生理學 Digestion 消化器官主要功能有消化 吸收 分泌與運動性, 每日分泌 3.5 倍量的攝入液體而僅不到 1% 排出, 對體液的調控有重要影響 消化道的構造, 由內而外依序分為 : 黏膜層 下黏膜層 ( 下黏膜神經叢 ) 肌肉層( 環肌 腸道神經叢 縱肌 ) 與漿膜 ; 由皺摺 絨毛和微絨毛增加吸收 小腸內血液循環的營養物 ( 除脂質外 ) 進入肝門靜脈後, 由下腔靜脈回心臟, 脂質而由淋巴管吸收 澱粉由唾液與胰臟分泌的澱粉脢消化 ( 雙醣由管腔消化 ), 單醣經次級主動運輸吸收 ( 果糖除外, 他是利用促進擴散 ) 蛋白質由胃蛋白脢 胰蛋白脢和胰凝乳蛋白脢消化成 peptide, 再由胰 carboxypeptidase 與腸 aminopeptidase 消化成氨基酸, 經次級主動運輸吸收 脂肪小球在小腸由膽鹽乳化, 胰臟的 lipase 配合 collipase 消化形成脂肪酸與單酸甘油脂, 其與膽鹽形成膠質粒子 (micelle), 吸收脂肪酸與單酸甘油脂在上皮細胞內形成含有三酸甘油脂的乳糜微粒 (chylomicron) 而進入淋巴管 脂溶性維生素吸收同脂質, 維生素 B12 與內在因子 ( 由胃的壁細胞所分泌 ) 結合在迴腸吸收 刺激消化道產生反射是管腔擴張 滲透度 酸度和消化產物, 可被局部腸道神經叢和 Gastrin Secretin,CCK,GIP 調控, 可分為頭期 胃期與腸期 咀嚼可由交感與副交感神經促使唾液分泌 ; 吞嚥反射包括 : 會厭關閉 上食道括約肌放鬆與上食道括約肌開啟 食道次級蠕動波產生 胃酸與胃蛋白脢 ( 由 Chief cell 產生 ) 之分泌 : 頭期 看聞嚐由副交感神經促使分泌增加 ; 胃期 擴張 酸下降和 peptide 增加由長短神經反射促使分泌增加 ; 腸期 擴張 酸 滲透度和消化物增加由長短神經反射和 Secretin CCK 促使分泌減少 胃蠕動波的產生於胃竇其頻率決定於 Basic electrical rhythm, 其強度決定於 Slow wave 造成動作電位的頻率 ; 腸擴張 腸內脂質 酸與高張性液體會抑制胃排空 嘔吐 (Vomiting) 中樞位於延腦 胰臟的外泌 (Exocrine) 作用為胰蛋白脢 ( 由腸激脢活化 ) 與碳酸根離子分泌 ; 肝臟的外泌作用膽鹽的分泌, 二者皆由 Secretin 和 CCK 促進之 小腸運動性由長短神經反射和賀爾蒙調控, 用餐與餐後不久是分節運動, 餐與餐間是 Migrating motility complex(mmc) 大腸功能有 : 水份吸收 儲存 一天 3~4 次的團塊運動 直腸擴張引起可自主控制外肛門括約肌 ( 骨骼肌 ) 的排便反射 潰瘍 (Ulcer): 決定於鹼性黏液的分泌 上皮細胞的緊密聯合與替換 ; 膽結石 (Gallstone) 形成是膽固醇的沉澱造成黃膽症 ; 乳糖脢 (Lactase) 的缺乏造成腹瀉 ; 便秘 (Constipation) 主因是大腸運動性降低 Ⅳ- 1
Metabolism 血糖 ( 主要 ) 氨基酸 腸道賀爾蒙增加和活化副交感神經促進胰島素使細胞利用葡萄糖及氨基酸而對血糖的調控 低血糖 ( 主要 ) 氨基酸和活化交感 ( 腎上腺素 ) 與副交感神經 皮質醇促進 Glucagon 使肝醣分解 糖質新生 脂質分解和酮體形成 血中膽固醇由肝臟合成 ;LDL 將膽固醇運送至細胞,HDL 由細胞送至肝臟並分泌至膽汁 賀爾蒙對生長的影響包括生長激素 ( 刺激肝臟分泌 IGF-1) 甲狀腺素 胰島素 睪固酮 皮質醇 基礎代謝率 (BMR) 主要受甲狀腺素與腎上腺素的調控 ; 食慾受下視丘內飽食與厭食中樞調控, 傳入的機制有 : 脂態 腸道賀爾蒙 糖態 體溫態四理論 體溫的調控反射中樞為於下視丘 ; 發燒時產生的 IL-1 TNF-α 和 IL-6 會重設體溫點 Muscle 骨骼肌細胞又稱肌纖維, 肌漿膜即為肌細胞的細胞膜, 肌漿及其細胞的細胞質, 肌漿網即肌細胞的平滑內質網, 可儲存肌細胞所需的鈣離子,T 小管由肌漿膜延伸而成, 與肌漿網縱軸及肌漿網垂直, 其功能是傳遞神經衝動到肌纖維內部, 促使鈣離子由肌漿網釋出 骨骼肌的構造 : 橫紋 (Z 線間的肌小節為最小運動單位 ) 肌原纖維的粗 (Myosin, 有 ATPase 與 