Дыхание и эндокринная система

Вариант №19. 

1. Возрастные  особенности органов дыхания.

1.1.Значение  дыхания, его основные этапы.  Первый вдох младенца.

1.2.Строение, функции, возрастные особенности  органов дыхания. Физиология гортани.  Механизм и теории звукообразования.

1.3.Механизм   вдоха   и   выдоха.   Типы   дыхания,   изменения   с   возрастом.   Легочная вентиляция, жизненная емкость легких, их изменения с возрастом. 

  
2.      Паращитовидные железы и диффузная эндокринная система.

2.1.Местоположение,     размер,     структура     околощитовидных     желез,     возрастные особенности.

2.2.Гормон  щитовидных желез. Роль гомона  околощитовидных желез на почки,  костную ткань, кишечник. Гипер- и гипофункция щитовидных желез.

2.3.Диффузная  эндокринная система, действие  гормонов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   1. Возрастные особенности  органов дыхания.

   1.1. Дыхание — одна из жизненно важных функций организма. Она обеспечивает газовый обмен между организмом и внешней средой. Благодаря этой функции организм постоянно снабжается необходимым количеством кислорода и освобождается от продуктов обмена — углекислого газа, паров воды и т. д.

   Дыхание состоит из трех тесно связанных  друг с другом этапов, протекающих в организме одновременно. Это внешнее, или легочное, дыхание, внутреннее и процесс переноса газов кровью.

   Внешнее дыхание представляет собой обмен  газов атмосферного воздуха и крови, совершающийся в альвеолах легких. Внутреннее дыхание — это обмен газов, находящихся в крови и тканях, в результате которого ткани получают новые вещества и освобождаются от ненужных. Его также называют тканевым дыханием.

   Таким образом, при дыхании кровь выполняет  функцию переносчика кислорода (из легких в ткани) и углекислого газа (в обратном направлении). Эта функция осуществляется гемоглобином, входящим в состав эритроцитов.

  В пренатальном развитии собственные органы дыхания плода практически не функционируют, а необходимый для жизни кислород плод получает через плаценту. Легкие плода находятся в спавшемся состоянии, имеют плотную консистенцию и слабо развитую эластическую ткань. С первым вдохом новорожденного легкие расправляются и устанавливается ритмическое дыхание, частота которого колеблется от 40 до 60 в минуту. Механизм первого вдоха новорожденного связан с действием на нервные клетки дыхательного центра диоксида углерода, растворенного в крови. Повышение его концентрации наблюдается при рождении ребенка и нарушении плацентарного кровообращения. Накапливающийся в крови диоксид углерода действует (гуморально) непосредственно на нервные клетки дыхательного центра и (рефлекторно) через хеморецепцию кровеносных сосудов. В результате происходит активация дыхательного центра и включаются механизмы дыхания —  ребенок совершает первый вдох! 

   1.2. Органы дыхания объединяются в единую систему органов. Принято выделять дыхательные пути, по которым вдыхаемый и выдыхаемый воздух циркулирует в легкие и из легких, и дыхательную часть (легкие), где происходит газообмен между кровью и воздухом.

   Органы  дыхания (схема):

   1—полость носа; 2 — полость рта; 3 — твердое нёбо; 4—носоглотка; 5 — ротовая часть глотки; 6 — надгортанник; 7 — подъязычная кость; 8 — гортань; 9 — пищевод; 10 — трахея; 11 — верхушка левого легкого; 12 — левое легкое; 13 — левый бронх; 14, 15 — легочные пузырьки (альвеолы); 16 — правый бронх; 17 — правое легкое. 

   Дыхательные пути образуются носовой полостью, глоткой, гортанью, трахеей и бронхами. Однако функция дыхательных путей не сводится только к проведению воздуха. Например, в носовой полости, трахее и бронхах вдыхаемый воздух очищается от пыли и микробов, увлажняется и согревается. Оказалось, что дыхание через нос благодаря наличию в слизистой оболочке носовой полости нервных волокон, стимулирующих деятельность легких, дает организму кислорода на 25 % больше, чем дыхание через рот.

   В настоящее время существует мнение, что именно дыхательные пути являются основными «воротами», по которым в организм попадают болезнетворные микроорганизмы. Поэтому нормальное функциональное состояние дыхательных путей обеспечивает необходимые защитные свойства организма. Кроме того, носовая полость содержит обонятельные рецепторы, глотка является частью системы пищеварения, а гортань — органом речи.

