FIZJOLOGIA CZŁOWIEKA (prof. dr hab. Joanna Gromadzka - Ostrowska)

Egzamin = wykłady + referaty ćw

Wykład 1 24 II 09

Anatomia - z gr. Anatome - krajanie

Fizjologia - gr. Physis - natura, logos - nauka

Jak działa organizm człowieka, byśmy byli zdrowi, sprawni i szczęśliwi?

Historia fizjologii:

Arystoteles - układ krążenia = naczynia + serce

Herophilus - mózg - „siedziba” inteligencji

Galen - naczynia tętnicze wypełnia krew i powietrze, „pneumotologia”

[…]

Układy funkcjonują dzięki kontroli przez układ nerwowy współdziałający z układem hormonalnym i narządami zmysłów. Pomaga to utrzymać homeostazę organizmu.

Atomycząsteczkikomórkatkankanarządukładorganizm

Celem części wykładowej przedmiotu jest zapoznanie z podstawowymi mechanizmami działania

• Układu nerwowego i narządów zmysłów

• Układu hormonalnego i mięśni

• Krwi

• Układu sercowo-naczyniowego

• Układu oddechowego, pokarmowego, wydalniczego

Warunkującymi homeostazę organizmu człowieka w różnych stanach fizjologicznych (małej i dużej aktywności ruchowej)

Fizjologia układu nerwowego

Funkcja układu nerwowego i narządów zmysłów:

• Kontrola i szybka i precyzyjna koordynacja wszystkich układów narządów

• Odbierania i przekazywania informacji o aktywności narządów wewnętrznych

• Monitorowanie i odpowiedź na zmiany w środowisku zewnętrznym.

Informacja przekazywana jest w formie impulsów nerwowych (potencjałów czynnościowych)

Szybkość przekazywania informacji jest duża (od 0,5 do nawet 120 m/s)

Część ruchowa - autonomiczna

• Układ współczulny

• Włókna przedzwojowe - Ach

• Włókna zazwojowe - NA

• Układ przywspółczulny

• Włókna przedzwojowe - Ach

• Włókna zazwojowe - Ach

• Układ jelitowy

Ośrodkowy układ nerwowy - mózg

• Kresomózgowie (kora nerwowa):

• Kora czuciowa

• Kora ruchowa

• Kora wzrokowa

• Kora słuchowa

• Kora węchowa

• Kora smakowa

• Wzgórze

• Podwzgórze

• Przysadka mózgowa

• Móżdżek

• Most

• Rdzeń przedłużony

Móżdżek

• Koordynacja mięśni

• Równowaga ciała

• Postawa ciała

• Napięcie mięśniowe

Most

• Połączenie części mózgu

• Ośrodek odruchów

• Żucia

• Produkcji śliny

Rdzeń przedłużony - ośrodki:

• Sercowo - naczyniowy

• Oddechowy

• Kaszlu

• Odpowiedzialny za pracę przewodu pokarmowego

Śródmózgowie

• Połączenie części mózgu

• Ośrodek odruchów źrenicznych

Wzgórze

• Przekazywanie i analiza wrażeń czuciowych

Kora mózgowa (kresomózgowie)

• Myślenie

• Funkcje intelektualne

• Pamięć

• Świadoma i podświadoma kontrola aktywności mięśni szkieletowych

Podwzgórze + przysadka = część układu hormonalnego

Część czuciowa układu nerwowego

Część ruchowa układu nerwowego

Rdzeń kręgowy

• Istota biała (włókna nerwowe - aksony)

• Istota szara (ciała komórek nerwowych)

• Funkcja:

• Przewodzenie informacji z mózgu i do mózgu

• Ośrodki odruchów rdzeniowych

Obwodowy układ nerwowy - 12 par nerwów czaszkowych

1. Węchowy

2. Wzrokowy

3. Okoruchowy

4. Bloczkowy

5. Trójdzielny

6. Odwodzący

7. Twarzowy

8. Przedsionkowo - ślimakowy

9. Językowo - gardłowy

10. Błędny

11. Dodatkowy

12) Podjęzykowy

Obwodowy układ nerwowy - nerw rdzeniowy

Nerw - skupisko włókien nerwowych (różnego rodzaju - ruchowych, czuciowych). Jest on ukrwiony

Poziomy czynnościowe

• Kręgowy - odruchowe skurcze mięśni szkieletowych

• Niższy mózgowy - oddychanie, termoregulacja, (śródmózgowie, rdzeń przedłużony - część starsza filogenetycznie)

• Wyższy mózgowy (korowy) - pamięć, abstrakcyjne myślenie - część młodsza

Budowa układu nerwowego

• Komórki nerwowe - neurony (najważniejsze z punktu widzenia przekazywania informacji)

• Komórki glejowe

Komórki nerwowe składają się z:

• Perikarionu

• Wypustek dośrodkowych - dendrytów (może ich być bardzo dużo)

• Wypustki odśrodkowej - akson (neuryt), tworzy na końcu telodendria zakończone kolbami synaptycznymi. Akson może być otoczony nieciągłą osłonką mielinową z przewężeniami Ranviera, gdzie jest kontakt aksonu ze środowiskiem.

Komórki glejowe:

• Astrocyty (funkcja podporowa, odżywcza - pośredniczą w odżywianiu, z jednej strony połączone są z naczyniami krwionośnymi, z drugiej z komórkami nerwowymi); wytwarzanie płynu mózgowo - rdzeniowego)

• Oligodendrocyty - tworzą otoczki mielinowe neuronów

• Komórki mikrogleju - funkcje odpornościowe

Tworzenie osłonki mielinowej przez komórkę Schwanna w obwodowym układie nerwowym (rysunek)

Błona komórkowa neuronu tworzy podwójną warstwę lipidową, w niej tkwią białka, glikolipidy, glikoproteiny pełniące funkcje:

- Strukturalną

- Receptorową dla hormonów

- Enzymatyczną

- Transportową białek

Mechanizmy transportu przez błony:

Dyfuzja prosta

• Zgodnie z gradientem stężeń

• Rozpuszczenie w warstwie lipidowej, „przechodzenie” przez pory (lipidy, sterydy, gazy - O2, CO2; hormony tarczycy, woda)

• Kanały błonowe (jony sodu, potasu). Kanały błonowe mogą być otwarte cały czas, lub okresowo zamknięte, otwierane np. przez przyłączenie cząsteczki chemicznej lub depolaryzację błony

Dyfuzja ułatwiona

• Zgodnie z gradientem stężeń

• Przy udziale białek nośnikowych, (tak jest przenoszona np. fruktoza)

Transport aktywny

• Wbrew gradientowi stężeń

• Wymaga nakładu energii (ATP-aza - pompa sodowo - potasowa). Pompa sodowo potasowa jest białkiem, które jest jednocześnie:

• Enzymem

• Pompą jonów sodowych i potasowych

• Dostarczycielem energii do transportu

• Inne przykłady ATP-az: ATP-aza wodorowa (żołądek), wapniowa (mięśnie)

Inne mechanizmy transportu przez błony - pinocytoza, egzocytoza itp.

Potencjał spoczynkowy błon komórkowych:

Różnica potencjałów między wewnętrzną (naładowaną ujemnie) a zewnętrzną (naładowaną dodatnio) powierzchnią błony komórkowej (dla neuronów -70 mV). Potencjał ten tworzą:

• Duże cząsteczki białek naładowane ujemnie, które nie mogą opuścić komórki

• Jony sodowe na zewnątrz

Potencjał spoczynkowy jest spowodowany

• Różnicą stężeń Na+ i K+ po obu stronach błony (1:3)

• Dyfuzją tych jonów zgodnie z gradientem stężeń (potencjał dyfuzyjny, dotyczy głównie jonów potasowych, Na+ nie jest transportowany)

• Selektywna przepuszczalność błony względem tych jonów (kanały jonowe wybiórczo otwierane i zamykane) - Na+:K+:Cl- = 1:10:4

• Obecność metabolicznej pompy Na/K opartej na rozpadzie ATP

Komórki nerwowe są pobudliwe: reagują na działanie bodźców!

Potencjał czynnościowy:

• Powstaje w komórkach pobudliwych: neuronach i miocytach

• Jest miejscową zmianą potencjału błony komórki nerwowej powstającą w wyniku zadziałania bodźca

• Powstaje, gdy potencjał błony neuronu wzrośnie do wartości potencjału progowego (zajdzie depolaryzacja progowa)

• Powstaje zgodnie z zasadą „wszystko albo nic” - ma stałą amplitudę bez względu na amplitudę bodźca, który go wywołał

• Składa się z:

• Depolaryzacji progowej (do -55 mV potem następuje gwałtowna depolaryzacja, otwarcie kanałów sodowych)

• Depolaryzacja - napływ jonów sodu do wewnątrz

• Repolaryzacja - ucieczka jonów K+ na zewnątrz

• Hiperpolaryzacja

• Powrotu do potencjału spoczynkowego (dzięki pompie sodowo - potasowej)

Depolaryzacja jest wynikiem wpływu jonów sodu (Na+) do wnętrza neuronu, repolaryzacja jest wynikiem ucieczki jonów potasu (K+) na zewnątrz neuronu.

Bramkowanie - zamknięcie kanału

Potencjał czynnościowy powstaje najczęściej w tzw. wzgórku aksonu na dendrytach.

Dendryty - strefa wejścia

Wzgórek aksonu - strefa integracji i inicjacji

Akson - strefa przewodzenia

Potencjał czynnościowy

• Neuron pobudzony traci wrażliwość na kolejne bodźce (w czasie depolaryzacji) lub jego wrażliwość jest zmniejszona (w czasie repolaryzacji). Mówi się zatem o okresie refrakcji bezwzględnej, gdy następuje całkowita utrata wrażliwości na bodźce i o okresie refrakcji względnej, gdy następuje zmniejszona pobudliwość

• Potencjał czynnościowy jest przewodzony wzdłuż neuronu dzięki powstawaniu prądów lokalnych w dendrytach w stronę perikarionu, a w aksonie od ciała perikarionu w stronę telodendriów

• Lokalne prądy mogą się sumować w czasie (sumowanie czasowe) lub w przestrzeni (sumowanie przestrzenne)

• Jego amplituda i kształt nie zmieniają się

• Prędkość przewodzenia zależy od budowy neuronu. Jest większa w neuronach z otoczką mielinową, gdyż jest w nich przenoszony skokowo, mniejsza w neuronach bez otoczki ze względu na przewodzenie ciągłe

• Przewodzenie miedzy neuronami i między neuronem a unerwioną komórką zachodzi w synapsach na drodze elektrycznej bądź chemicznej.

Neuron rdzenny - przewodzenie ciągłe

Neuron bezrdzenny - przewodzenie skokowe

Przewodzenie impulsów między komórkami nerwowymi - przewodzenie w obrębie synaps

Budowa synapsy:

• Element presynaptyczny

• Szczelina synaptyczna

• Element postsynaptyczny

Przewodzenie impulsu odbywa się

- Na drodze elektrycznej

- Przy udziale substancji chemicznej

Reakcje odruchowe - drogą w układzie nerwowym dla reakcji odruchowej jest łuk odruchowy. Składa się on kolejno z

• Receptora,

• Neuronu czuciowego,

• Ośrodka,

• Neuronu ruchowego

• Efektora.

Wykład 2 3 III 09

Narządy zmysłów

Organizacja funkcjonalna czucia

Poziomy integracji nerwowej w układzie czuciowym:

• Poziom receptorowy - receptory czuciowe

• Poziom przekazywania - szlaki wstępujące

• Poziom percepcji - odbiór informacji w centrach korowych

Wzrok - płat potyliczny

Dotyk - płat ciemieniowy

Węch, smak, słuch - skroniowy?

Koordynacja - móżdżek

Receptory - struktury o różnym stopniu specjalizacji

- Zakończenia obwodowe neuronów czuciowych

- Odrębne komórki receptorowe

• Dostarczają do ośrodkowego układu nerwowego informacje z środowiska zewnętrznego i wewnętrznego

• Przetwarzają bodźce na impulsy nerwowe, zmieniają energię bodźca na impulsację elektryczną

• Określony receptor zazwyczaj pobudzany jednym rodzajem energii, tym dla którego próg pobudliwości jest najniższy ( bodziec adekwatny)

Niezależnie od rodzaju bodźca pobudzającego receptor reaguje zmianą elektryczną zwaną potencjałem generującym

W przeważającej większości receptorów potencjał generujący polega na depolaryzacji zakończenia obwodowego, jednak niektóre receptory ulegają hiperpolaryzacji

Potencjał generujący - jest zmianą miejscową, rośnie wraz z siłą bodźca po osiągnięciu pewnej wielkości - potencjału progowego, który wyzwala impuls nerwowy

Próg pobudliwości receptora - może być niski, a zwiększenie intensywności bodźca wywołuje narastanie amplitudy potencjału generującego, a czas narastania zależy od intensywności bodźca

Cztery rodzaje stymulacji:

• Mechaniczna - dotyk, słuch, równowaga, ból, ciśnienie

• Termiczna - ciepło, zimno

• Elektromagnetyczna - widzenie

• Chemiczna - smak, zapach

Klasyfikacja receptorów:

1. Budowa

2. Typ czucia

3. Rodzaj stymulacji/bodziec adekwatny - rodzaj energii, dla której receptor ma najniższy próg pobudliwości

4. Umiejscowienie receptora/źródło bodźca

5. Zdolność do adaptacji

Ad. 2. Typ czucia - rodzaje receptorów

Dotyku

Temperatury (ciepła/zimna)

Światła

Słuchu

Równowagi

Smaku

Zapachu/węchu

Bólu

Ad. 3. Rodzaj energii bodźca - rodzaje receptorów

Mechanoreceptory - dotyk, słuch, równowaga, ciśnienie, ból (nocyreceptory)

Termoreceptory - ciepło, zimno

Chemoreceptory - smak, zapach

Receptory elektromagnetyczne - fotoreceptory - komórki siatkówki oka

Ad. 4. Źródło bodźca - rodzaje receptorów

Telereceptory - zmysł wzroku, słuchu, węchu - źródło jest oddalone

Eksteroreceptory - receptory skóry, smaku - źródło jest poza ciałem, blisko

Interoreceptory - czucie wewnętrzne

Proprioreceptory - przekazują informacje o położeniu różnych części ciała względem pozostałych

Ad. 5. Zdolność do adaptacji - rodzaje receptorów

Szybko adaptujące się (receptory fazowe) - długotrwały bodziec wywołuje potencjał generujący szybko opadający do zera i impulsację na początku działania bodźca (dotyk - ciałka Paciniego, receptory okołowłosowe)

Receptory wolno adaptujące się (receptory toniczne) - długo działający bodziec wywołuje potencjał generujący i impulsację utrzymujące się przez cały czas działania bodźca (ból - wolne zakończenia nerwowe; ciałka Rufiniego)

Mechanizm pobudzenia receptora nerwowego:

1. Bodziec (adekwatny)

2. Zmiana przewodności błony komórki receptorowej dla jonów

3. Powstanie potencjału generującego - potencjału receptorowego (depolaryzacja, hiperpolaryzacja) (potencjał generujący rośnie wraz z siłą bodźca)

4. Impuls nerwowy - potencjał czynnościowy

5. WRAŻENIE (ośrodki korowe)

Czucie skórne (dotyk, przestrzenne)

Wyspecjalizowane, przekształcone zakończenia czuciowe włókien nerwowych

Dotyku - ucisku (mechanoreceptory)

Zimna, ciepła (termoreceptory)

Bólu (nocyreceptory)

Wszystkie receptory odpowiadające za czucie skórne to eksteroreceptory!

Receptory skórne: (dotyku - ucisku, zimna, ciepła, proprioreceptory, bólu - nocyreceptory)

• Wolne zakończenia nerwów czuciowych

• Rozgałęzione zakończenia nerwowe

• Tarczki Merkla (łakotki dotykowe)

• Ciałka Rufiniego

• Otoczone torebką

• Ciałka Krauzego (kolbki końcowe)

• Ciałka Paciniego (blaszkowate)

• Ciałka Meissnera (dotykowe)

Proprioreceptory:

• Występują w stawach, mięśniach, ścięgnach i skórze

• Informują o pozycji ciała i jej zmianie

• Receptory stawowe - ciałka Paciniego i ciałka Ruffiniego

• Receptory ścięgien i mięśni - informują o zmianie napięcia i rozciągnięcia mięśni

• Narządy Golgiego (ścięgna)

• Wrzeciona mięśniowe

• Receptory skóry - ciałka Ruffiniego

Zmysł wzroku (potyliczna część kory)

70% receptorów w oku to receptory czuciowe

Tłuszcz znajdujący się w oczodole

Struktury dodatkowe: brwi, rzęsy (ochrona oczu), aparat łzowy, mięśnie

Budowa oka (rys)

Pobudzenie przywspółczulne powoduje skurcz mięśni okrężnych

Pobudzenie współczulne powoduje skurcz mięśni promienistych

Układ optyczny oka

Obrazy powstające w soczewkach - często powstają do góry nogami, jednak układ nerwowy nauczony jest rozpoznawać obrazy w sposób normalny.