Actin 結合區 ) 與細肌絲 (Actin,Troponin-I T C,Tropomyosin;7:1:1) 骨骼肌纖維的種類 : 慢 ( 氧化型 紅肌 ) 肌纖維 high ATPase activity 與快 ( 糖解型 白肌 ) 肌纖維 larger size, quick fatigue ; 單一運動單位僅完全由相同種類的肌纖維組成, 但二者纖維種類可因神經支配而轉變 骨骼肌收縮的分子機轉 :ACh EPP Voltage sensor(-90 mv) Ca 2+ -Troponin C Troponin I-Tropomyosin Myosin-ATP Crossbridge 骨骼肌纖維收縮的型式 : 有長度 - 張力關係的等長 等張 強直性收縮 ; 主要能量的代謝與磷酸化肌酸酐 (Pi Creatinine) 有關 運動系統的神經控制 : 高階有前運動區 主運動大腦皮質 體感覺大腦皮質 附屬運動區 ; 中階有小腦 基底核 腦幹內腦核 ( 帕金森氏症缺失處 ); 低階有位於腦幹與脊髓中的運動神經原 運動神經原的局部調控 :(1) 肌肉長度受肌梭牽張受體活化 Ia 感覺神經調控使肌肉收縮, 即牽張反射 (2) 肌肉張力的變化受 Golgi tendon organ 活化 Ib 感覺神經調控, 經抑制性中間神經原放鬆肌肉, 即反向牽張反射 (3) 痛覺刺激引起回縮反射 中樞對運動的控制的下行路徑分成皮質脊髓 ( 錐體 ) 路徑與多神經原 ( 錐體外 ) 路徑 感覺由眼睛 前庭感覺系統和本體感覺受體傳入經由腦幹與脊髓處整合而影響運動神經原達成姿勢的反射 平滑肌的收縮 :Pacemaker potential(-50 mv) Voltage-gated Ca 2+ channel Ca 2+ ( 由 SR 釋出 ) CaM Myosin light chain kinase-atp( 磷酸化 ) Crossbridge; 分成內臟型 ( 寡單位, 緊密連合連成合體 ) 與多單位二型 Circulation 血液細胞的分類 ; 血漿蛋白由白蛋白 球蛋白與纖維蛋白組成 Ⅳ- 2
白血球的種類與功能 紅血球在骨髓形成脾臟破壞, 由腎臟產生紅血球生成素 (EPO) 調控 貧血可因鐵 葉酸或維生素 B12 缺乏形成 免疫反應的種類 : 專一性 ( 細胞和抗體調控 ) 與非專一免疫 ( 發炎反應 ) 感染 (infection) 過敏 (IgE-allergy) 與自體免疫 (autoimmune) 反應 止血反應包括 : 血管收縮 血小板凝聚 (Thromboxane A2) 血栓素活化血液凝集反應 ( 分為內在與外在路徑血栓素最終造成凝血纖維蛋白形成 ) 纖維蛋白溶解系統有血栓素活化 蛋白 C 活化 抑制組織纖維蛋白分解酵素原活化劑抑制者 纖維蛋白分解酵素 肝臟與維生素 K 亦有角色 心肌的收縮興奮波的傳導 :SA 節 (non-pacemaker potential) 節間路徑 AV 節 希氏束 普金奇氏纖維 ; 心肌細胞興奮 (Pacemaker potential) 開啟電壓敏感性鈣離子通道 外鈣流入 產生鈣離子誘導內鈣釋放 (CICR) 橫橋形成 心肌細胞因絕對不反應期長固無重加 心肌細胞動作電位分成 Phase 0~4;Phase 0: 快速去極化期, 電壓敏感性鈉離子通道開啟 ; Phase 1: 快速再極化期, 瞬間型鉀離子通道開啟 ;Phase 2: 高原期, 電壓敏感性鈣離子通道開啟 ;Phase 3: 再極化期, 延緩整流型鉀離子通道開啟 ;Phase 4: 再極化至靜止膜電位, 流入整流型鉀離子通道開啟 心動週期 (Cardiac cycle) 的機械特性 : 等容收縮 射血期 等容舒張 充血期 ; 壓力改變與心音的出現 心輸出量 (Cardiac output)= 心跳 心唧出量 (EDV-ESV); 心唧出量受 EDV 改變 (Starling s law) 和交感刺激的收縮力增加 血管系統的組成與功能 :Artery 低阻管道 脈壓與平均動脈壓 ;Arteriole 阻力受局部代謝物 自動調節 交感神經 腎上腺素 血管加壓素 抗利尿激素與 EDRF 調控 ;Capillary 總截面積最大且用總體流決定交換 ;Vein 低阻力高順應性由胸與骨骼肌幫浦增加靜脈回流 