Лекция 33. Большие пищеварительные железы: поджелудочная железа и печень

Поджелудочная железа является железой смешанной секреции, выполняющей экзокринную и эндокринную функции. Она имеет массу 70–80 г, длину 15–20 см и располагается ретроперитонеально за желудком. Анатомически в ее составе выделяют головку, тело и хвост. Орган дольчатый, покрыт тонкой соединительнотканной капсулой, которая с передней и нижней поверхности срастается с висцеральным листком брюшины. Паренхима железы – эпителиальная, стромой является нежная соединительная ткань. Дольки железы содержат:

а) экзокринную часть, вырабатывающую и выделяющую в двенадцатиперстную кишку за сутки до 1,5–2,0 литров панкреатического сока с ферментами;

б) эндокринную часть, составляющую около 3% общей массы органа и выделяющую в кровь гормоны, регулирующие в тканях углеводный, белковый и жировой обмен.

Развивается поджелудочная железа на 3–4-й неделе эмбриогенеза из энтодермы первичной кишки и мезенхимы. Из дорзального и вентрального (раздвоенного) зачатков в средней части эмбриональной кишки возникают эпителиальные выпячивания, которые врастают в подлежащую мезенхиму. Из дорзальной закладки в дальнейшем развивается тело и хвостовая часть органа, а из вентральной – большая часть головки железы и ее главный выводной проток. Эпителий зачатков образует клеточные тяжи, дающие затем протоки. В глубоких отделах этих разветвлений формируются концевые отделы с высоким секреторным эпителием. Зачатки эндокринных островков железы представляют собой небольшие группы клеток, которые выступают над поверхностью стенки выводных протоков и постепенно отшнуровываются от них, получая при этом усиленное кровоснабжение.

Развитие двух частей органа идет неодновременно: в эндокринном отделе рано дифференцируются основные типы клеток, и уже с 13 недель эмбриогенеза в нем начинается продукция инсулина. (Это нередко облегчает состояние беременных женщин, больных сахарным диабетом). К моменту рождения плода эндокринная часть железы является вполне зрелой и на первом году жизни ребенка функционирует усиленно. К зрелому возрасту постепенно ее относительная масса уменьшается до 3%, а у пожилых может даже сформироваться недостаточность эндокринного аппарата железы.

Дифференцировка экзокринного отдела железы идет гораздо медленнее: только в конце пятого месяца внутриутробного развития в ацинозных клетках появляются единичные включения секрета, да и при рождении ребенка в них содержатся лишь отдельные гранулы зимогена. На первом году жизни количество панкреатического сока возрастает примерно в 10 раз. Полной зрелости экзокринная часть железы достигает лишь к 18 годам жизни.

Экзокринный отдел органа представляет собой сложную разветвленную трубчато-альвеолярную железу. Ее функцией является продукция панкреатического сока с ферментами, способными участвовать в переваривании:

• белков (трипсин, химотрипсин, карбоксипептидазы, эластаза, эрепсин),

• нуклеопротеидов (РНК – аза, ДНК – аза),

• липидов (панкреатическая липаза, фосфолипазы, лецитиназа),

• углеводов (α – амилаза, лактаза, мальтаза).

Морфологически экзокринная часть поджелудочной железы представлена концевыми секреторными отделами – ацинусами и системой выводных протоков.

Ацинус имеет форму пузырька или мешочка размером 100–150 мкм. Он состоит из 8–12 ацинозных клеток – (экзокринных панкреатоцитов), лежащих на базальной мембране и имеющих выраженную полярную дифференцировку. Форма клеток – коническая: узкая вершинка несет микроворсинки, широкое основание содержит обилие рибосом и имеет нерезкую базальную исчерченность. Последняя образуется за счет внутренних складок базальной мембраны и расположенных между ними параллельно друг другу многочисленных митохондрий. Между верхушками соседних клеток ацинуса находятся межклеточные секреторные канальцы диаметром до 1 мкм, а их базальные части прочно соединяются контактами типа замыкательных пластинок и десмосом. В центре каждой клетки располагается ядро, по бокам от него – гладкая и гранулярная эндоплазматическая сеть. В апикальной части, над ядром, находится комплекс Гольджи и крупные оксифильные гранулы зимогена, достигающие 80 нм в диаметре. В них содержатся синтезируемые в клетках ферменты в неактивном состоянии.

У каждого панкреатоцита в составе ацинуса выделяют два полюса: гомогенный (расположенный базально и окрашенный базофильно) и зимогенный (расположенный апикально и содержащий оксифильную зернистость).

