4 Человек и его здоровье

Анатомия человека ╫ наука, которая изучает строение организма, его отдельных органов и систем органов. Физиология человека ╫ наука о принципах работы целого организма, его органов и систем. Анатомия и физиология составляют основу медицины. Исторически эти науки всегда развивались вместе, поэтому провести границу между ними бывает иногда достаточно трудно.

Гигиена ╫ наука, изучающая влияния факторов окружающей среды на организм человека и дающая рекомендации, как сохранить и укрепить здоровье. Задачи гигиены ╫ предупредить нарушения здоровья, сохранить высокую работоспособность человека в самых различных ситуациях, в которых он может оказаться.

Первые элементарные представления о строении и функциях организма человека возникли, видимо, еще в Древнем Египте. Полагают, что еще в XXX в. до н.э. египтяне накапливали анатомические сведения при бальзамировании трупов человека и священных животных. Следует отметить, что подходы к изучению анатомии и физиологии у древних народов сильно различались. Например, в Индии (VIII в.до н.э.) принцип исследования организма человека был сугубо количественным, и тело описывали как сумму 7 оболочек, 300 костей, 107 суставов, 3 жидкостей, 400 сосудов, 900 связок, 90 "жил", 9 органов. Центром жизни считался пупок. Совсем другим принципом руководствовались древние китайцы (III в. до н.э.), написавшие самые первые трактаты по физиологии, анатомии и медицине. Их принцип исследования и описания организма человека можно, видимо, назвать "семейным": "центром жизни" называлось сердце, "мать сердца" ╫ печень, "дети сердца" ╫ желудок и селезенка; душа расположена в печени, в ней же рождаются "идеи"; желчный пузырь ╫ вместилище "храбрости" и т.д.

Огромных успехов в понимании устройства нашего организма достигли древние греки. Еще в V в.до н.э. Алкмеон Кротонский вскрывал тела животных и называл мозг "вместилищем разума". Он же говорил о том, что животное только "ощущает", а человек "ощущает и мыслит". Душа, по Алкмеону, материальна! Болезнь ╫ это нарушение природного равновесия между "влажным" и "сухим", "теплым" и "холодным", "сладким" и "горьким". А ведь это, пусть довольно наивное, но описание нарушения обмена веществ!

191

Великий врач и ученый Гиппократ (460╫377 гг. до н.э.) говорил о том, что лечить надо не болезнь, а больного, что врач не имеет права навредить больному и т.д. Учеником Гиппократа считал себя знаменитый Гален, много лет лечивший гладиаторов. Имея богатейший опыт в хирургии, он написал 83 труда по анатомии и медицине и создал систему врачебных наук современности. Он исходил из аналогии между макрокосмом (Вселенная) и микрокосмом (тело человека). Анатомия и физиология в древности были одной наукой. Считается, что их пути разделились только в XVI в., когда английский врач Уильям Гарвей описал круги кровообращения и экспериментально доказал, что в сосудах циркулирует кровь, а не воздух, как считалось до него. Гарвея считают основателем экспериментальной физиологии.

ОБЩИЙ ОБЗОР ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА

Организм человека состоит из органов, строение которых связано с выполняемыми ими функциями. Каждый орган образован несколькими тканями. Органы, выполняющие одинаковые функции, объединяются в системы органов. Различают следующие системы органов:

╒ покровную (кожа и слизистые оболочки);

╒ опорно-двигательную (скелет и скелетные мышцы);

╒ кровеносную (сердце и сосуды);

╒ лимфатическую (лимфатические сосуды и лимфатические узлы);

╒ дыхательную (воздухоносные пути и легкие);

╒ пищеварительную (желудочно-кишечный тракт и две обособленные крупные пищеварительные железы, соединенные с ним самостоятельными протоками, ╫ печень и поджелудочная железа);

╒ выделительную (почки, мочевыводящие пути, мочевой пузырь);

╒ половую (мужские и женские железы и половые органы);

╒ эндокринную (железы внутренней секреции и железы со смешанной секрецией, например поджелудочная железа);

╒ нервную (центральную и периферическую).

