Fizjologia człowieka (VII wykład, 7.04.2011 r.)

I. Wielkość tlenu, jaką krew może roznieść z płuc po całym organizmie w ciągu 1 minuty zależy od ogólnej ilości hemoglobiny we krwi oraz ilości hemoglobiny w każdej krwince. Zmniejszenie którejś z tych (różne formy anemii) zmniejsza pojemność tlenową krwi, tzn. ilość tlenu, jaką może przenieść każde jej 100 ml.

[Osocze – w 90% składa się z wody, z białka i 3% ze związków organicznych i nieorganicznych.

8-10 % osocza to białka: albuminy, globuliny i ???

Elementy morfotyczne – krwinki]

Krwinki czerwone (erytrocyty i retikulocyty)	5000000	5,0 T/l
Krwinki białe	7000	7,0 G/l
W tym: granulocyty	3830	3,83 G/l
Limfocyty	2500	2,5 G/l
Monocyty	430	0,43 G/l
Płytki krwi (trombocyty)

[Erytrocyty – powinny znajdować się w krwi obwodowej, pozbawione jądra

Retikulocyty – niedojrzałe krwinki czerwone, nie powinno ich być we krwi obwodowej (pojawiają się wówczas zaburzenia).

Hematokryt – 40 – 45 % ilości elementów morfotycznych zawieszonych w osoczu

Objętość krwi – 7% masy ciała człowieka – 5-6 l krwi

Ilość krwi zmienia się dobowo i w zależności od stanów fizjologicznych (np. ciąża, nawodnienie)]

II. Krew krążąc w organizmie spełnia następujące zadania i określone funkcje:

- transportową – przenoszenie tlenu z płuc do tkanek i dwutlenku węgla z tkanek do płuc, transport substancji odżywczych oraz usuwanie substancji szkodliwych i zbędnych metabolitów, transportowanie witamin, hormonów i enzymów

- termoregulacyjną – dużo wody 90% to duża pojemność cieplna, przenoszenie ciepła do płuc i do skóry, gdzie jest oddawana

- ochronną i obronną – krzepnięcie zjawisko hemostazy oraz obrony przed substancjami obcymi i mikroorganizmami (wirusy, bakterie) – wytwarzanie przeciwciał i zjawisko fagocytozy

- homeostatyczną – zdolności buforowania środowiska (substancje buforowe to takie, które mogą utrzymywać stałe pH)

[Hemostaza – całokształt mechanizmów zapobiegających wypływowi krwi z naczyń krwionośnych (zarówno w warunkach prawidłowych, jak i w przypadkach ich uszkodzeń), a zarazem zapewniających jej przepływ w układzie krwionośnym.

Hipotermia – Hipotermia to stan organizmu, w którym temperatura ciała jest niższa od bezwzględnego minimum normy fizjologicznej (36 C), spowodowany zbyt szybkim ochładzaniem organizmu w stosunku do jego zdolności wytwarzania ciepła. Przyczyną hipotermii może być długotrwałe oddziaływanie niskiej temperatury otoczenia (powietrza, wody) na organizm lub też zahamowanie procesów przemiany materii. W stanie hipotermii wszystkie procesy życiowe ulegają zwolnieniu (np. zmniejsza się zużycie tlenu w procesach biochemicznych, a tym samym maleje zapotrzebowanie na tlen) i następuje obniżenie efektywności działania, co znacznie zwiększa ryzyko wypadku. W ekstremalnym przypadku hipotermii może nastąpić śmierć w następstwie zbyt niskiej temperatury mózgu i serca.

Fagocytoza – komórki fagocytożerne lub fagocyty – rozpoznawane jako ciało obce]

Głównie w krwince czerwonej jest hemoglobina – 96 % cząsteczki hemoglobiny to białko globina. Globina składa się z polipeptydowych łańcuchów: 2 łańcuchów α i 2 łańcuchów β.

Hemoglobina płodowa ma większe powinowactwo z tlenem niż hemoglobina matki (ale nie mają wspólnego układu krwionośnego – łożysko oddziela układ krwionośny dziecka od matki).

4% hemoglobiny to hem – czerwony barwnik. Każda cząsteczka hemu ma zdolność do nietrwałych połączeń z cząsteczkami tlenu: 1 cząsteczka hemoglobiny zawiera 4 hemy, dlatego może łączyć 4 cząsteczki tlenu. Centralne miejsce w hemie ma żelazo – w przypadku połączenia hemu z tlenem nie ma utlenienia, tylko utlenowanie (utlenienie – zmiana wartościowości, utlenowienie – nie ma zmiany wartościowości).

Oksyhemoglobina – utlenowana hemoglobina, gdy trafia do tkanek to zwiększa się temperatura, a także stężenie jonów wodorowych i ulega procesom dysocjacji – podczas tego procesu uwalnia tlen.]

