Состав внутренней среды организма

Состав	Где течет	Функция
Кровь: 60 % — плазма крови  40 % — форменные элементы	в кровеносных сосудах	транспортная;  защитная; регуляторная; гомеостатическая;  терморегуляция; гуморальная регуляция
Лимфа: 97 % — плазма крови 3 % — лейкоциты	в лимфатических сосудах	защитная (иммунитет); возвращение белков, воды, солей, продуктов распада из тканей в кровь; водный и жировой обмен;  гуморальная регуляция; гомеостатическая
Тканевая жидкость: плазма крови (меньше белка)	среди тканей — контактирует с клетками	образование лимфы; транспортная (питательные вещества, газы и продукты обмена между тканями и кровеносными сосудами); гомеостатическая

гомеостаз

Гомеостаз — совокупность механизмов, обеспечивающих постоянство состава внутренней среды организма. 

Для внутренней среды организма характерно относительное постоянство состава и физико-химических свойств. При изменении какого-либо параметра внутренней среды в организме включаются мощные системы саморегуляции. Они обеспечивают изменение функций многих органов и систем так, чтобы их работа восстановила исходный баланс.  

Транспорт веществ во внутренней среде организма

Транспорт питательных веществ

Транспорт продуктов метаболизма

кровь

Функции крови:

1. Транспортная: перенос кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким; доставка питательных веществ, витаминов, минеральных веществ и воды от органов пищеварения к тканям; удаление из тканей конечных продуктов метаболизма, лишней воды и минеральных солей.

2. Защитная: участие в клеточных и гуморальных механизмах иммунитета, в свертывании крови и остановке кровотечения.

3. Регуляторная: регуляция температуры, водно-солевого обмена между кровью и тканями, перенос гормонов.

4. Гомеостатическая: поддержание стабильности показателей гомеостаза (рН, осмотического давления (давления, оказываемое растворенным веществом посредством движения его молекул) и др.).

Рис. 1. Состав крови

Элемент крови	Строение/состав	Функция
плазма	желтоватая полупрозрачная жидкость из воды, минеральных и органических веществ	транспорт: питательные вещества из пищеварительной системы в ткани, продукты обмена и избыток воды от тканей к органам выделительной системы; свертывание крови (белок фибриноген)
эритроциты	красные клетки крови: двояковогнутая форма; содержат белок гемоглобин; нет ядра	транспорт кислорода от легких к тканям; транспорт углекислого газа от тканей к легким; ферментативная — переносят  ферменты; защитная — связывают токсические вещества; питательная — транспорт аминокислоты; принимают участие в свёртывании крови; поддерживают постоянство рН крови
лейкоциты	белые клетки крови: есть ядро; различная форма и размер; некоторые способны к амебоидному движению; способны проникать через стенку капилляра; способны к фагоцитозу	клеточный и гуморальный иммунитет; разрушение погибших клеток; ферментативная функция (содержат ферменты для расщепления белков, жиров, углеводов); принимают участие в свёртывании крови
тромбоциты	кровяные пластинки: способность прилипать к стенкам поврежденных сосудов (адгезия) и склеивать их; способны к объединению (агрегации)	свертывание крови (коагуляция); регенерация тканей (выделяют факторы роста); иммунная защита

Первый компонент внутренней среды организма — кровь — имеет жидкую консистенцию и красный цвет. Красный цвет крови придает гемоглобин, содержащийся в эритроцитах.

Кислотно-щелочная реакция крови (рН) составляет 7,36 — 7,42.

Общее количество крови в организме взрослого человека в норме составляет 6 — 8 % от массы тела и равно примерно 4,5 — 6 л. В кровеносной системе находится 60 — 70 % крови — это так называемая циркулирующая кровь.

Другая часть крови (30 — 40 %) содержится в специальных кровяных депо (печени, селезёнке, сосудах кожи, лёгких) — это депонированная, или резервная, кровь. При резком увеличении потребности организма в кислороде (при подъёме на высоту или усиленной физической работе), или при большой потери крови (при кровотечениях) из кровяных депо происходит выброс крови, и объем циркулирующей крови повышается.  

Кровь состоит из жидкой части — плазмы — и взвешенных в ней форменных элементов (рис. 1).

плазма

На долю плазмы приходится 55 — 60 % объема крови.

Гистологически плазма является межклеточным веществом жидкой соединительной ткани (крови).

Плазма содержит 90 — 92 % воды и 8 — 10 % сухого остатка, главным образом белков (7 — 8 %) и минеральных солей (1 %).

Основными белками плазмы являются альбумины, глобулины и фибриноген. 

белки плазмы крови

Сывороточный альбумин составляет около 55 % всех белков, содержащихся в плазме; синтезируется в печени.

Функция альбумина:

• транспорт плохо растворимых в воде веществ (билирубина, жирных кислот, липидных гормонов и некоторых лекарств (например, пенициллина). 

Глобулины — глобулярные белки крови, имеющих более высокую молекулярную массу и растворимость в воде, чем альбумины; синтезируются в печени и в иммунной системе. 

Функции глобулинов:

• иммунная защита; 

• участвуют в свертываемости крови;

• транспорт кислорода, железа, гормонов, витаминов.

Фибриноген — белок крови, вырабатываемый в печени.

Функция фибриногена:

• свертывание крови; фибриноген способен превращаться в нерастворимый белок фибрин и образовывать тромб.

 

В плазме также растворены питательные вещества: аминокислоты, глюкоза (0,11 %), липиды. В плазму поступают и конечные продукты обмена веществ: мочевина, мочевая кислота и др. В плазме содержатся также различные гормоны, ферменты и другие биологически активные вещества.

Минеральные вещества плазмы составляют около 1 % (катионы Na+, K+, Са2+, анионы Сl–, НСО–3, НРО2−4). 

Применение плазмы в медицине

Плазмафарез (плазмаферез)  — процесс отделения плазмы крови с ее последующим очищением от токсинов, антител и др. веществ. Используется при лечении аутоиммунных заболеваний.

Донорский плазмаферез — процесс переливания донорской плазмы при сильных ожогах и компрессионных травмах (у пострадавших при землетрясении или в автокатастрофе).

Плазма с высокой концентрацией тромбоцитов применяется в медицине в качестве стимулятора регенерации тканей организма. 

Сыворотка крови — плазма крови, лишённая фибриногена. 

Сыворотки используют в качестве лекарственных препаратов при многих инфекционных заболеваниях и отравлениях. Сыворотки с химическими метками применяют в диагностике некоторых заболеваний и в научных исследованиях.

 

форменные элементы крови

На долю форменных элементов в циркулирующей крови приходится 40 — 45 % объема.

В эмбриональный период кровь образуется одновременно с сосудами из мезенхимы. Клетки мезенхимы, дающие начало первичным элементам крови, называются гемоцитобластами. Проходя сложный путь развития, они преобразуются в зрелые кровяные клетки.

Гемопоэз — процесс образования клеток крови.

У плода образование кровяных элементов происходит в печени, а у взрослого человека в специальных кроветворных (гемопоэтических) органах — в красном костном мозге и в селезенке.

К форменным элементам крови относятся эритроциты, лейкоциты и тромбоциты (кровяные пластинки).

эритроциты

Эритроциты  — красные клетки крови.

Это безъядерные, двояковогнутые, не способные к делению клетки (рис. 2).

Рис. 2. Эритроциты в артериоле

Эритроциты имеют форму двояковогнутого диска, что обеспечивает более эффективное захватывание кислорода. Кроме того, благодаря двояковогнутой форме эритроциты способны упруго деформироваться и проходить через самые тонкие капилляры (рис. 3, 4). 

  

Рис. 3. Эритроцит в капилляре     Рис. 4. Поток эритроцитов в капилляре

В процессе дифференцировки ядро утрачивается и весь внутренний объем эритроцита заполняется железосодержащим белком — гемоглобином.

Гемоглобин человек — это сложный белок из класса глобулинов, состоящий из 4 белковых субъединиц и гема — пигментной группы, содержащей ион железа (II) (рис. 5). 

Рис. 5. Строение гемоглобина

Именно гемоглобин присоединяет к себе кислород в капиллярах легких, превращаясь в оксигемоглобин, и транспортирует его ко всем тканям организма (рис. 6).

  

Рис. 6. Функция гемоглобина

Гемоглобин синтезируется в клетках красного костного мозга и для нормального его образования необходимо достаточное поступление железа с пищей.

В норме содержание гемоглобина в 1 л крови взрослого человека равно 115 — 160 г.

Функции гемоглобина:

• транспорт кислорода и углекислого газа;

• принимает участие в поддержании постоянства рН крови (буферные свойства гемоглобина)

фетальный гемоглобин

Молекула гемоглобина плода человека (фетальный гемоглобин) отличается от молекулы гемоглобина взрослого человека химическим строением и способностью связывать кислород. Молекула фетального гемоглобина более эффективно связывает и транспортирует кислорода к клеткам организма.

 

Количество эритроцитов в 1 мм3 крови взрослого человека составляет 5x106 клеток.

У новорожденных количество эритроцитов в 1,5 — 2 раза больше, чем у взрослых; с возрастом их количество уменьшается.

У жителей высокогорных районов количество эритроцитов повышено (эритроцидоз) — адаптация к пониженному содержанию кислорода в атмосфере. Кроме того, содержание эритроцитов в крови увеличивается при физических и эмоциональных нагрузках,  потере жидкости (ожоги, рвота, понос, чрезмерное потоотделение).

Анемия — снижение количества эритроцитов и гемоглобина в крови.

Причиной анемии может быть неправильное питание (например, недостаток железа в пище), кровотечения, нарушение кроветворной функции (гемопоэза), разрушение эритроцитов под действием токсинов, при переливании несовместимой крови, резус-конфликте матери и плода.

Образуются эритроциты в красном костном мозге. 

эритропоэз

Эритропоэз — процесс образования эритроцитов.

В сутки у человека образуется примерно 200 — 250 млрд. эритроцитов.

Из эритробластов  — ядерных клеток красного костного мозга — образуются крупные клетки-предшественники эритроцитов — ретикулоциты; они поступают в кровь.

Созревание ретикулоцитов, т. е. превращение их в зрелые эритроциты совершается в течение нескольких часов.

Количество ретикулоцитов в крови служит показателем интенсивности образования эритроцитов в костном мозге. 

Для образования эритроцитов необходимо поступление в организм стимулирующих этот процесс витаминов — B12 и фолиевой кислоты. 

 

Разрушение старых  эритроцитов происходит в печени и селезёнке.

БИЛИРУБИН

Один из продуктов распада эритроцитов (точнее гемоглобина) — желчный пигмент билирубин (не содержит железо). Попадая вместе с желчью в кишечник, под влиянием ферментов кишечного сока билирубин превращается в стеркобилин (окрашивает каловые массы) а, попадая с кровью в почки, превращается в уробилин (обусловливает окраску мочи).

Изменение цвета кала и мочи может быть симптомом серьезных расстройств функций печени (образования билирубина), например, при гепатите А.

 

Время жизни эритроцита — 120 суток.

Гемолиз — это разрушение эритроцитов. Разрушение эритроцитов может происходить по нескольким причинам. Например, при механических повреждениях клеток, под влиянием химических веществ (кислот, щелочей, ядов), при помещении эритроцитов в гипотонический раствор (раствор, с более низкой концентрацией солей, чем в эритроцитах), при замораживании и нагревании, под действием электрического тока.

лейкоциты

Лейкоциты — белые клетки крови.  

Лейкоциты содержат ядро. Они способны изменять форму и активно передвигаться, образуя цитоплазматические выросты (рис. 7).

Лейкоциты различаются по происхождению, функциям и внешнему виду. 

Они выполняют защитную функцию: одни из них способны к фагоцитозу, другие вырабатывают антитела (рис. 8). 

    

Рис. 7. Лейкоцит                                                           Рис. 8. Фагоцитоз бактерий лейкоцитом

Продолжительность жизни лейкоцитов составляет от нескольких часов до нескольких суток. Образуются они в красном костном мозге и в органах иммунной системы (лимфатических узлах и селезенке).

Разрушение лейкоцитов происходит в очагах воспаления и в печени.

У взрослого человека в 1 мм3 крови насчитывается 4 — 9 x 103 лейкоцитов.

тромбоциты

Тромбоциты — кровяные пластинки, являются безъядерными фрагментами клеток (рис. 9).

Они образуются в красном костном мозге путем отщепления безъядерных фрагментов цитоплазмы от гигантских клеток — мегакариоцитов. Из одного мегакариоцита может возникнуть до 1000 тромбоцитов (размеры тромбоцита — 2 — 3 мкм).

 

Рис. 9. Тромбоцит

В 1 мм3  крови содержится 180 — 320 x 103 тромбоцитов.

Продолжительность жизни тромбоцитов в среднем 3 — 5 дней.

Разрушаются тромбоциты в селезёнке, а также в местах нарушения целостности сосудов. 

Основная функция тромбоцитов — свертывание крови (коагуляция) и остановка кровотечений (гемостаз).

Они прилипают к месту повреждения и «латают» место разрыва сосуда.

гемостаз

Обязательным условием для свертывания крови является наличие ионов Ca2+ и факторов свёртываемости (ФС). Факторы свёртываемости — это 13 глобулиновых белков, содержащихся в плазме и форменных элементах крови, без которых свёртывание крови  невозможно. Они ообразуются в печени при участии витамина K. 

Запускается система свертывания по принципу каскада: один фактор запускает другой. 

Для участия в свертывании крови тромбоциту необходимо перейти в активное состояние.

Основные физиологические активаторы тромбоцитов:

• коллаген (белок межклеточного вещества)

• тромбин (белок плазмы)

• АДФ (аденозиндифосфат, появляющийся из разрушенных клеток сосуда)

Активированные тромбоциты становятся способны прикрепляться к месту повреждения (адгезии) и друг к другу (агрегации): образуется тромбоцитарная пробка. Ее образование и запускает каскад реакций, приводящий к образованию тромба (рис. 10).  

Рис. 10. Тромб

 

Процесс образования тромба

Процесс образования тромба

• травма (повреждение ткани);

• активация тромбоцитов;

• склеивание тромбоцитов (образование тромбоцитарной пробки);

• образование фермента протромбиназы;

• выделение тромбопластина;

• под действием тромбопластина белок плазмы протромбин превращается в тромбин;  

• тромбин вызывает  образованием  из растворимого белка плазмы фибриногена  нерастворимого белка фибрина;

• волокна фибрина образуют сетчатую основу тромба, в которой застревают клетки крови;

• кровь из жидкости превращается в студенистую массу;

• через несколько часов волокна фибрина сжимаются, выдавливая сыворотку (плазму без фибриногена);

• на месте сгустка остается плотный красный тромб, состоящий из сети волокон фибрина с захваченными ею клетками крови.

 

Уменьшение количества тромбоцитов в крови может привести к кровотечениям.

Увеличение количества тромбоцитов ведет к формированию тромбов, которые могут перекрывать кровеносные сосуды (тромбоз) и приводить к таким патологическим состояниям, как инсульт, инфаркт миокарда, легочная эмболия или закупоривание кровеносных сосудов в других органах тела.

Тромбоциты секретируют практически все белки, необходимые для коагуляции. Кроме того, разрушаясь, тромбоциты выделяют биологически активные  вещества: серотонин, адреналин, норадреналин, которые способствуют сужению просвета сосуда. 

Тромбоциты не одинаково эффективны в свертываемости крови в течение всего дня. Циркадный ритм системы организма (внутренние биологические часы) вызывает пик активации тромбоцитов утром. Это одна из главных причин, что инфаркты и инсульты более распространены в первой половине дня.

Группы крови

Впервые использование крови в лечебных целях описывается в произведениях греческого поэта Гомера  (VIII век до н. э) и в трудах греческого учёного и философа Пифагора (VI век до н. э). Но и в древнем мире и в средних веках использовали кровь только как целебный напиток. В те времена крови приписывали омолаживающее действие. 

Система кровообращения в человеческом теле была описана в 1628 году английским ученым Уильямом Гарвеем. Гарвей который открыл закон кровообращения и вывел основные принципы движения крови в организме. Его научные выводы через некоторое время позволили приступить к разработке методики переливания крови.

В 1667 году французский врач Жан-Батист Дени, являющийся личным врачом короля Людовика XIV, впервые совершил задокументированное переливание крови человеку. Дени перелил 300 мл овечьей крови, отсосанной пиявками, 15-летнему мальчику, который впоследствии выжил. Позже учёный совершил ещё одно удачное переливание. Однако последующие опыты по переливанию крови были неудачными и всегда заканчивались гибелью больных. По одной из версий, первые пациенты выжили благодаря небольшому количеству переливаемой крови. Все закончилось тем, что Дени обвинили в убийстве, но, даже получив оправдательный приговор, врач оставил медицинскую практику.

Рис. 1. Гравюра, изображающая переливание крови от ягненка человеку

В конце XVIII века было доказано, что неудачи и тяжёлые смертельные осложнения, которые возникали при переливаниях крови животных человеку, объясняются тем, что эритроциты животного склеиваются и разрушаются в кровяном русле человека.  При этом из них выделяются вещества, действующие на человеческий организм как яды. Начались попытки переливания человеческой крови.

Первое в мире переливание крови от человека человеку было сделано в 1819 году в Англии. Акушер Джеймс Бланделл спас жизнь одной из своих пациенток, перелив ей кровь мужа (рис. 2). 

Рис. 2. Гравюра, изображающая переливание крови от человека человеку

В России первое успешное переливание крови было произведено в 1832 году петербургским врачом Вольф: женщина выжила после большой кровопотери.

В течение XIX века, не смотря на явный прогресс, процент неудачных переливаний оставался очень высоким, и эта процедура считалась крайне рискованным методом.  Осложнения очень напоминали тот эффект, который наблюдался после переливания человеку крови животного. 

Хотя опыты по переливанию крови продолжались, проводить процедуру без смертельных осложнений стало возможным только после открытия групп крови в 1901 году и резус-фактора в 1940 году.

В 1901 году австрийский врач Карл Ландштейнер и чех Ян Янский открыли 4 группы крови. Эти открытия дали мощный толчок исследованиям в области перекрестной совместимости крови. Карл Ландштейнер обратил внимание на то, что иногда сыворотка одного человека склеивает эритроциты крови другого. Это явление получило название агглютинации.

В 1907 году в Нью-Йорке было произведено первое переливание крови больному от здорового человека, с предварительной проверкой их крови на совместимость.

Врач Рубен Оттенберг, производивший переливание, со временем обратил внимание на универсальную пригодность I группы крови. 

В настоящее время применяются две классификации группы крови человека: система AB0 и резус-система.

группы крови системы АВ0

Система АВ0 была предложена Карлом Ландштейнером в 1900 году.

В эритроцитах были обнаружены вещества белковой природы, которые назвали агглютиногенами (склеиваемыми веществами). Их существует 2 вида: А и В.

В плазме крови обнаружены агглютинины (склеивающие вещества) двух видов — α и β.

Агглютинация происходит тогда, когда встречаются одноименные агглютиногены и агглютинины. Агглютинин плазмы α склеивает эритроциты с агглютиногеном A, а агглютинин β склеивает эритроциты с агглютиногеном B.

Агглютинация — склеивание и выпадение в осадок эритроцитов, несущих антигены, под действием специфических веществ плазмы крови— агглютининов.

В крови одного человека одновременно никогда не встречаются  одноименные агглютиногены и агглютинины (А с α и В с β). Это может произойти только при неправильном переливании крови. Тогда наступает реакция агглютинации, при которой эритроциты склеиваются. Комочки склеивающихся эритроцитов могут закупорить капилляры, что очень опасно для человека. Вслед за склеиванием эритроцитов, наступает их разрушение. Ядовитые продукты распада отравляют организм, вызывая тяжелые осложнения вплоть до летального исхода. 

Реакцию агглютинации применяют для определения групп крови.

Донор — человек, дающий свою кровь для переливания. 

Реципиент — человек, получающий кровь при переливании.

Принадлежность к той или другой группе крови не зависит от расы или национальности. Группа крови не меняется в течение жизни. 

Группы крови	Антигены в эритроцитах (агглютиногены)	Антитела в плазме (агглютинины)
I (0)	0	α, β
II (A)	А	β
III (B)	В	α
IV (AB)	А, В	0

Существует определенная схема переливания крови по группам (рис. 3).

Рис. 3. Схема переливания крови.

Однако, при переливании больших объемов крови следует использовать только одноименную группу крови.

Резус-фактор 

При переливании крови, даже при тщательном учете групповой принадлежности донора и реципиента, иногда встречались тяжелые осложнения, вызванные резус-конфликтом. 

В эритроцитах 85% людей имеется белок, так называемый резус-фактор. Так он назван потому, что впервые был обнаружен в крови макаки-резус. В эритроцитах крови 15% людей резус-фактора нет. 

Кровь, содержащая резус-фактор, называется резус-положительной Rh (+). Кровь, в которой белок резус-фактор отсутствует, называется резус-отрицательной Rh ( - ).

В отличии от агглютиногенов, для резус-фактора в плазме крови людей готовых антител не имеется, но они могут образоваться, если резус-отрицательному человеку перелить резус-положительную кровь. Поэтому при переливании крови необходимо учитывать совместимость по резус-фактору.

Резус-конфликт матери и ребенка 

Гемолитическая болезнь новорожденных (массовый распад эритроцитов) вызывается несовместимостью матери и плода по резус-фактору, когда у резус-отрицательной матери развивается резус-положительный плод. Белок резус-фактор плода проходит через плаценту в кровь матери и приводит к образованию в ее крови резус-антител. Резус-антитела проникают обратно в кровь плода и вызывают агглютинацию, что приводит к тяжелым нарушениям, а иногда даже к гибели плода.

К рождению больного ребенка может привести лишь комбинация «резус-отрицательная мать и резус-положительный отец». Знание этого явления дает возможность заранее планировать профилактические и лечебные мероприятия, с помощью которых можно спасти новорожденных. 

Иммунная система

Для защиты организма природа создала многоэтапную систему обороны. При вторжении чужеродные агенты сталкиваются со следующими компонентами иммунной системы:

• кожа и слизистые оболочки: симбиотические бактерии, живущие на границе нашего организма и окружающей среды, выделяют вещества, губительно действующие на патогенные (болезнетворные) микроорганизмы;

• слизистые оболочки дыхательных путей, пищеварительного тракта, мочевыделительной системы не только заселены симбиотическими бактериями, но и покрыты слизистыми выделениями: со слизью из организма удаляются чужеродные вещества и микроорганизмы; кроме того, слизистые выделения содержат вещества, обладающие противомикробной, противовирусной и противогрибковой активностью (например, лизоцим — антибактериальный агент, фермент, разрушающий муреин клеточных стенок бактерий);

• стенки лимфатических и кровеносных сосудов: воспалительная реакция сопровождается расширением капилляров (покраснение — гиперемия), повышением температуры, увеличением проницаемости их стенок для лейкоцитов и белка плазмы фибриногена. Фибриноген превращается в фибрин, и закупоривает лимфатические сосуды. Это препятствует оттоку лимфы из воспаленного участка и распространению инфекции. Развивается отек. В очаге воспаление скапливается большое количество лейкоцитов-фагоцитов, которые поглащают вторгшиеся микроорганизмы.

Иммунная система — система органов и тканей позвоночных животных, которые защищают организм от чужеродных агентов: болезнетворных микроорганизмов, инородных тел, ядовитых веществ и переродившихся клеток самого организма.

Иммунной системе принадлежат следующие структуры (рис. 1): центральные органы

• костный мозг

• тимус органы, содержащие лимфоидную ткань (лимфоциты различной степени зрелости):

• селезенка

• лимфатические узлы

• пейеровы бляшки кишечника

• миндалины

• аппендикс

Рис. 1. Органы иммунной системы человека

По организации и механизмам функционирования иммунная система подобна нервной системе.

Обе системы представлены центральными и периферическими органами, способными реагировать на разные сигналы, имеют большое количество рецепторных структур и специфическую память.

Особенности иммунной системы:

• ранняя закладка в эмбриогенезе;

• костный мозг и тимус хорошо защищены от повреждений;

• диффузность: компоненты иммунной системы равномерно распределены по всему телу;

• циркуляция клеток иммунной системы с кровотоком и лимфотоком по свему организму;

• способность вырабатывать антитела — молекулы, осуществляющие специфическую защиту от определенных чужеродных агентов (антигенов);

К центральным органам иммунной системы относят костный мозг и тимус. В костном мозге из его стволовых клеток образуются В-лимфоциты. В тимусе происходит дифференцировка Т-лимфоцитов, образованных из поступивших в этот орган стволовых клеток костного мозга. В дальнейшем В- и Т-лимфоциты с током крови попадают в периферические органы иммунной системы, к которым относят миндалины, лимфоидные узелки, расположенные в стенках полых органов пищеварительной и дыхательной систем, мочевыводящей системы, лимфоидные пейеровы бляшки в стенках тонкой кишки, лимфатические узлы и селезенку, а также многочисленные лейкоциты, свободно перемещающиеся в органах и тканях с целью поиска, распознавания и уничтожения чужеродных веществ.

Наиболее высокой степенью активности иммунной системы считается появление в лимфоидных узелках центров размножения — мест образования лимфоцитов. Такие центры появляются при сильных, либо длительных антигенных влияниях (агрессивной внешней среде, инфекциях, онкологических процессах).

органы иммунной системы	функции органов иммунной системы
красный костный мозг	образование всех клеток крови; дифференциация В-лимфоцитов
тимус	дифференциация Т-лимфоцитов
лимфатическая система	удаление из организма чужеродных веществ (погибших клеток, клеток-мутантов и т.п.) путем фильтрации тканевой жидкости через лимфатические узлы
миндалины (миндалевидные железы)	образуют окологлоточное лимфоидное кольцо — защита от инфекции из ротовой и носовой полости
аппендикс	защищает нижние ворота инфекции (от инфекции, проникающей через толстый кишечник)
селезенка	лежит на пути тока крови из артериальной системы в венозную: распознавание и утилизация вышедших из строя эритроцитов

Таким образом иммунная система состоит из многих компонентов, но главные среди них — лейкоциты.

Все лейкоциты имеют общее происхождение из гемопоэтических стволовых клеток красного костного мозга (рис. 2).

Рис. 2. Происхождение лейкоцитов

Все эти клетки циркулируют в крови, хотя свои функции они выполняют, в основном, вне сосудов.

Основные функции лейкоцитов:

• обнаружение и уничтожение бактерий, вирусов и других чужеродных агентов путем фагоцитоза;

• уничтожение измененных клеток (раковых и т. п.);

• уничтожение погибших клеток организма;

• участие в аллергических реакциях;

• участие в воспалительных реакциях при повреждениях тканей;

• выработка антител;

• формирование иммунной памяти организма. 

Виды лейкоцитов

Лейкоциты делятся на три главные группы: гранулоциты, моноциты и лимфоциты.

Гранулоциты содержат многочисленные лизосомы, секреторные пузырьки и гранулы. В соответствии с различным характером окраски этих гранул, гранулоциты делятся на нейтрофилы, базофилы и эозинофилы (рис. 3).

Эозинофилы (розовая окраска гранул) защищают организм от паразитов и влияют на аллергические реакции. Уровень эозинофилов повышается при глистных инвазиях (заражениях).

Базофилы (сине-фиолетовая окраска гранул) выделяют гистамин, который участвует в воспалительных реакциях. 

Нейтрофилы (фиолетово-розовая окраска гранул) способны к фагоцитозу. Они захватывают, убивают и переваривают микроорганизмы (в основном бактерии). 

Рис. 3. Гранулоциты

Моноциты — самые крупные из лейкоцитов (рис. 4). Выходя из кровяного русла, они становятся макрофагами (рис. 5) — крупными клетками серо-голубого цвета. Как и нейтрофилы они способны к фагоцитозу (рис. 6). Макрофаги, однако, значительно больше по размерам и дольше живут, чем нейтрофилы.

 

Рис. 4. Моноцит                                Рис. 5. Макрофаг                              Рис. 6. Макрофаг поглощает три                                                                                                                              раковые клетки

Таким образом, фагоцитами являются гранулярные нейтрофилы и более крупные и долгоживущие агранулярные макрофаги (моноциты).

Лимфоциты участвуют в иммунном ответе:

• B-лимфоциты (рис. 7) производят антитела;

• T-лимфоциты (рис. 8) убивают клетки, инфицированные вирусом, и регулируют активность других лейкоцитов;

• нормальные (естественные) киллеры уничтожают некоторые виды опухолевых и зараженных 

B-лимфоциты образуют антитела, являющиеся измененными формами собственных поверхностных рецепторов.

   

Рис. 7. B-лимфоцит                                            Рис. 8. Т-лимфоцит

T-лимфоциты подразделяются на:

T-хелперы, способствующие развитию иммунного ответа;

T-супрессоры, подавляющие развитие иммунного ответа;

T-киллеры, уничтожающие клетки, несущие на себе антигены.

Рис. 9. Виды лейкоцитов и их функции

Кроме лимфоцитов этих двух главных классов известны еще лимфоциты, осуществляющие неспецифические реакции.

Тучные клетки относятся к вспомогательным клеткам иммунной системы. Они представляют незрелые лейкоциты, которые мигрируют из кровяных сосудов в ткани, где подвергаются окончательной дифференцировке и созреванию (рис. 10). Тучные клетки находятся практически во всех тканях, но особенно их много в коже, около сосудов и в слизистой оболочке дыхательных путей и кишечника.

