🗊Презентация Законы раздражения возбудимых тканей

ТЕМА № 3. ЗАКОНЫ РАЗДРАЖЕНИЯ ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЕЙ. КРИТЕРИИ ВОЗБУДИМОСТИ

ПЛАН: Зависимость ответной реакции ткани от параметров раздражения. Оценка возбудимости – порог раздражения. Изменение возбудимости при длительном непрерывном раздражении ткани. Закон силы. Закон все или ничего. Аккомодация тканей. Закон Дюбуа-Реймона. Соотношение между силой и временем раздражения. Хронаксиметрия и ее клиническое значение. Действие постоянного тока. Электротон. Катодическая депрессия. Лабильность. Парабиоз (Н.Е.Введенский) и клиническое значение этого учения. Гиперполяризация и устойчивая деполяризация как основа для возникновения тормозного процесса.

ЗАКОНЫ РАЗДРАЖЕНИЯ ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЕЙ I. Закон силы (Боудич, 70-е г.г. 19 века) – открыт на сердце лягушки как закон «все или ничего»: на подпороговый раздражитель сердце не сокращается, а на пороговый – сокращается с максимальной амплитудой. Считал, что этот закон распространяется на все возбудимые ткани.

Подвергнут критике Ухтомским – если реакция не зависит от силы раздражителя, то нарушается принцип детерминизма (причинности). «Ничего» неправильно, т.к. хотя мышца и не сокращается, т.е. нет специфической реакции, в ней развиваются неспецифические изменения (обмена веществ). «Все» тоже неправильно, т.к. возбудимость – динамическая величина, зависит от многих условий (температуры, исходного растяжения и т.д.).

В скелетной мышце при увеличении силы раздражителя амплитуда сокращения возрастает до определенного предела («лестница»).

Разница в ответах сердечной и скелетной мышц связана с тем, что кардиомиоциты обладают одинаковой возбудимостью. Поэтому на подпороговый раздражитель они не отвечают, а на пороговый – отвечают все и амплитуда максимальна. Возбудимость мышечных волокон разная, поэтому на пороговый раздражитель отвечают те, возбудимость которых наибольшая. Число волокон мало, и ответная реакция мала. При увеличении силы раздражителя к ним присоединяются те, возбудимость которых меньше. Число волокон становится больше, и ответная реакция растет. Наконец отвечают все мышечные волокна, поэтому дальнейшее увеличение силы раздражителя не приводит к росту амплитуды сокращения. Т.е. каждое отдельное мышечное волокно реагирует по закону «все или ничего». Поэтому «лестница» не отражает закон силы.

II. Закон градиента раздражения (Дюбуа-Реймон, 1848): в воздействии раздражителя на ткань важны не его сила, и не время его действия, а изменение силы во времени. Если оно недостаточно, развивается аккомодация (явление, родственное катодической депрессии Вериго). Проявляется увеличением пороговой силы тока при уменьшении крутизны его нарастания. При некоторой минимальной крутизне (минимальный градиент или критический наклон) вообще нет ответа. Скорость аккомодации выражают в мА/сек. В основе аккомодации – натриевая инактивация и увеличение gК+.

III. Закон времени раздражения (Фик, 1888). Работая с медленной мышцей (запирательная мышца моллюска-беззубки), опроверг Дюбуа-Реймона: фактор времени имеет самостоятельное значение. Раздражитель должен действовать достаточно длительно, чтобы вызвать возбуждение. Между пороговой силой и временем действия раздражителя в определенных пределах (!) существует обратная зависимость. Причиной такой зависимости является мембранная емкость: очень «короткие» токи не успевают разрядить ее до критического уровня деполяризации. Графически зависимость отражает кривая «сила-время» (Гоорвег (1892), Вейс (1901), Лапик(1909)). Обратная зависимость там, где изгиб кривой. На участках, параллельных осям абсцисс и ординат, зависимости нет!

Реобаза (Лапик) – минимальная сила постоянного тока, способная вызвать возбуждение. Полезное время – минимальное время, в течение которого должен действовать стимул величиной в одну реобазу, чтобы вызвать возбуждение. Хронаксия – минимальное время, в течение которого должен действовать стимул величиной в две реобазы, чтобы вызвать возбуждение.

