Metabolismul
Metabolismul este una din proprietăţile fundamentale materiei vii alături de reproducere şi excitabilitate. Metabolismul constă în schimbul permanent de materie şi energie dintre organism şi mediu. Cuprinde toate procesele fizice şi chimice de organizare, autoîntreţinere şi de manifestare a materiei vii.
Metabolismul cuprinde două procese antagonice, aflate în echilibrul dinamic: anabolismul ,care constă în sinteza de substanţe organice complexe caracteristice organismului, şi catabolismul, care constă în degradarea substanţelor organice, cu eliberare de energie.
Procesele metabolice se desfăşoară simultan, sunt catalizate enzimatic, sunt reversibile şi interconectate. Din motive didactice, sunt tratate separat: metabolismul substanţelor organice (glucide ,lipide, proteine ), metabolismul energetic şi metabolismul mineral. Procesele metabolice care se desfăşoară la nivel celular constitue metabolismul intermediar.
14 .1. METABOLISMUL GLUCIDIC
. Glucidele îndeplinesc în organism trei roluri esenţiale: energogenetic (predominant) ,structural (în structura substanţelor complexe) şi funcţional (exemplu: ribozele acizilor nucleici)
Monozaharidele absorbite din intestin sunt transportate prin vena portă la ficat. Toate monozaharidele sunt transformate în glucoză. Glucoza constituie forma finală de transport şi utilizare a glucidelor Din ficat, glucoza poate urma mai multe căi:
- răspândirea în organism prin intermediul sângelui;
- catabolizarea (oxidarea) anaerobă şi aerobă;
- transformarea în glicogen, formă de depozitare a glucidelor în organism;
- transformarea în lipide sau aminoacizi
A. Glucoza sangvină. Aceasta ,împreună cu cea din alte lichide ale corpului, are concentraţia de 1 g/l şi se menţine constantă. Această constantă poartă numele
de glicemie *. Cantitatea medie totală de glucoză din organism este de aproximativ 55 g(tab 31).
B. Catabolizarea glucozei . Se desfăşoară prin două mecanisme :anaerob (glic
oliza) şi aerob .
a) Glicoliza * este procesul catabolic care constă dintr-o succesiune de reacţii catalizate enzimatic, ce realizează transformarea moleculei de glucoză în două molecule de acid piruvic şi eliberarea a două molecule de ATP. În glicoliza musculară rezultă acid lactic, care este transformat în faza de refacere în acid piruvic. Glicoliza poate porni de la glucoză sau de la acid piruvic. În ultimul caz este necesară în prealabil glicogenoliza, proces de eliberare a glucozei din depozitele de glicogen (fig. 14. 1).
b) Degradarea aerobă continuă procesele oxidative anaerobe şi se desfăşoară în mitocondrii. Degradarea aerobă determină ,într-oprimă fază, transformarea acidului piruvic în acetil coenzima A.
Acetil Co A pătrunde în ciclul Krebs* unde, printr-un şir de procese oxidoreducătoare, se realizează oxidarea completă. Rezultă: două molecule de
CO 2 ,pentru fiecare moleculă de acetil Co A, H+, care după ce parcurge lanţul respirator, împreună cu O2 formează H2O şi 38 de molecule de ATP.
C .Glicogenogeneza* este procesul anabolic de polimerizare a glucozei în glicogen, forma de depozitare a glucidelor în ficat şi muşchi (tab. 32.).
Procesele de glicogenogeneză şi glicogenoliză sunt compensatorii şi asigură valoarea constantă a glicemiei. Cele două procese prezintă o mare mobilitate datorită faptului că glicogenul nu face parte din structura celulară.
,
Tab. 31. Glucoza existentă în diferite lichide ale organismului uman.s
| LICHIDELE CORPULUI | Sânge | Lichid interstiţial | Limfă | Lichid intracelular | Total |
| CANTITATEA MEDIE DE LICHID | 5 l | 11, 5 l | 3, 5 l | 35 l | 55 l |
| CONCENTRAŢIA GLUCOZEI | 1 g/l | 1 g/l | 1 g/ l | 1 g/l | |
| CANTITATEA DE GLUCOZĂ | 5 g | 11, 5 g | 11, 5 g | 35 g | 55 g |
| ORGANUL | %DIN MASA ORGANULUI | TOTAL |
| Ficat | 5 –8 % | 350 –
400 g
|
| Muşchi | 1 –3 % |
| Alte ţesuturi | Cantităţi mici |
D. Gluconeogeneza este sinteza glucozei din aminoacizi sau din lipide. 60 %dintre aminoacizii conţinuţi şi proteinele tisulare pot fi convertiţi în acid piruvic şi, urmând calea inversă glicolizei, pot da naştere glucozei. Aceaşi cale este urmată şi de glicerolul rezultat în urma hidrolizei lipidelor.
Iniţial ,acizi graşi sunt convertiţi în acetil coenzima Aşi apoi în glucide. Dacă sinteza are ca final producerea de glicogen, se numeşte glicogenoneogeneză.
14. 2. METABOLISMUL LIPIDIC
Lipidele îndeplinesc următoarele roluri:
- structural, intrînd în structura biomembranelor, unde asigură permeabilitatea selectivă;
- energetic, prin eliberarea unei mari cantităţi de energie;
- funcţional ,prin hormonii steroizi de natură lipidică;
- metabolic, prin procesele permanente de lipogeneză* şi lipoliză*. În urma digestiei rezultă glicerol şi acizi graşi. Glicerolul şi acizii graşi cu lanţ scurt de atomi de carbon (C) ajung la ficat prin vena portă. Acizii graşi cu lanţ lung de carbon sunt absorbiţi în vasele limfatice, după resinteza trigliceridelor sub formă de chilomicroni*.