Рис. 10. Тучная клетка

В тканях, тучные клетки активно перемещаются  с помощью псевдоподий. В их цитоплазме содержится большое количество везикул (пузырьков). При контакте тучной клетки с антигеном везикулы сливаются с клеточной  мембраной в течение доли секунды, и их содержимое освобождается. Этот процесс  играет важную роль в аллергических и воспалительных реакциях немедленного типа.

Не смотря на то, что тучные клетки способны самостоятельно уничтожать некоторые антигены путем фагоцитоза, основная их роль заключается в координации врожденных и адаптивных иммунных реакций.

Виды иммунитета

Иммунитет — (лат. immunitas — освобождение) — защита организма от генетически чужеродных организмов и веществ, к которым относятся микроорганизмы, вирусы, черви, различные белки, клетки, в том числе и собственные измененные клетки организма. 

Иммунология — наука, изучающая иммунитет.

Иммунный ответ — это реакция организма на внедрение чужеродных агентов. 

Антиген — любое чужеродное вещество или организм.

Антитело — вещество организма, распознающее антигены.

Антитела (иммуноглобулины) — особый класс гликопротеинов, присутствующих на поверхности B-лимфоцитов в виде рецепторов (рис. 1). Реагируя на присутствие антигена, они отделяются от мембраны В-лимфоцита и присутствуют в сыворотке крови и тканевой жидкости в виде растворимых молекул (антител). Антитела способны избирательно связываться с конкретными видами чужеродных молекул, которые в связи с этим называют антигенами. 

Рис. 1. В-лимфоцит с мембрансвязанными рецепторами

Антитела используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных объектов — например, бактерий и вирусов.

Антигены, как правило, являются белками или полисахаридами и представляют собой части бактериальных клеток, вирусов и других микроорганизмов. 

К антигенам немикробного происхождения относятся белки пыльцы растений, яичный белок и белки трансплантатов тканей и органов, а также поверхностные белки клеток крови при переливании крови.

Аллергены — это антигены, вызывающие аллергические реакции.

история изучения иммунитета

Фундамент иммунологии был заложен изобретением микроскопа, благодаря чему удалось обнаружить первую группу микроорганизмов — болезнетворные бактерии.

В конце XVIII века английский сельский врач Эдвард Дженнер сообщил о первой удачной попытке предотвратить заболевание посредством иммунизации. Его подход вырос из наблюдений за одним интересным явлением: доярки часто заражались коровьей оспой и впоследствии не болели натуральной оспой. Дженнер ввел маленькому мальчику гной, взятый из пустулы (нарыва) коровьей оспы и убедился в том, что мальчик оказался иммунным к натуральной оспе. 

Работа Дженнера дала начало изучению теории микробного происхождения заболеваний в XIX веке Пастером во Франции и Кохом в Германии. Они отыскали антибактериальные факторы в крови животных, иммунизированных микробными клетками.

Луи Пастер успешно выращивал различные микробы в лабораторных условиях. Как часто бывает в науке, открытие было сделано случайно при культивировании возбудителей холеры кур. Во время работы одна из чашек с микробами была забыта на лабораторном столе. Было лето. Микробы в чашке несколько раз нагревались под солнечными лучами, высохли и потеряли способность вызывать заболевание. Однако куры, получившие эти неполноценные клетки, оказались защищенными против свежей культуры холерных бактерий. Ослабленные бактерии не только не вызывали заболевание, а, напротив, давали иммунитет. 

В 1881 году Луи Пастер разработал принципы создания вакцин из ослабленных микроорганизмов с целью предупреждения развития инфекционных заболеваний.

В 1908 г. Илья Ильич Мечников и Пауль Эрлих были удостоены Нобелевской премии за работы по теории иммунитета. 

И. Мечников создал клеточную (фагоцитарную) теорию иммунитета, согласно которой решающая роль в антибактериальном иммунитете принадлежит фагоцитозу.

Сначала И. И. Мечников как зоолог экспериментально изучал морских беспозвоночных фауны Черного моря в Одессе и обратил внимание на то, что определенные клетки (целомоциты) этих животных поглощают все инородные частицы (в т. ч. бактерии), проникающие во внутреннюю среду. Затем он увидел аналогию между этим явлением и поглощением белыми клетками крови позвоночных животных микробных телец. И. И. Мечников осознал, что это явление не питание данной единичной клетки, а защитный процесс в интересах целого организма.  Ученый назвал действующие таким образом защитные клетки фагоцитами — "пожирающими клетками". И. И. Мечников первым рассматривал воспаление как защитное, а не разрушительное явление.

Против теории И. И. Мечникова в начале XX века выступали большинство патологов, так как они считали лейкоциты (гной) болезнетворными клетками, а фагоциты — разносчиками инфекции по организму. Однако, работы Мечникова поддержал Луи Пастер. Он пригласил И. Мечникова работать в свой институт в Париже.

Пауль Эрлих открыл антитела и создал гуморальную теорию иммунитета, установив, что антитела передаются ребенку с грудным молоком, создавая пассивный иммунитет. Эрлих разработал метод изготовления дифтерийного антитоксина , благодаря чему были спасены миллионы детских жизней.

Теория иммунитета Эрлиха говрит о том, что на поверхности клеток есть специальные рецепторы, распознающие чужеродные вещества (антигенспецифические рецепторы). Сталкиваясь с чужеродными частицами (антигенами) эти рецепторы отсоединяются от клеток и в качестве свободных молекул выходят в кровь. В своей статье П. Эрлих назвал противомикробные вещества крови термином "антитело", так как бактерий в то время называли "микроско­пические тельца".

П. Эрлиха предполагал, что еще до контакта с конкретным микробом в организме уже есть антитела в виде, который он назвал "боковыми цепями". Теперь известно, что он имел в виду рецепторы лимфоцитов для антигенов.

В 1908 году Паулю Эрлиху вручили Нобелевскую премию за гуморальную теорию иммунитета.

Чуть раньше Карл Ландштейнер впервые доказал наличие иммунологических различий индивидуумов в пределах одного вида.

Питер Медовар доказал удивительную точность распознавания иммунными клетками чужеродных белков: они способны отличить чужеродную клетку всего по одному измененному нуклеотиду. 

Френк Бёрнет постулировал положение (аксиома Бёрнета), что центральным биологическим механизмом иммунитета является распознавание своего и чужого. 

В 1960 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине получили Питер Медавар и Френк Бёрнет за открытие иммунологической толерантности (лат. tolerantia — терпение) — распознавание и специфическая терпимость к некоторым антигенам.

Уничтожение генетически измененных клеток

Одна из функций иммунной системы — это уничтожение генетически измененных (мутантных) клеток организма. В процессе клеточного деления постоянно происходят ошибки, и одна из миллиона образовавшихся клеток становится мутантной, т. е. генетически чужеродной. В организме человека благодаря мутациям в каждый конкретный момент должно быть более 10 миллионов мутантных клеток. Мутации приводят к изменению функций клетки. Большинство мутантных клеток не способны выполнять свои функции, а многие выходят из под контроля организма (например, при нарушении апоптоза) и становятся раковыми клетками. Появление таких клеток может привести к возникновению серьезных заболеваний и гибели организма. 

Один из механизмов иммунитета, осуществляемый лимфоцитами (НК-лимфоцитами), направлен на уничтожение именно раковых клеток.

Виды иммунитета

Иммунитет можно разделить на клеточный и гуморальный (рис. 2)

Рис. 2. Клеточный и гуморальный иммунитет

Все разнообразные формы иммунного ответа можно разделить на два типа: врожденный иммунитет и приобретенный иммунитет (рис. 3).

Рис. 3. Классификация иммунитета

Приобретенный иммунитет — это специфический индивидуальный иммунитет, т. е. это иммунитет, который имеется конкретно у определенных индивидуумов и к определенным возбудителям или агентам.

Главными характеристиками приобретенного иммунитета являются специфичность и иммунологическая память. Чем чаще организм встречается с патогеном, тем быстрее и активнее вырабатываются антитела, следовательно — сильнее защита.

Врожденный иммунитет с самого рождения (еще до первой встречи с антигеном) защищает организм против всего чужеродного, т. е. он не специфичен. 

Таким образом, повторная встреча с тем или иным патогенным микроорганизмом не приводит к изменениям врожденного иммунитета, но повышает уровень приобретенного.

Врождённый иммунитет активируется при первом появлении патогена быстрее, но распознаёт патоген с меньшей точностью. Он реагирует не на конкретные специфические антигены, а на определённые классы антигенов, характерные для патогенных организмов (белки вирусного капсида, продукты метаболизма глистов и т. п.).

Врожденный иммунитет может быть наследственным (видовым) и индивидуальным.

Наследственный (видовой) иммунитет — это невосприимчивость всех представителей данного вида к определенному антигену, приобретенная в процессе эволюции: 

• болезни, которыми болеет человек, но не болеют животные и птицы (корь, натуральная оспа, проказа, вирусный гепатит, холера, гонорея, дизентерия, брюшной тиф и др.);

• болезни, которыми болеют животные, но не болеет человек (чума крупного рогатого скота, пироплазмоз собак); 

• болезни, которыми болеют птицы, но не болеет человек (куриная холера);

• болезни, которыми болеют животные и человек, но не болеют птицы (сибирская язва, бешенство и др.).

Индивидуальный врожденный иммунитет определяется теми особенностями, которые передаются организму с родительскими генами и в процессе эмбрионального развития. 

В процессе эмбрионального развития через плаценту плоду передаются антитела матери, которые противостоят инфекциям. Передача антител от мамы к ребенку происходит в основном в последнем триместре беременности. 

Иммунитет подразделяется на естественный и искусственный.

Естественный иммунитет возникает самостоятельно в процессе жизни организма.

Естественный иммунитет делится на активный (после перенесенных заболеваний) и пассивный (например, с молоком матери).

До 6 месяцев малыша защищают антитела, передающиеся от матери с грудным молоком. Поэтому важным является исключительно грудное вскармливание. Иммунитет матери защищает ребёнка. Дети, которые находятся на искусственном вскармливании, слабо защищены, т. к. собственных антител у них мало. Только к 6 месяцам организм самостоятельно начинает вырабатывать антитела. Собственный иммунитет ребенка формируется только к концу первого года жизни.

Искусственный иммунитет организм приобретает в результате применения медицинских препаратов (вакцин и сывороток).

Вакцина — медицинский препарат, содержащий ослабленные или убитые микроорганизмы.

Вакцина вводится абсолютно (!) здоровому человеку для предотвращения заболевания в будущем.

Сыворотка — медицинский препарат плазмы крови без фибриногена, содержащий готовые антитела к определенному патогену (заражающему микроорганизму). Сыворотку получают из крови зараженного данным заболеванием животного (коровы, лошади и т. п.).

Сыворотка с чужими антителами вводится заболевшему человеку в случае, когда организм не способен произвести достаточное количество антител.

Механизм иммунитета

Механизмы иммунитета:

• механизм клеточного иммунитета (фагоцитоза);

• механизм гуморального иммунитета (образование комплекса антиген-антитело)

Фагоцитоз

В конце XIX века русский биолог И. И. Мечников в период своей работы в Институте Пастера (Париж) занимался изучением роли клеток в осуществлении иммунных реакция.

Фагоцитоз, процесс поглощения чужеродного материала, является защитной реакцией, для которой не требуется специфичности, характерной для синтеза антител. С точки зрения эволюции, это — самый древний механизм защиты, присущий всем живым организмам, начиная с простейших.

Мечников изучал фагоцитоз на морских беспозвоночных (губках и кишечнополостных), наблюдая, как подвижные амёбовидные клетки поглощают частицы угля, попавшие в организм. 

Оказалось, что открытое И. И. Мечниковым явление свойственно и человеку. Именно фагоцитоз и осуществляющие его клетки иммунной системы — нейтрофилы и Т-лимфоциты — осуществляют клеточный неспецифический иммунитет.

Фагоциты способны связывать микроорганизмы и антигены на своей поверхности, а затем поглощать и уничтожать их. Эта функция основана на простых механизмах распознавания, позволяющих связывать самые разнообразные микробные продукты, и относится к проявлениям врождённого иммунитета (рис. 1). 

   

Рис. 1. Механизм клеточного иммунитета

Механизм воспалительной реакции

Клетки крови и соединительной ткани участвуют в защитной неспецифической реакции на любое повреждение или внедрение инородного тела. В данной иммунной реакции участвуют тучные клетки (тканевые базофилы).

Они выделяют гистамин и гепарин, которые вызывают повышение проницаемости стенки капилляров. Расширяются капилляры, усиливается кровоток (гиперемия).

Лейкоцитарная фаза воспалительной реакции. Нейтрофилы в большом количестве выходят из кровеносных сосудов в зону повреждения. Они образуют вокруг инородного тела лейкоцитарый вал (через 5-6 часов). Нейтрофилы фагоцитируют микроорганизмы, токсические вещества и быстро погибают.

Макрофагическая фаза воспалительной реакции. Моноциты выходят из кровеносных сосудов в зону повреждения — в ткань и  превращаются в макрофаги. Образовавшиеся макрофаги мигрируют в зону вала и там фагоцитируют разрушенные, погибшие клетки, инородные частицы и погибших нейтрофилов. 

Фибробластическая фаза воспалительной реакции. Фибробласты (клетки соединительной ткани) активно деляться в зоне воспаления. Они образуют коллагеновые волокна, которые выталкивают инородное тело на поверхность, или формируют вокруг него соединительнотканную капсулу, отграничивающую его от окружающей ткани. 

Механизм гуморального иммунитета

В настоящее время известно, что B-лимфоциты программируются в кроветворной (миелоидной) ткани костного мозга, а T-лимфоциты — в корковом веществе тимуса. В процессе программирования на плазмалемме появляются белки-рецепторы, комплементарные определенному антигену. Связывание данного антигена с рецептором вызывает каскад реакций, которые приводят к пролиферации (делению) данной клетки и образованию множества потомков, реагирующих только с данным антигеном. Одним из важнейших свойств иммунной системы является иммунологическая память.

Гуморальный иммунитет состоит из следующей цепочки реакций:

В-лимфоцит распознает поверхностными рецепторами специфические антигены (определенные бактерии, вирусы и т. п.).

При участии Т-лимфоцита-хелпера В-лимфоцит преобразуется в плазматическую клетку (плазмоцит) и клетку памяти (рис. 2).

Клетка памяти при повторном вторжении данного антигена будет вызывать очень мощный вторичный иммунный ответ, противостоящий повторному заболеванию.

Плазмоцит несет на клеточной мембране антигенспецифичные рецепторы, которые при контакте с конкретным антигеном превращаются в антитела.

Антитела специфично контактируют с антигеном, образуя комплекс антиген-антитело (иммунный комплекс).

Далее возможно несколько вариантов событий:

• дезактивация антигенов (например, лишение бактерий подвижности, растворение клеточной стенки бактерии и т. п.);

• слипание антигенов;

• осаждение растворимых антигенов (если комплекс антиген-антитело нерастворим);

• изменение конформации антигена и потеря его химической активности (например, обезвреживание токсинов);

• привлечение фагоцитов для поглощения антигенов.

Рис. 2. Механизм гуморального иммунитета

Для реализации иммунного ответа недостаточно лишь Т- и В-лимфоцитов. Согласно современной трехклеточной схеме кооперации образование антител осуществляется благодаря совместной функции макрофага, T- и B- лимфоцитов. При этом макрофаг передает антиген В-лимфоциту, но лишь после воздействия T-хелперного фактора лимфоцит начинает размножаться и дифференцироваться в плазматическую клетку.

Бактериальные и вирусные заболевания человека. Их профилактика

Многие организмы, относящиеся к разным систематическим группам, являются паразитами человека и вызывают заболевания. Заболевания, возбудители которых являются микроскопическими (вирусы, бактерии и простейшие), называются инфекционными. 

В зависимости от природы возбудителей различают разные типы инфекционных заболеваний:

1. Вирусные, например грипп, ОРВИ, корь, оспа, ВИЧ-инфекция, вирусные гепатиты, клещевой энцефалит, желтая лихорадка.

2. Бактериальные, например чума, холера, столбняк, сибирская язва, стрептококковая и стафилококковая инфекции, коклюш.

3. Протозойные (вызываемые простейшими, то есть одноклеточными эукариотами), например малярия, сонная болезнь, амебная дизентерия, токсоплазмоз.

4. Грибковые, например кандидоз, эпидермофития (грибок стопы).

5. Прионные (вызываемые особыми инфекционными белками) — «коровье бешенство» (BSE), куру.

Возбудители разных групп чувствительны к разным лекарственным веществам. Поэтому медикаментозное лечение заболевания может проводиться только после диагностики природы заболевания и понимания природы его возбудителя. Так, большинство антибиотиков действуют на клетки бактерий, тогда как вирусы являются своеобразной неклеточной формой жизни. Поэтому бессмысленно лечить вирусные заболевания антибиотиками. Для борьбы с вирусами применяют противовирусные средства (следует отметить, что высокоспецифичные и эффективные противовирусные средства появились относительно недавно и существуют далеко не для всех вирусных заболеваний). 

история изучения инфекционных заболеваний

природа возбудителей

Представление о заразности болезней, в частности таких как чума, оспа, холера, зародилось еще у древних народов. Простейшие меры предосторожности в отношении заразных больных применялись еще до нашей эры. Однако эти догадки были еще далеки от научных знаний о природе заболевания. 

Уже в Древней Греции некоторые философы высказывали мысль о живых возбудителях  инфекционных болезней, но эти ученые не могли подтвердить свои предположения какими-либо достоверными фактами. Выдающийся древнегреческий врач Гиппократ (около 460–377 гг. до н. э.) объяснял происхождение эпидемий действием «миазм» — заразных испарений, которые будто бы могут вызвать ряд болезней.

Антони ван Левенгук (голландская почтовая марка)

Переворот в понимании природы заболеваний связан с возникновением и распространением микроскопии. Голландец Антони ван Левенгук в конце XVII в. изготовил микроскоп и обнаружил различные микроорганизмы в зубном налете, в воде из лужи и настое растений.  Левенгук не первым изготовил  микроскоп, считается, что первыми были отец и сын Янсены в 1590 г. Однако микроскоп Левенгука был им существенно усовершенствован и давал гораздо больше возможностей, чем более примитивные микроскопы предшественников. Так был открыт невидимый глазу мир микробов, многие из которых могли, очевидно, являться возбудителями болезней. Левенгук описал свои наблюдения в книге «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком при помощи микроскопов». Но даже после его открытия идея о микробах как возбудителях инфекционных болезней долгое время не получала еще необходимого научного обоснования, хотя эпидемии уносили тысячи человеческих жизней по всей Европе. Наблюдения за эпидемиями убеждали людей в заразности заболеваний. Но только в 1840–1850-х гг. были впервые открыты патогенные для человека микробы.

Луи Пастер

Великий французский ученый Луи Пастер (1822–1895 гг.) в своих работах доказал участие микроорганизмов в процессах брожения и гниения,  а также в развитии инфекционных болезней. Работы Пастера объяснили природу инфекционных болезней человека, они легли в основу асептики и антисептики (см. ниже), разработанных в хирургии Н. И. Пироговым и Дж. Листером, а также их последователями и учениками, что привело к революционному прорыву в развитии хирургии. 

Начиная со второй половины XIX в. медицинская микробиология получила быстрое развитие. В начале XX в. уже сложились четкие научные представления о природе, механизмах заражения и путях передачи ряда инфекционных заболеваний и оказалось возможным осуществлять гигиенические мероприятия, направленные на предупреждение этих болезней.

Илья Ильич Мечников

И. И. Мечников (1845–1916 гг.)  открыл фагоциты, участвующие в обеспечении иммунной защиты организма, и положил начало исследованиям иммунитета (невосприимчивости) при инфекционных болезнях, была показана исключительно важная роль клеточной (фагоцитоз и др.) и гуморальной (антитела) защиты организма.

Помимо чисто клинического исследования инфекционных больных для диагностики отдельных заболеваний с конца XIX в.стали широко применять лабораторные методы, такие как культивирование и микроскопия возбудителей.  Также неоценимый вклад в эпидемиологию внесли эксперименты по заражению лабораторных животных. Но некоторые исследователи ставили эксперименты на самих себе. Задолго до появления выдающихся исследований Пастера, осветивших роль микробов в человеческой патологии, наш соотечественник С. С. Андреевский (1786 г.) самоотверженным опытом прививки самому себе содержимого сибиреязвенного карбункула от больного животного доказал, что сибирскую язву у людей и домашних животных вызывает одна и та же причина. Врачи Одесской городской больницы О. О. Мочуткозский и Г. Н. Минх в 1870-х гг. для того, чтобы доказать, что заразное начало при сыпном и возвратном тифах находится в крови больного, впрыснули себе под кожу кровь больных и перенесли затем тяжелое заболевание.

антисептика и асептика

Интересно, что Пастер, который не был врачом, совершенно правильно оценил значение своего открытия для медицины. В обращении к членам Парижской академии хирургии в 1878 г. он сказал: «Если бы я имел честь быть хирургом, то сознавая опасность, которой грозят зародыши микробов, имеющиеся на поверхности всех предметов, особенно в госпиталях, я бы не ограничивался заботой об абсолютно чистых инструментах; перед каждой операцией я сперва бы тщательно промывал руки, а затем держал бы их в течение секунды над пламенем горелки; корпию, бинты и губки я предварительно прогревал бы в сухом воздухе при температуре 130–150 ºC; я никогда бы не применял воду, не прокипятив ее».

Антисептика (лат. «анти» — против, «септикус» — гниение) — система мероприятий, направленных на уничтожение микроорганизмов в ране, патологическом очаге, органах и тканях, а также в организме больного в целом, использующая механические и физические методы воздействия, активные химические вещества и биологические факторы. Основоположником антисептики считают английского хирурга Джозефа Листера (1829–1912 гг.), который, ознакомившись с работами Пастера, пришел к выводу, что микроорганизмы попадают в рану из воздуха и с рук хирурга. Убедившись в антисептических свойствах карболовой кислоты, он применил повязку с ее раствором в лечении открытого перелома и в дальнейшем использовал для обеззараживания оборудования и раны. До появления антисептики хирурги практически никогда не шли на риск операций, связанных со вскрытием полостей человеческого тела, так как вмешательства в них сопровождались почти стопроцентной летальностью от хирургических инфекций. Профессор Эрикоен, учитель Листера, в 1874 г. заявлял, что брюшная и грудная полости, а также полость черепа навсегда останутся недоступными для хирургов.

Асептика — комплекс мероприятий, направленных на предупреждение попадания микроорганизмов в рану.  Асептику следует отличать от антисептики, которая имеет целью уничтожить возбудителей воспаления, уже имеющихся в ране. Одним из основателей асептики считается немецкий хирург Эрнст фон Бергманн. Он предложил физические методики обеззараживания — кипячение, обжигание, автоклавирование.  Основой асептики является стерилизация — уничтожение микроорганизмов и их спор. Не следует путать стерилизацию с дезинфекцией, при которой споры микробов не уничтожаются. Существуют различные методы стерилизации: автоклавирование (обработка паром под давлением), прокаливание или обжигание огнем, погружение в антисептические растворы, обработка ионизирующими излучениями (например, на заводах по производству шприцов и другого одноразового оборудования).

история лекарств

Важный раздел учения об инфекционных болезнях — разработка методов их активного лечения.  Наука о лекарственных веществах и их воздействии на организм называется фармакологией. В основе фармакологии лежит применение лекарственных растений и других природных веществ для лечения заболеваний, которое практиковали люди всей земли с древнейших времен. Традиционные способы лечения при этом вырабатывались на основе опыта, методом проб и ошибок, и далеко не все из них имели под собой какую-либо научную основу. Стандартизированные, отвечающие всем научным критериям процедуры клинических испытаний, необходимые для того, чтобы какое-либо вещество в наши дни применялось как лекарство, возникли относительно недавно. Многие из народных способов лечения основаны на религиозных и мистических представлениях и не имеют под собой никаких оснований. Однако некоторые получили в дальнейшем научное подтверждение. Так, для лечения больных малярией применяли хинную кору еще индейцы кечуа, от которых о ней узнали европейцы, а с 1821 г. стали использовать алкалоид хинин — первое из химиотерапевтических средств, полученных синтетическим путем. Хинин применялся для профилактики и лечения малярии. Однако развитие фармакологии задержалось надолго. Лишь с 1909 г. в лечебной практике появились препараты мышьяка (сначала арсацетин, затем сальварсан, неосальварсан и др.), полученные в Германии, которые затем с успехом применялись для лечения возвратного тифа, сифилиса, сибирской язвы и некоторых других инфекционных  болезней.

Еще в 1871  г.  известный русский ученый В. А. Манассеин, а вслед за ним А. Г. Полотебнов изучили ряд свойств зеленого плесневого грибка (из рода Реnicillium), подметив его антагонистическое влияние на некоторые бактерии. А. Г. Полотебнов, кроме того, применил зеленый плесневый грибок для лечения гуммозных язв и гнойных ран.

Александр Флеминг	Ховард Флори	Эрнст Чейн

Исключительно  важную роль  сыграли  наблюдения английского микробиолога Александра Флемминга (1881–1954 гг.), который в 1929 г. обнаружил, что фильтраты среды, в которой росла зеленая плесень Penicillium notatum, обладают способностью подавлять рост стафилококка и ряда других бактерий. Основываясь на этих фактах и разработав сложную технологию извлечения активных веществ из культуры указанной плесени, Говард Флори и Эрнст Чейн в 1941 г. в Оксфорде получили антибиотик пенициллин. В 1945 г. Флеминг, Флори и Чейн были удостоены Нобелевской премии в области физиологии и медицины. Еще в 1930-х гг. были получены синтетические антибактериальные препараты сульфаниламидного ряда, правда, первые лекарства этой группы имели много побочных эффектов. Пенициллин переносился лучше. После открытия пенициллина появились и другие антибиотики:  в 1944 г. — стрептомицин, в  1948 г. — хлоромицетин,  хлорамфеникол и их аналоги.

В настоящее время антибиотики являются основным средством лечения ряда инфекционных болезней. Изобретение антибиотиков кардинально изменило жизни людей всего мира, привело к существенному увеличению средней продолжительности жизни, позволило победить страшные эпидемии бактериальных заболеваний, предотвратить гибель женщин при родах, солдат при ранениях. К сожалению, бактерии быстро мутируют и приобретают устойчивость к антибиотикам. Проблема устойчивости к антибиотикам является одной из важнейших в современной медицине. Одним из направлений развития фармакологии является разработка новых антибиотиков. Для предотвращения развития устойчивости ни в коем случае нельзя применять антибиотики без диагностики и врачебного назначения, следует четко следовать предписаниям по дозировке и режиму приема лекарственного средства, нельзя злоупотреблять антибиотиками. При подозрении на устойчивость к антибиотикам в некоторых случаях может быть осуществлен диагностический посев возбудителя на среды с различными антибиотиками, чтобы выявить те, к которым он чувствителен.

вакцины и вакцинация

Одним из важнейших средств предотвращения заболеваний сегодня является вакцинация, или прививки. Прививки — это не лекарства в обычном смысле. Ими не лечат заболевание, а предотвращают. Действие прививок основано на природной способности организма приобретать иммунитет, то есть устойчивость к возбудителю после перенесенного заболевания. К каким-то из заболеваний иммунитет сохраняется всю жизнь, к каким-то — на определенный период времени. Вакцина — биопрепарат, содержащий убитых возбудителей болезни или их компоненты, либо живой, но ослабленный штамм возбудителя, не способный вызвать болезнь. При попадании в организм вакцины начинается иммунный ответ на чужеродные белки и другие биомолекулы, в результате чего вырабатываются антитела — естественные защитные белки организма, специфичные именно к данному конкретному возбудителю. В-лимфоциты, продуцирующие антитела, могут сохраняться в организме долгие годы. Если в организме вырабатывается достаточное количество антител к возбудителю, человек устойчив к заболеванию или переносит его в легкой форме.

Страшным бичом человечества в древности и Средние века был вирус оспы. Тысячи людей по всему миру умирали при эпидемиях этой болезни. Пытаясь защититься от нее, еще в Средневековье в Китае и Персии практиковали вариоляцию — прививку оспенного гноя здоровым людям, что приводило к заболеванию оспой в легкой форме и приобретению иммунитета к этой болезни. Конечно, при этом у многих людей развивалась полная форма заболевания, и нередко они умирали. Но другая часть приобретала спасительный иммунитет. Так как других способов борьбы со смертоносным вирусом все равно не было, вариоляцию продолжали практиковать и в Европе (в 1718 г. эта практика была привезена британским послом из Турции в Англию). В XVIII в. наблюдатели обратили внимание на коровью оспу, неопасную для человека. Доярки, а также кавалеристы, которые часто переносили коровью оспу, впоследствии не заражались натуральной оспой. В 1796 г. английский врач и ученый Эдуард Дженнер (1749–1823 гг.) привил 8-летнему мальчику коровью оспу, после чего у мальчика развилось лишь легкое недомогание, которое быстро прошло, а затем в том же году привил ему натуральную оспу. Натуральной оспой мальчик не заболел. Через несколько месяцев и 5 лет натуральная оспа была привита снова, с тем же результатом. Таким образом Дженнер доказал эффективность вакцинации. В дальнейшем были разработаны вакцины от множества заболеваний. Большой вклад в развитие вакцинации внес Луи Пастер, который разработал методы ослабления вирулентных свойств возбудителей путем особого подбора соответствующих условий для их культивирования. Пастером были получены вакцины для прививок против сибирской язвы и бешенства. Вакцинация открыла новую эру в истории человечества, позволив победить или обуздать многие страшные болезни.