II. Dwutlenek węgla dyfunduje z tkanek do krwi przepływającej przez naczynia włosowate i jest transportowany do płuc.

- ok. 6% w postaci dwutlenku węgla rozpuszczana na zasadzie rozpuszczalności fizycznej w osoczu i w cytoplazmie erytrocytów

- ok. 88 % w postaci jonów HCO^-₃ związane przez wodorowęglanowy układ buforowy osocza i erytrocytów

- ok. 6% w postaci karbaminianów CO₂ związane z wolnymi grupami aminowymi

[aminowe – …??? , karbaminowe – ..???

Karb hemoglobina – inaczej karbaminohemoglobina – połączenie hemoglobiny z tlenem

Część hemoglobiny ulega utlenieniu i żelazo przechodzi z Fe⁺² do Fe⁺³ – wtedy jest methemoglobina, nieaktywna biologicznie.

Karboksyhemoglobina – połączenie tlenku węgla z hemoglobiną (czad). Aby uratować człowieka: podawanie tlenu pod ciśnieniem do płuc bądź transfuzja krwi.

Mioglobina – związek w układzie mięśniowym, podobne właściwości do hemoglobiny, magazynuje tlen – w sytuacjach awaryjnych, gdy jest niedobór tlenu, dostarcza tlen, ale musi być sprawny układ sercowo-naczyniowy.

Układ sercowo-naczyniowy składa się z: pompy ssąco – tłoczącej, żył, tętnic naczyń włosowatych.

II. Układ krążenia składa się z naczyń krwionośnych (tętnice, żyły, naczynia włosowate) oraz z serca.

Serce otrzymuje z płuc (pęcherzyków) na drodze dyfuzji (większe stężenie tlenu jest na zewnątrz organizmu człowieka) do krwioobiegu -> krew zostaje utlenowana (jest wtedy jaskrawoczerwona) -> tlen przeniesiony zostaje do lewego przedsionka serca (obieg mały krwi/ obieg płucny/ krążenie płucne) -> następnie do lewej komory serca -> potem serce pompuje krew i pobiera tlen -> tlen jest oddawany w naczyniach włosowatych, pobrany jest dwutlenek węgla -> dwutlenek zostaje przeniesiony do prawego przedsionka serca -> potem do prawej komory -> z prawej komory dwutlenek węgla do płuc ->w płucach oddawany – i cykl zaczyna się od nowa]

III. Za wykładnik sprawności serca przyjmuje się jego maksymalną objętość minutową – maksymalną objętość krwi, jaką może serce wtłoczyć do tętnic w ciągu minuty podczas ciężkiego wysiłku fizycznego. Wielkość ta zależy od ilości krwi tłoczonej przez serce podczas każdego skurczu jego komór (objętość wyrzutowa) i od liczby skurczów w ciągu 1 minuty.

Pojemność wyrzutowa serca – pojemność krwi wypompowywanej z komory podczas 1 skurczu.

Pojemność minutowa serca jest równa iloczynowi objętości wyrzutowej serca i częstości skurczów na 1 minutę.

[1 skurcz serca – 70 uderzeń serca, 70 ml krwi – 70x70 = 4900 ml krwi = 5l krwi w ciągu 1 minuty]

Prawo Starlinga – im więcej krwi dociera do serca żyłami, tym większa jest ilość krwi wyrzucanej przez serce w czasie skurczu.

IV. Specjalne komórki układu przewodzącego mają zdolność samo pobudzenia. Z takich komórek zbudowany jest węzeł zatokowo-przedsionkowy, znajduje się u ujścia żyły głównej górnej do prawego przedsionka i nazywany jest rozrusznikiem serca, węzłem pierwszorzędowym lub nadawcą rytmu.

V. Częstość uderzeń serca regulowana jest przez układ nerwowy wegetatywny:

1. Nerwy współczulne uwalniają noradrenalinę, które przyspieszają częstość uderzeń serca i zwiększa się siła skurczów mięśnia sercowego.

2. Nerwy przywspółczulne uwalniają acetylocholinę, która zwalnia pracę serca i zmniejsza siłę skurczów mięśnia.

3. Częstość uderzeń serca regulowana jest również przez układ hormonalny. W stanach stresowych nadnercza wydzielają adrenalinę i noradrenalinę, która przyspiesza częstość uderzeń serca.

4. Wzrost temperatury zwiększa częstość uderzeń serca. W stanach gorączkowych serce może uderzać do 100 razy na minutę, a nawet częściej. Częstość uderzeń spada natomiast, gdy temperatura maleje.

VI. Budowa serca:

Pomiędzy prawym przedsionkiem a lewą komorą znajduje się zastawka dwudzielna. Pomiędzy prawym przedsionkiem a prawą komorą znajduje się zastawka trójdzielna.

Lewa komora pompuje krew do organizmu na obwód, prawa komora pompuje krew do płuc.

