Работа 4. определение резистентности эритроцитов

Наблюдение гемолиза

Резистентностью эритроцитов называется их устойчивость по отношению к гипотоническим растворам. В гипотонических растворах эритроциты разрываются и гемоглобин выходит в раствор. Явление разрушения эритроцитов и выход гемоглобина в плазму называют гемолизом. Кровь при этом становится как бы блестящей, приобретает характерный ярко-красный цвет и называется лаковой. Резистентность отдельных эритроцитов неодинакова.

Минимальная резистентность определяется концентрацией NаСl, при которой начинается гемолиз, т. е. разрушаются наименее устойчивые эритроциты. Концентрация поваренной соли, при которой все эритроциты будут разрушены (раствор прозрачный, лаковый), определит максимальную резистентность: даже максимально устойчивые эритроциты подвергнутся гемолизу. У здорового человека максимальная резистентность колеблется в пределах от 0,28 до 0,32, а минимальная – от 0,52 до 0,48 (числа обозначают процент содержания NаСl в растворе).

Материальное обеспечение

3 мерные пипетки, штативы для пробирок, 5 пробирок, 1 % раствор NаСl, дистиллированная вода, дефибринированная кровь.

Последовательность выполнения задания

Для определения резистентности эритроцитов приготовьте пять пробирок с раствором хлорида натрия убывающей концентрации.

В каждую из пробирок прибавьте по 0,5 мл дефибринированной крови. Содержимое всех пробирок тщательно перемешайте и поставьте их на 40 мин в штатив. По истечении этого времени отметьте, какие изменения произошли в каждой пробирке. О частичном гемолизе судят по легкому окрашиванию жидкости гемоглобином после отстаивания эритроцитов, при встряхивании пробирки раствор оказывается мутным. При полном гемолизе раствор прозрачен, имеет характерный лаковый блеск.

Протокол выполнения задания

1. Заполнить пробирки соответственно таблице

№ пробирки Количество воды Количество 1% р-ра NаСl Концентрация NаСl в %
0,30,9
0,30,7
0,30,5
0,30,3
0,30,1

2. Наблюдение за пробирками записать в тетрадь последовательно и определить в какой пробирке произошел гемолиз.

3. Сделать вывод.

Контрольные вопросы

1. В какой пробирке наблюдался частичный гемолиз и в какой − полный гемолиз?

2. При какой концентрации хлорида натрия наблюдается частичный и при какой − полный гемолиз?

ТЕМА 4. ФИЗИОЛОГИЯ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ

Цель занятия: изучить теоретические сведения о различных видах иммунитета и механизмах их реализации.

Задачи занятия:

1. Овладеть методом лабораторного исследования иммунологических реакций организма.

2. Овладеть лабораторным методом постановкой реакции агглютинации.

Теоретические сведения

Иммунитет – совокупность свойств организма и механизмов, обеспечивающих его защиту от инфекционных и иных чужеродных для него агентов.

Виды иммунитета:

1. Врождённый (неспецифический).

2. Приобретённый (специфический):

а) активный,

б) пассивный.

Врождённый иммунитет является наиболее прочной формой невосприимчивости, обусловленной врождёнными биологическими особенностями данного вида. Например, человек не болеет чумой рогатого скота. Эта невосприимчивость к тем или иным заболеваниям передаётся по наследству.

Иммунитет может формироваться против микробов, их токсинов, чужеродных тканей, опухолей.

Важным фактором неспецифической защиты является нормальная микрофлора кожи и слизистых. Её защитное действие обусловлено конкуренцией с патогенными микробами за питательные вещества, а также продукцией веществ, препятствующих размножению патогенных микробов. Ещё более выраженными защитными свойствами обладают слизистые оболочки. Слёзы, моча и слизь не только смывают микробы, но и убивают их с помощью ферментов, одним из которых является лизоцим.

Кроме того, на поверхности слизистых оболочек присутствуют защитные белки – иммуноглобулины А (Ig A).

Поэтому кожу и слизистые оболочки относят к самостоятельным компонентам иммунной системы.