Еще в первой половине XX в. от оспы ежегодно умирали миллионы людей. Всемирная кампания по борьбе с оспой была начата по инициативе СССР в 1958 г. В 1967 г. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) принимает решение об интенсификации искоренения натуральной оспы с помощью массовой вакцинации человечества. Благодаря этой кампании оспа была побеждена во всем мире. Сейчас образцы вируса хранятся только в двух лабораториях, в Америке и в России.

Здравоохранение в нашей и других странах предполагает систему обязательных прививок. Проводится обязательная вакцинация от таких болезней, как дифтерия, коклюш, столбняк, туберкулез, полиомиелит, корь. Проведение вакцинации в полном объеме является важным фактором защиты не только конкретного человека, но и всего населения в целом и предотвращает эпидемии. Кроме того, необходимо проводить вакцинацию перед поездкой в определенные эпидемиологически опасные районы. В связи с участившимися отказами от прививок по религиозным и другим соображениям в последние годы в развитых странах участились вспышки таких заболеваний, как корь и коклюш, с эпицентрами в религиозных общинах, где проживают невакцинированные люди. Важно понимать уровень своей ответственности за жизнь и здоровье не только своих детей, но и общества в целом.

Сердечно-сосудистая система человека. Сердце

Функции крови выполняются благодаря непрерывной работе системы органов кровообращения.

Кровообращение — это движение крови по сосудам, обеспечивающее обмен веществ между всеми тканями организма и внешней средой.

Система органов кровообращения включает сердце и кровеносные сосуды. Циркуляция крови в организме человека по замкнутой сердечно-сосудистой системе обеспечивается ритмическими сокращениями сердца — ее центрального органа.

Сосуды, по которым кровь от сердца разносится к тканям и органам, называют артериями, а те, по которым кровь доставляется к сердцу, — венами. В тканях и органах тонкие артерии (артериолы) и вены (венулы) соединены между собой густой сетью кровеносных капилляров.

внешнее строение сердца

Сердце асимметрично расположено в грудной клетке между легкими, за грудиной. Большая часть сердца находится влево от срединной линии.  

Сердце повернуто таким образом, что его правый венозный отдел лежит больше кпереди, левый артериальный — кзади. Самый нижний и более всего выступающий влево заостренный конец сердца — его верхушка сформирован левым желудочком (рис. 1).

   

Рис. 1. Сердце, вид спереди и сзади: 1 - плечеголовной ствол; 2 - левая общая сонная артерия; 3 - левая подключичная артерия; 4 - дуга аорты; 5 - правая легочная артерия; 6 - легочный ствол; 7 - левое ушко; 8 - нисходящая часть аорты; 9 - грудино-реберная поверхность; 10 - передняя межжелудочковая борозда; 11 - левый желудочек; 12 - верхушка сердца; 13 - правый желудочек; 14 - венечная борозда; 15 - правое ушко; 16 - восходящая часть аорты; 17 - верхняя полая вена; 18 - переход перикарда в эпикард; 19 - правые легочные вены; 20 - правое предсердие; 21 - нижняя полая вена;   22 - задняя межжелудочковая борозда;  23 - левое предсердие; 24 - левые легочные вены; 25 - левая легочная артерия

оболочки сердца

Сердце располагается в грудной полости позади грудины и окружено соединительнотканной оболочкой — околосердечной сумкой, или перикардом.

Наружный слой перикарда состоит из нерастяжимой белой фиброзной ткани (фиброзный перикард), а внутренний — из серозной ткани (серозный перикард).

Серозный перикард имеет два слоя: внутренний слой сращен с сердцем — висцеральный слой (эпикард), а наружный слой срастается с фиброзной тканью перикарда — париетальный слой. В щель между слоями серозного перикарда выделяется перикардиальная жидкость, которая уменьшает трение между стенками сердца и окружающими тканями.

Функции перикарда:

• препятствует излишнему растяжению сердца;

• препятствует переполнению сердца кровью;

• защищает сердце от механических повреждений;

• перикардиальная жидкость  уменьшает трение при сокращении сердца.

Стенка сердца состоит из трех слоев (рис. 2):

• эпикард (он же — внутренний слой околосердечной сумки) — наружная соединительнотканная оболочка, покрыта однослойным эпителием;

• миокард (сердечная мышца) — средняя мышечная оболочка;

• эндокард — внутренняя эпителиальная оболочка; образует клапанный аппарат сердца.

Рис. 2. Оболочки сердца

Стенки сердца  состоят из сердечных поперечно-полосатых мышечных волокон (миокарда), соединительной ткани и мельчайших кровеносных сосудов (рис. 3).

Каждое мышечное волокно содержит множество крупных митохондрий. Мышечные волокна разветвляются и соединяются между собой концами, образуя сложную сеть, заключенную в общую саркоплазматическую мембрану. Это обеспечивает быстрое распространение волн сокращения по волокнам, так что каждая камера сокращается как одно целое.

В сердце различают два типа волокон:

• мышечные волокна рабочего миокарда предсердий и желудочков (основная масса сердца). Функция: обеспечение нагнетания крови.

• мышечные волокна водителя ритма (пейсмекера) и проводящей системы сердца. Функция: генерация возбуждения и проведение его к клеткам рабочего миокарда.

Рис. 3. Миокард

Строение сердца

Сердце человека четырехкамерное.

Оно разделено сплошной продольной перегородкой на левую (артериальную) и правую (венозную) половины (рис. 4).

Каждая половина, в свою очередь, подразделяется на две камеры — предсердие и желудочек.

Стенки предсердий относительно тонкие, а желудочков — толстые.

Рис. 4. Строение сердца

В правое предсердие впадают нижняя и верхняя полые вены, приносящие венозную кровь.

В левое предсердие впадают четыре легочные вены, приносящие артериальную (богатую кислородом) кровь.

От правого желудочка отходит легочная артерия, несущая венозную кровь в легкие для обогащения кислородом.

От левого желудочка отходит дуга аорты: по аорте артериальная кровь идет ко всем органам человека, в том числе коронарные артерии сердца.

В перегородке между предсердиями и желудочками есть отверстия, снабженные створчатыми клапанами (рис. 5). В левой половине сердца располагается двустворчатый клапан (митральный), в правой — трехстворчатый.

Клапаны открываются только в сторону желудочков и поэтому пропускают кровь только в одном направлении: из предсердий в желудочки.

Открываться в сторону предсердий створкам клапанов мешают сухожильные нити, отходящие от поверхности и краев клапанов и прикрепляющиеся к мышечным выступам желудочков. Мышечные выступы, сокращаясь вместе с желудочками, натягивают сухожильные нити, чем препятствуют выворачиванию створок клапанов в сторону предсердий и обратному оттоку крови в предсердия.

Рис. 5. Клапанный аппарат

В месте отхождения из желудочков легочного ствола и аорты расположены полулунные клапаны в виде трех кармашков, открывающихся в сторону тока крови. Они препятствуют обратному току крови в желудочки. Таким образом, благодаря работе створчатых и полулунных клапанов в сердце ток крови осуществляется только в одном направлении: из предсердий в желудочки, а затем из желудочков в аорту и легочную артерию. 

Клапанный аппарат сердца образован за счет выростов внутреннего слоя сердца — эпителия эндокарда.

сердечный цикл

К физиологическим свойствам сердечной мышцы относятся возбудимость, сократимость, проводимость и автоматия. 

Работа сердца слагается из ритмично сменяемых друг друга сердечных циклов — периодов, охватывающих одно сокращение и последующее расслабление сердца.

Сокращение сердечной мышцы называется систолой, расслабление — диастолой.

В сердце кровь поступает по венам в предсердия. Далее следует систола (сокращение) предсердий, и кровь поступает в желудочки. Таким образом, предсердия являются как бы вспомогательными насосами, способствующими заполнению желудочков.

Во время диастолы створчатые клапаны открыты, и кровь из предсердий поступает в желудочки.  Во время систолы желудочки выбрасывают кровь в артерии.

У выхода из желудочков расположены полулунные клапаны, препятствующие обратному поступлению крови из артерий в сердце.

При частоте сокращений сердца 75 раз в минуту продолжительность сердечного цикла составляет 0,8 с.

В цикле выделяют три фазы:

• сокращение (систола) предсердий — 0,1 с;

• сокращение (систола) желудочков — 0,3 с;

• общее расслабление (пауза = диастола) предсердий и желудочков — 0,4 с.

Последовательные ритмические сокращения и расслабления предсердий и желудочков и деятельность клапанов сердца обеспечивают однонаправленное движение крови из предсердий в желудочки, а из желудочков — в артерии.

При каждой систоле желудочки сердца выбрасывают в аорту и легочную артерию по 65 — 70 мл крови. 

В покое минутный объем сердца человека (количество крови, которое выбрасывается желудочком за одну минуту) составляет около 5 л, а при тяжелой физической нагрузке минутный объем сердца может достигать 30 л.

тоны СЕРДца 

Во время сокращения желудочков верхушка сердца ударяется о внутреннюю поверхность грудной клетки, вызывая ее вибрацию (колебания), которая и появляется в виде сердечного толчка. 

Сердечный толчок можно записать при помощи прибора кардиографа. Такой метод называется метод электрокардиограммы.

К внешним проявлениям деятельности сердца относятся звуковые явления — тоны сердца. Сердечные тона можно услышать, используя специальный прбор — стетоскоп (рис. 5а).

Рис. 5а. Стетоскоп

В сердце различают четыре тона:

• первый тон (систолический): возникает в момент сокращения сердца. Обусловлен сокращением сердечной мышцы, закрытием створчатых клапанов (вибрация створок и сухожильных нитей) и колебанием стенок артерий в момент выброса крови; 

• второй тон (диастолический): расправление полулунных клапанов в начале диастолы (когда кровь в силу разности давлений из артериальных сосудов стремится в сторону желудочков);

Третий и четвертый тоны могут услышать только опытные врачи.

• третий тон (диастолический): вибрация стенок желудочков, возникающая в момент наполнения их кровью;

• четвертый тон (предсердный): сокращение мышц предсердий.

автоматия

Сердечная мышца способна к сокращениям, будучи изолированной от организма.

Автоматия — периодически возникающее возбуждение в самой сердечной мышце.

Возбуждение возникает в стенке правого предсердия у места впадения в него верхней полой вены. Это область называется синусно-предсердным (синоатриальным) узлом или водителем ритма. От нее берут начало нервные проводящие пути, по которым возникшее возбуждение проводится в левое предсердие. Оба предсердия сокращаются более - менее одновременно.

Частота разрядов этого узла в покое составляет около 70 в минуту. 

Мышечные волокна предсердий и желудочков полностью разделены соединительнотканной предсердно - желудочковой перегородкой, и связь между ними осуществляется только в одном участке правого предсердия — предсердно-желудочковом (атриовентрикулярном) узле.

возбуждение миокарда

Миокард, подобно нервной ткани и скелетным мышцам , принадлежит к возбудимым тканям, то есть волокна миокарда обладают потенциалом покоя, отвечают на надпороговые стимулы генерацией потенциалов действия и способны проводить эти потенциалы без затухания.

В клетках синоатриального узла за счет разности концентраций ионов поддерживается мембранный потенциал около -90 мВ. Мембране этих клеток всегда свойственна высокая проницаемость для натрия, поэтому ионы натрия непрерывно диффундируют внутрь клетки. Поступление ионов натрия ведет к деполяризации мембраны, в результате чего в клетках, соседствующих с синоатриальным узлом, возникают распространяющиеся потенциалы действия. Волна возбуждения проходит по мышечным волокнам сердца и заставляет их сокращаться. 

Возбуждение, возникающее в каком-то одном отделе сердца, охватывает все без исключения невозбужденные волокна. Благодаря этому сердце подчиняется закону "все или ничего": на раздражение оно отвечает либо возбуждением всех волокон, либо (если раздражитель подпороговый) не реагирует вовсе.

 

Проводящая система сердца включает пучок Гиса, разветвляющийся на левую и правую ножку, и их конечные разветвления — волокна Пуркинье (рис. 6).

Скорость проведения импульсов в проводящей системе 1 — 2 м/с, поэтому желудочки синхронно охватываются возбуждением и сокращаются.

Рис. 6. Проводящая система сердца

Предсердно-желудочковый (атриовентрикулярный узел) расположен в правом предсердии.

От него отходит пучок специализированных волокон (атриовентрикулярный пучок) — единственный путь, по которому волна возбуждения передается от предсердий к желудочкам.

Передача импульсов от синоатриального узла к атриовентрикулярному происходит с задержкой, составляющей около 0,15 с, благодаря чему систола предсердий успевает закончиться раньше, чем начнется систола желудочков.

Атриовентрикулярный пучок переходит в пучок Гиса, который состоит из видоизмененных сердечных мышечных волокон. Пучок Гиса делится на правую и левую ножку, от которых отходят более тонкие веточки — волокна Пуркинье.

Импульсы проходят по пучку и распространяются по всему миокарду желудочков. Оба желудочка сокращаются одновременно, причем волна их сокращения начинается в верхушке сердца и распространяется вверх, выталкивая кровь из желудочков в артерии, которые отходят от сердца вертикально вверх. 

реаниматология

Используя автоматию сердечной мышцы, можно "оживить" сердце. Впервые методику оживления сердца предложил профессор Неговский. Она заключается в том, что в артерию человека под давлением вводится кровь определенной температуры, содержащая большое количество кислорода. Данная методика успешно применялась во время Великой Отечественной войны. В настоящее время это целая наука — реаниматология. Оживление организма включает в себя такие манипуляции, как искусственное дыхание, массаж сердца, применение кардиостимуляторов, конденсаторного разряда и другие. 

 

кровоснабжение сердечной мышцы 

Сердце как и другие органы снабжают кровью сосуды, принадлежащие большому кругу кровообращения. Это — коронарные сосуды (рис. 7).

От основания аорты отходят две коронарные артерии. Правая коронарная артерия снабжает большую часть правого желудочка сердца, некоторые отделы перегородки сердца и заднюю стенку левого желудочка. Остальные отделы сердца снабжаются левой коронарной артерией.

Рис. 7. Коронарные сосуды

Отток крови осуществляется преимущественно в венозный синус (место впадения полых вен), открывающийся в правое предсердие.

Скорость коронарного кровотока зависит от:

давления в аорте, частоты сердечных сокращений, обмен веществ и состояние вегетативной нервной системы.

При высоких физических нагрузках увеличивается потребление сердцем кислорода. Повышенная потребность сердца в кислороде удовлетворяется главным образом за счет увеличения коронарного кровотока. Это увеличение обусловлено расширением коронарных сосудов.

Сердечно-сосудистая система: принципы регуляции кровообращения

Изменение ритма работы сердца регулируется нервной и эндокринной системами.

нервная регуляция работы сердца

Деятельностью сердца управляют сердечные центры продолговатого мозга и гипоталамуса, проводя нервные импульсы по симпатическим нервам и парасимпатическим нервам вегетативной нервной системы.

Сердечные центры в области гипоталамуса разделены: в заднем гипоталамусе преобладают симпатические клетки, а в переднем — парасимпатические.

Различают также корковые сердечные центры. Доказательством их существования  является изменение сердечной деятельности при различных эмоциональных состояниях, или благодаря волевым усилиям (практика йогов). Эти факты свидетельствуют о локализации сердечных центров в коре головного мозга.

Доказательство коркового влияния

О корковом влиянии на сердечную деятельность свидетельствуют опыты с выработкой условных рефлексов.

Животным вводятся большие дозы морфина, сопровождающиеся изменением на ЭКГ. Причем введение данного препарата сопровождается подачей условного сигнала. Через 20-30 сочетаний условного раздражителя с введением морфина, вырабатывается условный рефлекс. Теперь достаточно подать условный раздражитель и ввести обычную воду, а изменения на ЭКГ будут такие же, как и после введения морфина. 

 

Влияние регуляции:

• изменение частоты сердечных сокращений;

• изменение силы сердечных сокращений;

• изменение скорости атриовентрикулярного проведения в сердечной мышце.

Медиаторы вегетативной нервной системы:

• ацетилхолин — в парасимпатической нервной системе;

• норадреналин  — в симпатической нервной системе .

Предсердия и синоатриальный узел находятся под постоянными воздействиями со стороны блуждающих нервов (парасимпатичесая система) и симпатических нервов. Деятельность желудочков сердца, в отличие от предсердий, контролируется почти исключительно симпатическими нервами. 

Парасимпатическая НС. Парасимпатические сердечные центры расположены в продолговатом мозге и представлены ядрами блуждающего нерва. От ядер отходят длинные преганглионарные волокна, заканчивающиеся в стенках сердца (рис. 1).

Рис. 1. Вегетативная нервная система

Правый блуждающий нерв заканчивается в области синоатриального узла и оказывает влияние на частоту сердечных сокращений (рис. 2).

Левый блуждающий нерв заканчивается в области атриовентрикулярного узла и влияет на систолический выброс.

Симпатическая НС.  Симпатические нервные узлы расположены в боковых рогах верхних грудных сегментов спинного мозга. Симпатические нервные волокна подходят к сердцу в составе нескольких сердечных нервов. Симпатические нервные окончания, в отличие от блуждающих нервов, равномерно распределены по всем отделам сердца.

Рис. 2. Иннервация сердца: 1 — синусно-предсердный узел; 2 — предсердно-желудочковый узел (АВ-узел)

Симпатческая система влияет на сердце также посредством катехоламинов, выделяющихся в кровь из мозгового слоя надпочечников.

При выключении парасимпатических нервов частота сокращений сердца у собаки возрастает от 100 уд./мин. (норма в покое) до 150 уд./мин.

При выключении симпатических нервов частота падает до 60 уд./мин.

Постоянное влияние блуждающих и симпатических нервов на миокард называется тонусом нервов. Так как ритм денервированного сердца (собственный ритм сердца) значительно выше, чем частота сокращений сердца в состоянии покоя, считается, что в покое тонус блуждающих нервов преобладает над тонусом симпатических.

симпатический отдел	парасимпатический отдел
учащение работы сердца	замедление работы сердца
медиатор — норадреналин: увеличивает деполяризацию мембраны в синатриальном узле; увеличивает выброс кальция в мышечные волокна сердца	медиатор — ацетилхолин: уменьшает выброс кальция в миофибриллярное пространство, что уменьшает взаимодействие актина и миозина
сужают коронарные сосуды: усиливается ток крови — в миокард поступает больше кислорода	расширяют коронарные сосуды: замедляется ток крови — в миокард поступает меньше кислорода

За последнее время были получены факты, свидетельствующие о прямом сосудосуживающем действии симпатических нервов и сосудорасширяющем действии парасимпатических нервов на коронарные сосуды.

гуморальная регуляция работы сердца

Гуморальная регуляция заключается в том, что в крови имеются многочисленные гуморальные факторы, которые могут менять, как силу, так и частоту сердечных сокращений. Все данные вещества делятся на две группы: стимулирующие и угнетающие сердечную деятельность. К первым относятся, например, катехоламины (адреналин, норадреналин и др.).

Известно, что адреналин, воздействует непосредственно на сердечную мышцу через клеточные системы регуляции (цАМФ, кальциевая система и т.п.); он увеличивает как силу, так и частоту сокращений. 

К веществам, усиливающим деятельность сердца, относятся также гормоны щитовидной железы: тироксин и трийодтиронин, которые увеличивают частоту сокращений сердца. Известно, что гипертиреоз всегда вызывает тахикардию (учащение сердцебиения).

Стимуляторами сердечной деятельности являются также глюкокортикоиды — гормоны коркового слоя надпочечников, т. к. они повышают активность катехоламинов (адреналина и т. п.)

стимуляция сердечной деятельности	угнетение сердечной деятельности
катехоламины (гормоны мозгового слоя надпочечников): адреналин и норадреналин — учащают и усиливают деятельность сердца	ацетилхолин: замедляет проведение нервного импульса в проводящей системе сердца; торрмозит работу симпатического отдела
глюкокортикоиды (гормоны коркового слоя надпочечников): повышают активность катехоламинов	ионы калия (при высокой концентрации)
тироксин и трийодтиронин (гормоны щитовидной железы): увеличивает частоту сердечных сокращений
ионы кальция

В основе действия парасимпатических блуждающих нервов и их медиатора ацетилхолина лежит высокая мембранная проницаемость сердечной мышцы для ионов калия. Это препятствует развитию деполяризации мембран в проводящей системе сердца, так как увеличение выхода ионов калия противодействует входящему току кальция.

интеркардиальная регуляция

В сердце существует собственная система регуляции -- интеркардиальная регуляция, представленная ганглиозными клетками Догеля. Клетки Догеля образуют в сердце как холин-, так и адренэргические системы, выделяющие соответственно медиатор ацетилхолин и норадреналин.

Если взять животное (собаку) удалить сердце, а затем вновь данное сердце поместить в организм, сшив соответствующие сосуды, то сердце окажется денервированным. Собака поправится; при физической нагрузке ритм и сила сердечных сокращений собаки будут меняться. Так наличие интракардиальной регуляции позволяет проводить пересадку сердца от одного человека к другому.

Сердечно-сосудистая система человека. Сосуды

Виды кровеносных сосудов:

• артерии — сосуды, несущие кровь от сердца;

• вены — сосуды, несущие кровь к сердцу;

• капилляры — тончайшие кровеносные сосуды, образующие сеть в тканях и органах.

Самые мелкие артерии и вены, переходящие в капилляры, называются артериолами и венулами.

Крупные артерии, отходящие от сердца  постепенно распадаются на более тонкие сосуды, доходя до самых тонких капилляров, которые в свою очередь постепенно сливаются сначала в венулы, затем в вены, несущие кровь к сердцу. Диаметр кровеносных сосудов сначала уменьшается (от артерий к капиллярам), а затем — возрастает (от капилляров к венам). Так, диаметр начала аорты у человека приблизительно равен 3 см, а диаметр капилляра — от 6 до 20 μ. Однако по мере удаления от аорты ширина сосудистого русла, несмотря на уменьшение калибра каждого из сосудов, в сумме больше аорты, следовательно, давление крови в капиллярах всегда ниже, чем в более крупных сосудах.

Распределение сосудов в теле имеет определенный порядок.

Артерии, например на туловище и шее, расположены на передней стороне и спереди от позвоночника; на разгибательной его стороне, на спине и затылке крупных сосудов нет. На конечностях артерии лежат на сгибательных поверхностях, в защищенных укрытых местах.

В некоторых пунктах артерии частично проходят поверхностно под кожей, особенно над костями; в таких местах можно прощупать пульс или сдавить их, если потребуется остановка кровотечения.

формирование кровеносных сосудов

Кровеносные сосуды развиваются из мезенхимы.

В эмбриональном периоде все сосуды  закладываются и строятся как капилляры, и только в процессе их дальнейшего развития простая капиллярная стенка постепенно окружается различными структурными элементами, и капиллярный сосуд превращается либо в артерию, либо в вену, либо в лимфатический сосуд (рис. 1).

Вначале закладывается первичная стенка из плоских клеток мезенхимы, превращающаяся впоследствии во внутреннюю оболочку сосуда — эндотелий. Позднее из окружающей мезенхимы формируется более сложно построенная стенка сосуда. 

Рис. 1. Сравнительная характеристика сосудов

Окончательно сформированные стенки артерий и вен состоят из трех основных слоев: интимы, медии и адвентиции (рис. 2). 

Интима — тонкая внутренняя оболочка, выстланная со стороны полости сосудов тонким, эластичным плоским эндотелием. Интима является непосредственным продолжением эндотелия эндокарда.

Функция интимы: предотвращение свертывания крови.

Если эндотелий сосуда поврежден, то у места повреждения образуются небольшие сгустки крови — тромбы, которые могут вызвать закупорку сосуда. Иногда они отрываются от места образования, уносятся током крови (флотирующие тромбы) и закупоривают сосуд в каком-либо другом месте.

Средняя оболочка (медия) стенки сосудов образована гладкой мышечной тканью.

Функция: регуляция просвета (диаметра) сосуда.

Адвентиция — наружная оболочка сосудов. Она образована фиброзной волокнистой соединительной тканью.

Функция: механическая защита и фиксация сосуда.

Оболочки отделены друг от друга тонкими прослойками из эластических волокон.

Ткани, образующие оболочки кровеносных сосудов нуждаются в питании. Поэтому наружная и средняя оболочки пронизаны сетью кровеносных капилляров, приносящих питательные вещества и кислород и удаляющих продукты обмена. 

Рис. 2. Строение стенки сосуда

капилляры

Стенки капилляров очень тонкие и состоят из эндотелия. Снаружи эндотелий оплетен сетью тонких соединительнотканых волокон, эластично фиксирующих капилляр.

В состав капиллярной стенки входят перициты — клетки соединительной ткани с многочисленными отростками, проникающими в эндотелий (рис. 3). Обладая сократительной активностью они способны изменять просвет капилляра.

Перициты, или клетки Руже относятся к малодифференцированным клеткам. При дифференцировке они могут превратиться в фибробласты (клетки соединительной ткани), гладкомышечные клетки или в макрофаги (клетки, способные к фагоцитозу). 

Рис. 3. Перициты на стенке капилляра

Стенка капилляра легко проницаема для лейкоцитов и некоторых веществ, переносимых кровью. Через стенку капилляров происходит обмен веществ между кровью и тканевыми жидкостями, а также между кровью и внешней средой (в выделительных органах).

Благодаря проницаемости капиллярной стенки, происходит газообмен между кровью и воздухом, поступающем в легкие при вдохе.

артерии 

Артерии делятся на два типа: 

• артерии мышечного типа — мелкие и средние артерии;

• артерии эластического типа — самые крупные артерии: аорта и ее крупные ветви.

Артерии мышечного типа

Стенка артериолы состоит из всех трех оболочек: эндотелиальной, средней из циркулярно расположенных гладкомышечных клеток и наружной соединительнотканой оболочки (рис. 4).

При переходе артериолы в капилляр в ее стенке отмечаются только одиночные гладкие мышечные клетки. С укрупнением же артерий количество мышечных клеток постепенно увеличивается до непрерывного кольцевого слоя.

В более крупных артериях под внутренней эндотелиальной оболочкой расположен слой звездчатых клеток, играющий роль камбия (росткового слоя) для сосудов. Этот слой участвует в процессах регенерации — восстанавливает мышечный и эндотелиальный слои артерии. Чем крупнее артерия, тем больше развит камбиальный (ростковый) слой.

Рис. 4. Строение артерии

Артерии эластического типа

Артерии крупного калибра (легочная артерия, аорта и ее крупные ветви) называются артериями эластического типа, т. к. в их стенках преобладают эластические элементы.

Наличие большого количества эластических элементов (волокон, мембран) позволяет этим сосудам растягиваться при систоле сердца и возвращаться в исходное положение во время диастолы. 

Внутренний слой аорты состоит из эндотелия и субэндотелиального слоя.

Субэндотелиальный слой составляет примерно 15-20 % толщины стенки сосуда.

Состав субэндотелиального слоя:

• рыхлая фибриллярная соединительная ткань;

• клетки звездчатой формы, выполняющие трофическую функцию для эндотелия;

• отдельные продольно направленные гладкие мышечные клетки.

Глубже субэндотелиального слоя в составе внутренней оболочки расположено густое сплетение эластических волокон, соответствующее внутренней эластической мембране.

Межклеточное вещество внутренней оболочки аорты играет большую роль в питании стенки сосуда и обусловливает степень проницаемости стенки сосуда. У людей среднего и пожилого возраста в межклеточном веществе обнаруживаются холестерин и жирные кислоты.

В средней оболочке концентрически расположены прочные эластические и коллагеновые волокна. Гладкомышечный слой представлен одиночными клетками, косо залегающими в волокнах.

Наружная оболочка состоит из рыхлой волокнистой соединительной ткани с большим количеством продольных толстых эластических и коллагеновых волокон. Адвентиция богата кровеносными сосудами и нервными волокнами.

Функция адвентиции: защита сосудов от перерастяжения и разрывов.

вены

Стенки вен обычно тоньше, чем стенки артерий, и имеют ряд особенностей:

• слабо развит средний гладкомышечный слой;

• мало эластических волокон (вены легко спадаются);

• наружная оболочка построена из волокнистой соединительной ткани, в которой преобладают коллагеновые волокна;

• есть клапаны.

Внутренняя оболочка вен (интима) образует в них клапаны в виде полулунных кармашков (рис. 5). Клапаны отсутствуют в венах мозга и его оболочек, в венах костей и большей части вен внутренних органов. Клапаны развиты в венах конечностей и шеи.

Функция клапанов: препятствие обратному току крови.

Рис. 5. Венозные клапаны

Одни клапаны не могут обеспечить циркуляцию крови, так как все равно весь столб жидкости давил бы на нижележащие отделы. Вены расположены между скелетными мышцами, которые, сокращаясь, сжимают венозные сосуды. Такой "мышечный насос" помогает циркуляции крови.

малый круг кровообращения

Малый круг кровообращения начинается в правом желудочке.

Сосуды малого круга кровообращения состоят из системы легочной артерии и системы легочных вен.