   Дыхательная часть органов  дыхания — легкие. Это парный орган, образованный мельчайшими разветвлениями бронхов — альвеолами и эластической соединительной тканью. Альвеолы, или легочные пузырьки, видны только под микроскопом. Они имеют очень тонкие стенки, окруженные многочисленными микроскопическими кровеносными сосудами — легочными капиллярами. Общая площадь легочных пузырьков составляет около 200 м², что способствует быстрому обмену газами между кровью и воздухом, находящимся в альвеолах (альвеолярный воздух).

   Соединительная  ткань легких обладает высокой эластичностью и обеспечивает так называемые внутренние сократительные силы легких, играющие важную роль в механизме вдоха и выдоха.

   Морфологическое строение и функциональные свойства органов дыхания имеют возрастные особенности.

   В первые годы постнатального развития и в пубертатном периоде наблюдается особенно интенсивное развитие органов дыхания.

   В процессе онтогенеза значительно увеличивается  масса и объем легких. Слизистые оболочки дыхательных путей у детей раннего возраста нежнее, суше и богаче кровеносными сосудами. Легкие менее эластичны и более полнокровны. В результате у детей легче происходит патологическое повреждение органов дыхания.

   В онтогенезе изменяется частота и  глубина дыхания. Чем моложе ребенок, тем дыхание его чаще. Глубина дыхания в сравнении со взрослыми у детей раннего возраста в 8—10 раз меньше. До 8 лет мальчики дышат несколько чаще девочек, а затем частота дыхания, по данным одних авторов, у девочек становится больше, по данным других — практически сравнивается. Глубина дыхания и легочная вентиляция у мальчиков больше, чем у девочек.

   Значительно изменяется с возрастом ЖЕЛ, достигая к 16—17 годам функционального уровня взрослого.

   Газовый состав альвеолярного и выдыхаемого  воздуха у детей отличается от взрослых большим содержанием кислорода и меньшим — диоксида углерода, т. е. процент используемого кислорода у детей значительно меньше. Чем моложе ребенок, тем это отличие резче.

   У детей слабо выражена способность  к произвольной регуляции дыхания, особенно с помощью словесных  инструкций. Произвольная регуляция дыхания совершенствуется параллельно развитию речи и приближается к уровню взрослого только к 11 – 12 годам.

   Гортань по функциональному принципу   напоминает   аппарат  движения:  

Вертикальный  разрез гортани во фронтальной 

плоскости:

1 – надгортанник; 2 – подъязычная кость; 3 – щитовидный хрящ; 4 – поджелудочковая складка; 5 – гортанный желудочек; 6 – голосовая складка; 7 – перстневидный хрящ гортани; 8 - трахея. 

скелет  построен   из хрящей, соединенных между собой связками, суставами, мышцами, и пронизаны они кровеносными сосудами и нервами. Мышцы приводят в движение ее хрящи и изменяют натяжение связок, вследствие чего меняется положение гортани и величина голосовой щели. Две пластинки щитовидного хряща, срастаясь спереди, образуют выступ — кадык. У мальчиков он виден только после полового созревания. Его рост сопровождается изменением голоса (мутация).

   На  слизистой оболочке среднего отдела гортани имеются две пары складок: верхние — желудочковые и нижние — голосовые. Голосовые складки сильнее выступают в полость гортани. В них, под слизистой оболочкой, лежат голосовые связки и голосовые мышцы, чего нет у желудочковых, а поэтому последние названы ложными связками.

   Между обеими (правой и левой) голосовыми складками расположена голосовая щель — самая узкая часть просвета гортани. Ее передняя часть образована голосовыми связками, а задняя голосовыми отростками черпаловидных хрящей.

   При дыхании голосовые складки расходятся, образуя отверстие, которое имеет вид треугольника, его размеры зависят от силы вдоха и выдоха. Последнее определяется деятельностью ЦНС.

   Голосовая щель у детей уже, чем у взрослых, что, вероятно, связано см длиной и силой натяжения голосовых связок.

   Голосовые складки интенсивно растут на первом году жизни и в период мутации. Примерно к 12 годам устанавливаются половые различия в длине голосовых связок. У девочек они короче, чем у мальчиков. Так, у 12—13-летних мальчиков их длина 13—14 мм, в переходном возрасте она увеличивается на 6—8 мм и к 20 годам достигает 22—25 мм. У девочек рост голосовых связок протекает медленнее, у женщин их длина составляет 18—20 мм.

   Функция гортани осуществляется мышцами, которые  приводят в движение хрящи. Это обеспечивает сужение или расширение голосовой щели, а также натяжение или расслабление голосовых связок. Голосовые мышцы — основные мышцы гортани. Они развиваются с 7 до 12 лет, а окончательное формирование завершается к 20 годам. Поэтому певческий и разговорный голос детей резко отличается от голоса взрослых.