Внутренними барьерами являются система лимфатических сосудов и лимфатических узлов. Если микробы преодолевают эти барьеры, то в действие приходят:

а) система комплемента – 26 белков в сыворотке крови; комплекс этих белков встраивается в клеточную мембрану микробной клетки и разрушает её;

б) фагоциты – клетки крови и тканей, способные поглощать микробов и переваривать их с помощью ферментов.

Приобретённый (специфический) иммунитет формируется в ответ на воздействие конкретного антигена (чужеродной макромолекулы). Его особенностью является наличие иммунологической памяти, т. е. способности к быстрому и сильному ответу на повторное воздействие антигена.

Формирование активного иммунитета – это образование в организме антител и иммунных клеток, способных эффективно взаимодействовать с антигенами.

Центральными органами иммунной системы являются органы, где происходит формирование иммунных клеток: к ним относятся костный мозг и вилочковая железа (тимус).

Из костного мозга происходят все иммунные клетки. Здесь же происходит созревание В-лимфоцитов и превращение их в плазматические клетки, способные продуцировать антитела.

Лимфоциты, созревающие в вилочковой железе, носят название Т-лимфоцитов и приобретают свойства либо клеток-помощников иммунных реакций (Т-хелперы), либо клеток, способных распознавать антигены и уничтожать чужеродные клетки (Т-киллеры), а также клеток, подавляющих активность иммунной системы (Т-супрессоры).

Периферические органы иммунной системы содержат зрелые лимфоциты, к этим органам относятся: селезёнка, лимфатические узлы, скопления лимфоцитов под слизистыми оболочками желудочно-кишечного тракта, органов дыхания и мочеполовых органов.

Лимфатические узлы – скопления лимфоцитов по ходу лимфатических и кровеносных сосудов. Они выполняют функции барьеров и фильтров: удаляют из лимфы и крови чужеродные частицы. Селезёнка по своему строению сходна с лимфатическими узлами и также играет роль фильтра, извлекающего из крови посторонние частицы и вещества, а также отжившие свой срок клетки крови.

Антигены – вещества любого происхождения, в том числе микробные, которые способны вызвать в организме иммунную реакцию и принимать в ней участие. Антигенными свойствами обладают биополимеры – белки и их комплексы с углеводами, липидами, нуклеиновыми кислотами, а также сложные полисахариды.

Антителами называют белки, образование которых в организме индуцируется антигенами, а их основным свойством является способность к взаимодействию с антигенами. Антитела по международной классификации именуются иммуноглобулинами. Они составляют 1/3 всех белков сыворотки крови. Производителями иммуноглобулинов являются В-лимфоциты и их производные – плазматические клетки.

Иммуноглобулины (Ig) подразделяют на 5 классов: G, A, M, D, E. IgG составляют 80 % иммуноглобулинов в сыворотке крови. IgM первыми начинают синтезироваться в организме плода. Они составляют 5 % сывороточных иммуноглобулинов. IgA встречаются в сыворотке крови и на поверхности слизистых оболочек, их содержание в сыворотке крови – 15 % всех иммуноглобулинов. IgE синтезируются в бронхиальных лимфатических узлах и в слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта. IgD – до сих пор не ясно, какие функции они выполняют. Содержание IgE и IgD в крови незначительно (в виде следов).

В организме происходят реакции между антигеном и антителом. Антитела обладают специфичностью взаимодействия, т. е. связываются со строго определённым антигеном.

Формирование активного иммунитета – образование в организме антител и клеток, способных эффективно взаимодействовать с антигенами.

Если антитела или иммунные клетки привносятся в организм извне, такой иммунитет называется пассивным. Пассивный иммунитет формируется у новорождённого за счёт поступления материнских антител через плаценту. Кроме того, пассивный иммунитет возникает после введения иммунных сывороток, которые содержат готовые антитела, или выделенных из них иммуноглобулинов.

Физические упражнения стимулируют реакции активного иммунитета, как неспецифические (фагоцитоз), так и специфические (продукцию антител).

