吳鐘琪作者單位:410013 長(zhǎng)沙,中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院
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生理學(xué)
吳鐘琪
作者單位:410013 長(zhǎng)沙,中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院
【摘要】文章對(duì)基層醫(yī)療衛(wèi)生人員必須掌握的生理學(xué)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行介紹。
【關(guān)鍵詞】基礎(chǔ)醫(yī)學(xué);生理學(xué)
可興奮組織(神經(jīng)、肌肉、腺體)對(duì)剌激產(chǎn)生興奮反應(yīng)(動(dòng)作電位)的能力或特性稱為興奮性。不同組織或細(xì)胞在不同情況下,興奮性高低是不同的,即使是同一組織或細(xì)胞在不同情況下,興奮性高低也不一樣,而且興奮性是可變的。
當(dāng)骨骼肌受到一次剌激發(fā)生一次興奮時(shí),其興奮性經(jīng)歷絕對(duì)不應(yīng)期、相對(duì)不應(yīng)期、超常期與低常期的變化,歷時(shí)短暫,一般在100 ms以內(nèi),絕對(duì)不應(yīng)期為1~2 ms。心肌興奮時(shí)興奮性經(jīng)歷有效不應(yīng)期、超常期和低常期的變化,歷時(shí)很長(zhǎng),約為300 ms,有效不應(yīng)期約為250 ms。故骨骼肌可產(chǎn)生強(qiáng)直收縮,而心肌不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)直收縮。
機(jī)體組織接受刺激后,由原來的相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)變?yōu)轱@著的活動(dòng)狀態(tài),或由較弱的活動(dòng)狀態(tài)變?yōu)檩^強(qiáng)的活動(dòng)狀態(tài)稱為興奮;相反,由原來的活動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)為相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài),或由強(qiáng)變?nèi)醯幕顒?dòng)狀態(tài)則稱為抑制。機(jī)體最基本的反應(yīng)形式是興奮。組織接受刺激后,既可興奮,也可抑制,這取決于剌激的質(zhì)和量,也取決于組織當(dāng)時(shí)所處的功能狀態(tài)。
體液約占體重的60%,大部分分布在細(xì)胞內(nèi),少部分分布在細(xì)胞外。分布在細(xì)胞內(nèi)的體液稱為細(xì)胞內(nèi)液(40%)。分布在細(xì)胞外的體液稱為細(xì)胞外液(20%),包括組織間隙液(如淋巴液、腦脊液、胸膜腔液、前房液、關(guān)節(jié)囊滑液等)和血漿,這些細(xì)胞外液統(tǒng)稱為機(jī)體的內(nèi)環(huán)境,簡(jiǎn)稱為內(nèi)環(huán)境。
某些內(nèi)分泌腺本身直接或間接地受到神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié),在這種情況下,體液調(diào)節(jié)是神經(jīng)調(diào)節(jié)的一個(gè)傳出環(huán)節(jié),相當(dāng)于反射弧上傳出纖維的一個(gè)延伸部分,因此稱為神經(jīng)-體液調(diào)節(jié)。