Легочная артерия является одним из самых крупных сосудов человека. Ее ствол имеет длину около 6 см, а диаметр — 3 см. Легочная артерия с венозной кровью выходит из правого желудочка и делится на две ветви: правую, идущую в правое легкое, и левую, идущую в левое легкое.

От места разветвления легочной артерии к дуге аорты отходит боталлов проток — заросший сосуд, соединявший в эмбриональный период легочную артерию с аортой. 

В легких правая ветвь делится на три, а левая — на две ветви соответственно числу долей того и другого легкого.

Ветви легочной артерии идут параллельно бронхам до самых легочных пузырьков (альвеол), и образуют на их стенках густую капиллярную сеть. Здесь происходит обмен газами между кровью и альвеолярным воздухом.

Затем капилляры соединяются в венулы, затем в вены, которые сливаются в четыре легочные вены, по две в каждом легком. Из легких легочные вены несут артериальную кровь в левое предсердие.

Клапаны в легочных венах отсутствуют.

Особенности сосудов малого круга кровообращения

Сосуды малого круга обладают относительно малой длиной и слабо развитой мышечной стенкой. Артериолы легких имеют просвет в 4 — 5 раз больше просвета артериол большого круга. Поэтому сопротивление в малом круге значительно меньше, а кровяное давление в 5 раз меньше, чем в аорте.

Через малый круг проходит столько же крови, сколько и через большой, и минутный объем правого желудочка (в нормальных условиях) всегда равен минутному объему левого желудочка.

 

большой круг кровообращения

Большой круг кровообращения начинается в левом желудочке (рис. 6).

Рис. 6. Крупные сосуды большого круга кровообращеня

артерии большого круга

Из левого желудочка выходит самый крупный сосуд человеческого тела — аорта. Она несет артериальную кровь ко всем тканям и органам. Выйдя из сердца она образуют дугу влево (левая дуга аорты).

От дуги аорты отходят артерии, несущие кровь к голове (сонные артерии) и верхним конечностям (подключичные артерии).

Пройдя через диафрагму, аорта спускается вниз под названием брюшной аорты, которая делится на две крупнейшие ветви — подвздошные артерии, сама же продолжается вдоль крестца до самого копчика в виде маленькой средней крестцовой артерии.

Подвздошные артерии снабжают кровью нижние конечности и внутренние органы.

Каждая артерия снабжает кровью определенную область. Наиболее сильно артериальная сеть развита в мышцах и железах. Между мелкими артериями и между капиллярами имеется большое количество анастомозов, благодаря чему возможен приток крови окольным путем (коллатеральное кровообращение). 

вены большого круга

Вены образуются путем слияния капилляров в венулы, а затем в  более крупные венозные стволы. Обычно вены выходят из органов в том же месте, где входят артерии, и идут вместе с ними и нервами в сосудисто-нервных пучках, причем очень часто одну артерию сопровождают две вены. Названия идущих рядом вен и артерий в большинстве случаев одинаковы.

Поверхностные вены образуют подкожные венозные сети.

Так как кровь по венам движется гораздо медленнее, то емкость венозной системы раза в 2-3 больше, чем артериальной.

Вся венозная кровь нашего тела притекает к правой венозной половине сердца по двум крупнейшим венозным стволам: верхней полой вене и нижней полой вене. 

От головы из полости черепа венозную кровь несут правая и левая яремные вены.

От верхних конечностей — правая и левая подключичные вены.

С каждой стороны яремная и подключичная вена сливаются, образуя правую и левую безымянную вену.

Безымянные вены, сливаясь, образуют верхнюю полую вену.

Таким образом, верхняя полая вена собирает кровь со всей верхней половины тела: от головы, шеи, верхних конечностей, а так же области плечевого пояса и стенок грудной полости.

Клапанов верхняя полая вена не имеет.

Нижняя полая венa  располагается в брюшной полости и является самой крупной веной нашего тела. Она образуется из слияния двух общих подвздошных вен и впадает снизу в правое предсердие.

Нижняя полая вена собирает кровь со всей нижней половины тела: из вен брюшной полости, от всех органов таза и нижних конечностей.

В области прямой кишки нижняя полая вена имеет анастомозы с ветвями воротной вены печени.

Таким образом, все сосуды тела составляют два круга кровообращения (рис. 7).

Рис. 7. Круги кровообращения

Система воротной вены

Воротная вена отличается от других вен тем, что она начинается и оканчивается капиллярами. Она образуется из множества вен, собирающих кровь от всех непарных органов брюшной полости (желудка, селезенки, поджелудочной железы и всего кишечника).

Из слияния вен образуется короткий ствол, который двумя ветвями (для правой и левой долей печени) входит в ворота печени (откуда и название воротная вена).

В печеночной ткани воротная вена распадается на густую сеть капилляров; из капиллярных сетей воротной вены и печеночной артерии образуются четыре печеночные вены, впадающие уже по выходе из печени непосредственно под диафрагмой в нижнюю полую вену.

Таким образом, вся венозная кровь от непарных органов живота, прежде чем попасть в нижнюю полую вену, проходит через печень.

Функции воротной вены:

• отведение крови, насыщенной питательными веществами, от пищеварительного тракта в печень, где они откладываются или перерабатываются;

• фильтрация и нейтрализация печенью токсических веществ, поступивших в кровь из пищеварительного тракта.

Таким образом, воротная вена является функциональным кровеносным сосудом печени, в то время как питающим ее ткань сосудом является собственная печеночная артерия.

 

На нижней конечности также имеется обширная сеть поверхностных вен. При застое крови поверхностные вены могут сильно расширяться (варикозное расширение), особенно у женщин во время беременности, а также у лиц некоторых профессий, связанных с длительным стоянием.

Верхняя и нижняя полые вены, впадая в правое предсердие, замыкают большой круг кровообращения тела человека.

значение капилляров

Сердце, развивающее энергию для движения крови, артериальная система, распределяющая ее, и венозная система, возвращающая кровь к сердцу, — все это системы, имеющие вспомогательное значение. 

Только через капиллярную систему осуществляется питание тканей и обмен веществ. Капилляры, окруженные межклеточными тканевыми жидкостями, находятся в тесной связи с клетками тканей тела. Часть кровяной плазмы проникает через стенку капилляров в межклеточные пространства и примешивается к межклеточному веществу; в свою очередь часть межклеточных веществ проникает в капиллярное русло и примешивается к циркулирующей в нем крови.

Артерии ветвятся на более тонкие сосуды вплоть до артериол, которые отдают многочисленные сети капилляров, образующих оросительную систему органа, снабжаемого данной артерией.

Распределение капиллярных сосудов между тканевыми элементами весьма разнообразно. В скелетной мышце, например, капилляры тянутся вдоль мышечных волокон и, анастомозируя между собой, образуют узкие длинные петли, охватывающие волокно и обеспечивающие обмен по всей длине волокна. Капилляры в мышечной ткани самые узкие.

Интенсивность тканевого обмена зависит от развития капиллярной сети. Поэтому не все органы тела в одинаковой мере снабжены капиллярами. Они гуще всего там, где происходит более интенсивный обмен веществ: в коре головного мозга, печени, легочных пузырьках, почечной ткани, эндокринных железах, кишечных ворсинках, мышечной ткани. Зато такие органы, как кости, сухожилия, связки и т. д., содержат количество капилляров, в сотни раз меньшее. Однако есть органы, совсем лишенные капилляров: производные эпидермиса (волосы и ногти), эмаль зубов и часть хрящевой ткани.

Обмен веществ между тканями и кровью совершается через тончайшие эндотелиальные стенки. Проницаемость эндотелиальной стенки избирательна и может меняться. Кроме того, интенсивность обмена веществ зависит количества крови, проходящий через капилляр, т. е. от просвета капилляра.

Многочисленные исследования показывают, что на изменение просвета капилляров влияют перициты, сами эндотелиальные клетки и особые "жомы" в местах отхождения капилляров от артериол.

Лимфатическая система

Лимфатическая система состоит из лимфоидных органов и лимфатических сосудов.

Функции лимфатической системы:

• защита организмов от чужеродных антигенов, патогенных микроорганизмов, токсинов;

• транспорт некоторых гормонов;

• регуляция водно-солевого обмена;

• регуляция жирового обмена.

Лимфоидные органы

• первичные (центральные) лимфоидные органы — это красный костный мозг и тимус;

• вторичные лимфоидные органы — это селезенка, миндалины, аппендикс, пейеровы бляшки, лимфатические узлы.

Функции лимфоидных органов:

• селезенка: контролирует клеточный состав крови, устраняет из крови антигены, поврежденные и погибшие клетки;

• лимфоузлы: отфильтровывают и уничтожают антигены (патогенные микроорганизмы и токсины), поступающие по лимфатическим сосудам;

• лимфоидная ткань слизистых оболочек — это самый первый барьер на пути инфекции: защитное действие основано на секреции белка иммуноглобулина А.

Взаимодействие между вторичными лимфоидными органами и остальными тканями организма осуществляется с помощью рецикулирующих лимфоцитов, которые переходят из крови в лимфатические узлы, селезенку и другие ткани и обратно в кровь по основным лимфатическим путям.

Лимфоциты — клетки лимфатической системы.

Образуются лимфоциты в красном костном мозге.

Дифференцируются лимфоциты в красном костном мозге (В-лимфоциты) и в тимусе (Т-лимфоциты).

Пути циркуляции лимфоцитов

Существуют два пути циркуляции лимфоцитов:

• главный миграционный путь — движение лимфоцитов от центральных органов иммунной системы на периферию. Из красного костного мозга  тимуса лимфоциты мигрируют по кровеносному руслу в периферическую лимфоидную ткань — лимфатические узлы, селезенку и лимфоидную ткань слизистых оболочек (пейеровы бляшки, миндалины). 

• путь рециркуляции — движение лимфоцитов в составе лимфы и внеклеточной жидкости. внеклеточная жидкость — лимфа — лимфатические сосуды — лимфатические узлы --выносящие лимфатические сосуды — грудной лимфатический проток — левая подключичная вена — верхняя полая вена — правое предсердие

лимфатические сосуды

Лимфатические сосуды проходят параллельно с кровеносными сосудами и пронизывают все тело (рис. 1). 

Лимфатические сосуды берут свое начало в тканях, впитывая межклеточную жидкость через пористые стенки.

Попав в лимфатические сосуды, межклеточная жидкость превращается в лимфу.

Вся лимфа тичет по направлению к сердцу.

По ходу лимфатических сосудов встречаются лимфатические узлы, образованные лимфоидной тканью. в нмх происходит фильтрация (очистка) лимфы (и крови) от антигенов и токсинов. 

Лимфатические сосуды нижней части тела впадают в общий грудной проток.

В конце концов все лимфатические сосуды (грудной проток и лимфатические сосуды верхней части тела) впадают в подключичную вену.  

Рис. 1. Лимфатическая система

Лимфатический сосуд — это трубка с пористыми стенками и клапанами, обеспечивающм однонаправленный ток лимфы (рис. 2).

Рис. 2. Лимфатический сосуд

лимфатические узлы

Лимфатический узел (лимфоузел) — периферический орган лимфатической системы, выполняющий функцию биологического фильтра.

Скопления лимфатических узлов расположены по ходу лимфатических сосудов. Самые крупные скопления расположены в областях внутренних органов и крупных вен (рис. 1).

В лимфоузлах созревают лимфоциты, осуществляющие иммунную защту организма от антигенов и раковых клеток.  

Строение лимфатического узла

• соединительнотканная капсула — наружная защита и фиксация лимфатического узла (рис. 3);

• тробекулы — соединительнотканные опорные элементы;

• строма — структурная основа лимфатического узла, образована ретикулярной соединительной тканью; в состав стромы входят макрофаги;

• корковое вещество; зона дифференцировки T-лимфоцитов (тимусзависимая зона);

• мозговое вещество — внутренняя часть узла; содержит скопления лимфоидной ткани; B-лимфоциты дифференцируются в плазматические клетки, продуцирующие антитела.

Рис. 3. Лимфатический узел

Лимфа притекает к лимфатическим узлам по приносящим лимфатическим сосудам, подходящим к узлу с выпуклой стороны, и оттекает по выносящему лимфатическому сосуду, отходящему с вогнутой стороны узла.

Внутри узла лимфа медленно просачивается по внутренним пространствам (лимфатическим синусам) между капсулой, трабекулами и скоплениями лимфоидной ткани.

Это способствует её очищению от инородных частиц благодаря макрофагам, которые располагаются по краю лимфоидных скоплений.

Протекая по синусам мозгового вещества, лимфа обогащается антителами, которые продуцируются плазматическими клетками.

Селезенка

Селезенка — лимфоидный орган иммунной системы человека.

Расположена селезенка в левом подреберье, в области желудка (рис. 4).

Рис. 4. Селезенка

Функция селезенки изучена не до конца.

Гален полагал, что селезенка является источником "черной желчи" или "меланхе". Древние ученые верили, что селезенка влияет на эмоциональное состояние человека; отсюда термин " ипохондрия " (от греч. "в подреберье"). 

Функции селезенки:

• удаление погибших и поврежденных эритроцитов и лейкоцитов (красная пульпа селезенки);

• удаление бактерий и форменных элементов крови;

• участие в выработке антител (белая пульпа селезенки);

• при угнетении костномозгового кроветворения вырабатывает форменные элементы крови (восстановление кроветворной функции, выполняемой селезенкой в эмбриогенезе);

• депонирование примерно трети всех тромбоцитов и значительная часть нейтрофилов, которые могут выбрасываться в ответ на кровотечение или инфекцию.

строение селезенки

Мальпиги выделил в селезенке белую и красную пульпу (рис. 5).

Белая пульпа селезенки представлена лимфоидной тканью, образующей антитела.

Красная пульпа состоит из извитых каналов (синусов) и сети селезеночных тяжей, в которых просачивающаяся кровь очищается.

Эритроциты вынуждены просачиваться через щели в стенках селезеночных тяжей. При этом старые и поврежденные эритроциты, утратившие способность к деформации, не проходят через эти щели и задерживаются. Там они разрушаются, а их компоненты утилизируются.

Из проходящих сквозь щели жизнеспособных эритроцитов макрофаги удаляют паразитов, остатки ядер  и денатурированный (поврежденный) гемоглобин.

Все эти процессы происходят довольно быстро, так как скорость кровотока в селезенке лишь ненамного ниже, чем в других органах.

Кровь от селезенки оттекает в воротную вену. 

ЛИМФОМИЕЛОИДНЫЙ КОМПЛЕКС

Иоффи и Куртис в 1970 году объединили лимфоидную и кроветворную системы в единый лимфомиелоидный комплекс.

Функция комплекса: обеспечение кроветворения (миелопоэза) и формирование клеток иммунной системы (лимфопоэза).

Среди органов и тканей комплекса имеются истинно лимфоидные образования, в которых происходит только лимфопоэз (тимус, лимфатические узлы, лимфоидная ткань кишечника) и "смешанные" образования, где представлены как лимфо-, так и миелопоэз (костный мозг, селезенка).

Дыхательная система человека

Дыхательная система человека — совокупность органов и тканей, обеспечивающих в организме человека обмен газов между кровью и внешней средой.

Функция дыхательной системы: 

• поступление в организм кислорода;

• выведение из организма углекислого газа;

• выведение из организма газообразных продуктов метаболизма;

• терморегуляция;

• синтетическая: в тканях легких синтезируются некоторые биологически активные вещества: гепарин, липиды и др.;

• кроветворная: в легких созревают тучные клетки и базофилы;

• депонирующая: капилляры легких могут накапливать большое количество крови;

• всасывательная: с поверхности легких легко всасываются эфир, хлороформ, никотин и многие другие вещества.

Дыхательная система состоит из легких, дыхательных путей и дыхательных мышц.

Дыхательные пути: носовая полость, глотка, гортань, трахея, бронхи и бронхиолы.

Легкие состоят из легочных пузырьков — альвеол.

Рис. Дыхательная система

дыхательные пути

носовая полость

Полости носа и глотки являются верхними дыхательными путями. Нос образован системой хрящей, благодаря которым носовые ходы всегда открыты. В самом начале носовых ходов располагаются мелкие волоски, которые задерживают крупные пылевые частицы вдыхаемого воздуха.  

Носовая полость выстлана изнутри слизистой оболочкой, пронизанной кровеносными сосудами. Она содержит большое количество слизистых желез (150 желез/см2 слизистой оболочки).  Слизь препятствует размножению микробов. Из кровеносных капилляров на поверхность слизистой оболочки выходит большое количество лейкоцитов-фагоцитов, которые уничтожают микробную флору.

Кроме того, слизистая оболочка может значительно изменяться в своем объеме. Когда стенки ее сосудов сокращаются, она сжимается, носовые ходы расширяются, и человек легко и свободно дышит.

Слизистая оболочка верхних дыхательных путей образована мерцательным эпителием. Движение ресничек отдельной клетки и всего эпителиального пласта строго координировано: каждая предыдущая ресничка в фазах своего движения опережает на определённый промежуток времени последующую, поэтому поверхность эпителия волнообразно подвижна — «мерцает». Движение ресничек помогает сохранять дыхательные пути в чистоте, удаляя вредные вещества.

Рис. 1. Мерцательный эпителий дыхательной системы

В верхней части носовой полости находятся органы обоняния.

Функция носовых ходов:

• фильтрация микроорганизмов;

• фильтрация пыли;

• увлажнение и согревание вдыхаемого воздуха;

• слизь смывает все отфильтрованное в желудочно-кишечный тракт.

Полость разделена решетчатой костью на две половины. Костные пластинки разделяют обе половины на узкие, сообщающиеся между собой ходы.

В полость носа открываются пазухи воздухоносных костей: гайморова, лобная и др. Эти пазухи называются придаточными пазухами носа. Они выстланы тонкой слизистой оболочкой, содержащей небольшое количество слизистых желез. Все эти перегородки и раковины, а также многочисленные придаточные полости черепных костей резко увеличивают объем и поверхность стенок носовой полости. 

придаточные пазухи носа

Придаточные пазухи носа (околоносовые синусы) — воздухоносные полости в костях черепа, сообщающиеся с полостью носа.

У человека различают четыре группы придаточных пазух носа:

• верхнечелюстная (гайморова) пазуха — парная пазуха, расположенная в верхней челюсти;

• лобная пазуха — парная пазуха, расположенная в лобной кости;

• решётчатый лабиринт — парная пазуха, образованная ячейками решётчатой кости;

• клиновидная (основная) — непарная пазуха, расположенная в теле клиновидной (основной) кости.

Рис. Околоносовые пазухи: 1 — лобные пазухи; 2 — ячейки решётчатого лабиринта; 3 — клиновидная пазуха; 4 — верхнечелюстные (гайморовы) пазухи.

До сих пор точно не известно значение околоносовых пазух.

Возможные функции околоносовых пазух:

• уменьшение массы передних лицевых костей черепа;

• голосовые резонаторы;

• механическая защита органов головы при ударах (амортизация);

• термоизоляция корней зубов, глазных яблок и т.п. от температурных колебаний в полости носа при дыхании;

• увлажнение и согревание вдыхаемого воздуха, благодаря медленному воздушному потоку в пазухах;

• выполняют функцию барорецепторного органа (дополнительный орган чувств).

Гайморова пазуха (верхнечелюстная пазуха) — парная придаточная пазуха носа, занимающая практически всё тело верхнечелюстной кости. Изнутри пазуха выстлана тонкой слизистой оболочкой из мерцательного эпителия. В слизистой оболочке пазухи очень мало железистых (бокаловидных) клеток, сосудов и нервов.

Верхнечелюстная пазуха сообщается с полостью носа через отверстия на внутренней поверхности верхнечелюстной кости. В нормальном состоянии пазуха заполнена воздухом.

 

Далее, ходы открываются двумя носоглоточными отверстиями (хоанами) в глотку, расположенную позади носовой и ротовой полости.

Нижняя часть глотки переходит в две трубки: дыхательную (спереди) и пищевод (сзади). Таким образом, глотка является общим отделом для пищеварительной и дыхательной системы.

Гортань

Верхнюю часть дыхательной трубки составляет гортань, расположенная в передней части шеи. Большая часть гортани также выстлана слизистой оболочкой из мерцательного (ресничного) эпителия. 

Гортань состоит из подвижно соединенных между собой хрящей: перстневидного, щитовидного (образует кадык, или адамово яблоко) и двух черпаловидных хрящей.

Надгортанник прикрывает вход в гортань в момент глотания пищи. Передним концом надгортанник соединен с щитовидным хрящом.

Рис. Гортань

Хрящи гортани соединены между собой суставами, а промежутки между хрящами затянуты соединительнотканными перепонками.

В гортани находятся голосовой аппарат, состоящий из голосовых связок и голосовых мышц; их функция — голосообразование. 

Рис. Голосовой аппарат

Голосовые связки покрыты многослойным плоским эпителием и слизистых желез не имеют. Увлажнение голосовых связок происходит благодаря оттеканию слизи из вышележащих отделов.

голосообразование

Голосовые связки состоят из эластических волокон и мышечной ткани, составляющей голосовую мышцу. Эта пара связок превращает отверстие гортани в узкую голосовую щель.

Толщина, длина и натяжение голосовых связок при помощи мышц могут изменяться. Все сложные движения гортани, связанные с речью и голосом, обеспечиваются деятельностью 16 разных мышц.

При обыкновенном спокойном дыхании голосовая щель умеренно расширена, связки почти неподвижны и при вдыхании и выдыхании не напряжены, поэтому воздух проходит из легких мимо них совершенно беззвучно.

При произношении звука голосовые связки сближаются до соприкосновения. Током сжатого воздуха из легких, надавливающим на них снизу, они на миг раздвигаются, после чего благодаря своей эластичности опять закрываются, пока напор воздуха не откроет их снова.

Возникающие таким образом колебания голосовых связок и дают звучание голоса. Высота звука регулируется степенью натяжения голосовых связок. Оттенки голоса зависят как от длины и толщины голосовых связок, так и от строения полости рта и полости носа, которые играют роль резонаторов.

 

К гортани снаружи прилегает щитовидная железа.

Спереди гортань защищена передними мышцами шеи. 

Трахея и бронхи

Трахея — дыхательная трубка длиной около 12 см.

Она составлена из 16-20 хрящевых полуколец, которые не смыкаются сзади; полукольца предотвращают спадание трахеи во время выдоха.

Задняя часть трахеи и промежутки между хрящевыми полукольцами затянуты соединительнотканной перепонкой. Позади трахеи лежит пищевод, стенка которого во время прохождения пищевого комка слегка выпячивается в ее просвет.

Рис. Поперечный срез трахеи: 1 — мерцательный эпителий; 2 — собственный слой слизистой оболочки; 3 — хрящевое полукольцо; 4 — соединительнотканная перепонка

На уровне IV-V грудных позвонков трахея делится на два крупных первичных бронха, отходящих в правое и левое легкие. Это место деления носит название бифуркации (разветвления).

Через левый бронх перегибается дуга аорты, а правый огибается идущей сзади наперед непарной веной. По выражению старых анатомов, "дуга аорты сидит верхом на левом бронхе, а непарная вена - на правом".

Хрящевые кольца, расположенные в стенках трахеи и бронхах, делают эти трубки упругими и неспадающимися, благодаря чему воздух по ним проходит легко и беспрепятственно. Внутренняя поверхность всего дыхательного пути (трахеи, бронхов и части бронхиол) покрыта слизистой оболочкой из многорядного мерцательного эпителия.

Устройство дыхательных путей обеспечивает согревание, увлажнение и очищение поступающего со вдохом воздуха.  Частицы пыли мерцательным эпителием продвигаются кверху и с кашлем и чиханием удаляются наружу. Микробы обезвреживаются лимфоцитами слизистой оболочки.

легкие

Легкие (правое и левое) находятся в грудной полости под защитой грудной клетки.

Плевра

Легкие покрыты плеврой.

Плевра — тонкая, гладкая и влажная, богатая эластическими волокнами серозная оболочка, одевающая каждое из легких.

Различают легочную плевру, плотно срощенную с тканью легкого, и пристеночную плевру, выстилающий изнутри стенки грудной клетки. 

У корней легких легочная плевра переходит в пристеночную. Таким образом, вокруг каждого легкого образуется герметически замкнутая плевральная полость, представляющая узкую щель между легочной и пристеночной плеврой. Плевральная полость заполнена небольшим количеством серозной жидкости, играющей роль смазки, облегчающей дыхательные движения легких.

Рис. Плевра

средостение

Средостение — пространство между правым и левым плевральными мешками. Оно ограничено спереди грудиной с реберными хрящами, сзади — позвоночником.

В средостении располагается сердце с крупными сосудами, трахея, пищевод, вилочковая железа, нервы диафрагмы и грудной лимфатический проток.

бронхиальное дерево

Глубокими бороздами правое легкое разделено на три доли, а левое — на две. У левого легкого на стороне, обращенной к срединной линии, имеется углубление, которым оно прилежит к сердцу. 

В каждое легкое с внутренней стороны входят толстые пучки, состоящие из первичного бронха, легочной артерии и нервов, а выходят по две легочные вены и лимфатические сосуды. Все эти бронхиально-сосудистые пучки, вместе взятые, образуют корень легкого. Вокруг легочных корней расположено большое количество бронхиальных лимфатических узлов.

Входя в легкие, левый бронх делится на две, а правый - на три ветви по числу легочных долей. В легких бронхи образуя так называемое бронхиальное дерево. С каждой новой «веточкой» диаметр бронхов уменьшается, пока они не становятся совсем микроскопическими бронхиолами с диаметром в 0,5 мм. В мягких стенках бронхиол имеются гладкие мышечные волокна и нет хрящевых полуколец. Таких бронхиол насчитывается до 25 миллионов.

Рис. Бронхиальное дерево

Бронхиолы переходят в ветвистые альвеолярные ходы, которые оканчиваются легочными мешочками, стенки которых усыпаны вздутиями — легочными альвеолами. Стенки альвеол пронизаны сетью капилляров: в них происходит газообмен.

Альвеолярные ходы и альвеолы обвиты множеством упругих соединительнотканных и эластических волокон, которые составляют также основу мельчайших бронхов и бронхиол, благодаря чему легочная ткань легко растягивается во время вдоха и снова спадается во время выдоха.

альвеолы

Альвеолы образованы сетью тончайших эластических волокон. Внутренняя поверхность альвеол выстланы однослойным плоским эпителием. Стенки эпителия вырабатывают сурфактант — поверхностно-активное вещество, выстилающее изнутри альвеолы и препятствующее их спаданию. 

Под эпителием легочных пузырьков залегает густая сеть капилляров, на которые разбиваются конечные ветви легочной артерии. Через соприкасающиеся стенки альвеол и капилляров происходит газообмен при дыхании. Попав в кровь, кислород связывается с гемоглобином и разносится по всему организму, снабжая клетки и ткани. 

     

Рис. Альвеолы   

 

Рис. Газообмен в альвеолах

До рождения плод через легкие не дышит и легочные пузырьки находятся в спавшемся состоянии; после рождения с первым же вдохом альвеолы раздуваются и остаются расправленными на всю жизнь, сохраняя в себе некоторое количество воздуха даже при самом глубоком выдохе.

площадь газообмена

Полнота газообмена обеспечивается огромной поверхностью, через которую он происходит. Каждый легочный пузырек представляет собой эластический мешочек размером 0,25 миллиметра. Количество же легочных пузырьков в обоих легких достигает 350 млн. Если представить, что все легочные альвеолы растянуты и образуют один пузырь с гладкой поверхностью, то диаметр этого пузыря будет равен 6 м, его вместимость будет более 50м3, а внутренняя поверхность составит 113м2 и, таким образом, будет приблизительно в 56 раз больше всей кожной поверхности тела человека.

Трахея и бронхи в дыхательном газообмене не участвуют, а являются только воздухо-проводящими путями.

 

 

физиология дыхания

Все процессы жизнедеятельности протекают при обязательном участии кислорода, т. е. являются аэробными. Особенно чувствительной к кислородной недостаточности является ЦНС и, прежде всего, корковые нейроны, которые в бескислородных условиях погибают раньше других. Как известно, период клинической смерти не должен превышать пяти минут. В противном случае, в нейронах коры головного мозга развиваются необратимые процессы. 

Дыхание — физиологический процесс обмена газов в легких и тканях.

Весь процесс дыхания можно разделить на три основных этапа:

• легочное (внешнее) дыхание: газообмен в капиллярах легочных пузырьков;

• транспорт газов кровью;

• клеточное (тканевое) дыхание: газообмен в клетках (ферментатвное окисление питательных веществ в митохондриях).

Рис. Легочное и тканевое дыхание

Эритроциты содержат гемоглобин, сложный железосодержащий белок.  Этот белок способен присоединять к себе кислород и углекислый газ.

Проходя по капиллярам легких, гемоглобин присоединяет к себе 4 атома кислорода, превращаясь в оксигемоглобин. Эритроциты транспортируют кислород из легких в ткани организма. В тканях происходит освобождение кислорода (оксигемоглобин превращается в гемоглобин) и присоединение углекислого газа (гемоглобин превращается в карбогемоглобин). Далее эритроциты транспортируют углекислый газ к легким для удаления из организма.

Рис. Транспортная функция гемоглобина

Молекула гемоглобина образует стойкое соединение с оксидом углерода II (угарным газом). Отравление угарным газом приводит к гибели организма в связи с кислородной недостаточностью.