Материальное обеспечение

1. Сыворотка крови, подлежащая исследованию: 0,1–0,2 мл.

2. Физиологический раствор.

3. Взвесь живой 20-часовой культуры микробов в S-форме.

4. Штатив с пробирками.

5. Градуированные пипетки.

6. Термостат.

Последовательность выполнения задания

Из сыворотки готовят ряд последовательных разведений от 1 : 50 – 1 : 100 до 1 : 1600 – 1 : 3200. В отдельной пробирке готовят первое разведение сыворотки 1 : 50 или 1 : 100. Для этого градуированной пипеткой набирают 0,1 мл сыворотки, другой пипеткой прибавляют к ней 4,9 мл (1 : 50) или 9,9 мл (1 : 00) физиологического раствора. Основной раствор сыворотки используется для приготовления последовательных двукратных разведений. По окончании разведений во все пробирки ряда (кроме контрольной) прибавляют по 2–3 капли антигена. Пробирки встряхивают и ставят на 2 часа в термостат при температуре 37 оС. Затем учитывают предварительный результат реакции. Окончательный результат регистрируют через 18–20 часов стояния пробирок при комнатной температуре.

Положительный результат реакции агглютинации характеризуется образованием на дне пробирки осадка.

Протокол выполнения задания

1.Подготовить пробирки для исследования.

2.Зарегистрировать результат через 18-20 минут.

3.Сделать выводы по полученным данным.

Контрольные вопросы и задания

1. Дайте определение понятия «иммунитет».

2. Назовите виды иммунитета.

3. Что такое врождённый иммунитет?

4. Против чего направлены реакции иммунитета?

5. Какова роль кожи и слизистых оболочек в создании иммунитета?

6. Что такое внутренние барьеры в организме?

7. Для чего служит система комплемента?

8. Каковы функции фагоцитов?

9. Что является стимулом для формирования иммунитета?

10. Каковы особенности приобретённого иммунитета?

11. Что представляет собой активный иммунитет?

12. Что такое пассивный иммунитет?

13. Какие органы являются центральными в иммунной системы?

14. Какие иммунные клетки проходят процесс созревания в вилочковой железе?

15. Какие иммунные клетки продуцирует костный мозг?

16. Какие органы относятся к периферическим органам иммунной системы?

17. Каковы строение и функции лимфатических узлов?

18. Каковы строение и функции селезёнки?

19. Что такое антиген?

20. Что такое антитело?

21. Назвать классы иммуноглобулинов.

Задачи

1. Общее содержание белка в сыворотке крови составляет 84 г/л. Каково содержание иммуноглобулинов в сыворотке крови?

2. Общее содержание иммуноглобулинов в сыворотке крови составляет 28 г/л. Каково содержание в сыворотке крови IgМ?

3. Общее содержание иммуноглобулинов в сыворотке крови составляет 30 г/л. Каково содержание в сыворотке крови IgА?

4. Общее содержание иммуноглобулинов в сыворотке крови составляет 29 г/л. Каково содержание в сыворотке крови IgG?

5. Содержание IgG в сыворотке крови составляет 16 г/л. Каково содержание общего белка в сыворотке крови?

Тесты

1. Врожденный иммунитет является…

а) специфическим;

б) неспецифическим;

в) активным.

2. Приобретенный иммунитет являеся…

а) специфическим;

б) неспецифическим;

в) смешанного происхождения.

3. Антигены – ЭТО…?

а) микроэлементы;

б) минеральные соли;

в) биополимеры.

4. Антитела – ЭТО…

а) белки;

б) липиды;

в) полисахариды.

5. В вилочковой железе созревают иммунные клетки…

а) Т-лимфоциты;

б) В-лимфоциты;

в) плазматические клетки.

6. В костном мозге созревают иммунные клетки…

а) Т-хелперы;

б) Т-супрессоры;

в) В-лимфоциты.

7. Иммунные реакции подавляют клетки…

а) Т-киллеры;

б) Т-супрессоры;

в) Т-киллеры.

8. Сколько классов иммуноглобулинов имеется в организме?