Особую роль играет система иммунитета, благодаря которой организм защищает себя от вредных воздействий, например от инфекционных заболеваний. Система иммунитета включает не только органы, но и ткани: красный костный мозг, тимус, селезенку, кровь, лимфу, межклеточную жидкость, скопления лимфоидной ткани по ходу пищеварительного тракта, миндалины, лимфатические узлы.

Ни одна из перечисленных систем органов не может функционировать независимо. Взаимодействием всех органов и систем обеспечивается целостность организма. Благодаря такому взаимодействию, например, достигается гомеостаз, т.е. относительное ди-

192

намическое ("подвижное") постоянство внутренней среды организма и его способность противостоять влиянию изменяющейся внешней среды. В частности, поддерживается постоянство объема крови, рН крови и тканевой жидкости, концентрации ионов, содержания белков и других органических веществ крови, постоянство температуры тела и т.д. Регуляция работы всех органов и их функциональное объединение происходят при участии нервной системы (нервная регуляция) и гуморальным путем, через кровь и тканевую жидкость (гуморальная регуляция). Однако нервный и гуморальный механизмы настолько тесно взаимосвязаны, что правильнее говорить о нейрогуморалъной регуляции функций. Регуляция может осуществляться на любом уровне организации ╫ клеточном, тканевом, органном, системном и на уровне целого организма. Работа нервной системы осуществляется по рефлекторному принципу (от лат. reflexus ╫ отраженный), гуморальная связь устанавливается за счет физиологически активных веществ, таких как, например, гормоны (продукты деятельности желез внутренней секреции), медиаторы, белки-регуляторы (нейрогромоны), синтезируемые нервными клетками.

ТКАНИ, ИХ СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ

Ткань ╫ система клеток и неклеточных образований (межклеточное вещество, волокна), имеющих общее происхождение, строение и выполняющих в организме сходные функции. Строение и функции тканей изучает гистология. Выделяют четыре основных группы тканей: эпителиальную, соединительную, мышечную, нервную.

Эпителиальная ткань ╫ состоит из тесно прилегающих друг к другу клеток (эпителиоцитов); межклеточное вещество отсутствует. Клетки располагаются на базальной мембране. Эпителий обладает высокой способностью к регенерации (восстановлению); по происхождению может быть производным эктодермы или энтодермы. Эпительные ткани подразделяются на покровные и железистые.

Покровный эпителий образует покровы тела (эпидермис ╫ поверхностный слой кожи, его производные ╫ ногти и волосы); к нему относятся также роговица глаза, слизистые оболочки, выстилающие полости рта, носа, верхних дыхательных путей, все полые внутренние органы; входит в состав серозных оболочек, выстилающих брюшную, плевральную и околосердечную полости и покрывающих внутренние органы снаружи.

Покровный эпителий бывает однослойным и многослойным. К многослойному относятся ороговевающий эпителий (эпидермис кожи: его верхний слой образован мертвыми клетками, которые постепенно отшелушиваются) и неороговевающий эпителий (слизистые оболочки рта, пищевода, роговица глаза; во всех слоях имеются только живые клетки).

193

Однослойный эпителий может быть однорядным (клетки расположены в ряд) и многорядным (клетки лежат на разных уровнях). Однорядный эпителий выстилает альвеолы легких, почечные канальцы, стенки желудка и кишечник; многорядный эпителий ╫ верхние дыхательные пути; его клетки имеют постоянно колеблющиеся реснички, поэтому он называется мерцательным.

Функции покровного эпителия разнообразны и зависят от органа, которому он принадлежит, но в любом органе ╫ это прежде всего пограничная (барьерная) структура, и с этим связана его защитная функция. Кожный покров защищает организм от механических повреждений, проникновения инфекции, а его пигментные клетки ╫ от УФ-излучения и т.д.; эпителий пищеварительного канала защищает его стенки от химического повреждения пищеварительными соками; ресничный эпителий воздухоносных путей очищает их от воздушной пыли и других инородных частиц. Каёмчатый эпителий кишечника участвует в процессах переваривания и всасывания пищевых веществ; легочный эпителий ╫ в процессах газообмена; эпителий почечных канальцев ╫ в образовании мочи; обонятельный эпителий выполняет функцию восприятия запахов и т.д.