[Serce sportowca – rozrośnięta lewa komora serca]

Objętość minutowa serca rośnie proporcjonalnie do obciążenia.

VII. Częstość uderzeń serca wraz z wiekiem spada. Maksymalną wydajność osiąga się w wieku ok. 25 lat.

Zmniejszanie się maksymalnej częstości skurczów serca (HR max.) z wiekiem człowieka. U różnych ludzi w tym samym wieku maksymalna częstość skurczów serca jest podobna.

VIII. Granice maksymalnej objętości wyrzutowej serca zależą od jego wielkości będącej wynikiem:

1. wypełnienia serca w fazie rozkurczu komór, zależnego od wielkości żylnego dopływu krwi.

2. rozciągliwości (podatności) ścian serca.

3. siły skurczu, jaką mięsień serca może rozwinąć (ściślej – stosunku tej siły do ciśnienia krwi w aorcie i tętnicy płucnej)

IX. Żyły i tętnice

[Powstaje różnica między ilością tlenu transportowanego do tkanek tętnicami a ilością odprowadzaną żyłami. Zawartość tlenu we krwi odpływającej żyłami z tkanek i narządów jest niższy niż we krwi, która dopływa tętnicami -> różnica tętniczo-żylna]

X. Pojemność tlenowa 5- 7 ml tlenu/ 100 ml krwi w spoczynku, podczas wysiłku 15-17 ml tlenu/ 100 ml krwi.

Tętniczo – żylna różnica ilości tlenu mówi o skuteczności ekstrakcji ( pobieraniu) tlenu. O skuteczności ekstrakcji decyduje gęstość sieci naczyń włosowatych, temperatura, stężenie jonów wodorowych.

[Rozgrzewka przed wysiłkiem głównym – wzrasta lekko temperatura i zakwaszenie -> temp. Powoduje zmniejszenie lepkości włókien, a dzięki zakwaszeniu i temp. będzie łatwiej zachodzić oksyhemoglobina]

Obszar naczyniowy	Spoczynek	Wysiłek maksymalny
	Przepływ krwi ml/min	% pojemności minutowej serca
Trzewny Nerkowy Mózgowy Wieńcowy Mięśni szkieletowych Skórny Innych narządów	1400 1100 750 250 1200 500 600	24 19 13 4 21 9 10
Pojemność minutowa serca	5500	100

Ciśnienie skurczowe ulega wzrostowi, a rozkurczowe nie zmienia się.

Ciśnienie tętnicze w chwili skurczu komór serca (tzw. ciśnienie skurczowe) wzrasta podczas wysiłków proporcjonalnie do ich intensywności. Ciśnienie rozkurczowe nie zmienia się, nieco wzrasta lub nieco obniża się.

XI. Wydolność fizyczna – zdolność do ciężkich lub długotrwałych wysiłków fizycznych wykonywanych z udziałem dużych grup mięśniowych, bez szybko narastającego zmęczenia i warunkujących jego rozwój zmian w środowisku wewnętrznym organizmu. Pojęcie to również obejmuje również tolerancję zmian zmęczeniowych i zdolności do szybkiej ich likwidacji po zakończeniu pracy.

Miarą wydolności fizycznej jest czas wykonywania wysiłków o określonej stałej lub zwiększającej się intensywności, takich jak bieg, jazda na rowerze lub chód do całkowitego wyczerpania się …..???

Tolerancja wysiłkowa – zdolność do wykonywania określonych wysiłków bez głębszych zakłóceń homeostazy lub zaburzeń czynności narządów wewnętrznych.

Miarą tolerancji wysiłkowej jest czas wykonywania wysiłków o określonej intensywności do momentu pojawienia się zaburzeń lub o określonej wielkości przy której w krótkim czasie ( kilka, kilkanaście minut) pojawią się zaburzenia.

XII. Ludzie o wysokiej wydolności fizycznej mogą przez długie odcinki czasu wykonywać wysiłki z obciążeniem przekraczającym 60 % maksymalnego obciążenia. Ludzie o przeciętnej wydolności – z obciążeniem 40 – 50 %. Ludzie o niskiej wydolności – tylko z obciążeniem 30 – 40 % obciążenia maksymalnego.

Wniosek: jeśli kogoś cechuje mniejsza wydolność fizyczna, to w trakcie pracy może on wykorzystywać z tego małego maksimum możliwości tylko mało.

Kryterium dopuszczalności obciążeń wysiłkowych w pracy zawodowej (zróżnicowane w zależności od wydolności fizycznej, które mogą być wykonywane w sposób ciągły przez ludzi zdrowych przez 8h ) dla:

1. ludzi o dużej wydolności fizycznej obciążenie nie powinno przekraczać 40-50 % VO₂ max

2. ludzi o przeciętnej wydolności fizycznej 35-40 % VO₂ max

3. ludzi o małej wydolności fizycznej 30-35 % VO₂ max