自身調(diào)節(jié)是指組織細(xì)胞在不依賴于外來神經(jīng)或體液調(diào)節(jié)的情況下,對(duì)剌激發(fā)生的適應(yīng)性反應(yīng)過程。例如血壓在80~180 mm Hg范圍內(nèi)升降變動(dòng)時(shí),腎血流量保持相對(duì)穩(wěn)定的現(xiàn)象,稱為腎血流量的自身調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)與神經(jīng)、體液無關(guān),去神經(jīng)支配的腎臟在體外用生理鹽水灌流仍有自身調(diào)節(jié)。
鈉-鉀泵是細(xì)胞膜上的一種特殊蛋白質(zhì),具有ATP酶的活性,可以分解ATP使之釋放能量,并利用此能量逆著濃度差將細(xì)胞內(nèi)的Na+移出膜外,同時(shí)將細(xì)胞外的K+移入膜內(nèi)(“排鈉攝鉀”)。
固定刺激的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度-時(shí)間變化率后,剛剛引起組織興奮產(chǎn)生動(dòng)作電位所需要的最小刺激強(qiáng)度稱為閾強(qiáng)度,又稱閾值。或者說剛剛能使細(xì)胞膜的靜息電位除極到閾電位而引發(fā)動(dòng)作電位時(shí)的外加刺激強(qiáng)度稱為閾強(qiáng)度,或稱閾值。細(xì)胞膜由靜息電位減少(除極)到剛能引發(fā)動(dòng)作電位時(shí)的臨界膜電位稱為閾電位。通常認(rèn)為,閾電位的數(shù)值比靜息電位小10~20 mV,例如骨骼肌和心室肌細(xì)胞的靜息電位為-90 mV,其閾電位為-70 mV。
一般來說,細(xì)胞興奮性的高低與閾值互呈反變關(guān)系,與靜息電位至閾電位的差值也呈反變關(guān)系。
組織細(xì)胞接受剌激而興奮時(shí)的一個(gè)較短時(shí)間內(nèi)(相當(dāng)于或略短于峰電位),興奮性下降至零,無論再受到多么強(qiáng)大的剌激,都不能再產(chǎn)生動(dòng)作電位,測(cè)試其閾值為無限大,即在這一時(shí)期內(nèi)出現(xiàn)的任何刺激均無效,這一段時(shí)期稱為絕對(duì)不應(yīng)期。
我國(guó)正常成年男性的血量約占體重的8%,女性約占體重的7.5%,即男性為80 mL/kg,女性為75 mL/kg。
ABO血型是根據(jù)人血紅細(xì)胞膜外表面所含抗原(也叫凝集原)而命名的。紅細(xì)胞外表面有A抗原的稱為A型血(其血清中有抗B抗體);紅細(xì)胞外有B抗原的稱為B型血(其血清中有抗A抗體);紅細(xì)胞外表面同時(shí)有A、B兩種抗原的稱為AB型血(其血清中無抗體);紅細(xì)胞外表面無A、B抗原的稱為O型血(其血清中有抗A和抗B兩種抗體)。
輸血前不僅要用標(biāo)準(zhǔn)血清鑒定ABO血型,還要將給血者的紅細(xì)胞與受血者的血清,以及給血者的血清與受血者的紅細(xì)胞做交叉合血試驗(yàn)。前者為主反應(yīng),后者為次反應(yīng)。只有主、次反應(yīng)均無凝集時(shí)才可輸血。輸血前一定要做交叉合血,其目的是:①?gòu)?fù)查血型,避免原來有血型檢查的錯(cuò)誤;②發(fā)現(xiàn)亞型,如A型有A1和A2型,AB型有A1B和A2B型;③特殊情況下,可鑒定血型。