Секреторный цикл ацинозных клеток занимает в среднем 1,5–2 часа и включает фазы поглощения исходных веществ, синтеза секрета, его накопления и затем выделения по мерокриновому типу. Активация выделяемых железой ферментов происходит при их контакте со щелочной средой кишечника. Секреция панкреатоцитов регулируется блуждающим и симпатическими нервами, а также стимулируется действием на базальные части клеток ряда продуктов APUD-системы: бомбезина, секретина, холецистокинина, панкреозимина, вещества Р и др.

Перемещение секрета из полости ацинусов в кишечник осуществляется по системе выводных протоков, выстланных однослойным эпителием и последовательно включающих следующие образования:

• вставочный проток, выстланный плоскими эпителиальными клетками, которые вырабатывают гормон липокаин, действующий на обмен липидов. Вставочный проток может без резких границ переходить в ацинус, а также полностью или частично заходить внутрь просвета ацинуса. В этом случае уплощенные клетки протока, расположенные кнутри от зимогенной зоны панкреоцитов, называются центроацинарными клетками;

• межацинозный проток, выстланный кубическими клетками, выделяющими в просвет воду и бикарбонаты;

• внутридольковый проток, выстланный однослойным столбчатым эпителием, содержащим единичные бокаловидные и эндокринные клетки (типа I). Последние вырабатывают холецистокинин и панкреозимин, стимулирующие соответственно выделение желчи и панкреатического сока;

• междольковый выводной проток и, наконец,

• общий выводной проток (Вирсунгов, а иногда и добавочный – Санторинов). Эпителиальная выстилка крупных протоков также представлена однослойным столбчатым эпителием, в котором по мере увеличения калибра протока растет содержание бокаловидных и эндокринных клеток. Увеличивается также толщина стенки протока

– за счет соединительной и гладкомышечной тканей. В устье общего протока мышечная ткань формирует сфинктер, регулирующий поступление сока в кишечник.

Эндокринная часть поджелудочной железы представлена эпителиальными клетками – инсулоцитами. Между ними в прослойках рыхлой (очень нежной) соединительной ткани лежат многочисленные синусоидные гемокапилляры фенестрированного типа. Такие участки, островками разбросанные по всем долькам органа,

получили название панкреатических островков, или островков Лангерганса (по имени ученого, впервые описавшего их в 1869 году).

Эти островки, которых несколько больше в хвостовой части органа, имеют диаметр 0,3–0,5 мм; их общее количество достигает 1–2 млн.

Островковый аппарат отвечает прежде всего за углеводный обмен; при его недостаточности развивается сахарный диабет, возникают также нарушения жирового и белкового обмена.

Клетки инсулоциты в островках имеют полигональную форму, окрашиваются бледнее, чем панкреоциты в ацинусах, и имеют меньшие размеры. По физико-химическим и морфологическим свойствам секреторных гранул, содержащихся в цитоплазме, инсулоциты неоднородны. Среди них выделяют шесть основных видов:

1. В – клетки (β – клетки), которые составляют 70–75% и содержат спирторастворимые гранулы диаметром около 275 нм. В составе гранул – гормон инсулин, который значительно повышает проницаемость клеточных мембран как для глюкозы, так и для аминокислот. Избыток глюкозы под действием инсулина превращается вначале в гликоген, депонирующийся в печени, мышцах, нервной ткани, а затем и в жировые отложения. Секреция инсулина стимулируется повышением содержания глюкозы в крови.

2. А – клетки (α –клетки), составляющие 20–25%, содержат водорастворимые гранулы диаметром около 230 нм. В этих гранулах обнаружен антагонист инсулина – гормон глюкагон, под действием которого в тканях идет усиленное расщепление гликогена до глюкозы. Это повышает содержание глюкозы в крови.

3. D – клетки (до 5–10%), содержащие гранулы диаметром около 325 нм, в которых содержится гормон соматостатин. Он снижает выделение гормонов клетками островков и подавляет синтез ферментов ацинозными клетками.

4. D₁ – клетки, очень малочисленные, содержат мелкие гранулы (около 160 нм диаметром). Выделяют ВИП – гормон (вазоактивный интестинальный полипептид), который снижает артериальное давление, стимулирует выделение панкреатического сока и гормонов поджелудочной железы.

5. РР – клетки (2–5%), расположенные чаще на периферии островков и содержащие гранулы размером не более 140 нм. Продуцируют панкреатический полипептид, стимулирующий выделение желудочного и панкреатического сока.