а) пять;

б) десять;

в) четыре.

9. Самым многочисленным является класс иммуноглобулинов…

a) lgA;

б) IgG;

в) IgM.

10 Иммуноглобулины продуцируют иммунные клетки…

а) Т-хелперы;

б) Т-киллеры;

в) В-лимфоциты.

ТЕМА 5. ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАНИЯ

Цель занятия: изучить показатели физиологии дыхания.

Задачи занятия:

1. Выявить наличие углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе.

2. Изучить методы измерения жизненной емкости легких и составляющих ее объемов с помощью спирометра.

3. Изучить методы измерения объемной скорости воздушного потока при вдохе и выдохе с помощью пневмотахометра.

Теоретические сведения

Дыхание – это единый процесс, осуществляемый целостным организмом и состоящий из трех неразрывных звеньев: а) внешнего дыхания, т. е. газообмена между внешней средой и кровью легочных капилляров; б) переноса газов, осуществляемого системами кровообращения; в) внутреннего (тканевого) дыхания т. е. газообмена между кровью и клеткой, в процессе которого клетки потребляют кислород и выделяют углекислоту. Основу тканевого дыхания составляют сложные окислительно-восстановительные реакции, сопровождающиеся освобождением энергии, которая необходима для жизнедеятельности организма.

Работоспособность человека (в частности, спортсмена) определяется в основном тем, какое количество кислорода (О2) забрано из наружного воздуха в кровь легочных капилляров и доставлено в ткани и клетки. Три звена дыхания, указанные выше, тесно связаны между собой и обладают взаимной компенсацией звена. Так, при сердечной недостаточности наступает одышка, при недостатке О2 в атмосферном воздухе увеличивается количество эритроцитов – переносчиков кислорода, при заболеваниях легких наступает тахикардия.

Система внешнего дыхания состоит из легких, верхних дыхательных путей и бронхов, грудной клетки и дыхательных мышц (межреберные, диафрагма и др.). Внешнее дыхание обеспечивает обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью легочных капилляров, т. е. насыщение венозной крови кислородом и освобождение ее от избытка углекислоты, что свидетельствует о взаимосвязи функции внешнего дыхания с регуляцией кислотно-щелочного равновесия. В физиологии дыхания функцию внешнего дыхания разделяют на три основных процесса – вентиляцию, диффузию и перфузию (кровоток в капиллярах легких). Под вентиляцией следует понимать обмен газа между альвеолярным и атмосферным воздухом. От уровня альвеолярной вентиляции зависит постоянство газового состава альвеолярного воздуха. Объем вентиляции зависит прежде всего от потребности организма в кислороде при выведении определенного количества углекислого газа, а также от состояния дыхательных мышц, проходимости бронхов и пр. Не весь вдыхаемый воздух достигает альвеолярного пространства, где происходит газообмен. Если объем вдыхаемого воздуха равен 500 мл, то 150 мл остается в «мертвом» пространстве, и за минуту через дыхательную зону легких в среднем проходит (500 мл – 150 мл) × 15 (частота дыхания) = 5250 мл атмосферного воздуха. Эта величина называется альвеолярной вентиляцией. «Мертвое» пространство возрастает при глубоком вдохе, его объем зависит также от массы тела и позы обследуемого.

Диффузия – это процесс пассивного перехода кислорода из легких через альвеоло-капиллярную мембрану в гемоглобин легочных капилляров, с которыми кислород вступает в химическую реакцию.

Перфузия (орошение) – наполнение легких кровью по сосудам малого круга. Об эффективности работы легких судят по состоянию между вентиляцией и перфузией. Указанное соотношение определяется числом вентилируемых альвеол, которые соприкасаются с хорошо перфузируемыми капиллярами. При спокойном дыхании у человека верхние отделы легкого расправляются полнее, чем нижние. При вертикальном положении тела нижние отделы перфузируются кровью лучше, чем верхние.

