Vegetative Physiologie

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1 Gerhard Thews Peter Vaupel Vegetative Physiologie Dritte, völlig überarbeitete und ergänzte Auflage Mit 200 vierfarbigen Abbildungen und 55 Tabellen Technische Universität Darmstadt FACHBEREICH 10 BIOLOGIE B M> U o t h e k. Schnittspahnstraße 10 D Darmstadt Inv.-Nr. Springer

2 1 Stoff- und Flüssigkeitstransport 1.1 Aufbau der Zellmembran Stofftransport Diffusion Transportproteine Transport in Vesikeln Membranpotential Flüssigkeitstransport Osmose Filtration 15 2 Signaltransduktion 2.1 Aktivierung von G-Proteinen Intrazelluläre Botenstoffe Zyklisches Adenosinmonophosphat (camp) Inositolphospholipid-Metabolite Weitere Transduktionssysteme 21 3 Regelprozesse 3.1 Grundbegriffe der Regeltechnik Physiologische Regelkreise 25 4 Blut und Abwehrfunktionen 4.1 Blutvolumen und Hämatokrit Blutvolumen Hämatokrit 31 VII

3 4.2 Blutplasma Plasmaelektrolyte ; Plasmaproteine Weitere Plasmabestandteile Erythrozyten Zahl und Morphologie der Erythrozyten Osmotische Formänderungen und Hämolyse Bildung, Lebensdauer und Abbau der Erythrozyten Blutkörperchensenkungsgeschwindigkeit Hämoglobin Aufbau und spektrale Eigenschaften des Hämoglobins Hämoglobinkonzentration des Blutes und Erythrozyten-Kenngrößen Leukozyten Leukozytenkonzentration und Differentialblutbild Granulozyten Lymphozyten Monozyten Hämatopoietische Wachstumsfaktoren Abwehrfunktionen des Blutes Unspezifische humorale Abwehr Unspezifische zelluläre Abwehr Spezifische humorale Abwehr Spezifische zelluläre Abwehr Überempfindlichkeitsreaktionen Immunität und Immunisierung Immuntoleranz und Autoimmunität Blutgruppen ABO-System Rhesus-System Transfusionszwischenfalle Thrombozyten und Hämostase Thrombozyten Primäre Hämostase Sekundäre Hämostase 83

4 4.9.4 Fibrinolyse Störungen der Hämostase, therapeutische Gerinnungshemmung und Funktionsprüfungen ; Herzfunktion 5.1 Erregungsprozesse im Herzen Erregungsbildung und Erregungsausbreitung Aktionspotentiale Ektope Erregungsbildung Elektromechanische Kopplung und Beeinflussung der Herzaktion Elektromechanische Kopplung Ionäle Einflüsse auf Erregung und Kontraktion Nervale Beeinflussung der Herzaktiqn Elektrokardiogramm (EKG) Grundlagen der Elektrokardiographie Vektorielle Interpretation des EKG-Verlaufs EKG-Ableitungen Pathologische EKG-Formen Mechanik der Herzaktion...: Klappenfunktion und Phasen der Herztätigkeit Anpassung der Herzaktion Signale der Herzaktion, Energetik der Herzaktion Herzarbeit und Herzleistung Blutversorgung und Energiegewinnung des Myokards Blutkreislauf 6.1 Aufbau des Gefäßsystems und Strömungsgesetze Aufgaben und Gliederung des kardiovaskulären Systems Gesetzmäßigkeiten der Strömung im Gefäßsystem 150

5 6.2 Arterielles Gefäßsystem Dehnbarkeit und rhythmische Füllung des Arteriensystems Arterielle Druck- und Strompulse Drücke im arteriellen Gefäßsystem MikroZirkulation Funktionen und Aufbau der terminalen Strombahn Stoff- und Flüssigkeitsaustausch, Lymphdrainage Venöses System Drücke im Venensystem Venöser Rückstrom zum Herzen Funktionelle Organisation des kardiovaskulären Systems Verteilung des Blutvolumens Widerstands- und Druckverteilung Strömungsgeschwindigkeiten und Kreislaufzeiten Organdurchblutung und Durchblutungsregulation Neuronale Kontrolle des Gefäßtonus Myogene Autoregulation Lokal-chemische und hormonale Durchblutungsregulation Endothelvermittelte Durchblutungsregulation Durchblutung spezieller Organe Messung der Strömungsgeschwindigkeit und der Volumenstromstärke Regulation des Blutkreislaufs Mechanismen zur kurzfristigen Blutdruckregulation Mechanismen zur mittelfristigen Blutdruckregulation Mechanismen der langfristigen Blutdruckregulation Zentrale Kontrolle des Kreislaufs Kreislaufumstellungen 207