механизм вдоха и выдоха

Вдох — является активным актом, так как осуществляется при помощи специализированных дыхательных мышц.

К дыхательным мышцам относятся межреберные мышцы и диафрагма. При глубоком вдохе используются мышцы шеи, груди и пресса.

Сами легкие мышц не имеют. Они не способны самостоятельно растягиваться и сокращаться. Легкие лишь следуют за грудной клеткой, которая расширяется благодаря диафрагме и межреберным мышцам.

Диафрагма во время вдоха опускается на 3 — 4 см, вследствие чего объем грудной клетки увеличивается на 1000 — 1200 мл. Кроме того диафрагма отодвигает нижние ребра к периферии, что также ведет к увеличению емкости грудной клетки. Причем, чем сильнее сокращения диафрагма, тем больше увеличивается объем грудной полости.

Межреберные мышцы, сокращаясь, приподнимают ребра, что также вызывает увеличение объема грудной клетки.

Легкие, следуя за растягивающейся грудной клеткой, сами растягиваются, и давление в них падает. В результате создается разность между давлением атмосферного воздуха и давлением в легких, воздух устремляется в них — происходит вдох.

Выдох, в отличие от вдоха, является пассивным актом, так как в его осуществлении не принимают участие мышцы. При расслаблении межреберных мышц ребра под действием силы тяжести опускаются; диафрагма, расслабляясь поднимается, занимая свое привычное положение, — объем грудной полости уменьшается — легкие сокращаются. Происходит выдох.

Легкие находятся в герметически закрытой полости, образованной легочной и пристеночной плеврой. В плевральной полости давление ниже атмосферного ("отрицательное”). За счет отрицательного давления легочная плевра плотно прижимается к пристеночной. 

Уменьшение давления в плевральном пространстве является основной причиной увеличения объема легких во время вдоха, то есть является той силой, которая и растягивает легкие. Так, во время увеличения объема грудной клетки давление в межплевральном образовании уменьшается и, вследствие разности давлений, воздух активно поступает в легкие и увеличивает их объем.

Во время выдоха давление в плевральной полости возрастает, и, в силу разности давлений, воздух выходит, легкие спадаются. 

Грудное дыхание осуществляется преимущественно за счет наружных межреберных мышц.

Брюшное дыхание осуществляется за счет диафрагмы.

У мужчин отмечается брюшной тип дыхания, а у женщин — грудной. Однако независимо от этого и мужчины, и женщины дышат ритмично. С первого часа жизни ритм дыхания не нарушается, изменяется лишь его частота.

Новорожденный ребенок дышит 60 раз в минуту, у взрослого человека частота дыхательных движений в покое составляет около 16 — 18. Однако во время физической нагрузки, эмоционального возбуждения или при повышении температуры тела частота дыхания может значительно увеличиваться. 

Жизненная емкость легких

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — это максимальное количество воздуха, которое может поступить и вывестись из легких во время максимального вдоха и выдоха.

Жизненная емкость легких определяется прибором спирометром.

У взрослого здорового человека ЖЕЛ меняется в пределах от 3500 до 7000 мл и зависит от пола и от показателей физического развития: например, объема грудной клетки.

ЖЕЛ состоит из нескольких объемов:

1. Дыхательный объем (ДО) — это количество воздуха, которое поступает и выводится из легких при спокойном дыхании (500-600 мл).

2. Резервный объем вдоха (РОВд) — это максимальное количество воздуха, которое может поступить в легкие после спокойного вдоха (1500 — 2500 мл).

3. Резервный объем выдоха (РОВыд) — это максимальное количество воздуха, которое может вывестись из легких после спокойного выдоха(1000 — 1500 мл).

регуляция дыхания

Дыхание регулируется нервными и гуморальными механизмами, которые сводятся к обеспечению ритмической деятельности дыхательной системы (вдох, выдох) и адаптационных дыхательных рефлексов, то есть изменению частоты и глубины дыхательных движений, имеющих место при изменяющихся условиях внешней среды или внутренней среды организма.

Ведущим дыхательным центром, как было установлено Н. А. Миславским в 1885 году, является дыхательный центр, расположенный в области продолговатого мозга.

Дыхательные центры обнаружены в области гипоталамуса. Они принимают участие в организации более сложных адаптационных дыхательных рефлексов, необходимых при изменении условий существования организма. Кроме того, дыхательные центры размещаются и в коре головного мозга, осуществляя высшие формы адаптационных процессов. Наличие дыхательных центров в коре головного мозга доказывается образованием дыхательных условных рефлексов, изменениями частоты и глубины дыхательных движений, имеющих место при различных эмоциональных состояниях, а также произвольными изменениями дыхания.

Вегетатвная нервная система иннервирует стенки бронхов. Их гладкая мускулатура снабжена центробежными волокнами блуждающих и симпатических нервов. Блуждающие нервы вызывают сокращение бронхиальной мускулатуры и сужение бронхов, а симпатические нервы расслабляют бронхиальную мускулатуру и расширяют бронхи.

Гуморальная регуляция: вдох осуществляется рефлекторно в ответ на повышение концентрацию углекислого газа в крови.

Строение органов пищеварительной системы человека

Пищеварительная система — система внутренних органов, выполняющих функцию механической и химической обработки пищи.

Функции пищеварительной системы

• моторная: механическое измельчение и перемешивание пищи; продвижение пищевого комка по пищеварительному тракту;

• секреторная: выделение ферментов для химической обработки пищи;

• всасывательная: всасывание питательных веществ ворсинками тонкого кишечника и поступление питательных веществ в кровь и лимфу.   

• выделительная: выведение из пищеварительного тракта непереваренных веществ и некоторых продуктов метаболизма.

Органы пищеварительной системы

Пищеварительная система включает пищеварительный канал и пищеварительные железы.

Пищеварительный канал:

• ротовая полость;

• глотка;

• пищевод;

• желудок;

• тонкая кишка;

• толстая кишка.

Пищеварительные железы:

• слюнные железы;

• желудочные железы;

• кишечные железы;

• поджелудочная железа;

• печень.

Рис. Пищеварительная система человека

Эмбриональное развитие пищеварительной системы

Пищеварительная система человека образуется в процессе эмбрионального развития из кишечной трубки.

Кишечный эпителий и железы пищеварительной система развиваются из энтодермы первичной кишки, остальные слои стенок имеют мезодермальное происхождение. Эктодерма участвует в развитии эпителия и желез полости рта и конечного отдела прямой кишки.

У первичной кишки выделяют головную и туловищную части.

Головная часть кишки дает начало ротовой полости и глотке.

Туловищная часть кишки делится на передний, средний и задний отделы.

Передний отдел кишечной трубки образует пищевод, желудок и начальную часть двенадцатиперстной кишки.

Средний отдел кишечной трубки образует конечную часть двенадцатиперстной кишки, остальную часть тонкой кишки, часть ободочной кишки, печень и поджелудочную железу.

Задний отдел кишечной трубки образует нисходящую ободочную, сигмовидную и прямую кишку.

Рис. Эмбриональное развитие пищеварительной системы человека

органы ротовой полости

Началом пищеварительной системы является ротовая полость, сверху ограниченная твердым и мягким нёбом.

Нёбо отделяет ротовую полость от носовой полости и носоглотки.

Мягкий язычок, которым заканчивается мягкое небо, закрывает вход в носоглотку во время проглатывания пищи.

У входа в глотку находятся миндалины — органы лимфатической системы, осуществляющие иммунную защиту организма.

Рис. Ротовая полость

Язык — это мышечный орган, образованный поперечно-полосатой мышечной тканью.

Мышечные волокна расположены в разных направлениях, поэтому язык может выполнять самые разнообразные движения при жевании и речи, а также участвует в проталкивании пищевого комка в глотку при глотании.

Слизистая языка имеет огромное количество вкусовых рецепторов, поэтому он является и органом вкуса. Язык прикрепляется к нижней челюсти и подъязычной кости корнем языка. Передняя свободная часть языка называется верхушкой.

зубы

В ротовой полости взрослого человека располагается 32 зуба.

Человек , как и все млекопитающие, имеет гетеродонтную зубную систему: зубы различаются по строению и выполняемым ими функциям, т.к. человек является полифагом (питается разнообразной пищей). 

На каждой челюсти взрослого человека:

• 4 резца;

• 2 клыка;

• 4 премоляра (малых коренных зуба);

• 6 моляров (больших коренных зубов).

Рис. Зубы

Резцы и клыки предназначены для откусывания пищи, а коренные зубы — для ее пережевывания и перетирания.

Зуб состоит из коронки, шейки и корня. 

 

Рис. Внешнее строение зуба                                 Рис. Внутреннее строение зуба

Коронка возвышается над десной, а корень погружен в зубную лунку (альвеолу) челюстной кости и удерживает в ней зуб.

Между корнем и тканью десны расположена соединительная ткань — периодонт, фиксирующая зуб в зубной лунке. Основным компонентом периодонта являются коллагеновые волокна.  Они соединяют цемент зуба с костной тканью альвеолы. Несмотря на отсутствие эластичности, волокна коллагена обеспечивают некоторую подвижность зуба в лунке. 

Коронка зуба покрыта зубной эмалью — самым прочным материалом в организме человека. Твёрдость зубной эмали определяется высоким содержанием в ней неорганических веществ (до 97 %), содержащих кальций, фосфор и магний.

Зубная эмаль может разрушаться под влиянием микроорганизмов и кислот, образующихся в ротовой полости в результате распада остатков пищи. Наиболее губительно на эмаль действует молочная кислота — основной продукт брожения углеводов в ротовой полости.

Дентин образует твердую ткань зуба.

Внутри зуба имеется полость, заполненная мягким веществом — пульпой, в которой содержатся нервы и кровеносные сосуды.

Шейка — более суженная часть зуба на границе коронки и корня.

Корень и шейку снаружи покрывает слой цемента. Он служит для плотного закрепления зуба в костной альвеоле.

У человека наблюдается две смены зубов: молочные и постоянные.

Молочные зубы начинают прорезаться на первом году жизни, примерно с 6-месячного возраста.

Количество молочных зубов в норме равно двадцати: на каждой челюсти 4 резца, 2 клыка, 4 больших коренных зуба.

После 6 лет начинается смена молочных зубов на постоянные, которая заканчивается приблизительно к 12-13 годам. Однако, последние (восьмые) зубы в ряду ("зубы мудрости") могут появиться значительно позже, или не появиться совсем. Это связано стем, что челюсти человека в процессе эволюции уменьшаются,  и последние моляры часто не помещаются в зубном ряду. 

Рис. Схема роста молочных и постоянных зубов

слюнные железы

В ротовую полость открываются выводные протоки трех пар крупных слюнных желез: околоушной, подчелюстной и подъязычной, находящихся за пределами ротовой полости. Кроме них в слизистой оболочке ротовой полости располагаются многочисленные мелкие слюнные железы: щечные, небные, язычные. 

Рис. Слюнные железы

Слюнные железы вырабатывают секрет -- слюну. 

Состав слюны: вода, пищеварительные ферменты, лизоцим. Слюна обладает выраженными бактерицидными свойствами и ферментативной активностью. 

У взрослого человека за сутки выделяется до 2, 5 л слюны. 

глотка

Полость глотки выстлана многослойным плоским эпителием. Слизистая глотки непосредственно переходит в слизистую пищевода. В слизистой глотки, как и в слизистой ротовой полости, находятся многочисленные слизистые железки.

Носовая часть глотки (носоглотка) посредством двух отверстий (хоан) сообщается с полостью носа.

С боковых сторон в носоглотку открываются глоточные отверстия слуховых (евстахиевых) труб, соединяющих полость среднего уха с полостью глотки.

У входа в глотку как со стороны рта, так и со стороны носа имеются скопления лимфоидной ткани — миндалины: две небные, одна язычная, две около отверстий слуховых труб и одна глоточная. Это лимфоидное кольцо называется кольцом Пирогова, по имени великого русского хирурга, описавшего это кольцо впервые.

Пищевод

Пищевод — отдел пищеварительного тракта, соединяющий глотку с желудком.

Длина пищевода взрослого человека 26 см, толщина стенки составляет 5 мм.

Пищевод проходит в средостении грудной полости и через отверстие диафрагмы выходит в брюшную полость.

Рис. Строение пищевода и его оболочек

В пищеводе расположены два замыкающих клапана: верхний и нижней пищеводные сфинктеры. Они препятствуют обратному току пищевых масс по пищеварительному тракту и не допускают попадания агрессивного содержимого желудка в верхние отделы пищеварительного канала.

Стенка пищевода состоит из трех оболочек:

• слизистая оболочка (внутренняя): покрыта многослойным плоским эпителием с многочисленными слизистыми железами; подслизистая оболочка состоит из соединительной ткани с пучками коллагеновых волокон;

• мышечная оболочка: состоит из двух слоев мышечных волокон — продольных (снаружи) и циркулярных (внутри); В верхней части пищевода мышечная оболочка образована поперечно-полосатыми мышечными волокнами. Примерно на уровне одной трети пищевода (считая сверху) поперечно-полосатые мышечные волокна постепенно заменяются гладкомышечными. В нижней части мышечная оболочка состоит только из гладкомышечной ткани.

• адвентиция.

БРЮШНАЯ ПОЛОСТЬ

Желудок и кишечник расположены в брюшной полости.

Брюшная полость отделена от грудной полости диафрагмой.

Брюшная полость выстлана брюшиной — тонкой серозной соединительнотканной оболочкой. Брюшина покрывает внутренние органы полости и образует у мужчин замкнутый мешок (брюшинную полость). У женщин полость брюшины сообщается со внешней средой через органы половой системы.

Полость брюшины увлажняет серозная жидкость, уменьшающая трение между органами.

Брюшина образует многочисленные складки, брыжейки и сальники (большой и малый).

Желудок как и другие органы брюшной полости фиксируются брыжейкой — складкой брюшины — к задней стенки брюшной полости.

Желудок

Желудок —  расширенная часть пищеварительного канала.

Это полый мышечный орган, расположенный в левом подреберье.

Объём пустого желудка составляет около 500 мл. Стенка желудка способна к сильному растяжению.

Содержимое желудка имеет сильнокислую реакцию, и для защиты стенок желудка от разъедания кислотой специальные железы вырабатывают слизь, покрывающую стенки желудка.

Стенка желудка образована тремя оболочками: слизистой, мышечной и серозной.

Рис. Желудок

Слизистая оболочка желудка имеет многочисленные складки. Она покрыта однослойным цилиндрическим эпителием с многочисленными слизистыми железками и железами, вырабатывающими пищеварительные ферменты и соляную кислоту. Слизь покрывает стенки желудка и защищает их от агрессивного воздействия внутренней кислой среды. Покровный эпителий полностью обновляется в течение трех суток.

В слизистой оболочке есть собственный слой соединительной ткани, пронизанной многочисленными кровеносными и лимфатическими сосудами.

Слизистая оболочка содержит собственную тонкую мышечную пластинку, образованную тремя слоями гладкомышечных волокон.

Мышечная оболочка образована тремя толстыми слоями гладкой мышечной ткани.

Наружная очень прочная серозная оболочка желудка образована соединительной тканью.

Тонкая кишка

Длина тонкой кишки составляет приблизительно 5 — 6 м.

Тонкая кишка разделена на 3 отдела: двенадцатиперстную, тощую и подвздошную кишку.

В двенадцатиперстную кишку впадают протоки поджелудочной железы и печени.

Железы стенок двенадцатиперстной кишки нейтрализуют кислоту, содержащуюся в вышедшей из желудка пищевой кашице.

Слизистая оболочка тонкой кишки образует ворсинки — выросты, выступающие в просвет кишечника. Кишечные ворсинки покрыты каемчатыми клетками, выросты их плазматической мембраны формируют множество микроворсинок, благодаря чему резко увеличивается всасывающая поверхность тонкой кишки. 

В каждую кишечную ворсинку входит кровеносный и лимфатический сосуд. Именно в них попадают питательные вещества, а затем разносятся по организму.

 

Рис. Ворсинки кишечника

толстая кишка

Толстая кишка является конечной частью пищеварительного тракта человека.

Стенки толстой кишки состоят из трех оболочек: слизистой, мышечной и соединительнотканной.

Рис. Строение оболочек кишечной трубки

Мышечная оболочка состоит из гладкомышечных волокон, которые волнообразно сокращаются (перистальтика) и не подчиняются воле человека.

Стенки толстой кишки толще стенок тонкой за счет большей толщины мышечного и соединительнотканного слоев. Диаметр ее внутренней полости больше диаметра внутреннего просвета тонкой кишки. 

На границе толстой и тонкой кишок расположен сфинктер.

Рис. Толстая кишка

В его состав входят:

• слепая кишка с червеобразным отростком (аппендиксом);

• ободочная кишка, которая имеет восходящий, поперечный, нисходящий и сигмовидный отделы;

На границе слепой кишки и восходящего отдела ободочной кишки в толстую кишку впадает подвздошная кишка.

Рис. Переход тонкой кишки в толстую кишку

• прямая кишка, заканчивающаяся анальным сфинктером и анальным отверстием.

Общая длина толстой кишки у человека составляет около 2 метров. 

Поджелудочная железа 

Поджелудочная железа — орган, состоящий из железистой ткани, весом 60 — 80 г. 

Большая часть железы расположена позади желудка.

Поджелудочная железа секретирует поджелудочный сок.

Это альвеолярно-трубчатая железа, состоящая из гроздевидных собраний долек, отделенных друг от друга соединительной тканью. Дольки железы расположены вокруг проходящего по длине железы ветвящегося выводного протока, в которой открываются мелкие протоки долек.

Проток поджелудочной железы, соединяясь с общим желчным протоком, впадает в двенадцатиперстную кишку, куда и изливает поджелудочный сок.

Железа состоит из двух видов железистых клеток: основных клеток железистых долек и клетки железистых островков Лангерганса , выделяющих в кровь гормон инсулин. 

Таким образом, поджелудочная железа выделяет в двенадцатиперстную кишку пищеварительный сок и гормон инсулин, участвующий в углеводном обмене. 

Рис. Поджелудочная железа

печень

Печень — самая большая железа в организме человека (вес до 3000 г).

Печень расположена в правой половине брюшной полости под куполом диафрагмы. Находясь под защитой ребер, печень в норме не выступает за нижние ребра.

Печень имеет дольчатое строение. Поверхность печени покрыта соединительнотканной капсулой. Своей верхней выпуклой поверхностью печень плотно прилегает к куполу диафрагмы. 

Печень постоянно секретирует желчь, которая накапливается в желчном пузыре.

От печени к двенадцатиперстной кишке отходит общий желчный проток, в который впадают протоки поджелудочной железы и желчного пузыря.

Желчный пузырь имеет грушевидную форму. Его длина около 8 см, вместимость 30-50 мл.

Желчный пузырь служит резервуаром и "конденсатором" желчи. Внутренняя слизистая оболочка пузыря имеет многочисленные ворсинки, осуществляющие всасывание воды из желчи. Таким образом регулируется концентрация желчи, необходимая для пищеварения.

Рис. Печень

Этапы пищеварения

Человек является гетеротрофным организмом: все органические вещества он получает с пищей. Однако организм человека не способен усваивать органические вещества пищи без ее предварительной механической и химической обработки.

Эту важную функцию выполняет система пищеварения.

общие принципы пищеварения

Пищеварение — сложный физиологический и биохимический процесс, в ходе которого принятая пища в пищеваритель­ном тракте подвергается физическим и химическим изменениям.

Значение пищеварения:

• сохранение пластической и энергетической ценности пищевых компонентов;

• преобразование компонентов пищи в легко усвояемые организмом питательные вещества;

• утрата видовой специфичность питательных веществ (в противном случае, компоненты пищи не усваиваются  и воспринимаются как антигены, вызывая иммунный ответ).

Принципы пищеварения:

• пищеварение — многоэтапный последовательный процесс;

• пищеварение включает как механическую, так и химическую обработку пищи;

• химическая обработка пищи происходит при участии пищеварительных ферментов;

• ферменты — высоко специфические биологические катализаторы: каждый фермент работает только с определенным субстратом (веществом), при определенной температуре и кислотности;

• в каждом отделе пищеварительного тракта поддерживаются определенные условия для работы определенных пищеварительных ферментов; каждый отдел тракта ограничен сфинктерами. Т. о. соблюдается определенная последовательность пищеварительного процесса.

В пищеварительном тракте около 35 сфинктеров. Они выполняют роль клапанов, обеспе­чивающих движение пищевого содержимого в каудальном (от лат. cauda — хвост) направ­лении, однонаправленное движение пищеварительных секретов, раз­общение отделов пищеварительного тракта, где пищеварение про­исходит на характерных для них этапах.

Пищеварительные ферменты

Переваривание пищевых веществ в пищеварительном тракте осуществляется гидролитическими ферментами.

Пищеварительные ферменты = гидролитические ферменты = гидролазы

Гидролазы — класс ферментов, в работе которых участвуют молекулы воды.

Общая схема реакций, катализируемых гидролазами: A–B + H2O → A–OH + B–H

Т. о. процесс переваривания — это гидролиз питательных веществ.

Каждый фермент имеет субстрат­ную специфичность, которая зависит от видо­вых и индивидуальных особенностей организма. Индивидуальный набор ферментов каждого человека адаптирован к перевариванию той пищи, которая характерна для вида Человек разумный, и тем питательным веществам, которые преобладали в рационе его родителей, бабушек и дедушек. Пищевые продукты, не характерные для географического местообитания, могут не перевариваться и восприниматься как чужеродные вследствие отсутствия соответствующих ферментов.

Все ферменты разделяются на 4 основные группы:

• амилазы расщепляют углеводы;

• липазы расщепляют жиры;

• нуклеазы расщепляют нуклеиновые кислоты;

• протеазы расщепляют белки.

В результате расщепления питательных веществ образуются мономеры, которые вса­сываются из кишечника в кровь и лимфу, транспортируются к тканям организма и включаются в его метаболизм. Вода, мине­ральные соли и витамины всасываются в кровь неизмененными.

Ферментативная активность свойственна каждому отделу пи­щеварительного тракта и максимальна при определенном значении рН среды. Так, в желудке пищеварительный процесс осу­ществляется в кислой среде, а в двенадцатиперстной кишке желчь и поджелудочный сок создают нейтральную или слабощелочную среду, и желудочные ферменты перестают работать (инактивируются).

перистальтика

Перистальтика  — волнообразные сокращения стенок пищеварительного канала; способствует продвижению пищи.

На протяжении пище­варительного тракта имеется несколько водителей ритма его со­кращений. Эти водители ритма особенно чувствительны к физиоло­гически активным веществам и получают обильную иннервацию.

Сложность движений пищеварительного тракта обеспечивается наличием в нем пучков гладких мышц, идущих в разных направлениях. Гладкие мышцы регулируют тонус кишки и изменяются просвет пи­щеварительного канала. Волна сокращений и расслаблений круго­вых мышц продвигается вдоль пищеварительного канала, создавая его перистальтические сокращения. 

Интересно, что в перемещении жидкости по пищеварительному тракту перистальтика не участвует, и жидкость передвигается под действием гравитации и повышенного давления в ротовой полости.

Значение перистальтики:

• продвижение пищевого содержимого (химуса);

• задержка пищевого комка на различное время в разных отделах пищева­рительного тракта;

• смешивание пищевых веществ с пищеваритель­ными секретами для более полного переваривания.

функциональные отделы пищеварительной системы

Выделяют три функциональных отдела пищеварительной системы.

1. Передний отдел: органы ротовой полости, глотка и пищевод. Функция: механическая переработка пищи.

2. Средний отдел: желудок, тонкая и часть толстой кишки, печень и поджелудочная железа. Функция: химическая обработка пищи; всасывание продуктов расщепления.

3. Задний отдел: прямая кишка. Функция: формирование каловых масс; выведение кала из организма.

Типы пищеварения

В зависимости от происхождения гидролитических ферментов, пищеварение делят на три типа:

• собственное: осуществляется ферментами пищеварительных желез: ферментами слюны, желудочного и подже­лудочного соков, эпителия тонкой кишки;

• симбионтное: осуществляется ферментами кишечных симбионтных бактерий и простейших пищеварительного тракта (например, переваривание целлюлозы в прямой кишке). 

• аутолитическое: осуществляется ферментами, которые вводятся в организм в составе принимае­мой пищи. Например, у новорожденных соб­ственное пищеварение еще не развито, поэтому грудное молоко матери содержит ферменты, способствующие его усвоению. 

В зависимости от локализации процесса, пищеварение делится на:

• внутриклеточное пищеварение: осуществляется с помощью ферментов лизосом. Наиболее активно используется в период новорожденности.

• внеклеточное пищеварение: 

                      - дистантное (в т. ч. полостное): совершается в среде, удаленной от места продукции гидролаз (работа ферментов слюны в ротовой полости);                       - контактное (= пристеночное = мембранное): гидролиз происходит с помощью фермен­тов, «встроенных» в мембраны микроворсинок, а также ферментов слизи и гликокаликса тонкой кишки. 

Три этапа пищеварения:

1. полостное пищеварение: началь­ный гидролиз полимеров до олигомеров;

2. пристеночное пищеваре­ние: расщепление олигомеров до мономеров;

3. всасывание мономеров.

пищеварение в ротовой полости

Не смотря на кратковременность пребывания пищи в полости рта (в среднем 15--18 с), импульсы от вкусовых рецепторов по афферентным волокнам поступают в ЦНС и активируют весь пищеварительный тракт:

• возбуждают секрецию слюнных, желудочных желез и поджелудочной железы;

• активируют желчевыделение;

• изменяют моторную деятельность пищевода, желудка, двенадцатиперстной кишки;

• влияют на кровоснабжение органов пищеварения (усиливают расходы энергии на переработку и усвоение пищи).

Особенно важно раздражение рецепторов языка, слизистой оболочки рта и зубов в осуществле­нии пищеварительных процессов в самой ротовой полости:

• механическое измельчение пищи в процессе жевания: резцы и клыки откусывают пищу, малые коренные зубы ее раздавливаютмеханическое измельчение пищи, большие коренные зубы расти­рают; 

• смачивание, перемешивание со слюной и растворение пищи;

• начинается ферментативное расщепление углеводов под действием ферментов слюны — амилаз: птиалина и мальтазы; 

• обеззараживание пищи лизоцимом слюны;

• оценка качества пищи с помощью вкусовых рецепторов языка;

• формирование ослизненного пищевого комка, предназначенного для глотания.

Всасывание веществ в полости рта практически не происходит, т. к. пища быстро проглатывается. Однако известно, что некоторые фармакологические вещества всасываются быстро, и это находит применение как способ введения лекарственных веществ.

слюна

Слюна обладает выраженными бактерицидными свойствами и ферментативной активностью. 

Слюна обладает pH 5,6 — 7,6. Идеальный уровень pH для ротовой полости выше 7. Чем выше кислотность (ниже рН), тем более благоприятная среда для развития микроорганизмов. Кислая среда возникает, например, после употребления богатой углеводами пищи. 

Состав слюны: вода, пищеварительные ферменты, лизоцим.

вещество	функция
вода (до 98,5%)	увлажняет слизистую ротовой полости раздражает корень языка
муцин	формирует и склеивает пищевой комок защищает слизистую оболочку рта и пищевода
пищеварительные ферменты: птиалин мальтаза	частичное переваривание углеводов крахмал и гликоген → мальтоза мальтоза → глюкоза
лизоцим	уничтожает микробы заживляет повреждения защищает зубы от кариеса

глотание

Глотание — рефлекторный ответ на раздражение корня языка.

Центр глотания: подолговатый мозг.

При проглатывании пищи язычок мягкого нёба закрывает проход в носовую полость, а надгортанник, опускаясь, закрывает вход в гортань.

Пищевод принимает участие в проглатывании пищи, перистальтические сокращения мышц пищевода обеспечивают продвижение пищи в желудок.

Вне глотания вход в желудок закрывается кольцевой мышцей -- нижним пи­щеводным сфинктером (кардией), который препятствует обратному движению пищи из желудка в пищевод. 

Одно­стороннему движению пищи способствует так же острый угол впадения пищевода в желудок. Острота угла увеличивается при наполнении желудка.

При некоторых патологических состояниях тонус кардии сни­жается, перистальтика пищевода нарушается и содержимое же­лудка может забрасываться в пищевод. Это вызывает неприятное ощущение, называемое изжогой.

Нарушением глотания является аэрофагия — избыточное заглатывание воздуха, что чрезмерно по­вышает внутрижелудочное давление, и человек испытывает дис­комфорт. Воздух выталкивается из желудка и пищевода, часто с характерным звуком (отрыгивание).

пищеварение в желудке

Объём пустого желудка составляет около 500 мл. После принятия пищи он обычно растягивается до одного литра, но может увеличиться и до четырёх. Желудок является резервуаром для проглоченной пищи, а также осуществляет химическое переваривание этой пищи. Кроме того, осуществляет секрецию биологически активных веществ и выполняет функцию всасывания.

Функции желудка:

• депониро­вание пищи;

• механическая и химическая обработка пищи;

• частичное всасывание веществ;

• постепенная порционная эвакуация содержимого желудка в кишечник.

Железы слизистой оболочки желудка выделяют 2 — 2,5 л желудочного сока в сутки. 