Siatkówka:

• Zawiera miliony komórek receptorowych: czopki (ok. 7 mln) i pręciki (ok. 130 mln)

• Pobudzone promieniami świetlnymi komórki przesyłają impulsy włóknami nerwowymi przez nerw wzrokowy do mózgu

• Plamka ślepa to miejsce połączenia nerwu wzrokowego z gałką oczną, które nie zawiera komórek receptorowych

• Aby szczegóły przedmiotu były rozróżnialne, obraz przedmiotu na siatkówce musi pokrywać obszar, na którym leży wiele zakończeń nerwowych

Fotoreceptory = czopki + pręciki

Budowa siatkówki:

1. Czopki, pręciki (zmiany w barwnikach światłoczułych wywołane przez kwant światła)

2. Komórki dwubiegunowe

3. (Komórki amakrynowe)

4. Komórki zwojowe

5. Do mózgu

Wzrokowe substancje barwnikowe:

Retinen - cząsteczka absorbująca światło, która połączona z białkiem (opsoniną; opsyną?) tworzy pigment wzrokowy absorbujący fale świetlne o różnej długości - syntetyzowana z witaminy A i mająca kilka izomerów

Pręciki

• Aktywne w przyćmionym świetle

• Umożliwiają postrzeganie kształtu i ruchu

• Nie są wrażliwe na barwy

• Usytuowane na obrzeżach siatkówki

• W półmroku kształty przedmiotów są lepiej widoczne, gdy ogląda się je z ukosa

W ciemności pręciki w stanie depolaryzacji (częściowo otwarte kanały Na+), uwalniany jest mediator - Glu

• Kwant światła absorbowany przez cis-retinal zmienia jego konformację na trans

• Zmiana konformacji rodopsyny

• Zamknięcie kanałów Na+, hiperpolaryzacja

• Zahamowanie uwalniania mediatora hamującego

• Pobudzenie komórki dwubiegunowej

Pręciki - substancja barwnikowa - rodopsyna (opsyna + 11-cis retinal)

Faza jasna - rodopsyna rozpada się na TRANS-retinal + opsynę

Faza ciemna - TRANS-retinal przekształca się w formę 11-cis, 11-cis retinal + opsyna rodopsyna

Czopki

• Odpowiedzialne za widzenie w jasnym świetle

• Umożliwiają rozróżnianie szczegółów i widzenie barw

• Mechanizm pobudzenia analogiczny do pręcików

• Plamka żółta to skupisko czopków w centralnej części siatkówki - strefa najostrzejszego widzenia

Układ RGB w oku (Red-Green-Blue)

U ludzi występują czopki trzech rodzajów (zawierające różne barwniki). Każdy z nich reaguje wprawdzie na promieniowanie z całego zakresu widzialnego, ale jest najbardziej wrażliwy na określoną długość fal, odpowiadającą w przybliżeniu jednej z trzech barw:

Red (czerwony) LWS - fale najdłuższe

Green (zielony) MWS - fala średnia

Blue (niebieski) SWS - fale krótkie

Układ tych trzech typów fotoreceptorów umożliwia widzenie całej palety kolorów.

Jednoczesne pobudzenie różnych receptorów powoduje powstanie określonego wrażenia (np. czerwony + zielony + fioletowy biały)

Czopki	Pręciki
Widzenie fotopowe	Widzenie skotopowe
Czopki w centrum siatkówki	Pręciki wrażliwe na bodźce świetlne
Trzy różne barwniki jodopsyny (fotopsyna + barwnik)	Występuje barwnik rodopsyna (opsyna + 11-cis retinen)
Pełne oświetlenie dzienne	Słabe oświetlenie (zmrok)
Pełne widzenie barw	Widzenie w skali szarości
Gęstość rozmieszczenia czopków na obrzeżach siatkówki jest niewielka	Brak w centrum siatkówki, gęstość rozmieszczenia wzrasta na obrzeżach siatkówki
Niska czułość na światło	Duża czułość na światło

Oko ludzkie jest bardziej przystosowane do widzenia po zmroku (większa ilość pręcików).

Wykład 3 10 III 09

Regulacje hormonalne

Układ hormonalny - informatyczny i informacyjny

Homeostaza - równowaga fizjologiczna

Regulacja fizjologiczna to mechanizmy przeciwdziałające zakłóceniom i utrzymujące homeostazę

• Regulacja wewnętrzna - na poziomie molekularnym

• Regulacja zewnętrzna - za pośrednictwem trzech głównych układów regulacyjnych: nerwowego, hormonalnego, immunologicznego.

Regulacją nazywa się działanie wzajemnych powiązań czynnościowych (sprzężeń zwrotnych) niezbędnych do funkcjonowania organizmu jako całości.

Adaptacja fizjologicznych mechanizmów regulacyjnych do zwiększonego obciążenia decyduje o wydolności organizmu podczas wysiłku fizycznego, czy też o zwiększonej odporności w różnych sytuacjach środowiskowych (bardzo niska lub bardzo wysoka temperatura, głód, pragnienie, obniżenie ciśnienia parcjalnego tlenu itp.)

Hormony - pojęcie bardzo szerokie, obejmuje dziesiątki - setki tysięcy związków

• Substancje chemiczne wydzielane przez gruczoły lub tkanki do płynów ciała

• Przenoszą informację do wszystkich komórek ciała

• Komórki docelowe wyposażone są w specyficzne receptory

• Związanie hormonu z receptorem wyzwala zmiany w komórce docelowej

• Po zadziałaniu hormony są metabolizowane i usuwane

Podział hormonów ze względu na budowę chemiczną

• Białkowe

• Pochodne aminokwasów (hormony tarczycy, rdzenia nadnerczy)

• Peptydowe (hormony podwzgórzowe, przysadkowe, trzustki, przytarczyc)

• Steroidowe - hormony płciowe, hormony kory nadnerczy

• Pochodne kwasów tłuszczowych

Wydzielanie hormonów:

Autokrynne (1)

Parakrynne (2)

Neurokrynne (3)

Endokrynne (4)

Pobudzanie wydzielania:

• Nerwowe - hormony podwzgórza, rdzenia nadnerczy, przytarczyc

• Hormonalne - hormony tropowe przysadki, tarczycy, kory nadnerczy, gonad

• Metaboliczne - hormony trzustki

Przekazywanie sygnałów między komórkami

Autokrynne

Parakrynne

Endokrynne

(Wydzielanie synaptyczne)

Układ hormonalny:

1. Komórka wydzielająca

2. Hormon (transportowany określoną drogą - sposób przekazywania)

3. Komórka docelowa - odbiornik

Hormony są wydzielane do płynów pozakomórkowych

Odpowiedź fizjologiczna jest dłuższa, niż w układzie nerwowym

Działanie także dłuższe

Działanie hormonów na komórki docelowe

(Hormon - ligand łączy się z receptorem)

Odpowiedź komórek docelowych - zmiana:

• Ekspresji genów

• Działania enzymów

• Przepuszczalności błon komórkowych (także np. otwarcie kanałów jonowych)

Receptory hormonów:

Są trzy rodzaje receptorów zlokalizowanych w błonach komórkowych:

1. Receptory związane z kanałami jonowymi

2. Receptory związane z układem kinaz

3. Receptory związane z białkami regulatorowymi G

Transport błonowy:

1. Z udziałem ruchu błon (endocytoza, pinocytoza, fagocytoza)

2. Transport związków drobnocząsteczkowych - bierny i aktywny

3. Transport bierny - dyfuzja i układy transportujące (transportery i kanały jonowe)

4. Transport aktywny - pompy jonowe (ATP-azy) i układy przenoszące jony

• Uniporter

• Symporter

• Antyporter

Kinazy są enzymami, które katalizują przeniesienie wysokoenergetycznych grup fosforanowych z ATP na inne cząsteczki

Białko (kinaza) białko ufosforylowane

Receptory cytoplazmatyczne:

• Łączą się z nimi steroidy

Mechanizm działania glikokortykoidów na komórkę docelową za pomocą receptora cytoplazmatycznego

Receptory jądrowe - rysunek

Komórkowy mechanizm działania hormonów (porównanie działania hormonów peptydowych i steroidowych):

• Hormony steroidowe - przenikają przez błonę

• Hormony peptydowe - łączą się z receptorami błonowymi, które np. uruchamiają cyklazę adenylową.

Drugie przekaźniki (od najczęściej do najrzadziej występującego)

cAMP - cykliczny 3'5' adenozynomonofosforan

cGMP - cykliczny 3'5' guanozynomonofosforan

IP3 - inozytolo (1,4,5) trifosforan

DAG - diacyloglicerol

Kwas arachidonowy - to co spożywamy w produkcie też może być przekaźnikiem!

Ca²⁺

Sfingozyna

Ceramidy

ADP-ryboza

NO - tlenek azotu

CO - czad

Rodzaj drugiego przekaźnika	Pochodzenie	Efekt działania
cAMP	Z ATP pod wpływem cyklazy adenylowej	Aktywowanie kinazy A
DAG	Z PIP2 (?)	Aktywowanie kinazy C
IP3		Wzrost stężenia Ca^2+
Ca^2+		Bezpośrednio przez aktywowanie enzymów, pośrednio za pomocą kalmodulin

Działanie genomowe i niegenomowe hormonów

Budowa hierarchiczna (przekazywanie informacji między kolejnymi piętrami):

Osie regulacyjne:

• HPA - nadnerczowa

• HPT - tarczycowa

• HPG - gonadowa

• Oś hormonu wzrostu

• Powiązania podwzgórza z układem pokarmowym

Jest to układ samosterujący - pętle sprzężeń zwrotnych (dodatnich i ujemnych) - związek wydzielony przez kolejne piętro hamuje (ujemne sprzężenie zwrotne), lub pobudza (dodatnie sprzężenie zwrotne) to, co stymulowało jego wydzielanie.

Podwzgórze:

• Jądra podwzgórzowe (skupiska perikarionów), ogniskują się tu wszystkie funkcje życiowe

- Obszary funkcjonalne

- Obszary hipofizotropowe - początek osi regulacyjnej

• Czynniki oreksygenne: NPY (peptyd podwzgórzowy), galamina, endorfina, noradrenalina - stymulują pobieranie pokarmu, ośrodek głodu. Dlatego czasem pod wpływem stresu (noradrenalina) niektórzy jedzą bardzo dużo, a niektórzy nic nie jedzą.

• Czynniki anorektyczne - hamowanie pobierania pokarmu - ośrodek sytości: CCK (cholecystokinina), GLP-q, CART (kokainopodobny polipeptyd podwzgórzowy - działa na te same receptory, na które działa kokaina)

• Czynniki uwalniające: GnRH (stymuluje przysadkę (przedni płat) do produkcji gonadotropin), CRH (oś nadnerczowa), TRH (oś tarczycowa), GHRH (oś hormonu wzrostu)

• Czynniki hamujące: PIF (dla prolaktyny), SRIF (dla hormonu wzrostu)

Przysadka mózgowa:

Część nerwowa

Część gruczołowa

Układ wrotny krążenia przysadka - podwzgórze

Hormon wzrostu i insulinopodobny czynnik wzrostu

• Pobudza syntezę białek

• Zwiększa transport aminokwasów do komórek

• Prowadzi do dodatniego bilansu azotowego

• Obniża wychwyt glukozy, nasila lipolizę i glukoneogenezę

• Nasila hydrolizę trójglicerydów w adypocytach prowadząc do wzrostu stężenia FFA w osoczu

• Ma działanie ketogenne

• Hamuje glikolizę i transport glukozy do komórek

Wykład 4 24 III 09

Mięśnie

Mięśnie dzielą się na:

• Poprzecznie prążkowane

• Szkieletowe

• Sercowy

• Gładkie

Mięśnie szkieletowe

Występowanie:

- Związane ze szkieletem (czynna część narządu ruchu; bierna część - kości)

- Inne miejsca występowania: przewód pokarmowy, mięśnie mimiczne

Funkcje:

- Ruch i utrzymanie postawy ciała,

- Produkcja ciepła

Budowa

• Włókna mięśniowe: komórki mięśniowe - miocyty otoczone sarkolemmą, zawierające wiele jąder znajdujących się pod błoną komórkową

• Miofibrylle - aparaty kurczliwe

• Prążki A - anizotropowe, prążki I - izotropowe

• Sarkomer - jednostka funkcjonalna podzielona przez linie „z”. Linia z znajduje się na środku prążka jasnego. Zawiera połowę prążka jasnego, cały prążek ciemny i połowę następnego prążka jasnego. Budowa sarkomeru:

- Prążki jasne (I) - miofilamenty cienkie zakotwiczone do linii „z”

- Prążki ciemne (A) - miofilamenty grube

Tytyna - białka elastyczne, utrzymuje miofilamenty grube przy linii „z”

Nebulina - stabilizuje miofilamenty cienkie

Linia „z” - białka kotwiczące miofilamenty cienkie i tytynę

Miofilament gruby (miozyna) - utworzone przez setki cząsteczek miozyny. Miozyna - 2 łańcuchy ciężkie spiralnie skręcone i 4 lekkie.

Miofilament cienki (aktyna) - 3 rodzaje białek

• Aktyna - białko kurczliwe - białko globularne, tworzy kuleczki (globulki) z miejscami wiążącymi miozynę

• Białka regulujące: tropomiozyna i troponina - nie kurczą się

• W spoczynku tropomiozyna blokuje miejsca wiążące miozynę na aktynie

• Troponina wiąże:

• Aktynę

• Tropomiozynę

• Ca ²⁺

System błonowy komórki mięśniowej:

- Sarkolemma

- Siateczka wewnątrzplazmatyczna

- Kanalik T (cewka T)

- Zbiorniki końcowe siateczki wewnętrznej

Rozbudowany system błonowy szybkie przekazywanie potencjału czynnościowego

Unerwienie komórki mięśniowej - unerwienie somatyczne, zależne od woli (acetylocholina)

Jednostka motoryczna - unerwione komórki mięśniowe + unerwiające włókno nerwowe (ruchowe)

Mechanizm skurczu mięśnia szkieletowego - sprzężenie elektromechaniczne: impuls elektryczny jest zamieniany na skurcz mechaniczny

1. Pobudzenie nerwowe

2. Depolaryzacja sarkolemmy, kanalików T i zbiorników końcowych siateczki wewnątrzplazmatycznej

3. Uwolnienie wapnia ze zbiorników końcowych siateczki wewnątrzplazmatycznej

4. Przyłączenie wapnia do troponiny

5. Przesunięcie tropomiozyny i odsłonięcie miejsc aktynowych na aktynie

6. Przyłączenie głów miozynowych do miejsc aktywnych na aktynie i utworzenie mostków poprzecznych

7. Uginanie głów miozynowych i wsuwanie się miofilamentów cienkich pomiędzy grube. Uginanie głów wymaga nakładu energii (ATPaza)

8. (Cykl)

9. Skurcz

Układ miofilamentów w sarkomerze: grubych i cienkich

Rola wapnia - przyłączenie do troponiny powoduje odsłonięcie miejsc wiązania miozyny na aktynie, w efekcie umożliwienie powstania mostków poprzecznych

Mechanizm rozkurczu mięśnia szkieletowego:

1. Ustanie pobudzenia nerwowego

2. Wiązanie wapnia w siateczce wewnątrzplazmatycznej i w efekcie spadek poziomu wapnia w komórce

3. Rozpad mostków poprzecznych

4. Wysuwanie się aktyny spomiędzy cząsteczek miozynowych

5. Rozkurcz mięśnia szkieletowego

Sprzężenie elektromechaniczne:

1. Acetylocholina uwalniana na zakończeniach nerwowych depolaryzacja sarkolemmy (potencjał czynnościowy PC)

2. Potencjał czynnościowy przesuwa się po sarkolemmie i wgłąb cewek T

3. Potencjał czynnościowy powoduje uwolnienie wapnia z ER (retikulum endoplazmatyczne)

4. Ca²⁺ wiąże się z troponiną.

5. Tropomiozyna odsłania miejsca wiążące na aktynie, do których przyłączają się głowy miozyny. Tworzą się mostki poprzeczne aktyna - miozyna i przesunięcie nitek aktyny wzdłuż miozyny

6. Ca²⁺ są transportowane z powrotem do ER

7. Ca²⁺ są odłączane. Tropomiozyna ponownie blokuje miejsca wiążące na aktynie

Mięśnie gładkie

Występowanie: wchodzą w skład innych tkanek i narządów

Rola:

• Regulują „rozmiar” organów (ich powierzchnię)

• Przesuwanie płynów wzdłuż kanałów i przewodów

• Kontrola ilości światła „dostającego się do oka”

Budowa mięśni gładkich

• Jedno jądro ułożone centralnie

• Wrzecionowaty kształt komórki

• Komórki mięśniowe mogą być ze sobą połączone, tworzyć sieć

• Brak sarkomerów - brak linii „z”, prążków i miofibryli

• Miofilamenty luźno ułożone w komórce

• Obecne białka kurczliwe: miozyna i aktyna. Nici miozynowe wyposażone w większą ilość głów rozmieszczonych na całej długości cząsteczki

• Brak troponiny i tropomiozyny

• Brak dobrze rozbudowanego systemu błonowego

Typy mięśni gładkich zależnie od ułożenia komórek, ich unerwienia, reaktywności na różne bodźce:

Mięśnie gładkie wielojednostkowe

Mięśnie gładkie jednostkowe

Mięśnie gładkie jednostkowe

• Nazywane mięśniami gładkimi trzewnymi

• Mięśnie przewodu pokarmowego, moczowego, macicy

• Utworzone przez warstwy (podłużne, okrężne, skośne) równolegle ułożonych ściśle do siebie przylegających komórek

• Poszczególne komórki są ze sobą połączone w miejscach nazywanych mostkami łączącymi dzięki czemu pobudzenie z jednej komórki natychmiast przekazywane jest na pozostałe

Źródła pobudzenia komórek (źródła skurczu)

1. Pobudzenie nerwowe - autonomiczne - skurcz neurogenny

- Żylakowatości wypełnione neurotransmiterem

- Mostki łączące

1 nerw, wiele komórek. Impuls dociera tylko do wierzchniej warstwy komórek, jednak dzięki połączeniu komórek poprzez mostki łączące jest on przekazywany dalej do głębiej położonych komórek.

