходимых в данный момент.

Нервная система человека делится на центральную (головной и спинной мозг) и периферическую. Центральная нервная система обеспечивает индивидуальное приспособление организма к среде обитания, адаптацию организма, поведение организма в соответствии с конституцией и его потребностями, обеспечивает интеграцию и объединение органов в единое целое на основе восприятия, оценки, сравнения, анализа информации, поступающей из внешней и внутренней среды организма. Периферическая нервная система обеспечивает трофику тканей и оказывает непосредственное влияние на структуру и функциональную активность органов. Нервной регуляции подлежат соматические и вегетативные функции организма.                         

Нервная регуляция осуществляется быстро, с направленностью сигнала к определенному адресату. Нервный механизм регуляции филогенетически возник позднее местного и гуморального и обеспечивает высокую точность, скорость и надежность ответной реакции Передача информации (потенциалов действия нейронов) осуществляется со скоростью до 80-120 м/с без снижения амплитуды и потери энергии. Основной принцип нервной регуляции - рефлекс. Он является наиболее совершенным механизмом регуляции.

Физиологических функций

В основе деятельности ЦНС лежит рефлекторный принцип. Рефлекс - закономерная реакция организма на изменение внешней и внутренней среды, осуществляемая при участии нервной системы в ответ на раздражение рецепторов. Физиологическим проявлением рефлекса является возникновение, изменение интенсивности или прекращение функциональной активности органов, тканей или целостного организма. При помощи рефлекса устанавливается адекватное соотношение активности органов в пределах системы, систем в пределах организма, организма в его взаимоотношениях с окружающей средой. Рефлекторный ответ осуществляется за минимальное время с максимальной безошибочностью. Рефлекс - стереотипная реакция организма на действие раздражителя. Структурной основой рефлекса является рефлекторная дуга. Она включает следующие звенья:

1) сенсорные рецепторы, воспринимающие действие раздражителей из внешней или внутренней среды;

2) афферентные (чувствительные) нервные проводники;

3) нервные центры, включающие афферентные, вставочные и двигательные нейроны;

4) двигательные (эфферентные) нервные проводники;

5) эффекторы (исполнительные органы). Обязательным звеном рефлекторного процесса является обратная связь между исполнительным органом и центром.

Гуморальная регуляция эволюционно более древняя, она более инертна и не всегда локальна. К гуморальным веществам относятся гормоны, медиаторы, олигопептиды, некоторые метаболиты и биологически активные вещества, синтезируемые в тканях. Наиболее совершенной формой гуморальной регуляции является гормональная. Обычно обе регуляции действуют совместно, поэтому говорят о нейрогуморальной регуляции.

Гуморальная регуляция осуществляется через жидкие среды организма (кровь (гумор), лимфу, межклеточную, цереброспинальную жидкости) с помощью различных биологически активных веществ, которые выделяются специализированными клетками, тканями или органами. Менее точная (генерализованная) регуляция по типу «радио» за счет передачи сигналов (гормонов) током крови и наличием специфических рецепторов к ним в клетках-мишенях Низкая скорость передачи сигнала. Этот вид регуляции может осуществляться на уровне структур органа - местная саморегуляция, или обеспечивать генерализованные эффекты через систему гормональной регуляции. В кровь поступают химические вещества, образующиеся в специализированных тканях и обладающих специфическими функциями. Среди этих веществ различают: метаболиты, медиаторы, гормоны. Они могут действовать местно или дистантно. Например, продукты гидролиза АТФ, концентрация которых возрастает при повышении функциональной активности клеток, вызывают расширение кровеносных сосудов и улучшают трофику этих клеток. Особенно важную роль играют гормоны- продукты секреции специальных, эндокринных органов. К железам внутренней секреции относят: гипофиз, щитовидную и околощитовидные железы, островковый аппарат поджелудочной железы, кору и мозговое вещество надпочечников, половые железы, плаценту и эпифиз. Гормоны влияют на обмен веществ, стимулируют морфообразовательные процессы, дифференцировку, рост, метаморфоз клеток, включают определенную деятельность исполнительных органов, изменяют интенсивность деятельности исполнительных органов и тканей. Гуморальный путь регуляции действует относительно медленно, скорость ответной реакции зависит от скорости образования и секреции гормона, его проникновения в лимфу и кровь, скорости кровотока. Локальное действие гормона определяется наличием к нему специфического рецептора. Длительность действия гормона зависит от скорости его разрушения в организме. В различных клетках организма, в том числе и мозге, образуются нейропептиды, которые действуют на поведение организма, целый ряд различных функций и регулируют секрецию гормонов.

Нервно-гуморальная корреляция. В процессе эволюции произошло объединение нервного и гуморального видов корреляций в нервно-гуморальную форму, когда экстренное вовлечение в процесс действия органов путем нервной корреляции дополняется и пролонгируется гуморальными факторами.

Информация о состоянии внешней и внутренней среды, как правило, воспринимается элементами нервной системы, и после обработки в нейронах в качестве исполнительных органов могут использоваться как нервный, так и гуморальный путь регуляции.

Деятельность желез внутренней секреции управляется нервной системой. В свою очередь, метаболизм, развитие и дифференцировка нейронов осуществляется под влиянием гормонов.

Потенциалы действия в местах контакта нейрона и рабочей клетки вызывают секрецию медиатора, который через гуморальное звено изменяет функцию клетки. Таким образом, в организме существует единая нейрогуморальная регуляция с приоритетным значением нервной системы. Организм на действие каждого раздражителя отвечает сложной биологической реакцией как единое целое. Это достигается взаимо­действием всех систем, тканей и клеток организма. Взаимодействие обеспечивается местными, гуморальными и нервными механизмами регуляции

Нейроэндокринная система обеспечивает соответствие метаболических, физических функций и поведенческих реакций организма условиям внешней среды, поддерживает процессы дифференциации, роста, развития, регенерации клеток; в целом способствуют сохранению и развитию как индивидуума, так и биологического вида в целом. Двойная (нервная и эндокринная) регуляция обеспечивает через механизм дублирования надёжность регуляции, высокую скорость ответа через нервную систему и длительность ответа во времени через выделение гормонов. Филогенетически наиболее древние гормоны вырабатываются нервными клетками, химический сигнал и нервный импульс часто взаимопревращаемы. Гормоны, будучи нейромодуляторами, оказывают влияние на эффекты в ЦНС многих медиаторов (гастрин, холецистокинин, ВИП, ГИП, нейротензин, бомбезин, субстанция Р, опиомеланокортины - АКТГ, бета-, гамма-липотропины, альфа-, бета-, гамма-эндорфины, пролактин, соматотропин). Описаны гормон продуцирующие нейроны. В основе нервной и гуморальной регуляции лежит принцип обратной связи, который в биологических системах был приоритетно показан советским физиологом П.К.Анохиным. Положительные и отрицательные обратные связи обеспечивают оптимальный уровень функционирования - усиление слабых ответов и ограничение сверхсильных.

Занятие 1. Предмет и методы физиологии.