6. Ацинарно-островковые (ацинозно-инсулярные, промежуточные) клетки – располагаются либо в самой наружной части островков, либо лежат группами вокруг островков среди экзокринной паренхимы органа. Эти клетки содержат в цитоплазме гранулы двух типов – крупные зимогенные, присущие ацинозным клеткам, и мелкие, характерные для инсулоцитов типа А, В, D, РР. Большая часть этих клеток выделяет в кровь содержимое как эндокринных, так и зимогенных гранул (реже – оба типа гранул поступают в протоки). Возможно, эти клетки выделяют в кровь трипсиноподобные ферменты, освобождающие активный инсулин из проинсулина. Возможно также, что их деятельность связана с регуляцией работы органа по принципу обратной связи. Во всяком случае, ферменты железы в малых количествах всегда присутствуют в крови, а при панкреатите количество диастазы в крови и моче резко повышается.

Эфферентная иннервация поджелудочной железы осуществляется блуждающим и симпатическими нервами. При этом симпатические волокна сопровождают кровеносные сосуды, являясь по своему значению сосудодвигательными. Стимуляция блуждающего нерва вызывает некоторую секреторную реакцию ацинозных клеток. Однако в основном регуляция секреции железы осуществляется гормонами эпителия двенадцатиперстной кишки. В частности, секретин возбуждает выделение сока, бедного ферментами (видимо, влияя на клетки мелких протоков), а панкреозимин, воздействуя прямо на клетки ацинуса, стимулирует секрецию панкреатического сока, богатого ферментами.

Печень – самая крупная железа в организме человека, массой до 1,5–2 кг. Она располагается в правом подреберье и состоит из двух долей, правая из которых значительно больше. Орган имеет дольчатое строение. У человека, в связи с малым количеством междольковой соединительной ткани, дольчатость органа выражена слабо. У некоторых млекопитающих (свинья, медведь, бегемот и др.) соединительной ткани больше, и поэтому границы долек печени выражены очень четко. Орган со всех сторон покрыт плотной соединительнотканной оболочкой и мезотелием (глиссонова капсула), кроме задней верхней зоны, сращенной с диафрагмой.

Печень является главной биохимической лабораторией организма, выполняя более 500 метаболических функций. Развитие печени, как и поджелудочной железы, происходит из энтодермы первичной кишки и мезенхимы, начиная с конца третьей недели эмбриогенеза. В это время на вентральной стенке среднего отдела туловищной кишки идет активное размножение энтодермального эпителия. Сначала в этом участке формируется уплотнение – печеночное поле. Затем образуется мешковидное выпячивание стенки кишки в брыжейку – печеночная бухта. Далее в процессе роста эта бухта подразделяется на верхний – краниальный и нижний – каудальный отделы. Краниальный служит источником развития печени и печеночного протока, а каудальный – желчного пузыря и пузырного протока.

Устье печеночной бухты, в которое впадают оба отдела, образует общий желчный проток.

Эмбриональная печень состоит из тяжей эпителиальных клеток и богатой сети широких синусоидных капилляров. Эти сосуды – разветвления желточной вены, которая в процессе развития дает начало воротной вене. Своим строением паренхима печени в это время напоминает губку. С пятой недели эмбрионального развития в органе начинается активный процесс универсального гемопоэза, постепенно затухающий лишь к моменту рождения. Во второй половине внутриутробного развития и после рождения происходит дальнейшая дифференцировка органа. При этом по ходу ветвей воротной вены внутрь печени врастает соединительная ткань, разделяя ее на дольки. У новорожденных относительный вес печени в два раза больше, чем у взрослого, однако ее основные функции (желчеобразующая, дезинтоксикационная) выражены еще слабо. Это в совокупности с недоразвитием экзокринного отдела поджелудочной железы делает необходимым для нормального развития младенца дробное грудное вскармливание.

На первом году жизни ребенка в печени обособляются дольки и становится все более четко выраженной радиальная ориентация внутридольковых структур. Этот процесс активно идет до 4–5 лет. Строение органа, близкое к таковому у взрослого, приобретается примерно к 10–12 годам.

Основные функции печени следующие:

• выработка и выделение в двенадцатиперстную кишку желчи (до 0,5–1,0 л в сутки). Желчь участвует в нейтрализации кислоты желудочного сока, стимулирует перистальтику кишечника, а также омыляет жиры, облегчая их расщепление и всасывание;

• обезвреживающая, или дезинтоксикационная функция, связанная, прежде всего, с образованием мочевины из ядовитых конечных продуктов белкового обмена – аммиака, кетоновых тел и пр. Сюда же следует отнести способность печени разрушать токсины, экзо- и эндогенные яды, лекарства, стероидные гормоны и др. (нарушение данной функции при печеночной недостаточности может привести к гибели больного из-за отравления организма азотистыми шлаками);