Железистый эпителий выполняет секреторную функцию: синтезирует физиологически активные вещества ╫ секреты. Они выделяются либо по специальным выводным протокам во внешнюю среду (например, секрет слезных, слюнных и потовых желез) или в полость внутренних органов (например, секреты пищеварительных желез), либо непосредственно в кровь или межклеточное пространство ╫ в этом случае они называются гормонами. Железы, секретирующие вещества во внешнюю среду, называются экзокринными, а выделяющие секреты в кровь ╫ эндокринным, или железами внутренней секреции (щитовидная и паращитовидные железы, надпочечники и др.). Поджелудочная железа ╫ смешанная по характеру секреции: она представлена как экзокринными клетками (выделяют основные пищеварительные ферменты в двенадцатиперстную кишку), так и эндокринными клетками (островки Лангерганса), выделяющими гормоны инсулин и глюкагон. К смешанным относятся также и половые железы: их экзокринная функция ╫ образование гамет, а эндокринная ╫ синтез половых гормонов.

Соединительные ткани ╫ получили свое название за то, что соединяют другие ткани, заполняют пустоты в теле и в конечном итоге объединяют организм в единое целое. Соединительные ткани состоят из клеток и большого количества межклеточного вещества, которое вырабатывают сами клетки. Межклеточное вещество представлено основным веществом и волокнами двух типов: коллагеновыми и эластическими.

Основное вещество (аморфный компонент), состоящее из полисахаридов и белков, определяет консистенцию ткани. Коллагеновые волокна, длинные, извитые, диаметром около 10 мкм, придают ткани прочность

194

и растяжимость. Эластическиее волокна, более тонкие, около 1 мкм в диаметре, возвращают ткань в исходное положение после растяжения.

Соединительные ткани хорошо регенерируют. В процессе эмбриогенеза развиваются из мезодермы.

Соединительные ткани чрезвычайно разнообразны по строению и функциям. К ним относятся: собственно соединительная ткань, хрящевая и костная ткани, ткани внутренней среды организма.

Собственно соединительная ткань включает: рыхлую и плотную ткань, а также ретикулярную и жировую. Рыхлая соединительная ткань волокнистая; она образует строму ("остов") внутренних органов, сопровождает нервы и сосуды. Плотная ткань участвует в построении кожи, образует сухожилия, связки, фасции, стенки сосудов. Она обеспечивает прикрепление мышц к костям и подвижное (с помощью суставов) соединение костей.

Жировая ткань находится в подкожном жировом слое, сальнике, брыжейке, забрюшинном пространстве; она образует ложе внутренних органов, например жировую капсулу почки. Известно, что при расщеплении жира выделяется много энергии и образуется значительное количество воды; с этим связаны обменные и энергетические функции жировой ткани. Подкожный жировой слой играет важную роль в терморегуляции (предупреждает охлаждение тела). Особо выделяются функции бурой жировой ткани: бурый жир имеется у новорожденных ╫ это основной источник тепла для только что родившегося младенца.

Ретикулярная ткань включает красный костный мозг, селезенку, лимфатические узлы ╫ это кроветворные органы и составные компоненты системы иммунитета.

Хрящевая ткань имеет, помимо клеток, плотное межклеточное вещество и формирует хрящ трех видов: гиалиновый (соединяет ребра с грудиной; входит в состав гортани, трахеи, бронхов; образует суставные поверхности); эластический хрящ ушной раковины и волокнистый хрящ межпозвоночных дисков.

В костной ткани межклеточное вещество (в форме пластинок) содержит примерно 30% органических веществ, в частности коллагена, и неорганические соли (кальция, фосфора, магния) и более 30 микроэлементов.

