Fiziologija pt.2

Fiziologija

Misic i motoricni sistem

Jedan od oblika odgovora organizma na promenu okoline je kretanje. Kretanje obuhvata kako pomeranje celokupnog organizma, tako i najmanjih sastavnih jedinica organizma, na primer, ćelija. Kod višećelijskih organizama, mišićne ćelije su specijalizovane za kontrakciju. Osim toga, imaju i brojne druge funkcije. S obzirom na strukturu, mišiće delimo na skeletne, glatke i srčane. Skeletni i srčani mišić se takođe nazivaju poprečno-prugasti.

Unutar mišićnih ćelija nalaze se proteini koji omogućavaju kontrakciju. Ovi proteini su raspoređeni različito u različitim vrstama mišićnog tkiva, tako da se načini kontrakcije razlikuju u sve tri vrste mišićnog tkiva. Raspored proteina koji omogućavaju mišićnu kontrakciju povezan je i sa oblikom mišićnih ćelija. Zbog toga ih, kada ih delimo prema obliku, takođe delimo i prema funkciji. Pored toga što se mišićna tkiva razlikuju po funkciji i obliku, razlikuju se i po načinu uzbuđenja.

SKELETNI MIŠIĆI
Skeletni mišići su mišići koji su uglavnom pod uticajem somatskog nervnog sistema (naše volje), odgovorni su za kretanje i pomeranje tela, na primer, mišići u donjim i gornjim ekstremitetima. Skeletni mišić se nalazi i na primer u jeziku, grlu, dijafragmi, spoljašnjoj strani zadnjice, mokraćnoj cevi i spoljašnjim očnim mišićima. Na tim mestima njihova uloga nije kretanje tela. Skeletni mišić se može podeliti na bela i crvena mišićna vlakna. Crvena vlakna su intenzivnije crvene boje zbog veće koncentracije mioglobina i odgovorna su za dugotrajniju aktivnost. Bela mišićna vlakna su brža i jača, ali mogu biti aktivna samo kratko vreme. Skeletni mišići su povezani sa kostima putem tetiva.

GLADKI MIŠIĆI
Gladki mišići predstavljaju mišićnu masu u šupljim i cevastim organima. Za razliku od skeletnih mišića, gladki mišići nisu pod kontrolom volje. Čine organe koji ne rade pod uticajem naše volje (krvne žile, zidovi šupljih i cevnih organa) i omogućavaju ritmično delovanje: sporo kontrahovanje i opuštanje (peristaltika, kontrakcija mokraćnih puteva, kontrakcije tokom porođaja). Gladki mišići nisu poprečno prugasti, jer se proteini koji omogućavaju kontrakciju ne raspoređuju u snopovima, već se pričvršćuju u različitim pravcima. Njihovo kontrahovanje je sporije, ali energetski efikasnije, sa manjom potrošnjom energije nego kod skeletnih mišića.

Mehanizam kontrakcije gladkih mišića sličan je mehanizmu kontrakcije poprečno prugastih mišića. Radi se o mehanizmu kliznih filamenata. Kod gladkih mišića, ovaj mehanizam je sporiji i koristi manje kiseonika i energije u obliku molekula ATP-a. Podražaj uzrokuje porast koncentracije Ca2+ jona u citosolu. Kalcijumovi joni se vezuju za protein kalmodulin, koji ima četiri vezna mesta za ove jone; nastali kompleks aktivira enzim kinazu zavisnu od kalmodulina, koja zatim fosforiliše miozinsku lancu, aktivira je i omogućava vezivanje aktina za miozin. Do opuštanja mišićnih ćelija dolazi zbog smanjenja unutarćelijske koncentracije Ca2+, što je rezultat odsustva novog nervnog podražaja. Kalcijum se pomoću transportera, među kojima je i Ca2+-ATP-aza, ponovo prenosi u vanćelijski prostor i sarkoplazmatski retikulum.

SRČANA MIŠIĆNA TKIVA – MIOKARD
Srčani mišić je posebna vrsta poprečno prugastog mišićnog tkiva, ali se razlikuje od skeletnih mišića po tome što nije pod kontrolom volje, pa je u tom pogledu sličan glatkim mišićima. Proteini za mišićnu kontrakciju nisu raspoređeni strogo paralelno kao kod skeletnih mišića, ali su ipak dovoljno organizovani da ovaj mišić izgleda prugasto. Sadrži veliki broj mitohondrija koje obezbeđuju potrebnu energiju. Bogato je ožiljeno i sadrži mnogo mioglobina.

Delimo ga na:

A) Radni srčani mišić: osnovna jedinica je kardiomiocit (srčana mišićna ćelija). Ćelije su međusobno povezane anastomozama. Između ćelija postoje međusobne veze kroz koje se prenosi uzbuđenje sa jedne ćelije na drugu.

B) Provodni srčani mišić: u njemu nastaju i prenose se impulsi koji pokreću kontrakciju srca.

Ćelije srčanog mišića, za razliku od drugih, imaju sposobnost automatskog, ujednačenog kontrahovanja. Međutim, svaka ćelija se ne kontrahuje nezavisno jer bi to dovelo do haosa. Ćelije srčanog mišića funkcionišu usklađeno jer su povezane u mrežu, kroz koju se uzbuđenje prenosi sa ćelije na ćeliju. Ćelije srčanog mišića ne zahtevaju spoljašnji podražaj kao skeletni mišići, jer se automatski depolarizuju i stalno menjaju naboj na membrani, što im omogućava kontrakciju.

SKELETNO MIŠIĆNO TKIVO
Skeletni mišići čine 40-50% telesne mase organizma i zajedno sa kostima, zglobovima i živcima čine lokomotorni aparat, koji omogućava našem organizmu da izvodi sve aktivnosti (hodanje, trčanje, sedenje, ležanje...).

Zadaci skeletnog mišića: • kontrakcija ili stezanje
• održavanje telesne posture
• stabilizacija zglobova
• stvaranje toplote
• prilagođavanje na promene

Osnovne fiziološke osobine mišića: • uzbuđivanje ili ekscitabilnost
• kontraktilnost ili sposobnost kontrakcije
• rastezljivost ili elastičnost

Razvoj mišića
Razvoj mišića od izvorišnih satelitskih ćelija do mišićnog vlakna, koje čini mišić, prolazi kroz više faza, u kojima se postepeno uključuju različiti geni. Predstadijum u razvoju skeletnih mišićnih ćelija naziva se mioblast, koji, nakon perioda masovnih deoba, prelazi u proces fuzije, pri kojem nastaju multinuklearne mišićne cevčice, koje se postepeno razvijaju i sazrevaju u mišićna vlakna.

Deo mioblastnih ćelija ne prelazi u fuziju i tokom celog života ostaju povezane sa mišićnim vlaknom. To su satelitske ćelije, koje održavaju mogućnost deobe i imaju važnu ulogu u obnovi mišićnih vlakana u slučaju raznih povreda, kao što su povrede ili intenzivna telesna aktivnost. U slučaju povrede, satelitske ćelije se aktiviraju i umnožavaju, deo ćelija se premesti na oštećeno vlakno i obnavlja ga, dok se preostale satelitske ćelije spajaju i formiraju nova mišićna vlakna. Satelitske ćelije su tokom života odgovorne za postnatalni razvoj mišića, za povećanje mišićne mase, kao i za regeneraciju degenerativnih i traumatskih oštećenja skeletnog mišićnog tkiva.

Satelitske ćelije se tokom života pojedinca neprestano obnavljaju, a sa starenjem organizma njihov broj i sposobnost deobe počinju opadati. Novorođenčad imaju od 3-10% svih jezgara, koja čine satelitske ćelije, dok stariji ljudi imaju samo 1-2%, što znači da sa starenjem povrede skeletnih mišića teže se obnavljaju. Opadanje broja satelitskih ćelija sa starenjem povezano je i sa gubitkom mišićne mase, koja nakon 25. godine života opada za oko 4% godišnje.

Sarkopenija je ne-patološko opadanje mišićne mase, mišićne snage i kvaliteta mišićnih vlakana koje se javlja sa starenjem. Na sarkopeniju utiču brojni faktori i mehanizmi, koji uključuju promene u skeletnim mišićima i centralnom nervnom sistemu, kao što su hormonske promene (pad testosterona i estrogena), prisutnost citokina (proteina koji deluju kao posrednici između elemenata imunološkog sistema), kao i faktori životnog stila, poput ishrane i fizičke aktivnosti.

Atrofija označava smanjenje organa - pad mišićne mase i snage. Razlikujemo između brojčane atrofije (smanjenje broja ćelija) i volumenjske atrofije (broj ćelija ostaje isti, ali se smanjuje njihov volumen). Stoga, atrofija može biti fiziološka (broj mišićnih vlakana ostaje isti, ali im se volumen smanjuje) i/ili patološka (gubi se broj mišićnih vlakana), a može biti posledica:

• Starenja (sarkopenija)

• Dugotrajne telesne neaktivnosti

• Povrede nervnog sistema

• Prelomi

• Loše ishrambene navike

• Patologije motoneurona i miopatije

MOTORIČKI SISTEM
Motorni sistem obuhvata nervni sistem, koji organizuje pokret, i skeletne mišiće, koji su izvršioci naredbi nervnog sistema. Njegov glavni zadatak je organizacija pokreta. Motorni sistem funkcioniše prema određenim principima koje je potrebno razumeti kako bi se shvatila njegova organizacija.

A. Za svaki pokret postoji sistem mišića. Mišići koji izvode određeni pokret se dele na:

Agonisti: Mišići koji izvode pokret kontrakcijom.
Antagonisti: Mišići koji izvode suprotan pokret u odnosu na agoniste. Primer: fleksija i ekstenzija lakta.
Sinergisti: Mišići koji zajedno izvode određeni pokret.

B. Prema organizaciji, pokreti se dele u tri grupe:

Voljni pokreti: To su, na primer, pisanje, čitanje, sviranje klavira, vožnja automobila. Radi se o složenim pokretima koje izvode pod uticajem naše volje. To su naučeni pokreti, koji su u početku teški za savladati, ali kasnije postaju automatizovani. Organizacija voljnih pokreta se vrši u višim moždanim centrima (bazalni gangliji i određeni delovi moždane kore), odatle signali idu do primarne motorne kore i putem piramidnog puta prenose se do motoneurona, koji izvode pokret.
Refleksni pokreti: Po organizaciji su jednostavniji od voljnih (npr. povlačenje ruke sa vruće peći). Organizovani su na nivou kičmene moždine i ne putuju do viših motornih centara. Ipak, viši motorni centri utiču na refleksne pokrete.

· Pokreti sa ritmičkim obrascem: Hod, trčanje, žvakanje; to su pokreti koji kombinuju elemente voljnih i refleksnih pokreta. Voljni pokreti su oni koji počinju i završavaju (prvi i poslednji korak pri trčanju), dok su refleksni pokreti u međuvremenu ponavljajući pokreti (ostali, međukoraci pri trčanju).

C. Motorni sistem funkcioniše u uskoj vezi sa senzornim sistemom.
Na primer, počinjemo pisati na komandu, što je odgovor na određeni zvučni podražaj. Kada počnemo da pišemo bez komande, to je posledica i odgovor na informacije koje smo prethodno primili putem senzorskih puteva i pohranili ih u pamćenje.