Состав желудочного сока:

• вода и минеральные соли;

• соляная кислота (HCl); Функции: обеззараживание пищевых веществ, денатурация белков, поддержание кислой среды для активности ферментов.

• пищеварительные ферменты: пепсин (расщепление белков) и липаза (расщепление жиров).

Благодаря соляной кислоте, желудочный сок имеет кислую реакцию: рН 1,5 — 1,8 (для сравнения: сок лимона имеет рН 2). Однако, величина рН содержимого желуд­ка значительно выше, так как кислотность нейтрализуется принятой пищей.

Для защиты слизистой оболочки желудка мукоциты стенок желудка выделяют слой слизи (мукоидный секрет) толщиной 1--1,5 мм, который называется слизистым защитным барьером желудка. 

Пища находится в желудке несколько часов. За это время она набухает, разжи­жается и переваривается ферментами слюны и желудочного сока. 

Ферменты слюны действуют на углеводы пищи, находя­щиеся в центральной части пищевого комка, куда еще не проник желудочный сок, прекращающий их действие.

Ферменты желудочного сока действуют на белки пищевого комка только в кислотной среде желудочного сока, т.е. в непосредственной близости со сли­зистой оболочкой желудка.

В желудке частично переваренная пища смешивается с желудочным соком и выводится отдельными порциями в двенадцатиперстную кишку.

Время полной эвакуации смешанной пищи из желудка здоро­вого взрослого человека составляет 6 — 10 часов. Пища, богатая углеводами, быстрее эвакуируется из желудка, чем богатая белками. Жирная пища эвакуируется из него с наименьшей скоростью.

Жидкости начинают переходить в кишку сразу после их поступления в же­лудок.

повреждения слизистой оболочки желудка

Разрушение слизистого барьера желудка может быть одной из причин повреждения слизистой оболочки желудка и более глубоких слоев его стенки.

Повреждающие факторы:

• высокая концентрация в содержимом желудка соляной кислоты;

• неорганические кислоты: ортофосфорная, ацетилсалициловая (аспирин);

• уксусная кислота — даже в небольшой концентрации;

• желч­ные кислоты;

• алкоголь;

• бактерия Helicobacter pylori.

Рис. Helicobacter pylori

В кислой среде и в условиях нарушенного слизистого барьера возможно переваривание элемен­тов слизистой оболочки пепсином. Это приводит к гастриту (воспалению слизистой оболочки желудка) и язвенной болезни желудка.

пищеварение в тонкой кишке

В обеспечении начального этапа пищеварения большая роль принадлежит процессам, происходящим в двенадцатиперстной кишке. В двенадцатиперстную кишку впадают протоки поджелудочной железы и печени. 

Содержимое двенадцатиперстной кишки имеет слабощелочную реакцию, которая поддерживается за счет поступающих в кишку щелочных секретов поджелудочной железы, тонкой кишки и желчи. Желудочный пепсин при этом инактивируется.

По мере про­движения по двенадцатиперстной кишке пищевое содержимое сме­шивается с поступающими в кишку секретами, ферменты которых уже в двенадцатиперстной кишке осуществляют расщепление пита­тельных веществ. Особенно велика в этом роль сока поджелудоч­ной железы и желчи.

Этапы пищеварения:

1. полостное пищеварение: в полости тонкой кишки при участии ферментов поджелудочной железы осуществляется гидролиз сложных полимеров (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот) до полипептидов и дисахаридов.

2. пристеночное пищеварение: на стенке тонкой кишки, в частности на мембранах кишечного эпителия, происходит дальнейшее расщепление образовавшихся соединений до моносахаридов, аминокислот, жирных кислот и глицерина.  При этом важная роль принадлежит собственно кишечным ферментам. 

3. всасывание через стенки ворсинок пищевых веществ в кровь (аминокислоты, моносахариды) и лимфу (жирные кислоты).

Рис. Кишечная ворсинка

Мышечные сокращения ворсинок способствуют перемешиванию пищи в полости кишки и продвижению поступивших через её эпителиальные клетки (энтероциты) питательных веществ по кровеносным и лимфатическим сосудам.

Секреция поджелудочной железы

Поджелудочная железа человека натощак выделяет небольшое количество секрета. Активное выделение сока железой начинается при поступлении пищевого содержимого из желудка в двенадцатиперстную кишку.

За сутки выделяется  до 2,5 л поджелудочного сока.

Состав сока поджелудочной железы: 

• вода;

• гидрокарбонаты: нейтрализуют кис­лое пищевое содержимого желудка в двенадцатиперстной кишке;

• ферменты (амилазы, липа­зы, нуклеазы, протеазы): переваривают все виды питательных веществ. 

Ферменты поджелудочной железы:

• трипсин и химотрипсин: расщепление белков;

• амилаза: расщепление крахмала и гликогена;

• липаза: расщепление жиров.

Липаза действует только на поверхности жира. Чем больше суммарная площадь поверхности контакта жира и липазы, тем активнее идет его расщепление. Поэтому эмульгирование жира имеет огромное значение для его перевари­вания. Эмульгирование обеспечивается желчью (желч­ными кислотами и их солями). 

секреция желчи

Желчь образуется в печени, и ее участие в пищеварении многообразно. У человека за сутки образуется до 1,8 л желчи. Процесс образования желчи осуществляется непрерывно, а поступление желчи в двенадцатиперстную кишку — периодически, в основном в связи с приемом пищи. Нато­щак в кишечник желчь почти не поступает, она направляется в желчный пузырь, где при депонировании концентрируется и не­сколько изменяет свой состав, поэтому принято говорить о двух видах желчи — печеночной и пузырной.

В желчи содержатся белки, аминокислоты, витамины и другие вещества. Желчь обладает небольшой ферментативной ак­тивностью. При прохождении по желчевыводящим путям и нахождении в желчном пузыре жидкая и прозрачная золотисто-желтого цвета печеночная желчь концентрируется (всасываются вода и минеральные соли), к ней добавляется муцин желчных путей и пузыря, и желчь становится темной, тягучей.

Основной компонент желчи — желчные кислоты — синтезиру­ются в гепатоцитах (клетках печени). Из тонкой кишки всасывается в кровь около 90 % желчных кислот, выделившихся в кишку в составе жел­чи. Всосавшиеся желчные кислоты с кровью по воротной вене транспортируются в печень и включаются в состав желчи. Осталь­ные 10—15 % желчных кислот выводятся из организма в основ­ном в составе кала. Эта потеря желчных кислот восполняется их синтезом в гепатоцитах.

Значение желчи:

• эмульгация жиров;

• инактивации пепсина;

• растворение и всасывание жирных кислот (продуктов расщепления липидов);

• повышение активности ферментов поджелудочной железы и кишеч­ных ферментов (особенно липазы);

• стимуляция расщепления и всасывания белков и углеводов;

• стимуляция перистальтики;

• стимуляция секреторной дея­тельности тонкой кишки;

• стимуляция обновления клеток кишечного эпителия (эпителиоцитов);

• бактериостатическое действие;

• участие во всасывании из кишеч­ника жирорастворимых витаминов, холестерина, аминокислот и солей кальция.

Кишечная секреция

Кишечный сок представляет собой мутную, вязкую жид­кость, является продуктом деятельности всей слизистой оболочки тонкой кишки. За сутки у человека выделяется до 2,5 л кишечного сока.

Слизистая оболочка тонкой кишки образует ворсинки — выросты, выступающие в просвет кишечника. На 1 мм2 поверхности приходится 20 — 40 кишечных ворсинок. Кишечные ворсинки покрыты каемчатыми клетками, выросты их плазматической мембраны формируют множество микроворсинок.

Поверхность кишечных ворсинок содержит кишечные ферменты и слизь, вырабатываемые бокаловидными клетками. 

В слизистой оболочке тонкой кишки происходит непрерывная смена слоя клеток поверхностного эпителия. Они образуются в криптах (впадинах между ворсинками), затем продвигаются по ворсинкам и слущиваются с их верхушек. Полное обновление этих клеток у человека совершается за 1 — 6 сут. Такой высокий темп образования и отторжения кле­ток обеспечивает достаточно большое их количество в кишечном соке (у человека за сутки отторгается около 250 г эпителиоцитов).

Состав кишечного сока:

• вода;

• минеральные соли;

• слизь;

• ферменты (более 20);

• отторгнутые эпителиоциты.

При дефиците определенных кишечных амилаз возникает пищевая непереносимость соответствующего дисахарида. Известны генетически закрепленные и приобретенные лактазная, сахаразная и комбинированные недоста­точности. У значительной популяции людей, особенно народов Азии и Африки, выявлена лактазная недостаточность: непереносимость молока и многих молочных продуктов.

пищеварение в толстой кишке

Из тонкой кишки химус (пищевая кашица) через сфинктер порциями переходит в толстую кишку. При наполнении слепой кишки и ее растяжении сфинктер закрывается и в норме содержимое толстой кишки в тонкую кишку не возвращается.  При переполнении толстой кишке увеличивает тонус сфинктера, и тормозится поступ­ление в толстую кишку содержимого тонкой кишки. За сутки у здорового человека из тонкой в толстую кишку переходит до 4,0 л химуса.

Пища почти полностью переваривается и всасывается в тонкой кишке. Небольшое количество веществ пищи, в том числе клетчатка и пектин (растительный полисахарид) расщепляются в толстой кишке. Гидролиз осуществляется ферментами химуса, микроорганизмов и сока толстой кишки.

Всасывание питательных веществ в толстой кишке незначительно. Там всасывается много воды, что необходимо для формирования кала, в небольшом количестве глюкоза, аминокислоты, хлориды, минеральные соли, жирные кислоты и жирорастворимые витамины A, D, Е, К.

Вещества из прямой кишки всасываются так же, как и из ротовой полости, т.е. непосредственно в кровь. На этом основано действие так называемых питательных клизм. 

Сок толстой кишки имеет щелочную реакцию.

Состав сока толстой кишки:

• вода;

• слизь;

• отторгну­тые кишечные эпителиоциты;

• ферменты: их активность значительно меньше, чем в тонкой кишке, хотя  спектры ферментов близки. 

Толстая кишка является конечной частью пищеварительного тракта человека и состоит из нескольких отделов. Общая длина толстой кишки у человека составляет около 2 метров.

Функции толстой кишки:

• всасывание воды и солей;

• расщепление остатков пищевых веществ кишечными бактериями;

• всасывание остатков питательных веществ и жирорастворимых витаминов;

• синтез витаминов группы В и витамина К;

• формирование и выведение (дефекация) каловых масс.

Кишечные симбионты

Пищеварительный тракт человека и животных «заселен» микроорганизмами. В одних отделах тракта в норме их содержание незначительно или они почти отсутствуют, в других их находится очень много. Макроорганизм и его микрофлора составляют единую динамичную экологическую систему. 

Каждый из отделов пищеварительного тракта имеет характер­ные для него количество и набор микроорганизмов. Их число в по­лости рта, несмотря на бактерицидные свойства слюны, велико. Содержимое же­лудка здорового человека натощак благодаря бактерицидным свой­ствам желудочного сока часто бывает стерильным, но нередко об­наруживается и относительно большое число микроорганизмов, проглатываемых со слюной. При­мерно такое же количество их в тонкой кишке. В содержимом толстой кишки чис­ло бактерий максимальное.

Микрофлору кишечника делят на три группы:

1. главная: бифидобактерии и бактероиды (90% от всех микробов);

2. сопутствующая: лактобактерии, эшерихии, энтерококки (10% от общего числа микроорганизмов);

3. остаточная: цитробактер, энтеробактер, протеи, дрожжи, клостридии, стафилококки, аэробные бациллы и др. (менее 1%).

Анаэробная микрофлора преобладает над аэробной.

Рис. Кишечная микрофлора

Толстая кишка является своеобразной микроэкологической зоной. Состав и количество микроорганизмов в пищеварительном тракте зависит от питания, моторики, приема антибиотиков и т.п.

В формировании микрофлоры пищеварительного тракта велика роль пищеварительных секретов. Слюна содержит лизоцим, лактоферрин и иммуноглобулины обладающие антибиотической активностью. Желудочный сок содержит соляную кислоту, уничтожающую "все живое". 

Значение кишечной флоры:

• иммунная защита организма;

• предохраняет организм от внедрения и размножения в нем патогенных микроорганизмов: гибель 

• нормальной микрофлоры влечет за собой бурное размножение в ки­шечнике дрожжей, стафилококка, протея и других патогенных микроорга­низмов;

• синтез витамина К и группы В;

• ферменты бактерий расщепляют целлюлозу, гемицеллюлозу и пектины; 

• утилизируют непереваренные пищевые веще­ства, образуя при этом ряд веществ, которые всасываются из ки­шечника и включаются в обмен веществ организма;

• существенно влияет на деятельность печени;

• участвует в обмене белков, фосфолипидов, желчных и жирных кислот, билирубина, холесте­рина.

Работы И. П. Павлова

Конец XIX и начало XX столетия ознаменовались крупнейшими достижениями в области физиологии пищеварения.

Много внимания Павлов уделял методике работы: он создал единый метод познания физиологических закономерностей, объединивший господствовавший до этого аналитический подход с введенным им синтетическим. Благодаря разработке нового метода исследования пищеварительных процессов Иваном Петровичем Павловым и его учениками были изучены основные закономерности деятельности различных отделов пищеварительного канала. 

Рис. Иван Петрович Павлов

На основе экспериментального материала И. П. Павлов создал учение о работе главных пищеварительных желез и о деятельности системы пищеварения в целом, которое до сих пор является теоретической основой физиологии.

Результаты исследований И. П. Павлова по физиологии пищеварения обобщены в его книге "Лекции о работе главных пищеварительных желез", изданной в 1897 г. и ставшей классическим трудом.

За выдающиеся достижения в области изучения физиологии пищеварения в 1904 году И.П. Павлову присуждается Нобелевская премия.

Рис. И. П. Павлов в аудитории кафедры физиологии Военно-медицинской академии после демонстрации лекционного эксперимента. 1912 г.

работы И. П. Павлова

До работ Павлова изучение знания о пищеварении ограничивались обрывочными сведениями об отдельных моментах функционирования органов пищеварительной системы. Сведения получались в основном методом наблюдения или посредством опытов над наркотизированными жвотными с разрушенной связью между частями организма.

метод хронического эксперимента

И. П. Павлов ввел новый вид эксперимента — хронический, на неповрежденном или заранее прооперированном животном.

Он проводил исследования функционирования желез желудочно-кишечного тракта на здоровом ненаркотизированном животном в условиях хронического эксперимента при сохранении непрерывной работы всех отделов пищеварительной системы организма животного. 

Павловым были изучены основные закономерности работы отдельных органов желудочно-кишечного тракта, взаимодействие этих органов в процессе работы всей пищеварительной системы, определены основные физиологические механизмы ее регуляции. Важным открытием явилось определение регулирующей роли центральной нервной системы в обеспечении целостной деятельности системы пищеварения. 

Рис. Собака Павлова (Музей им. Тимирязева)

метод искусственной фистулы

Более 10 лет потребовалось для разработки методики получения искусственной фистулы (отверстия) желудочно-кишечного тракта. Сделать такую операцию было чрезвычайно трудно, так как изливавшийся из кишечника сок переваривал кишечник и брюшную стенку. И. П. Павлов научился вставлять выводные трубки так, что никаких эрозий не было, и он мог получать чистый пищеварительный сок на протяжении всего желудочно-кишечного тракта: от слюнной железы до толстого кишечника.

Рис. Хронический эксперимент с установкой кишечной фистулы

опыты с мнимым кормлением

В опытах с мнимым кормлением Павлов доказал то, что секреция желудочного сока, вызванная действием пищи на рецепторы ротовой полости, имеет рефлекторный характер. 

При "мнимом кормлении" пищевод перерезается так, чтобы пища не попадала в желудок. 

Рис. Мнимое кормление

Если у собаки с описанными выше операциями перерезать блуждающие нервы (парасимпатические нервы, которые связывают продолговатый мозг (ЦНС) с пищеварительными железами), то мнимое кормление впоследствии уже не вызовет выделения желудочного сока.

И. П. Павлов заключил: пища возбуждает вкусовой аппарат, через вкусовые нервы возбуждение передается в продолговатый мозг, а оттуда через блуждающие нервы к желудочным железам, т.е. осуществляется рефлекторное воздействие рецепторов ротовой полости на железы желудка.

Этот метод был предложен И. П. Павловым в 1890 году для исследования роли центральной нервной системы в регуляции желудочной секреции, а также можно исследовать чистые пищеварительные соки.

Исследования работы слюнных желез

Приступая к исследованию слюнных желез, Павлов имел, пожалуй, самую лучшую начальную базу из всех вопросов, которыми он занимался в области физиологии пищеварения.

К моменту начала исследований было известно о наличие иннервации слюнных желез о том, что в ротовой полости расположено огромное количество разнообразных рецепторов. Однако ошибочно считалось, что секреция слюны является ответом на общее возбуждение рецепторов полости рта.

Используя хронический эксперимент, Павлов установил, что секреция слюны зависит от конкретных раздражителей. Кроме того, проанализировав результаты опытов, Павлов пришел к выводу, что в завсимости от раздражителей изменяются свойства выделяемой слюны: она может выполнять пищеварительную, защитную или санитарно-гигиеническую функцию. Эти изменения носят приспособительный характер. 

исследования функций желудка

Для изучения работы желудка Павлов создал метод, известный как «Операция маленького желудка по Павлову».

В полости желудка оперативно из основной массы желудка сшивают мешочек, так называемый маленький желудок, с изолированной от большого желудка полостью, но имеющий с последним общую стенку из мышечного и серозного слоев.

Рис. Схема операции по изоляции малого желудочка и собака с павловским желудочком (а — фистульная трубка)

Выполненная таким образом операция сохраняла и питание, и иннервацию создаваемого желудочка, делая его полностью идентичным большому основному желудку, сохраняя и повторяя все без исключения его функциональные отправления (сокоотделение, моторику и др. проявления деятельности), вместе с тем, не допуская в свою полость попадания пищи. 

Создание изолированного желудочка позволило подробно изучить процессы, происходящие в желудке и выделить две фазы секреции желудочного сока: нервно-рефлекторную и гуморально-клиническую. 

По результатам этих исследований И. П. Павлов создал труд "Лекции о работе главных пищеварительных желез" в 1897 году.

Основные принципы павловской физиологии

1. Организм — единое, целое:  Живой организм представляет собой единое целое, в котором деятельность клеток, тканей, органов, физиологических систем согласована и связана. Организм обладает способностью к саморегуляции функций.

2. Единство организма и среды. Организм находится в постоянном взаимодействии с окружающей средой. Между внешней средой и организмом происходит постоянный обмен веществ и энергии. Для выживания организм должен постоянно адаптироваться к внешней среде.

3. Принцип нервизма.

Связь организма с внешней средой происходит непрерывно за счет простых и сложных взаимоотношений: простые осуществляются при участии врожденных безусловных рефлексов, сложные — за счет приобретаемых условных рефлексов. Однако, человек находится так же под влиянием социальной среды. Во взаимодействиях человека с социальной средой важнейшая роль принадлежит так называемой второй сигнальной системе, которая лежит в основе речи и мышления человека.

принцип нервизма

Павлов, как последователь Сеченова, много занимался нервной регуляцией. Исследования И. П. Павлова внесли значительный вклад в развитие принципа нервизма в физиологии. Павлов впервые дал определение принципа нервизма в своей докторской диссертации: "Под нервизмом следует понимать физиологическое направление, стремящееся распространить влияние нервной системы на возможно большее количество деятельностей организма".

И. П. Павлов установил значение нервной системы в регуляции функций системы кровообращения и желудочно-кишечного тракта, впервые обнаружил влияние нервной системы на обменные процессы, протекающие в органах и тканях (трофическое влияние нервной системы), показал, что деятельность нервной системы обеспечивает объединение (интеграцию) функций отдельных органов и систем организма и его связь с внешней средой.

Одним из важнейших положений работ И. П. Павлова является выяснение роли коры головного мозга в регуляции функций организма.

Обмен веществ в организме человека

Обмен веществ и энергии, или метаболизм — это совокупность всех химических реакций, происходящих в организме.

Обмен веществ и энергией представляет собой основу жизнедеятельности и принадлежит к критериям живого. 

В процессе метаболизма, поступившие в организм вещества, путём химических изменений превращаются в собственные вещества тканей или в конечные продукты которые выводятся из организма. При этих химических превращениях освобождается и поглощается энергия.

Все химические реакции, проходящие в организме, являются ферментативными.

В организме осуществляется нервно-гуморальная регуляция метаболизма.

В организме динамически уравновешены пластический и энергетический обмен, входящие в состав метаболизма:

• пластический обмен = анаболизм = ассимиляция — биосинтеза органических веществ, компонентов клеток и тканей;

• энергетический обмен = катаболизм = диссимиляция — расщепление сложных молекул и компонентов клеток.

Рис. Метаболизм

Преобладание анаболических процессов обеспечивает рост, накопление массы тела, преобладание же катаболических процессов ведет к частичному разрушению тканевых структур, уменьшению массы тела. При катаболизме происходит превращение химической энергии соединений, освобождаемой при их расщеплении, в тепловую, механическую и, частично, в электрическую энергию.

ФУНКЦИИ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ

• Получение энергии для функционирования организма;

• Получение строительного материала для роста и восстановления организма: синтез белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов и других клеточных компонентов из полученных с пищей веществ;

• Запасание питательных веществ на "черный день";

• Выведение продуктов метаболизма.

скорость обмена веществ

Скорость переноса веществ и энергии из среды в организм точно уравновешивается скоростью переноса из организма в среду. Интенсивность обмена веществ оценивают по общему расходу энергии, и она может меняться в зависимости от многих условий и в первую очередь от физической работы. Однако и в состоянии полного покоя обмен веществ и энергии не прекращается, и для обеспечения непрерывного функционирования внутренних органов, поддержания тонуса мышц и прочее расходуется некоторое количество энергии.

У молодых мужчин основной обмен веществ составляет 1300 — 1600 килокалорий (кКал) в сутки.

У женщин величина основного обмена 1100 — 1400 кКал.

Факторы, влияющие на скорость метаболизма

• физическая нагрузка: при интенсивной физической нагрузки расход энергии (катаболизм) по сравнению со средними энергозатратами может увеличиться в 10 раз, а в очень короткие периоды (например, плавание на короткие дистанции) даже в 100 раз;

• возраст: начиная с 5 лет величина основного обмена веществ неуклонно снижается;

• температура: с повышением температуры тела на 1 градус величина основного обмена веществ возрастает на 13%; возрастание интенсивности обмена веществ наблюдается так же при снижении температуры окружающей среды ниже зоны комфорта. Это адаптационный процесс, связанный с необходимостью поддерживать постоянную температуру тела.

 

незаменимые вещества

Не все вещества, необходимые для построения собственных сложных веществ, организм человека может синтезировать сам. Существуют так называемые незаменимые вещества.

1. Незаменимые аминокислоты. Из 20 аминокислот, входящих в состав белков, человек может образовывать только 12, остальные 8 должны поступать с пищей. Для людей незаменимыми аминокислотами являются лейцин, изолейцин, валин, метионин, лизин, треонин, фенилаланин, триптофан.

2. Полиненасыщенные жирные кислоты. Клетки человека не способны образовывать более одной двойной связи в жирных кислотах, поэтому  они должны поступать с пищей.

3. Витамины. Эти вещества нужны в очень небольших количествах (мкг или мг). Большинство из них участвуют в образовании ферментов; при их недостатке развиваются специфические заболевания -- гиповитаминозы. 

Питательные вещества

Пищевые продукты — объекты, используемые человеком в качестве пищи.

Пищевые продукты:

• растительные: содержат много ненасыщенных жирных кислот, но обычно дефицитны по некоторым незаменимым аминокислотам. 

• животные: содержат весь набор незаменимых аминокислот, но недостаточно ненасыщенных жирных кислот (исключение — жирные сорта рыбы и рыбий жир). 

Питательные вещества — компоненты пищевых продуктов, которые усваиваются человеком. К ним относятся белки, жиры и углеводы.

Белки необходимы как источник аминокислот для построения собственных белков организма, поэтому особенно важна полноценная белковая диета в период роста и развития организма.

Углеводы и жиры являются основой энергетического обмена.  

Рис. Пищевые потребности человека

Значение питательных веществ:

• источник строительных материалов: построение новых клеток, восстановление тканей;

• источник энергии: энергия для работы мышц и органов.                    

При окислении птательных веществ высвобождается определенное количество тепла:

• окисление жиров — 9,3 ккал/г (37 кДж/г),

• окисление белков и углеводов — по 4,1 ккал/г (17 кДж/г). 

 Питательные вещества:                            

• вода

• минеральные соли

• белки

• жиры        

• углеводы          

• витамины                    

 

вещества	значение	содерж-е в растительной пище	содерж-е в животной пище	суточная норма
белки	строительный материал, обновление клеток и тканей	горох, орехи	мясо, птица, рыба, яйца, молоко	100 — 120 г
жиры	обеспечение организма энергией, строительство мембран клеток, терморегуляция	растительное масло, орехи	яйца, молочные продукты, сливочное масло, сало	1 г на 1 кг массы тела
углеводы	обеспечение организма энергией	крупа, мука, картофель, фрукты, ягоды, мед, морковь, сахарная свекла	_	400 г (из них не более 80 г сахара)
витамины	регулируют обмен веществ, процессы роста, сопротивляемость болезням	фрукты и овощи	печень, рыбий жир, мясо	_
минералы	прочность костей, зубов, кровь, ферменты	все натуральные продукты	все натуральные продукты	_
вода	все процессы в организме	фрукты и овощи	молоко, кисломолочные напитки	до 2,5

обмен Белков

Белки — биологические полимеры, мономерами которых являются аминокислоты.

Функции белков

В организме белки участвуют и в пластическом и в энергетическом обмене:

• энергетическая функция;

• ферментативная (катализаторная) функция;

• структурная функция (клеточные мембраны);

• двигательная функция (актин и миозин мышц);

• иммунная защита (иммуноглобулины);

• транспортная функция (гемоглобин);

 и т.д. Поступление белков в организм

Белки поступают в составе пищи; в пищеварительном тракте расщепляются на аминокислоты; аминокислоты всасываются в кровь. Далее в клетках организма происходит синтез белков из аминокислот при участии шероховатой эндоплазматическиой сети, рибосом и  аппарата Гольджи.

Однако, только продукты животного происхождения (мясо, молоко, рыба и т.п.) содержат полноценные белки - белки, содержащие весь набор аминокислот. В продуктах растительного происхождения часть аминокислот отсутствует (неполноценные белки). В связи с этим пища человека должна не просто содержать достаточное количество белка, но обязательно иметь в своем составе не менее 30% белков с высокой биологической ценностью, т. е. животного происхождения.

Белки в организме не депонируются, т. е. не откладываются в запас.

Распад белка в организме протекает непрерывно. Степень распада белка обусловлена характером питания. При белковом голодании даже в случаях достаточного поступления в организм жиров, углеводов, минеральных солей, воды и витаминов происходит постепенно нарастающая потеря массы тела, т.к. затраты тканевых белков не компенсируются поступлением других питательных веществ. Поэтому длительное белковое голодание в конечном счете, так же как и полное голодание, неизбежно приводит к смерти. Особенно тяжело переносит белковое голодание растущий организм, у которого в этом случае происходит не только потеря массы тела, но и остановка роста, обусловленная недостатком пластического материала, необходимого для построения клеточных структур.

Регуляция обмена белков

Нейроэндокринная регуляция обмена белков осуществляется рядом гормонов.

Синтез белка усиливают:

• соматотропный гормон; 

• тироксин и трийодтиронин.

Глюкокортикоиды коры надпочечников усиливают распад белка в тканях и стимулируют синтез белка в печени.

обмен липидов

Жиры — производные жирных кислот и трехатомного спирта глицерина.

Жиры и другие липиды объединены в одну группу по физико-химическим свойствам: они не растворяются в воде, но растворяются в органических растворителях (эфир, спирт, бензол и др.). Эта группа веществ важна для пластического и энергетического обмена.

Функции липидов

Пластическая роль липидов состоит в том, что они входят в состав клеточных мембран и в значительной мере определяют их свойства. Велика энергетическая роль жиров. Их теплотворная способность более чем в два раза превышает таковую углеводов или белков. Благодаря низкой теплопроводности жиры осуществляют терморегуляцию.

Большая часть жиров в организме находится в жировой ткани, меньшая часть входит в состав клеточных структур. Жировой ткани много в подкожной клетчатке, вокруг некоторых внутренних органов, в печени и мышцах. Жировые капельки в клетках — это запасной жир, используемый для энергетических потребностей.

Поступление липидов в организм

Жир, всасывающийся из кишечника, поступает преимущественно в лимфу и в меньшем количестве — непосредственно в кровь. Жиры из лимфы поступают непосредственно в жировую ткань, которая имеет значение жирового депо организма. Находящиеся здесь жиры могут переходить в кровь и, поступая в ткани, подвергаются там окислению, т. е. используются как энергетический материал.

При употреблении пищи, содержащей даже небольшое количество жира, в теле животных и человека жир все же откладывается в депо. При этом он имеет видовые особенности данного животного, однако видовая специфичность жиров выражена несравнимо меньше, чем видовая специфичность белков.

Жиры могут синтезироваться из углеводов.

Регуляция жирового обмена

Жировой обмен тесно связан с углеводным обменом.