①父母均為O型,子女一定為O型,不可能出現(xiàn)A、B、AB型。②父母中有一人為AB型,子女不可能有O型。③父母中有一人為O型,子女不可能有AB型。④父母中一人為AB型,一人為O型,則子女不可能與父母同血型,只能為A型或B型。⑤父母中一人為A型,一人為B型,則子女4種血型均有可能出現(xiàn)。
凡紅細(xì)胞膜外表面有Rh因子(D抗原)的,稱為Rh陽(yáng)性,沒有Rh因子則稱Rh陰性。無論是Rh陽(yáng)性或陰性,他們血清中均無先天性抗體。據(jù)調(diào)查,中國(guó)人漢族99%為Rh陽(yáng)性,1%為Rh陰性;苗族70.6%為Rh陽(yáng)性,29.4%為Rh陰性。Rh血型的主要臨床意義如下。①與輸血有關(guān):Rh陰性的人如果首次輸入Rh陽(yáng)性的血,在Rh抗原刺激下,血清內(nèi)可出現(xiàn)抗Rh抗體,以后再次輸人Rh陽(yáng)性血時(shí)就會(huì)產(chǎn)生輸血反應(yīng)。輸入次數(shù)越多,反應(yīng)越嚴(yán)重。②與妊娠有關(guān):Rh陰性婦女如果懷了Rh陽(yáng)性胎兒,則胎兒紅細(xì)胞外表面Rh抗原可于分娩時(shí)經(jīng)胎盤進(jìn)入母體,刺激母體產(chǎn)生抗Rh抗體。當(dāng)再次懷Rh陽(yáng)性胎兒時(shí),這種抗體就可進(jìn)入胎兒體內(nèi),引起新生兒溶血性貧血。因此,如果婦女多次懷死胎,或多次嬰兒死于黃疸,則應(yīng)考慮Rh血型不合的可能。
①維持細(xì)胞外液的滲透壓,影響細(xì)胞內(nèi)外水的移動(dòng)。②參與機(jī)體酸堿平衡的調(diào)節(jié)。③參與胃酸的形成。④維持神經(jīng)肌肉的正常興奮性,Na+可增強(qiáng)神經(jīng)肌肉的興奮性。
①參與細(xì)胞內(nèi)糖和蛋白質(zhì)的代謝。②維持細(xì)胞內(nèi)的滲透壓和調(diào)節(jié)酸堿平衡。③參與靜息電位的形成,靜息電位就是鉀的平衡電位。④維持神經(jīng)肌肉的興奮性,高鉀使神經(jīng)肌肉興奮性增高,低鉀使興奮性降低。⑤維持正常心肌舒縮運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào),高鉀抑制心肌收縮,低鉀導(dǎo)致心律失常。
①降低毛細(xì)血管和細(xì)胞膜的通透性,過敏反應(yīng)時(shí)通透性增高,可用鈣劑治療。②降低神經(jīng)肌肉的興奮性,低血鈣使肌肉興奮性升高,引起抽搐,也可用鈣劑治療。③作為IV因子參與血液凝固。④參與肌肉收縮和細(xì)胞的分泌作用。
內(nèi)源性凝血:是指血凝過程從血管內(nèi)膜下膠原組織或異物激活因子Ⅻ開始,逐步使Ⅹ因子激活為Ⅹa的途徑,參與的凝血因子全部來自血漿本身。后動(dòng)因子是Ⅻ因子。
外源性凝血:是指血凝過程從損傷組織釋放的Ⅲ因子開始,逐步使Ⅹ因子激活為Ⅹa的途徑,參與的凝血因子來自組織和血凝。后動(dòng)因子是Ⅲ因子(又稱組織因子、強(qiáng)因子、組織凝血激酶)。
等滲溶液:凡是和血液滲透壓相等的溶液都稱為等滲溶液,0.9%NaCl和5%葡萄糖溶液。由于正常紅細(xì)胞的滲透壓和血漿滲透壓相等,故紅細(xì)胞在等滲溶液中能維持正常的形態(tài)。紅細(xì)胞在低滲溶液如0.3% NaCl溶液中則因滲透作用水分子進(jìn)入紅細(xì)胞內(nèi),使其容積脹大以致破裂。紅細(xì)胞在高滲溶液如2%NaCl或20%葡萄糖溶液中,則紅細(xì)胞中的水滲出細(xì)胞而皺縮變形,終致破裂溶血。