D. Motorni sistem je organizovan hijerarhijski.
To znači da neuroni koji se nalaze u određenim višim delovima nervnog sistema upravljaju delovanjem neurona u nižim nivoima, dok se u suprotnom smeru takva kontrola - barem direktno - ne događa. Uopšteno, možemo prepoznati tri hijerarhijske ravni organizacije pokreta:

a) Kičmena moždina
Ovdje se vrši najniži nivo organizacije pokreta (najjednostavniji pokreti).
Siva materija kičmene moždine: U njoj se nalaze tela motoneurona u skupinama, iz kojih izlaze periferni živci koji inerviraju mišiće.

Lokacija skupova motoneurona:
Skupovi koji inerviraju mišiće ekstenzora se nalaze sa prednje strane, dok su skupovi fleksora sa zadnje strane u prednjim rogovima kičmene moždine. Skupovi za distalnije delove ekstremiteta su lateralno, dok su skupovi koji inerviraju trup medialno u prednjim rogovima kičmene moždine.

Bela materija:
U beloj materiji kičmene moždine prolaze vlakna različitih puteva. Vlakna piramidalnog puta koja se usmeravaju ka motoneuronima za mišiće trupa prolaze kroz prednji deo kičmene moždine, dok vlakna koja se odnose na distalnije delove ekstremiteta prolaze kroz bočni deo kičmene moždine.

Funkcionisanje motoričkog sistema:
Motorički sistem funkcioniše tako da su aktivirane samo one motorne jedinice koje su potrebne za izvođenje određenog pokreta, dok su sve one jedinice koje suprotstavljaju tom pokretu inhibirane.

b) Moždano stablo:
Organizacija pokreta u moždanom stablu je složenija. Tu se spajaju informacije iz različitih senzorskih receptora (vidni, slušni signali, signali iz ravnotežnog aparata, receptori u koži i mišićima). Ovi signali, zajedno sa informacijama iz malih mozgovih, prenose signal do motoneurona i kontrolišu njihovo delovanje. Moždano stablo nije odgovorno za organizaciju voljnih pokreta, već za životne funkcije kao što su srčani ritam, krvni pritisak, disanje, kašljanje, kijanje, gutanje i povraćanje.

c) Moždana kora:
Moždana kora je naborana, što znači da sadrži veliki broj nervnih ćelija. Podeljena je na režnjeve, pri čemu svaki režanj obavlja specifičnu funkciju. U frontalnom režnju se nalazi centar za pokretanje, gde nastaju impulsi za voljne pokrete. Na levoj hemisferi moždanog korteksa se nalaze područja koja kontrolišu pokrete desne strane tela, i obrnuto. Najviši nivo organizacije pokreta se nalazi u moždanoj kori, gde se organizuju voljni pokreti. Pored toga, učestvuju i druge oblasti centralnog nervnog sistema, poput bazalnih ganglija, koji su odgovorni za svesnu kontrolu voljnih pokreta, kontrolu mišićnog tonusa i usklađeno kretanje, kao na primer, mahanje rukama pri hodu. Signali iz bazalnih ganglija se prenose putem piramidalnog puta do motoričkih neurona. Piramidalni put predstavlja najviši nivo organizacije pokreta, koji je najrazvijeniji kod ljudi, i omogućava izvođenje izuzetno finih i preciznih pokreta, koje nijedna druga vrsta nije u mogućnosti da izvede. Glavna karakteristika oštećenja piramidalnog puta je slabljenje delova tela, a ne oslabljivanje pojedinih mišića ili mišićnih grupa.

Živčano-mišićna sinapsa

Živčano-mišićna sinapsa je sinapsa između motoričkog neurona (α-motoneurona) i ciljne ćelije (mišićnog vlakna). Prenos signala sa nervnog završetka (alfa) α-motoneurona na skeletno mišićno vlakno odvija se preko hemijske sinapse, živčano-mišićnog stika, koji se naziva i motorna pločica.

Struktura živčano-mišićne sinapse

Živčana ćelija α-motoneurona predstavlja presinaptički deo (živčani završetak α-motoneurona sa brojnim sinaptičkim vezikulama koje sadrže hemijski prenosilac ACh – acetilholin) i nalazi se na specifičnim mestima presinaptičke membrane – aktivnim zonama.

Sinaptička pukotina ili reža (udubljenje u području živčano-mišićne sinapse, koja se nalazi između presinaptičke i postsinaptičke membrane, sadrži enzim acetilholinesterazu – AChE).

Skeletno mišićno vlakno predstavlja postsinaptički deo (skeletno mišićno vlakno koje pripada motornoj jedinici, gde se nalaze receptori za acetilholin).

Motoričke jedinice i njihova aktivacija

Motorička jedinica je α-motoneuron i pripadajuća skeletna mišićna vlakna. Broj skeletnih mišićnih vlakana koja pripadaju motoričkoj jedinici je različit i zavisi od zadatka koji mišić obavlja:

a. Manje od 10 vlakana ima motorička jedinica onih mišića koji obavljaju fine pokrete (mišići grla).

b. Oko 2000 vlakana nalazi se u motoričkim jedinicama mišića koji su potrebni za održavanje stajanja i držanja (donji ekstremiteti).

Aktiviranje motoričke jedinice znači izazvati kontrakciju njenih pripadajućih vlakana.

Za aktivaciju su odgovorni nervni impulsi koji se pokreću na posebnom delu α-motoneurona u obliku akcijskog potencijala (AP) koji putuje po aksionu do živčno-mišićne sinapse. Prenos impulsa sa nervnog završetka α-motoneurona na skeletno mišićno vlakno odvija se preko hemijske sinapse ili živčno-mišićnog stika (ŽMS).

Živčno-mišićni prenos, prenos impulsa po hemijskoj sinapsi

Prenos impulsa se odvija u nekoliko faza:

1. Akcioni potencijal ili električni impuls iz α-motoneurona putuje po aksonu do nervnog završetka, gde izaziva ulazak Ca++ jona u unutrašnjost završetka.

2. Povećani procenat Ca++ jona uzrokuje spajanje sinaptičkih vezikula sa presinaptičkom membranom i otpuštanje nervnog prenosioca acetilholina u sinaptičku šupljinu.

3. Acetilholin difuzuje do postsinaptičke membrane (membrana mišićnog vlakna), gde se veže za acetilholinske receptore.

4. Vezivanje acetilholina za receptore, koji su ionski kanali, menja njihovu propusnost za Na+ i K+ jone, što izaziva promenu mirujućeg membranskog potencijala (MMP).

5. Promeni MMP-ja, koja nastaje usled delovanja acetilholina na acetilholinske receptore, nazivamo ekscitacijski potencijal ili potencijal motoričke pločice.

6. Kada potencijal motoričke pločice pređe prag vrednosti (-50 mV), dolazi do otvaranja ionskih kanala na sarkolemi i nastanka akcijskog potencijala (AP).

7. AP se brzo širi duž sarkoleme - membrane mišićnog vlakna i izaziva kontrakciju mišićnog vlakna.

MEHANIZAM MIŠIČNE KONTRAKCIJE ILI MEHANIZAM KLIZNIH FILAMENTA

Mehanizmu mišićne kontrakcije nazivamo i mehanizam kliznih miofilamenata. Mišići se kontrahuju tako da se aktin pomera uz miozin. Da bismo razumeli ovo, moramo poznavati molekularnu građu i organizaciju mišićnog vlakna.

Građa mišićnog vlakna: a. Sarkolema (membrana) b. Sarkoplazma (citoplazma) c. Kontraktilni aparat se sastoji od:

· Miofilamenata: a. Tanki (aktin, tropomiozin, troponin (T, C, I)) b. Debeli (miozin)

· Sarkomera - osnovna jedinica kontrakcije mišićnog vlakna. Sastavljena je od: a. Odseka A - tamna pruga b. Odseka I - svetla pruga

Odsek A i odsek I daju skeletnom mišiću karakterističnu poprečnu prugavost.

Mišićno vlakno je sastavljeno od velikog broja cevčica (poprečne i uzdužne cevčice). Uzdužne cevčice su ispunjene kalcijumovim ionima.

Akcijski potencijal koji nastaje na mestu nervno-mišićnog stika se sa membrane prenosi u unutrašnjost mišićnog vlakna putem sistema poprečnih cevčica T. U njima, preko triadnih mesta, širi se po sarkoplazmatskom retikulumu (sistem L), što uzrokuje otpuštanje Ca2+ iz sarkoplazmatskog retikuluma u citoplazmu. Povećana koncentracija Ca2+ pokreće klizanje filamenata aktina i miozina, odnosno kontrakciju mišića.

Faze mišićne kontrakcije su sledeće:

a. Kalcijum, koji se oslobodio iz cevčica L u citoplazmu, veže se na troponin C i prekida inhibiciju troponina I. Nastaje kompleks aktin – miozin – ATP.

b. U prisustvu Mg2+ aktivira se ATP-aza u miozinskoj glavi, koja hidrolizuje ATP i oslobađa anorganski fosfat Pi. To izaziva strukturnu promenu u nagibu miozinske glave, pomeranje aktinske niti. ADP se otpušta i dodatno pomera aktinsku nit. Rigorni kompleks (kompleks aktin-miozin) postaje stabilan.

c. Razpad rigornog kompleksa zbog ponovnog vezivanja ATP-a na miozinsku glavu.

d. Ciklus se ponavlja dokle god je u citoplazmi dovoljna koncentracija Ca2+ i ATP-a.

U svakom ciklusu, aktinski miofilamenti klize uz miozinske – dužina sarkomere se skraćuje, što uzrokuje kontrakciju mišića.

Za kontrakciju mišića neophodni su sledeći elementi: ATP, Ca2+, Mg2+, kontraktilni aparat. Rigor mortis ili smrtna ukočenost nastaje kada u ćeliji nestane ATP, čime kompleks aktin-miozin postaje trajno stabilan.

Energija za mišićnu kontrakciju

Mišići energiju za svoj rad uglavnom dobijaju iz glukoze i masnih kiselina.

Glukoza se delimično koristi za rad ćelija, dok se višak glukoze pretvara u glikogen, koji se skladišti u mišićima i jetri.

Ca2+ L-sistem (sarkoplazmatski retikulum): Ca2+ iz sarkoplazmatskog retikuluma, sistem prečnih cevčica (T-sistem) i sarkolema zajedno omogućavaju prenos signala i kontrakciju mišića.

Tokom napora, u mišićima se glukoza razgrađuje prvo u procesu anaerobne glikolize, pri čemu se brzo stvaraju molekule ATP-a, a ostatak se pretvara u mlečnu kiselinu, koja se kasnije razgrađuje u srčanim mišićima i jetri, gde dolazi putem krvi.

Drugi izvor energije za rad mišića su masti. Razgradnjom masti nastaju glicerol i slobodne masne kiseline. Glicerol se pretvara u glukozu tokom anaerobnog disanja, dok se masne kiseline razgrađuju tokom aerobnog disanja.