В костной ткани различают три вида клеток: остеобласты ╫ находятся в надкостнице и образуют межклеточное вещество; остеоциты ╫ находятся в составе самой кости; остеокласты ╫ разрушают хрящ (освобождая место для формирования костной ткани), а также стареющую костную ткань (замещается новой тканью).

Костная и хрящевая ткани образуют скелет. Более подробное описание строения костной ткани приведено в разделе "Опорно-двигательная система".

К тканям внутренней среды относятся жидкие ткани ╫ кровь и лимфа. Межклеточное вещество крови представлено плазмой, а клетки ╫ эритроцитами, лейкоцитами и тромбоцитами (формен-

195

ные элементы). Ткани внутренней среды обеспечивают гуморальную связь всех органов и тканей организма, участвуют в поддержании гомеостаза, регуляции функций, обмене веществ, создании иммунитета и др. (подробнее см. с. 210).

Таким образом, соединительные ткани выполняют множественные функции: механическую, соединительную (в том числе транспортную), защитную, кроветворную, трофическую, или обменную.

Мышечные ткани образованы мышечными клетками (миоцитами), обладающими свойствами возбудимости, проводимости и сократимости (о строении и свойствах мышечных клеток см. в разделе "Мышцы"). В состав мышечных клеток входят сократительные белки, которые способны изменять их длину: клетка может сокращаться и расслабляться. Мышечные ткани вместе с костными образуют опорно-двигательный аппарат, входят в состав стенок внутренних органов, большинства кровеносных и лимфатических сосудов; мышечным органом является сердце.

В эмбриогенезе мышечные ткани развиваются из мезодермы (среднего зародышевого листка).

Различают несколько видов мышечных тканей: поперечнополосатую скелетную, гладкую и поперечнополосатую сердечную (см. соответствующие разделы).

Нервная ткань ╫ состоит из нервных (нейронов) и глиальных (нейроглии) клеток. По происхождению нервная ткань ╫ производная экзодермы (наружного зародышевого листка). Нейроны обладают высокой возбудимостью и проводимостью. В ответ на раздражение в нейроне возникает процесс возбуждения в виде электрического импульса, или потенциала действия (свойство возбудимости), который распространяется по отростку нейрона и передается другим клеткам ╫ нервным, мышечным, железистым (свойство проводимости) (см. с. 254). С этими свойствами связаны специфические функции нервной ткани: передача информации и функциональное объединение всех органов в единый, целостный организм.

Нейроглия представлена множеством разнообразных клеток, заполняющих пространство между нейронами. Глиальные клетки по отношению к нейронам выполняют "обслуживающие" функции: защитную, опорную, питательную и функцию электроизолятора.

Нервной тканью образована нервная система: головной и спинной мозг, нервные узлы, или ганглии, периферические нервы.

ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

Опорно-двигательная система человека состоит из скелета и мыщц и выполняет следующие функции:

196

╒ опорную (для тела в целом, а также для всех его частей и органов);

╒ двигательную (перемещение тела и его частей в пространстве);

╒ защитную (предохраняет от внешних воздействий внутренние органы, мозг, нервы, сосуды).

СКЕЛЕТ

Скелет человека составляет около 15% от массы тела. В составе скелета насчитывают от 206 до 230 костей. Этот размах значений связан с тем, что у разных людей не совпадает число позвонков, ребер и других костей. Кроме того, до сих пор нет единого мнения о том, следует ли считать костями зубы. Число костей скелета меняется также в зависимости от возраста человека. Самая длинная кость скелета ╫ бедренная: ее величина составляет в среднем 27,5% от длины тела человека, самая маленькая ╫ одна из слуховых костей среднего уха: стремечко.

СТРОЕНИЕ КОСТЕЙ

В состав костной ткани входят органические вещества, придающие им упругость (коллаген), и неорганические вещества, главным образом соли фосфора, кальция, магния. Минеральные соли придают костям твердость. Если путем выжигания удалить из кости органические вещества, то она будет по-прежнему твердой, но очень хрупкой, бьющейся, как стекло. Если же при помощи соляной кислоты растворить минеральные соли, кость станет мягкой и упругой, так что ее можно будет завязывать узлом. В костях детей больше органических веществ, поэтому они более упруги, чем кости взрослого человека. Наиболее прочны кости у людей в возрасте 20╫40 лет. У пожилых людей из-за нарушений минерального обмена кости становятся хрупкими.