Neurotransmitery uwalniane z żylakowatości wiązane są przez receptory. Potencjał czynnościowy przekazywany za pośrednictwem mostków łączących na komórki ułożone głębiej.

Receptory wiążące neurotransmitery:

• Adrenergiczne. Alfa - adrenergiczne wiążą głównie noradrenalinę, beta-adrenergiczne wiążą głównie adrenalinę

• Receptory cholinergiczne (typ: muskarynowe) wiążą acetylocholinę

Efekt neuroprzekaźnika zależy od efektora (lokalizacji mięśnia): np. acetylocholina pobudza kurczliwość żołądka, a hamuje naczyń krwionośnych. Noradrenalina przeciwnie.

Aktywność neurotransmiterów można modulować - blokery receptorów

• Samopobudzenie - obecność tzw komórek rozrusznikowych. Wykazują one niestabilny potencjał spoczynkowy: cyklicznie i spontanicznie występują zmiany wartości tego potencjału (tzw fale wolne). Gdy fala wolna osiągnie wartość progową występuje potencjał czynnościowy - przekazywany na sąsiednie komórki i w efekcie występuje skurcz.

Automatyzm pracy mięśni gładkich.

Skurcz miogenny - bez zewnętrznego pobudzenia

40-60% fal wolnych skutkuje potencjałem czynnościowym i skurczem.

• Substancje chemiczne - wiązane przez specyficzne receptory wywołują potencjał czynnościowy komórki i jej skurcz (sprzężenie farmakomechaniczne), np. hormony: estrogeny, progesteron, oksytocyna, katecholaminy

• Rozciąganie mięśnia. Bodziec silnie pobudzający kurczliwość mięśni gładkich, np. rozciąganie pod wpływem gromadzenia się pokarmu w żołądku lub moczu w pęcherzu moczowym

Mięśnie gładkie wielojednostkowe

• Mięśnie oka, mięśnie wyprostne włosów, w ścianie dużych tętnic oraz dróg oddechowych

• Utworzone przez małe pęczki niepołączonych ze sobą komórek

• Bogato unerwione neuronami autonomicznego układu nerwowego, każda komórka posiada własne unerwienie, tworząc jednostki motoryczne (stąd nazwa typu mięśni)

• Każda komórka kurczy się niezależnie od innych komórek

• Komórki kurczą się w wyniku pobudzenia nerwowego autonomicznego (wyłącznie)

Mechanizm skurczu mięśnia gładkiego:

1. Pobudzenie, depolaryzacja błony komórkowej

2. Napływ Ca²⁺ do wnętrza komórki mięśnia gładkiego (spoza komórki)

3. Połączenie Ca²⁺ z kalmoduliną

4. Połączenie kompleksu Ca²⁺ - kalmodulina z enzymem (kinaza łańcuchów lekkich miozyny MLCK)

5. Uaktywnienie miozyny pod wpływem MLCK

6. Przyłączenie głów miozynowych do aktyny

7. Rozpad ATP, uginanie głów miozynowych i wsuwanie się miofilamentów cienkich pomiędzy miofilamenty grube

8. (Cykl)

9. Skurcz mięśnia gładkiego

Skurcz mięśni gładkich - źródła wapnia

Płyn zewnątrzkomórkowy

W mniejszym stopniu siateczka wewnątrzplazmatyczna

Rola wapnia w skurczu:

Inicjuje skurcz

• Połączenie z kalmoduliną i jej aktywacja

• Aktywna kalmodulina aktywuje MLCK

• Aktywna MLCK aktywuje miozynę

• Aktywna miozyna wchodzi w interakcję z nitkami aktynowymi

Rozkurcz mięśni gładkich:

1. Ustanie pobudzenia

2. Odłączenie Ca²⁺ od kalmoduliny i usuwanie ich poza komórkę

3. Spadek stężenia Ca²⁺ w cytoplazmie

4. Inaktywacja MLCK

5. Inaktywacja miozyny pod wpływem fosfatazy

6. Zahamowanie interakcji miozyny z aktyną

7. Wysuwanie się miofilamentów cienkich spomiędzy miofilamentów grubych

8. Rozkurcz mięśnia gładkiego

Szybkość różnych typów mięśni:

• Mięśnie gładkie kurczą się powoli i długotrwale

• Możliwy jest stan przykurczu: utrzymanie mostków poprzecznych pomimo spadku stężenia wapnia w cytoplazmie

• Skurcz nie wymaga dużego nakładu energii i zużycia tlenu

Wykład 5 31 III 09

Układ krążenia

Na układ krążenia składają się:

Serce

Naczynia krwionośne

• Serce jest narządem 4-działowym, składa się z 2 przedsionków i 2 komór

• Podzielone jest na 2 części (część lewa i prawa) oddzielone przegrodą. Jedyna łączność pomiędzy tymi częściami następuje poprzez naczynia krwionośne. Dzięki temu krew utlenowana nie miesza się z krwią nieutlenowaną.

• Tętnica wieńcowa bardzo dobrze dotlenia serce Dzięki temu może ono pracować cały czas i się nie męczy (1 przystosowanie)

• Ściana serca składa się z 3 warstw, od zewnątrz kolejno: perikarium, warstwa mięśniowa, warstwa śródbłonkowa

Mięsień sercowy:

Nie jest jednolitą warstwą, składa się z 2 rodzajów komórek:

• Komórki robocze (około 98%) - kardiocyty, które przypominają mięśnie szkieletowe

• Komórki bodźco-przewodzące Purkinjego - nie są komórkami nerwowymi, ale mięśniowymi! Rozmieszczone są według określonego schematu.

Kardiocyty - komórki robocze:

• Jedno lub dwujądrzaste. Jądra te są położone centralnie, co umożliwia rozmieszczenie dużej ilości elementów kurczliwych (mniejsza ilość jąder niż w mięśniach szkieletowych)

• Prążkowanie jak w mięśniu szkieletowym (regularne ułożenie białek kurczliwych)

• Rozgałęzione włókna - nie mają układu równoległego, co umożliwia stykanie się z wieloma komórkami i szybkiego przekazywania informacji

• Liczne wielkie mitochondria - możliwość wysokiej aktywności metabolicznej

• Krótkie, szerokie cewki T - wpuklenia błon komórkowych do wnętrza cytoplazmy. Tworzą diady (a nie triady, jak jest w przypadku mięśni szkieletowych)

• ER bez cystern końcowych

• Wysoka zawartość mioglobiny

• Troponina i tropomiozyna

• Ziarna glikogenu - uniezależnienie od dostaw glukozy, serce może pracować nawet w przypadku hipoglikemii

• Wstawki (tylko w sercu!) - miejsca styku dwóch komórek - specyficzne połączenia między komórkami. Mają niską oporowość elektryczną, co umożliwia przekazywanie sygnałów

• Linie Z, prążki A, I i H, sarkomery - analogia do mięśni szkieletowych

• Jony wapnia pochodzą z przestrzeni międzykomórkowych - dlatego poziom wapnia w organizmie jest bardzo ważny dla akcji serca!

Połączenia między kardiocytami:

• Każdy miocyt łączy się z 11 innymi miocytami

• Miocyty tworzą rozgałęzienia (pod kątem 12-15 stopni)

• Połączenia międzykomórkowe - wstawki

- Złącza jonowo - metaboliczne

- Desmosomy

Desmosomy - połączenia międzykomórkowe, zapobiegają utracie kontaktu między komórkami

Połączenia szczelinowe (gap junctions)

• Zapewniają komunikację jonowo - elektryczną między komórkami

• Umożliwiają szybkie przekazanie pobudzenia z komórki na komórkę

• Synchronizują pracę serca

Podsumowanie - komórki robocze:

• Duża ilość elementów kurczliwych aktyno-miozynowych

• Sarkomery

• Duża ilość mitochondriów - możliwość intensywnych przemian energetycznych

• Dużo glikogenu - uniezależnienie od dowozu glukozy

• Szczególny charakter potencjału czynnościowego (patrz dalej)

• Wstawki - miejsca o małym oporze elektrycznym

• Funkcja - praca mechaniczna (skurcz i rozkurcz)

Komórki przewodzące (Purkinjego, bodźcoprzewodzące)

Brak elementów kurczliwych

Brak sarkomerów

Mała ilość mitochondriów (ale nie brak!)

Mało glikogenu

Brak wstawek

Tworzą węzły i pęczki

Potencjał czynnościowy iglicowy - gwałtowna depolaryzacja, gwałtowna repolaryzacja

Automatyzm!

Funkcja - generowanie i przewodzenie pobudzenia (wycięte serce z organizmu nadal pracuje, dopóki zapewnimy mu dostawę tlenu i substancji energetycznych!

Układ bodźco-przewodzący

• Węzeł zatokowo - przedsionkowy

• Węzeł przedsionkowo - komorowy

• Pęczek Hisa

Węzeł ZP - Generuje potencjały czynnościowe, przekazuje je na komórki robocze przedsionków. Pobudzenie przekazywane też na węzeł PK

Między węzłami następuje utrata częstotliwości (przedsionki muszą się skurczyć i rozkurczyć zanim dojdzie do pobudzenia komór)

Węzeł PK - poprzez pęczek Hisa pobudzenie biegnie do włókien Purkinjego i do komórek roboczych

Schorzenia:

• Wady zastawek (40% społeczeństwa ma niedomykalność zastawek) - ze względu na to, że część krwi zostaje w sercu, to organizm jest niedotleniony. Przy większym wysiłku może to się objawiać zadyszką.

• Zawał - zaczopowanie którejś z tętnic wieńcowych - brak przepływu krwi, komórki są niedotlenione, powstaje blizna. Jeżeli dotyczy to większego naczynia, to zawał może skończyć się tragicznie

• Zaburzenia funkcjonowania układu przewodzącego - blokada pęczka Hisa lub odgałęzienia - niepełna sprawność ukłądu przewodzącego.

Potencjały czynnościowe

Węzeł zatokowy generuje potencjały czynnościowe na cały narząd

Potencjał czynnościowy jest 4-fazowy

• Depolaryzacja: VG kanały Na⁺

• Niewielka repolaryzacja (ruch jonów sodowych w odwrotnym kierunku)

• Faza plateau (potencjał oscyluje wokół 0, ruch jonów wapniowych) VG kanały Ca²⁺

• Właściwa repolaryzacja: VG kanały K⁺

Punkt osiągnięcia potencjału czynnościowego

• Potencjał progowy jest jednocześnie maksymalny! (minimalne pobudzenie powoduje maksymalną reakcję; mięsień sercowy jest niezwykle wydajny, pracuje z maksymalną wydajnością albo nie pracuje w ogóle!!! Żaden inny mięsień nie ma takiej właściwości)

• Mięsień sercowy nigdy nie wejdzie w skurcz tężcowy. Spowodowane jest to fazą plateau, podczas której wydłużony jest czas skurczu)

• Serce ma wpisany stan odpoczynku, jako jedyny mięsień jednocześnie pracuje i odpoczywa

W mięśniu sercowym potencjał czynnościowy trwa 1/3 sekundy dzięki szczególnym kanałom Ca²⁺, które……………..

Potencjały czynnościowe w sercu - zapis EKG

Wydłużenie okresu refrakcji

EKG nie wykazuje mikrozawałów

Mechanizm skurczu jest taki, jak w mięśniach szkieletowych:

• Spontaniczna depolaryzacja powoduje powstawanie potencjałów błonowych

• Częstotliwość około 75 razy na minutę

• Jest stymulowany przez spontaniczną depolaryzację, kurczy się jako jednostka, nie ma jednostek motorycznych, ma długi (250 ms) okres refrakcji absolutnej

• UWAGA: Występuje wyłącznie samopobudzanie, nie ma pobudzania serca przez układ nerwowy. Układ nerwowy jedynie moduluje pracę serca!!!

Skurcz:

• Depolaryzacja powoduje otwarcie kanałów Ca²⁺ bramkowanych elektrycznie

• Ca²⁺ wchodzą do komórki poprzez cewki T

• Jony wapnia powodują uwolnienie Ca²⁺ z siateczki śródplazmatycznej (SR - retikulum sarkoplazmatyczne - siateczka śródplazmatyczna)

• Ca²⁺ wiążą się z troponiną skurcz

Rozkurcz:

Ca²⁺ dysocjują z troponiny

Ca²⁺ są magazynowane w SR przez Ca²⁺ATPazę

Ca²⁺ są również transportowane z komórki przez pompę jonową Na⁺ - Ca²⁺

Sprzężenie elektromechaniczne

DHPR - receptory dihydropirydynowe

RYR - kanały ryanodynowe

Źródła energii dla pracy mięśnia sercowego:

• 70% - kwasy tłuszczowe powstające w procesie beta-oksydacji

• 30% - glukoza, mleczany, aminokwasy - serce nie ulega zakwaszeniu, tak jak mięśnie szkieletowe, bowiem może zużywać mleczany jako źródło energii!

• Z powstałej energii tylko 15% idzie na skurcz kardiocytów

Stężenie Ca²⁺ w kardiocytach jest regulowane przez cAMP

Mięsień sercowy - podsumowanie

1. Automatyzm

a) Skurcz bez stymulacji nerwowej. Dopóki ma dostarczony tlen i substancje energetyczne, może pracować nawet poza organizmem

b) Pobudzane i regulowane przez komórki rozrusznikowe

2. Zmienne napięcie skurczowe

a) Regulowany przez układ nerwowy

3. Przedłużony czas skurczu

4. Ochrona przed sumowaniem bodźców i skurczem tężcowym

Charakterystyka pracy serca

• Automatyzm

• Działanie na zasadzie „wszystko albo nic” - potencjał progowy jest jednocześnie potencjałem maksymalnym, nawet w przypadku choroby, osłabienia

• Działanie jako fizjologiczne syncytium - wstawki, rozchodzenie się pobudzenia

• Przystosowanie do ciągłej pracy bez zmęczenia

• Regulacja zgodnie z prawem (Franka) Starlinga. Prawo Starlinga mówi, że zdrowe fizjologicznie serce, wypełniając się krwią, automatycznie krwi się pozbywa, robi wszystko, aby wyrzucić krew do naczyń. Im więcej krwi napływa do serca, tym silniej serce się kurczy. Ilość krwi jest zatem czynnikiem modulującym (np. w przypadku wysiłku)

• Długi okres refrakcji - stan czynnościowy = stan odpoczynku, wydłużony okres refrakcji (brak skurczu tężcowego i sumowania skurczów)

Modulacja pracy serca:

• Czynniki czysto fizyczne

• Czynniki natury nerwowej - funkcjonowanie układu nerwowego, stres

• Czynniki natury chemicznej - hormony, inne związki biologiczne - immunomodulatory, czynniki wzrostowe, leki

Czynniki fizyczne:

• Ilość krwi, która napływa do serca - działanie czysto mechaniczne, jamy mogą się rozciągać, a im bardziej rozciągnięte, tym większy skurcz

• Temperatura ciała - nawet niewielki wzrost powyżej temperatury 36,6 powoduje wzrost szybkości pracy serca. Jest to zależność wprost proporcjonalna, im niższa temperatura ciała, tym wolniejsza akcja serca (np. nie jedliśmy, brak snu, dlatego jest nam zimno, przemęczenie - osłabienie akcji serca; szybkie schłodzenie organizmu - zatrzymanie gwałtowne krążenia)

• Wpływ stężeń jonów w płynach ciała na pracę serca (Na, K, Ca, Mg)

• Jeżeli gwałtownie tracimy jony, może nastąpić śmierć, np. gwałtowne biegunki, wymioty - odwodnienie; należy uzupełnić jony

• Hiperkaliemia, hiponatremia - zbyt wysoki poziom potasu (kalium), zbyt niski poziom sodu (natrium) - niepobudliwość kardiocytów, zwolnienie przewodnictwa, zmniejszenie kurczliwości, arytmia, zatrzymanie serca w rozkurczu

• Hipokaliemia, hipernatremia - hiperpolaryzacja, wydłużenie przewodnictwa przedsionkowo - komorowego, migotanie przedsionków

• Hiperkalcemia - zbyt wysoki poziom wapnia - wzrost potencjału spoczynkowego, wzrost kurczliwości mięśnia sercowego, zatrzymanie akcji serca w skurczu

• Hipokalcemia - spadek potencjału spoczynkowego, zmniejszona kurczliwość serca, zwolnione przewodnictwo impulsów

• Hiperkapnia, kwasica - zmniejszenie przewodności

Działanie układu nerwowego - modulacja podstawowego rytmu

• Rozmieszczenie synaps:

• Układ współczulny - w całym sercu, ściany przedsionków i komór, na wszystkich możliwych częściach serca

• Układ przywspółczulny - w okolicy węzła ZP i PK, poza tym ich nie ma

• Serce unerwione adrenergicznie (układ współczulny). Jest ono ciągle przyspieszane, dlatego aby to zahamować, działa układ przywspółczulny, który hamuje to przyspieszenie. Układ współczulny jest zatem kardioakceleratorem, natomiast układ przywspółczulny wycisza pobudzenie.