Mišići mogu dobiti energiju za kontrakciju direktno iz ATP-a, ali ATP je prisutan u mišićima u malim količinama, što omogućava samo nekoliko pokreta. Drugi energijski bogat izvor je kreatin fosfat.

Mišićne ćelije prvo oslobađaju energiju potrebnu za svoj rad iz ATP-a, a kada se količina ATP-a smanji, počinju ga nadoknađivati kreatin fosfatom. Tokom dužeg napora, dolazi do razgradnje glukoze i masnih kiselina.

Prehrana i probava

Hrana je bilo koje jelo koje možemo konzumirati i predstavlja glavni izvor životne energije. Obično je životinjskog ili biljnog porekla. Važan sastavni deo ishrane je i životna tečnost — voda, minerali, metali u tragovima i soli.

Hrana koju ljudi trebaju za zdravo življenje mora biti odgovarajuća i po sastavu i po količini. Kroz apsorpciju sastojaka probavljene hrane, dobijamo neophodne supstance za stalnu obnovu organizma i energiju za životne procese. Dnevni unos hranljivih materija mora stoga pokriti energetske potrebe osnovne metabolizma (bazalnog metabolizma) i svih dodatnih aktivnosti organizma, koje zavise od starosti, pola i načina života.

Ljudski probavni sistem je zakrivljena cev koja se proteže od usne šupljine do analnog otvora. Duž probavne cevi nalazi se nekoliko specijalizovanih delova koji imaju tačno određene zadatke u procesu varenja hrane. Ti delovi su: usta, grlo, jednjak, želudac, tanko i debelo crevo i rektum. U tim delovima dolazi do razgradnje hrane uz pomoć enzima na jednostavne molekule (aminokiseline, monosaharidi, slobodne masne kiseline). Probavljene supstance se apsorbuju u krvotok i limfni sistem, dok otpadne supstance telo izbacuje iz organizma.

Pored probavne cevi, celom njenom dužinom pridruženi su izvodni kanali različitih probavnih žlezda, koje su povezane u jedinstven organ ili su razbacane duž probavnog trakta. Iz tih žlezda se oslobađaju probavni enzimi koji razgrađuju unosnu hranu. Proces razgradnje hrane na manje jedinice nazivamo varenjem. Probavljene supstance se apsorbuju sa unutrašnje strane crijeva kroz apsorpcijsku površinu u krv i limfu. Probavne žlezde i apsorpcijske ćelije su glavni deo unutrašnje stene probavne cevi, koju nazivamo sluznica. Sluznica izlučuje sluz koja podmazuje unutrašnjost probavnog trakta i štiti je od vlastitih probavnih sokova (kiselog želudačnog soka). Sluznica je u nekim delovima veoma naborana, dok je u drugim delovima manje naborana.

Velike probavne žlezde, koje su povezane sa probavnom cevkom većim izvodima, funkcionišu kao pomoćni probavni organi. To su: žlezde pljuvačnice, delovi pankreasa i jetra.

Ako sumiramo pomenuto, proces varenja je:

Mehaničko i hemijsko razlaganje hrane,
Apsorpcija hranljivih materija,
Izlučivanje izmeta.

REGULACIJA PREHRANJIVANJA

Važnu ulogu u regulaciji prehrane ima hipotalamus, gde se nalaze:

Centar za hranjenje (omogućava prepoznavanje gladi i traženje hrane),
Centar za sitost (inhibira centar za hranjenje).

Na rad oba centra utiču signali iz probavne cevi:

Širenje želudačke stene uzrokuje osećaj sitosti,
Slične efekte ima i hormon holecistokinin, koji se izlučuje iz probavne cevi u krv kada hrana iz želuca pređe u dvanaestopalačno crevo,
Insulin iz pankreasa i peptidi koji izazivaju sitost (leptin),
Povećan nivo glukoze u krvi aktivira centar za sitost,
Senzorne informacije (miris, izgled hrane),
Genetski faktori i prehrambene navike.

PREBAVA

Prebava je proces razgradnje većih komada hrane i velikih hranljivih molekula na manje. Započinje u ustima, gde se hrana drobi žvakanjem, a istovremeno se i hemijski razgrađuje. Pri mehaničkoj obradi hrane učestvuju žvaćeći mišići i zubi.

Prebava je dakle skup: a. mehaničkih i hemijskih procesa koji omogućuju razgradnju složenih hranljivih materija na osnovne gradivne jedinice, b. izlučivanja probavnih sokova, c. izlučivanja izmeta (nedovoljno probavljeni delovi hrane, crijevne bakterije, epitel sluznice probavnog trakta).

PREBAVNI PROCESI

· Gibanje ali motilitet: Krčenje glatkih mišića od jednjaka do anusa.

· Sekrecija: Izlučivanje probavnih sokova (vode, elektrolita, enzima) u šupljinu probavnog trakta.

· Prebava ili digestija: Razgradnja ugljenih hidrata, proteina i masti u kataboličkim procesima, kako bi mogli prelaziti kroz ćelije tankog creva – enterocite.

· Absorpcija: Prelaz monosaharida, aminokiselina i masnih kiselina kroz enterocite u krvotok.

· Izlučivanje: Neraspadljiva celuloza zajedno sa membranama odumrlih sekretornih ćelija stene tankog creva i drugim metaboličkim proizvodima izlučuje se u obliku izmeta.

Većinu štetnih supstanci organizmu ne izlučuje GIT, već jetra i bubrezi

STRUKTURNE ZNAČILNOSTI GASTROINTESTINALNEGA TRAKTA (GIT)

· pH: Nizek v želodcu, visok v dvanajstniku.

· Bakterijska prisotnost: Prisotnost bakterij v prebavnem traktu.

· Stena prebavne cevi: Sestavljena iz treh slojev gladkih mišic; dva vzdolžna in enega s krožno orientacijo celic.

· Sluznica: Na notranji strani cevi je sluznica ali mukozna plast, ki vsebuje endokrine in eksokrine celice.

· Serosa: Na zunanji strani, razen pri požiralniku, je sloj seroze-vezivnega tkiva, ki se nadaljuje v mezenterij in povezuje črevo z peritonejem – serozno membrano, ki obdaja trebušno votlino.

· Submukozni sloj: S krvnimi in limfnimi vodi, vsebuje tudi submukozni živčni pletež, ki je del črevesnega enteričnega ali intrinzičnega živčnega sistema prebavil.

· Mienterični živčni pletež: Zunanja plast mišic vsebuje mienterični živčni pletež, ki nadzoruje tonus, ritmiko in prenos spontanih gladkomišičnih kontrakcij vzdolž prebavne cevi.

STRUKTURNIM KARAKTERISTIKAMA GASTROINTESINALNOG TRAKTA (GIT)

Ø pH: Nizak u želucu, visok u dvanaestopalačnom crevu.

Ø Bakterijska prisutnost: Prisustvo bakterija u probavnom traktu.

Ø Stena probavne cevi: Sastavljena od tri sloja glatkih mišića; dva uzdužna i jedan sa kružnom orijentacijom ćelija.

Ø Sluznica: Na unutrašnjoj strani cevi je sluznica ili mukozni sloj, koji sadrži endokrine i eksokrine ćelije.

Ø Serosa: Na spoljašnjoj strani, osim u jednjak, nalazi se sloj seroze - vezivnog tkiva, koji se nastavlja u mezenterij i povezuje crijevo sa peritoneumom – seroznom membranom koja okružuje abdominalnu šupljinu.

Ø Submukozni sloj: Sa krvnim i limfnim sudovima, sadrži i submukozni nervni pleksus, koji je deo enteričkog ili intrinzičnog nervnog sistema probavnog trakta.

Ø Mijenterični nervni pleksus: Spoljni sloj mišića sadrži mijenterični nervni pleksus, koji kontroliše tonus, ritmičnost i prenos spontanih kontrakcija glatkih mišića duž probavne cevi.

MEHANIČKA AKTIVNOST PREBAVNE CEVI:

Skrčenje prebavne cevi ili mehanička aktivnost, odnosno guranje hrane kroz probavni sistem, zavisi od građe i funkcije pojedinih delova cevi. Važnu ulogu ovde ima unutrašnji sloj mišića. Mešanje i guranje hrane kroz probavni sistem omogućavaju dva snažna sloja mišića, koja su ugrađena u zid probavnih organa; unutrašnji sloj mišića, koji ima kružno raspoređene mišiće, i spoljašnji sloj, koji ima uzdužno raspoređene mišiće. Mehanička probava ubrzava hemijsku probavu. Probava se odvija u različitim delovima:

Usna šupljina: Žvakanje, seckanje i omekšavanje hrane su prvi uslovi da telo temeljno iskoristi hranljive materije koje hrana sadrži. Hrana iz usne šupljine putuje kroz jednjak u želudac.

Želudac: Ritmasti pokreti želudačnog zida omogućavaju da se hrana dobro pomeša. Jači pokreti želudačnog zida nastaju kada hrana prolazi kroz piloričnu prstenastu mišićnu strukturu (pylorus).

Tanko crevo: Omogućava mešajuće pokrete (segmentalno kontrahovanje) i peristaltičke talase, koji guraju hranu napred.

Rektum: Živahni peristaltički pokreti izazivaju pomeranje fekalija prema rektumu, čime se smanjuje tonus unutrašnje mišićne strukture analnog sfinktera; mišići trbušnog zida se kontrahuju, dok se spoljašnji mišići analnog sfinktera opuštaju, što omogućava izbacivanje fecesa.

Jednosmerno kretanje hrane omogućavaju: Prstenovi (u jednjaku, pilorični prsten u želucu) i kružni mišići sfinktera ispod sluzokože.

PERISTALTIKA

Po obradama hrane u ustima, zalogaj hrane klizi kroz grlo u jednjak. Hranu guraju prema želucu snažni talasi mišićnih kontrakcija koji se nazivaju peristaltika. Peristaltika je dakle ritmičko kontrahovanje glatkih mišića probavnog trakta od početka jednjaka do kraja debelog creva.

Peristaltički pokreti nastaju zbog kontrakcije kružnog i uzdužnog sloja glatke mišićne mase u zidu probavnog sistema. Ovaj pokret je pod kontrolom autonomnog nervnog sistema, a izaziva ga sama hrana. Peristaltika je važna jer sprečava da zalogaj hrane putuje nazad u usnu šupljinu. Peristaltički pokreti odvijaju se u sledećim delovima probavne cevi:

Jednjak: U jednjaku se hrana, koja je formirana u grudicu (BOLUS) tokom žvakanja i mešanja sa pljuvačkom, pomera prema želucu usled kontrakcije kružnih i uzdužnih mišića.

Želudac: U želucu parasimpatički nervni sistem podstiče peristaltiku, dok simpatički nervni sistem smanjuje njenu aktivnost. Želučana sluznica, u kontaktu sa hranom, izlučuje supstance u krv koje ubrzavaju kretanje hrane – motilitet. Kretanje mišića zavisi od lokalizacije hrane i njene količine u želucu.

Tanko crevo: Polutekuća sadržina hrane, koja se naziva HIMUS, prelazi iz želuca u dvanaestopalačno crevo, gde kratki peristaltički talasi mešaju sadržaj himusa za bolju probavu i apsorpciju. U ovom delu creva postoje dve važne vrste mišićne aktivnosti:

· Segmentacija: kružno kontrahovanje mišića koje omogućava mešanje crevne kaše i njeno razbijanje na manje delove.