În circuitul sangvin, chilomicronii sunt descompuşi, iar trigliceridele sunt hidrolizate în decurs de 1- 2 ore de la formare. În ficat ajung, sub formă de glicerol, şi acizi graşi care pot urma mai multe căi (fig. 14. 1)
- 1. Lipidele de circulaţie. Acestea sunt constituite din trigliceridele de absorţie,din acizii graşi rezultaţi în urma hidrolizei trigliceridelor de rezervă şi din alte substanţe de natură lipidică (tab 33).
- 2. Formarea depozitelor adipoase. Se realizează din lipide circulante sub acţiunea lipazelor. Adipocitele pot depozita trigliceride în cantităţi de 80 –95 % din volumul lor. Ţesutul adipos este răspândit subcutant, retroperitoneal, în pericard ,în ficat etc. El reprezintă 20 % din greutatea corporală (aproximativ 15 kg la 75 kg greutate corporală ).
- 3. Catabolizarea lipidelor. Trigliceridele din depozitele adipoase, utilizate ca substrat energetic, sunt hidrolizate în glicerol şi acizi graşi
Glicerolul se cuplează cu căile metabolice ale glucidelor (gluconeogeneză sau catalizare oxidativă), prin intermediul acidului piruvic.
Acizii graşi sunt degradaţi prin oxidare până la acetil CoA numai în micondrii. Acetil CoA poate pătrunde în ciclul Krebs, generând CO 2,H2O şi ATP.; poate genera acizi graşi sau poate participa la procesul de gluconeogeneză (fig.14. 1)
Randamentul energetic al degradării acizilor graşi este mai ridicat de cel glucidic (tab 34. )
14. 3. METABOLISMUL PROTIDIC
Din cei 20 de aminoacizi care intră în structura substanţelor proteice, o parte pot fi sintetizaţi de organismul uman. Aceştia se numesc aminoacizi neesenţiali. Ceilalţi nu pot fi sintetizaţi în organism, deci provin numai din alimente. Aceştia poartă numele de aminoacizi esenţiali.
Aminoacizii rezultaţi în urma digestiei substanţelor proteice sunt preluaţi în mare parte de către sângele venei porte şi în mică măsură de limfă. În sânge ,ei se alătură aminoacizilor neesenţiali. De aici pot urma două căi: să rămână ca aminoacizi circulanţi în plasma sangvină, sau să pătrundă prin difuziune ori prin
transport activ în celule (fig. 14. 1 )
1. Aminoacizi circulanţi. Ei reprezintă puntea de legătură între căile metabolice ale substanţelor protidice. Concentraţia lor plasmatică este 35- 65 g /dl. Fiecare aminoacid prezintă limite constante. Aminoacizii plasmatici sunt utilizaţi pentru sinteza unor proteine structurale şi funcţionale sau ca material energetic. Între aminoacizii plasmatici şi proteinele tisulare există un echilibru dinamic. (fig 14. )
1.Procese metabolice la nivel celular.
a)Biosinteza proteinelor specifice se realizează la nivelul ribozomilor prin cuplarea aminoacizilor (prin legături peptidice ) în ordinea stabilită de gena structurală existentă înAND, corespunzătoare proteinei respective. Codul conţinut de genă este transcris de ARN mesager ,care migrează în citoplasmă, la ribozomi, unde are loc cuplarea aminoacizilor. Proteinele sintetizate pot fi: structurale (structuri celulare de rezistenţă, elastice ) şi funcţionale (enzime, hormoni, albumine, globuline, fibrinogen etc. )
Tab 33. Lipidele de circulaţie.
| Total lipide | 500- 700 mg /dl |
| Trigliceride (de absorţie ) | 125 –150 mg /dl |
| Acizi graşi din depozitele adipoase | 15 mg /dl |
| Colesterol ( colesterolemia ) | 180 –200 mg/dl |
| Fosfolipide | 280 mg /dl |
Tab. 34. Randamentul energetic al lipidelor comparativ cu cel al glucidelor
| SUBSTANŢĂ ENERGETICĂ | ENERGIE PRODUSĂ
( MOLECULE DE ATP )
|
Acizi graşi –un mol acid stearic
Glucide -un mol glucide
| 146 molecule ATP
38 molecule ATP
|
PROTEINE AMINOACIZI ALIMENTARI
TISULARE AMINOACIZI PLASMICI (ESENŢIALI ŞI I NEESENŢIALI )
PRODUŞI DE CATABOLISM
|
|
Fig. 14. 2. Relaţia dintre proteinele tisulare şi aminoacizii plasmatici
Proteinele structurale, fibrilare, rămân în celulele care le sintetizeaz. Proteinele funcţionale, globulare, pot fi eliminate în mediul extracelular.
b)Dezaminarea oxidativă este procesul de degradare a aminoacizilor prin îndepărtarea unei grupări aminice . În urma acestui proces rezultă cetoacizi şi amoniac. Cetoacizii pot intra în ciclul Krebs, unde sunt oxidaţi complet până la CO 2 şi H2O , sau pot participa la sinteza de glucoză (gluconeogeneză ), la sinteza de acizigraşi (cetogeneză) sau la refacerea unor aminoacizi prin
transaminare.
Amoniacul rezultat în urma dezaminării, toxic chiar în concentraţii mici, este neutralizat prin transformarea lui în uree (ureogeneză).
Proteinele degradate şi aminoacizii utilizaţi în scopuri energetice sunt, de regulă, substanţe excendentare. Rolul esenţial al proteinelor este cel plastic.
c) Transaminarea este calea de sinteză a unor aminoacizi neesenţiali prin transferul grupării aminice de la un aminoacid donor la un cetoacid.
Cetoacizii aminaţi pot fi rezultaţi prin dezaminare sau pot fi produşi de degradare ai glucidelor, lipidelor şi proteinelor, corelându-se asfel căile metabolice ale celor trei tipuri de substanţe organice.
14. 4 . METABOLISMUL ENERGETIC
Totalitatea schimburilor de energie dintre materia vie şi mediu constitue metabolismul energetic. Metabolismul energetic este o latură a procesului metabolic. El se poate determina prin două
categorii de metode :
1. Metodele calorimetrice pornesc de la premisa că toate formele de energie rezultate din oxidările, prinipiilor alimentare se pierd în final sub formă de căldură. Măsurarea pierderilor de căldură cu ajutorul calorimetrelor,pe unitate de timp, asigură evaluarea schimburilor energetice.