Ряд гормонов оказывает выраженное влияние на жировой обмен.

Усиливают распад жира:

• адреналин и норадреналин надпочесников, 

• соматотропный гормон гипофиза;

• тироксин щитовидной железы;

Тормозят распад жира:

• глюкокортикоиды (гормоны коркового слоя надпочечников).

Нервные влияния на жировой обмен контролируются гипоталамусом. 

Возбуждение симпатической вегетативной нервной системы усиливает распад жиров, парасимпатической — замедляет распад жиров.

Обмен углеводов

Роль углеводов.

Основная роль углеводов определяется их энергетической функцией. Глюкоза крови является непосредственным источником энергии в организме. Быстрота ее распада и окисления, а также возможность быстрого извлечения из депо обеспечивают экстренную мобилизацию энергетических ресурсов при стремительно нарастающих затратах энергии в случаях эмоционального возбуждения, при интенсивных мышечных нагрузках и др.

Нормальный уровень глюкозы в крови составляет 3,3 — 5,5 ммоль/л.

ЦНС наиболее чувствительна к понижению уровня глюкозы в крови (гипогликемии).  Незначительная гипогликемия проявляется общей слабостью и быстрой утомляемостью.

При снижении уровня глюкозы в крови до 2,2 — 1,7 ммоль/л развивается  «гипогликемическая кома": судороги, бред, потеря сознания.

Введение в кровь глюкозы быстро устраняет данные расстройства. 

Поступление углеводов в организм

Углеводы в пищеварительном тракте распадаются до простых сахаров (в основном, глюкозы). Глюкоза, поступающая в кровь из кишечника, транспортируется в печень, где из нее синтезируется гликоген (запасное вещество). 

Образование гликогена при относительно медленном поступлении глюкозы в кровь происходит достаточно быстро, поэтому после введения небольшого количества углеводов повышения содержания глюкозы в крови (гипергликемия) не наблюдается. Если же в пищеварительный тракт поступает большое количество легко расщепляющихся и быстро всасывающихся углеводов, содержание глюкозы в крови быстро увеличивается (пищевая гипергликемия). 

При полном отсутствии углеводов в пище они образуются в организме из продуктов распада жиров и белков.

По мере убыли глюкозы в крови происходят расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь (мобилизация гликогена). Благодаря этому сохраняется относительное постоянство содержания глюкозы в крови.

Гликоген откладывается также в мышцах. При активной физической работе мышц происходит усиленное расщепление гликогена, являющегося одним из источников энергии мышечного сокращения.

Распад углеводов в организме:

• без кислорода (анаэробный гликолиз): глюкоза распадается до молочной кислоты;

• в присутствии кислорода: глюкоза окисляется до СО2 и Н2O.

Регуляция углеводного обмена

Центральным звеном регуляции углеводного и других видов обмена является гипоталамус.

Инсулин — гормон, вырабатываемый поджелудочной железы.

Инсулин усиливает синтез гликогена в печени и мышцах и повышает потребление глюкозы тканями организма. При введении инсулина уровень глюкозы в крови снижается.

Инсулин является единственным гормоном, понижающим уровень глюкозы в крови, поэтому при уменьшении секреции этого гормона развиваются стойкая гипергликемия (сахарный диабет).

Увеличение уровня глюкозы в крови возникает при действии нескольких гормонов:

• глюкагон — гормон поджелудочной железы;

• адреналин — гормон мозгового слоя надпочечников;

• глюкокортикоиды — гормоны коркового слоя надпочечника;

• соматотропный гормон гипофиза;

• тироксин и трийодтиронин — гормоны щитовидной железы.

Витамины в организме человека

Витамины (лат. vita — жизнь) — группа низкомолекулярных органических соединений, необходимых для нормального функционирования гетеротрофного организма.

К витаминам не относят микроэлементы и незаменимые аминокислоты. 

История открытия витаминов

До XIX века о существовании витаминов ничего не было известно, хотя люди периодически сталкивались с симптомами авитаминозов. Обычно причины болезненного состояния списывались на инфекцию.

Особенно страдали от нехватки витамин мореплаватели. Многие витамины содержатся в овощах и фруктах, являющихся скоропортящимися продуктами. Поэтому в экспедиции их обычно не брали. В результате путешественники страдали и часто умирали от авитаминозов.

Известно, что одним из первых цитрусовые для лечения цинги у матросов предложил применять шотландский врач Джеймс Линд в 1747 году. 

 

Рис. Джеймс Линд и его работа

Джеймс Кук ввел в корабельный рацион кислую капусту, солодовое сусло и подобие цитрусового сиропа. В результате  в путешествии от цинги не погиб ни один матрос. В 1795 году лимоны и другие цитрусовые стали стандартной добавкой к рациону британских моряков. 

В 1880 году советский педиатр Николай Иванович Лунин экспериментально доказал, что "… в молоке, помимо казеина, жира, молочного сахара и солей, содержатся еще другие вещества, незаменимые для питания. Представляет большой интерес исследовать эти вещества и изучить их значение для питания». 

Лунин проводил эксперименты на мышах. Были взяты две группы мышей. Одних  кормил "искусственным молоком", которое состояло исключительно из казеина (молочного белка), жира, молочного сахара, минеральных солей и воды. Мыши, питающиеся таким молоком, вскоре начинали терять в весе и погибали. Мыши из другой группы, которым давали в пищу натуральное молоко, росли здоровыми и крепкими. 

 

Рис. Н. И. Лунин и его эксперимент

исследование бери-бери

В XVII веке в странах Юго-Восточной и Южной Азии научились шлифовать рис, что улучшало его вкусовые качества. Однако, менно тогда появилось новое заболевание, получившее название «бери-бери". Симптомом болезни била крайняя слабость, переходящая в паралич и смерть. В то время решили, что эпидемию вызывает зараженный рис. В основном это заболевание было характерно для жителей Японии и Юго-Восточной Азии.

 

Рис. Бери-бери у человека               Рис. Бери-бери у голубей (а — болезнь, б — норма)

Только в 1886 году нидерландский врач и бактериолог Христиан Эйкман, изучавший бери-бери в тюремном госпитале на острове Ява, экспериментально доказал, что в рисовой шелухе содержится вещество, способное предупреждать бери-бери (полиневрит). Ученый выделил данное соединение из рисовой шелухи.

Для своих опытов Эйкман использовал кур. В ходе одного из экспериментов он обнаружил, что цыплята, питающиеся шлифованным рисом, заболевали полиневритом — очень похожим на бери-бери человека. Когда же подопытных животных переводили на неочищенный рис, они выздоравливали.

Исследования, проведенные Христианом Эйкманом положили начало методу лечения болезней, связанных с недостатком каких-либо веществ в пище.

Фредерик Хопкинс назвал эти необходимые вещества «добавочными факторами» и продолжил их изучение. В ходе экспериментов Хопкинс с коллегами установил, что в молочном белке (казеине) содержится вещество, необходимое для роста и развития организма.

В 1929 г. Эйкману и Хопкинсу за вклад в открытие витаминов была присуждена Нобелевская премия.

   

Рис. Христиан Эйкман                                                  Рис. Фредерик Хопкинс

 

 

1912 год — польский химик Казимир Функ ввел термин «витамин». Функ определил химический состав вещества, выделенного из рисовых отрубей, и, обнаружив в нем аминогруппу, назвал его «витамин»: от латинских слов «vita» (жизнь) и «amine» (азот). И хотя не все витамины содержат азот, термин этот сохранился.

1916 год — витамин А: вещество, стимулирующее рост;

1935 год — витамином К (koagulations vitamin) (датский химик Хенрик Дам, Нобелевская премия в 1943 году;

1936 год -- тиамином (витамин В1);

1936 год - получены первые препараты витамина Е путем экстракции из масел ростков зерна.

1938 год — немецкий химик Рихард Кун определил формулу и синтезировал флавин (витамина B2), вещество, «необходимое для питания» (цит. Лунин), содержащееся в молоке. 

Роль витаминов в организме человека

Витамины не имеют существенного пластического и энергетического значения для организма человека. 

Большую часть витаминов организм не способен синтезировать сам. Эти витамины должны быть неотъемлемой частью пищевого рациона человека. Источниками витаминов для человека являются пищевые продукты растительного и животного происхождения. С пищей витамины поступают в готовом виде, или в форме провитаминов, из которых в организме образуются витамины. Некоторые витамины синтезируются микрофлорой кишечника. 

Витамины делят на:

• жирорастворимые витамины: А, D, E, K;

• водорастворимые витамины: C, Р и витамины группы B.

Жирорастворимые витамины накапливаются в жировой ткани и печени.

Водорастворимые витамины в организме не накапливаются, при избытке выводятся с водой. Поэтому чаще наблюдаются гиповитаминозы водорастворимых витаминов и гипервитаминозы жирорастворимых витаминов.

Большинство витаминов являются коферментами (структурными единицами ферментов) или их предшественниками. Поэтому, многие авитаминозы можно рассматривать как патологические состояния, возникающие из-за выпадения функций тех или других коферментов. Однако в настоящее время механизм возникновения многих авитаминозов ещё неясен.

Интересно, что фармацевтические антибиотики (например, из группы сульфаниламидных) напоминают по своим химическим признакам витамины, необходимые для бактерий. Такие "замаскированные под витамины" вещества захватываются бактериями, при этом блокируются активные центры бактериальной клетки, нарушается её обмен, и происходит гибель бактерий.

Витаминология — медико-биологическая наука, изучающая структуру и механизмы действия витаминов, а также их применение в лечебных и профилактических целях.

В клетке могут происходить процессы свободнорадикального окисления, когда происходит прямое присоединение кислорода к окисляемым веществам. Оно осуществляется без помощи ферментов и носит разрушительный характер. Поэтому организм нуждается в антиоксидантах — веществах, препятствующих свободнорадикальному окислению веществ. Витамины С, Е, Р связывают свободные радикалы, предупреждая образование ядовитых соединений. 

При надостатке или переизбытке в органзме какого-либо витамина наступает патологическое состояние, характеризуемое определенным набором симптомов (синдромом).

Гиповитаминоз —  патологическое состояние, связанное с недостатком в организме определенного витамина.

Авитаминоз — тяжелое патологическое состояние, связанное с отсутствием в организме определенного витамина.

Гипервитаминоз — патологическое состояние, связанное с избытком в организме определенного витамина.

Наличие некоторых витаминов зависит от их поступления с пищевыми продуктами (незаменимые витамины). Они поступают в готовом виде, либо в виде провитаминов, которые превращаются в витамины в процессе метаболизма.

Водорастворимые витамины:

витамины группы В — входят в состав многих ферментов; содержатся в продуктах; некоторые синтезируются кишечными симбионтами;

витамин С, или аскорбиновая кислота — необходим для нормального формирования соединительной ткани; поступает с пищей; при его недостатке развивается цинга;

витамин К — фактор свертываемости крови; образуется кишечными симбионтами;

Жирорастоворимые витамины:

витамин А (ретинол) — необходим для образования зрительного пигмента — родопсина, при его недостатке развиваются нарушения зрения; поступает в организм с пищей животного происхождения или синтезируется в организме из провитамина витамина А — каротина, содержащегося в красно-оранжевых плодах и корнеплодах;

витамин Д — участвует в минерализации костной ткани, его активная форма формируется в организме при ультрафиолетовом облучении, поэтому связанное с ним заболевание — рахит — может развиваться при недостатке самого витамина или при недостатке ультрафиолета в зимнее время в северных районах.

витамин Е (токоферол) — участвует в репродуктивной функции и иммунной защите; поступает с пищей; 

Содержание витаминов в продуктах заметно снижается при их длительном хранении и кулинарной обработке.

Авитаминозы и гиповитаминозы могут возникать не только в случае отсутствия витаминов в пище, но и при нарушении их всасывания при заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Состояние гиповитаминоза может возникнуть и при обычном поступлении витаминов с пищей, но возросшем их потреблении (во время беременности, интенсивного роста), а также в случае подавления антибиотиками микрофлоры кишечника.

Рис. Содержание витаминов в продуктах

Витамин	Значение витамина в организме человека	Продукты с наибольшим содержанием данного витамина	Норма потребления витамина (мг/сут.)	Гиповитаминоз/авитаминоз*
А	рост и развитие, восстановление эпителия, зрение; синтез половых гормонов; иммунитет (синтез интерферонов,  иммуноглобулина, лизоцима); антиоксидант	печень, сливочное масло, яичный желток, желто-оранжевые овощи и фрукты; может синтезироваться в организме из провитаминов — каротиноидов	700 мкг/сут. (для женщин), 900 мкг/сут. (для мужчин)	куриная слепота
B1 (тиамин)	обмен жиров и углеводов, рост и развитие; работа сердца, нервной и пищеварительной системы; участвует в энергетическом обмене (поставщик НАД)	пшеничный хлеб из муки грубого помола, соя, фасоль, горох, шпинат, мясо, дрожжи	1,1 — 1,2 мг/сут.	бери-бери
B2 (рибофлавин)	образование эритроцитов, антител, регуляция роста и репродуктивных функций; функции щитовидной железы, здоровье кожи и ее производных	печень, почки, дрожжи, яйца, миндаль, капуста, грибы, молоко	1,8 — 2,0 мг/сут.	трещины слизистой  оболочки губ, языка, дерматит век, ушей, носа
B3/РР (никотиновая кислота)	энергетический обмен; синтез белков и жиров	ржаной хлеб, ананас, свекла, гречка, фасоль, мясо и субпродукты, грибы и др. белковая пища; может синтезироваться в организме из триптофана. Синтезируется бактериальными симбионтами в толстом кишечнике	15 — 19 мг/сут	пеллагра; куриная слепота
B4 (холин)	синтез ацетилхолина, синтез инсулина, обмен жиров; работа нервной системы, память	яичный желток, мозг, печень, почки, сердце; капуста, шпинат, соя, грибы	450 — 550 мг/сут.	болезни печени и нервной системы
B5 (пантотеновая кислота)	входит в состав кофермента А, участвующего в пластическом обмене; регулирует работу надпочечников, участвует в синтезе антител	дрожжи, икра рыб, орехи, яичный желток, зеленые части растений, молоко, морковь, капуста, субпродукты	5 — 10 мг/сут.	боли в суставах, выпадение волос, судороги конечностей, параличи, ослабление зрения и памяти
B6 (пиридоксин)	стимулятор обмена веществ, белковый обмен; участвует в производстве гемоглобина; снабжение клеток глюкозой	зерновые, бобовые, рыба, печень, пшеница, мясные и молочные продукты, яйца.  Синтезируется кишечной микрофлорой.	1,1 — 1,5 мг/сут.	повышенная утомляемость; депрессивное состояние; выпадение волос; трещины в уголках рта; нарушение кровообращения; онемение конечностей; артрит; мышечная слабость
B7/Н (биотин)	регулирует обмен веществ (в т. ч. уровень сахара в крови); является источником серы, которая принимает участие в синтезе коллагена	в печени, почках, дрожжах, бобовых (соя, арахис), цветной капусте, орехах; здоровая микрофлора кишечника синтезирует биотин в достаточном для организма количестве	50 мкг/сутки	поражение кожи, волос;анемия, депрессия, слабость, высокий уровень холестерина и сахара в крови
B12	пластический и энергетический обмен (окисление белков и жиров)	печень, почки, молоко, любые продукты животного происхождения, в т. ч. рыба и моллюски. Вырабатывается в толстом кишечнике животных, но всасывается только в тонком, накапливается  в печени и почках.	2,4 мкг/сут.	анемия, гибель нервных клеток
С (аскорбиновая кислота)	антиоксидант, синтез нейромедиаторов (серотонина), гормонов щитовидной железы, коллагена, стимулирует синтез интерферона и энергетический обмен	шиповник, киви, капуста, сырой картофель, красный перец, смородина, клюква, цитрусовые	до 90 мг/сут.	цинга
D	регуляция обмена фосфора и кальция	D3 образуется в коже человека под действием ультрафиолетового света, D2 поступает с пищей (печень, рыба, яйца, сливочное масло, сыр, дрожжи)	15 мкг/сут.	рахит, остеопороз
Е	размножение млекопитающих, иммуномодулятор и антиоксидант	растительные масла	20 — 30 мг/сут.	мышечная дистрофия, бесплодие, разрушение печени и мозга
К	свертывание крови, обмен веществ в костной и соединительной ткани, работа почек	зеленые листовые овощи, капуста, отруби, авокадо, киви, мясо-молочные продукты. Синтезируется бактериальными симбионтами в толстом кишечнике.	90 мкг/сут.	внутренние кровотечения, деформация костей
Р (рутин)	повышает вязкость крови, в сочетании с витамином С увеличивают прочность сосудистых стенок	шиповник, цитрусовые, незрелые грецкие орехи, смородина, рябина, зеленый чай, гречка	60 мг/сут.	кровоизлияния, быстрая утомляемость, мышечные боли, выпадение волос, синюшный оттенок кожи, угревая сыпь
Н (биотин)	участвует в энергетическом обмене (поставщик НАД)	ржаной хлеб, ананас, свекла, гречка, фасоль, мясо и субпродукты, грибы; может синтезироваться в организме из триптофана. Синтезируется бактериальными симбионтами в толстом кишечнике.	15 — 20 мг	пеллагра; куриная слепота

*Краткие комментарии к названиям заболеваний.

Бери-бери — слабость, потеря веса, атрофия мышц, нарушения интеллекта, расстройства со стороны пищеварительной и сердечно-сосудистой системы, развитие парезов и параличей.

Куриная слепота — расстройство сумеречного зрения.

Цинга — нарушение синтеза коллагена — потеря прочности соединительной ткани — кровотечения (в т. ч. кровоточивость десен, носовые).

Пеллагра  — заболевание, вызванное недостатком витамина РР, сопровождаемое дерматитом, диареей, деменцией (слабоумием).

Рахит — заболевание детей грудного и раннего возраста, вызванное недостатком витамина D, и, как следствие, нарушением кальциевого обмена, дефицитом кальция и протекающее с нарушением образования костей и недостаточностью их минерализации.

 

Рис. Рахит (у ребенка: крупный живот, неправильный череп, искривление костей ног)

Остеопороз — заболевание, связанное с нарушением образования костной ткани и увеличением хрупкости костей; может быть связано с недостатком витамина D.

 

Рис. Остеопороз

Мочевыделительная система человека

Выделение — часть обмена веществ, осуществляемая путем выве­дения из организма конечных и промежуточных продуктов метабо­лизма, чужеродных и излишних веществ для обеспечения оптималь­ного состава внутренней среды и нормальной жизнедеятельности.

органы выделительной системы

орган	выделяемое вещество
почки	избыток воды неорганические и органические вещества конечные продукты обмена токсины
легкие	углекислый газ пары воды некоторые летучие вещества (например, пары эфира и хлороформа при наркозе, пары алкоголя при опьянении)
слюнные железы	тяжелые металлы лекарственные вещества (например, морфий и хинин) чужеродные органические соединения
печень	продукты азотистого обмена (мочевина) гормоны (например, тироксин) продукты распада гемоглобина токсины лекарственные препараты
поджелудочная железа	тяжелые металлы лекарственные вещества
кишечные железы	тяжелые металлы лекарственные вещества
кожа	вода соли молочная кислота мочевина мочевая кислота токсины

Продукты выделения

В процессе жизнедеятельности в организме образуются конечные продукты метаболзма. Большинство из них нетоксичны для организма (например, углекслый газ и вода).

Однако при окислении белков и других азотсодержащих продуктов образуется аммиак — один из конечных продуктов азотистого обмена. Он токсичен для организма, поэтому быстро выводится из организма. Растворяясь в воде, аммиак превращается в низкотоксичное соединение -- мочевину.

Мочевина образуется, главным образом, в печени. Количество мочевины, выводимой с мочой в сутки, составляет примерно 50 — 60 г. Таким образом, продукты азотистого обмена практически выводятся с мочой в виде мочевины.

Часть азота выводится из организма в виде мочевой кислоты, креатина и креатинина. Эти вещества — главные азотосодержащие компоненты мочи.

мочевыделительная система

Мочевыделительная система человека — система органов, формирующих, накапливающих и выделяющих мочу.

Строение мочевыделительной системы:

• две почки

• два мочеточника

• мочевой пузырь

• мочеиспускательный канал

Рис. Органы мочевыделительной системы

функции почек 

Роль почек в организме не ограничивается только выделением конечных продуктов азотистого обмена и избытка воды. Почки активно участвуют в поддержании гомеостаза организма.

• осморегуляция — поддержание осмотического давления в крови и других жидкостях организма;

• ионная регуляция — регуляция ионного состава внутренней среды организма;

• поддержание кислотно-щелочного баланса плазмы крови (рН = 7,4);

• регуляция артериального давления;

• эндокринная функция: синтез и выделение в кровь биологически активных веществ: - ренина, регулирующего артериальное давление; - эритропоэтина, регулирующего скорость образования эритроцитов;

• участие в обмене веществ;

• экскреторная функция: выделение из организма конечных продуктов азотистого обмена, чужеродных веществ, избытка органических веществ (глюкоза, аминокислоты и др.).

Строение почек

Почки — паренхиматозные органы бобовидной формы, расположенные на спинной стороне по бокам поясничного отдела позвоночника.

Рис. Расположение почек

Размер каждой почки примерно 4 х 6 х 12 см и вес примерно 150 г.

Почка окружена тремя оболочками (капсулами):

• фиброзной капсулой — внутренней тонкой и плотной оболочкой;   во внутренней части этой капсулы присутствуют гладкомышечные клетки, за счет незначительного сокращения которых в почке поддерживается необходимое для процессов фильтрации давление. 

• жировой капсулой — средней оболочкой; жировая клетчатка более развита с задней стороны почки. Функция: упругая фиксация почки в поясничной области; терморегуляция; механическая защита (амортизация). При похудании и уменьшении объема жировой клетчатки может возникнуть подвижность или опущение почек.

• почечной фасцией — наружной оболочкой, охватывающей почку с жировой капсулой и надпочечниками. Фасция удерживает почку в определенном положении.От фасции к фиброзной капсуле через жировую клетчатку проходят соединительнотканные волокна.

Паренхима почки включает:

• корковый слой (наружный слой) толщиной 5 — 7 мм;

• мозговой слой (внутренний слой);

• почечную лоханку.

Рис.  Анатомия почки

Корковое вещество расположено на периферии почки и в виде столбов (колонки Бертини) глубоко проникает в мозговое вещество. Мозговое вещество почечными столбами делится на 15 — 20 почечных пирамид, обращенных вершинами внутрь почки, а основаниями — наружу. Пирамида мозгового вещества вместе с прилегающим к ней корковым веществом образуют долю почки.

Рис. Строение почки и нефрона

Почечная лоханка — центральная полая часть почки, в которую сливается вторичная моча из всех нефронов. Стенка лоханки состоит из слизистой, гладкомышечной и соединительнотканной оболочек.

Из почечной лоханки берет начало мочеточник, несущий образующуюся мочу к мочевому пузырю.

Мочеточники

Мочеточники — полые трубки, соединяющие почки с мочевым пузырем.

Их стенка состоит из эпителиального, гладкомышечного и соединительнотканного слоя.

Благодаря сокращению гладких мышц происходит отток мочи от почек в мочевой пузырь. 

мочевой пузырь

Мочевой пузырь — полый орган, способный к сильному растяжению.

Рис. Мочевой пузырь

Функция мочевого пузыря:

• накопление мочи;

• контроль количества мочи в пузыре;

• выведение мочи.

Как все полые органы мочевой пузырь имеет трехслойную стенку:

• внутренний слой из переходного эпителия;

• средний толстый гладкомышечный слой;

• наружный соедниительнотканный слой.

мочеиспускательный канал

Мочеиспускательный канал — трубка, соедняющая мочевой пузырь с внешней средой.

Стенка канала состоит из 3-х оболочек: эпителиальной, мышечной и соеднительнотканной.

Выходное отверстие мочеиспускательного канала назвается уретрой.

Два сфинктера перекрывают просвет канала в районе соединения с мочевым пузырем и в уретре.

У женщин мочеиспускательный канал короткий (около 4 см), и инфекции проще проникнуть в женскую мочеполовую систему.

У мужчин мочеиспускательный канал служит для выделения не только мочи, но и спермы.

строение нефрона

Структурно-функциональной единицей почек является нефрон. 

В каждой почке человека находятся около 1 млн. нефронов.

В нефроне происходят основные процессы, определяющие разнообразные функции почек.

Структурные части нефрона:

• почечное (мальпигиево) тельце: - капиллярный (почечный) клубочек (+ приносящая и выносящая артерии) - капсула Боумена-Шумлянского (= капсула нефрона): образована двумя слоями эпителиальных клеток; просвет капсулы переходит в извитой каналец; 

• извитой каналец первого порядка (проксимальный): его стенки имеют щеточную каемку --большое количество микроворсинок, обращенных в просвет канальца. 

• петля Генле: опускается в мозговое вещество, а потом поворачивает на 180 градусов и возвращается в корковый слой; 

• извитой каналец второго порядка (дистальный): стенки петли Генле и дистального извитого канальца без ворсинок, но имеют сильную складчатость; 

• собирательная трубка.

В разных отделах нефрона протекают разные процессы, определяющие функции почек. С этим связано и расположение частей нефрона:

• клубочек, капсула и извитые канальцы расположены в корковом слое;

• петля Генле и собирательные трубки распложены в мозговом слое.

Рис. Сосуды нефрона

Начинаясь в корковом веществе почки, собирательные трубки проходят через мозговое вещество и открываются в полость почечной лоханки.

Кровеносная система почек

Кровь к почкам подходит по почечным артериям (ветви брюшной аорты). Артерии сильно ветвятся и образуют сосудистую сеть. В каждую почечную капсулу заходит приносящая артериола, там она образует капиллярную сеть — почечный клубочек — и выходит из капсулы в виде более тонкой выносящей артериолы. Таким образом создается высокое кровяное давление в капиллярах клубочка для фильтрации жидкой части крови и образования первичной мочи. Давление в капиллярах клубочка достаточно стабильно, его значение остается постоянным даже при повышении общего уровня давления. Следовательно, скорость фильтрации при этом также практически не изменяется.

После отхождения от клубочка выносящая артериола вновь распадается на капилляры, образуя густую сеть вокруг извитых канальцев. Таким образом, большая часть крови в почке дважды проходит через капилляры — вначале в клубочке, затем у канальцев.

Выносится кровь из почек по почечным венам, впадающим в нижнюю полую вену.

ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В ПОЧКАХ

• ультрафильтрация жидкости в почечных клубочках;

• реабсорбция (обратное всасывание);

• экскреция мочи.

ультрафильтрация жидкости в почечных клубочках

В клубочках происходит начальный этап мочеобразования — ультрафильтрация из плазмы крови в капсулу почечного клубочка всех низкомолекулярных компонентов плазмы крови.

Кроме того, в процессе канальцевой секреции клетки эпителия нефрона захватывают некоторые вещества из крови и межклеточной жидкости и переносят их в просвет канальца.

Такм образом в сутки образуется примерно 170 л первичной мочи.

Состав первичной мочи подобен составу плазмы крови, лишенному белка:

• вода

• минеральные соли

• низкомолекулярные соединения (в т. ч. токсины, аминокислоты, глюкоза, витамины)

• НЕТ БЕЛКОВ (следовые количества)

• НЕТ ФОРМЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КРОВИ

реабсорбция (обратное всасывание)

Второй этап связан с реабсорбцией в кровеносные капилляры всех ценных для организма веществ:  воды, ионов (Na+, Cl−, HCO−3), аминокислот, глюкозы, витаминов, белков, микроэлементов. Реабсорбция натрия и хлора представляет собой наиболее значительный по объему и энергозатратам процесс. 

Обратное всасывание происходит во время прохождения первичной мочи через систему извитых канальцев. Для этой цели выносящая артериола вторично распадается на сеть капилляров, опутывающих канальца: через их тонкие стенки и просходит обратное всасывание нужных организму веществ.

Небольшое количество профильтровавшегося в клубочках белка реабсорбируется клетками проксимальных канальцев. Выделение белков с мочой в норме составляет не более 20 — 75 мг в сутки, а при заболеваниях почек оно может возрастать до 50 г в сутки. Увеличение выделения белков с мочой (протеинурия) может быть обусловлено нарушением их реабсорбции либо увеличением фильтрации.

В результате фильтрации, реабсорбции и секреции от 180 л первичной мочи остается только 1,5 л концентрированного раствора "ненужных" веществ -- вторичная моча.

Состав вторичной мочи:

• вода

• соли

• токсины

• продукты метаболизма (в т.ч. остатки лекарственных препаратов)

экскреция веществ

Вторичная моча через собирательные трубки поступает в почечные лоханки.

В среднем человек производит приблизительно 1,5 литра мочи в сутки.

Из почек моча по мочеточникам поступает в мочевой пузырь.

Вместимость мочевого пузыря в среднем 600 мл.

Обычно содержимое мочевого пузыря стерильно.

Стенка мочевого пузыря имеет мышечный слой, который, сокращаясь, обуславливает мочеиспускание.

Мочеиспускание — произвольный (контролируемый сознанием) рефлекторный акт, запускаемый рецепторами натяжения в стенке мочевого пузыря, посылающими в головной мозг сигнал о наполнении мочевого пузыря.