· Peristaltika: gura crevnu kašu u debelo crevo.

Debelo crevo: Sadržina se iz tankog creva premesta u debelo crevo uz pomoć periodičnih masovnih pokreta (1-3 puta dnevno), koji guraju izmet kroz debelo crevo i regulišu njegov izbacivanje. Masovni pokreti debelog creva nazivaju se HAUSTRACIJA.

· Haustracije: povremene naizmenične kontrakcije traka uzdužnog sloja mišića, što dovodi do delimičnog stezanja creva. Ove kontrakcije omogućavaju razmenu himusa sa epitelom, čime se poboljšava apsorpcija vode i elektrolita iz himusa u epitelne ćelije debelog creva i krvotok.

Defekacija:
Defekacija je proces izbacivanja izmeta. Zdrav izmet je mekana, svetlo do tamno obojena masa. Njegovu boju daju žučna obojila. Sastoji se od oko 50% vode, neprobavljenih ostataka hrane, celuloze, skroba, masti, toksina, soli, žučne kiseline, holesterola, sluzi, anorganskih supstanci, otpalih ćelija i bakterija.
Izbacivanje izmeta se kontroliše centrom za izbacivanje u sakralnim segmentima kičmene moždine, a signal se šalje iz rektuma putem senzorne nervne signalizacije.

Sekretorna aktivnost probavnog sistema je uslov za hemijsku probavu:
Izlučivanje probavnih sokova, kao i mehanička aktivnost, prilagođeno je funkciji svakog dela probavnog sistema. Duž celokupne probavne cevi nalaze se sluzne žlezde koje luče sluz, olakšavajući probavu. Sluz (od jednjaka do anusa) omogućava klizanje bolusa/himusa/fecesa kroz probavnu cev, dok enzimi omogućavaju katabolizam i podprocese probave, kao i apsorpciju metaboličkih proizvoda kroz probavnu stenu u međucelijsku tečnost i krv.
Probavni sokovi sadrže hormone i probavne enzime koji ubrzavaju hemijske procese.

Sekretorna aktivnost u različitim delovima probavnog sistema:

· Probava u usnoj šupljini:
U usnu šupljinu luče se sokovi iz žlezda pljuvačnica, tj. pljuvačka. Sastav i uloga pljuvačke u probavi:

o 99% voda: vlaži sluzokožu, razređuje hranu, omogućava ukus.

o Bikarbonat i fosfat: održavaju pH pljuvačke (oko 7).

o IgA: imunska zaštita.

o Lizozim: razgrađuje bakterije.

o Mucin: glikoprotein koji formira sluz i olakšava žvakanje i gutanje.

o α-amilaza: enzim za razgradnju skroba.

Pljuvačku izlučuju žlezde pljuvačnice pod kontrolom autonomnog nervnog sistema (oko 1l dnevno).

o Parasimpatički sistem: podstiče lučenje pljuvačke, neprijatan miris hrane ga inhibira.

o Simpatički sistem: njegovo delovanje uzrokuje suva usta.

Žvakanje i gutanje hrane u usnoj šupljini su procesi koji omogućavaju da hrana putuje kroz probavnu cev dalje. Jezik meša hranu, gura je među zube, a žvakana hrana se gura u ždrelo. Gutanje zahteva koordinisano delovanje jezika, mekog nepca, ždrela i jednjaka.

· Probava u želucu:
Funkcija želuca je skladištenje unešene hrane, njeno razlaganje na manje delove, mešanje sa želudačnim sokom i stvaranje želudačne kaše koja se zbog kontrakcija želuca otpušta u dvanaestopalačno crevo.
Ćelije sluzokože želuca izlučuju enzime za razgradnju proteina i HCl kiselinu koja uništava bakterije koje dolaze sa hranom.
Želudačni sok je bistra, kisela, bezbojna tečnost koja se izlučuje iz želudačne sluzokože u količini od oko 1,5l dnevno, a sastoji se od:

o HCl (solne kiseline) koja uništava bakterije i druge parazite,

o sluzi (koja prekriva sluzokožu želuca i sprečava čireve),

o većine enzima potrebnih za metabolizam, koji postaju aktivni u kiselom pH (pepsin razgrađuje proteine),

o intrinzičnog faktora koji se vezuje za vitamin B12 i bitan je za proizvodnju crvenih krvnih zrnaca.

Izlučivanje želudačnog soka regulišu:

o Parasimpatički sistem,

o hormon gastrin (iz ćelija želudačne sluzokože),

o hormoni crijevne sluzokože.

· Probava u tankom crevu:
U dvanaestopalačno crevo izlazi bazični sekret iz pankreasa bogat enzimima i žučju, koji neutralizuje kiselost sadržaja creva koji dolazi iz želuca.
Funkcija tankog creva:

o Nastavlja i završava probavu ugljenih hidrata i proteina,

o Započinje probavu masti,

o Apsorbuje sve probavljene molekule hrane u krv i limfu.

Enzimi pankreasa razgrađuju skrob, masti i proteine, omogućavajući njihovu apsorpciju. Žuč izlučuje žučne kiseline, holesterol i žučna obojila, što pomaže razgradnji masti.

· Apsorpcija hranljivih materija iz probavne cevi:
Apsorpcija hranljivih materija počinje u tankom crevu. Probavni procesi omogućavaju probavu i apsorpciju svih potrebnih materija, kao što su ugljeni hidrati, proteini, masti, vitamini, minerali, voda i žučne kiseline.

VAŽNE CREVNE RESICE:
Crevne resice povećavaju apsorpcijsku površinu creva za 600 puta. Prekrivene su epitelijumskim ćelijama koje se brzo obnavljaju i omogućavaju probavu disaharida. Resice sadrže mikrovile koje omogućavaju stalnu zamenu crevnog himusa, što omogućava bržu apsorpciju monosaharida.

Debelo crevo:
Debelo crevo je poslednji deo probavne cevi koji se završava sa rektumom. Sadrži bakterije koje pomažu u završnom razlaganju hrane, stvaraju važne vitamine i proizvode crevne gasove. Probava je u ovom delu već završena, dok su nepotrebne supstance već razgrađene. Bakterijska aktivnost u debelom crevu ključna je za formiranje i izbacivanje izmeta.

ULOGA ŽLEZA U PREBAVI
JETRA
Jetra nisu samo važna egzokrina žlezda koja izlučuje žuč, omogućujući efikasnu probavu masti, već imaju i brojne druge metaboličke funkcije u organizmu. U jetre dolazi oko 1,4 litra krvi po minuti. Funkcija jetara uključuju: • Skladištenje glukoze u obliku glikogena
• Skladištenje vitamina (A, B12, D, K). Jetra su bogata ovim vitaminima
• Skladištenje minerala (železo, kalijum, bakar)
• Detoksikacija otrovnih i otpadnih tvari i hemikalija (alkohol)
• Syntetička proizvodnja važnih tvari (holesterol, krvni proteini, faktori za zgrušavanje krvi)
• Syntetička proizvodnja aminokiselina koje telo koristi, i razgradnja aminokiselina koje telo ne koristi. Potonje se koriste za oslobađanje energije ili se pretvaraju u masti i pohranjuju kao energetski rezervoar
• Proizvodnja žuči
• Fagocitoza (Jetra fagociti uništavaju bakterije koje su prešle iz probavnog trakta u krv).
Jetra proizvode lipoproteine na koje se vezuju masne kiseline, masti, holesterol, koji su netopni u vodi:
VLDL - lipoproteini male gustine – prenose holesterol i druge lipide do ćelija; VLDL se pretvara u LDL (visok procenat LDL u krvotoku predstavlja rizik za aterosklerozu). LDL je loš lipoprotein.
HDL - lipoproteini, koji prenose holesterol iz tkiva u jetru za proizvodnju žuči, dobar je lipoprotein, jer holesterol razgrađuje i izbacuje iz tela.
Jetreni portalni krvotok donosi krv sa hranljivim tvarima u jetru. Protoku krvi kroz jetru je spor, kako bi jetrene ćelije mogle apsorbovati aminokiseline, masne kiseline i glukozu iz krvi.

ŽUČ
Jetra kontinuirano proizvode i izlučuju žuč (žuto-zeleni rastvor). Glavni pigment koji daje žuči karakterističnu boju je bilirubin. Žuč se skladišti u žuči, a tokom probave se izlučuje u dvanaestopalačno crevo. Žuč je emulgator potreban za probavu i apsorpciju masti.
U žuči nema probavnih enzima, ali žučne kiseline pospešuju delovanje probavnih enzima u crevima.
Dnevna proizvodnja žuči je od 0,5 do 0,75 litara.
Sastav: voda, žučne kiseline, žučni pigment bilirubin, holesterol, lecitin, masne kiseline, sluz.
Sekreciju žuči i pražnjenje žučne kesice regulišu autonomni nervni sistem, crevni hormoni i hemikalije.
Izlučivanje holesterola žučom je jedini način kako se organizam oslobodi viška holesterola, jer nemamo metaboličke enzime koji bi holesterol razgradili.

TREBUŠNA SLINAVKA
Trebušna slinavka izlučuje alkalni sok bogat bikarbonatom u dvanaestopalačno crevo i neutralizuje kiseli želudačni sok. Sadrži brojne enzime koji razgrađuju velike molekule na manje jedinice koje mogu biti apsorbovane u krvotok i limfu kroz stenu tankog creva. Sekreciju alkalnog soka iz žlezde slinavke izazivaju: • Impulzi iz mozga koje dobijamo iz ukusnih papila
• Hormoni
Enzimi pankreasa:

1. Pankreasne lipaze (razgrađuju trigliceride na monogliceride i slobodne masne kiseline).

2. Pankreasne amilaze (razgrađuju polisaharide u disaharide i monosaharide).

3. Pankreasni proteolitički enzimi (razgrađuju proteine do aminokiselina).

4. Pankreasne laktaze (razgradnja mlečnog šećera na laktozu, koja je monosaharid).

URAVNOTEŽENA ISHRANA – USLOV ZA ZDRAVLJE

Čovek zahteva uravnoteženu hranu, koja je nužna za funkcionisanje tkiva, obnavljanje i rast.
Dnevni obroci treba da sadrže:

a. 60% ugljenih hidrata (OH): oni su supstrat za ćelijsko disanje i za brz pristup energiji, zbog toga je funkcionisanje svih energetskih tkiva (živci, mišići) zavisno od ugljenih hidrata: nužni su za stvaranje glikogena u mišićima i predstavljaju osnovnu hranu za nervni sistem – mozak zahteva do 2/3 glukoze iz krvi. Nedostatak ugljenih hidrata može dovesti čak i do neuhranjenosti. Konzumiranjem ugljenih hidrata oni se nakupljaju u mišićima i jetri, dok se višak pomoću insulina nakuplja kao mast u telu. Ugljeni hidrati se dele na:
Jednostavni ugljeni hidrati (jednostavni šećeri)
Prirodno se nalaze u voću, među ugljenim hidratima su najbrže svarljivi i daju ljudskom telu najviše energije u kratkom vremenu, uzrokuju i brzi porast insulina. Među jednostavne šećere spadaju sledeći monosaharidi: glukoza, fruktoza i galaktoza.
Kompleksni ugljeni hidrati
Kompleksni ugljeni hidrati su veoma rasprostranjeni u biljnom svetu. Nastaju od jednostavnih šećera. Kao šećeri se označavaju samo oni ugljeni hidrati koji su građeni od manje od deset monosaharida, jer preostali složeni ugljeni hidrati nemaju osobine šećera.Delimo ih na:
DISAHARIDI – ugljeni hidrati, sastavljeni od dva monosaharida, npr. saharoza, laktoza, mlečni šećer.
OLIGOSAHARIDI – ugljeni hidrati, sastavljeni od tri do devet monosaharida, npr. sladkor.
POLISAHARIDI – složeni šećeri od više od devet monosaharida, npr. skrob i celuloza. Kompleksni ugljeni hidrati predstavljaju dugotrajan priliv energije telu i obezbeđuju ravnomernu potrošnju telesnih zaliha glikogena.