紅細(xì)胞在等滲溶液中能保持正常形態(tài)和大小,但不是說紅細(xì)胞在任何物質(zhì)的等滲溶液中都能保持其形態(tài)和大小。例如紅細(xì)胞在1.9%尿素溶液(等滲溶液)中很快發(fā)生破裂溶血,這是因?yàn)槟蛩啬茏杂赏ㄟ^紅細(xì)胞膜,不能在溶液中保持與紅細(xì)胞內(nèi)相等張力的緣故。顯然,等滲溶液是指溶液中溶質(zhì)所形成的滲透壓與紅細(xì)胞內(nèi)的滲透壓相等,這種溶質(zhì)可以是不能自由通過紅細(xì)胞膜的,也可以是能自由通過紅細(xì)胞膜的,如0.9%NaCl溶液、5%葡萄糖溶液和1.9%尿素溶液都是等滲溶液。
等張溶液:是指溶液中不能自由通過紅細(xì)胞膜的溶質(zhì)所形成的滲透壓與紅細(xì)胞內(nèi)的滲透壓相等,例如0.9%NaCl溶液是等張溶液。因此,1.9%的尿素溶液雖與血漿等滲,為等滲溶液,但它可以自由通過紅細(xì)胞造成溶血,故非為等張溶液。由此可見,等張溶液一定是等滲溶液,而等滲溶液則不一定是等張溶液。
評(píng)價(jià)心臟泵功能好壞的指標(biāo)包括:①心排血量;②心臟指數(shù);③心力儲(chǔ)備;④射血分?jǐn)?shù);⑤功(搏功與每分功)。
左心室或右心室每次搏動(dòng)所排出的血量稱為每搏排出量,安靜時(shí)為60~80 mL/次。左心室或右心室每分鐘搏出的血量稱為每分排出量。通常說的心排血量是指每分排出量,它等于每搏排出量乘以心率。安靜時(shí)為4.5~6.0 L/min。
心臟能適應(yīng)機(jī)體需要而提高心排血量的能力稱為心力儲(chǔ)備。它可用活動(dòng)時(shí)心臟工作的最大能力與安靜時(shí)的能力之差來表示。例如安靜時(shí)排出量為5 L/min,運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大排出量為35 L/min,則心力儲(chǔ)備為30 L/min。除了心排血量之外,心率、搏量、搏功等均有儲(chǔ)備。
①心室肌的前負(fù)荷:是指心室肌收縮之前所遇到的阻力或負(fù)荷。因此,心室舒張末期的容積或壓力就是心室肌的前負(fù)荷。它與靜脈回流量有關(guān),在一定范圍內(nèi),靜脈回流量增加,前負(fù)荷增加。二尖瓣或主動(dòng)脈瓣關(guān)閉不全時(shí),左心室舒張末期的容積或壓力增大,前負(fù)荷也增加。②心室肌的后負(fù)荷:是指心室肌收縮之后所遇到的阻力或負(fù)荷,又稱壓力負(fù)荷。主動(dòng)脈壓和肺動(dòng)脈壓就是左、右心室的后負(fù)荷。高血壓和動(dòng)脈瓣狹窄常使心室肌的后負(fù)荷增加,心臟負(fù)擔(dān)加重,臨床對(duì)某些心力衰竭病人用擴(kuò)血管藥降低后負(fù)荷以減輕心臟負(fù)荷。
正常心臟是按竇房結(jié)的興奮節(jié)律而跳動(dòng)的,如果在心室舒張中、晚期(相對(duì)不應(yīng)期或超常期)受到一次人為刺激或竇房結(jié)以外的病理性刺激時(shí),則可產(chǎn)生正常節(jié)律以外的興奮和收縮,稱為期外收縮。由于期外收縮發(fā)生在下一次正常竇房結(jié)傳來的沖動(dòng)之前,故稱為期前收縮,臨床上習(xí)慣稱“早搏”。在一次期前收縮之后往往出現(xiàn)一段較長(zhǎng)時(shí)間的心室舒張期,稱為代償性間歇。這是因?yàn)槠谇芭d奮也有它自己的有效不應(yīng)期。當(dāng)下一次竇房結(jié)傳來的沖動(dòng)正好落在期前收縮的有效不應(yīng)期內(nèi)時(shí),就不能引起心室的興奮和收縮,出現(xiàn)一次“脫失”,因而表現(xiàn)為代償性間歇。