血壓的調控 :(1) CO TPR;(2) Baroreflex, 感壓受體位於頸動脈竇與主動脈弓, 其放電與脈壓和平均動脈壓增加成正比, 由延腦心血管中樞反射增加副交感神經活性 失血 ( 低血壓 ) 姿勢 ( 減少靜脈回流 ) 運動 高血壓 (hypertension) 心衰竭與動脈硬化 Respiration 潮氣容積 : 正常吸氣後所呼出氣體的平均體積 死腔 : 在呼吸系統中, 不與血液進行氣體交換的部位 呼氣貯備容積 : 正常平靜後, 再盡力呼氣所呼出的氣體體積 肺餘容積 : 用力呼氣候尚餘留在肺內的氣體體積 肺活量 = 吸氣貯備容積 + 潮氣容積 + 吸氣貯備容積 肺泡通氣量 =( 氣容積 - 死腔容積 ) 每分鐘呼吸次數 換氣 (Minute and alveolar ventilation) 與肺的機械特性 ( 呼吸道阻力 肺的順應性 FEV 1) 氣體的交換 (VQ mismatch) 血液中氧氣的運送 (Oxygen-hemoglobin dissociation curve) 受 PCO2 與 DPG 影響 血液中二氧化碳的運送 :10% 溶於血漿,30% 與 DeoxyHb 形成 Carbamino Compouds,60% 形 Ⅳ- 3
成碳酸並解離成氫和碳酸根離子 呼吸神經性的控制 : 延腦吸氣中樞影響膈膜和肋間肌收縮, 而每分鐘換氣受中樞與周邊化學受體控制 ; 血中 PO2 和氫離子增加刺激周邊化學受體增加換氣 ; 血中氫離子增加可刺激中樞化學受體增加換氣 低氧 (Hypoxia) 的種類與特性 Kidney 腎臟的功能 : 調節體內離子與液體組成, 排泄與分泌 ( 腎素 1,25-deoxyVit D3 EPO) 與腎元的組成 ( 腎小球過濾和腎小管再吸收與分泌 ); 過濾決定於腎小球微血管內靜水壓 鮑氏囊內靜水壓與腎小球微血管內膠體滲透壓 由脊反射引起副交感興奮使膀胱肌肉收縮引發排尿 對鈉離子與水的調控 :GFR( 感壓反射 ) 腎素(renin) 血管張力素系統 醛固酮 (aldosterone) 和心房利鈉素 (ANF) 調控, 主要依賴 Na/K-ATPase 建立濃度梯度主動運輸, 與 Glcose aminoacid Cl - 或 H + 共同或反向運輸, 水則滲透進入 ;ADH 增加遠端小管對水的再吸收與逆流加強器 (countercurrent multiplier system) 即亨耳氏上行支與直管系產生濃縮尿 感壓器 滲透型受體與乙型血管張力素 (Angiotensin II) 刺激口渴的形成 鉀離子的主要調控在 Secretion, 血鉀高刺激醛固酮分泌 PTH 調控腎小管鈣離子的再吸收與形成 1,25-deoxyVit D3 促進小腸吸收鈣離子 由排泄氫離子產生緩緩作用並使 Bicarbonate 再吸收 利尿劑與尿毒症 (GFR 降低 ) Reproduction 性別的決定 :XX 染色體無 Müllerian inhibiting hormone 或 Testis-determining factor 男性生殖功能的內分泌控制 : 下視丘 GnRH 腦下垂體前葉 LH Leydig cell Testosterone 釋出 ( 負迴饋抑制腦下垂體與下視丘 ) 與刺激 Sertoli cell; 或 FSH Sertoli cell Spermatogenesis 及 Inhibin 釋出 ( 負迴饋抑制腦下垂體 ) 卵巢內分泌的控制 : 下視丘 GnRH 腦下垂體前葉 LH Theca cell Androgen Granulosa cell Estrogen 釋出 ( 負迴饋抑制腦下垂體與下視丘 ); 或 FSH Granulosa cell Oogenesis 及 Inhibin 釋出 ( 負迴饋抑制腦下垂體 ) 月經週期中子宮的變化 :LH Surge 懷孕前期 Chorionic gonadotropin(hcg) 分泌增加, 而 hcs 黃體素與動情激素持續增加直到分娩 內分泌調控分娩 (Parturition): 胎兒釋出 ACTH 增加 DHEA 使胎盤黃體素與動情激素釋放增加 前列腺素增加 子宮收縮 母體分泌催產素 (Oxytocin) 哺乳反射 ( 吸允 刺激乳腺感壓受體 神經傳導至下視丘 增加 PRH 分泌 腦下垂體前葉 Prolactin 分泌 刺激腺細胞 ) 與泌乳反射 ( 吸允 刺激乳腺感壓受體 神經傳導至下視丘 腦下垂體後葉 催產素分泌 泌乳 ) Ⅳ- 4