b. Veliki broj vlakana: sprečavaju opstipaciju u crevima. Sadrže celulozu, za koju nemamo enzime, pomažu u oblikovanju izmeta, apsorbuju štetne supstance, sprečavaju zatvor i održavaju zdravlje mišića debelog creva.

c. Proteini: važni su za rast i obnovu ćelija, proizvodnju antitela, enzima i ionskih kanala. Proteini nisu izvor energije, razlažu se tokom posta i u tom slučaju se koriste za funkcionisanje ćelija. Sastoje se od različitih aminokiselina; među njima su esencijalne aminokiseline, koje telo ne može da sintetizuje i zato ih moramo unositi putem hrane, i neesencijalne koje organizam sam proizvodi.

d. Masti: Masti su trigliceridi. Iz masti dobijamo dvostruko više energije nego iz ugljenih hidrata i proteina.

• Masti su u živim bićima važne i za strukturu i za metabolizam. Masne kiseline su ključna komponenta ćelijske membrane. Masti su takođe rastvarači za neke nužne hranljive sastojke, npr. za vitamine A, D, E i K. Bez masti telo ne bi moglo da apsorbuje ove vitamine.
• Telo zahteva neke masne kiseline, jer ih samo ne može sintetizovati – ove se nazivaju esencijalnim masnim kiselinama (npr. arahidonska kiselina).

Holesterol
Je bitna komponenta ćelijskih membrana i nalazi se u visokoj koncentraciji u mijelinskoj ovojnici, koja obavija i izoluje nerve. Takođe deluje kao sirovina iz koje organizam proizvodi steroidne hormone i žučne soli i kiseline. Veliki deo telesnog holesterola nastaje u jetri, dok deo može da se unese hranom bogatom životinjskim mastima.

Uloge lipida
Telesne ćelije koriste lipide kao gorivo za svoje energetske peći (mitohondrije). Ako ovo gorivo nestane i za deset sekundi, masovno odumiru, pa moraju da se preusmere na crpljenje glukoze. Glukoza se inficira, ali se veoma brzo „spali“, za razliku od triglicerida.
Pored toga, organizam ne poseduje velike rezerve glukoze. Zalihe glukoze se nalaze u jetri, mišićima i krvi. Tokom napora telo potroši sve ove rezerve za jedno prepodne, jer u mozgu i ćelijama nervnog sistema sagoreva samo glukoza.

Zaštitne obloge za organe
Brojni delovi tela zahtevaju svoj sloj masti. Na primer, koža zahteva masni sloj kao izolaciju od hladnoće i vrućine. Takođe, unutrašnje organe (srce, jetra, bubrezi) okružuje zaštitni sloj masti, jer bi inače pri većem opterećenju mogli da popucaju ili se rasprše. Zato su zaštitne ovojnice (membrane) svih ćelija u organizmu relativno bogate mastima.
Posebno je sa mastima (lipidima i holesterolom), koje je potrebno stalno obnavljati, obavijena tzv. mijelinska plast nervnih vlakana. U slučaju nedostatka masti, nervi postaju nezaštićeni i potpuno bez zaštite, što dovodi do uznemirenosti i naglog izbijanja.

URAVNOTEŽAVANJE METABOLIZMA
Ljudski organizam uzima određene supstance iz okoline, metaboliše ih i na taj način obezbeđuje rast, reprodukciju, obnavljanje i snabdevanje energijom, što omogućava opstanak organizma.
Metabolički procesi:
a. procesi izgradnje (anabolizam): Manje molekule iz hrane se u telu povezuju u veće makromolekule, koje omogućavaju rast i obnovu ćelija.
b. procesi razgradnje (katabolizam): Makromolekule se u prisustvu O2 (oksidacija) razlažu na manje, pri čemu se oslobađa energija u obliku molekule ATP. Deo energije se oslobađa u obliku toplote za održavanje telesne temperature.

Metabolički procesi se odvijaju usklađeno:
U svakom trenutku odvijaju se procesi koji koriste organizmu, dok su zaustavljeni oni koji bi ga ugrozili.
Najvažnija funkcija metabolizma je regulisanje normalne koncentracije glukoze (homeostaza glukoze) za normalno funkcionisanje nervnog sistema. Na primer, hipoglikemija (smanjena koncentracija glukoze u krvi) vodi do smrti, zbog čega organizam reaguje različitim odbrambenim mehanizmima. Hiperglikemija (povećana koncentracija glukoze u krvi) vodi do dijabetesa.

METABOLIZAM UGLJENIH HIDRATA
• OH čine veći deo naše ishrane (60%).
• Poznajemo različite vrste OH koje organizam putem probavnih i metaboličkih puteva pretvara u glukozu.
• Nakon svakog obroka hrane koja sadrži OH, procenat glukoze u krvi se poveća.
Glukoza može da uđe u anabolički proces (glikogeneza), gde nastaje glikogen, ali i u kataboličke reakcije, u kojima se glukoza razlaže do vode i ugljen-dioksida. Shema glikogeneze:

Katabolički proces razgradnje glukoze odvija se u dve faze: prva je glikoliza (razgradnja glukoze do piruvata ili laktata). To je proces u kojem iz jedne molekule glukoze nastaju dve molekule piruvata ili laktata, ne zahteva kiseonik i dešava se u uslovima kada je u tkivima nedostatak kisika, a predstavlja jedini izvor energije za ta tkiva.
Dalja razgradnja glukoze dešava se u mitohondrijama. To su ćelijski organeli koji sadrže enzimske sisteme, u kojima se piruvat pretvara u ugljen-dioksid i vodu.
Ovi procesi su povezani sa sistemima u kojima pri razgradnji nastaje energija u obliku ATP-a (adenozin trifosfat). Neka tkiva nemaju mitohondrije i energiju stiču samo iz procesa glikolize, a u tim slučajevima govorimo o glikolitičkim tkivima. Među takve ćelije spadaju eritrociti, koji su najbrojnije ćelije u organizmu

PRESNOVA MAŠĆOBA
Mašće ili lipidi su spojevi koji uključuju: slobodne masne kiseline (SMK), glicerol ili estere ovih dvaju spojeva (trigliceridi), kao i holesterol i fosfolipide. Koncentracija masti u krvi se poveća nakon obroka koji sadrži masti. Pošto masti nisu topive u vodi, a plazma je vodena rastvorina, organizam ima razvijene sisteme za transformaciju masti u oblike koji omogućavaju njihov transport kroz krv. Suština ovih transformacija je sinteza lipoproteina, to su čestice čiji unutrašnji deo čine masti, a spolja su okružene proteinom, što im omogućava transport kroz krv. Masti koje se unose hranom u crijevnoj sluznici transformišu se u lipoproteine, koji se nazivaju hilomikroni.
Najvažniji katabolički put za SMK, koji se nalazi u mitohondrijama, je β-oksidacija, gde se SMK postepeno razgrađuju do molekule acetil-CoA. Drugi važan katabolički metabolički put SMK, koji se nalazi samo u ćelijama jetre, je stvaranje ketonskih tela iz acetil-CoA.
Za razliku od glukoze, kod koje se deo energije dobija i iz glikolize, kod masnih kiselina sva razgradnja do ugljen-dioksida i vode odvija se u mitohondrijama, zbog čega glikolitička tkiva ne mogu koristiti ovaj izvor energije. SMK mogu koristiti većina drugih tkiva, kao što su: skeletni mišići (brza vlakna), srčani mišić, jetra, bubrezi. Iznimku čine mozak, koji kao izvor energije koristi samo glukozu.

PRESNOVA BELJAKOVINA
Beljakovine koje unosimo hranom se u probavnom traktu razlažu na pojedinačne aminokiseline (AK), koje zatim ulaze u krv. AK mogu ući u anabolne i katabolne procese.
Anabolički put AK je sinteza beljakovina, složen proces koji se odvija u više faza. Upravo redosled AK i njihov broj daje svakoj beljakovini specifičnu strukturu, kao i druge osobine koje su važne za njihovu funkciju. Iako u ljudskom organizmu postoji 20 AK (11 neesencijalnih, koje organizam sam stvara, i 9 esencijalnih, koje unosimo hranom), zbog različitih redosleda AK i broja istih, postoji veoma mnogo različitih beljakovina. Pošto beljakovine u organizmu obavljaju tačno određenu funkciju, ne postoji posebna forma skladištenja kao što je slučaj sa ugljenim hidratima i mastima.

Aminokiseline mogu takođe ući u katabolne procese, gde se od aminokiseline dalje odcepljuje aminoskupina u obliku amonijaka (NH3). Toksični amonijak se u ciklusu ureje, koji se odvija u jetri, pretvara u manje toksičnu molekulu uree, koja se iz tela izlučuje putem urina.

GLUKONEOGENEZA
Poseban proces u organizmu, pri kojem dolazi do stvaranja glukoze iz neslatkoročnih izvora, naziva se glukoneogeneza. Poznajemo tri ključne neslatkoročne izvore, iz kojih u ljudskom organizmu možemo dobiti glukozu: beljakovine, glicerol i laktat. Proces glukoneogeneze je ključan za preživljavanje tokom posta, ali može takođe predstavljati problem, na primer, kod dijabetičara. Važno je znati da se u ljudskom organizmu iz masnih kiselina, koje predstavljaju najveći deo energetskih zaliha, putem bilo kojeg procesa ne može dobiti glukoza.

MEHANIZMI URAVNAVANJA PRESNOVE
Osnovni nivo regulacije metabolizma je hormonska regulacija, za koju su odgovorni metabolički hormoni:

A. INSULIN
Izlučuje ga pankreas, izlučuje se pri povišenoj koncentraciji glukoze.
a. Deluje na sve ćelije, posebno na jetrene, masne, skeletne mišiće, osim na nervne ćelije.
b. Uzrokuje pad koncentracije glukoze u krvi i njen pretvorbu u glikogen u jetri.

B. GLUKAGON
Izlučuju ga ćelije pankreasa. Efekti su suprotni od hormona insulina, izlučuje se pri smanjenoj koncentraciji šećera u krvi (hipoglikemiji).
• Deluje tako da u jetri ubrzava pretvorbu zaliha glikogena u glukozu i njeno izlučivanje u krv. Kada zalihe ponestanu, ubrzava izgradnju glukoze iz aminokiselina (glukoneogeneza). Takođe utiče na stvaranje glukoze razgradnjom masti (lipoliza).
• Deluje pretežno na jetrene ćelije.