   Слизистая оболочка гортани детей высокочувствительна  к раздражителям и микробным ядам, под действием которых она быстро набухает, что приводит к изменению или временной потере голоса.

   Гортань выполняет три функции: дыхания, защиты и голосообразования. При  дыхании она служит воздухопроводом. Защитная функция заключается в рефлекторном выталкивании мокроты и иных частиц при кашле и отхаркивании. Голосообразовательная функция гортани — одна из главных — присуща только человеку и составляет основу второй сигнальной системы.

   Систему органов дыхания при голосообразовании  подразделяют на три группы: 1) органы, накапливающие воздух и обусловливающие движение его струи,— легкие, бронхи, трахея; 2) звукоизвлекающие и голосообразующие — гортань, ее голосовые складки и мышцы; 3) резонаторы звука и вместилища артикуляционных органов — надгортанные полости (рта, носа, носо-, рото- и гортаноглотки), язык, губы, мягкое нёбо и другие артикуляционные органы, а также нижние резонаторы — трахея и бронхи.

     Механизм издавания звука и голоса пока не раскрыт. Некоторые исследователи предполагают механическую природу, объясняющую вибрацию голосовых связок напором струи воздуха, поступающего из легких и подгортанных полостей с большой силой. Сторонники этой теории сравнивают гортань с органной трубой, не учитывая свойства звучащего материала (органические и неорганические).

   Другие  считают, что механизм звукообразования имеет функциональную природу, т. е. нейрохронаксическую, или нейромоторную. Согласно этой теории, вибрация голосовых связок является результатом быстрых и ритмичных сокращений волокон голосовых мышц. При этом активность мышц обусловливается залпами эфферентных импульсов, поступающих из ЦНС по возвратному нерву со звуковой частотой. Следовательно, голосовые связки, ритмично сокращаясь, придают воздушной струе колебательный характер. И чем чаще колеблются голосовые связки, тем выше образующиеся звуки, которые, проходя по системе резонаторов (надгортанные полости), усиливаются, приобретая свойственную им окраску (тембр). С помощью артикуляционных органов звуки (гласные и согласные) соединяются в слоги и слова. При этом исключительная роль принадлежит коре головного мозга, ее осознанному управлению органами дыхания и артикуляции.

   В связи с особенностями строения голосового аппарата голоса детей по качественным показателям отличаются от голосов взрослых. По мере роста и совершенствования органов речи голоса детей изменяются по высоте, силе, тембру, т. е. претерпевают мутацию. 

   1.3. Обмен газов между организмом и внешней средой осуществляется благодаря постоянной циркуляции воздуха через дыхательные пути и легкие. В основе этой циркуляции лежат ритмические дыхательные движения, обеспечиваемые сокращением и расслаблением межреберных дыхательных мышц и диафрагмы и состоящие из двух фаз: вдоха и выдоха.

   Осуществлению дыхательных движений способствуют также и особенности строения легких. Они находятся в полости грудной клетки в своеобразной оболочке — легочной плевре. Между внутренней стенкой грудной клетки, также покрытой оболочкой (пристеночная плевра), и легочной плеврой находится герметически замкнутое пространство — плевральная полость.

   При вдохе происходит сокращение дыхательных мышц и диафрагмы, увеличение объема грудной полости и соответственно увеличение объема легких. В результате давление в легких становится меньше атмосферного и воздух устремляется в легкие. В механизме вдоха важную роль играют еще два фактора: во-первых, присутствие в плевральной полости жидкости, уменьшающей трение легких о стенку грудной клетки, и, во-вторых, наличие в плевральной полости отрицательного давления. Последнее вследствие эластичности легочной ткани при вдохе увеличивается. Так, величина отрицательного давления (плеврального) после выдоха меньше атмосферного приблизительно на 7 мм рт. ст., а в конце вдоха — на 9 мм рт. ст.

   Механизм выдоха, осуществляемый в покое, протекает пассивно. При расслаблении дыхательных мышц происходит уменьшение объема грудной клетки и легких, и воздух выходит наружу.

   В зависимости от направления изменения  объема грудной клетки при вдохе различают три типа дыхания: грудной, брюшной и смешанный, или грудобрюшной. У новорожденных наблюдается брюшной тип дыхания. Их грудная клетка почти постоянно находится в состоянии вдоха, что связано с положением лежа. У 7-летних детей отчетливо заметен грудной тип дыхания. С 10-летнего возраста начинают проявляться половые особенности дыхания: у девочек как бы закрепляется грудной тип, у мальчиков — брюшной. Иногда грудной тип дыхания называют реберным, а брюшной — диафрагмальным, что неправильно отражает комплексное происхождение акта дыхания.