Przewaga wpływu współczulnego przyspieszenie akcji serca

Przewaga wpływu przywspółczulnego hamowanie akcji serca.

Wykład 6 7 IV 09

Fizjologia naczyń krwionośnych (duży obieg krwi)

Funkcje układu krążenia:

• Transportowa - gazy oddechowe, substraty z układu pokarmowego, hormony

• Regulacyjna

• Homeostatyczna

• Obronna - przeciwciała, komórki odpornościowe, ale też naczynia i serce!

• Odżywcza

Transport O2 do tkanek oraz CO2 i produktów przemiany materii z tkanek

Transport hormonów

Utrzymanie temperatury ciała i pH płynów ustrojowych

Regulacja gospodarki wodnej organizmu

Odporność organizmu

Rodzaje naczyń krwionośnych

Tętnice

Kapilarne

Żylne

Ściany naczyń krwionośnych przeważnie składają się z 3 warstw. Należą do nich;

Przydanka - warstwa zewnętrzna

Warstwa środkowa

Warstwa śródbłonkowa - wewnętrzna, wyściełająca światło naczyń

Budowa naczyń krwionośnych:

Tętnice:

• Warstwa środkowa - mięśnie gładkie

• Mają zdolność do automatyzmu

• Mają unerwienie współczulne - adrenergiczne, co zwiększa ich zdolność do skurczu

• Są to naczynia czynnościowe, co oznacza, że w sposób czynny związany ze swoją motoryką przepychają krew dalej (siła wyrzutu serca nie wystarczyłaby na przeprowadzenie krwi do wszystkich komórek docelowych!)

• Bardzo gruba ściana, tę grubość nadaje warstwa mięśniowa

• Ukrwione przez drobne naczynia (naczynia naczyń, drobne naczynia włosowate) - mięśnie te wykonują dużą pracę, muszą więc być dobrze odżywione, dotlenione i muszą być odprowadzone produkty przemiany materii

Żyły: - naczynia pojemnościowe - przepływ krwi wymuszony, bierny

• Wielkie światło, cienka, elastyczna ściana

• Mogą występować zastoje krwi, co związane jest z biernością przepływu krwi przez żyły (nie przepychają one krwi dalej) i z niewydolnością układu krwionośnego

• Zastawki - zapobiegają cofaniu się krwi

Naczynia włosowate:

Różna średnica

Charakteryzują się praktycznie brakiem warstwy środkowej - występuje sama przydanka i śródbłonek, lub nawet sam śródbłonek

Parametry układu krążenia:

• Ciśnienie krwi - najwyższe w momencie wyrzutu z lewej komory

• Szybkość liniowego przepływu krwi

• Powierzchnia łożyska naczynia tętniczego - suma powierzchni przekroju wszystkich naczyń - największa w przypadku najliczniejszych naczyń kapilarnych, najmniejsza w przypadku nielicznych dużych tętnic.

Naczynia oporowe - ostatnie naczynia tętnicze przed układem włosowatym - redukują ciśnienie krwi.

Prawa hemodynamiki

• Prawo Laplace'a - ciśnienie krwi jest proporcjonalne do napięcia sprężystego ściany naczynia i do jego promienia (wzrost napięcia sprężystego ścian dużych naczyń powoduje wysokie ciśnienie tętnicze krwi - ciśnienie napędowe)

• Prawo Poiseuille'a - opór przepływu jest odwrotnie proporcjonalny do czwartej potęgi promienia naczynia (promień naczynia w większym stopniu decyduje o wielkości oporu niż jego długość)

Zasady hemodynamiki:

• Zasada ciągłości przepływu - ilość krwi przepływająca przez łożysko naczyniowe równa się objętości minutowej serca (średnia prędkość liniowa ruchu krwi jest odwrotnie proporcjonalna do całkowitej powierzchni przekroju łożyska naczyniowego)

Ruch krwi:

• Tętnice - przepływ aktywny

• Żyły - przepływ bierny

• Unieruchomienie - powoduje zastoje żylne

• Zastawki - uniemożliwiają ruch krwi wstecz

• Ruch laminarny (warstwowy) - ten strumień, który jest w środku naczynia

• Ruch wirowy - strumień krwi przy ściankach naczyń (ruch turbulentny, związany z lepkością krwi i oporem naczyń)

Mikrokrążenie:

• Drobne naczynka tętnicze i żylne

• Układ naczyń włosowatych

• Najważniejszy odcinek - tutaj dokonują się wszystkie funkcje układu krwionośnego

• Zaliczamy do niego drobne naczynia tętnicze, ponieważ one odpowiadają za redukcję ciśnienia (naczynia oporowe), i żylne

• Zwieracze przedwłośniczkowe

• Zdarzają się sytuacje, że przepływ w niektórych fragmentach jest wyłączony (przy zwiększonym zapotrzebowaniu innych narządów na krew, ponieważ objętość krwi jest stała)

Naczynia oporowe:

• Naczynia tętnicze

• Potężna, gruba ściana, która podlega ściśle kontrolowanym procesom wazodylatacji (ruchliwości naczyń)

• Przepływ krwi może zmieniać się 7-8 krotnie dzięki funkcjom naczyń oporowych i zwieraczy przedwłośniczkowych

Napięcie:

Napięcie neurogenne - adrenergiczne działanie pozazwojowych włókien współczulnych

Napięcie podstawowe - miogenny automatyzm mięśni gładkich ścian naczyń

Napięcie czynne ściany = napięcie podstawowe + napięcie neurogenne

Czynniki powodujące zmiany napięcia mięśniówki arterioli

• Zahamowanie napięcia podstawowego:

Acetylocholina

Bradykinina - jeden z mediatorów komórkowych

Prostaglandyna E, prostacyklina

Niskie ciśnienie parcjalne tlenu, wysokie CO2

• Skurcz mięśniówki

Noradrenalina

Endotelina, prostaglandyna F (PGF)

Tromboksan

Głównym regulatorem przepływu krwi przez tętnice i tętniczki są mięśnie gładkie znajdujące się w ściankach naczyń i działające na zasadzie mechanizmu autoregulacji. Wzrost ciśnienia krwi wywołuje ich skurcz z jednoczesnym wzrostem oporu przepływu, w rezultacie wielkość przepływu pozostaje bez zmian.

Odwrotna sytuacja zachodzi, gdy następuje spadek ciśnienia tętniczego. Rozkurcz mięśni gładkich powoduje obniżenie oporu przepływu krwi.

Mechanizm autoregulacji zmniejszając lub zwiększając łożysko naczyniowe, zachowuje niezbędną wielkość przepływu krwi

Funkcje naczyń oporowych - autoregulacja krążenia:

Miogenna - związana z charakterystyką mięśni gładkich

Metaboliczna - charakterystykę mięśni gładkich zmieniają poziomy metabolitów

Wazokonstrukcja naczynia (Nieobecność metabolitów)

Wazodylatacja naczynia - w odpowiedzi na metabolity naczynie transportuje więcej krwi do tkanek

Schemat % ilość krwi napływająca do poszczególnych narządów!

Naczynia włosowate:

• Nie ma warstwy środkowej

• Występuje przydanka i śródbłonek lub tylko śródbłonek

• Naczynia o ścianie ciągłej - przydanka ściśle przylega do śródbłonka, brak przestrzeni, tworzy się bariera dla różnych substancji (np. kapilary mózgu)

• Naczynia o ściśle przylegających komórkach, ale w niektórych miejscach występują przestrzenie (np. w mięśniach szkieletowych)

• ścianie przypominającej siatkę (dużo otworów) (np. w narządach miąższowych: wątroba, śledziona: intensywne procesy wymiany.

Transport przez ściany kapilar - filtracja (poza naczynia) i resorpcja (do światła naczyń)

• Transport bierny przez pory - woda i substancje w niej rozpuszczone

• Równowaga wodno - elektrolitowa osocze - płyn śródtkankowy

• Filtracja musi być równoważona przez resorpcję (gdy resorpcja przeważa nad filtracją, następuje nadmierne uwodnienie krwi)

Humoralna (chemiczna) regulacja miejscowa:

• Rozszerzanie porów

Adenozyna

Histamina - obrzęki, przekrwienie

Prostaglandyny E (PGE)

Bradykinina

Wzrost prężności CO2

Spadek stężenia K⁺ i O₂

VIP (?), EDRF

Mleczany

Wzrost temperatury

• Zwężanie porów

Tromboksan A

Prostaglandyny F

Prostacykliny

Noradrenalina, adrenalina

Wazopresyna

Serotonina

Angiotensyna II

Endotelina

Neuropeptyd Y

Obniżenie temperatury

Funkcje śródbłonka:

• Transport

• Czynność wydzielnicza:

• Endotelina - czynnik silnie kurczący ściany naczyń, agonista (działa tak samo; antagonista - działa odmiennie) kanałów wapniowych, uwalniany w odpowiedzi na rozciąganie ściany naczyń

Rodzaje endotelin:

1 - mózg, nerki

2 - jelita

3 - nadnercza

• EDRF - tlenek azotu, czynnik rozluźniający mięśnie gładkie naczyń, uwalniany działaniem szeregu substancji (bradykinina, VIP) kurczących naczynia krwionośne. NO aktywuje cyklazę GMP w miocytach ścian, cGMP blokuje fosforylację i aktywuje kanały K⁺ (rozkurcz)

• Inne czynniki rozluźniające:

• Prostacykliny

• ADHF - śródbłonkowy czynnik hiperpolaryzujący (tętniczki mikrokrążenia)

Regulacja układu krążenia:

• Nerwowa

Układ autonomiczny

Odruchy

• Hormonalna

ADH - wazopresyna, powoduje wzrost ciśnienia, skurcz mięśniówki

ANP - wytwarzany w przedsionku serca, powoduje zmiany w pracy serca w odpowiedzi na wzrost ciśnienia krwi

Angiotensyna - przekształcone białko osocza krwi, powoduje wzrost ciśnienia, przepływu, przepuszczalności

Adrenalina

• Miejscowa

Autoregulacja

Zmiana przepuszczalności ścian

Czynność wydzielnicza śródbłonka

Regulacja ciśnienia krwi:

Objętość - względnie stała, chyba że nastąpił krwotok

Pompa oddechowa - względnie stała (ok. 12 razy/minutę)

Pompa mięśniowa - od niej najbardziej zależy powrót żylny

Wykład 7 21 IV 09

Układ nerwowy.

Organizacja funkcjonalna czucia

Poziomy integracji nerwowej w układzie czuciowym:

• Poziom receptorowy - receptory czuciowe

• Poziom przekazywania - szlaki nerwowe wstępujące, nerwy czaszkowe i rdzeniowe

• Poziom percepcji - odbiór informacji w centrach korowych

Receptory:

• Struktury o różnym stopniu specjalizacji - zakończenia neuronów czuciowych lub odrębne komórki

• Odbierają informację (bodźce) ze środowiska zewnętrznego i wewnętrznego

• Przetwarzają bodźce na impulsy nerwowe, zmieniają energię bodźca na impulsację elektryczną

• Określony receptor zazwyczaj pobudzany jest przez jeden rodzaj bodźca (energii), tzw bodziec adekwatny - receptory mogą odbierać różne bodźce, ale najbardziej wrażliwe są na bodziec adekwatny. Na przykład przy zamkniętym oku, po uciśnięciu mocnym gałki ocznej można uzyskać wrażenia wzrokowe, jednak nie jest to tak silne wrażenie, jak przy pobudzeniu przez fotony światła.

Podział receptorów ze względu na:

• Typ czucia

• Dotyku

• Temperatury (ciepła/zimna)

• Światła

• Słuchu

• Równowagi

• Smaku

• Zapachu/węchu

• Bólu

• Źródło bodźca

• Telereceptory - źródło bodźca daleko od ciała

• Zmysł wzroku, słuchu, węchu

• Eksteroreceptory

• Receptory skóry, smaku

• Interoreceptory - w narządach wewnętrznych

• Proprioreceptory - w stawach, mięśniach, ścięgnach - odgrywają rolę w utrzymywaniu pionowej pozycji ciała i orientacji w przestrzeni

• Energię bodźca

• Mechanoreceptory

• Dotyk, słuch

• Równowaga

• Ciśnienie, ból (nocyreceptory)

• Termoreceptory

• Ciepło/zimno

• Chemoreceptory

• Smak, zapach, ból

• Receptory elektromagnetyczne - fotoreceptory

Mechanizm pobudzenia receptora nerwowego

1. Bodziec

2. Komórka receptorowa (zmiana przewodności błony komórki receptorowej dla jonów)

3. Powstanie potencjału receptorowego (depolaryzacja, hiperpolaryzacja)

4. Impuls nerwowy - potencjał czynnościowy

5. ->Wrażenie w korze mózgowej

Zmysł smaku - komórki smakowe w błonie śluzowej języka

Komórki smakowe w strukturach zwanych kubkami smakowymi

Brodawki: liściasta, okolona, grzybowata

Zmysł węchu - komórki węchowe w błonie śluzowej jamy nosowej

Receptory skórne - zmysł dotyku

• Wolne zakończenia nerwów czuciowych

• Rozgałęzione zakończenia nerwowe

• Tarczki Merkla (łąkotki dotykowe)

• Ciałka Ruffiniego - długotrwały nacisk

• Otoczone torebką

• Ciałka Krausego (kolbki końcowe) - dotyk

• Ciałka Paciniego (blaszkowate) - silny dotyk

• Ciałka Meissnera (dotykowe) - delikatny dotyk

Proprioreceptory:

• Występują w stawach, mięśniach, ścięgnach i skórze

• Informują o pozycji ciała i jej zmianie

• Receptory stawowe: ciałka Paciniego i ciałka Ruffiniego

• Receptory ścięgien, mięśni - informują o zmianie napięcia i rozciągnięciu mięśni

Narządy Golgiego (ścięgna)

Wrzeciona mięśniowe

• Receptory skóry - ciałka Ruffiniego

Zmysł wzroku - czopki i pręciki siatkówki oka

Czopki	Pręciki
Czopki w centrum siatkówki plamka żółta Trzy różne barwniki światłoczułe (niebieski, zielony i czerwony) umożliwiają rozpoznawanie barw Mało wrażliwe na światło, musi być dostateczne natężenie światła (w dzień), aby czopki reagowały	Pręciki - brak w centrum siatkówki, więcej po bokach Duża czułość na światło - wystarczy słabe oświetlenie (zmrok) Widzenie w skali szarości

OPSYNA (białko) + CIS-RETINEN

Zmysł słuchu i równowagi

• Ucho wewnętrzne - komórki rzęsate, narząd ślimakowy (spiralny, Cortiego)

• Zmysł równowagi - komórki rzęsate

• Grzebienie bańkowe

• Plamka łagiewki

• Plamka woreczka

Układ pokarmowy

Przewód a układ pokarmowy:

Przewód pokarmowy - narządy „rurowe” układu pokarmowego:

Jama ustna

Gardło (część ustna)

Przełyk

Żołądek

Dwunastnica

Jelito cienkie

Jelito grube

Narządy dodatkowe: zęby, język, ślinianki, wątroba, pęcherzyk żółciowy, trzustka

Długość przewodu pokarmowego: 7-8 m

Funkcje układu pokarmowego:

• Pośredniczenie w przedostawaniu się składników odżywczych do organizmu. Do tej funkcji zalicza się wiele podfunkcji. Pokarm aby mógł być wchłonięty, musi zostać rozdrobniony i rozłożony do przyswajalnych „cegiełek”. Tymi cegiełkami są:

Dla białek: aminokwasy

Dla węglowodanów: cukry proste (np. glukoza, fruktoza, galaktoza)

Dla tłuszczy: glicerol i kwasy tłuszczowe

Zatem w układzie pokarmowym następuje trawienie pokarmu składające się z takich etapów:

Jama ustna:

Pobieranie pokarmu

Żucie - rozdrobnienie mechaniczne, mieszanie ze śliną zawierającą enzymy - amylazy ślinowe - trawienie węglowodanów

Połykanie

Przełyk - przesuwanie treści do żołądka, jeszcze trwa trawienie katalizowane przez amylazy ślinowe - dopóki pH nie spadnie poniżej 4

Żołądek:

• Mieszanie pokarmu z sokami żołądkowymi dzięki obecności 3-warstwowej błony mięśniowej. W sokach żołądkowych znajdują się enzymy, dzięki którym możliwe jest trawienie białek i tłuszczy

• Rozdrabnianie pokarmu - trawienie mechaniczne

• Gromadzenie pokarmu i stopniowe opróżnianie żołądka do dalszego odcinka przewodu pokarmowego

Jelito cienkie:

• Dalsze etapy trawienia (chemiczne, enzymatyczne) dzięki enzymom zawartym w wydzielanych sokach trzustkowych

• Wchłanianie prostych związków do krwi lub naczyń limfatycznych

• Przekazywanie dalej do jelita grubego niestrawionych resztek

Jelito grube:

• Częściowy rozkład niestrawionych resztek przez bakterie

• Odciąganie wody, zagęszczanie mas kałowych

• Defekacja odbytnica

• Czynność zewnątrzwydzielnicza i wewnątrzwydzielnicza; produkcja soków trawiennych zawierających enzymy katalizujące rozkład składników odżywczych w układzie pokarmowym. Komórki wewnątrzwydzielnicze - APUD - wydzielają hormony działające para- i endokrynnie - hormony żołądkowo-jelitowe

• Funkcja obronna (układ pokarmowy jest wrotami, przez które mogą dostać się drobnoustroje do organizmu. Dlatego konieczne było wytworzenie różnych mechanizmów obronnych)

Wykład 8 28 IV 09

Procesy zachodzące w przewodzie pokarmowym:

• Przyjmowanie pokarmu

• Rozdrabnianie (trawienie mechaniczne), żucie

• Skurcze perystaltyczne żołądka i jelit

• Skurcze odcinkowe

• Przesuwanie

• Wydzielanie soków trawiennych zawierających enzymy

• Trawienie enzymatyczne

• Wstępne: jama ustna, żołądek, dwunastnica

• Trawienie kontaktowe - mniejsze cząsteczki rozkładane do monomerów

• Trawienie wewnątrzkomórkowe (w enterocytach)

• Wchłanianie

• Wydzielanie hormonów regulujących pracę przewodu pokarmowego (żołądkowo-jelitowych)

• Usuwanie resztek

• Funkcje odpornościowe

Budowa ściany przewodu pokarmowego:

• Błona surowicza

• Błona mięśniowa

Mięśnie szkieletowe: jama ustna, gardło, przełyk

Mięśnie gładkie: przełyk, żołądek, jelito cienkie, jelito grube

• Błona śluzowa

Nabłonek

Gruczoły

Splot podśluzowy

Grudka chłonna

• Unerwienie

Wewnętrzne: sploty

Zewnętrzne: włókna współczulne i przywspółczulne (przywspółczulne - głównie nerwu błędnego)

• Bariery ochronne przeciw wnikaniu drobnoustrojów:

Bariera chemiczna - kwas solny, substancje przeciwbakteryjne w ślinie

Bariera mikrobiologiczna - bakterie przewodu pokarmowego (głównie jelita grubego)

Komórki wewnątrzwydzielnicze błony śluzowej

• Działanie endokrynne (enteroendokrynne?)

Komórki G - gastryna

Komórki X/A - grelina

Komórki I - CCK (cholecystokinina)

Komórki S - sekretyna

Komórki EC - motylina

• Działanie neurokrynne

VIP - wazoaktywny peptyd jelitowy

• Działanie parakrynne

Komórki D - somatostatyna

Jama ustna

• Zęby - rozdrabnianie (trzonowe, przedtrzonowe), odkryzanie (siekacze, kły)

• Język

• Przesuwanie

• Rozpoznawanie smaku

• Funkcja ochronna (za pomocą smaku poznajemy, że żywność może być niebezpieczna dla zdrowia)

• Funkcja regulacyjna - sygnalizacja, przygotowanie dalszych części układu pokarmowego na przyjęcie pokarmu

• Funkcja hedoniczna

• Ślinianki - wydzielanie śliny

• Przyuszne

• Podżuchwowe

• Podjęzykowe

• Gruczoły wytwarzające śluz - w błonie śluzowej podniebienia, policzków

Ślina

Woda - 97-99,5%

Amylaza ślinowa

Lipaza językowa

Elektrolity: Na⁺, K⁺, Cl^-, PO₄^2-, HCO₃^-; jony Cl^- aktywują amylazę ślinową

Białka: mucyny, lizozym, defensyny, IgA

Produkty przemiany materii - mocznik, kwas moczowy

Funkcje śliny:

• Nawilżanie błony śluzowej i pokarmu

• Trawienie składników pokarmowych

• Właściwości przeciwbakteryjne

• Właściwości buforujące

• Rozpoznawanie smaku

Kontrola wydzielania:

Układ przywspółczulny - większa ilość śliny, ale bardziej rozcieńczona, mniej enzymów

Układ współczulny - mniej śliny, ale bardziej zagęszczona

Jama ustna - gardło - przełyk - połykanie

• Faza ustna

• Zależna od woli, język przesuwa kęs pokarmu w kierunku gardła

• Faza gardłowa

• Odruchowa

• Skurcze perystaltyczne okrężnych mięśni gardła przesuwają kęs pokarmu do przełyku

• Faza przełykowa

• Niezależna od woli, odruchowa

• Działanie siły ciężkości

• Skurcze perystaltyczne okrężnych mięśni przełyku

Skurcze toniczne - mięsień przez dłuższy czas w stanie skurczu, charakterystyczne dla zwieraczy układu pokarmowego

Żołądek: budowa

Dno

Trzon

Część odźwiernikowa

Trójwarstwowa błona mięśniowa

- Gruczoły żołądkowe właściwe:

• Komórki okładzinowe - wydzielają HCl i czynnik wewnętrzny IF, który umożliwia wchłanianie witaminy B₁₂

• Komórki główne - wydzielają pepsynogen i lipazę żołądkową

• Komórki enteroendokrynne - wewnątrzwydzielnicze: G-gastryna, D-somatostatyna, X/A-grelina

• Komórki śluzowe

- Gruczoły wpustowe

- Gruczoły odźwiernikowe

- Gruczoły właściwe

Komórki rozrusznikowe mięśniówki przewodu pokarmowego

• Częstotliwość skurczów uzależniona od podstawowego rytmu elektrycznego komórek rozrusznikowych

• Siła skurczów uzależniona od działania układu nerwowego i hormonów

Żołądek - czynność motoryczna

• Międzytrawienna: okresowo występujące skurcze perystaltyczne: MMC - mioelektryczne wędrujące kompleksy motoryczne

• Trawienna: odruchowe rozluźnienie mięśniówki górnej części żołądka pod wpływem rozciągnięcia przez pokarm, skurcze perystaltyczne trzonu i części odźwiernikowej żołądka

Opróżnianie żołądka:

• Przyspieszane przez pobudzenie nerwu błędnego (przywspółczulne)

• Hamowane przez odruch enterogastryczny (pokarm przechodzi do dwunastnicy w małych ilościach, dzięki czemu zwiększona jest efektywność trawienia i w odpowiednim stopniu zachodzi neutralizacja kwasu solnego) - pobudzenie współczulne; CCK, sekretyna - wydzielane przez komórki dwunastnicy pod wpływem kwaśnej treści i częściowo strawionych białek

Mechanizm wydzielania HCl

Okresy wydzielania żołądkowego

• Międzytrawienny (podstawowy)

• Trawienny (pokarmowy)

Faza głowowa (20% pobudzenia) - na widok jedzenia

Faza żołądkowa (70% pobudzenia)

Faza jelitowa (10% pobudzenia)

• 2-3 litry soku żołądkowego/dzień

• pH = 0,8-2

Bariera śluzówkowa:

Zasadowy śluz zawierający dwuwęglany tworzy warstwę ochronną

Żołądek:

• Magazynowanie pokarmu

• Rozdrabnianie, mieszanie z sokiem żołądkowym

• Czynność zewnątrzwydzielnicza - sok żołądkowy

• Kwas solny (komórki okładzinowe)

• Pepsynogen, lipaza żołądkowa (komórki główne)

• Czynnik wewnętrzny (komórki okładzinowe)

• Denaturacja i trawienie białka

• Emulgacja i trawienie tłuszczu

• Wchłanianie alkoholu, leków

• Ochrona przeciwbakteryjna

• Czynność wewnątrzwydzielnicza - gastryna, somatostatyna, histamina

• Przesuwanie treści żołądkowej do dwunastnicy - opróżnianie żołądka

Jelito cienkie:

• Ściana jelita cienkiego jest przystosowana do wchłaniania:

Pofałdowania (3x)

Kosmki jelitowe (12x)

Mikrokosmki enterocytów (20x)

• Całkowita powierzchnia wewnętrzna wynosi około 200 m²; mikrokosmki pokryte glikokaliksem (ochrona)

• Enzymy odpowiedzialne za trawienie kontaktowe

Dwusacharydazy

Karboksypeptydaza

Lipaza jelitowa

• Mikrokosmki tworzą rąbek szczoteczkowy (rąbek prążkowany)

Motoryka jelita cienkiego:

• 2 główne rodzaje skurczów

Perystaltyczne

• Powolne ruchy (1 cm/min)

• Przesuwają treść jelitową

Segmentacyjne

• Główna aktywność skurczowa w jelicie cienkim - 12-18/min

• Skurcze mięśni okrężnych mieszanie treści pokarmowej

Przebieg skurczu:

1. Skurcz warstwy okrężnej za częścią pokarmową

2. Skurcz warstwy podłużnej przed treścią pokarmową

3. Ponowny skurcz warstwy okrężnej, powoduje przesunięcie masy znajdującej się w jelitach

Regulacja motoryki jelita cienkiego:

• Odruchy długie: żołądkowo - jelitowe, dwunastniczo - żołądkowy

• Wewnętrzne lub zewnętrzne (faza głowowa, emocjonalna)

• Krótkie

• Motoryka, sekrecja, wzrost

• Układ nerwowy i hormony żołądkowo - jelitowe

• Przyspiesza: acetylocholina, gastryna, cholecystokinina (CCK), motylina, PGF

• Hamuje: noradrenalina, PGE2, PGI2

Wykład 9 5 V 09

Wydzielanie soku jelitowego

Gruczoły Brunnera

HCO₃^-, śluz

Pepsynogen II

Mucyna

Enterokinaza

pH = 8,2-9,1

Regulacja:

• Pokarm

• Układ przywspółczulny

• Sekretyna, gastryna, cholecystokinina (CCK)

Gruczoły jelitowe

• HCO₃^-, śluz

• Enterokinaza

• Fosfataza alkaliczna

• Sacharaza

• Regulacja:

• Pokarm (odruchy śródścienne)

• Układ przywspółczulny

• VIP - wazoaktywny peptyd jelitowy

• Gastryna

• Cholecystokinina (CCK)

Wątroba

Zrazik wątrobowy - budowa - podstawowa struktura czynnościowa (?) wątroby

• Blaszki wątrobowe (jedna warstwa hepatocytów - komórek wątroby)

• Hepatocyty koncentrycznie ułożone od zewnątrz do środka

• Pomiędzy nimi znajdują się przestrzenie (zatoki), w których są naczynia włosowate, sinusoidy, naczynia zatokowe

• Wymiana składników w obie strony

• Pomiędzy hepatocytami w pionowej blaszce kanaliki żółciowe - do nich następuje wydzielanie żółci przewody żółciowe przewód wątrobowy wspólny przewód żółciowy wspólny

Wydzielanie żółci - schemat

- Żółć kanalikowa. Barwniki żółciowe wydzielane w sposób aktywny (sole i barwniki żółciowe) - transport anionowy złożony z 4 etapów

1. Pobieranie tych substancji z krwi przez hepatocyty

2. Gromadzenie w hepatocytach

3. Metabolizm wewnątrzkomórkowy poprzedzający ich wydzielenie

4. Wydzielenie do żółci

- Żółć przewodzikowa: substancje biernie transportowane z hepatocytów do żółci (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl^-, cholesterol, fosfolipidy, glukoza, białka)

Mechanizm wydzielania żółci przez hepatocyty

1. Transport kwasów żółciowych do hepatocytów

2. Przy udziale Na⁺ kotransportera

3. Niezależny od jonów Na⁺

4. Filtracja osmotyczna

5. Dyfuzja

6. Transport kwasów żółciowych do światła kanalika

Funkcje pęcherzyka żółciowego (30-50 ml)

Zagęszczanie (3% - 10-20%) - wzrost osmolarności

Obniżenie pH 7,5-8,0 7-7,5

Zwiększenie lepkości

Błona śluzowa pęcherzyka żółciowego

Zagęszczanie żółci

Uwarunkowane jest aktywnym transportem Na⁺ oraz biernym Cl^- i HCO₃^-

Wysoka przepuszczalność dla NaCl i H₂O

Krążenie wątrobowo-jelitowe

• Synteza kwasów żółciowych de novo 0,3-0,6 g/dz

• Pula kwasów żółciowych około 3g

• Ilość cykli - 4-12/dzień

• Wchłanianie zwrotne >95% ilości wydzielonej do żółci

Wydalanie:

Z kałem - 0,2-0,6 g/dzień

Z moczem - <0,5 mg/dzień

Funkcje soli kwasów żółciowych

Wewnątrzwrotne - regulacja ilości produkowanej żółci i ilości kwasów żółciowych syntetyzowanych de novo

Wewnątrzwątrobowe

• Zmniejszenie napięcia powierzchniowego, ułatwienie przepływu przez wąskie kanaliki żółciowe

• „Rozpuszczanie” cholesterolu

Wewnątrzjelitowe

• Tworzenie emulsji

• Aktywacja lipazy trzustkowej

• Właściwości przeciwbakteryjne

• Tworzenie micelli - wchłanianie tłuszczu i witamin

Wewnątrzokrężnicze

• Hamowanie transportu jonów Na⁺ i wody

• Nieprawidłowa resorbcja kwasów żółciowych - biegunki

Sole żółciowe	Lecytyna	Cholesterol
Żółć prawidłowa	15%	5%
Kamica	22%	10%

Funkcje wątroby

• Produkcja żółci. Wydzielanie do przewodów żółciowych

• Metabolizm węglowodanów

• Glukogeneza

• Glikogenoliza

• Glukoneogeneza

• Metabolizm białek: dezaminacja (i synteza mocznika) i transaminacja , synteza: białek osocza, czynników krzepnięcia

• Kwasy tłuszczowe z przewodu pokarmowego i tkanki tłuszczowej są przekształcane do acetylo-koenzymu A

• Synteza cholesterolu i fosfolipidów

• Synteza lipoprotein (HDL, LDL)

• Magazynowanie rozpuszczalnych w tłuszczu witamin; witaminy B₁₂, Fe, Zn, Cu komórki wątrobowe

• Konwersja witaminy D do 25 OH-D₃

• Konwersja karotenu do witaminy A

• Metabolizm hormonów, leków, trucizn

• Wydzielanie żółci

• Fagocytoza przez komórki Kupffera

• Metabolizm alkoholu

• Utrzymywanie równowagi hormonalnej

• Degradacja i sprzężanie hormonów steroidowych

• Inaktywacja hormonów polipeptydowych

• Wytwarzanie czynników immunologicznych

• Termoregulacja

• Gromadzenie i filtracja krwi dochodzącej z przewodu pokarmowego

Choroby wątroby:

Stłuszczenie wątroby

Marskość wątroby

Trzustka

Gruczoł egzokrynny (część zewnątrzwydzielnicza)

Gruczoł endokrynny (część wewnątrzwydzielnicza)

Pankreaton - jednostka czynnościowa trzustki (pęcherzyki wydzielnicze + przewody wyprowadzające) (rysunek)

- Przewody

- Komórki pęcherzykowe

- Enzymy

- Granulki zymogenu

- Komórki śródpęcherzykowe; jony dwuwęglanowe HCO₃^-

Synteza enzymów trzustkowych

1. Synteza w rybosomach i transport do siateczki endoplazmatycznej szorstkiej

2. Transport do pęcherzyków siateczki endoplazmatycznej gładkiej

3 i 4. Transport do pęcherzyków aparatu Golgiego

5. Tworzenie ziarn zymogenu

6. Transport do światła przewodu wyprowadzającego

Sok trzustkowy

• Woda

• Enzymy - amylaza trzustkowa, lipaza trzustkowa, nukleazy

• Zymogeny - trypsynogen, chymotrypsynogen, prokaarboksypeptydazy, proelastaza

• (Pro)kolipaza

• Ułatwia wiązanie lipazy do substratu - kropli tłuszczu

• Zapobiega degradacji lipazy przez proteazy i denaturacji przez sole kwasów żółciowych

• Zapewnia optymalne pH dla działania lipazy

• Dwuwęglan sodu - buforowanie HCl żołądkowego

• Inne elektrolity - Na⁺, K⁺, Cl^-

• O,5-1,5 litrów na dzień

• PH = 7,2-8,2

Właściwości sekrecyjne komórek egzokrynnych trzustki

• Komórki pęcherzykowe (80% masy trzustki) - wydzielanie zymogenu; wydzielanie podlega kontroli nerwowej (Ach, VIP) i hormonalnej (CCK, gastryna i sekretyna)

• Komórki śródpęcherzykowe (4% masy trzustki) - wydzielanie wody i elektrolitów; wydzielanie podlega kontroli nerwowej (Ach, VIP) i hormonalnej (sekretyna)

Okresy wydzielania trzustkowego

• Międzytrawienny (podstawowy)

• Trawienny (pokarmowy)

Faza głowowa (20% pobudzenia)

Faza żołądkowa (5-10% pobudzenia)

Faza jelitowa (70% pobudzenia)

Jelito grube - przesuwanie i wydalanie mas kałowych

• Sekrecja

• Woda (aktywny transport NaCl do światła jelita)

• K⁺, H⁺, Cl^-, HCO₃^-

• Reabsorbcja

• Woda, elektrolity

• Witaminy - K, H, B₅

• Produkty przemiany materii - urobilinogeny, sterkobilinogeny

• Sole kwasów żółciowych

• Toksyny

Działanie bakterii jelitowych

Fermentacja celulozy, tworzenie N, CO₂, H₂, H₂S, CH₄

Synteza witamin B i K

Aktywność motoryczna jelita grubego

Skurcze odcinkowe

Skurcze perystaltyczne

Skurcze masowe

BER - warstwa podłużna

• Układ autonomiczny - odruchy żołądkowo-okrężniczy i dwunastniczo-okrężniczy

• Lokalne odruchy ze zwojów enterycznych

• Hormony żołądkowo-jelitowe: gastryna, CCK, motylina
  , sekretyna
  

Defekacja

1. Rozciągnięcie odbytnicy

2. Pobudzenie mechanoreceptorów

1. Pobudzenie splotu mięśniowego okrężnicy esowatej i odbytnicy (odruch krótki)

2. Pobudzenie włókien przywspółczulnych części krzyżowej rdzenia (odruch długi); rozluźnienie zwieracza wewnętrznego odbytu

3. Pobudzenie motoneuronów somatycznych (odruch długi); skurcz zwieracza zewnętrznego odbytu

1. Wzrost perystaltyki odbytnicy

2. Wzrost perystaltyki okrężnicy

3. Skurcz mięśni tłoczni brzusznej

Trawienie i wchłanianie składników pokarmowych

Trawienie mechaniczne: żucie, skurcze perystaltyczne, skurcze odcinkowe

Trawienie chemiczne: jama ustna, żołądek, dwunastnica, trawienie kontaktowe, trawienie wewnątrzkomórkowe

	Węglowodany (skrobia, inne)	Białko	Tłuszcz + witaminy tłuszczorozpuszczalne A, D, E, K
Jama ustna	Ptialina		Lipaza językowa
Żołądek		HCl i pepsyna
Dwunastnica	Amylaza trzustkowa α-dekstryny Disacharydy	Proteazy trzustkowe Peptydy	Lipaza trzustkowa i żółć
Jelito czcze i kręte	Enzymy rąbka prążkowanego Glukoza Galaktoza Fruktoza	Enzymy rąbka prążkowanego Di i tripeptydy Aminokwasy	Micelle
Enterocyt	Fruktoza | Glukoza	Peptydy | aminokwasy	Reestryfikacja chylomikrony
Naczynie krwionośne	Glukoza Galaktoza Fruktoza	Aminokwasy	Naczynie limfatyczne

Węglowodany - jama ustna:

PTIALINA - α-amylaza ślinowa - α-1,4-endoglikozydaza

Maltoza, maltotrioza, izomaltoza, α-graniczne dekstryny

Węglowodany - dwunastnica

Węglowodany - trawienie kontaktowe i wchłanianie

Białko

Białko:

• Denaturacja

• Enzymy:

• Endopeptydazy

• Egzopeptydazy

• Aminopeptydazy

• Karboksypeptydazy

Białko - wchłanianie

Wchłanianie aminokwasów: 5 układów przenośników

1. B^o (broad neutral) (NBB - neutral brush boarder)

1. Aminokwasy obojętne (B0 AT1 - Met, Leu, Wal, …, B0 AT2 - rozgał, Pro)

2. Kotransporter AA - Na⁺ - transport zależny od gradientu elektrochemicznego jonów Na⁺

2. B^{0 +}

Aminokwasy zasadowe

Antyport: aminokwasy zasadowe-aminokwasy obojętne

3. Układ IMINO

Pro I OH-Pro

1. Transport zależny od gradientu elektrochemicznego jonów Na⁺

4. Przenośnik iminoaminokwasów - PAT 1 (proton aminoacid transporter)

Gly, Pro, β-aminokwasy

Transport zależny od gradientu jonów H⁺

5. X_AG - aminokwasy kwaśne

Tłuszcze

1. Micelle zawierające KT i monoglicerydy

2. Rozpad micelli

3. Dyfuzja KT i monoglicerydów do enterocytów

4. Reestryfikacja KT w gładkim retikulum endoplazmatycznym

5. Tworzenie chylomikronów w aparacie Golgiego, „ekspedycja” chylomikronów

6. Transport pęcherzyków zawierających chylomikrony do błony podstawnej

7. Przechodzenie chylomikronów do naczynia limfatycznego kosmka

8. Transport chylomikronów do naczyń żylnych krążenia ogólnego

Wykład 10 12 V 09

Fizjologia krwi

Rozmieszczenie wody w organizmie człowieka

Jony:

Wewnątrzkomórkowe: Główny kation - K⁺, główne aniony - fosforany

Zewnątrzkomórkowe: Główny kation - Na⁺, główne aniony - chlorki

Krew - funkcje

Transportowa

Regulacyjna

Obronna (przeciw zagrożeniom zewnętrznym i wewnętrznym)

Właściwości fizyczne krwi

• Lepkość - warunkowana obecnością w niej białek, składników morfotycznych. Dzięki lepkości krew nie ucieka z łożyska naczyniowego

• Temperatura (stała na poziomie 37^oC). Jest to optymalna temperatura dla działania enzymów w organizmie.

• pH (na poziomie 7,4). Warunkuje optymalną aktywność enzymatyczną w ustroju.

• Skład jonowy (NaCl)

Białka osocza

• Ciśnienie onkotyczne (głównie albuminy) utrzymuje krew w łożysku naczyniowym. Głodzenie powoduje spadek ilości białek na skutek wykorzystywania albumin z osocza jako rezerwy białkowej, przez co płyn wycieka z łożyska naczyniowego do tkanek. Następuje pęcznienie tkanek i puchnięcie organizmu widoczne bardzo wyraźnie.

• Krzepnięcie

• Bufory

• Odporność

• Transport

• Rezerwa białkowa

Hemopoeza

Mikrośrodowisko - układ enzymów i czynników wzrostowych wydzielanych przez komórki szpiku, regulujących powstawanie krwinek

Erytropoeza:

1. Hemocytoblast

2. Proerytroblast

3. Wczesny erytroblast

4. Późny erytroblast

5. Normoblast

6. Retikulocyt

7. Erytrocyt

Niedotlenienie wyrzucenie erytropoetyny przez nerki wytwarzanie erytrocytów odpowiednie dotlenienie (zachowanie równowagi)

Erytrocyty

• Kształt dysku, nie jest płaski, obecne wklęśnięcie

• Na przekroju kształt biszkopta większa powierzchnia wymiany

• Kształt dwuwklęsłej soczewki

• Odkształcenie (NO) i rulonizacja (dzięki ładunkom na powierzchni, układanie niezlepionych pakiecików jeden za drugim łatwiejsze przejście przez naczynia)

Białkowe struktury błony:

• Brak organelli komórkowych i układu cytochromów

• Kontrola stężenia śródkomórkowego kationów

• Zewnętrzna powierzchnia błony - ujemny ładunek elektryczny

• Wnętrze wypełnia zrąb siatkowaty białkowo-lipidowy……….

Błona erytrocytu:

Sprężystość

Elastyczność

Podatność na ucisk

Selektywna przepuszczalność

Grupy polarne fosfolipidów i białek skierowane na zewnątrz i apolarne - do środka

Białka kanałów kationowych i anionowych

Białka peryferyczne i glikoproteiny - receptory i antygeny grupowe

Białka enzymatyczne

Białka integralne błony, spektryny…….

Charakterystyka erytrocytów:

• ATP powstaje w procesie glikolizy beztlenowej i cyklu pentozofosforanowego

• Utrzymywanie kształtu i zdolności do odkształcania (NO)

• Aktywność ATP-azowej pompy jonowej utrzymującej wysokie stężenie K⁺ i niskie Na⁺

• Zachowanie żelaza hemu jako Fe²⁺

• Zabezpieczenie białek przed oksydacyjną denaturacją

• Synteza hemu poprzez kondensację 8 cząsteczek glicyny i 8 cząsteczek bursztynianu do porfiryny (mitochondria)

• Układy antyoksydacyjne - glutation i dysmutaza glutationowa

Hemoglobina

• Metabolizm hemoglobiny - z hemu powstaje żelazo, które transportowane do wątroby i gdzieś tam jeszcze… Globina rozłożona do aminokwasów

• Transport tlenu - zależny od pH i pCO₂

• Zakwaszenie krwi przesuwa krzywą dysocjacji Hb-O₂ w prawo (prawo Bohra)

• Wspólne oddziaływanie pH i pCO₂ - efekt Bohra

• Jest to mechanizm uwalniania tlenu w kapilarach, gdzie wzrasta pCO₂, a pH obniża się na skutek przemian metabolicznych

Zależność wysycenia procentowego hemoglobiny tlenem

Transport gazów oddechowych przez krew

Tlen:

Niezwiązany gaz: 1,5%

Z hemoglobiną: 98%

Dwutlenek węgla:

Niezwiązany gaz: 5%

Z hemoglobiną: 5%

W postaci wodorowęglanów HCO₃^-: 90%

Transport CO₂

• Część CO₂ związana jest z Hb

• Najwięcej CO₂ wytwarzanego w tkankach jest transportowane jako jony HCO₃^-

• Tworzenie ich zależy od anhydrazy węglanowej w erytrocytach

• Transport chlorków zapewnia stałość ładunku elektrycznego

Płytki krwi

Powstawanie płytek krwi

Komórki macierzyste w szpiku przekształcają się w hemocytoblasty

Hemocytoblasty, ………………….

Hemostaza - krzepnięcie krwi

• Zatrzymanie krwawienia przez

• Skurcz naczynia: dokurczenie uszkodzonego naczynia (komórki śródbłonka)

• Utworzenie czopu płytkowego (czynniki dynamiczne przyciągają płytki, hemotaksja - komórki śródbłonka)

• Utworzenie skrzepu przez wytrącenie fibryny

Wykład 11 19 V 09

Fizjologia układu oddechowego

Owady - tchawki, większa powierzchnia wymiany gazowej niż u niższych ewolucyjnie organizmów

Ryby - skrzela

Ssaki - płuca

Budowa układu oddechowego

Górne drogi oddechowe

Dolne drogi oddechowe

Jama nosowa gardło krtań tchawica oskrzela główne oskrzeliki oskrzeliki oddechowe (17-19 G) przewody pęcherzykowe (20-22 G) woreczki pęcherzykowe (23 G) pęcherzyki płucne

- Oskrzela dzielą się 23-krotnie

- Pęcherzyki mogą pojawiać się już w przewodach pęcherzykowych

Budowa komórkowa dróg oddechowych

1. Nabłonek (migawkowy)

2. Miocyty gładkie unerwione przywspółczulnie (skurcz) i współczulnie (rozkurcz). Podobnie działają substancje chemiczne, jak histamina, leukotrieny (serii C4 i D4) i tromboksany

3. Gruczoł podśluzówkowy

4. Tkanka łączna

5. Naczynie

Tkanka limfatyczna związana z błoną śluzową - MALT

GALT - przewód pokarmowy

BALT - oskrzela

Komórki ściany pęcherzyka

Pneumocyty I (95%)

Pneumocyty II (5%)

Makrofagi

Elementy łącznotkankowe

Surfaktant - wydzielany przez pneumocyty typu II, zapobiega pękaniu pęcherzyków płucnych w czasie wdechu i zlepianiu się pęcherzyków płucnych w czasie wydechu (zdolność do obniżania napięcia powierzchniowego, podobnie jak kwasy żółciowe w układzie pokarmowym)

Komórki śródbłonka - nabłonek naczynia włosowatego

Kontrola aktywności skurczowej oskrzeli przez różne czynniki

• Skurcz

Nerw błędny

Acetylocholina R-M₃

Histamina

Leukotrieny

Tromboksany

• Rozkurcz

Nerwy współczulne

Noradrenalina

Jony Ca⁺⁺

VIP

Funkcje płuc

Związane z oddychaniem

• Wymiana gazowa - pobieranie O₂ i usuwanie CO₂

• Utrzymywanie równowagi kwasowo-zasadowej - usuwanie CO₂

• Udział w termoregulacji i regulacji równowagi wodnej - usuwanie ogrzanej pary wodnej

Pozaoddechowe czynności płuc

• Biosynteza różnych związków biologicznie czynnych (prostacyklin, fosfolipidów, antyproteaz)

• Inaktywacja czynników naczynioruchowych

• Aktywacja angiotensyny II

• Filtr i zbiornik dla krwi
  

• Funkcje obronne

• Artykulacja dźwięków

• Odbieranie wrażeń zapachowych

Oddychanie

Wentylacja - cykl oddechowy (wdech + wydech)

Wdech

• Skurcz mięśni wdechowych i zmniejszenie ciśnienia śródopłucnowego to główna siła rozciągająca płuca w fazie wdechu

• Siła mm wdechowych pokonuje przeciwne skierowanie siły retrakcji

• Napięcie powierzchniowe pęcherzyków płucnych (70%)

• Napięcie sprężyste zrębu łącznotkankowego płuc (30%)

• Napływ powietrza do płuc jest efektem powstałego gradientu ciśnień: atmosferycznego i śródopłucnowego

• Wzrost objętości klatki piersiowej obniżenie ciśnienia wewnątrzopłucnowego Pzewn>P w klatce piersiowej powietrze napływa do płuc

Mięśnie oddechowe - wdechowe

Mięśnie podstawowe

PRZEPONA

M MIĘDZYŻEBROWE ZEWNĘTRZNE

Mięśnie dodatkowe

Mięsień mostkowo-obojczykowo-sutkowy

Mięśnie pochyłe szyi

Mięsień piersiowy mniejszy

Mięsień poprzeczny klatki piersiowej

Mięsień zębaty przedni

Mięśnie mające znaczenie tylko przy znacznym zapotrzebowaniu na tlen

Dźwigacze łopatki

Prostowniki kręgosłupa

Mięśnie rozszerzające górne drogi oddechowe

Spokojny wdech

Skurcz przepony

Skurcz mięśni międzyżebrowych zewnętrznych

Wdech pogłębiony - skurcz mięśni wdechowych dodatkowych

Zwiększenie wymiarów klatki piersiowej

- Poprzecznego

- Przednio-tylnego

- Górno-dolnego

Zmniejszenie

Ciśnienia śródopłucnowego

Ciśnienia pęcherzykowego

Wydech

Mięśnie oddechowe - wydechowe

Mięśnie podstawowe

Mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne

Mięśnie dodatkowe

Mięsień mostkowo-obojczykowo-sutkowy

Mięśnie pochyłe szyi

Mięsień piersiowy mniejszy

Mięsień poprzeczny klatki piersiowej

Mięsień zębaty przedni

Przepona

Mięśnie międzyżebrowe zewnętrzne

Mięśnie mające znaczenie tylko przy znacznym zapotrzebowaniu na tlen

Mięsień prosty i inne mięśnie brzucha

Mięsień czworoboczny lędźwi

Mięsień biodrowo-żebrowy

Spokojny wydech - rozkurcz przepony

Wydech pogłębiony - skurcz mięśni wydechowych dodatkowych

Cykl oddechowy - wydech

• Przyczyną 1 (biernej) fazy wydechu jest ustanie aktywności mięśni wdechowych, zapadanie się zrębu płuc i działanie sił napięcia powierzchniowego pęcherzyków płucnych

• Faza 2 (czynna) to działanie mięśni wydechowych

• Obniżenie objętości klatki piersiowej wzrost ciśnienia wewnątrzopłucnowego P w klatce piersiowej > P zewnętrzne powietrze opuszcza płuca

Wymiana gazowa - dyfuzja O₂ i CO₂

Siłą napędową jest różnica ciśnień parcjalnych między

• Powietrzem pęcherzykowym a krwią

P_O2 (mmHg) 100 40

P_CO2 (mmHg) 40 45

• Tkankami a krwią

P_O2 (mmHg) 40 95

P_CO2 (mmHg) 45 40

Pomimo mniejszego gradientu stężeń CO₂ niż O₂, CO₂ szybciej dyfunduje ze względu na to, że współczynnik dyfuzji CO₂ przez błonę kapilarną jest znacznie większy

Dyfuzja tlenu - HbO₂ rozpuszczona w osoczu

Dyfuzja dwutlenku węgla - HCO₃^- i HbCO₂ rozpuszczone w osoczu

Zarówno w płucach, jak i tkankach są warunki do przyłączania i do odłączania gazów oddechowych.