Tab.35. Valori medii ale metabolismuului bazal.
| Nou –născut | 55 hcal /m 2 |
| 1 an | 30 hcal /m 2/h |
| Femei | 1300 hcal /24h – 0, 95 hcal/hg/h |
| Bărbaţi | 1600 hcal /24h – 1hcal/hg /h |
.
Tab. 36. Valori ale metabolismului energetic global comparativ cu metabolismul bazal.
| M .B. | 40 hcal/h |
| |
| Sedentarism | 50 hcal/h |
| Activităţi fizice uşoare | 50- 90 hcal/h |
| Activităţi fizice moderate | 90- 140 hcal/h |
| Efort fizic intens | peste 140 hcal/h |
Tab.37. Necesarul mediu zilnic de substanţe organice şi raportul lor în raţia alimentară.
| Substanţă | Glucide | Lipide | Proteine |
| % din raţia alimentară | 60-65 % | 15- 35 % | 12,5 % |
| Necesar /hg. Corp | 6g/kg | 1 g/kg | 1,4 g/kg |
| Necesar total | 380- 400 g /24h | 30- 110 g /24 h | 100 g /24h |
| Calorii /gram | 4,1 kcal /g | 9,1 kcal /g | |
14.5. METABOLISMUL MINERAL
14.5 .1. Metabolismul apei. Cantitativ (60 %) apa reprezintă o componentă esenţială a organismului, în cadrul căruia îndeplineşte următoarele funcţii principale :formează mediul intern, este solvent pentru substanţele organice şi anorganice şi intervine în termoreglare. Din necesarul zilnic de 40 g apă/ kg corp, 35 g sunt reprezentate de apa exogenă şi 5 g de apa endogenă. Apa exogenă pătrunde sub formă de alimente lichide şi solide, apa endogenă este apa rezultată din lanţul respirator mitocondrial.
- Metoda schimburilor gazoase se bazează pe faptul că energia şi cantitatea de CO2eliberate sunt direct proporţionale cu cantitatea de substrat oxidat, cu natura substratului şi cu cantitatea de oxigen utilizată. Dacă se ia în considerare raportul dintre CO2 eliminat şiO2 consumat (QR- coeficient respirator ) ,se constată că aceasta variază în funcţie de principiile alimentare catabolizate :
Valoarea schimburilor energetice este diferită în stare de repaus sau în stare de activitate. De aceea, se poate vorbi de un metabolism bazal şi de un metabolism energetic global.
A. Metabolismul bazal sau de întreţinere reprezintă consumul energetic minim necesar menţinerii funcţiilor vitale. Nevoile energetice medii zilnice pentru menţinerea funcţiilor vitale sunt de aproximativ 1650- 1700 kcal. Valorile medii ale metabolismului bazal variază (tab .35.).
B. Metabolismul energetic global reprezintă valoarea schimburilor energetice variabile sub acţiunea unor factori. Ingerarea de alimente ,activitatea musculară, scăderea temperaturi mediului ambiant, hormonii ( exemplu: tiroxina ) intensifică metabolismul energetic.
Dacă luăm în considerare cheltuieli energetice bazale datorate ingestiei de alimente de 1728 kcal/24 ore , activităţile zilnice modifică aceste cifre (tab. 36 )
De aici rezultă importanţa stabilirii raţiei alimentare în funcţie de activitatea desfăşurată (tab. 37.)
În funcţie de substanţa oxidantă, cantitatea de apă endogenă variază după cum urmează:
Menţinerea constantă a bilanţului hidric presupune ca volumul apei ingerate şi al celei eliminate prin rinichi, plămâni, piele şi materiile fecale ca să fie egale.
Acest volum este de aproximativ 2500 cm 3/zi
La o pierdere de 15% a apei din organism, creierul îşi încetează activitatea .Aportul de apă necesar menţinerii echilibrului hidric se iniţiază prin apariţia senzaţiei de sete .
Setea este cauzată de deshidratarea extracelulară şi intracelulară, în special al neuronilor centrului setei din hipotalamus.
Centrul setei este localizat în hipotalamusul anterior, în apropierea nucleilor anteriori secretori de ADH, ceea ce explică hipersecreţia hormonului la excitarea acestui centru prin deshidratare.
14. 5.2.Metabolismul ionilor minerali. Ionii minerali au importanţă fiziologică deosebită în menţinerea echilibrului acido- bazic, în contracţia musculară, în stimularea şi inhibarea activităţii enzimelor ,în excitabilitate etc .
Deosebirea esenţială dintre metabolismul mineral şi cel al substanţelor organice constă în faptul că substanţele minerale nu se produc în organism. Ele sunt ingerate, îşi îndeplinesc rolul fiziologic şi sunt eliminate prin rinichi, piele, şi prin fecale (tab. 38.)
Tab. 38. Principalii ioni minerali.
| ELEMENTE | TOTAL/70 KG | FUNCŢIIŞI LOCALIZARE ÎN ORGANISM | NECESAR/ZI |
| Na | 55 g | - în potenţialul membranar; în contracţia musculară;în echilibrul acido-bazic;în echilibrul hidro-electrolitic | 5- 6 g |
| K | 180 g | - în menţinerea excitabilităţii; reglarea osmozei | 4 g |
| Ca | 950- 1100g | În structura oaselor;în contracţia musculară | 3 g |
| P | 440 g | - în schelet,acizii nucleici ,ATP şi CP ,membranele celulare | 1,5 –2g |
| Fe | 5 g | -în hemoglobină,mioglobină, ,citocromi | |
| Cl | 125 g | -în reglarea presiunii osmotice şi a pH-ului sangvin,HCL gastric | 3, 5 g |
| I | 20- 30 mg | În hormonii tiroidieni | |
* 14. 6. REGLAREA METABOLISMULUI
Mecanismele de reglare a metabolismului pot fi împărţite, după nivelul la care acţionează, în: mecanisme celulare, umorale şi nervoase.