組織、細(xì)胞在沒有外來刺激或神經(jīng)沖動(dòng)的作用下,能夠自動(dòng)發(fā)生節(jié)律性興奮的能力或特性稱為自動(dòng)節(jié)律性。體內(nèi)能產(chǎn)生自動(dòng)節(jié)律性的部位只有心臟和胃腸道。
由正常起搏點(diǎn)(竇房結(jié)起搏細(xì)胞)控制的心臟跳動(dòng)節(jié)律稱為竇性節(jié)律。由竇房結(jié)起搏細(xì)胞以外的其他自律細(xì)胞控制的心跳節(jié)律,稱為異位節(jié)律。
血管內(nèi)流動(dòng)的血液對(duì)單位面積血管壁的側(cè)壓力稱血壓,用毫米汞柱(mm Hg)表示。通常所說的血壓是指動(dòng)脈血壓,影響血壓的因素如下。①心排血量:主要影響收縮壓。心排血量增加時(shí),收縮壓升高,反之降低。②外周阻力:主要影響舒張壓。外周阻力增加時(shí),舒張壓升高,反之降低。外周阻力又受小動(dòng)脈口徑的影響,小動(dòng)脈口徑變小時(shí)外周阻力增加,反之則減小。③大動(dòng)脈彈性:主要影響脈壓。老年人大動(dòng)脈彈性降低時(shí),脈壓增大。④心率:若搏量不變,心率加快則使收縮壓升高,如果心率太快,>180次/min,則心室舒張不完全,可使舒張壓升高更明顯,致使脈壓降低。⑤血量/容量比值:比值增大則充盈壓升高,血壓升高;比值減小則充盈壓降低,血壓降低。
一個(gè)心動(dòng)周期中每一瞬間動(dòng)脈壓的平均值稱為平均動(dòng)脈壓。它不是收縮壓加舒張壓后除以2,因?yàn)橐粋€(gè)心動(dòng)周期中收縮期不等于舒張期,而是舒張期長(zhǎng)于收縮期。一般用舒張壓加1/3脈壓計(jì)算平均動(dòng)脈壓,為70~90 mm Hg。平均動(dòng)脈壓偏近于舒張壓,比舒張壓稍大一點(diǎn)。
平均動(dòng)脈壓=舒張壓+1/3(收縮壓-舒張壓)
國(guó)家制定的高血壓標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:凡舒張壓持續(xù)(經(jīng)多次測(cè)定)>90 mm Hg,不論其收縮壓如何,均列為高血壓。根據(jù)舒張壓來診斷高血壓有兩個(gè)原因:①平均動(dòng)脈壓低于收縮壓,略高于舒張壓,正常值為70~100 mm Hg;②影響血壓的主要因素為心排血量和外周阻力。心排血量主要影響收縮壓,外周阻力只在小動(dòng)脈硬化時(shí)才持續(xù)增高,外周阻力增高將導(dǎo)致舒張壓增高。因此,舒張壓升高可反映小動(dòng)脈硬化情況。
心臟受交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)支配。交感神經(jīng)末梢釋放去甲腎上腺素,使心率加快、收縮力量增強(qiáng)、傳導(dǎo)加速、興奮性增高;迷走神經(jīng)末梢釋放乙酰膽減,使心率減慢、收縮力量減弱、傳導(dǎo)減慢、興奮性降低。
當(dāng)血壓突然升高,刺激頸動(dòng)脈竇、主動(dòng)脈弓壓力感受器時(shí),反射性地引起心跳變慢、收縮力量減弱,心排血量減少,同時(shí)外周血管舒張,外周阻力降低,使血壓降低至原來水平,稱降壓反射。如果血壓低于正常水平,則對(duì)竇、弓區(qū)壓力感受器的刺激減弱,反射性地引起心率加快,收縮力量增強(qiáng),心排血量增加,同時(shí)外周血管收縮,外周阻力增加,使血壓升高至原來水平,稱降壓反射減弱。該反射的主要意義是維持血壓的相對(duì)穩(wěn)定。室上性心動(dòng)過速時(shí),可按摩頸動(dòng)脈竇區(qū)使心率減慢。