Кривая описывается уравнением i=a/t+b i – сила тока, t – время 1) Если t0, a/t и b можно пренебречь, тогда i=a/t, а a=it a – это количество тока, содержащееся в его коротких толчках 2) Если t, a/t0, тогда i=b b – это реобаза

Различают хронаксию: конституциональную – свойственна ткани вне организма, субординационную – ткани, находящейся в связи с организмом (как правило, короче конституциональной). Хронаксия возбудимых тканей различна: наименьшая у нервов, больше у скелетных мышц, еще больше – у сердечной мышцы, самая большая – у гладких мышц. Впервые хронаксиметрию в клинической практике применил в 1915 году французский учёный Ж.Бургиньон (Bourguignon). По изменению хронаксии оценивают функциональное состояние возбудимых тканей (уменьшение хронаксии указывает на улучшение функциональных свойств, увеличение – на их ухудшение). Недостаток метода – при определении хронаксии используют одиночное раздражение, которого не бывает в условиях целого организма. В связи с этим в клинической практике чаще применяют более точные методы регистрации биоэлектрической активности возбудимых тканей, например электромиографию.

КРИТЕРИИ ВОЗБУДИМОСТИ ТКАНИ

IY. Полярный закон (Пфлюгер, 1859) – закон действия постоянного тока (ПТ). Основные положения: 1. ПТ оказывает раздражающее действие только при замыкании и размыкании цепи. 2. При замыкании возбуждение возникает под катодом, при размыкании – под анодом.

Объяснение: при замыкании возникает силовая линия, которая входит под анодом, а выходит под катодом. Ток – это движение электронов. Поэтому под анодом изнутри добавляется отрицательный заряд (дозарядка емкости мембраны, гиперполяризация), а под катодом снаружи уменьшается положительный заряд (разрядка емкости мембраны, деполяризация). Изменениям МП способствует и движение ионов, образующихся при диссоциации в цитоплазме клетки (она является проводником II рода): к катоду движутся катионы, к аноду – анионы.

Как только изменится МП, начнут открываться ворота в каналах (они потенциалозависимы!) и за счет движения ионов начнут формироваться активные сдвиги потенциала: 1. Осуществляются за счет энергии клетки. 2. Связаны с изменением проницаемости мембраны для ионов. Как уже отмечалось ранее, открытие натриевых каналов вызовет ток ионов Na+ в клетку. Это увеличит начальную деполяризацию и приведет к открытию большего числа потенциалзависимых Na+-каналов и входящего Na+ тока. Следовательно, деполяризация мембраны будет нарастать – регенеративная (самообновляющаяся) деполяризация.

СДВИГИ МП

При изменении МП изменяется Vt (порог деполяризации), а следовательно, и возбудимость. Изменения возбудимости, вызванные сдвигом МП, – физиологический электротон. В его основе – физический электротон и изменение порога деполяризации. При замыкании тока под катодом развивается деполяризация (Ео с – 70 уменьшается до –60 мВ)  Vt становится меньше (на 10 мВ), а возбудимость больше (катэлектротон). Под анодом развивается гиперполяризация (Ео с –70 повышается до –90 мВ) Vt становится больше (на 20 мВ), а возбудимость меньше (анэлектротон). Поэтому при замыкании возбуждение возникает только под катодом.

При длительном действии ПТ начинает изменяться КУД. Он зависит исключительно от свойств мембраны:

Под катодом КУД растет из-за инактивации натриевых и активации калиевых каналов (с -50 мВ до -40 мВ), поэтому Vt становится больше, а возбудимость меньше. Снижение возбудимости под катодом при длительном действии ПТ – катодическая депрессия Вериго (описана им в 1889 году). Под анодом КУД падает из-за ослабления исходной натриевой инактивации и снижения проницаемости для калия (с -50 мВ до -70 мВ), поэтому Vt становится меньше, а возбудимость больше. Повышение возбудимости под анодом при длительном действии ПТ – анодическая экзальтация. В результате описанных изменений при размыкании ПТ возбуждение возникает только под анодом.

ВЫВОДЫ

ПАРАБИОЗ И КЛИНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЭТОГО УЧЕНИЯ ПАРАБИОЗ (от греч. para - возле и bios - жизнь) – термин, имеющий двоякое значение:

До Н.Е. Введенского все явления торможения рассматривались как процесс, вызванный действием особых тормозящих нервов. Введенский доказал, что одна и та же мышца в ответ на раздражение может давать прямо противоположные эффекты в зависимости, во-первых, от своего состояния, во-вторых – от силы или частоты падающих на нее раздражений. Создал теорию посттетанической потенциации мышцы: при тетанусе раздражения суммируются сокращения изменяющейся амплитуды, что связано с изменением возбудимости при возбуждении.