Легочная вентиляция повышается параллельно увеличению потребления кислорода, причем при максимальных нагрузках у тренированных лиц она может возрастать в 20–25 раз по сравнению с состоянием покоя и достигать 150 л/мин и более. Такое увеличение вентиляции обеспечивается возрастанием частоты и объема дыхания, причем частота может увеличиться до 60–70 дыханий в 1 мин, а дыхательный объем – с 15 до 50 % жизненной емкости легких

В возникновении гипервентиляции при физических нагрузках важную роль играет раздражение дыхательного центра в результате высокой концентрации углекислого газа и водородных ионов при высоком уровне молочной кислоты в крови.

Исследование функции внешнего дыхания спортсменов позволяет наряду с системами кровообращения и крови оценить функциональное состояние в целом и его резервные возможности.

Для исследования функции внешнего дыхания пользуются спирометрами, спирографами и специальными аппаратами открытого и закрытого типа. Наиболее удобно спирографическое исследование, при котором на движущейся бумажной ленте записывается кривая − спирограмма. По этой кривой, зная масштаб шкалы аппарата и скорость движения бумаги, определяют следующие показатели легочной вентиляции: частоту дыхания (ЧД), дыхательный объем (ДО), минутный объем дыхания (МОД), жизненную емкость легких (ЖЕЛ), максимальную вентиляцию легких (МВЛ), остаточный объем легких (ОО), общую емкость легких (ОЕЛ). Кроме того, исследуются сила дыхательной мускулатуры, бронхиальная проходимость и др.

Объем легких при входе не всегда одинаков. Объем воздуха, вдыхаемый при обычном вдохе и выдыхаемый при обычном выдохе, называется дыхательным воздухом (ДВ).

Остаточный воздух (ОВ) – объем воздуха, оставшийся в не возвратившихся в исходное положение легких.

Частота дыхания (ЧД) − количество дыханий в 1 мин. Определение ЧД производят по спирограмме или по движению грудной клетки. Средняя частота дыхания у здоровых лиц 16–18 в 1 мин, у спортсменов – 8–12. В условиях максимальной нагрузки ЧД возрастает до 40–60 в 1 мин.

Дыхательный объем (ДО) – объем воздуха спокойного вдоха или выдоха при одном дыхательном цикле. Глубина дыхания зависит от роста, веса, пола и функционального состояния спортсмена. У здоровых лиц ДО составляет 300–800 мл.

Минутный объем дыхания (МОД) характеризует функцию внешнего дыхания.

В спокойном состоянии воздух в трахее, бронхах, бронхиолах и в не перфузируемых альвеолах в газообмене не участвует, так как не приходит в соприкосновение с активным легочным кровотоком – это так называемое мертвое пространство.

Часть дыхательного объема, которая участвует в газообмене с легочной кровью, называется альвеолярным объемом. С физиологической точки зрения альвеолярная вентиляция – наиболее существенная часть наружного дыхания, так как она является тем объемом вдыхаемого за 1 мин воздуха, который обменивается газами с кровью легочных капилляров.

Вентиляционным эквивалентом (ВЭ) называется соотношение между МОД и величиной потребления кислорода. В состоянии покоя 1 л кислорода в легких поглощается из 20–25 л воздуха. При тяжелой физической нагрузке вентиляционный эквивалент увеличивается и достигает 30–35 л. Под влиянием тренировки на выносливость вентиляционный эквивалент при стандартной нагрузке уменьшается. Это свидетельствует о более экономном дыхании у тренированных лиц. С возрастом ВЭ при данной нагрузке увеличивается. Восстановление МОД после нагрузки у тренированных лиц происходит быстрее.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) состоит из дыхательного объема, резервного объема вдоха и резервного объема выдоха. ЖЕЛ зависит от пола, возраста, размера тела и тренированности. ЖЕЛ составляет в среднем у женщин 2,5–4 л, у мужчин – 3,5–5 л. Под влиянием тренировки ЖЕЛ возрастает, у хорошо тренированных спортсменов она достигает 8 л.

Абсолютные значения ЖЕЛ малопоказательны из-за индивидуальных колебаний. При оценке состояния обследуемого рекомендуется рассчитывать «должные» величины.