Reglarea celulară realizează integrarea reacţiilor metabolice într-un tot unitar .Reglarea nervoasă şi umorală integrează procesele metabolice celulare în funcţie de necesităţile întregului organism şi le adaptează la condiţiile de mediu. Reglarea activităţii metabolice celulare se realizează prin controlul activităţii enzimatice, prin două mecanisme principale:
a) modificarea cantităţii de enzime prin controlul sintezei acestora, proces ce asigură adaptarea de lungă durată şi lentă a proceselor metabolice;
b) modificarea eficienţei catalitice a enzimelor prin mecanisme inhibitorii de tip feed- back, ce asigură adaptarea rapidă, de scurtă durată a proceselor.
Reglarea umorală se realizează prin hormonii glandelor endocrine şi prin hormonii locali .Sistemul nervos influenţează metabolismul în primul rând prin intermediul sistemului endocrin, sistemul hipotalamohipofizar asigurând controlul principalelor glande endocrine, fiind greu de disociat reglarea nervoasă de cea umorală (tab.39. )
Reglarea nervoasă directă a proceselor metabolice o realizează sistemul nervos vegetativ simpatic prin intermediul adrenalinei
| Acţiunea Metabolismul | PROTEIC | GLUCIDIC | LIPIDIC |
| Hormoni anabolizaţi | STH ;aldosteron; insulină; hormoni sexuali | STH ;insulină ; hormoni epifiza | Insulină; hormoni sexuali |
| Hormoni catabolizaţi | ACTH; cortizol; hormoni tiroidieni; glucagon | Hormoni tiroidieni; glucagon; adrenalină; noradrenalină; cortizol | STH; glucagon; hormoni tiroidieni; cortizol; adrenalină; noradrenalină |
.
| H 2O | Ca | P | Na | K | N | Cl |
| RETENŢIE | ADH aldesteron | STH parathomon | STH calcitonină | STH aldosteron | STH | STH | Aldosteron |
| ELIMINARE | | calcitonină | Parathormon | | aldosteron | Cortizol tiroximă | |
*15. HOMEOSTAZIA
Homeostazia este proprietatea generală a sistemelor biologice de a-şi menţine parametrii în limitele echilibrului funcţional. Homeostazia organismului uman se realizează prin acţiuniunile coordonate ale sistemului nervos, endocrin şi cardiovascular. Acţiunile homeostatice se desfăşoară în sensul reglării funcţiilor interne ale organismului şi în sensul echilibrării acestora cu mediul ambiant.
Principalele mecanisme prin care se realizează homeostazia sunt prezentat în tabelul 40.
Tab. 40. Mecanismele şi direcţiile de acţiune homeostatice.
| MECANISME | DIRECŢII DE ACŢIUNE |
| Mecanisme fizico –chimice | - menţinerea echilibrului hidroelectrolitic
- menţinerea echilibrului acido- bazic
|
| Mecanisme genetice | reglarea biosintezei proteice şi a diviziunilor celulare |
| Mecanisme neuro –umorale | - reglarea funcţiilor senzativo –motorii
- reglarea secreţiilor endocrine
- reglarea funcţiilor motorii şi secretorii digestive
- reglarea activităţii cardiovasculare
- reglarea respiraţiei
- reglarea proceselor de excreţie
- reglarea proceselor metabolice
- reglarea activităţii sexuale
|
Procesele homeostatice asigură integralitatea organismului prin autoreglare , menţinând parametrii acestuia în echilibrul dinamic.
Starea de sănătate a organismului exprimă funcţionarea normală a mecanismelor homeostatice. Dereglarea acestor organisme determină apariţia unor dezechilibre morfofuncţionale, care reprezintă starea de boală.
Homeostazia este un proces complex şi, din punct de vedere didactic, poate fi privit sub mai multe aspecte, dintre care sunt detaliate în continuare cele care nu au fost abordate explicit în capitolele precedente.
a)Homeostazia genetică .Se realizează la nivel individual prin biosinteza proteinelor specifice, pe baza informaţiei genetice din AND şi, de-a lungul generaţiilor , prin transmiterea ereditară a caracterelor speciei umane.
b)Bioritmul .Este variaţia cronobilogică regulată a unor funcţii ale organismului, rezultată din sincronizarea ritmurilor endogene cu ritmurile exogene (exemplu :alternanţa somn –veghe ).
c)Stresul . Satisfacerea trebuinţelor şi realizarea idealurilor determină uneori alterarea echilibrului biologic uman. Pe fondul unor suprasolicitări fizice şi nervoase, agresiuni asupra organismului, apar reacţii de adaptare şi de apărare, care caracterizează starea de stres.
Mecanismele adptative pot ceda în lupta cu agenţii stresanţi, sensibilizând organismul şi favorizândstarea de boală.
Termoreglarea . Homeotermia* cuprinde totalitatea proceselor biologice care au ca rezultat păstrarea aproximativ constantă a temperaturii mediului intern.
Totalitatea mecanismelor ce menţin constantă temperatura corpului reprezintă termoreglarea.
Producerea de energie calorică (termogeneza )are loc permanent şi este rezultatul unor procese energogene, de intensificare a metabolismului celular.În repaus , termogeneza este realizată în ficat şi musculatura striată ( intensificarea tonusului muscular şi apariţia frisonului * termic ). Păstrarea căldurii se realizează prin vasoconstricţie periferică.
Eliminarea excesului de căldură (termoliza ) se realizează prin procese fizice de conducţie, convecţie radiaţie şi evaporare a transpiraţiei , la care participă sistemul cardiovascular, prin vasodilataţie periferică, sistemul respirator şi tegumentul.
Raportul constant între termogeneză şi termoliză determină echilibrul termic al organismului.