6 6.8 Pathophysiologische Aspekte Krankhafte Veränderungen des arteriellen Blutdrucks Schock, Plazentarer und fetaler Kreislauf Plazentakreislauf Fetaler Kreislauf Atmung 7.1 Funktionelle Morphologie des Respirationstrakts Atmungsexkursionen des Thorax Funktion der Atemwege Funktion der Alveolen Ventilation Lungen- und Atemvolumina Toträume Atemzeitvolumen und alveoläre Ventilation Atmungsmechanik Elastische Atmungswiderstände Viskose Atmungswiderstände Atmungszyklus Ventilationsstörungen und Funktionsprüfungen Austausch der Atemgase Zusammensetzung des alveolären Gasgemisches Diffusion der Atemgase Lungenperfusion und Arterialisierung des Blutes Lungenperfusion Arterialisierung des Blutes Zentrale Rhythmogenese und Atmungsregulation Rhythmogenese der Atmung Chemische Kontrolle der Atmung Reflektorische und zentrale Kontrolle der Atmung 256 XI

7 7.7 Atemgastransport des Blutes Physikalische Löslichkeit der Atemgase Hämoglobin-Sauerstoff-Bindung Kohlendioxidtransport des Blutes Gewebeatmung Sauerstoffversorgung der Organe und Gewebe Störungen der Sauerstoffversorgung Höhenphysiologie Akut-Reaktionen auf höhenbedingten O 2 -Mangel Höhenakklimatisation Energiehaushalt und Arbeitsphysiologie 8.1 Energiehaushalt Energieumsatz der Zellen Umsatzgrößen des gesamten Organismus Messung des Energieumsatzes Arbeitsphysiologie.. / Grundlagen der Arbeitsphysiologie Organfunktionen bei dynamischer Arbeit Organfunktionen bei statischer Arbeit :4 Reaktionen auf psychische Belastungen Leistungsbeeinflussende Faktoren Messung der Leistungsfähigkeit Wärmehaushalt 9.1 Grundlagen des Wärmehaushalts Homoiothermie Körpertemperatur Wärmebildung und innerer Wärmestrom Wärmebildung Wärmetransport im Körper Wärmeabgabe an die Umgebung Mechanismen der Wärmeabgabe Wärmeabgabe und Umweltfaktoren 311

8 9.4 Thermoregulation Glieder und Funktion des Temperaturregelkreises Thermoregulation des Neugeborenen Akklimatisation Pathophysiologie der Thermoregulation Ernährung 10.1 Energetische Aspekte der Ernährung Nährstoffe als Energiequellen Austauschbarkeit und umsatzsteigernde Wirkung der Nährstoffe Nährstoffe Kohlenhydrate Fette Eiweiße Vitamine Bedeutung und Einteilung der Vitamine Vitamine in tabellarischer Übersicht Antivitamine ' Wasser, Salze und Spurenelemente Ernährung und Körpergewicht Epitheliale Transportprozesse //./ Barrierefunktion der Epithelien Resorption und Sekretion Funktionen des Magen-Darm-Kanals 12.1 Allgemeine Grundlagen der gastrointestinalen Funktionen Aufgaben und Funktionseinheiten des Gastrointestinaltrakts Enterisches Nervensystem Vegetatives Nervensystem Gastrointestinale Hormone 351 XIII