Endocrine 賀爾蒙的分類 (Amine, Peptide, Steroid) 運輸 ( 血漿蛋白 ) 代謝 ( 受體的特性 ) 與作用 腦下垂體內分泌的調控 :(1) 下視丘 分泌釋放賀爾蒙 正中隆起的門脈血管 前葉 釋放 GH TSH ACTH FSH LH);(2) 下視丘 nerve axon project to 後葉 Oxytocin ADH(vasopression) 甲狀腺激素 :Follicle cell T3&T4;Parafollicle cell Calcitonin 腎上腺激素的調控 : 皮質分泌 Cortisol Corticosterone Aldosterone 與 Testosterone DHEA; 髓質分泌 Catecholamines 激素作用 激素名稱 抗胰島作用 ( 使血糖升高 ) 生長激素 升糖激素 腎上腺素 正腎上腺素 糖皮質酮 促進蛋白質合成 生長激素 甲狀腺激素 胰島素 動情素 睪固酮 促進脂肪分解 生長激素 甲狀腺激素 糖皮質酮 腎上腺素 正腎上腺素 升糖激素 促進蛋白質分解 糖皮質酮 促進生長發育 生長激素 甲狀腺激素 動情素 睪固酮 使血壓上升 抗利尿激素 甲狀腺激素 腎活素 血管緊縮素 Ⅱ 醛固酮 糖皮質酮 腎上腺素 正腎上腺素 使血壓下降 心房利鈉因子 使乳腺分泌乳汁 泌乳激素 甲狀腺激素 射乳 ( 排出乳汁 ) 催產素 使血鈣下降 降鈣素 ( 甲狀腺分泌 ) 使血鈣上升 副甲狀腺素 對抗危急壓力 糖皮質酮 腎上腺素 正腎上腺素 促進肝醣分解 生長激素 腎上腺素 正腎上腺素 升糖激素 促進糖質新生 生長激素 甲狀腺激素 腎上腺素 正腎上腺素 升糖激素 糖皮質酮 促進肝醣合成 胰島素 促進脂肪合成 胰島素 Nervous System 神經細胞分成 : 傳出 入與中間神經元 神經系統的區分 :CNS 和 PNS(SNS ANS Graded potential 的特性 ;Action potential 的產生與變化 ( 去極化 - 鈉離子通道開啟正迴饋作用與不活化 ; 再極化 鉀離子通道開啟 ) 突觸的構造分類 (EPSP, IPSP, receptor) 與特性 (facilitation, temporal and spatial summation, convergence) 睡眠與 EEG 的節律性 星狀膠細胞 : 與血管內皮細胞共同形成血腦障蔽 寡突膠細胞 : 形成中樞神經系統中的髓鞘 Ⅳ- 5
微小膠細胞 : 具有吞噬能力 室管膜細胞 : 分泌製造腦脊髓液 許旺氏細胞 : 形成周邊神經系統中的髓鞘 下視丘可作為自主神經系統的協調中樞 體溫調節中樞 調節食慾中樞以及與生物節律有關 Sensation 感覺系統的神經路徑與其辨識的特性 體感覺的種類 (Touch-pressure,Propioception and Kinesthesia,Temperature,Pain) 視 (Cone&Rod bipolar cell ganglion cell LGN- 外側膝狀核 -of thalamus visual cortex 17 區 ) 聽(Sound wave middle ear bones scala vestibuli basilar membrane organ of Corti Thalamus 內側膝狀核 ) 味覺(Taste buds VII IX X NTS Thalamus) 嗅覺 (Olfactory Mucosa Olfactory glomerulus mitral granule tufted cells Limbic system Thalamus) 的神經路徑 前庭 (Vestibular utricle semicircular canals Cerebellum&Thalamus) 系統的平衡功能 人看近物時, 副交感神經興奮 睫狀肌收縮 懸韌帶鬆弛 水晶體變厚且曲度邊大 瞳孔放大是因交感神經興奮造成虹膜放射狀肌收縮 桿細胞與錐細胞受光刺激後會導致過極化 視交叉受損會導致兩眼顳側偏盲 Ⅳ- 6