Reglarea temperaturi corpului sete asigurată de un mecanism neuromoral , care implică sistemul nervos (hipotalamusul cu centrii termogenezei şi termolizei ) şi glandele endocrine (tiroida).
* 15. 1. REGLAREA FUNCŢIILOR ORGANISMULUI
Organismul funcţionează ca un organism cibernetic cu autoreglare, în care fluxul informaţional urmează calea directă, iar conexiunea invers (feed – back ) permite adecvarea reacţiilor adaptative la variaţia factorilor externi şi interni (fig. 15. 1.)
* 15. 1. 1. Reglarea funcţiilor sistemului endocrin .
Reglarea secreţiei de hormoni adenohipofizari
Se realizează printr-un organism umoral de tip feed –back negativ, în care rolul cel mai important îl are hipotalamusul .Acesta secretă factori specifici, hormoni de eliberare (RF) sau de inhibare (IF) ,pentru fiecare hormon adenohipofizar (fig. 15. 2. )
Secreţia hipotalamică este influenţată direct pe cale nervoasă, prin stimuli de la sistemul limfatic, sau reflex, prin stimuli de la receptori. Prin echilibrul dinamic al acestor mecanisme rezultă funcţionarea normală a hipofizei şi a glandelor endocrine controlate de hipofiză: tiroidă,corticosuprarenale, gonade.
Reglarea secreţiei de hormoni tiroidieni
Reglarea secreţiei tiroidiene se face print-un mecanism de feed- back hipotalomo- hipofizo- tiroidian, similar tuturor glandelor endocrine controlate de hipofiză (fig. 15. 2. )
Reglarea secreţiei de hormoni paratiroidieni
Secreţia celor doi hormoni paratiroidieni este echilibrată. Reglarea secreţiei se face exclusiv umoral ,în funcţie de echilibrul fosfo- calcic sangvin. Creşterea calcemiei stimulează secreţia de calcitonină, iar scăderea ei stimulează secreţia de parathormon.
Reglarea secreţiei de insulină şi glucagon
Reglarea secreţiei de insulină se face direct prin impulsuri parasimpatice vagale şi printr-un mecanism de feed- back, în funcţie de nivelul glicemiei .
Secreţia de glucagon este stimulată de hipoglicemie şi inaniţie . În condiţiile unui aport de glucide scăzut, glucagonul determină creşterea glicemiei prin gluconeogeneză *(fig. 15. 3. )
Reglarea secreţiei corticosupr
arenalei
Reglarea secreţiei de hormoni mineralcorticoizi se face prin stimularea glandei de către sodiul şi potasiul sangvin, prin ACTH şi prin renină *.
Stimulul pentru secreţia de glucocorticoizi îl reprezintă ACTH (fig. 15. 2.)
Reglarea secreţiei de hormoni corticosuprarenali se face printr-un mecanism hipotalamo –hipofizar de tip feed- back în care un rol important îl joacăACTH-ul.
Factori de stres activează sistemul hipotalamo- hipofizo- corticosuprarenalian , declanşând secreţii crescute de hormoni glucocorticoizi.
Reglarea secreţiei medulosuprarenalei Stresul şi suprasolicitările (efort fizic,frig,tensiune nervoasă etc ) stimulează secreţia medulorenalei.În stări de stres cu care organismul este obişnuit, creşte secreţia de noradrenalină, iar în cele neobişnuite creşte secreţia de adrenalină .
În acest fel ,medulosuprarenala exercită un rol important în adaptarea organismului la agresiuni externe sau interne. Reglarea secreţiei medulosuprarenalelor se face prin organisme neuro- umorale în care intervin SNS şi nivelul glicemiei.
15.1. 2. Reglarea funcţiilor locomotorii
Mecanismele fusale. Stimulii sunt reprezentaţi de întinderea muşchilor sau de contracţia extremităţiilor fibrelor intrafusale, care sunt urmate de întinderea porţiunii centrale a fusului O dată cu creşterea tensiunii exercitate asupra porţiunii centrale, creşte frecvenţa impulsurilor plecate pe calea aferentă.
Dacă impulsurile stimulează neuronii gama, capetele fibrelor infrafusale se contractă şi porţiunea centrală este tensionată. Astfel se creează noi impulsuri, care stimulează neuronii motori alfa medulari.
Rezultatul este contracţia fibrelor extrafusale.
Aceasta reprezintă sistemul reflex de reglare a tonusului şi a activităţii locomotorii (fig. 15. 4.şi 15. 5. )
Mecanismele articulare controlează unghiurile segmentelor din articulaţii,acţionând în concordanţă cu celelalte mecanisme regltoare.
Mecanismele tendinoase controlează tensiunea muşchiului asemănător mecanismelor fusale.
| Tonusul muscular creşte în stările emoţionale şi scade în somn, ceea ce sugerează implicarea acestor mecanisme în menţinerea ,, stării de veghe ,, |
* 15. 1. 3. Reglarea funcţiilor sistemului digestiv .
Reglarea funcţiilor mecanice
1. Reglarea masticaţiei. Masticaţia este un act reflex involuntar care se desfăşoară sub controlul cortical. Reglarea ei se face prin mecanisme reflexe necondiţionate şi condiţionate .Receptorii tactili, gustativi şi propriceptorii reflexelor de masticaţie sunt localizaţi în cavitatea bucală. Centrii masticatori sunt inervaţi motor de nervii trigemeni. Musculatura limbii este inervată de către nervii hipogloşi, iar musculatura obrajilor de către nervii fasciali. Masticaţia poate fi declanşată şi voluntar de către stimuli corticali şi apoicontinuată automat prin căile extrapiramidale.
2. Reglarea deglutiţiei. Deglutiţia este un act reflex, care se desfăşoară în trei timpi : bucal, faringian şi esofagian .Reglarea deglutiţiei este exclusiv nervoasă. Stimularea mecano, chemoşi termoreceptorilor din cavitatea bucală şi din celelalte segmente străbătute de bolul alimentar declanşează, pe calea fibrelor senzitive ale nervilor cranieni 5, 7, 9, 10, activarea centrilor bulbari ai deglutiţiei. Căile eferente sunt fibrele motorii ale nervilor 5, 9, 10, 12.