①迂回通路:又稱營(yíng)養(yǎng)通路,是物質(zhì)交換的主要場(chǎng)所。②直接通路:少量物質(zhì)交換,保持循環(huán)血量恒定。③動(dòng)-靜脈短路:又稱非營(yíng)養(yǎng)通路,無物質(zhì)交換。可增加或減少散熱,調(diào)節(jié)體溫。
①血壓高,血流量大。②心肌耗氧量大,攝氧率高,故動(dòng)-靜脈氧差大。③心肌節(jié)律性收縮對(duì)冠脈血流影響大,心舒促灌,心縮促流。④心肌代謝水平對(duì)冠脈血流量調(diào)節(jié)作用大,神經(jīng)調(diào)節(jié)作用小。
①生理意義:使肺處于擴(kuò)張狀態(tài);影響靜脈回流;吸氣時(shí)胸內(nèi)負(fù)壓增大,促進(jìn)血液回流,呼氣時(shí)相反。②臨床意義:胸內(nèi)負(fù)壓?jiǎn)适Вㄈ玳_放性氣胸),可使肺塌陷,靜脈血液回流困難,嚴(yán)重時(shí)縱隔移位、擺動(dòng);為治療目的可注入一定量空氣至胸膜腔,造成閉鎖性人工氣胸,以壓縮肺結(jié)核性空洞。
肺活量是指人在最大深吸氣后,再做一次最大的深呼氣時(shí)所能呼出的最大氣量。它由3部分組成:①補(bǔ)吸氣量:平靜吸氣末,再盡力吸入的氣量,約2 000 mL。②潮氣量:平靜呼吸時(shí),每次吸入或呼出的氣量,約500 mL。③補(bǔ)呼氣量:平靜呼氣末,再盡力呼出的氣量,約1 000 mL。
成年男性肺活量約3 500 mL,女性約2 500 mL。肺活量代表肺一次最大的功能活動(dòng)量,在一定意義上反映了呼吸功能的潛在能力。肺活量可判斷健康人呼吸功能的強(qiáng)弱和某些呼吸功能障礙的性質(zhì)、程度。
肺換氣:靜脈血流經(jīng)肺時(shí),獲得O2放出CO2,轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)脈血的過程稱為肺換氣。
組織換氣:動(dòng)脈血流經(jīng)組織時(shí),接受CO2放出O2,轉(zhuǎn)變?yōu)殪o脈血的過程稱為組織換氣。
血液運(yùn)輸氧,大部分是靠紅細(xì)胞中的血紅蛋白與氧結(jié)合,形成氧合血紅蛋白而運(yùn)輸,小部分氧是直接溶解于血漿中而運(yùn)輸?shù)摹?/p>
血液中CO2濃度增高可使呼吸加深加快,肺通氣量增加。其機(jī)制是通過兩種方式實(shí)現(xiàn)的:①通過延髓中樞化學(xué)感受區(qū)興奮,然后使呼吸中樞興奮。②通過外周化學(xué)感受器反射性地引起呼吸中樞興奮。通常,中樞作用比反射作用更敏感。
每升血液中,血紅蛋白(Hb)所能結(jié)合的最大氧量稱為氧容量。每升血液中,血紅蛋白(Hb)實(shí)際結(jié)合的氧量稱為氧含量。Hb氧含量與氧容量的百分比稱為Hb的氧飽和度,即血氧飽和度。
(摘自:湖南科學(xué)技術(shù)出版社《醫(yī)學(xué)臨床“三基”訓(xùn)練一級(jí)醫(yī)院全科醫(yī)學(xué)分冊(cè)》)
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【文章編號(hào)】1672-7185(2016)02-0015-05
doi:10.3969/j.issn.1672-7185.2016.02.008
【中圖分類號(hào)】R33
【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A