Классические опыты Н.Е. Введенского были проведены на нервно-мышечном препарате лягушки. Исследуемый нерв на небольшом участке подвергали альтерации приложением какого-либо химического агента – кокаина, хлороформа, фенола, хлористого калия, сильного фарадического тока, механического повреждения и т.п. Раздражение наносили либо на альтерированный участок нерва или же выше него, т.е. таким образом, чтобы импульсы возникали в этом участке или проходили через него на своем пути к мышце. О проведении возбуждения по нерву Введенский судил по сокращению мышцы.

В нормальном нерве увеличение силы или частоты ритмического раздражения нерва до определенного предела приводит к повышению амплитуды тетанического сокращения мышцы. При развитии же под влиянием альтерации парабиоза эти отношения закономерно изменяются, причем наблюдаются следующие три последовательно сменяющие друг друга стадии. Первая стадия – провизорная, уравнительная, или стадия трансформирования. И слабые, и сильные раздражения нормального участка нерва, расположенного перед парабиотизируемым, вызывают примерно одинаковые сокращения мышцы с уменьшением их амплитуды. Вторая стадия – парадоксальная. Сильные раздражения того же неизменного участка нерва вызывают меньшее тетаническое мышечное сокращение, чем слабые. Третья стадия – тормозная. Слабые и сильные раздражения не вызывают сокращения мышцы.

Описанные Н.Е. Введенским явления были в дальнейшем воспроизведены и изучены в опытах на одиночных нервных волокнах в условиях электрофизиологической регистрации распространяющихся возбуждений (Тасаки, Л.В. Латманизова, М.В. Кирзон). Как установлено, Н.Е. Введенский был прав, когда считал, что перечисленные выше стадии парабиоза отличаются друг от друга уровнем снижения лабильности альтерированного участка.

Если воздействие раздражителя продолжается, происходят необратимые изменения и отмирание нерва. При удалении раздражителя нерв постепенно возвращается к исходному состоянию, при этом стадии парабиоза развёртываются в обратном порядке. В основе выделенных фаз лежит постепенное снижение возбудимости и проводимости в альтерированном участке нерва. Введенский установил, что они развиваются на фоне увеличения отрицательного электрического потенциала альтерированного участка нерва, т.е. на фоне особого активного состояния этого участка. Т.о., он впервые обнаружил ранее неизвестную форму активности живых тканей. Парабиоз, по Введенскому, – это особое состояние стойкого, неколеблющегося возбуждения, как бы застывшего в одном участке нервного волокна. Он полагал, что волны возбуждения, приходящие в этот участок из нормальных частей нерва, суммируются с имеющимся здесь «стационарным» возбуждением и углубляют его. Это он рассматривал как прообраз перехода возбуждения в торможение в нервных центрах, которое, по его мнению, – это результат «перевозбуждения» нервного волокна или нервной клетки, обусловленного слишком сильным или слишком частым их раздражением.

Советский цитофизиолог Дмитрий Николаевич Насонов установил, что в основе парабиоза лежат обратимые изменения белков протоплазмы, близкие по своей природе начальным фазам денатурации. И.П. Павлов показал, что при развитии внутреннего торможения в коре больших полушарий, помимо описанных на нервно-мышечном препарате трёх стадий парабиоза, имеет место четвертая – ультрапарадоксальная, при которой положительные раздражители вызывают отрицательный эффект, а отрицательные – положительный. Учение о парабиозе вскрыло генетическое единство процессов возбуждения и торможения и указало на взаимосвязь возбудимости и проводимости.

Местные анестетики блокируют проведение потенциалов действия в чувствительных аксонах путем обратимого связывания со специфическими участками, расположенными внутри потенциал-зависимых натриевых каналов. Это уменьшает способность мембраны к деполяризации, необходимой для генерации потенциалов действия.

Профессор Н.П. Резвяков руководил кафедрой физиологии человека и животных биологического факультета Казанского государственного университета с 1938 по 1948 год. В монографии "О значении закона оптимума и пессимума раздражения и учения о парабиозе при построении теории медицины" он попытался провести анализ таких проблем как воспаление, анафилаксия, аллергия и др. Рассматривая патологический процесс как стадию парабиоза, Н.П.Резвяков считал целесообразным для лечения заболеваний применение антипарабиотических средств.