.Reglarea secreţiilor digestive
- 1. Reglarea secreţiei salivare se realizează prin mecanisme nervoase reflexe,necondiţionate şi condiţionate.Receptorii gustativi sunt stimulaţi de contactul cu alimente şi de natura lor chimică .Căile aferente sunt reprezentate de fibrele senzative ale nervilor 7, 9, şi 10. Centrii parasimpatici se află în bulb şi şi în puncte (nucleii salivatori ).Centrii simpatici se află în primele două segmente medulare toracice.Căile eferente sunt reprezentate de fibrele nervilor cranieni 7 (8pentru glandele submandibulare şi sublinguale ) şi 9 (pentru glandele parotide ).
Pavlov a studiat declanşarea reflexelor salivare condiţionate pe baza unor stimuli iniţial indiferenţi (vizuali ,auditiv etc. )
Reglarea umorală este de cea mai mică importanţă. Este cunoscută diminuarea secreţiei salivare sub acţiunea hormonului antidiuretic hipofizar.
- 2. Reglarea secreţiei gastrice (fig.15. 6.).
a) Mecanismul nervos. Centrul gastrosecretor bulbar determină, pe calea vagală, secreţia gastrică .Stimularea lui se face pe căi reflexe necondiţionate, la contactul direct al alimentelor cu receptorii de la nivelul cavităţii bucale şi stomacului, precum şi la mirosul alimentelor .
| Msticaţia reprezintă un act reflex învăţat. La nou –născut există mişcări de expulzie a alimentelor introduse în gură şi nu de masticaţie. |
| REŢINEŢI :Conexiunile centrilor deglutiţiei cu centrii respiratori bulbari fac posibilă oprirea respiraţiei în timpul deglutiţiei. |
- 3. Reglarea motilităţii gastrice şi intestinale.
a) Mecanismul nervos.Motilitatea gastrică şi intestinală sunt reglate prin mecanisme intrinseci ,coordonatede de plexurile intramurale Meissner şi Auerbach, şi mecanisme extrinseci, pe căi simpatice şi parasimpatice.
Fibrele simpatice inhibă motilitatea gastrică şi intestinală şi contractă sfincterele. Parasinpaticul stimulează motilitatea şi relaxează sfincterele.
a) Mecanismul umoral. Efecte similare simpaticului asupra motilităţi gastrice determină hormonii medulosuprarenali, adrenalina şi noradrenalina,enterogastronul şi secretina,hormoni secretaţi de mucoasa duodenală . Efecte similare parasimpaticului exercită gastrina, hormon secretat de mucoasa antrului piloric, insulina şi acetilocolina.
Stimularea se realizează şi pe căi reflexe condiţionate, sub acţiunea unor excitanţi indiferenţi deveniţi condiţionali:sunet, imagine, gândul la hrană.
b)Mecanismul umoral. Gastrita stimulează secreţia de HCl. .Reglarea secreţiei acide a stomacului se realizează printr-un mecanism de feed –bach negativ :creşterea pH- uluisucului gastric determină creşterea secreţiei de gastrită, care stimulează secreţia de HCl şi deci scădereapH –ului.
Acţiuni stimulatoare a secreţiei gastrice exercită şi histamina, insulina, alcoolul,iar nicotina,aldosteronul şi enterogastronul inhibă secreţia gastrică.
Secreţia gastrică prezintă trei faze :cefalică, gastrică şi intestinală .
Faza cefalică se declanşează înainte de a ajunge alimentele în stomac, prin mecanisme nervoase necondiţionate şi condiţionate, asigurând secreţia ,,de aşteptare ,,
Faza gastrică este declanşată prin mecanisme nervoase vagale şi umorale (secreţia de gastrită ) la pătrunderea alimentelor în stomac.
Faza intestinală ,cu mecanism predominant umoral, începe odată cu pătrunderea chimului gastric în duoden.Ea constă în stimularea secreţiei gastrice de către gastrina duodenală şi inhibarea acesteia de către enterogastron .
Mecanismele neuro- umorale asigură adaptarea permanentă a secreţiei gastrice la cantitatea şi calitatea alimentelor ingerate .
Centrii bulbari ai secreţiei gastrice sunt subordonaţi centrilor hipotalamici şi corticali ,integrănd asfel funcţia secretorie a stomacului în activitatea generală a organismului.
- Reglarea secreţiei pancreatice . se realizează prin mecanisme predominant umorale.
a)Mecanismul umoral se realizează prin acţiunea secretinei şi pancreoziminei, hormoni secretaţi de mucoasa duodenală la contactul acesteia cu chimul gastric acid şi cu produşii intermediari rezultaţi din digestia proteinelor
b) Mecanismul nervos este de importanţă secundară. Centrul secretor bulbar stimulează pe cale vagală secreţia de suc pancreatic .
- 4. Reglarea secreţiei şi excreţiei biliare.
a) Mecanismul nervos . Centrul secretor bulbar parasimpatic stimulează, prin nervii vagi ,secreţia bilei de către ficat,şi excreţia bilei din vezica biliară. La pătrunderea chimului în duoden ,prin mecanisme reflexe, se relaxează sfincterul Oddi, ,se contractă vezica şi se elimină bila. Acţiunea simpaticului este inversă.
b) Mecanismul umoral .Secreţia bilei este stimulată de sărurile biliare , secretină şi gastrită . Producertea lor este stimulată de producerea în duoden a lipidelor .Excreţia bilei este stimulată de colecistochinină şi lipide şi inhibată de glucide .
- 5. 5.Reglarea secreţiei intestinale .
