Нормальная физиология — ПСБГПМУ, Лечебное дело
Действие постоянного тока на возбудимые ткани (нерв, мышца) описывается полярным законом раздражения Пфлюгера. Согласно этому закону, порог возбуждения и характер ответа ткани зависят от направления тока, его силы и длительности воздействия, а также от функционального состояния мембраны. Ключевыми явлениями, возникающими при длительном действии постоянного тока, являются катодическая депрессия (угнетение возбудимости под катодом) и анодическая экзальтация (повышение возбудимости под анодом).
При пропускании постоянного тока через возбудимую ткань в области полюсов возникают локальные изменения мембранного потенциала покоя (МПП):
Эти изменения называются электротоном (физический электротон). Сразу после подачи тока возбудимость ткани изменяется зеркально: под катодом она повышается, под анодом — снижается.
При длительном (пролонгированном) действии постоянного тока на катоде развивается стойкая деполяризация. Если деполяризация достигает критического уровня (примерно на 10-15 мВ ниже МПП), возникает потенциал действия. Однако при продолжающемся действии тока мембрана не успевает реполяризоваться. Этот процесс вызывает инактивацию потенциал-зависимых натриевых каналов:
> [!simple] Простыми словами:
> Если долго тянуть за ручку двери (деполяризовать мембрану), механизм, открывающий дверь (натриевые каналы), сломается — перестанет реагировать на сигнал. Дверь останется запертой.
Это состояние получило название катодическая депрессия (или аккомодация катода). Ткань становится невозбудимой. В клинике это явление известно как катодический блок проведения — обратимое прекращение проведения возбуждения по нерву или мышце.
> [!example] Пример: Электронаркоз
> При наложении анода на кору головного мозга и катода на затылок возникает гиперполяризация нейронов (анодическая экзальтация). Если поменять полярность (катод на кору), сначала возникает возбуждение (электросудорожная активность), но при длительном воздействии развивается катодическая депрессия — наступает угнетение сознания (электронаркоз).
Явление анодической экзальтации развивается после выключения постоянного тока, который долго действовал на анод. Ключевой механизм — следовая деполяризация:
1. Длительная гиперполяризация под анодом вызывает компенсаторное накопление ионов калия снаружи мембраны и некоторое снижение активности Na⁺/K⁺-АТФазы.
2. После прекращения тока электротонические силы исчезают, но мембрана не сразу возвращается к исходному МПП.
3. Возникает постановационная деполяризация (анодическое последействие) — уровень МПП временно оказывается ниже исходного.
4. На этом фоне инактивация натриевых каналов устраняется (она была вызвана гиперполяризацией), а часть каналов переходит из состояния покоя в активируемое состояние с пониженным порогом.
5. Возбудимость ткани резко повышается — это и есть анодическая экзальтация.
> [!simple] Простыми словами:
> Представьте, что вы сильно сжали пружину (гиперполяризация). Когда вы ее отпускаете, она распрямляется с избытком — вылетает выше, чем была. То же с мембраной: после анода она «перелетает» в сторону деполяризации, становясь более чувствительной к раздражителям.
> [!example] Пример: Электростимуляция нервно-мышечного синапса
> При длительной стимуляции нерва постоянным током через анод, а затем резком выключении тока, в мышце может возникнуть тетаническое сокращение из-за анодической экзальтации мотонейронов. Это используется в физиотерапии для лечения парезов.
| Параметр | Катодическая депрессия | Анодическая экзальтация |
| :--- | :--- | :--- |
| Фаза действия тока | Во время действия тока | После выключения тока |
| Изменение МПП | Стойкая деполяризация | Следовая деполяризация |
| Состояние Na⁺-каналов | Инактивированы | Выход из инактивации |
| Возбудимость | Снижена (вплоть до блока) | Повышена |
| Порог раздражения | Повышен | Понижен |
| Длительность ПД | Укорочен | Удлинен |
| Физиологический смысл | Защита от перевозбуждения (аккомодация) | Усиление ответа на последующие стимулы |
1. Диагностика: Определение полярного закона (закона Пфлюгера) используется в электродиагностике для оценки состояния нервов и мышц (например, при тестировании на миастению).
2. Физиотерапия: Гальванизация (постоянный ток малой силы) может вызывать как катодическое угнетение (для снятия спазма), так и анодическое возбуждение (для стимуляции регенерации) в зависимости от режима.
3. Электростимуляция: При длительной стимуляции через катод необходимо учитывать риск развития катодической депрессии, чтобы не получить обратный эффект (блок проведения вместо возбуждения).
4. Электрохирургия: Использование высокочастотного переменного тока вместо постоянного позволяет избежать полярных эффектов и нежелательной деполяризации тканей.
> [!critical] Ключевой факт:
> Под катодом возбуждение возникает в момент замыкания цепи, а под анодом — в момент размыкания. При длительном действии тока катод вызывает необратимое (обратимое только после выключения) угнетение возбудимости (катодическая депрессия), а анод — повышение возбудимости после его выключения (анодическая экзальтация).
---
Итог. Катодическая депрессия — это обратимое снижение возбудимости под длительно действующим катодом из-за инактивации натриевых каналов; анодическая экзальтация — повышение возбудимости после выключения анода за счет следовой деполяризации и восстановления натриевых каналов.
Все вопросы раздела: Подготовка к экзамену по Нормальной физиологии