   Минутной  вентиляцией легких называют произведение объема одного вдоха на частоту дыхания в одну минуту. Так, у 5-летних детей она равна 5800 мл, у 12-летних — 7000—9000, у 14—15-летних — 6400 мл. У взрослых мужчин она составляет 6000—8000 мл, а у женщин — около 5000. Таким образом, минутная вентиляция легких у учеников IV—V классов большая, чем у взрослых. Дыхание детей старшего возраста становится более экономным, чем младшего, что объясняется понижением уровня обмена веществ по мере роста и совершенствования механизмов дыхания.

   Величина  минутной вентиляции легких у детей  очень неустойчива. Она зависит от возраста, пола и температуры окружающей среды, а также от физической нагрузки и эмоционального состояния. При низких температурах минутный объем уменьшается, при +20°С и выше увеличивается. Он зависит от поведения ребенка и эмоций (крик, плач). Особенно резко повышается минутный объем дыхания при физическом напряжении. Это происходит за счет учащения дыхания, а у физически тренированных — преимущественно за счет углубления дыхания. Минутная вентиляция у мальчиков больше, чем у девочек, что зависит от размеров грудной клетки.

   Максимальное  количество воздуха, которое человек может выдохнуть, сделав предварительно максимально глубокий вдох, называется жизненной емкостью легких (ЖЕЛ). Ее измеряют с помощью специального прибора — спирометра. Величина ЖЕЛ определяется дыхательным, а также резервным объемами вдоха и выдоха.

   Резервный объем вдоха — это количество воздуха, которое можно дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха.

   Резервный объем выдоха — объем воздуха, который можно выдохнуть, продлив обычный выдох до максимального.

   ЖЕЛ увеличивается с возрастом. Так, у 7-летних мальчиков она равна 1400 мл, у 9-летних— 1700, 11-летних — 2100, 14-летних— 2700 и у 16-летних — 4200 мл. У девочек она на 100— 300 мл меньше. Отмечено, что ЖЕЛ на каждые 5 см роста увеличивается в среднем на 400 мл и зависит от типа дыхания и степени тренированности организма.

   Жизненная емкость легких особенно велика у людей, начавших заниматься спортом в подростковом возрасте — бег, плавание, лыжи, гребля и подводный спорт значительно увеличивают ее.

   В состоянии покоя дети используют только часть жизненной емкости  легких (от 13 до 19%), сохраняя при этом большие дыхательные резервы. 

2. Паращитовидные железы и диффузная эндокринная система.

  2.1. Околощитовидные железы (паращитовидные железы, эпителиальные тельца) - небольшие железы внутренней секреции красноватого или желто-коричневого цвета. У человека они обычно представлены двумя парами. Размеры каждой из них примерно 0,6x0,3x0,15 см, а суммарная масса - около 0,05-0,3 г. Околощитовидные железы тесно прилежат к задней поверхности щитовидной железы. Верхняя пара околощитовидных желез, прилегая к капсуле боковых долей щитовидной железы, расположена на границе между верхней и средней третями щитовидной железы, на уровне перстневидного хряща. Нижняя пара околощитовидных желез локализуется у нижнего полюса щитовидной железы. Иногда околощитовидные железы могут располагаться в ткани щитовидной или вилочковой железы, а также в области перикарда.

  Кровоснабжение  околощитовидных желез осуществляется за счет ветвей нижней щитовидной артерии, а иннервация - волокнами симпатической  нервной системы из возвратного и верхнего гортанного нервов.

  Околощитовидные железы состоят из паренхимы, перегороженной на дольки соединительнотканными мембранами с сосудами. В паренхиме различают  главные и ацидофильные клетки. Среди  главных клеток наиболее многочисленны клетки круглой формы, малых размеров, содержащие небольшое количество водянистой светлой цитоплазмы и хорошо окрашивающееся ядро. Этот тип главных клеток отражает повышение функции околощитовидных желез. Наряду с ними выделяют темные главные клетки, которые отражают стадию покоя околощитовидных желез. Ацидофильные клетки располагаются в основном по периферии околощитовидных желез. Ацидофильные клетки рассматривают как инволюционную стадию главных клеток. Они обычно крупнее ее главных клеток, с небольшим плотным ядром. Переходные клетки представляют собой переходные формы между главными и ацидофильными клетками.

   Околощитовидные железы начинают формироваться на 5 – 6-й неделе внутриутробного периода. У новорожденных масса желез  составляет в среднем 5 мг, у взрослого человека – 75-85 мг. Максимальная активность желез наблюдается в первые 7 лет жизни, особенно в первые два года.

