Ситуационные задачи по нормальной физиологии

(КАФЕДРА НОРМАЛЬНОЙ ФИЗИОЛОГИИ ВГМА, 2010/2011 уч/год)

Комплект ситуационных задач создан коллективом кафедры нормальной физиологии ВГМА им. Н.Н. Бурденко и опубликован в учебном пособие Нормальная физиология (учебные модули для самостоятельной работы студентов) – Воронеж: ИПФ «ХХ1 век», 2010, – 595 с. Пособие рекомендовано УМО для студентов медицинских вузов (№ 17-29/297 от 07.06.2010).

Ситуационные задачи и ответы

Задача 1. Если у здорового человека повысился уровень гормона щитовидной железы (тироксина) в крови, то секреция тиреотропного гормона гипофиза будет снижаться, в результате чего концентрация тироксина в крови снизится до нормального уровня. Если же у него понизился уровень тироксина в крови, то секреция тиреотропного гормона гипофиза будет увеличиваться, в результате чего концентрация тироксина повысится до нормального уровня. Какие обратные связи (положительные или отрицательные) действуют в первом и во втором случае? Обоснуйте свой ответ.

Ответ 1. В первом и во втором случаях действует отрицательная обратная связь поскольку в них выполняется стратегия стабилизации физиологического процесса (отрицание колебания от нормального уровня).

Задача 2. В локальном участке гипоксии головного мозга (например, при тромбозе артерии мозга) в результате дефицита кислорода в нейронах произошло резкое изменение уровня АТФ, и началась деполяризация клеточной мембраны. В плазмолемме мембраны имеется К⁺/Na⁺-насос, потенциалуправляемые Na⁺-каналы, а также К⁺-каналы, активируемые снижением в цитозоле концентрации АТФ и повышением уровня Na⁺. Напишите механизмы, связанные с реакцией ионных каналов, которые будут препятствовать в этих условиях деполяризации мембраны.

Ответ 2. Снижение уровня АТФ в нейронах в этих условиях будет увеличивать внутриклеточную концентрацию Na⁺ в результате энергетической необеспеченности функции К⁺/Na⁺-насоса. Поэтому будут активироваться К⁺-каналы, зависимые от АТФ и от ионов натрия, что будет увеличивать диффузию К⁺ из клетки и препятствовать деполяризации.

Задача 3. В учебной литературе натрий/кальциевый ионообменник, с помощью которого цитозольный Са²⁺ выводится из клетки во внеклеточную жидкость в обмен на внеклеточный Na⁺, используя энергию трансмембранного градиента последнего, обозначается в двух вариантах: Na⁺/Са²⁺-ионообменник или 3Na⁺/Са²⁺-ионообменник. Какое обозначение более правильно? Объясните, почему. При ответе используйте информацию, имеющуюся в таблице 2.1.

Ответ 3. Из таблицы 2.1 видно, что трансмембранные градиенты концентрации для Na⁺ и Са²⁺ направлены на движение обоих катионов внутрь клетки. Однако электродвижущая сила (ЭДС) для Na⁺ (–140 мВ) меньше, чем для Са²⁺ (–210 мВ). Поэтому энергии, освобождаемая при перемещении одного Na⁺ внутрь клетки будет недостаточна для перемещения одного Са²⁺ из клетки. Более правильное обозначение ионообменника – 3Na⁺/ Са²⁺-ионообменник.

Задача 4. При высокой активности нейронов (образование в них потенциалов действия с высокой частотой) концентрация К⁺ в межклеточной жидкости в связи с фазой реполяризации увеличивается в 3–4 раза, что может привести к формированию в нейронах потенциалов действия даже на субпороговые раздражители. После высокой активности нейронов в них возникает гиперполяризация клеточной мембраны. Объясните: 1) почему во время высокой активности нейронов их возбудимость может повышаться? 2) почему через некоторое время после высокой активности нейронов может возникать гиперполяризация их клеточной мембраны?

Ответ 4. 1) Накопление высокой концентрации К⁺ в межклеточной жидкости (следствие его выхода из клетки в фазе реполяризации) свидетельствует о недостаточности К⁺/Na⁺-насоса, следовательно, концентрация Na⁺ в цитозоле будет также повышаться. Оба процесса будут вызывать деполяризацию мембраны, что уменьшает пороговый потенциал и повышает возбудимость клетки. 2) После интенсивной активности нейрона высокая концентрация Na⁺ внутри клетки и К⁺ вне клетки будут продолжать активировать К⁺/Na⁺-насос, электрогенная функция которого может вызвать гиперполяризацию клеточной мембраны (за один цикл удаляется из клетки 3 Na⁺ и перемещается в клетку 2 К⁺).

Задача 5. При снижении концентрации Na⁺ в плазме крови и межклеточной жидкости до 90 – 100 ммоль/л (норма ≈ 145 ммоль/л), возникает тяжелая неврологическая симптоматика вплоть до паралича бульбарных центров (сердечно-сосудистого, дыхательного и др.). Объясните эти явления, исходя из механизмов формирования потенциала действия нейронов в условиях резкой гипонатриемии.

Ответ 5. Концентрация Na⁺ в межклеточной жидкости 90 ммоль/л представляет собой снижение его уровня по сравнению с нормой на 35–40%. В этих условиях даже при полном открывании активационных m-ворот в Na⁺–каналах входящий в клетку Na⁺-ток становится настолько слабым, что не может запустить регенеративную деполяризацию, поэтому генерация потенциалов действия прекратится.

Задача 6. У больного патологический процесс, захвативший участок нервного ствола, вызвал там инактивацию натриевых каналов, что привело к нарушению проведения нервных импульсов (ПД) через этот участок. Вы решили восстановить проводимость в нерве, используя действие постоянного тока. Какой электрод должен быть приложен к пораженному участку и почему?

Ответ 6. Поскольку закрывание инактивационных h-ворот в натриевых каналах вызывает пролонгированная деполяризация, для их открывания необходимо применить гиперполяризующее действие анода.

Задача 7. В медицинской практике через мышечную ткань человека (и нервные волокна в ней) пропускают токи высокой частоты (100000 Гц) и мощностью около 200 Вт. Хронаксия мышцы, которая подвергается действию этих электромагнитных колебаний, равна 0, 1 мс. Будет или не будет в этих условиях сокращение мышцы и почему?

Ответ 7. Продолжительность импульса тока в этих условиях равна 1 с/100000 Гц = 0, 01 мс, что в 10 раз меньше, чем хронаксия этой мышцы с ненарушенной иннервацией. Такой кратковременный раздражитель не может вызвать возбуждение и сокращение мышцы.

Задача 8. В течение 5 часового нарастающего дефицита кислорода (гипоксии) в нейронах участка головного мозга резко нарушилось образование АТФ в митохондриях. Как в этих условиях изменится возбудимость и импульсная активность нейронов? Обоснуйте свои ответы.