Общая емкость легких (ОЕЛ) представляет собой сумму ЖЕЛ и остаточного объема легких, т. е. того воздуха, который остается в легких после максимального выдоха и может быть определен только косвенно. У молодых здоровых людей 75–80 % ОЕЛ занимает ЖЕЛ, а остальное приходится на остаточный объем. У спортсменов доля ЖЕЛ в структуре ОЕЛ увеличивается, что благоприятно отражается на эффективности вентиляции.

Максимальная вентиляция легких (МВЛ) – это предельно возможное количество воздуха, которое может пройти через легкие в единицу времени. Обычно форсированное дыхание проводится в течение 15 с и умножается на 4. Это и будет величина МВЛ. Большие колебания МВЛ снижают диагностическую ценность определения абсолютного значения этих величин. Поэтому полученную величину МВЛ приводят к должной. Для определения должной МВЛ пользуются формулой:

МВЛ должная = ½ ЖЕЛ × 35.

Снижение МВЛ происходит вследствие уменьшения объема вентилируемой легочной ткани и снижения бронхиальной проходимости, гиподинамии. У мужчин в возрасте 20–30 лет для оценки бронхиальной проходимости используют тест ФЖЕЛ (форсированная жизненная емкость легких). Обследуемому предлагают максимально глубоко вдохнуть и быстро выдохнуть. ФЖЕЛ у здоровых людей ниже ЖЕЛ на 200–300 мл. Ученый Тиффно предложил измерять ФЖЕЛ за первую секунду. В норме ФЖЕЛ за секунду составляет не менее 70 % ЖЕЛ.

Пневмотахометрия проводится пневмотахометром Б. Е. Вотчала. Методом пневмотахометрии определяют скорость воздушной струи при максимально быстром вдохе и выдохе. У здоровых лиц этот показатель колеблется у мужчин от 5 до 8 л/с, у женщин – от 4 до 6 л/с. Отмечена зависимость пневмотахометрического показателя от ЖЕЛ и возраста. Обнаружено, что чем больше ЖЕЛ, тем выше максимальная скорость выдоха. Пневмотахометрический показатель зависит от бронхиальной проходимости, силы дыхательной мускулатуры спортсмена, его возраста, пола и функционального состояния.

Объем воздуха, остающегося в легких после максимального выдоха -остаточный объем(00), наиболее полно и точно характеризует газообмен в легких.

Одним из основных показателей внешнего дыхания является газообмен (анализ респираторных газов – углекислоты и кислорода в альвеолярном воздухе), т. е. поглощение кислорода и выведение углекислоты. Газообмен характеризует внешнее дыхание на этапе «альвеолярный воздух – кровь легочных капилляров». Он исследуется методом газовой хроматографии.

Функциональная проба Розенталя позволяет судить о функциональных возможностях дыхательной мускулатуры. Проба проводится на спирометре, где у обследуемого 4–5 раз подряд с интервалом в 10–15 с определяют ЖЕЛ. В норме получают одинаковые показатели. Снижение ЖЕЛ на протяжении исследования указывает на утомляемость дыхательных мышц.

При физических нагрузках, особенно в циклических видах спорта (лыжные гонки, марафонский бег, гребля академическая и др.), дыхательная мускулатура является лимитирующим фактором.

Общая емкость легких во время нагрузки может несколько уменьшаться из-за увеличения внутриторакального объема крови. В состоянии покоя дыхательный объем (ДО) составляет 10–15 % ЖЕЛ (450–600 мл), при физической нагрузке он может достигать 50 % ЖЕЛ. Таким образом, у людей с большой ЖЕЛ дыхательный объем в условиях интенсивной физической работы может составлять 3–4 л. ДО увеличивается главным образом за счет резервного объема вдоха. Резервный объем выдоха при тяжелой физической нагрузке изменяется незначительно. Поскольку во время физической работы остаточный объем увеличивается, а функциональная остаточная емкость практически не изменяется, ЖЕЛ несколько уменьшается.

Наши рекомендации