W płucach powstawaniu oksyhemoglobiny sprzyja:

• Wyższe pH krwi przepływającej przez kapilary płucne,

• Niższa temperatura, spowodowana ochładzaniem przez otaczające powietrze

W tkankach odłączanie tlenu następuje ze względu na:

• Niższe pH (spowodowane powstawaniem CO₂), co zmniejsza zdolność hemoglobiny do wiązania tlenu i powoduje oddysocjowanie tlenu z hemoglobiny

• Wyższa temperatura niż w pęcherzykach płucnych, co również osłabia zdolność wiązania tlenu

Wpływ pH na zdolność wiązania tlenu przez hemoglobinę określa prawo Bohra

Regulacja oddychania

Nerwowa regulacja oddychania

• Ośrodki oddechowe w moście

• Ośrodki wdechu i wydechu w rdzeniu przedłużonym

• Motoneurony mięśni wdechowych/motoneurony mięśni wydechowych

• Mięśnie międzyżebrowe i przepona

Neurony wdechowe generują rytmiczne potencjały czynnościowe przekazywane do motoneuronów mięśni wdechowych i ośrodka w moście, równocześnie hamując neurony wydechowe. Pod koniec wdechu maleje aktywność neuronów wdechowych, a narasta pobudzenie neuronów wydechowych hamujących zwrotnie aktywność neuronów wdechowych.

Na aktywność ośrodków w moście i rdzeniu przedłużonym wpływają………………..

Nerwowa regulacja oddychania

• Ośrodki wyższe (mowa, emocje, dowolna kontrola) (+/-)

• Chemoreceptory obwodowe (+)

• Odruch Heringa-Breuera (receptory SAR w płucach wrażliwe na rozciąganie); receptory C (wrażliwe na histaminę, substancje drażniące) (-)

• Proprioreceptory mięśni i stawów (+)

• Receptory dotyku, temperatury, bólu

Chemiczna regulacja oddychania

Chemoreceptory obwodowe

Chemoreceptory ośrodkowe

Ośrodki oddechowe w moście i rdzeniu przedłużonym

Wykład 12 26 V 09

Układ wydalniczy. Fizjologia nerki.

Główne drogi wymiany wody między organizmem a otoczeniem

Przestrzenie wodne organizmu

Elektrolity	Płyn pozakomórkowy		Płyn wewnątrzkomórkowy mmol/l
		Osocze mmol/l		Śródmiąższowy mmol/l
KATIONY
Na	142,0	146,5	12,0
K	5,0	5,0	140,0
Ca	2,5	1,3	5,0 μmol/l
Mg	1,0	1,0	30,0
ANIONY
Cl	102,0	114,0	4,0
HCO3	26,0	31,0	10,0
SO4	0,5	0,5	3,8
Fosforany H2PO4 HPO4	1,1	1,1	60,0
Kwasy organiczne	~5,0	~6,0	Zmienne
Białka	70 g/l	1,5-3,0 g/l	200-300g/l

Kalcytriol - aktywna forma witaminy D

Powstaje w nerce hormon D

Funkcje zdrowej nerki

Regulacyjne

• Regulacja objętości i składu substancji nieorganicznych i organicznych oraz osmolarności płynu zewnątrzkomórkowego

• Stała kontrola utraty wody i substancji nieorganicznych (Na⁺, K⁺, H⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^-, HPO₄^2-, HCO₃^-)

• Udział w regulacji równowagi kwasowo-zasadowej - wydalanie nadmiaru kwasów i oszczędzanie zasad

• Wydzielanie do krwi substancji o działaniu hormonalnym - erytropoetyna, renina, PGE, bradykinina, aktywna postać witaminy D₃

• Regulacja erytropoezy

• Czynności metaboliczne - detoksykacja, glukoneogeneza w warunkach głodu, utlenianie aminokwasów, inaktywacja hormonów peptydowych, cykl mocznikowy

Wydalnicze

• Wydalanie zbędnych lub szkodliwych metabolitów (mocznik, kwas moczowy, kreatynina)

• Wydalanie końcowych produktów przemiany materii

• Wydalanie obcych substancji chemicznych (leki, pestycydy)

Aparat przykłębuszkowy

Funkcje wydzielnicze

• Erytropoetyna (EPO)

• Prostaglandyna nerkowa (PGE) - działa miejscowo na nerki, rozszerza ściany naczyń, powoduje obniżenie ciśnienia krwi. Wydzielana też na obwód, działa w całym organizmie

• Renina (RE) - nie jest hormonem, z niej powstają środki biologicznie czynne. Jest enzymem proteolitycznym. Produkowana przez komórki aparatu przykłębuszkowego, wydzielana do krwi, powoduje przekształcanie angiotensynogenu - białka osocza - w angiotensynę I (prohormon). Angiotensyna I przedostaje się z krwią do płuc i w ścianach pęcherzyków pod wpływem enzymu konwertazy przekształcana jest w hormon angiotensynę II (podwyższa ciśnienie krwi poprzez zmniejszenie światła naczyń)

Przemiana witaminy D₃

Budowa nerki

Warstwa korowa

Warstwa rdzenna

Jama, w której zbierana jest wydalina kanalików nerkowych

Podstawowa jednostka - nefron (około miliona, z czego część tylko jest czynna. Dzięki temu można spokojnie żyć z jedną nerką, gdyż wówczas jedna z nich przejmuje rolę drugiej).

Nefrony korowe - 85%

Nefrony rdzeniowe - 15%

Należy zwrócić uwagę na to, że w ciałku nerkowym w torebce Bowmana występuje sieć dziwna tętnica-tętnica. Ma to istotne znaczenie fizjologiczne.

Procesy zachodzące w kanalikach nerkowych

Filtracja kłębuszkowa - motorem jest ciśnienie krwi

Ciśnienie, dzięki któremu następuje filtracja w ciałku nerkowym wynosi ok. 10 mmHg. Ciśnienie to jest wypadkową ciśnienia hydrostatycznego krwi, ciśnienia osmotycznego i……

Potrójny filtr kłębuszka nerkowego

Śródbłonek kapilar

Błona podstawna komórek torebki

Komórki nabłonkowe (podocyty) - luźno ułożone

Filtracja

Siła wypadkowa - ciśnienie hydrostatyczne krwi

Inaczej przesączanie kłębuszkowe

Klirens nerkowy - wskaźnik oczyszczania osocza w nerkach (minimalna objętość osocza, którą nerki całkowicie oczyszczają z określonej substancji w jednostce czasu)

Regulacja objętości płynów ustrojowych przez nerki dokonuje się przez mechanizmy rozcieńczania i zagęszczania moczu

- Izoosmotyczną regulację wody w kanaliku proksymalnym

- Wzmocnienie przeciwprądowe prowadzące do nagromadzenia substancji osmotycznie czynnych w gradiencie wzrastającym od kory do rdzenia

Objętość moczu: od 0,4 1:1,5 do 10 L/dobę

Osmolarność: 80-1200:1400 mOsm/kg wody

Mechanizmy zagęszczania moczu - skrypt?

Nerkowe mechanizmy zagęszczania i rozcieńczania moczu w pętli Henlego

• Mechanizm wzmacniaczy przeciwprądowych - układ pętli Henlego i naczyń prostych (efekt pojedynczy, wzmocnienie przeciwprądowe, wymienniki przeciwprądowe)

• Mechanizm hiperosmolarności istoty rdzennej nerek - nagromadzenie jonów Na⁺ i Cl^- resorbowanych z płynu kanalikowego, przechodzenie z kanalików mocznika, mały przepływ krwi przez naczynia proste

• Zwiększenie aktywnego transportu NaCl w ramieniu wstępującym pętli pod wpływem ADH

Mechanizm wzmacniaczy przeciwprądowych - na każdym poziomie rozcieńczenie płynu w ramieniu wstępującym powoduje różnicę 200 mOsm/kg H₂O - efekt pojedynczy)

Jego zwielokrotnienie daje wzmocnienie przeciwprądowe (różnica stężeń 1000 mOsm/kg H₂O)

Właściwości fizyczne moczu

• Kolor: przejrzysty, bez osadu, jasnożółty

• Urochrom - pigment pochodzący z bilirubiny i żółci

• Osad - zakażenie bakteryjne

• Zapach: normalnie słabo wyczuwalny, po pewnym czasie intensywniejszy (rozkład bakteryjny mocznika), w przypadku cukrzycy - aceton

• pH 4,5-8

• Ciężar właściwy: nieco więcej niż woda (1,001-1,035)

Właściwości chemiczne moczu - określony skład chemiczny

95% woda

5% substancje rozpuszczone

- Mocznik - metabolizm białek i aminokwasów

- Kwas moczowy - metabolizm kwasów nukleinowych

- Kreatyna - metabolizm kreatyniny

- 50% metabolitów związków zawierających azot powstaje w cyklu mocznikowym - mocznik

Składniki patologiczne moczu

• Glukoza (glukozuria) - cukrzyca

• Białko (albuminuria) - choroby serca i nerek

• Erytrocyty (hematuria) - kamienie nerkowe, zapalenie kłębuszków

• Hemoglobina (hemoglobinuria) - stany zapalne, anemia

• Leukocyty - stany zapalne

• Barwniki żółciowe (bilirubinuria) - choroby wątroby, zapalenie wątroby, żółtaczka

• Ciała ketonowe (ketonuria) - cukrzyca, głodzenie, także przy nadmiernym spożyciu białka

Neurohormonalna regulacja pracy nerek

Hormon antydiuretyczny

• Produkowany przez tylną część przysadki

• Zwiększone wchłanianie wody w kanaliku dystalnym

• (Wazopresyna) - wzrost ciśnienia krwi zmiany w filtracji (a przecież jednocześnie powoduje resorpcję wody w kanaliku dystalnym, czyli wykazuje działania przeciwstawne)

• Uwalniany na drodze neurosekrecji do krwi, wynikiem przyspieszającym - zmiany osmolarności - ośrodek pragnienia.

Wykład 13 2 VI 09

Wysiłek fizyczny

Klasyfikacja wysiłków fizycznych (1)

Rodzaj skurczu mięśni

• Dynamiczne - skurcze izotoniczne

• Statyczne - skurcze izometryczne

• Oporowe - izokinetyczne

• Mieszane - jedna grupa mięśni - wysiłek statyczny, druga - wysiłek dynamiczny

Wielkość zaangażowanych grup mięśni

• Ogólne - co najmniej 30% całkowitej masy mięśni

• Miejscowe - mniej niż 30% masy mięśni

Czas trwania

• Krótkotrwałe - do 15 minut

• O średnim czasie trwania - od 15 do 30 minut

• Długotrwałe - ponad 30 minut

Klasyfikacja wysiłków fizycznych (2)

Wydatek energetyczny jako % pułapu tlenowego - maksymalne względne tempo pobierania tlenu VO_2max

Supramaksymalne - powyżej wysiłku maksymalnego

Maksymalne - osiągnięcie pułapu tlenowego

Submaksymalne - poniżej wysiłku maksymalnego

Pułap tlenowy

• Jest uwarunkowany sprawnością narządów i mechanizmów odpowiedzialnych za zaopatrzenie tkanek w tlen, sprawnością wykorzystania tlenu do procesów energetycznych i masą ciała

• Przeciętnie wynosi 45-55 ml/kg mc/min (w chorobach układu krążenia, oddechowego <20 ml/kg mc/min); Lance Amstrong - VO_2max = 83,3 ml/kg mc/min

• Intensywność wysiłku fizycznego wyrażana jest jako % VO_2max

Klasyfikacja wysiłków fizycznych (3)

Wykorzystanie rezerwy tętna (%WRT)

Poniżej 25% - wysiłek bardzo mały

25-35% - wysiłek relatywnie mały

35-50% - wysiłek średni

50-65% - wysiłek dopuszczalny tylko dla osób ze zdrowym układem krążenia

65-80% - wysiłek dopuszczalny tylko warunkowo

Powyżej 80% - wysiłek niedopuszczalny

Rodzaj procesów biochemicznych dominujących w pokrywaniu zapotrzebowania energetycznego

Anaerobowe - beztlenowe, często wysiłki supramaksymalne

Aerobowe - tlenowe

Percent slow-twitch muscle in body wykres

Energia

Źródło energii - ATP - adenozynotrifosforan.