Ответ 8. Резкое снижение синтеза АТФ нарушит функцию К⁺/Nа⁺-насоса плазмолеммы нейронов. Ионы калия, вышедшие из нейрона в фазе реполяризации ПД, не будут полностью транспортироваться обратно из-за нарушения функции насоса. Накопление внеклеточного калия затруднит диффузию ионов калия из клетки, что является главным механизмом формирования мембранного потенциала покоя. Наряду с этим блокада насоса уменьшает его электрогенную функцию, которая также участвует в создании потенциала покоя. Следовательно, произойдет деполяризация плазмолеммы. Постепенно нарастающая деполяризация вызовет инактивацию натриевых каналов в результате закрывания h-ворот. Натриевая инактивация приведет к полной невозбудимости нейрона, абсолютной рефрактерности, а его импульсная активность прекратится.

Задача 9. Из раствора, окружающего нервное волокно, удален ион натрия. Для сохранения электронейтральности в раствор введен катион холина в эквимолярном количестве. Как отразится эта замена на величину мембранного потенциала покоя и способность волокна генерировать потенциалы действия? Обоснуйте свои ответы. При ответе учтите, что мембрана нервного волокна не проницаема для холина.

Ответ 9. Замена ионов натрия на ионы холина с учетом полной непроницаемости мембраны для холина уменьшит диффузию положительных ионов внутрь клетки. Возникнет сдвиг мембранного потенциала в сторону равновесного калиевого потенциала, т.е. гиперполяризация мембраны. Потенциал действия не может возникнуть, так как будет нарушена фаза деполяризации из-за отсутствия входящего в клетку натриевого тока. Следовательно, в данных условиях мембранный потенциал покоя увеличится (гиперполяризация мембраны), и исчезнет способность к генерации потенциала

действия.

Задача 10. Что произойдет, если в синаптических окончаниях клеток Реншоу спинального моторного центра вместо глицина стал бы выделяться глутамат? Обоснуйте свой ответ.

Ответ 10. Клетки Реншоу обеспечивают возвратное торможение мотонейрона при его сильном возбуждении. Если бы в пресинаптических окончаниях этих клеток стал секретироваться глутамат, который является возбуждающим медиатором, то по механизму положительной обратной связи произошло бы перевозбуждение мотонейронов и неконтролируемое по силе сокращение иннервируемых мышц.

Задача 11. Физиолог в опытах на собаках изучал двигательные рефлексы. По правилам экспериментальной работы животным за сутки до опыта пища не дается, вода не ограничивается. Однажды по халатности лаборанта в опыт попали накормленные животные. К удивлению физиолога в ответ на раздражение афферентного нерва задней конечности у собак возникло не сокращение мышц конечности, а акт дефекации. Какой новый принцип работы головного мозга был открыт в этих опытах? Как объяснить результат приведенного опыта?

Ответ 11. В этих экспериментах А.А. Ухтомский открыл новый принцип координационной и интегративной деятельности мозга – принцип доминанты. Доминантный очаг был обусловлен рефлекторным влиянием с рецепторов переполненного дистального отдела толстой кишки. Доминанта имеет свойство привлекать к себе возбуждение с других рецепторных полей и нервных центров. Афферентная импульсация из задней конечности поступила в доминатный очаг и увеличила его возбуждение, что привело к акту дефекации.

Задача 12. Как видно из таблицы 5.2 концентрация Na⁺ в спинномозговой жидкости и плазме крови практически одинакова, тогда как концентрация Са²⁺ в CМЖ в два раза ниже, чем в плазме. Объясните механизм этого явления, обозначьте с помощью таблицы 5.2 тот показатель СМЖ, который прямо связан с низкой концентрацией в ней Са²⁺.

Ответ 12. Причина низкой концентрации Са²⁺ в спинномозговой жидкости связана с тем, что Са²⁺ в плазме крови (~ 2, 5 ммоль/л) находится в двух состояниях: половина связана с белками крови, а половина находится в ионизированном (свободном) состоянии. При образовании СМЖ фильтруется только ионизированный Са²⁺, поскольку белки не проходят через фильтрационный барьер. Чрезвычайно низкое содержание белка в СМЖ отражает это явление.

Задача 13. У здорового человека в стрессовом состоянии среднее артериальное давление (норма 90 – 100 мм рт. ст.) увеличилось до 150 мм рт.ст. и оставалось на этом уровне в течение часа. Если у него на 10 минуте этого периода измерить величину мозгового кровотока, она: 1) будет выше исходного состояния, 2) существенно не изменится, 2) будет ниже исходного состояния. Обоснуйте свой ответ.

Ответ 13. При увеличении среднего артериального давления до 150 мм рт.ст. кровоток головного мозга существенно не изменится, так как это увеличение АД не выходит за пределы ауторегуляции кровотока мозга (70 – 170 мм рт. ст.)

Задача 14. У больного обнаружена феохромоцитома – гормонально активная опухоль из хромаффинных клеток мозгового слоя надпочечников. У него имеются следующие симптомы: гипертония (АД=200/110 мм рт.ст.), тахикардия (105 уд./мин), повышенная концентрация глюкозы в крови – 15 ммоль/л (гипергликемия), глюкоза в моче (глюкозурия). Известно, что феохромоцитома может быть с преимущественной секрецией норадреналина или адреналина. Используя свои знания по физиологии эндокринной системы, объясните, какой тип секреции опухоли у данного больного – норадреналиновый или адреналиновый?

Ответ 14. У данного больного имеется феохромоцитома «адреналинового» типа, о чем свидетельствуют гипергликемия и глюкозурия, которые отражают стимуляцию гликогенолиза адреналином через бета-адренорецепторы.

Задача 15. Пациент с недостаточной выработкой тироидных гормонов (Т₃, Т₄) в щитовидной железе принимает эти гормоны с целью компенсировать недостаток их выработки. Для контроля лечения у него определили концентрацию тиреотропного гормона (ТТГ) в крови, которая оказалась выше нормального уровня. Дайте характеристику системы ТТГ – щитовидная железа на основе обратных связей у данного человека.

Ответ 15. Повышенный уровень ТТГ в крови у данного пациента с учетом отрицательной обратной связи (плюс – минус взаимодействие) свидетельствует о том, что уровень тироидных гормонов (секретируемых из железы и принятых в виде лекарства) в крови ниже нормы.

Задача 16. Известно, что часть постганлионарных волокон симпатической нервной системы, иннервирующих кровеносные сосуды скелетных мышц, заменена на холинергические волокна, и, следовательно, в нервно-мышечном синапсе в качестве медиатора вместо норадреналина используется ацетилхолин. Дайте физиологическое обоснование этой, возникшей в эволюции замене.

Ответ 16. Реакции агрессии и обороны требуют мобилизации физиологических резервов организма, что достигается возбуждением симпатической нервной системы. Эти реакции сопровождаются высокой функциональной нагрузкой на скелетную мускулатуру, для чего необходимо увеличение в ней кровотока. Если бы сосуды скелетных мышц иннервировались адренергическими, а не холинергическими симпатическими волокнами, то в скелетных мышцах в этих условиях происходило сужение сосудов и снижение кровотока

Задача 17. Каким должен быть интервал между раздражающими импульсами тока, чтобы в скелетной мышце произошла: 1) частичная суммация сокращения (зубчатый тетанус); 2) полная суммация сокращения (гладкий тетанус)? Длительность фазы укорочения мышцы – 50 мс, фазы расслабления – 75 мс, фаза абсолютной рефрактерности в потенциале действия миоцита – 5 мс, фаза относительной рефрактерности – 2 мс.