C. ADRENALIN
Adrenalin je hormon i nervni prenosilac koji izlučuje nadbubrežna žlezda i posreduje u pretvorbi glikogena u glukozu. Ovaj proces se naziva glukoneogeneza i odvija se u jetri, u manjoj meri i u bubrezima. Sprečava hipoglikemiju tako što usporava izlučivanje insulina.

D. KORTIZOL
Izlučuju ga ćelije kore nadbubrežne žlezde. Spada u takozvane stresne hormone, jer se izlučuje u stresnim situacijama. Njegova funkcija je povećanje krvnog pritiska i krvnog šećera, kao i imunosupresija - smanjenje imunološkog odgovora na upalu. Kortizol priprema telo za akciju, kako bi se moglo adekvatno reagovati na stresnu situaciju. Klinički se koristi za preosetljivostne reakcije i upale.
• Ubrzava glukoneogenezu podstičući katabolizam proteina u skeletnim mišićima.
• Aktivira glukoneogeneze u jetri.

E. RASTNI HORMON
Izlučuju ga ćelije adenohipofize. Izuzetno se intenzivno izlučuje noću, tokom spavanja (REM faza spavanja).
Ima veoma važne zadatke: utiče na rast, razvoj i obnovu svih telesnih tkiva tokom svih životnih perioda, kao i na regulaciju metabolizma proteina, ugljenih hidrata i masti. Prirodno izlučivanje rasta hormona iz hipofize je najintenzivnije do 20. godine, a zatim količina hormona opada za 10-15% svake naredne decenije. Najveće izlučivanje se dešava tokom spavanja.
Poznati izraz da treba spavati kako bi se raslo ima endokrinološko poreklo. Teorija o mršavljenju tokom spavanja se takođe temelji na proizvodnji rasta hormona. Rastni hormon pospešuje rast mnogih tkiva u našem telu i sprečava hipoglikemiju - pad krvnog šećera.

PRESNOVNI CIKLUS

Presnovni ciklus se odvija u četiri faze:

1. Absorptivno razdoblje
Nastupa odmah nakon obroka, traje do 2 sata. U ovoj fazi prevladavaju efekti insulina: skladištenje viška energetskih izvora u energetske rezerve (glikogeneza, lipogeneza).

2. Postabsorptivno razdoblje
Mobilizacija zaliha glukoze (jetrena glikogenoliza) kako bi se sprečila hipoglikemija. Aktiviraju se hormoni metabolizma koji suprotnosti deluju na insulina (glukagon, kortizol, rastni hormon).
Ako ovo razdoblje traje duže od 12 sati nakon obroka, prelazi u:

3. Razdoblje kratkotrajnog posta
Nakon 1 nedelje prelazi u:

4. Razdoblje dugotrajnog posta
Mehanizmi koji štite od hipoglikemije su toliko efikasni da osoba koja potpuno posti ne umre od hipoglikemije, već od sekundarnih poremećaja, kao što je ubrzana razgradnja proteina.

Metabolizam potrebnih energija za održavanje osnovnih životnih funkcija (rad srca, nervnog sistema, disanje) naziva se bazalni metabolizam. Bazalni metabolizam zavisi od: starosti, pola, rase, hormona štitaste žlezde koji regulišu bazalni metabolizam, kao i od fizičkog rada koji obavljamo.
Procese u kojima se dobija energija za obavljanje rada nazivamo energetskim metabolizmom. Najveća količina energije se troši za mišićni rad.

Reprodukcija

Uloga muškog i ženskog reproduktivnog sistema je nastavak vrste, tako da stvore potomke sa drugačijom kombinacijom gena nego što su u njihovim ćelijama. Oba roditelja se genetski razlikuju. To znači da imaju različite gene za iste osobine. Zbog različitih polnih gena, kod žene se razvijaju ženski polni karakteristike, dok se kod muškaraca razvijaju muški. Ove razlike se pojavljuju kako u primarnim, tako i u sekundarnim polnim karakteristikama. Primarni polni karakteristike se manifestuju u polnim organima, jer su ženski polni organi razvijeni drugačije od muških. Zbog toga, u ženskim polnim organima mogu nastajati jajašca, dok u muškim nastaju spermatozoidi. Pored toga, žleze ženskih polnih organa proizvode ženske polne hormone, dok muške polne žleze proizvode muške polne hormone. Razlike u hormonima dovode do razvoja različitih polnih karakteristika, koje se kod žena manifestuju kao povećanje grudi, rast stidnih i pazušnih dlaka, nakupljanje telesne masti na bokovima, bedrima i stomaku, dok se kod muškaraca manifestuju kao povećanje testisa, tanjenje kože skrotuma, povećanje genitalnog uda, rast dlaka na stidnom delu, licu, ispod pazuha, dublji glas, jačanje mišića i kostiju. Sekundarni polni karakteristike se pojavljuju tokom puberteta i označavaju početak polne zrelosti.
Izražavanje primarnih polnih karakteristika zavisi od gena na polnim hromozomima. 23. hromozomski par se naziva polni hromozomski par, a hromozomi koje formiraju nazivaju se polni hromozomi. Ženski organizam ima dva identična hromozoma XX, dok muški organizam ima dva različita hromozoma XY. Njihova raznolikost dovodi do izražavanja različitih gena i posledično do različitih fizioloških procesa.

URAVNAVANJE SPOLNE FUNKCIJE

MUŠKARCI

Testis je muška spolna žlezda koja proizvodi spolne ćelije i spolne hormone. U poslednjem mesecu razvoja u materici spušta se u skrotum, što je važno jer održava temperaturu od 2-3°C nižu u testisima i omogućava nastanak spermatozoida – spermatogenezu, koja traje od puberteta do pozne starosti.

Muški spolni hormon testosteron nastaje u Leidigovim ćelijama u testisima, a njegovo lučenje reguliše LH hormon iz adenohipofize.

Upravljanje muškom spolnom funkcijom: Hipotalamus luči hipofizne gonadotropine, FSH, koji stimulišu spermatogenezu, i LH, koji stimuliše sintezu testosterona u testisima. Lučenje LH reguliše hipotalamus preko gonadoliberina. Takođe, testosteron stimuliše nastajanje spermatozoida.

Glavne funkcije testosterona: a. Stimulacija diferencijacije i rasta muških spolnih organa i spermatogeneze. b. Razvoj sekundarnih spolnih karakteristika u pubertetu. c. Stimulacija rasta skeleta i skeletnih mišića. d. Ubrzanje bazalnog metabolizma. e. Uticaj na ponašanje i seksualni nagon.

ŽENE

ENDOKRINO UPRAVLJANJE RADA JAJNIKA

Jajnik je ženska spolna žlezda, sa nekoliko hiljada jajnih folikula koji proizvode jajne ćelije. Za rast jajnih folikula odgovoran je FSH hormon. Ovaj hormon takođe podstiče proizvodnju hormona estrogena. Pored estrogena, jajnici proizvode još jedan spolni hormon - progesteron.

RITMIČNO UPRAVLJANJE ŽENSKIM SPOLNIM CIKLUSOM: MENSTRUALNI CIKLUS

Od puberteta, koji označava početak plodnog perioda, do menopauze, koja označava njegov kraj, svaka meseca sazri jedno jajce koje se jednom oslobodi iz jednog jajnika, a drugi put iz drugog. Ovaj proces nazivamo ovulacijom. Zrenje i oslobađanje jajnih ćelija regulišu hormoni iz hipofize. Istovremeno se materica priprema za mogućnost prijema oplođenog jajčeta. Promene u sluznici materice takođe se događaju pod uticajem hormona koji dolaze iz jajnika. To znači da se ženski spolni ciklus dešava svakog meseca u dva organa: u jajniku i materici. Zbog toga se kod žene govori o dva ciklusa koja se odvijaju na dva mesta i koja su usko povezana: prema promenama u jajnicima govorimo o (ovarijskom ili jajničkom ciklusu), a prema promenama u sluznici materice govorimo o (endometrijskom ciklusu).

Pošto je menstrualni ciklus vidljiv, dok je ovarijski ciklus nevidljiv, u razmatranju ovih događaja govori se samo o menstrualnom ciklusu.

MENSTRUACIJSKI CIKLUS

PROMENE ENDOMETRIJUMA TOKOM MJESEČNOG CIKLUSA

Jajnik izlučuje hormone koji utiču na endometrij – sluznicu materice, kako bi se pripremila za oplodnju ili implantaciju oplođenog jajčeta. Zbog estrogena i progesterona, endometrij se menja tokom ciklusa od 28 dana.

Početak menstrualnog ciklusa javlja se na dan krvarenja. Prvog dana krvarenja povećava se lučenje FSH i LH hormona. FSH ubrzano razvija nekoliko jajnih folikula. Kada količina hormona LH poraste (uzrokovano povećanom koncentracijom estrogena iz jajnika), prvi deo događaja u jajniku se završava, jer ovaj hormon izaziva ovulaciju, tj. oslobađanje jajne ćelije iz folikula. To se dešava u sredini menstrualnog ciklusa (ovulacija). Puknuti folikul se pod uticajem LH menja u žuto telo. Žuto telo izlučuje hormon progesteron, koji utiče na sluznicu materice da počne da nakuplja hranljive materije, a takođe uzrokuje i smanjenje hormona iz hipofize.

Mesečni ciklus se sastoji od tri faze:

MENSTRUACIONA FAZA: (1-4. dan ciklusa)
Ova faza nastupa ako ne dođe do oplodnje. Zbog kontrakcije krvnih sudova dolazi do ishemije, krvni sudovi umiru, a u endometrijumu dolazi do krvarenja koje izaziva njegovo ljuštenje. Na kraju ove faze ostaje samo bazalni sloj endometrijuma.

PROLIFERATIVNA FAZA: (5-14. dan)
Pod uticajem estrogena dolazi do povećanja proliferacije žlezda, vezivnog tkiva i krvnih sudova u endometrijumu. Žlezde i krvni sudovi postaju ravni.

SEKRETORNA FAZA: (15-28. dan)
Progesteron izaziva zadebljanje endometrijuma koji postaje dobro prokrvljen. Žlezde se uvijaju, a arterije se kontrahuju.

Glavne funkcije ženskih spolnih hormona:

Estrogen:
a. Izaziva zadebljanje sluznice materice
b. Podstiče sazrevanje jajnih ćelija
c. Stimuliše razvoj ženskih sekundarnih spolnih karakteristika
d. Uticao je na sluznicu materice kako bi održala trudnoću nakon oplodnje
Progesteron:
a. Podstiče rast izlučnih ćelija u sluznici materice
b. Stvara uslove u materici koji podržavaju trudnoću

3. TRUDNOĆA
Trudnoća traje od oplodnje jajne ćelije do porođaja (38-40 nedelja).

4. OPLODITE
Do oplodnje dolazi u spoljnjoj trećini jajovoda, a razlog za to je razlika u brzini kretanja jajne ćelije i spermatozoida. Od nekoliko stotina miliona spermatozoida, samo nekoliko hiljada stigne do jajnika. Hemijske promene u ovojnici spermatozoida, koji prvi dođe u kontakt sa ćelijskom membranom jajne ćelije, onemogućavaju ulazak drugim spermama. Spermatozoidi privlače hemijske supstance koje proizvodi jajna ćelija.