ATP = adenozyna-energia-P-energia-P-energia-P

Adenozyna-P-P-P
Adenozyna-P-P + P + energia

• Hydroliza 1 mola Atp dostarcza 7,3 kcal

• Bardzo niska zawartość w komórkach!!! (25 mmol/kg suchej tkanki mięśniowej)

• Zawartość ATP w organizmie około 180 mmol - wystarcza na 0,5s intensywnego wysiłku

• ATP podlega bezustannej resyntezie

• W ciągu doby syntetyzowane jest 70 kg ATP

• W czasie biegu na 400m syntetyzowane jest 3,5kg ATP

• Zużycie 1 litra tlenu = synteza 1kg ATP

1 - system „błyskawiczny”

2 - system „sygnalizacyjny”

3 - system glikolityczny (mleczanowy)

4 - system tlenowy (mitochondrialny)

Ad.1 Przez przeniesienie na ADP bogatoenergetycznej grupy fosforanowej z fosfokreatyny (PCr) przy udziale kinazy kreatynowej

Fosfokreatyna (kinaza kreatynowa; ADPATP) kreatyna

Zasoby PCr - 10x większe, wystarczają na kilka (2-3)s intensywnego wysiłku

Ad.2 W reakcji katalizowanej przez miokinazę (w czasie intensywnego wysiłku)

2ADP (miokinaza)ATP + AMP

„Sygnalizacyjny” - powstający AMP pobudza utlenianie glukozy i dostarczanie energii

Ad.3 Na drodze glikolizy beztlenowej - z glukozy (glikogenu) do kwasu pirogronowego, a następnie w warunkach braku tlenu do kwasu mlekowego

1 mol glukozy dostarcza 2(3) mole ATP

Zasoby glukozy w organizmie są ograniczone

Ad.4 Na drodze przemian tlenowych - z glukozy (glikogenu) i kwasów tłuszczowych do odpowiednio kwasu pirogronowego (i acetylo-CoA) i acetylo-CoA, a następnie w warunkach tlenowych w cyklu Krebsa i łańcuchu oddechowym do CO₂

Proces ten zwany jest fosforylacją oksydacyjną

1 mol glukozy dostarcza 38 moli ATP

1 mol kwasu palmitynowego (C18:0) dostarcza 129 moli ATP

Zasoby glukozy w organizmie są ograniczone

Możliwość gromadzenia tłuszczu w organizmie jest nieograniczona

Zasoby składników energetycznych w organizmie mężczyzny o masie ciała 70 kg

Zasoby ATP, PCr i węglowodanów w mięśniach

ATP - 180 mmol = 1,8 kcal

PCr - 840 mmol = 8,4 kcal

Glikoliza beztlenowa - 16 kcal

Glikoliza tlenowa - 2000 kcal

Rodzaj wysiłku i typ skurczu włókna mięśniowego

Czas trwania wysiłku

Intensywność wysiłku

Zaopatrzenie w tlen

Poziom wytrenowania

Dieta

Rodzaj wysiłku - wysiłek wytrzymałościowy

1. ATP, PCr

Nasilenie glikogenolizy wskutek skurczu mięśni i aktywności glikolizy wskutek zwiększenia stężenia AMP

Wzrost stężenia glukozy we krwi i transportu glukozy do komórek mięśniowych jako wynik pobudzenia układu współczulnego i zwiększonego uwalniania glukozy z wątroby

2. Glikoliza beztlenowa

Spadek stężenia glukozy powoduje wzrost uwalniania glukagonu, nasilenie glikogenolizy, glukoneogenezy, rozpadu białek oraz lipolizy (zmniejszenie dostępności glukozy i wzrost dostępności kwasów tłuszczowych jako substratu energetycznego)

Wraz ze wzrostem czasu trwania wysiłku (zwłaszcza o umiarkowanej intensywności 60-70% VO_2max i adaptacji mechanizmów zwiększających zaopatrzenie mięśnia w tlen) zwiększa się wykorzystanie kwasów tłuszczowych, jako źródła energii

3. Metabolizm tlenowy

Nasilone utlenianie kwasów tłuszczowych hamuje glikolizę beztlenową

Wzrost uwalniania katecholoamin nasila lipolizę i glikogenolizę w stanie równowagi (po 3-5 minutach) 80% energii pochodzi z utleniania kwasów tłuszczowych, 20% z utleniania glukozy

Maksymalny czas trwania - 2-3 godziny (maksymalne wyczerpanie glikogenu we włóknach mięśniowych)

Wpływ czasu trwania wysiłku na wykorzystanie składników energetycznych

Główne szlaki energetyczne

Procesy tlenowe i beztlenowe w czasie wyczerpującego wysiłku fizycznego

Szlaki metaboliczne vs czas trwania

Czas	% Aerobowe	% Anaerobowe
10s	15	85
1min	65-70	30-35
2min	50	50
4min	70	30
10min	80-85	10-15
30min	95	5
60min	98	2
120min	99	1

Wpływ czasu trwania wysiłku na wykorzystanie składników energetycznych

Źródła energii dla wysiłku szybkościowego

Rodzaj wysiłku: wysiłek szybkościowy (maksymalny)

1. ATP, PCr

• Nasilenie glikogenolizy wskutek skurczu mięśni i aktywności glikolizy wskutek zwiększenia stężenia AMP

• Wzrost stężenia glukozy we krwi i transportu glukozy do komórek mięśniowych jako wynik pobudzenia układu współczulnego i zwiększonego uwalniania glukozy z wątroby - glikoliza beztlenowa

• Spadek stężenia glukozy powoduje wzrost uwalniania glukagonu, nasilenie glikogenolizy, glukoneogenezy, rozpadu białek oraz lipolizy (zmniejszenie dostępności glukozy i wzrost dostępności kwasów tłuszczowych jako substratu energetycznego)

• Maksymalny czas trwania wysiłku - 5 minut (czas zanim dojdzie do aktywacji mechanizmów adaptacji zaopatrzenia tkanek w tlen i mobilizacji kwasów tłuszczowych)

• Wzrost stężenia kwasu mlekowego hamuje glikolizę i wytwarzanie energii, co skraca maksymalny czas wysiłku

Rodzaj wysiłku: wysiłek siłowy

1. ATP, PCr

• Nasilenie glikogenolizy wskutek skurczu mięśni i aktywności glikolizy wskutek zwiększenia stężenia AMP

• Wzrost stężenia glukozy we krwi i transportu glukozy do komórek mięśniowych jako wynik pobudzenia układu współczulnego i zwiększonego uwalniania glukozy z wątroby - glikoliza beztlenowa

• Spadek stężenia glukozy powoduje wzrost uwalniania glukagonu, nasilenie glikogenolizy, glukoneogenezy, rozpadu białek oraz lipolizy (zmniejszenie dostępności glukozy i wzrost dostępności kwasów tłuszczowych jako substratu energetycznego

• Ucisk kurczących się mięśni na naczynia krwionośne uniemożliwia zwiększenie zaopatrzenia mięśni w krew (zaopatrzenie w tlen i składniki energetyczne oraz odprowadzanie produktów przemiany materii)

• Główne substraty energetyczne: PCr, glikogen mięśniowy (nie ma dostarczania glukozy z wątroby)

• Zwykle krótki czas wysiłku powoduje, że ilość zużywanego glikogenu mięśniowego i akumulacja mleczanów są niewielkie

Odpowiedź układu krążenia na wysiłek fizyczny

Wysiłki dynamiczne:

• Proporcjonalny do obciążenia wzrost pojemności minutowej serca (nawet do 40 litrów/min)

• Wzrost objętości wyrzutowej serca

• Wzrost częstości akcji serca (tętna)

• Wzrost ciśnienia skurczowego, nieznaczny wzrost, brak wpływu lub spadek ciśnienia rozkurczowego

• Zmiany w dystrybucji krwi

• Zwiększony przepływ w mięśniach, płucach, sercu, skórze

• Zmniejszony przepływ w innych tkankach

• W spoczynku 21% krwi przepływa przez mięśnie

• W wysiłku 88% krwi przepływa przez mięśnie

Wysiłki statyczne

• Proporcjonalny do siły skurczu mięśni wzrost ciśnienia skurczowego i rozkurczowego (nawet do 350/250 mmHg)

• Wzrost częstości akcji serca (tętna)

• Brak wpływu na spadek objętości wyrzutowej

Zmiany wentylacji płuc w czasie wysiłku fizycznego

Mechanizm:

Faza I - szybki wzrost wentylacji w wyniku aktywacji części ruchowej kory mózgowej i odpowiedzi ośrodka oddechowego na informacje trafiające z mięśni i stawów

Faza II - odzwierciedla aktywność czuciową następującą w odpowiedzi na zmiany temperatury i ciśnienia parcjalnego gazów oddechowych

Wzrost wentylacji płuc

Wzrost TV do 2,5 L

Wzrost FR do 50 cykli/min

Zmiany wydzielania hormonów w czasie wysiłku fizycznego

Wzrost wrażliwości tkanek na insulinę

Wzrost ACTH, glukokortykosteroidy

Wzrost TSH

Wzrost GH

Wzrost ADH

Wzrost - układ renina-angiotensyna-aldosteron

Regulacja pracy nerek w czasie wysiłku fizycznego

• Zmniejszona diureza

• Zmniejszony przepływ nerkowy krwi

• Zmniejszona filtracja kłębuszkowa

• Działanie ADH i aldosteronu (zwiększona resorpcja wody i sodu)

Brak aktywności fizycznej - wzrost ryzyka zachorowania

CHD 1,5-2x

Zawał ≤ 2x

Cukrzyca 20-60%

Otyłość 2x

Nadciśnienie 30%

Rak jelita grubego 40-50% wyższe

Rak piersi 30% wyższe

Osteoporoza 30-50% wyższe

Wykład 14 9 VI 09

Układ odpornościowy

Funkcje układu odpornościowego

- Obronna (przeciwdziałanie czynnikom infekcji)

- Nadzorcza (wobec własnych tkanek)

- Homeostatyczna (współdziałanie z innymi układami)

Leukocyty - ruchoma część układu odpornościowego

• Limfocyty

• Morfologicznie - małe i duże

• Funkcjonalnie - grasiczozależne T (70%), szpikozależne B (15%), cytotoksyczne (15% - bezpośrednia obrona przeciwwirusowa); T i B powstają w szpiku kostnym, jednak limfocyty T dojrzewają przede wszystkim w grasicy (Thymus), a limfocyty B - w szpiku (Bursa Fabricii - kaletka Fabrycjusza)

• Krótkożyjące (kilka dni) i długożyjące (kilka lat)

• Granulocyty - żyją kilka godzin, mają zdolność do przemieszczania się (diapedeza - leukotrieny), ruchu pełzakowatego, chemotaksji (podążają w kierunku czynnika chemicznego), degranulacji, fagocytozy (opsoniny) i rodnikogenezy („wybuch tlenowy”) - generowanie form reaktywnych tlenu niszczących komórki bakteryjne, a to, co pozostaje, zostaje sfagocytowane przez granulocyty

• Eozynofile - (granulocyty kwasochłonne) mają zdolność do diapedezy, chemotaksji, fagocytozy, hamują mediatory zapalenia, atakują pasożyty (wydaliny pasożytów są czynnikami chemotaktycznymi) przez działanie białek zasadowych, reakcje chlorowcowania i reaktywny tlen

• Monocyty - żyją 8-72 godzin, zawierają peroksydazy utleniające jony chlorkowe do podchlorynu, enzymy proteolityczne, lipolityczne i lizozym. Regulują biosyntezę immunoglobulin, biorą udział w angiogenezie, wytwarzają czynniki wzrostu

Komórki prezentujące antygen (informacja odczytana, rozpoznana dzięki obecności komórek prezentujących antygen) - prezentują komórkę bakterii, informacja przekazywana jest dalej, rozpoznana przez trzy komórki

Makrofagi

Komórki dendrytyczne

Limfocyty B

Powstawanie leukocytów - rysunek

Cytokiny - wielofunkcyjne białka wytwarzane przez komórki układu odpornościowego

Interleukiny (IL)

Interferony (INF)

Czynniki martwicze nowotworów (TNF)

Czynniki wzrostu (TGF, CSF)

Działanie cytokin (IL-1) na:

Komórki krwi

Stymulują wytwarzanie przeciwciał

Działają na mózg, wywołują senność, wydzielanie czynników podwzgórzowych

Wątroba - wydzielanie białek ostrej fazy - też IL-6 i inne

Kości

Mięśnie

Komórki żerne

Plejotropowość - jedna cytokina wykazuje różne działanie (w zależności od tego, gdzie działa)

Redundancja - ten sam efekt zabezpieczony jest przez różne cytokiny

Przebieg reakcji:

1. Antygen - dostaje się do organizmu

2. Rozpoznawanie przez komórkę prezentującą

3. Przekazanie informacji na kluczowy element układu odpornościowego (limfocyty T, subpopulacja Th - pomocnicze)

4. Wydzielanie cytokin

5. Pobudzenie przez cytokiny:

1. Limfocytów B (odpowiedź humoralna - przeciwciała)

2. Limfocytów T (odpowiedź komórkowa - niszczenie)

Szczepionka - na początku pojawiają się przeciwciała IgM, które nie decydują o odporności. Za prawidłową odporność odpowiadają przeciwciała IgG, które poziom szczytowy osiągają dopiero po 3-4 tygodniach. Zatem reklamy nie mówią całej prawdy, mówiąc o „odporności w tydzień”.

Przeciwciała - odpowiedź przeciwbakteryjna, niektóre mogą działać przeciwwirusowo.

Klasa	Występowanie	Działanie
IgG	Surowica krwi, płyny tkankowe	Przeciwciała wtórnej odpowiedzi immunologicznej, pobudzenie makrofagów, aktywowanie układu dopełniacza
IgM	Głównie surowica krwi	Pobudzanie makrofagów, aktywowanie układu dopełniacza, wiążą się silnie z każdym patogenem
IgA	Wydzielina błon surowiczych i śluzówek	Pierwsza linia obrony przeciwko infekcjom
IgD	Powierzchnia limfocytów B	Stymulacja proliferacji i różnicowania limfocytów
IgE	Głównie surowica krwi	Stymulują komórki tuczne, uwalnianie histaminy

IgE - charakterystyczne dla osób z nadwrażliwościami

Odpowiedź immunologiczna typu komórkowego

1. Patogen

2. Rozpoznawanie przez komórki prezentujące antygen

3. Wydzielanie cytokin

4. Stymulacja limfocytów Th

5. Pobudzanie komórek cytotoksycznych niszczenie

Odpowiedź typu humoralnego

1. Patogen

2. Rozpoznanie przez komórki prezentujące antygen

3. Aktywacja limfocytów T

4. Przekazanie informacji na limfocyty B

1. Produkcja przeciwciał

2. Powstawanie komórek pamięci immunologicznej

Pamięć immunologiczna - skłonność organizmu do przyspieszonej odpowiedzi immunologicznej przy ponownym kontakcie z antygenem

Główny układ zgodności tkankowej MHC

Każdy organizm wyposażony jest w swoisty „kod kreskowy” stanowiący jego dowód tożsamości (stygmaty), w każdej komórce

• Układ odpornościowy rozpoznaje swoje komórki, a pozostałe uznaje za obce, potencjalnie wrogie

• Temu służy układ zgodności tkankowej MHC

MHC I - wszystkie komórki jądrzaste

MHC II - komórki prezentujące antygen, śródbłonka, nabłonka grasicy

Geny ludzkiej zgodności tkankowej - ogromna ilość; jeżeli kilka genów się zgadza, jest szansa na przyjęcie przeszczepu.

Rodzaje odporności przeciwzakaźnej

Naturalna odporność

• Czynna - zakażenie, przechorowanie

• Bierna - przejście przeciwciał IgG przez łożysko i w czasie laktacji

Sztucznie wytworzona odporność

• Czynna - szczepienie

• Adoptywna - podanie swoistych limfocytów Tc

• Bierna - podanie dożylne immunoglobulin (ze zwierząt)

Skóra - największy ludzki organ, narząd odpornościowy

Bariery ochronne skóry i śluzówek

• Odnawianie naskórka

• Bakteriobójcze działanie kwasów tłuszczowych

• Działanie śluzu i potu

• Odruchy kaszlu i kichania

• Wysokie stężenie lizozymu w łzach, ślinie

• Komórki i przeciwciała dróg oddechowych

Układ odpornościowy skóry (SIS - skin immunological system) - jeszcze w martwej części skóry obecne są komórki Langerhansa!

Najważniejsze komórki układu odpornościowego skóry

K - keranocyty,

KL - komórki Langerhansa,

KD - komórki dendrytyczne,

KS - komórki śródbłonka,

T - limfocyty T

Bariera śluzówek i związanych z nimi komórek odpornościowych dotyczy czterech głównych obszarów anatomicznych: jamy nosowej, dróg oddechowych i płuc, układu pokarmowego i układu moczo-płciowego. Wszystkie te obszary tworzą Mucosal Associated Lymphoid Tissues (MALT)

MALT:

NALT - Górne drogi oddechowe (Nose Associated Lymphoid Tissues)

BALT - dolne drogi oddechowe (oskrzela)

GALT - jelito, śluzówka jelit

RALT - drogi moczo-płciowe

Przykłady ataku drobnoustrojów na:

NALT i BALT - Influenza, Pneumonia

GALT - Salmonella, Shigella, Polio

RALT - Chlamydia, HIV

MALT

- Wydzielnicze IgA

- Komórki wytwarzające przeciwciała (B) i komórki efektorowe (T)

- Oddzielone obszary indukowania odpowiedzi immunologicznej miejsca efektorowe

GALT

Mechanizmy odpornościowe związane z błoną śluzową jelita

• Jelita poza dwunastnicą,

• Wydzielnicze IgA, śluz (zlepia komórki bakterii), defensyny (charakter antybiotyków), inne białka (laktoferryna, lizozym, laktoperoksydaza)

Tkanka limfatyczna błon śluzowych jelita (GALT)

• Duża ilość limfocytów (jak w śledzionie) - wytwarzanie IgA i regulacja odpowiedzi immunologicznej

• Zorganizowane struktury limfatyczne - kępki Peyera - miejsce indukcji odpowiedzi immunologicznej

• Limfocyty B 20-40%, limfocyty T 40-60%, makrofagi 10%, eozynofile 5%, komórki tuczne 1-3%

Poza kosmkami - kępki Peyera

Poza GALT (powierzchnia kosmków - wydzielanie, ochrona; i kępki Peyera w ścianie) w jelicie jest flora jelitowa

• Konkuruje z bakteriami chorobotwórczymi (musi być dobrze odżywiona i musi być odpowiedni skład flory)

• Powoduje regenerację ściany jelit

• Syntetyzuje witaminy - kofaktory reakcji immunologicznych

• Wniosek: jelita są bardzo ważne, kluczowe w odporności (między innymi ze względu na olbrzymią ich powierzchnię)

Właściwości GALT

• IgA odporne na proteolizę! Wydzielane do światła przewodu pokarmowego, muszą być odporne na strawienie

• Hamowanie adhezji bakterii

• Neutralizacja wirusów

• Szczególne linie obrony - laktoferryna, laktoperoksydaza

---