Ответ 17. Для сокращения мышцы в режиме зубчатого тетануса очередной импульс должен поступать в фазу расслабления мышцы, т.е. в промежутке 50–75 мс. Для сокращения в режиме гладкого тетануса очередной импульс должен поступать в промежутке между фазой абсолютной рефрактерности и фазой расслабления мышцы, т.е. в промежутке 5–50 мс.

Задача 18. Для улучшения синаптической передачи в этих условиях можно использовать следующие лекарства:

1) ингибиторы фермента холинэстеразы, разрушающей ацетилхолин;

2) активаторы фермента ацетилхолинтрансферазы, синтезирующего ацетилхолин;

3) активаторы кальциевых каналов пресинаптических окончаний для усиления экзоцитоза медиатора;

4) активаторы синтеза рецепторов постсинаптической мембраны;

5) ингибиторы образования антител к рецепторам пресинаптической мембраны.

Ответ 18. При миастении, характеризующейся патологической слабостью и утомляемостью скелетных мышц, уменьшается вероятность взаимодействия медиатора ацетилхолина с рецепторами постсинаптической мембраны нервно-мышечных синапсов. Причина заключается в том, что у больных появляются антитела к этим рецепторам, которые блокируют их и способствуют их разрушению. Основываясь на ваших знаниях механизмов передачи в нервно-мышечном синапсе, предложите виды лекарств (по характеру действия), которые в этих условиях могли бы улучшить синаптическую передачу. При ответе пусть вас не лимитируют возможности современной фармакологии.

Задача 19. Вы вызываете коленный рефлекс: удар молоточком по сухожилию четырехглавой мышцы бедра приводит к её растяжению и растяжению её рецепторов (мышечных веретён). Растяжение рецепторов сопровождается растяжением нервных окончаний в этих рецепторах. Возникает потенциалы действия, которые возбуждают α -мотонейроны, иннервирующие мышцу бедра, что приводит к её фазическому сокращению. Начавшееся сокращение (укорочение) мышцы сразу же ликвидирует растяжение рецепторов. Объясните, почему в этих условиях сокращение мышцы продолжается.

Ответ 19. Во время коленного рефлекса возбуждение α -мотонейронов сопровождается возбуждением и γ -мотонейронов, иннервирующих четырехглавую мышцу бедра. Возбуждение γ -мотонейронов вызывает сокращение интрафузальных мышечных волокон мышечного рецептора, что приводит к растягиванию нервного окончания в рецепторе, т.е. его возбуждению, независимо от изменения длины мышцы бедра, что позволяет продолжить начавшееся сокращение.

Задача 20. Пациент с длительным неполноценным питанием (частичным голоданием) пришел на прием к врачу. При осмотре и пальпации у него были обнаружены отеки (задержка воды в интерстициальном пространстве подкожной клетчатки) в области ног. Какие физико-химические изменения крови могут быть при этом причиной отека, и почему он локализуется в области ног?

Ответ 2 0. При длительном голодании уменьшение поступления белков с пищей приводит к снижению белков в плазме крови (гипопротеинемии). Снижение онкотического давления крови при этом приводит к перемещению воды из крови в межклеточное пространство наиболее рыхлой ткани – подкожной жировой клетчатки. Если человек при этом не находится в условиях постельного режима, то отеки локализуются в области ног, так как здесь наибольшее давление крови в сосудах за счет гидростатического давления столба крови при вертикальном положении.

Задача 21. У человека с кровоточащим полипом толстой кишки в течение года потеря железа с гемоглобином превышала его всасывание в тонкой кишке, в результате чего произошло истощение запасов депонированного в организме железа. Как изменится по сравнению с нормой (больше – меньше) в его крови количество гемоглобина, эритроцитов, цветовой показатель и концентрация эритропоэтина? Какой из двух показателей (эритроциты, гемоглобин) будет изменен в меньшей степени?

Ответ 21. Истощение депо железа в организме первично приведет к нарушению синтеза гемоглобина. Поскольку пролиферация эритроидных клеток при этом прямо не нарушена, то количество эритроцитов будет снижаться в меньшей степени, чем гемоглобина, однако насыщение эритроцитов гемоглобином (цветовой показатель) будет снижено. Концентрация эритропоэтина (активатор его синтеза – гипоксия) будет компенсаторно увеличиваться.

Задача 22. У новорожденного ребенка имеется увеличенное количество эритроцитов и гемоглобина. Объясните два физиологических преимущества этой особенности эритроцитарной системы в перинатальном периоде (28-я неделя пренатального периода – 1-я неделя периода новорожденности).

Ответ 22. В перинатальном периоде повышенное содержание эритроцитов и гемоглобина (с преобладанием НbF) способствует кислородному снабжению плода, после рождения ребенка распад повышенного количества эритроцитов и гемоглобина создает дополнительное депо железа для последующего эритропоэза.

Задача 23. Перед вами анализы крови трех здоровых мужчин. Известно, что один из них принадлежит спортсмену, сдавшему кровь после интенсивной физической нагрузки, второй – взят у человека через 1, 5 часа после приема пищи, третий – у человека находящегося в состоянии физиологического покоя. Определите, какой анализ принадлежит каждому из испытуемых. Обоснуйте свой ответ.

Эритроциты (10¹²/л) Гемоглобин (г/л) Лейкоциты (10⁹/л)

1-й анализ: 4, 7 140 11

2-й анализ: 5, 7 175 12

3-й анализ 4, 8 145 4, 8

Ответ 23. В 1-м анализе имеется нормальное содержание эритроцитов и гемоглобина, но увеличенное количество лейкоцитов, что соответствует пищеварительному лейкоцитозу. Во 2-м анализе увеличены все три показателя, что соответствует физической нагрузке. В 3-м анализе все показатели в диапазоне нормы и соответствуют физиологическому покою.

Задача 24. При некоторых заболеваниях в тканях организма вследствие дегрануляции тучных клеток освобождается большое количество биологически активного вещества – гистамина. Лейкоцитарная система включается в ликвидацию высокого уровня гистамина. За счет какого вида лейкоцитов и как будет изменена лейкоцитарная формула при этом? Какой физиологический смысл этой реакции?

Ответ 24. Лейкоцитарная формула изменится за счет увеличения содержания эозинофилов (эозинофилия). Физиологический смысл этой реакции заключается в фагоцитозе гранул тучных клеток эозинофилами с последующим разрушением гистамина ферментом гистаминазой.

Задача 25. У пациента с гемофилией А (вызвана недостатком в крови фактора VIII) определили количество тромбоцитов, время свертывания крови и время кровотечения. Количество тромбоцитов и их функциональная активность оказались нормальными. Как будет изменено время свертывания крови и время кровотечения? Обоснуйте свой ответ.