5. Sopstvena jajna ćelija koja se oslobađa tokom ovulacije, hvataju fimbrije jajovoda. S obzirom na to da jajna ćelija, kao i spermatozoidi, nema motoričke organele i ne može se kretati samostalno, ona se pomera kroz jajovod pomoću ritmičkih pokreta glatkog mišića. Oplodnja se događa u gornjoj trećini jajovoda, i tako se prema materici pomera već oplođena jajna ćelija. Ako jajna ćelija nije oplođena, ona umire u periodu od 24-48 sati, dok u suprotnom počinje razvoj novog organizma.

6. Spojeni gameti koji se u jajovodu počinju deliti, postepeno formiraju višećelijsku strukturu koja se naziva morula (nastaje 4. dana nakon oplodnje). Kada morula stigne do materice, naziva se blastocista. Ova blastocista se sastoji od spoljnog sloja trofoblastnih ćelija, iz kojih će se razviti posteljica, i unutrašnjeg skupa ćelija, iz kojih će se razviti plod. Blastocista je u materici već spremna da se usadi u materičnu sluznicu (koja je već pripremljena za prihvat ploda). Tokom naredne nedelje blastocista se duboko usađuje u sluznicu, što nazivamo začećem. Ubrzo, materična sluznica postaje premala da bi nastavila da snabdeva embrion hranljivim materijama, pa se blastocista usađuje dublje i počinje da se hrani hranljivim materijama koje se otpuštaju tokom razgradnje okolnog tkiva. Nakon nekoliko nedelja, razvoj posteljice postaje neophodan za dalji rast i razvoj ploda.

7. Posteljica se razvija tokom trećeg trimestra i počinje da izlučuje hormone. Rumeno telo u jajniku postaje vrlo malo i više ne može da proizvodi dovoljno estrogena i progesterona da bi održalo trudnoću. Količina ovih hormona raste do kraja trudnoće. Hormoni posteljice takođe pripremaju mlečne žlezde za lučenje mleka.

8. Takođe, tokom trudnoće, estrogen i progesteron inhibiraju lučenje FSH i LH iz adenohipofize, pa se nijedan jajni folikul ne razvija i ne prelazi u fazu ovulacije.

9. Za očuvanje trudnoće potrebne su visoke koncentracije estrogena i progesterona. Kada se blastocista usadi, posteljica počinje da proizvodi horionski gonadotropin (hCG), koji deluje slično LH i održava funkciju žutog tela koje izlučuje estrogen i progesteron. Testovi na trudnoću temelje se na detekciji prisustva hCG u urinu. Koncentracija hCG je najviša u 6. nedelji trudnoće, a zatim opada i ostaje niska do kraja trudnoće. Posteljica održava visoke koncentracije estrogena i progesterona.

10. Funkcije posteljice: a. Razmena hranljivih materija i gasova između majke i ploda
b. Uklanjanje otpadnih proizvoda iz metabolizma ploda
c. Delimična zaštita od štetnih supstanci koje cirkulišu u majčinom krvotoku
d. Važna endokrina funkcija (izlučivanje estrogena i progesterona).
Progesteron sprečava kontrakcije mišićnog sloja materice, jer bi one mogle dovesti do pobačaja

Promene u trudnoći:

a. Jutarnja mučnina (posledica povećanja hCG hormona u prvom trimestru), dok u kasnoj trudnoći može doći do zapor.
b. Štitna žlezda povećava proizvodnju tiroksina, što povećava metabolizam.
c. Povećanje minutnog volumena srca (MVS) do 40% već od 20. nedelje trudnoće.
d. Povećanje zapremine krvi za 20% u drugoj polovini trudnoće.
e. Plućna kapacitet opada jer u kasnoj trudnoći trbušni organi pomeraju dijafragmu naviše, ali se povećava brzina disanja. Zbog doprinosa metabolizma ploda, ukupna potrošnja O2 i stvaranje CO2 raste, a minutni volumen disanja povećava se za 20%.
f. Povećana aktivnost bubrega (reapsorpcija vode i NaCl u bubrezima).
g. Povećana materica, koja pritisne mokraćni bešič, uzrokuje učestalo mokrenje.
h. Povećanje prehrambenih potreba, a ako dođe do deficita, trudnica je više pogođena nego plod.
i. Povećanje telesne mase, delimično zbog težine ploda, posteljice, amnionske tečnosti, povećanja grudi i povećanja telesne mase trudnice. 2/3 povećane telesne mase je posledica zadržavanja tečnosti u organizmu.
j. Povećanje materice (sa 30g pre trudnoće na 1000g na kraju trudnoće). Ovo je rezultat hipertrofije (povećanje veličine ćelija) i hiperplazije (nastanak novih ćelija) mišićnog sloja materice.

Porod

Porod običajno začne okoli 40. tedna nosečnosti. Ob koncu nosečnosti se koncentracija progesterona iz posteljice zmanjša, medtem ko količina estrogena ostaja visoka, kar povzroči začetek krčenja gladkih mišic stene maternice. Plod se običajno obrne z glavo navzdol. Porod delimo v tri faze:

1. Prva faza (8-24 ur):
Ustje materničnega vratu se močno razširi, kar sproži izločanje hormona oksitocina iz hipofize, ki dodatno spodbuja krčenje maternice.

2. Druga faza (30-90 minut):
Popolna dilatacija ustja materničnega vratu, kar se konča s porodom ploda. Raztezanje nožnice sproži krčenje trebušnih mišic, kar poveča tlak v trebušni votlini in pomaga pri iztisu ploda.

3. Tretja faza (15-30 minut):
Porod posteljice. Krčenje maternice ohranja izgubo krvi pod 500 ml, kar omogoči normalno krvno oskrbo.

Po porodu sledi dramatičen padec plazemskih koncentracij estrogena in progesterona zaradi izgube posteljice in usihanja rumenega telesca, kar povzroči, da maternica postane manjša in se vrne na svojo normalno velikost.

V nekaj dneh po porodu se dihalni in krvni obtok novorojenčka prilagodita potrebam samostojnega življenja na zemlji.

Krvni obtok ploda in novorojenčka:

Krvni obtok človeškega ploda se močno razlikuje od krvnega obtoka po rojstvu. Razlike so predvsem v tem, da plod ne uporablja svojih pljuč za dihanje. Plod je oskrbljen s kisikom in hranili preko posteljice in popkovnice. Krvni obtok se spremeni, ko novorojenček prvič vdihne po porodu.

Zunanji tlak na pljuča se močno zmanjša, kar omogoči, da več krvi priteče v desni atrij in desni ventrikel ter v pljučno arterijo. Skozi ovalno odprtino, ki povezuje oba atrija, teče manj krvi iz desnega v levi atrij. Zvišan tlak v levem atriju in znižan tlak v desnem ventriklu potisneta prvi prekat proti drugemu prekatu, kar povzroči zaprtje ovalne odprtine. Sčasoma ta odprtina zaraste, tako da ostane le še ovalna jamica.

Porod

Porod obično počinje oko 40. nedelje trudnoće. Na kraju trudnoće koncentracija progesterona iz posteljice opada, dok količina estrogena ostaje visoka, što izaziva početak kontrakcija glatkih mišića zida materice. Plod je obično okrenut glavom prema dole. Porod se deli u tri faze:

1. Prva faza (8-24 sata):
Ustje materičnog vrata se jako proširuje, što izaziva lučenje hormona oksitocina iz hipofize, koji dodatno podstiče kontrakcije materice.

2. Druga faza (30-90 minuta):
Potpuno otvaranje materičnog vrata, što se završava porođajem ploda. Proširenje vagine izaziva kontrakcije trbušnih mišića, što povećava pritisak u trbušnoj šupljini i pomaže pri izbacivanju ploda.

3. Treća faza (15-30 minuta):
Porod posteljice. Kontrakcije materice održavaju gubitak krvi ispod 500 ml, što omogućava normalnu cirkulaciju.

Nakon poroda dolazi do dramatičnog opadanja plazma koncentracija estrogena i progesterona usled gubitka posteljice i opadanja žutog tela, što dovodi do smanjenja materice na normalnu veličinu.

U nekoliko dana nakon poroda, disanje i krvna cirkulacija novorođenčeta prilagođavaju se potrebama samostalnog života.

Krvna cirkulacija ploda i novorođenčeta:

Krvna cirkulacija ljudskog ploda se drastično razlikuje od krvne cirkulacije nakon poroda. Razlike se odnose na to da plod ne koristi svoja pluća za disanje. Plod je snabdeven kiseonikom i hranljivim materijama preko posteljice i pupčane vrpce. Krvna cirkulacija se menja kada novorođenče prvi put udahne nakon poroda.

Spoljni pritisak na pluća se značajno smanjuje, što omogućava da više krvi dolazi u desnu atrijumu i desni ventrikul, kao i u plućnu arteriju. Kroz ovalni otvor, koji povezuje oba atrijuma, teče manja količina krvi iz desne u levu atrijumu. Povećen pritisak u levom atrijumu i smanjen pritisak u desnom ventrikulu tera prvi prekat prema drugom, što uzrokuje zatvaranje ovalnog otvora. S vremenom ovaj otvor zarasta i ostaje samo ovalna jama.

Pokretači puberteta

Pubertet je period kada se definitivno razvijaju spolni znaci i sazrevaju spolni organi, koji već omogućavaju spolno razmnožavanje. Počinje u biološki određenom vremenu (između 10. i 15. godine), kada hipotalamus počne izlučivati plazemske koncentracije gonadotropnih hormona (hormoni koji podstiču razvoj jajničkog folikula - FSH i luteinizirajući hormon - LH). Izlučivanje oba hormona je pod kontrolom gonadoliberina, koji izlučuje hipotalamus. LH i FSH stimulišu jajnike i testise da počnu razvijati spolne ćelije i povećaju izlučivanje spolnih hormona.
Telesni znaci:
• Ubrzan rast, povećanje testisa kod dečaka, pojava dlakavosti, povećanje broja spermatozoida, što povećava plodnost kod muškaraca.
• Kod devojčica pojavljuje se dlakavost, povećanje grudi, pojava prve menstruacije, menarha, ubrzan rast tela.

FIZIČKA NAPREZANJA
Fizičko naprezanje je stanje koje zahteva prilagođavanje celokupnog organizma, i to u veoma različitim merama, zavisno od vrste, intenziteta i trajanja vežbanja.

AUTOREGULACIJA PROTOKA KRVI KROZ MIŠIĆ
Za aerobni metabolizam u mišiću potrebno je da postoji adekvatan dotok kiseonika i hranljivih materija, što znači da je potreban i odgovarajući dotok krvi. Protok krvi zavisi od otpora u krvnim sudovima, koji je u mirovanju velik, zbog čega je protok krvi kroz mišić mali. Na početku mišićnog rada otpor opada, a započinje vazodilatacija (širenje arteriola i prekapilarnih sfinktera), što olakšava razmenu materija kroz kapilarnu membranu. To znači da aktivno tkivo lokalno reguliše protok krvi promenom otpora.