   У новорожденных и детей младшего возраста в паренхиме околощитовидных  желез обнаруживаются только главные  клетки. Ацидофильные клетки появляются не ранее 5-7 лет, к этому времени их количество быстро нарастает. После 20-25 лет постепенно прогрессирует накопление жировых клеток.

  Околощитовидные железы - жизненно необходимые образования. При удалении всех околощитовидных  желез наступает смерть. 

   2.2. В железистой ткани щитовидной железы синтезируются гормоны (тироксин, трийодтиронин, тиреокальцитонин), оказывающие сильнейшее влияние на многие стороны обмена веществ и энергии. Они повышают иммунные качества организма и определяют в значительной степени уровень возбудимости нервной системы. Особое значение имеет тироксин. Введение в организм всего 1 мг тироксина повышает обмен энергии более чем в два раза. При гиперфункции щитовидной железы развивается базедова болезнь, при которой наблюдается повышение основного обмена, что приводит к истощению организма, повышается также возбудимость нервной системы. Больные отличаются высокой эмоциональностью и раздражительностью, у них отмечается быстрая утомляемость, часто повышается температура, учащается сердечный ритм до 180—200 ударов/мин, нарушается деятельность системы кровообращения. У детей встречается временная небольшая гиперфункция щитовидной железы, что характеризуется их повышенной возбудимостью и эмоциональностью. Наблюдается также значительное ускорение их физического и умственного развития. При гипофункции щитовидной железы резко снижается обмен веществ, возбудимость нервной системы и работоспособность; появляется отечность тканей, ухудшается память, наблюдаются расстройства психической деятельности. Это заболевание называют микседемой.

   Гипофункция в детском возрасте может привести к серьезным нарушениям умственного развития — от незначительного слабоумия до идиотии. Эти нарушения сопровождаются задержкой роста, сниженной работоспособностью, сонливостью, расстройствами речи. Дети с такими значительными нарушениями физического и умственного развития, являющимися следствием гипофункции щитовидной железы, называются кретинами, а само заболевание — кретинизмом.

   В некоторых районах земного шара вследствие недостатка в питании йода, необходимого для синтеза гормонов в щитовидной железе, у населения часто наблюдается ее гипофункция. Это заболевание называют эндемическим зобом, так как оно сопровождается сильным разрастанием железистой ткани щитовидной железы и появлением на шее у больных так называемого зоба. В настоящее время разработаны эффективные меры профилактики этого заболевания, связанные с обогащением питания йодом.    

Гормон околощитовидных  желез – паратгормон  регулирует обмен кальция и фосфора в организме (поддерживает их постоянный уровень в крови, костной ткани, обеспечивает выведение их из  организма). Паратгормон действует в трех разных органах:

• в костях влияет на образование и трансформацию костей, путем выброса кальция и соли фосфорной кислоты в кровь.
• в почках пополняет запас солей фосфорной кислоты.
• в кишечнике облегчает всасывание слизистой оболочкой кальция и фосфатов.

   При гиперфункции околощитовидных желез  кальций выводится из костей, увеличивается его содержание в крови, что приводит к образованию почечных камней, отложению солей в сосудах других органов. Кости становятся ломкими, например, при сильном встряхивании ломается плечевая кость. Понижается возбудимость нервно-мышечной ткани. Болезнь редкая и лечится только оперативным путем.

   Гипофункция паращитовидных желез проявляется  снижением уровня кальция в крови, что приводит к появлению тетании — судорожной болезни. 

   2.3. Диффузная эндокринная система — это различные по происхождению и строению клетки или группы клеток, которые продуцируют биологически активные вещества, обладающие гормональным действием. К диффузной эндокринной системе относят эндокриноциты в слизистой оболочке органов желудочно-кишечного тракта, парафолликулярные клетки щитовидной железы, секреторные клетки в некоторых других органах тела человека. Гормоны клеток диффузно-эндокринной системы оказывают местное воздействие на соседние, рядом расположенные клетки (ткани) и влияют на общие функции организма. 
 

  Литература. 

1. Сапин М.Р., Брыксина З.Г. Анатомия и физиология детей и подростков. – М.: Академия, 2000
2. Ермолаев Ю.А. Возрастная физиология. – М.: Выш. шк., 1985
3. Матюшонок М.Т. и др. Физиология и гигиена детей и подростков. – Мн.: Выш. Школа, 1980
4. Гальперин С.И. Физиологические особенности детей. – М.: Просвещение, 1965
5. Хрипкова А.Г. и др. Возрастная физиология и школьная гигиена. – М.: Просвещение, 1990