Ответ 25. Время свертывания крови будет резко увеличено, так как недостаток фактора VIII приведет к замедлению фазы I коагуляционного гемостаза. Время кровотечения будет нормальным, так как эта методика отражает состояние сосудисто-тромбоцитарного гемостаза, а количество тромбоцитов и их функция у пациента не изменены.

Задача 26. Когда в эксперименте животному впервые внутривенно медленно ввели тромбин, исследователи с удивлением обнаружили, что время свертывания крови у него не только не уменьшилось, а резко увеличилось. Используя свои знания по регуляции систем свертывания и противосвертывания крови, объясните результаты эксперимента.

Ответ 26. Избыток тромбина является раздражителем хеморецепторов каротидного и аортального телец. Рефлекторный ответ при этом завершается выбросом из тучных клеток гепарина, увеличением в крови антитромбина III, активаторов фибринолиза, что характеризует стимуляцию противосвертывающей системы крови. Этот опыт дал косвенные доказательства существования в организме не только свертывающей, но и противосвертывающей системы крови.

Задача 27. На стекло нанесены 4 капли cтандартной сыворотки IV группы крови, в которые последовательно внесено небольшое количество крови (в соотношении 1: 10). В первую каплю – крови I группы, во вторую – II-й группы, в третью – III-й группы, в четвертую – IV-й группы. Произойдет ли агглютинация в этих каплях? Объясните, почему.

Ответ 27. Агглютинация не произойдет ни в одной из капель, т.к. в сыворотке крови IV группы нет агглютининов α и β.

Задача 28. Пациентус потерей 25% циркулирующей крови (около 1, 5 л) врач решил применить переливание крови. У пациента определена группа крови II, Rh⁺. Взяв пять ампул (1 л) крови I группы, врач убедился, что ее срок годности не превышен, а группа ампульной крови соответствует обозначенной на этикетке. В начале переливания крови пациенту были проведены пробы на индивидуальную совместимость и биологическую совместимость. Однако после переливания крови у пациента развился тяжелый гемотрансфузионный шок в результате гемолиза эритроцитов. Какую ошибку допустил врач? Обоснуйте свой ответ. Прежде чем проверить свой ответ, решите задачу 29, поскольку ответ к этим задачам дан один.

Задача 29. Условия задачи такие же, как в 28. Какие эритроциты будут гемолизироваться – перелитой крови или пациента? Обоснуйте свой ответ. Прежде чем проверить свой ответ, решите задачу 28, поскольку ответ к этим задачам дан один.

Ответ 28 и 29. Врач нарушил требование переливать только одногрупную кровь и воспользовался старым правилом универсального донора, основанного на эффекте разведения. Однако переливание большого количества крови на фоне уменьшенного объема циркулирующей крови привело к реакции α -агглютинина переливаемой крови с агглютиногеном А эритроцитов пациента. Эритроциты перелитой крови не будут агглютинированы, так как не содержат агглютиногены А и В.

Задача 30. Пациенту, имеющему показания к переливанию крови, вы можете перелить одногрупную кровь или эритроцитарную взвесь. Используя свои знания по физиологии иммунной системы и группам крови, объясните, какие главные иммунологические преимущества (не менее двух) при этом имеет переливание эритроцитарной взвеси, по сравнению с переливанием крови.

Ответ 30. Переливание эритроцитарной массы имеет следующие преимущества: 1) в ней резко уменьшено содержание белков плазмы, которые (особенно глобулины, включая агглютинины) имеют антигенные отличия от белков иммунитета; 2) в ней почти отсутствуют лейкоциты (антигенпредставляющие и эффекторные клетки иммунитета), способные осущетсвлять реакцию – трансплантат против хозяина.

Задача 31. Новорожденному ребенку необходимо перелить кровь. Какого из доноров, кровь которых совместима с кровью ребенка по системе АВ0 и резус-принадлежности, вы выберите: мать, отца, другого человека. Обоснуйте ваш ответ.

Ответ 31. Другого донора, так как в плазме крови матери могут содержаться аллоиммунные антитела против эритроцитов новорожденного, а против эритроцитов отца могут быть антитела в крови новорожденного, проникшие из кровотока матери через плаценту.

Задача 32. Известно, что сердечные гликозиды (например, строфантин) увеличивают силу сердечных сокращений. Первичным механизмом их действия является ингибирование Na⁺/K⁺-насоса на клеточной мембране кардиомиоцитов. Используя свои знания по физиологии сокращения рабочих кардиомицитов, объясните механизмы увеличения их сокращения при действии сердечных гликозидов. Напомним, что в клеточной мембране кардиомиоцитов, кроме Na⁺/K⁺-насоса, имеются Na⁺/Са²⁺-ионообменник и Са²⁺-зависимые К⁺-каналы.

Ответ 32. Торможение гликозидами Na⁺/K⁺-насоса в клеточной мембране кардиомиоцита приведет к увеличению в цитозоле концентрации Na⁺ и уменьшению концентрации К⁺. Увеличение в цитозоле концентрации Na уменьшает его трансмембранный градиент и, следовательно, работу Na⁺/Са⁺-ионообменника, который использует энергию градиента Na⁺ для выведения из клетки Са²⁺. В свою очередь, это приведет к увеличению концентрации Са²⁺ в цитозоле, улучшит электромеханическое сопряжение при сокращении миокарда (за счет насыщения тропонина кальцием) и усилит сокращение кардиомиоцита.

Задача 33. Сердечные гликозиды, кроме усиления сокращения кардиомиоцитов, связанного с ингибированием Na⁺/K⁺-насоса, укорачивают в кардиомиоцитах потенциал действия. Используя свои знания по физиологии возбуждения и сокращения сердца, объясните механизмы укорочения в них времени потенциала действия. Напомним, что в клеточной мембране кардиомиоцитов, кроме Na⁺/K⁺-насоса, имеются Na⁺/Са²⁺-ионообменник и Са²⁺-зависимые К⁺-каналы.

Ответ 33. Как видно из ответа к задаче 13.1, действие сердечных гликозидов на сердце приводит к увеличению концентрации Са²⁺ в цитозоле кардиомиоцитов, что вызовет активацию Са²⁺-зависимых К⁺-каналов. В результате этого увеличится выходящий из клетки К⁺-ток, что в свою очередь будет противодействовать входящему в клетку Са²⁺/ Na⁺-току во время фазы «плато» и, следовательно, укорачивать эту фазу и время потенциала действия.

Задача 34. После длительного лечения β -адреноблокаторами пациент резко прекратил их прием. Используя свои знания по физиологии регуляции сердца, ответьте, как изменится деятельность сердца после отмены препарата. Объясните свой ответ.

Ответ 34. Длительный прием β -адреноблокаторов приведет к компенсаторному увеличению числа β -адренорецепторов или (и) чувствительности их к медиатору. Поэтому при отмене препарата эндогенные адреналин и норадреналин вызовут увеличение частоты и силы сердечных сокращений.