Se realizează în principal pe cale umorală .
a) Mecanismul umoral .Principalul hormon stimulator al secreţiei intestinale este enterochinina, eliberată de mucoasa duodenală în cursul digestiei .Efect stimulator au gastrina şi secretina.
b) Mecanismul nervos .Secreţia intestinală este stimulată prin reflexe locale de la nivelul plexurilor intrinseci. Stimulul este distensia determinată de pătrunderea alimentelor înintestin. Sistemul nervos vegetativ extrinsec are acţiune relativ slabă: paransinpaticul are efect stimulator, iar simpaticul are efect inhibitor asupra secreţiei intestinale.
- 6. 6. Reglarea defecaţiei
Centrii defecaţiei se află în măduva lombo –sacrată. Pătrunderea materiilor fecale în rect determină excitarea mecanoreceptorilor de la acest nivel, care trimit stimuli la centrii medulari şi la cortex ,anunţând necesitatea defecaţiei .Comanda de evacuare se transmite prin nervii pelvici la sfincterul anal intern, determinând relaxarea acestuia . Dacă defecaţia este posibilă, scoarţa celebrală comandă , prin nervii ruşinoşi , relaxarea sfincterului anal extern, deci evacuarea materiilor fecale. Dacă defecaţia nu poate avea loc ,are loc contracţia voluntară a sfincterului extern, reţinerea materiilor fecale în rect şi reîntoarcerea lor în colonul .sigmoid, urmate de contracţia sfincterului anal intern pe cale simpatică (fig. 15. 7. )
*15. 1 . 4. Reglarea circulaţiei .
Activitatea cardiovasculară este reglată permanent pe cale nervoasă şi umorală în funcţie de necesităţiile metabolice ale organismului. Toate variaţiilefiziologice (normale ) ale homeostaziei sangvine asigură adaptarea permanentă a activităţiilor organismului la condiţiile variabile ale mediului .Mecanismul principal al reglării este feed –bach –ul negativ.
a)Reglarea nervoasă a funcţionării sistemului circulator este asigurată de centrii cardio-vasomotori din formaţiunea reticulară bulbopontină , constituiţi din centrii presori (excitatori )şi centrii depresori (inhibitori ) cu acţiune contrară (fig. 15. 8. )
Centrii presori determină pe căi eferente simpatice : creşterea debitului cardiac şi a forţei de contracţie a inimi ,tahicardie ,vasoconstricţie şi hipertensiune .
Centrii depresori determină pe căi parasimpatice: scăderea debitului cardiac şi a forţei de contracţie a inimii, bradicardie, vasodilataţie şi hipotensiune.
Activitatea acestor centri este controlată de centrii vegetativi din hipotalamus şi scoarţa cerebrală.
Hipotalamusul asigură integrarea activităţii cardiovasculare cu alte funcţii vegetative (digestie ,termoreglare etc.).
Scoarţa cerebrală integrează activitatea cardiovasculară cu diferitele activităţi somatice (fugă ,luptă ) şi psihice (activităţi intelectuale ,emoţii ).În reglarea unor reacţii vasculare în stări de frică ,mânie etc .intervine şi sistemul limbic.
Centrii cardiovasculari primesc impulsuri prin nervii vagi şi glosofaringieni de la zonele reflexogene situate în cavităţile inimii şi în pereţii vaselor mari , unde se află baroreceptori şi chemoreceptori.Principalele zone reflexogene
Sunt:zona sinocarotidiană, zona crosei aortice ,zona atriului stâng ,zona arterei pulmonare şi zona venelor pulmonare .
Căile eferente spre efectorii cardiovasculari sunt simpatice şi parasimpatice .
Fibrele simpatice au originea în neuronii simpatici din coarnele laterale ale măduvei toraco –lombare. Mediatorul chimic este noradrenalina ,iar efectul este vasodilataţia vaselor coronare .Fibrele parasimpatice provin din nervul vag şi se distribue în special la nivelul inimii ,determinând acţiuni depresoare .La nivelul terminaţiilor parasimpatice mediatorul chimic este acetilcolina.
b) Reglarea umorală prelungeşte şi întărăreşte efectele reglării nervoase .Factorii umorali pot acţiona fie la nivelul centrilor bulbopontini ,,fie la nivelul periferic local ,determinând înprincipal vasoconstricţie, respectiv vasodilataţie (tab. 41. ) Adrenalina acţionează în special la nivelul inimii.
Tab. 41. Factorii umorali ai reglării circulaţiei .
| EFECTE VASOCONSTRICTOASE | EFECTE VASODILATATOARE |
| Adrenalină | Acetilcolina |
| Noradrenalină | Histamina |
| Creşterea presiunii O2 | Scăderea presiunii O2 |
| Vasopresina | Creşterea CO2 |
| Angiotensina | Creşterea temperaturii |
*15. 1. 5. Reglarea respiraţiei.
Respiraţia este un act fiziologic reglat şi adaptat la nevoile organismului .Mecanismele care asigură adaptarea debitului ventilator la nevoile metabolice ale organismului sunt nervoase şi umorale .Debitul ventilator reprezintă cantitatea de aer care trece prin plămâni într- un minut. El reprezintă produsul dintre volumul curent (500 cm3 )şi frecvenţa şirespiratorie .În condiţii normale ,debitul ventilator este de 8 l /min.
A .Reglarea nervoasă. Se realizează prin intervenţia centrilor respiratori ,care asigură o reglare automată a respiraţiei .Există centrisituaţi în bulb (primari ) inspiratori şi expiratori şi centri localizaţi în punte ,apneustic şi pneumotaxic (fig 15. 9. )
Centrii respiratori primari prezintă automatism propriu ,ce constă în trecertea lor alternativă prin starea de activitate şi de repaus .Când centrii inspiratori sunt în activitate ,ceiexpiratori se află în repaus şi se realizează inspiraţia .Când centrii expiratorii sunt în activitate ,centrii inspiratorii sunt în repaus şi se realizează expiraţia .Întreruperea tuturor aferenţelor spre aceşti centri nu suprimă acest automatism.