SRCE I KRVOŽILNI SISTEM TOKOM NAPREZANJA
Pošto je pri fizičkom naporu (trčanje) aktivno mnogo mišića, moglo bi doći do opasnog pada arterijskog pritiska usled autoregulacije u samim mišićima. To se u normalnim uslovima ne dešava, jer se baroreceptori reaguju na smanjenje arterijskog pritiska. Kao posledica toga, povećava se simpatička stimulacija srca, što dovodi do povećanja frekvencije i zapremine otkucaja srca, što znači da se povećava kapacitet pumpanja srca.
Istovremeno, zbog simpatičnih efekata na krvne sudove, znatno se povećava otpor u onim delovima krvnih sudova koji nisu ključni za akutnu preživljavanje: probavni sistem, bubrezi, koža, sužavaju se vene, što gura krv prema srcu – povećava se venski priliv. Zbog povećanog venskog priliva i kapaciteta pumpanja srca, povećava se minutni volumen srca, koji može da dostigne i 6 puta veće vrednosti od normalnih. Ovo dovodi do povećanja arterijskog pritiska, koji opskrbljuje vitalne organe tokom fizičkog napora.
Sposobnost za aerobnu fizičku aktivnost je ključna za sposobnost da se minutni volumen srca prilagodi potrebama celokupnog organizma.

POKRIVANJE POTREBA ZA O2 ZA AEROBNI METABOLIZAM U AKTIVNIM MIŠIĆIMA
Fizičko naprezanje je povezano sa povećanjem plućne ventilacije. Aktivni mišić povećava unos O2 iz krvi, što smanjuje afinitet Hb - hemoglobina prema O2 (pogledajte krivulju vezivanja kisika na hemoglobin).
U mišiću se nalazi Mb - mioglobin (crveni pigment), koji ima veći afinitet prema O2 nego Hb, zbog čega će Mb preuzeti kisik od Hb.

HRANLJIVE MATERIJE ZA MIŠIĆNI RAD
Za fizičko naprezanje potrebno je imati dovoljnu količinu hranljivih materija za mišiće (glikogen, glukozu iz jetre i slobodne masne kiseline). Udeo ovih hranljivih materija koji doprinosi stvaranju energije za mišićni rad zavisi od trajanja i intenziteta naprezanja.
Prvo je najvažniji izvor energije glikogen u samom mišiću, koji se razgrađuje u prvim minutima vežbanja. Sa nastavkom mišićnog naprezanja postaju važniji drugi izvori: glukoza iz krvi i slobodne masne kiseline pri dužem naporu (posle 50 minuta). Sa produžavanjem napora, slobodne masne kiseline doprinosiće sve većem udelu energije. Povećano unos glukoze u mišiće nastavlja se i nakon završetka napora.

URAVNAVANJE TELEŠNIH TEKOČIN I TERMOREGULACIJA TOKOM NAPORA

1. SMANJENJE NASTANKA URINA
Smanjuje se protok krvi kroz bubrege zbog vazokonstrikcije, povećava se izlučivanje renina, koji zadržava so i vodu u telu, pa se uprkos velikom gubitku tečnosti i soli znojenjem održava normalan volumen krvi.

2. TERMOREGULACIJA:

· 80% metaboličke energije koja se oslobađa u aktivnom mišiću gubi se u obliku toplote. Temperatura u mišiću i krvi raste, a pri dužem naporu temperatura jezgra tela može da se poveća za nekoliko stepeni.

· Pri povećanom naporu postoji veća potreba za otpuštanjem toplote, zbog čega se povećava znojenje i isparavanje znoja kroz kožu. Efikasnost otpuštanja toplote zavisi od spoljašnjih faktora (temperatura, vlažnost).

· Povezanost intenzivnog napora sa nepovoljnim spoljnim faktorima za otpuštanje toplote može dovesti do prekomernog zagrevanja organizma i razvoja toplotnog udara.

TRENING I UČINCI REDOVNE FIZIČKE AKTIVNOSTI

U današnjem društvu mnoge zdravstvene probleme možemo povezati sa fizičkom neaktivnošću, pa su učinci redovne fizičke aktivnosti poželjni i korisni.
Redovni fizički napori odgovarajuće intenzivnosti utiču na funkcionisanje organizma. Efekti treninga se akumuliraju, a za povećanje aerobne izdržljivosti potrebna je tri puta nedeljno trening po najmanje 20 minuta. Za zdravlje se preporučuje umerena fizička aktivnost svaki dan od 30 do 60 minuta.
Različite vrste vežbi različito utiču na razvoj motoričkih sposobnosti, mišićne snage i izdržljivosti.

Učinak vežbanja na:

MIŠIĆE:

· Hipertrofija (povećanje mišićne mase)

· Povećava se gustoća kapilara

· Povećava se sadržaj oksidativnih enzima

· Povećava se sadržaj mioglobina

SRCE:

· Smanjuje se frekvencija srca kako u mirovanju, tako i pri naporu

PSIHOLOŠKO STANJE:

· Poboljšava se osećaj dobrostanja

MRŠAVLJENJE:

· Redovan trening povećava bazalni metabolizam i time utiče na smanjenje telesne težine.

AKTIVNI MIŠIĆ PROIZVODI VAŽNE SUBSTANCE - (IL-6)
Tokom mišićnog rada izlučuju se takozvani citokini, među kojima je najvažniji mišićni citokin ili miokin, interleukin-6 (IL-6). IL-6 nastaje tokom fizičke aktivnosti, a njegova proizvodnja se povećava još 30 minuta nakon fizičkog napora. Ovaj citokin pospešuje oksidaciju masti, formiranje glikogena u jetri i ima mnoge protivupalne efekte.

IL-6 deluje protivnetno v kontekstu vežbanja. To uravnava odgovor našeg imunološkog sistema. Na osnovu toga, istraživači su zaključili da je fizička aktivnost ključna tačka za regulisanje funkcije imunološkog sistema i kroničnih upala. Iz komunikacije između skeletnih mišića i imunološkog sistema je jasno da se mišići ponašaju kao pokretači imunološkog sistema.

Takođe postoji korelacija između mišićne mase i bolesti. Gubitak mišićne mase zbog bolesti može biti od 5 do 10 puta veći nego u fazi mirovanja. Studije koje su proučavale glad i izgladnjivanje su pokazale da bolest može uzrokovati do 40% gubitka mišićne mase, što ozbiljno ugrožava naše zdravlje. Zbog toga se smatra da mišićna masa igra veliku i važnu ulogu u očuvanju funkcije imunološkog sistema.

Mišićni citokini ili miokini takođe imaju važnu ulogu u energetskom metabolizmu putem svojih endokrinih efekata, među kojima su IL-6 i IL-15 najvažniji. IL-6 deluje kao hormon i omogućava „komunikaciju“ između mišića, jetre, masnog tkiva i mozga. Verovatno je glavna funkcija IL-6 uloga senzora za „gorivo“. On je u vrlo uskoj vezi sa zalihama glikogena u mišićima. Što je manja količina glikogena u mišićima, viši je nivo IL-6. Njegova uloga u jetri je povećanje glukoneogeneze, glikogenolize (razgradnja) i lipolize, čime se povećava dostupnost glukoze i masnih kiselina.

IL-6 i IL-15 zajedno stimulišu oksidaciju masti u masnom tkivu i mišićima. IL-15 posebno utiče na masno tkivo koje se nakuplja oko stomaka, a takođe podstiče rast mišićne mase.

FIZIČKI NAPOR
INTENZIVAN FIZIČKI NAPOR
Profesionalni sportisti zbog treninga na granici svojih sposobnosti češće oboljevaju, posebno od infekcija. Intenzivan fizički napor zahteva temeljnu reorganizaciju telesnih funkcija, promenu potrošnje energetskih materija i promenjenu metabolizam. Rekreativni sportista obično ne želi gurnuti svoje telo do njegovih krajnjih granica, stoga treba da se drži sigurnih granica umerenosti kako bi izbegao preopterećenje koje bi moglo da ga odvede u bolest. Preterivanje je patofiziološko stanje u kojem se hronično povećavaju stresni hormoni i upalne supstance koje menjaju normalnu regeneraciju organizma. Zato je kod treninga profesionalnih sportista potrebna posebna pažnja i odgovarajući sistem fizioloških merenja, kako bi se sprečilo da sportista oboli kada se telo nakon treninga ne može uspešno regenerisati.

AKUTNI EKSTREMNI NAPORI
Smanjuju imunološke sposobnosti i povećavaju osetljivost na infekcije, a mogu i produžiti rehabilitaciju nakon povreda. Imunodepresija usled fizičkog napora najbolje se izražava pri kontinuiranom i dugotrajnom naporu od 1,5 sati sa umerenim do intenzivnim intenzitetom (55-75% aerobne sposobnosti, kada sportista ne unosi ugljene hidrate). U ovom slučaju, prirodni imunitet i adaptivna imunost su ugroženi. Uzrok akutne imunodepresije su hormonske promene tokom napora (kortizol i adrenalin), povećana koncentracija reaktivnih oksidacionih supstanci i promene u koncentraciji upalnih citokina.

UMERENI FIZIČKI NAPORI
Nakon nekoliko nedelja redovnog i umerenog fizičkog vežbanja, kod osoba koje su prethodno bile fizički neaktivne, dolazi do povećanja nivoa IgA u pljuvački, a istovremeno se smanjuje učestalost oboljevanja od infekcija gornjih disajnih puteva.
Redovno i umereno vežbanje je važno za zdravlje i zbog toga što ima protivupalni učinak (pogledajte IL-6 gore). Takođe, redovno vežbanje smanjuje udeo visceralne masti, koja se nakuplja kod fizički neaktivnih pojedinaca. Visceralna mast je povezana sa hroničnim sistemskim upalama i određenim bolestima, kao što su neurodegeneracija, povećana incidencija tumora, insulinska rezistencija, ateroskleroza.
Fizičko vežbanje je nezavistan preventivni faktor u nastanku raka debelog creva, raka dojke nakon menopauze, raka endometrijuma, pluća i pankreasa.

FIZIČKA SPOSOBNOST I HOMEOSTAZA
Fizičku sposobnost stičemo odgovarajućim sportskim treningom. Napredak u tome možemo meriti metodama. Odgovarajuća fizička sposobnost omogućava organizmu da održi odgovarajući nivo otpornosti. Sticanjem telesne kondicije jačamo i mišiće, koji su glavni rezervoar hranljivih materija tokom bolesti, a takođe, svojom masom i bazalnim metabolizmom sprečavaju biokemijske promene u telu koje tokom bolesti uzrokuju probleme, slabost, loše raspoloženje i iscrpljenost.
Osobe koje su pod hroničnim stresom imaju glavne fiziološke parametre koji pokazuju smanjenje homeostatskog rezervnog kapaciteta organizma. Među njima su najkarakterističniji pad mišićne mase, povećanje udelа masti, smanjena tolerancija na glukozu, loše regulisanje nivoa šećera u krvi i lipida. Pokazatelji fizičke sposobnosti (testovi) se drastično smanjuju.