Задача 35. Какие тоны сердца возникают во время общей диастолы сердца? Обоснуйте свой ответ.

Ответ 35. Во время диастолы сердца: в протодиастолическую фазу возникает II-й тон (диастолический), в фазу быстрого наполнения желудочков кровью и вибрации их стенок возникает III-тон, во время систолы предсердий образуется IV тон.

Задача 36. Если в середине фазы «плато» потенциала действия рабочих кардиомиоцитов желудочков нанести на желудочки раздражитель силой в два раза больше порогового (время действия раздражителя 10 мс), то как измениться ЭКГ сердца? Обоснуйте свой ответ.

Ответ 36. Во время фазы «плато» кардиомиоциты находятся в фазе абсолютной рефрактерности, время действия раздражителя не выйдет за пределы фазы «плато», поэтому новый потенциал действия в кардиомиоцитах желудочков не возможен и ЭКГ не изменится.

Задача 37. При ортостатической пробе (переход из горизонтального положения в вертикальное) в результате депонирования части крови в венах ног и уменьшения венозного возврата к сердцу происходит снижение систолического выброса и минутного выброса желудочков сердца. Назовите правильный из следующих вариантов: 1) систолический и минутный выброс снижены в процентном отношении одинаково (снижаются параллельно); 2) систолический выброс снижен больше, чем минутный выброс; 3) систолический выброс снижен меньше, чем минутный выброс. Обоснуйте свой ответ.

Ответ 37. При ортостатической пробе систолический выброс желудочков в процентном отношении будет снижаться больше, чем минутный выброс. Снижению последнего будет препятствовать компенсаторное повышение частоты сердечных сокращений, вызванное увеличением рефлекторных симпатических влияний на сердце.

Задача 38. При ортостатической пробе (переход из горизонтального положения в вертикальное) уменьшается венозный возврат крови к сердцу. Как при этом изменится время периода изгнания крови в систоле желудочков: будет меньше, будет больше, останется прежним? Обоснуйте свой ответ.

Ответ 38. Уменьшение венозного возврата к сердцу при ортостатической пробе приведет к уменьшению конечнодиастолического объема желудочков и их систолического выброса, что приводит к уменьшению времени периода изгнания крови. Другая причина уменьшения времени изгнания крови связана с увеличением силы сокращения желудочков («+» инотропный эффект симпатической нервной системы).

Задача 39. При хронических легочных заболеваниях в ткани легких развивается гипоксия (снижение Ро₂), у таких пациентов происходит увеличение давления крови в легочной артерии и формируется гипертрофия правого желудочка. Используя свои знания по физиологии дыхания и сосудистой системы, напишите причинно-следственную цепь механизмов, приводящих к гипертрофии правого желудочка сердца.

Ответ 39. Гипоксия легочной ткани приведет к повышению тонуса (сужению) легочных сосудов (особенно артериол) → сужение артериол резко повышает сопротивление кровотоку в малом круге, т.е. увеличит нагрузку на правый желудочек → это вызовет увеличение силы его сокращений, что приведет к увеличению давления в легочной артерии и гипертрофии правого желудочка сердца.

Задача 40. Если у человека без патологии грудной клетки и дыхательных мышц произойдет сужение бронхов (например, при приступе бронхиальной астмы), то как и почему у него изменятся резервный объём выдоха, остаточная объём легких и функциональная остаточная ёмкость (увеличится, уменьшится или не изменится)? Обоснуйте свой ответ.

Ответ 40. Сужение бронхов резко увеличивает сопротивление дыханию при выдохе, поэтому первично будет уменьшаться резервный объём выдоха, что увеличит остаточный объём легких. Функциональная ёмкость легких, включающая в себя оба предыдущих показателя существенно не изменится.

Задача 41. В результате локальной травмы позвоночника у человека, нырявшего в реку, произошло выключение грудного дыхания при сохранении диафрагмального дыхания и функций мышц рук. Какие сегменты спинного мозга при этом поражены?

Ответ 41. При данной травме сохранение моторных центров диафрагмы (сегменты С_2-5) и мышц рук (С_4-7) и выключение моторных центров межреберных мышц свидетельствует о поражении серого вещества и проводящих путей на уровне сегмента С₈.

Задача 42. Время задержки дыхания после максимального вдоха (проба Штанге) почти в 2 раза больше, чем после максимального выдоха (проба Генча). Объясните разницу результатов этих проб. Как изменится разница времени этих проб у человека с увеличенным остаточным объемом легких (например, при эмфиземе).

Ответ 42. Разница во времени пробы Штанге и пробы Генча объясняется значительной разницей объемов альвеолярного воздуха (и возможности газообмена с ним крови по кислороду и СО₂) при этих пробах: при пробе Штанге он равен остаточному объему легких + объему ЖЕЛ (~ 5, 5 л), при пробе Генча – остаточному объему легких (~ 1, 2 л). При увеличении ООЛ время пробы Генча будет увеличиваться, а разница времени в этих пробах будет уменьшаться.

Задача 43. У человека с кислородным голоданием (гипоксией), вызванным острой кровопотерей, в результате накопления молочной кислоты произошло снижение рН крови (развился метаболический лактат-ацидоз). Используя свои знаний по регуляции КОС, напишите, как изменятся в крови по сравнению с нормой SB, Рсо₂, ВЕ и в суточной моче –титрационная кислотность и содержание аммония. Обоснуйте свой ответ.

Ответ 43. Накапливающийся лактат в крови вступит в реакцию с гидрокарбонатом и основаниями других буферов, что приведет к снижению стандартного бикарбоната (SВ) и.буферных оснований крови (ВВ), последнее приведет дефициту буферных оснований (ВЕ со знаком минус). Возбуждение Н⁺-ионами дыхательного центра приведет к гипервентиляции легких с компенсаторным снижением Рсо₂ в крови (с целью сохранения нормального соотношения гидрокарбоната и угольной кислоты – 20: 1, препятствующего снижению рН крови). Почки ответят компенсаторной реакцией увеличения секреции Н⁺ в мочу, поэтому титрационная кислотность и содержание аммония в моче будут увеличены.

Задача 44. У пациента с острой гипоксией и повышенной концентрацией молочной кислоты в крови развился декомпенсированный метаболический ацидоз: в крови рН = 7, 18;

Рсо₂ = 35 мм рт. ст.; SB = 20 ммоль/л; ВЕ = – 10, 5 ммоль/л. Масса пациента 71 кг. Для коррекции ацидоза ему нужно внутривенно перелить раствор NaНСО₃. Какой показатель КОС Вы используете для расчета и какое приблизительно количество гидрокарбоната натрия пациенту можно перелить для нормализации показателей КОС.

Ответ 44. Лучшим показателем дефицита или избытка оснований при нарушениях КОС является ВЕ. У данного пациента имеется дефицит ВЕ, равный 10 ммоль/л, или с учетом нижней границы его нормы (– 2, 5 ммоль/л) – 8 ммоль/л. Количество циркулирующей крови у него 5 л (71 кг • 70 мл/кг), поэтому примерное количество гидрокарбоната натрия, необходимое для введения 5 • 8 = 40 ммоль. (Поскольку расчетная величина носит приблизительный характер, введение гидрокарбоната должно осуществляться под контролем динамики показателей КОС и общего состояния пациента.)