Под микроскопом видно, что кость состоит из огромного числа трубочек, называемых остеомами (рис.IV. 1). Остеон представляет собой несколько слоев тончайших костных пластинок, расположенных концентрически вокруг канала, по которому проходят кровеносные сосуды, питающие остеон, и нервные волокна. Между костными пластинками находятся костные клетки с

Рис.IV. 1. Строение остеона: 1 ╫ пластинки остеона; 2 ╓ костные клетки (остеоциты); 3 ╫ канал остеона

197

многочисленными отростками ╫ остеоциты. Если костные трубочки уложены в кости плотно, образуется так называемое компактное вещество кости, а при рыхлой упаковке ╫ губчатое вещество.

Рост костей в толщину обеспечивают остеобласты, а разрушение стареющей костной ткани ╫ остеокласты.

В скелете человека различают: длинные трубчатые кости, к которым относятся кости бедра, голени, плеча и предплечья; короткие трубчатые кости (например, фаланги пальцев), губчатые кости (ребра, грудина, кости запястья), плоские кости (лопатки, тазовые кости, кости мозговой части черепа), смешанные кости (кости основания черепа).

Рассмотрим строение длинных трубчатых костей на примере бедренной кости (рис.IV.2). Средняя часть кости называется диафизом, а концевые суставные головки ╫ эпифизами. Внутри диафиза находится канал (поэтому такие кости называются трубчатыми), наполненный желтым костным мозгом. Диафиз образован компактным веществом и покрыт снаружи оболочкой из соединительной ткани ╫ надкостницей. В надкостнице проходит большое число кровеносных сосудов. Множество болевых рецепторов делает ее очень болезненной. Во внутреннем слое надкостницы расположены остеобласты. При их делении образуется костное вещество, и кость растет в толщину. Кроме того, остеобласты играют ведущую роль при срастании переломов.

Pис.IV.2. Строение кости: 1 ╫ головка кости; 2 ╫ губчатое вещество; 3 ╫ плотное вещество; 4 ╫ надкостница; 5 ╫ желтый костный мозг; 6 ╫ средняя часть трубчатой кости

Эпифизы бедренной кости образованы губчатым веществом. Его ячейки заполнены красным костным мозгом. Снаружи эпифизы покрыты очень прочным и гладким гиалиновым хрящом толщиной около 0,5 мм. Его назначение ╫ свести к минимуму трение между костями в суставах.

Костный мозг ╫ это разновидность соединительной ткани. В желтом костном мозге преобладает жировая ткань, в красном ╫ кроветворная ткань. Красный костный мозг ╫ основной кроветворный орган. В его состав входят особые стволовые кроветворные клетки ("родоначальники" клеток крови). Красный костный мозг очень чувствителен к ионизирующим излучениям, поэтому его состояние во многом определяет устойчивость организма к радиации.

В детстве кости в значительной степени состоят из хрящевой ткани, с возрастом происходит их постепенное окостенение. В

198

последнюю очередь хрящ замещается костью в области шеек костей, т.е. между диафизом и эпифизами. Здесь клетки хряща делятся, и за счет этого кости нарастают в длину. Окостенение шеек длинных костей завершается у женщин в среднем к 16╫18 годам, у мужчин╫ к 20╫22 годам.

СОЕДИНЕНИЯ КОСТЕЙ В СКЕЛЕТЕ

Соединения костей необходимы либо для обеспечения движения одной кости относительно другой, либо для получения прочной механической структуры из нескольких костей. Различают подвижные, полуподвижные и неподвижные соединения (рис.IV.З).

Pис.IV.3. ТИПЫ соединения костей: А ╫ неподвижное. Б ╫ полуподвижное, В ╫ сустав.