Поток мочи при её выделении из мочевого пузыря регулируется круговыми мышцами-сфинктерами. При начале опорожнения мочевого пузыря его сфинктер расслабляется, а мышцы стенки сокращаются, создавая поток мочи.

В процессе метаболизма белков и нуклеиновых кислот образуются различные продукты азотистого обмена: мочевина, мочевая кислота, креатинин и др.

При нарушении выведения мочевой кислоты развивается подагра.

Эндокринная функция почек

В почках образуется:

• аммиак: выделяется в мочу;

• ренин, простагландины, глюкоза, синтезируемая в почке: поступают в кровь.

Аммиак поступает преимущественно в мочу. Некоторое его количество проникает в кровь, и в почечной вене аммиака оказывается больше, чем в почечной артерии.

регуляция работы почек

• Вазопрессин (= антидиуретический гормон (АДГ) — гормон гипоталамуса, который накапливается в нейрогипофизе): увеличивает реабсорбцию воды почкой, таким образом повышая концентрацию мочи и уменьшая её объём

• Альдостерон (гормон коркового вещества надпочечников):  усиление реабсорбции Na+

усилениесекрецииK^+$

• Натрийуретический гормон (гормон предсердия): усиление секреции Na+

 Инсулин: уменьшение выделение калия. 

Водно-солевой обмен

Вода составляет более половины массы тела взрослого человека. С возрастом количество воды в тканях уменьшается.

Вода в организме :

• внутриклеточная вода (около 71 %): в цитоплазме клеток;

• внеклеточная вода  (около 21%): в тканевой жидкости и в плазме крови (около 8%).

Баланс воды складывается из ее потребления и выделения.

Поступление воды в организм (в сутки):

• около 750 мл воды поступает с пищей;

• около 320 мл воды образуется в процессе метаболизма при окислении белков, углеводов и жиров.

Расход воды организмом (в сутки):

• около 800 мл воды выделяется при испарении с поверхности кожи и альвеол легких;

• около 800 мл воды выделяется с мочей (для растворения солей);

• около 100 мл воды выводится с фекалиями.

Итого: минимальная суточная потребность составляет около 1700 мл воды.

Поступление воды регулируется ее потребностью, проявляющейся чувством жажды. Это чувство возникает при возбуждении питьевого центра гипоталамуса.

Солевой обмен

Организм нуждается в постоянном поступлении минеральных солей, особенно — натрия, калия и кальция.

Натрий (Na+) является основным катионом внеклеточных жидкостей. Его содержание во внеклеточной среде в 6 — 12 раз превышает содержание в клетках. Натрий поступает в организм в виде NaCl и всасывается преимущественно в тонком отделе кишечника. Баланс натрия в организме в основном поддерживается деятельностью почек.

Калий (К+) является основным катионом внутриклеточной жидкости. В клетках содержится 98% калия. Основным источником калия в пище являются продукты растительного происхождения. Всасывается калий в кишечнике. Регуляция его выведения осуществляется преимущественно почками.

Кальций (Са2+) обладает высокой биологической активностью. Он является основным структурным компонентом костей скелета и зубов, где содержится около 99% всего Са2+. Всасывается кальций преимущественно в двенадцатиперстной кишке в виде солей фосфорной кислоты. Примерно 3/4 кальция выводится пищеварительным трактом и 1/4 — почками.

Кожа: строение и функции

Кожа — наружный покров тела человека.

Кожа состоит из эпидермиса, дермы и подкожно-жировой клетчатки (гиподермы) (рис. 1).

Рис. 1

Функции кожи:

1. Защитная (от механических повреждений, от потери воды, от УФ лучей, от патогенных (вызывающих заболевания) микроорганизмов).

2. Выделительная (с потом выделяются продукты азотистого обмена, избыток солей).

3. Терморегуляция (поддержание постоянной температуры тела).

4. Рецепторная (кожная чувствительность).

5. Газообменная (поглощает O2, выделяет CO2). 

6. Образование витамина D.

Эпидермис

Эпидермис — верхний наружный слой кожи млекопитающих, в том числе человека. Состоит из многослойного плоского ороговевающего эпителия (рис. 2). Имеет эктодермальное происхождение. 

Рис. 2: 1 — базальный слой эпидермиса; 2 — шиповатый слой эпидермиса; 3 — зернистый слой эпидермиса; 4 — блестящий слой эпидермиса; 5 — роговой слой эпидермиса; 6 — сосочковый слой дермы; 7 — сетчатый слой дермы

Кератиноциты — основные клетки кожного эпидермиса. Содержат белок кератин, который создает внешний водоупорный слой кожи и совместно с коллагеном и эластином (белки кожи) придает коже упругость и прочность. Усиленное механическое воздействие заставляет клетки образовывать кератин в целях защиты в больших количествах, в результате чего возникают кожные наросты, или мозоли. Ороговевшие клетки эпидермиса непрерывно отшелушиваются и замещаются. 

В течение процесса эпителиальной дифференцировки клетки эпидермиса кожи постепенно увеличиваются в размерах, уплощаются и ороговевают. В клетках идет накопление кератогиалина — предшественника кератина. В конце концов ядра и цитоплазматические органоиды исчезают, обмен веществ прекращается, и наступает апоптоз (естественная гибель) клетки, когда она полностью кератинизируется (ороговевает) и превращается в корнеоцит (рис. 3). 

кератогиалин⟶элеидин⟶кератин

 Рис. 3

Корнеоциты — особые шестиугольные плоские чешуйки, формирующие роговой слой кожного покрова («сотовое строение»). Отделяющиеся от рогового слоя микроскопические корнеоциты совершенно незаметны для человеческих глаз.

Функция корнеоцитов — образование защитного роговой наружного слоя кожи. 

Таким образом, в эпидермисе постоянно происходят 4 процесса: 

1. Деление клеток в глубоком слое.

2. Выталкивание клеток по направлению к поверхности.

3. Превращение клеток в роговое вещество. 

4. Слущивание рогового вещества с поверхности. 

Дифференциация кератиноцитов (рис. 4).

Рис. 4

В эпидермисе помимо кератиноцитов имеются меланоциты, клетки Лангерганса и клетки Меркеля (см. ниже).

Слои эпидермиса (Рис. 5):

Базальный слой (нижний) — 1-й ряд призматического эпителия — располагается на базальной мембране. Живые, делящиеся клетки. Среди клеток базального слоя есть  меланоциты — особые пигментные (окрашивающие) клетки, содержащие коричневый пигмент меланин, определяющий цвет кожи (см. ниже). 

Через базальную мембрану из сосудов дермы осуществляется питание, снабжение кислородом и выведение продуктов жизнедеятельности клеток эпидермиса.

Шиповатый слой — клетки с цитоплазматическими мостиками («шипами»). Мостики отделяют клетки, расширяя межклеточное пространство для проникновения питательных веществ к верхним слоям эпидермиса. При некоторых повреждениях мостики нарушаются, и происходит расслоение клеток. Например, образование «пузырей» при ожоге.

В шиповатом слое есть клетки Лангерганса, функция которых — иммунная защита (см. ниже).

Часть клеток шиповатого слоя способны к делению, поэтому шиповатый и базальный слои объединяют в ростковый слой, а делящиеся клетки называют стволовыми клетками кожи.

Зернистый слой  — уплощенные, вытянутые параллельно поверхности кожи клетки. Ядро бледное. В цитоплазме многочисленные зерна кератогиалина.

Блестящий слой — плоские, блестящие, безъядерные клетки, заполненные белком элеидином (продукт дальнейшего превращения кератогиалина в роговое вещество — кератин). Различим на ладонях и стопах.

Роговой слой (верхний) — состоящий из многослойного ороговевающего эпителия. Мертвые клетки.

Для запоминания структуры эпидермиса — «БольШой ЗуБР»:

Б — базальный слой

Ш — шиповатый слой

З — зернистый слой

Б — блестящий слой

Р — роговой слой

 Рис. 5

Меланоциты — пигментные клетки, содержащие меланин — черный или темно-коричневый пигмент. Находятся в базальном слое эпидермиса и верхнем слое дермы.

Меланоциты имеют длинные ветвящиеся отростки, проходящие по межклеточным пространствам шиповатого слоя и направляющиеся кнаружи к зернистому слою. В цитоплазме меланоцитов много рибосом и меланосом.

Меланосомы — структуры овальной формы, состоящие из плотных пигментных гранул и фибриллярного каркаса, окруженных общей мембраной. Они упаковываются аппаратом Гольджи в секреторные гранулы. Гранулы имеют округлую форму (у рыжеволосых людей гранулы имеют овальную форму). 

Под действием УФ-лучей в меланоците идет синтез меланина и созревание меланосом. Меланосомы транспортируются в кератиноциты. Кератиноциты, заполненные меланином, обуславливают потемнение кожных покровов (загар). Загар является приспособлением организма к повышенному УФ-излучению (рис. 6).

Значение меланоцитов:   

• защищают от УФ-лучей (загар);

• определяют цвет кожи, глаз, волос.

Рис. 6

В животном мире выделяют меланистов (животных с чрезмерно большим количеством пигмента: черная пантера и т. п.) и альбиносов (животных с отсутствием меланина в эпидермисе и его производных). Среди людей встречаются альбиносы. Меланистов не выделяют, но люди негроидной расы отличаются более высоким содержанием меланина.

Клетки Лангерганса — клетки иммунной защиты росткового слоя кожи. Имеют древовидную форму. Образуются в костном мозге. Способны мигрировать из эпидермиса в дерму и региональные лимфатические узлы и таким образом формировать иммунную реакцию.

Функция клеток Лангерганса:

• иммунная защита: фагоцитоз и транспорт антигенов в ближайшие лимфоузлы, выработка иммунной реакции (в т. ч. аллергической) и иммунной памяти; противовирусная и противораковая защита;

• эндокринная функция: синтез биологически активных веществ — интерферонов, интерлейкинов и т. д.   

Количество клеток Лангерганса снижается при старении организма, УФ-облучении, интоксикациях и хронических заболеваниях. 

Клетки Меркеля (тактильные или осязательные клетки) расположены в базальном слое эпидермиса и в эпителии фолликулов волос (рис. 7). Эти клетки принимают участие в формировании кожной чувствительности. Большое количество этих клеток содержится в эпителии кончиков пальцев.

Рис. 7

Дерма

Дерма — собственно кожа, представляет собой соединительную ткань и состоит из 2 слоев: сосочкового и сетчатого. 

Сосочковый слой. Находится под базальной мембраной эпидермиса. Образован рыхлой волокнистой соединительной тканью, вдающейся в эпидермис в виде сосочков. В межклеточном веществе беспорядочно располагаются коллагеновые и эластические волокна. Миоциты (мышечные клетки) сосочкового слоя связаны с волосяными фолликулами или непосредственно с кожей (образование «гусиной кожи»). Функции:

• питание эпидермиса (много кровеносных сосудов);

• терморегуляция (сокращение гладких мышечных волокон уменьшает приток крови к коже, и понижается отдача тепла);

• определяет индивидуальный кожный рисунок. 

Сетчатый слой. Образован плотной волокнистой неоформленной соединительной тканью. Пучки коллагеновых волокон формируют сеть, строение которой зависит от функциональной нагрузки на кожу. Сетчатый слой сильно развит в участках кожи, испытывающих постоянное давление, и менее развит в тех участках, где кожа подвергается значительному растяжению. Пучки коллагеновых волокон из сетчатого слоя продолжаются в подкожную жировую клетчатку. В сетчатом слое залегают корни волос, потовые и сальные железы.

Функции:

• обусловливает прочность кожи;

• сальная и потовая секреция;

• рост волос.

Подкожно-жировая клетчатка (гиподерма)

Состоит из белой жировой ткани и рыхлой волокнистой соединительной ткани. Распределение и толщина гиподермы зависит от наследственности, половых гормонов и условий жизни человека. 

Основу гиподермы составляют жировые клетки — адипоциты (рис. 8).

Функция адипоцитов: хранение жирового запаса.

Рис. 8

Функции:

• накопление и хранение питательных веществ;

• энергетический запас;

• запас воды;

• содержит жирорастворимые витамины;

• участвует в синтезе женских половых гормонов;

• терморегуляция;

• механическая защита. 

Производные эпидермиса                        

Сальные железы — экзокринные многоклеточные железы, связанные с волосяными фолликулами (рис. 8). На теле сальные железы распределены неравномерно: особенно много их на коже лба, носа, подбородка, средней линии спины и очень мало на веках, тыльной стороне кистей.

Сальные железы выделяют сложный по составу секрет, который называется кожным салом. Секреция кожного сала регулируется гормональными механизмами.

Функции сальных желез:

• смягчение и эластичность кожи и волос;

• защита от вирусов, грибов и бактерий.

Потовые железы — экзокринные многоклеточные железы (рис. 9). Состоят из секреторного клубочка и выводного протока. Секретируют воду и продукты метаболизма. Бывают двух типов:

1. Эккриновые потовые железы. Располагаются на всех участках кожи. Функционируют с рождения и участвуют в терморегуляции. Состав секрета: 99 % воды, 1 % солей.

2. Апокриновые потовые железы. Функционируют с периода полового созревания, не участвуют в терморегуляции, реагируют на стресс. Много на ладонях, подмышечных впадинах, в паху. Секрет вязкий, имеет резкий запах.

Функции потовых желез:

• терморегуляция (при испарении воды поверхность тела охлаждается);

• специфический запах играет роль в половых отношениях;

• выделение избытка солей, продуктов метаболизма.

Рис. 9

Волосы — ороговевшие нитевидные производные эпидермиса (рис. 10). Стержень волоса состоит из мертвых кератинизированных клеток.

Различают 3 типа волос:

• длинные (голова, усы, борода);

• щетинистые (брови, ресницы, полость носа, наружный слуховой проход);

• пушковые (покровы тела).

Рис. 10 

Ногти — роговые производные эпидермиса.

Строение ногтя (рис. 11): 

• ногтевая пластинка — роговые чешуйки, содержащие твердый кератин;

• ногтевое ложе с матрицей (корнем) — ростковая зона эпидермиса из соединительной ткани;

• лунка — часть корня ногтя, выступающая из-под ногтевого валика (кутикулы).

Формирующийся ноготь выталкивается из эпителиального желобка и скользит по тыльной поверхности фаланги пальца.

Рис. 11

Функции ногтя:

• защита концевых фаланг пальцев;

• твердость кончиков пальцев при различных манипуляциях.

Кожные заболевания     

1. аллергии (экзема, дерматит, крапивница);

2. нейроэндокринные (нейродермит, псориаз, витилиго, акне, фурункулез, себорея);

3. грибковые (микозы); 

4. вирусные (папилломы, кондиломы и т. п.);

5. паразитарные (рожа — стрептококки, чесотка — чесоточный зудень, демодекоз — клещ демодекс);

6. ожоги (химические, термические, солнечные);

7. обморожения;

8. гиповитаминозы:

• гиповитаминоз А — нарушение регенерации кожи;

• гиповитаминоз B2, B6, B12  — трещины слизистой оболочки и кожи губ, стоматит, мурашки, потеря кожной чувствительности;

• гиповитаминоз С — кровоизлияния, цинга;

• гиповитаминоз РР — «шершавая кожа», незаживающие трещины и язвочки;

• гиповитаминоз Е — преждевременное старение.

А нализаторы. Общий план строения

Определение

Анализатор —  функциональная единица, отвечающая за восприятие и анализ сенсорной информации одного вида (термин ввел И. П. Павлов).

Анализатор представляет собой совокупность нейронов, участвующих в восприятии раздражений, проведении возбуждения и в анализе раздражения.

Анализатор часто называют сенсорной системой. Анализаторы классифицируют по типу тех ощущений, в формировании которых они участвуют (см. рис. ниже).

Это  зрительный, слуховой, вестибулярный, вкусовой, обонятельный, кожный, мышечный и другие анализаторы. В анализаторе выделяют три отдела:

1. Периферический отдел: рецептор, предназначенный для преобразования энергии раздражения в процесс нервного возбуждения.

2. Проводниковый отдел: цепь из центростремительных (афферентных) и вставочных нейронов, по которой импульсы передаются от рецепторов к вышележащим отделам центральной нервной системы.

3. Центральный отдел: определенная зона коры больших полушарий. 

Кроме восходящих (афферентных) путей существуют нисходящие волокна (эфферентные), по которым осуществляется регуляция деятельности нижних уровней анализатора со стороны его высших, в особенности корковых, отделов. 

анализатор	периферический отдел (орган чувств и рецепторы)	проводниковый отдел	центральный отдел
зрительный	рецепторы сетчатки глаза	зрительный нерв	зрительный центр в затылочной доле КБП
слуховой	чувствительные волосковые клетки кортиева (спирального) органа улитки	слуховой нерв	слуховой центр в височной доле КБП
обонятельный	обонятельные рецепторы эпителия носа	обонятельный нерв	обонятельный центр в височной доле КБП
вкусовой	вкусовые почки ротовой полости (в основном, корня языка)	языкоглоточный нерв	вкусовой центр в височной доле КБП
осязательный (тактильный)	осязательные тельца сосочкового слоя дермы (болевые, температурные, тактильные и др. рецепторы)	центростремительные нервы; спинной, продолговатый, промежуточный мозг	центр кожной чувствительности в центральной извилине теменной доли КБП
кожно-мышечный	проприорецепторы в мышцах и связках	центростремительные нервы; спинной мозг;продолговатый и промежуточный мозг	двигательная зона и прилегающим к ней участки лобной и теменных долей.
вестибулярный	полукружные канальца и преддверие внутреннего уха	преддверно-улитковый нерв (VIII пара черепно-мозговых нервов)	мозжечок

КБП* — кора больших полушарий.

органы чувств

Человек обладает рядом важных специализированных периферических образований — органов чувств, обеспечивающих восприятие воздействующих на организм внешних раздражителей.

Орган чувств состоит из рецепторов и вспомогательного аппарата, который помогает улавливать, концентрировать, фокусировать, направлять и т. д. сигнал.

К органам чувств относятся органы зрения, слуха, обоняния, вкуса, осязания. Сами по себе они не могут обеспечить ощущение. Для возникновения субъективного ощущения необходимо, чтобы возбуждение, возникшее в рецепторах, поступило в соответствующий отдел коры больших полушарий. 

Ассоциативные зоны

Кроме зон собственно анализаторов в височной, теменной, затылочной и лобной долях коры имеются специальные участки, называемые ассоциативными зонами.

Ассоциативные зоны — это функциональные зоны коры головного мозга. Они связывают вновь поступающую сенсорную информацию с полученной ранее и хранящейся в блоках памяти, а также сравнивают между собой информацию, получаемую от разных рецепторов (см. рис. ниже).

Обозначения:

1. Ассоциативная двигательная зона. 

2. Первичная двигательная зона. 

3. Первичная соматосенсорная зона. 

4. Теменная доля больших полушарий. 

5. Ассоциативная соматосенсорная (кожно-мышечная) зона. 

6. Ассоциативная зрительная зона. 

7. Затылочная доля больших полушарий.

8. Первичная зрительная зона.

9. Ассоциативная слуховая зона. 

10. Первичная слуховая зона. 

11. Височная доля больших полушарий. 

12. Обонятельная кора. 

13. Вкусовая кора. 

14. Предлобная ассоциативная зона. 

15. Лобная доля больших полушарий.

 

Сенсорные сигналы в ассоциативной зоне расшифровываются, осмысливаются и используются для определения наиболее подходящих ответных реакций, которые передаются в связанную с ней двигательную (моторную) зону.

Таким образом, ассоциативные зоны участвуют в процессах запоминания, обучения и мышления, и результаты их деятельности составляют интеллект (способность организма использовать полученные знания).

Отдельные крупные ассоциативные области расположены в коре рядом с соответствующими сенсорными зонами. Например, зрительная ассоциативная зона расположена в затылочной зоне непосредственно впереди сенсорной зрительной зоны и осуществляет полную обработку зрительной информации.

Некоторые ассоциативные зоны выполняют только часть обработки информации и связаны с другим ассоциативными центрами, выполняющими дальнейшую обработку. Например, звуковая ассоциативная зона анализирует звуки, разделяя их на категории, а затем передает сигналы в более специализированные зоны, такие как речевая ассоциативная зона , где воспринимается смысл услышанных слов.

Эти  зоны относятся к ассоциативной коре и участвуют в организации сложных форм поведения .

Строение и работа зрительного анализатора человека

Зрительный анализатор включает:

• периферический отдел: рецепторы сетчатки глаза;

• проводящий отдел: зрительный нерв;

• центральный отдел: затылочная доля коры больших полушарий.

Функция зрительного анализатора: восприятие, проведение и расшифровка зрительных сигналов.

Строения глаза

Глаз состоит из глазного яблока и вспомогательного аппарата.

Вспомогательный аппарат глаза

• брови — защита от пота;

• ресницы — защита от пыли;

• веки — механическая защита и поддержание влажности;

• слезные железы — расположены у верхней части наружного края глазницы. Она выделяет слезную жидкость, увлажняющую, промывающую и дезинфицирующую глаз. Избыток слёзной жидкости удаляется в носовую полость через слёзный канал, расположенный во внутреннем углу глазницы.

глазное яблоко

Глазное яблоко имеет примерно сферическую форму с диаметром около 2,5 см.

Оно расположено на жировой подушке в переднем отделе глазницы. 

Глаз имеет три оболочки:

1. белочная оболочка (склера) с прозрачной роговицей — наружная очень плотная фиброзная оболочка глаза; 

2. сосудистая оболочка с наружной радужной оболочкой и ресничным телом — пронизана кровеносными сосудами (питание глаза) и содержит пигмент, препятствующий рассеиванию света через склеру;

3. сетчатая оболочка (сетчатка) — внутренняя оболочка глазного яблока — рецепторная часть зрительного анализатора; функция: непосредственное восприятие света и передача информации в центральную нервную систему.

Коньюктива — слизистая оболочка, соединяющая глазное яблоко с кожным покровами.

Белочная оболочка (склера) — внешняя прочная и непрозрачная оболочка глаза; функция: защита глаза от внешних воздействий.

Роговица — передняя прозрачная часть склеры; функция: защита глаза и пропускание световых лучей.

Хрусталик — двояковыпуклая линза, расположенная за роговицей. Функция хрусталика: фокусировка световых лучей. Хрусталик не имеет сосудов и нервов. В нем не развиваются воспалительные процессы. В нем много белков, которые иногда могут терять свою прозрачность, что приводит к заболеванию, называемому катаракта. 

Сосудистая оболочка — средняя оболочка глаза, богатая сосудами и пигментом.

Радужная оболочка — передняя пигментированная часть сосудистой оболочки.  содержит пигменты меланин и липофусцин, определяющие цвет глаз.

Зрачок — круглое отверстие в радужной оболочке. Функция: регуляция светового потока, поступающего в глаз. Диаметр зрачка непроизвольно меняется с помощью гладких мышц радужной оболочки при изменении освещенности. 

Передняя и задняя камеры — пространство спереди и сзади радужной оболочки, заполненное прозрачной жидкостью (водянистой влагой).

Ресничное (цилиарное) тело —  часть средней (сосудистой) оболочки глаза; функция: фиксация хрусталика, обеспечение процесса аккомодации (изменение кривизны) хрусталика; продуцирование водянистой влаги камер глаза, терморегуляция.

Стекловидное тело — полость глаза между хрусталиком и глазным дном, заполненная прозрачным вязким гелем, поддерживающим форму глаза.

Сетчатка (ретина) — рецепторный аппарат глаза.

Строение сетчатки

Сетчатка образована разветвлениями окончаний зрительного нерва, который, подойдя к глазному яблоку, проходит через белочную оболочку, причем оболочка нерва сливается с белочной оболочкой глаза. Внутри глаза волокна нерва распределяются в виде тонкой сетчатой оболочки, которая выстилает задние 2/3 внутренней поверхности глазного яблока.

Сетчатка состоит из опорных клеток, образующих сетчатую структуру, откуда и произошло ее название. Световые лучи воспринимает только ее задняя часть. Сетчатая оболочка по своему развитию и по функции представляет собой часть нервной системы. Все же остальные части глазного яблока играют вспомогательную роль для восприятия сетчаткой зрительных раздражений.

Сетчатая оболочка — это часть мозга, выдвинутая наружу, ближе к поверхности тела, и сохраняющая с ним связь с помощью пары зрительных нервов.

Нервные клетки образуют в сетчатке цепи, состоящие из трех нейронов (см. рис. ниже):

• первые нейроны имеют дендриты в виде палочек и колбочек; эти нейроны являются конечными клетками зрительного нерва, они воспринимают зрительные раздражения и представляют собой световые рецепторы.

• вторые — биполярные нейроны;

• третьи — мультиполярные нейроны (ганглиозные клетки); от них отходят аксоны, которые тянутся по дну глаза и образуют зрительный нерв.

Светочувствительные элементы сетчатки:

• палочки — воспринимают яркость;

• колбочки — воспринимают цвет.

Палочки содержат вещество родопсин, благодаря которому палочки возбуждаются очень быстро слабым сумеречным светом, но не могут воспринимать цвет. В образовании родопсина участвует витамин А. При его недостатке развивается «куриная слепота».

Колбочки медленно возбуждаются и только ярким светом. Они способны воспринимать цвет. В сетчатке находится три вида колбочек. Первые воспринимают красный цвет, вторые — зеленый, третьи — синий. В зависимости от степени возбуждения колбочек и сочетания раздражений, глаз воспринимает различные цвета и оттенки. 

Палочки и колбочки в сетчатой оболочке глаза перемешаны между собой, но в некоторых местах они расположены очень густо, в других же редко или отсутствуют совсем. На каждое нервное волокно приходится примерно 8 колбочек и около 130 палочек. 

В области желтого пятна на сетчатке нет палочек — только колбочки, здесь глаз обладает наибольшей остротой зрения и наилучшим восприятием цвета. По-этому глазное яблоко находится в непрерывном движении, так чтобы рассматриваемая часть объекта приходилась на желтое пятно. По мере удаления от желтого пятна плотность палочек увеличивается, но потом уменьшается.

При низкой освещенности в процессе видения участвуют только палочки (сумеречное видение), и глаз не различает цвета, зрение оказывается ахроматическим (бесцветным). 

От палочек и колбочек отходят нервные волокна, которые, соединяясь, образуют зрительный нерв. Место выхода из сетчатки зрительного нерва называется диском зрительного нерва. В области диска зрительного нерва светочувствительных элементов нет. Поэтому это место не дает зрительного ощущения и называется слепым пятном.

Мышцы глаза 

• глазодвигательные мышцы — три пары поперечно-полосатых скелетных мышц, которые прикрепляются к коньюктиве; осуществляют движение глазного яблока;

• мышцы зрачка — гладкие мышцы радужки (круговая и радиальная), меняющие диаметр зрачка; Круговая мышца (сжиматель) зрачка иннервируется парасимпатическими волокнами из глазодвигательного нерва, а радиальная мышца (расширитель) зрачка — волокнами симпатического нерва. Радужная оболочка, таким образом, регулирует количество света, поступающего в глаз; при сильном, ярком свете зрачок суживается и ограничивает поступление лучей, а при слабом — расширяется, давая возможность проникнуть большему количеству лучей. На диаметр зрачка влияет гормон адреналин. Когда человек находится в возбужденном состоянии (при испуге, гневе и т. д.), количество адреналина в крови увеличивается, и это вызывает расширение зрачка. Движения мышц обоих зрачков управляются из одного центра и происходят синхронно. Поэтому оба зрачка всегда одинаково расширяются или суживаются. Даже если подействовать ярким светом на один только глаз, зрачок другого глаза тоже суживается.

• мышцы хрусталика (цилиарные мышцы) — гладкие мышцы, изменяющие кривизну хрусталика (аккомодация --фокусировка изображения на сетчатке).

Проводящий отдел 

Зрительный нерв является проводником световых раздражений от глаза к зрительному центру и содержит чувствительные волокна.

Отойдя от заднего полюса глазного яблока, зрительный нерв выходит из глазницы и, войдя в полость черепа, через зрительный канал, вместе с таким же нервом другой стороны, образует перекрест (хиазму). После перекреста зрительные нервы продолжаются в зрительных трактах. Зрительный нерв связан с ядрами промежуточного мозга, а через них — с корой больших полушарий.

Каждый зрительный нерв содержит совокупность всех отростков нервных клеток сетчатки одного глаза. В области хиазмы происходит неполный перекрест волокон, и в составе каждого зрительного тракта оказывается около 50% волокон противоположной стороны и столько же волокон своей стороны.

Центральный отдел

Центральный отдел зрительного анализатора расположен в затылочной доле коры больших полушарий.

Импульсы от световых раздражений по зрительному нерву проходят к мозговой коре затылочной доли, где расположен зрительный центр.

В волокна каждого нерва связаны с двумя полушариями мозга, причем изображение, получаемое на левой половине сетчатки каждого глаза, анализируется в зрительной коре левого полушария, а на правой половине сетчатки — в коре правого полушария.

нарушение зрения

С возрастом и под воздействием других причин способность управлять кривизной поверхности хрусталика ослабевает.

Близорукость (миопия) — фокусировка изображение перед сетчаткой; развивается из-за увеличения кривизны хрусталика, которая может возникнуть при неправильном обмене веществ или нарушении гигиены зрения. Исправляют очками с вогнутыми линзами.

Дальнозоркость — фокусировка изображения позади сетчатки; возникает вследствие уменьшения выпуклости хрусталика. Исправляют очками с выпуклыми линзами.