. Задача 45. Если изолированный участок тонкой кишки, не имеющей связей с вегетативными центрами ЦНС и симпатическими паравертебральными и превертебральными ганглиями, поместить в кровезамещающий раствор, через который пропускается кислород, он долгое время сохраняет перистальтику. Если при этом выключить функцию нейронов интрамуральных ганглиев метасимпатической нервной системы (например, тетродотоксином и атропином), то будет ли осуществляться перистальтика? Обоснуйте свой ответ.

Ответ 45. Перистальтикаизолированного участка тонкой кишки при выключении в нем метасипатического отдела нервной системы будет сохранена, так как при этом не нарушается активность пейсмекерных интерстициальных клеток Кахаля, образующих медленные волны деполяризации, генерирующих в гладких миоцитах базовый ритм (и перистальтику).

Задача 46. Собаке сделали операцию изолированного малого желудочка, который позволяет через фистулу получить чистый желудочный сок, определить его количество, кислотность, переваривающую активность. Как, применяя только естественные физиологические раздражители (пищу, кормление), определить, по какому методу выполнена операция – по методу Павлова или по методу Гейденгайна? Обоснуйте свой ответ.

Ответ 46. В операции по Гейденгайну нарушена иннервация малого желудочка ветвями блуждающего нерва, поскольку малый желудочек полностью отсоединялся от большого желудка. В операции по Павлову были изолированы только слизистые оболочки большого и малого желудка и сохранялась связь по мышечному и серозному слоям, а, следовательно, сохранялась иннервация блуждающим нервом. Если животному дать пищу и исследовать секрецию сока (его количество и свойства) в малом желудочке, то в первом случае (по Гейденгайну) будет отсутствовать мозговая фаза, резко снижена желудочная и в меньшей степени изменена кишечная фаза. У собаки, оперированной по Павлову, в малом желудочке будут выражены все фазы секреции.

Задача 47. Павлов назвал изолированный желудочек по Гейденгайну «кривым зеркалом», дающим искаженную картину секреции желудочного сока по сравнению с основным желудком. Можно ли назвать этот изолированный желудочек «немым зеркалом», практически не отражающим секрецию основного желудка? Обоснуйте свой ответ.

Ответ 47. В операции по Гейденгайну практически полностью нарушена иннервация малого желудочка блуждающим нервом, однако сохранены метасимпатическая иннервация слизистого и мышечного слоев симпатическая иннервация по ходу кровеносных сосудов и эндокринные клетки малого желудочка, следовательно, и его гуморальные связи с гастроэнтеропанкреатической эндокринной системой, а также с другими эндокринными железами. Поэтому в некоторой степени малый желудочек будет отражать процессы пищеварения преимущественно по гуморальному эндокринному каналу.

. Задача 48. Вы проводите обследование двух пациентов. У первого пациента желтуха связана с увеличенным гемолизом эритроцитов и образованием свободного (неконъюгированного) билирубина, концентрация которого у него в крови повышена. Процесс захвата билирубина гепатоцитами и его конъюгация не нарушены. У второго пациента желтуха связана с поражением печени, в результате которого нарушен процесс конъюгации билирубина и повышена проницаемость клеточной мембраны гепатоцитов, что привело к увеличению концентрации связанного (конъюгированного) билирубина в крови. Используя свои знания по обмену билирубина, напишите, как у этих пациентов будет изменена в моче концентрация билирубина (в норме практически отсутствует) и уробилиногена (уробилиновых тела в норме имеются в небольшом количестве – около 5 мг/сут), а также содержание стеркобилиногена/стеркобилина в кале. Обоснуйте свой ответ. Для решения задачи используйте рис. 21.3.

Ответ 48. У пациента с гемолитической желтухой свободный билирубин в моче отсутствует, поскольку он связан с белком и в почках не фильтруется. Так как процесс конъюгация (переход свободного в связанный билирубин) не нарушен, то количество связанного билирубина, следовательно, и содержание уробилиногена и стрекобилигена/стеркобилина в кишечнике будет увеличено. Увеличение всасывания их через прямокишечные вены (система нижней полой вены) приведет к увеличению уробилиновых тел в моче. У пациента с паренхиматозной желтухой билирубин в моче будет присутствовать, так как увеличенный в крови связанный билирубин свободно фильтруется в почках. Поскольку процесс конъюгация (переход свободного в связанный билирубин) нарушен, то поступление связанного билирубина в кишечник будет уменьшено, следовательно, и содержание уробилиногена и стрекобилиногена/стеркобилина в кишечнике будет уменьшено. Однако всасывающийся через портальную систему уробилиноген будет в большем количестве проходить через печень (из-за повышенной проницаемости мембран гепатоцитов), и поэтому количество уробилиновых тел в моче будет повышено.

Задача 49. Здоровому человеку проведена проба с двойной нагрузкой глюкозой. Утром натощак ему определили концентрацию глюкозы в крови – 4, 5 ммоль/л. После этого он принял 50 г глюкозы. Через 60 мин концентрация глюкозы в крови у него достигла максимальной величины – 9, 5 ммоль/л. Через 90 мин концентрация глюкозы у него снизилась до 8, 0 ммоль/л. В это время исследуемый принял еще 50 г глюкозы. Принятая глюкоза всасывается в кровь через 30 – 60 мин. Если после второго приема глюкозы (через 120 – 150 мин от начала проведения пробы) у исследуемого определить концентрацию глюкозы в крови, то по сравнению с её предшествующей максимальной концентрации (9, 5 ммоль/л) она будет более высокой, более низкой или такой же? Обоснуйте свой ответ.

Ответ 49. Концентрация глюкозы в крови через 120 – 150 мин после пробы с двойной нагрузкой глюкозой будет ниже предшествующей максимальной концентрации глюкозы в крови в связи с тем, что предшествующая гипергликемия стимулировала синтез инсулина и процесс использования глюкозы в тканях.

Задача 50. Человек в течение двух лет проживает в местности с низким содержание йода в окружающей среде. Суточное потребление йода у него около 70 мкг (норма около 150 мкг). В настоящее время у него обнаружено при ультразвуковом исследовании увеличение объема щитовидной железы в 1, 5 раза, концентрация тироидных гормонов в крови ниже нормы (диагноз эндокринолога: эндемический зоб с гипофункцией железы). Как у этого человека изменится по сравнению с нормой (увеличится, уменьшится, не изменится) активность тиреотропного гормона (ТТГ) в крови и содержание тироидных гормонов в коллоиде фолликул щитовидной железы? Обоснуйте свой ответ.

Ответ 50. Активность ТТГ в крови будет увеличена в результате действия отрицительной обратной связи как компенсаторной реакции на снижение содержания тироидных гормонов в крови. Содержание тироидных гормонов, депонированных в коллоиде фолликул щитовидной железы, будет снижено, иначе бы не было снижения этих гормонов в крови и гипофункции щитовидной железы.