9 Gastrointestinale Motilität Bildung der Verdauungssekrete Mundhöhle, Pharynx und Ösophagus Kauen Speicheldrüsen Schluckakt Magen Reservoirfunktion des Magens Durchmischung und Homogenisierung Magenentleerung ' Magensaftsekretion Pankreas Pankreassekret Phasen der Pankreässekretion Leber und Gallenwege Sekretion der Lebergalle Leber- und Blasengalle Bildung von Mizellen Enterohepatische Kreisläufe '...' Dünndarm, Dünndarmmotilität Dünndarmsekretion Kolon und Rektum ; Kolonmotilität Darmkontinenz und Defäkation Sekretion und bakterielle Besiedlung des Dickdarms Resorption von Elektrolyten und Wasser Darmmukosa Transportmechanismen für Elektrolyte und Wasser Verdauung und Resorption von Nährstoffen Verdauung und Resorption der Kohlenhydrate Verdauung der Proteine und Resorption der Proteolyseprodukte Verdauung der Lipide und Resorption der Lipolyseprodukte Darmgase 406 XIV

10 13 Nierenfunktion und Miktion 13.1 Grundlagen der Nierenfunktion Funktionsprinzip und Aufgabe der Nieren Durchblutung und O 2 -Verbrauch der Nieren Glomeruläre Filtration Zusammensetzung des Ultrafiltrats Filtrationsdruck und Filtratiorisrate Tubuläre Transportprozesse Tubuläre Resorption von Na +, Cl" und Wasser Tubuläre Kaliumresorption und -Sekretion Tubuläre Resorption von Kalzium, Magnesium, Phosphat und Sulfat Tubuläre Resorption von Glukose und anderen Monosacchariden Resorption von Aminosäuren und Oligopeptiden Tubuläre Transporte von Harnstoff, Urat und Oxalat Tubuläre Sekretion von schwachen organischen Ionen Tubuläre Transporte von Protonen, Bikarbonat und Ammoniak/Ammonium.; Harnkonzentrierung und -Verdünnung Harnkonzentrierung bei Antidiurese Diurese Niere als Bildungsstätte und Zielorgan von Hormonen Funktion der Harnblase und Miktion Funktion der Harnblase Miktion und Kontinenz Wasser-, Elektrolytund Säure-Basen-Haushalt 14.1 Wasserhaushalt Wassergehalt des Körpers Wasserbilanz Flüssigkeitsräume des Organismus ; XV

11 14.2 Elektrolytverteilung in den Körperflüssigkeiten.....' Regulation des Wasserund Elektrolythaushalts Osmoregulation Regulation des Extrazellularvolumens Kontrolle der Isoionie Störungen des Wasserund Elektrolythaushalts Säure-Basen-Haushalt Grundlagen Puffereigenschaften des Blutes Respiratorische, renale und hepatische ph-regulation Störungen des Säure-Basen-Gleichgewichts Analyse des Säure-Basen-Status Hormonale Regulationen 15.1 Aufgaben und Wirkungsweisen der Hormone Hormone als Informationsträger Grundprinzipien der hormonalen Regulation Hypothalamisch-hypophysäres System Hormone der Neurohypophyse Effektorische Hormone der Adenohypophyse Glandotrope Hormone der Adenohypophyse Schilddrüsenhormone Biosynthese und Wirkungen der Schilddrüsenhormone Kontrolle des T 3 - und T 4 -Spiegels Nebennierenrindenhormone Glukokortikoide Mineralokortikoide Androgene der Nebennierenrinde Sexualhormone Männliche Sexualhormone Weibliche Sexualhormone 511 XVI

12 15.6 Hormone des Nebennierenmarks Bildung und Wirkungen von Adrenalin und Noradrenalin Kontrolle der Hormonabgabe Pankreashormone und Blutzuckerregulation Insulin Glukagon Regulation des Blutzuckerspiegels Hormonale Kalziumund Phosphat-Regulation Parathormon Kalzitonin Kalzitriol Weitere Hormonsysteme Gewebehormone Sexualfunktionen 16.1 Kohabitation Sexueller Reaktionsablauf beim Mann Sexueller Reaktionsablauf bei der Frau Allgemeinreaktionen während des sexuellen Reaktionsablaufs Konzeption Spermienwanderung und Imprägnation Syngamie und Nidation Empfängniszeit Maßeinheiten der Physiologie Weiterführende Literatur Sachverzeichnis 551 XVII