Activitatea automată a centrilor respiratori bulbari este controlată de centrii pontini .Centrul apneustic are acţiune excitatoare continuă asupra centrului respirator, iar centrul pneumotaxic are acţiunea inhibitoare intermitentă .În afara impulsurilor inhibitorii descendente pontine ,centrii inspiratori primesc impulsuri inhibitorii vagale (fig .15. 10. )
Activitatea centrilor bulbontini poate fi modificată înintensitate şi frecvenţă nervos şi umoral.
B. Reglarea umorală .Se datoreşte influienţelor exercitate asupra centrilor respiratori de către o serie de substanţe (CO2,O2 ) şi de variaţiile de p H ale sângelui şi ale lichidului cefalorahidian.
CO2 reprezintă unul din factoriicei mai importanţi care reglează activitatea centrilor respiratori. Orce variaţie a concentraţieiCO2 din sânge determină modificărila nivelul centrilor respiratori. O creştere de numai
0,2 % a concentraţiei CO2 din aerul alveolar ,deci şi din sîngele arterial ,determină dublarea frecvenţei şi creşterea amplitudinii mişcărilor respiratorii.Variaţiile concentraţiei CO2 sangvin modifică automatismul centrilor respiratori fie prin acţiune directă ,fie prin modificarea concentraţiei H+ din lichidul cefalorahidian ,deoarece CO2 pătruns în aceasta se hidratează ,formând H2CO3 care se disociazărapid generând HCO3şi H+.
Scăderea concentraţiei O2 dizolvat în plasmă determină stimularea slabă a centrilor respiratori prin mecanisme reflexe ,acţionând asupra centrilor respiratori prin intermediul chemoreceptorilor sinusului carotidian şi al crosei aortice .
Mecanismul umoral este mult solicitat în caz de hiperbarism (la scafandri )şi hipobarism (la aviatori )
Funcţia respiratorie este influenţată şi de hipotalamus ,sistemul limbic şi cortex.
Hipotalamusulrealizează integrarea funcţiei respiratorii cu ritmul cardiac în procesele de termoreglare şi în efort.
*15. 1. 6. Reglarea excreţiei .
Reglarea eliminării apei din organism se află sub control neuro-endocrin.
Hormonul antidiuretic intensifică reabsorţia apei în segmentul distal şi în tubul colector.
Aldosteronul reduce eliminarea de Na + şi creşte eliminarea de K+ la nivelul tubului distal .
Parathormonul determină creşterea excreţiei de fosfat, sodiu, potasiu şi bicarbonat şi scăderea eliminări de calciu, magneziu şi ioni de hidrogen.
Filtrarea glomerulară este reglată prin activitatea vasomotorie a fibrelor vegetative asupra arteriolelor aferente. Simpaticul are acţiune vasoconstrictoare, iar parasimpaticul este vasodilatator. În acest mod sunt reglate presiunea şi debitul sangvin în glomerul, cu efect direct asupra diurezei. Filtrarea glomerulară poate fi influenţată direct, de variaţiile presiunii arteriale, de variaţia concentraţiei proteinelor plasmatice şi de starea
membranei filtrate.
Reglarea micţiunii
Când cantitatea de lichid urinar depăşeşte 400 cm 3, presiunea intravezicală creşte .Creşterea presiunii stimulează receptorii din peretele vezical şi impulsurile sunt conduse prin fibrele senzative parasimpatice la centri nervoşi medulari ai micţiunii (S1-S2 ) declanşând reflex, pe cale parasimpatică (nervii pelvici ),relaxarea sfincterului vezical intern şi contracţia muşchiului ,deci micţiunea reflexă .
Simpaticul, cu originea în L1-L4 .are ca efect relaxarea muşchiului vezical, contracţia sfincterului intern şi retenţia urinii (fig. 15. 11. )
*15. 1. 7. Reglarea activităţii gonadelor.
Reglarea funcţiilor testiculare
Activitatea testiculară este reglată de hormonii gonadotropi hipofizari ,iar activitatea hipofizei este reglată de către nivelul testosteronul plasmatic printr-un mecanism de feed –back ,care acţionează atât asupra hipotalamusului ,cât şi asupra hipofizei .
Sistemul limbic influenţează activitatea respiratorie în unele stări comportamentale . timp .Reglarea voluntară a respiraţiei are rol în realizarea unor activităţi specifice umane :vorbit ,cântat vocal şi la instrumente de suflat ,scufundare etc .,în care respiraţia este controlată predominant de scoarţă .
Micţiunea reflexă este caracteristică sugarilor.La adult ,intervine sistemul nervos somatic .Dacă există condiţiile necesare ,se declanşează voluntar relaxarea sfincterului extern ,striat şi se desfăşoară micţiunea .Când nu este posibil ,creşte tonusul sfincterului extern ,urmat de cel al sfincterului vezical intern şi se relaxează temporar muşchiului vezical şi senzaţia de micţiune dispare .Când cantitatea de urină din vezică ajunge la 700 cm, presiunea creşte mult şi apare senzaţia de micţiune însoţită de durere.
Reglarea funcţiilor ovariene
Secreţia hormonală ovariană este controlată de către hormonii gonadotropi hipofizari ,în funcţie de concentraţia sangvină a hormonilor ovarieni .
FSH controlează maturaţia foliculară şi secreţia de estrogeni ,iar LH provoacă ovulaţia ,controlează activitatea corpului galben şi secreţia de progesteron .
Asigurarea stării de normalitate a organismului uman ,care este starea de sănătate ,se realizează prin păstrarea constantă a parametrilor structurilor şi funcţiilor sale .
Orice deviere de la valorile normale care caracterizează funcţiile organismului uman poate duce la instalarea unor stării patologice (boli ) mai mult sau mai puţin grave ,în funcţie de mărimea deviaţiei.
Cele mai obişnuite metode de explorare a stării de sănătate sunt analizele de sânge şi de urină .În tabelele nr. 42 şi 43. Sunt prezentate valorile medii (normale ) ale celor mai importanţi parametri ai mediului intern şi ai urinii ,cu care se compară rezultatele analizelor efectuate
Prospect aspacardin, indicatii aspacardin