Задача 51. При отравлении некоторыми веществами (например, флоридзином), несмотря на нормальный уровень глюкозы в крови, она появляется в моче (возникает глюкозурия). Объясните, какой отдел нефрона и какой молекулярный механизм являются при этом мишенями для токсического вещества?

Ответ 51. Токсическое вещество поражает белки-переносчики для глюкозы в клетках проксимальных извитых канальцев, в которых происходит реабсорбция глюкозы.

Задача 52. Длительное употребление мочегонных лекарств уменьшает запасы Na⁺ в организме и концентрацию его в крови, что приводит к увеличению секреции К⁺ в почках и выведению его из организма. Объясните механизмы этого явления.

Ответ 52. Уменьшение концентрации Na⁺ в крови вызывает увеличение секреции альдостерона в коре надпочечников. Альдостерон в почках не только увеличивает реабсорбцию Na⁺ , но и увеличивает секрецию K⁺ в мочу, активируя образование молекул K⁺/Na⁺-насоса базальной мембраны и К⁺-каналов апикальной мембраны клеток собирательных трубок.

Задача 53. Кровь из первой сети капилляров в клубочках попадает во вторую сеть капилляров канальцев. Какое онкотическое давление крови первой сети капилляров будет в момент её поступления во вторую сеть – одинаковое, больше или меньше? Обоснуйте свой ответ, дайте функциональное значение выбранного вами варианта.

Ответ 53. В момент поступления крови во вторую сеть капилляров канальцев её онкотическое давление будет больше, так как при прохождении крови первой сети капилляров (в клубочках) произошла фильтрация воды плазмы без существенной фильтрации белков. Высокое онкотическое давление в крови капилляров канальцев будет способствовать процессу реабсорбции первичной мочи.

Задача 54. Человека с тяжелым перегреванием организма (t = 40, 5 º С) для быстрого охлаждения поместили в ванну с холодной водой (t = 14 º С). Однако сразу после этого его состояние ухудшилось, увеличились мозговые симптомы перегревания организма. Используя свои знания по физиологии терморегуляции, объясните ухудшение состояния этого человека.

Ответ 54. При погружении человека с перегреванием организма в холодную воду у него произойдет стимуляция холодовых рецепторов кожи, что приведет к рефлекторному возбуждению центра теплопродукции и еще большему повышению температуры тела.

Задача 55. Жители Средней Азии при температуре окружающей среды выше 35 º С носят теплые шапки, ватные халаты свободного покроя и пьют горячий чай. Почему это позволяет им легче переносить жару?

55. Теплая, неплотная, свободного покроя одежда препятствует воздействию воздуха, температура которого выше температуры кожи и в то же время не мешает испарению пота с кожи, секреция которого стимулирована приемом горячего чая.

Задача 56. Для эффективного охлаждения больного при искусственной гипотермии в клинике применяют ганглиоблокаторы (блокирующие передачу нервных импульсов в вегетативных ганглиях) и миорелаксанты (блокирующие передачу в нервно-мышечных синапсах скелетных мышц). Какие процессы

Ответ 56. Блокада симпатических ганглиев резко снижает несократительный термогенез в ответ на стимуляцию холодовых рецепторов при развивающейся гипотермии, а блокада синапсов скелетных мышц – резко снижает сократительный термогенез. Смысл этих мероприятий состоит в сохранении энергетических резервов организма, необходимых для выхода из гипотермии с учетом послеоперационного периода.

в терморегуляции при этом ингибируются и какой в этом физиологический смысл?

Задача 57. Операция перерезки задних корешков спинного мозга (ризотомия) на стороне болевого раздражения вызывает резкое снижение ощущения боли, но не ликвидирует его полностью. Напротив, разрушение соответствующих спинальных ганглиев (ганглиолизис) вызывает полную аналгезию. На основе своих знаний по физиологии болевой сенсорной системы объясните разницу в аналгезирующих эффектах этих двух операций.

Ответ 57. Неполный анальгезирующий эффект перерезки задних корешков по сравнению с разрушением спинальных ганглиев свидетельствует о том, что часть аксонов нейронов спинальных ганглиев, проводящих болевые сигналы, поступает в спинной мозг не через задние корешки, а через передние, что подтверждено морфологическим исследованиями.

Задача 58. Почему при ощупывании предмета, который может уместиться на ладони руки, мы лучше его воспринимаем по сравнению с неподвижным прикладыванием к нему руки?

Ответ 58. Причины две: при ощупывании включаются новые тактильные рецепторы, а также проприорецепторы; следовательно, в сенсорную кору больших полушарий поступает бò льшая информация о предмете.

Задача 59. Для исследования глазного дна врач капает на конъюнктиву глаза раствор атропина (блокатора М-холинорецепторов). Используя свои знания по физиологии диоптрического аппарата глаза, объясните, зачем он применяет атропин и какое нарушение зрительного восприятия будет у пациента в течение времени действия атропина?

Ответ 59. Блокада атропином М-холинорецепторов круговой мышцы радужной оболочки выключит парасимпатическое влияние на нее. Зрачок расширится, и исследование глазного дна будет облегчено. Однако блокада при этом М-холинорецепторов миоцитов цилиарной мышцы выключит и рефлекс аккомодации хрусталика, что нарушит восприятие близко расположенных предметов.

Задача 60. Объясните, как и почему измениться диаметр зрачка у человека при сильном болевом воздействии?

Ответ 60. Возбуждение симпатического отдела нервной системы при болевом воздействии непосредственно (медиатор норадреналин) через иннервацию радиальной мышцы радужной оболочки и опосредованно через выброс адреналина из мозгового слоя надпочечников будет стимулировать α -адренорецепторы миоцитов, что приведет к сокращению радиальной мышцы. Диаметр зрачка увеличится.

Задача 61 Левши в некоторых видах спорта, где необходимо быстрое синтетическое восприятие ситуации и использование левой руки (например, бокс, фехтование), имеют более быструю двигательную реакцию, чем правши. Используя свои знания по зрительной сенсорной системе и регуляции движения, объясните более короткий латентный период двигательной реакции у леворуких.

Ответ 61. Целостноевосприятие зрительных образов осуществляется правым полушарием. При этом передача возбуждения в корковые зоны, регулирующие произвольные движения доминантной руки, у левши (в правом полушарии) осуществляется быстрее, чем у правши (в левом полушарии).

Задача 62. У пациента с воспалительным процессом в носоглотке произошло закрытие евстахиевой (слуховой) трубы. Через двое суток он обратился к врачу с жалобой на снижение слуха. При обследовании наружного уха врач увидел втяжение барабанной перепонки в сторону барабанной полости. Атмосферное давление в течение этих суток не изменялось. Используя свои знания по физиологии слуховой системы, объясните причину смещения барабанной перепонки.

Ответ 62. Причиной втяжения барабанной перепонки было снижение давления в барабанной полости в результате диффузии кислорода из ее воздуха в кровь сосудов слизистой оболочки барабанной полости.

Задача 63. При проведении пробы Ринне у человека в правом ухе костная проводимость равна 18 с, воздушная проводимость 35 с; в левом ухе костная проводимость 20 с, воздушная проводимость 14 с. Соответствует ли норме соотношение костной и воздушной проводимости в правом и левом ухе?

Ответ 63. В правом ухе воздушная проводимость звука превышает костную, что соответствует норме (положительный опыт Ринне). В левом ухе костная проводимость превышает воздушную проводимость (отрицательный опыт Ринне), что свидетельствует о нарушении воздушной проводимости.

Задача 64. И.П. Павлов, будучи в гостях у американского физиолога У. Кеннона, попросил его организовать поездку в конном экипаже по улицам Нью-Йорка. Кеннон, знавший кучера, возившего в течение многих лет туристов вокруг одного из парков города, обещал Павлову экскурсию по различным местам города. Однако, несмотря на то, что все действующие лица, включая лошадь, были здоровы, осуществить поездку не удалось. Дайте физиологическое объяснение срыва экскурсии, исходя из особенностей высшей нервной деятельности (поведения) лошади.

Ответ 64. У лошади, которая в течение ряда лет возила туристов по одному и тому же маршруту, образовался очень прочный динамический стереотип, характеризующийся третьей фазой условных рефлексов – фазой сверхупрочения («задолбленные рефлексы», по терминологии сотрудников Павлова). Такие рефлексы затрудняют приспособление организма к изменившимся условиям. Кучер не смог заставить лошадь идти по новому маршруту.

Задача 65. Народная мудрость говорит, что дети быстрее растут во время сна. Напишите, в какой фазе сна (медленного или быстрого сна) дети растут быстрее и дайте как минимум три объяснения этого явления.

Ответ 65. Дети более интенсивно растут в фазе медленного сна, потому что: 1) именно в этой фазе повышена секреция СТГ; 2) в этой фазе снижена на ~ 15% функциональная активность организма, и бò льшее количество пластических и энергетических ресурсов может быть использовано на процессы роста; 3) продолжительность фазы медленного сна в 4 раза превышает фазу быстрого сна.

Задача 66. Репродуктивное инстинктивное поведение осы-сфенкса состоит в следующем: оса вырывает норку, летит на охоту, убивает кузнечика, подтаскивает его к норке, лезет в норку и обследует её, вылезает из норки, затаскивает кузнечика, откладывает ему грудку яйца, замуровывает норку и улетает (потомство ос со своими родителями не встречается). Если на этапе проверки осой норки оттащить кузнечика в сторону, то оса подтащит кузнечика к норке и опять полезет обследовать норку, и так может повторяться десятки раз (репродуктивное поведение на этом этапе будет заблокировано). Как будет осуществляться репродуктивное поведение осы, если в её присутствии разрушить только что замурованную норку и вытащить кузнечика с отложенными яйцами наружу?

Ответ 66. Полезным результатом функциональной системы репродуктивного поведения осы (и заключительным этапом этого поведения) является откладывание яиц и замуровывание норки. Поэтому, выполнив этот этап, на разрушение норки оса реагировать не будет.

Задача 67. При гипофизарной карликовости (рост 120 – 130 см), связанной со снижением секреции СТГ аденогипофизом, дети начинают отставать в росте от сверстников лишь с 2 – 4 лет. Концентрация у них в крови СТГ в постнатальном периоде ниже, чем у здоровых сверстников. Используя свои знания по физиологии воспроизведения, объясните, почему гипофизарные карлики обычно рождаются с нормальной длиной и массой тела?

Ответ 67. При гипофизарной карликовости дети рождаются обычно с нормальным ростом и массой тела потому, что дефекты синтеза и секреции СТГ аденогипофизом в пренатальном периоде у плода восполняются продукцией плацентой хорионического саматомаммотропина, имеющего сходные с СТГ эффекты.

Задача 68. Африканские пигмеи (рост 130 – 150 см) в 3-х летнем возрасте имеют физические способности и двигательные навыки, примерно соответствующие европейским детям в возрасте 8 лет. Отставание их в росте происходит после 4-х летнего возраста и особенно в подростком периоде во время соматического скачка в росте. Концентрация СТГ в крови пигмеев нормальна или несколько повышена. Объясните возможные эндокринные механизмы, приводящие к низкому росту пигмеев.

Ответ 68. Наиболее вероятный механизм низкого роста пигмеев связан с уменьшением рецепторов к СТГ на клетках мишенях, особенно во время соматического скачка роста, когда их плотность значительно возрастает. В последнее время показана роль растворимых рецепторов (рецепторы-ловушки), которые связывают СТГ в кровотоке и мешают реализации его действия.

Задача 69. Человек, длительно принимавший глюкокортикоиды в дозировке, значительно превышающей их продукцию в организме в норме, прекратил их прием без согласования с врачом. На третьи сутки (период полураспада глюкокортикоидов 1, 5 часа) он поступил с аппендицитом в хирургическое отделение. О предыдущем лечении глюкокортикоидами врачу он не сообщил. Во время операции, проводимой под местным обезболиванием с обычной степенью травматизации, внезапно развился шок с тяжелым расстройством кровообращения. Используя свои знания по физиологии адаптации и эндокринной системы, объясните причины необычной реакции больного на операционную травму.

Ответ 69. Длительный прием глюкокортикоидов в высокой дозе по механизму обратной связи ингибировал образование как кортиколиберина в гипоталамусе, так и АГТГ в аденогипофизе, что прекратило их стимулирующее влияние на пучковую зону коры надпочечников. Развивающаяся при этом ее атрофия приводит к резкому снижению образования ферментов синтеза глюкокортикоидов с почти полным прекращением их образования. Через двое суток после отмены приема глюкокортикоидов концентрация принятых глюкокортикоидов снизилась почти до нулевого уровня. Ингибированная инертная система гипоталамус-гипофиз-кора надпочечников не может в первые сутки обеспечить нормальную продукцию эндогенных гормонов. Сниженное содержание глюкокортикоидов в организме резко снижает его устойчивость к стрессовым факторам. На этом фоне небольшие по силе стрессоры могут вызвать шоковую реакцию.

Задача 70. Работа в литейном цехе происходит в условиях повышенной температуры воздуха и относится к тяжелому физическому труду. Для компенсации потери большого количества воды в связи с высоким уровнем потоотделения (пот гипоосмотоничен по сравнению с кровью) предложите для использования литейщикам одну из трех жидкостей: 1) обычная вода; 2) газированная вода; 3) слабоминерализованная вода. Обоснуйте свой ответ.

Ответ 70. Пот имеет более низкое осмотическое давление, чем кровь. Однако, если потери большого количества пота восполняются обычной или газированной водой, а потери электролитов и органических веществ потовой жидкости не восполняются, то осмотическое давление крови будет снижаться, и принятая вода будет переходить в межклеточную жидкость и затем в клетки (возникнет риск клеточного отека, например, мозга).