• защитная функция (не путать с обезвреживающей!) – связана с процессами фагоцитоза и некроцитоза, которые осуществляют звездчатые макрофаги (клетки Купфера), лежащие в стенке синусоидных капилляров органа;

• синтез большинства белков плазмы (протромбина, фибриногена, альбуминов, α – и β – глобулинов и др.);

• трофическая функция – синтез, депонирование и расщепление гликогена, и в связи с этим – активное участие в углеводном обмене;

• осуществление липидного обмена, в том числе синтез холестерина, фосфолипидов, триглицеридов;

• депонирование жирорастворимых витаминов (А, Д, Е, К), витаминов группы В (В₂, В₁₂), РР;

• депонирование микроэлементов (меди, цинка, молибдена и др.) и участие в их обмене;

• участие в разрушении гемоглобина и связанном с ним пигментном обмене: геминовая часть гемоглобина дает при его распаде очень токсичный непрямой билирубин, который в печени соединяется с гиалуроновой кислотой и образует менее токсичный – прямой билирубин, который обычно выделяется с желчью в кишечник;

• депонирование крови;

• функция универсального кроветворения, которую печень в норме выполняет только до рождения (активность процессов гемопоэза в печени новорожденного – один из признаков недоношенности, а у взрослого человека появление очагов кроветворения в печени возможно лишь при компенсации большой кровопотери либо в патологии, например при миелолейкозе);

• гормонообразующая функция – за счет деятельности клеток диффузной эндокринной системы.

Анализируя вышеприведенный краткий перечень основных функций печени, следует обратить внимание, что выполнение большинства из них реализуется эпителиальными клетками печеночной паренхимы – гепатоцитами. Каждый гепатоцит является «универсальным специалистом»: захватывает из крови необходимые вещества и выделяет затем продукты своих синтетических или катаболических реакций (аминокислоты – белки, азотистые шлаки – мочевина, глюкоза – гликоген – глюкоза, липиды – холестерин и пр.), а также осуществляет экзокринную секрецию, обеспечивая поступление желчи в кишечник. Следовательно, необходимо, чтобы каждая клетка печеночной паренхимы имела контакт и с гемокапилляром, и с желчеотводящим руслом (что и наблюдается в этом органе).

Кровообращение в печени весьма необычно, и исходя из представления о дольчатом строении органа, его условно можно подразделить на три звена:

1. Система сосудов, приносящих кровь к дольке. Начинается в области ворот печени двумя сосудами: печеночной артерией и воротной веной. Артерия несет в орган кровь, богатую кислородом. Это дает необходимое энергообеспечение, поддерживая способность гепатоцитов к жизни и функционированию. Воротная вена приносит в печень кровь от непарных органов брюшной полости: желудка, кишечника, селезенки, поджелудочной железы, а также через анастомозы – из вен пищевода, брюшной стенки, прямой кишки. По этой вене в печень поступают продукты как для синтеза полезных организму веществ (например, аминокислоты, глюкоза, липиды – в форме хиломикронов и пр.), так и для их обезвреживания (аммиак, кетоновые тела, непрямой билирубин и др.). Далее артерия и вена многократно ветвятся с образованием долевых, сегментарных, междольковых (8 порядков) и, наконец, вокругдольковых артерий и вен. На всем протяжении они сопровождаются желчным протоком соответствующего калибра, несущим желчь в обратном направлении – к воротам органа. В гистологическом срезе идущие в междольковых прослойках соединительной ткани указанные артерия, вена и желчный проток получили название триад печени, или портальных трактов. Иногда они сопровождаются ветвлениями лимфатических сосудов.

2. Кровообращение в дольке. Из вокругдольковых артерий и вен кровь сливается во внутридольковые синусоидные капилляры. Они, располагаясь между тяжами гепатоцитов, несут смешанную кровь от периферии дольки к центральной вене (сосуд безмышечного типа). Это так называемая «чудесная» сеть капилляров печени. (Наличие сфинктеров на входе и выходе капилляров дозирует объем и соотношение в них артериальной и венозной крови).

3. Система оттока крови от долек и из органа начинается с центральных вен. В эти вены из капилляров попадает кровь, прошедшая через контакт с гепатоцитами (очищенная от шлаков и обогащенная продуктами их синтеза). На выходе из долек центральные вены впадают в поддольковые, или собирательные вены (также – безмышечного типа). Они проходят в междольковых перегородках поодиночке, не сопровождаясь артерией и желчным протоком. В сложных составных дольках возможно наличие вставочных вен. Сливаясь, эти сосуды образуют 3–4 печеночные вены, впадающие в нижнюю полую вену; своими мышечными сфинктерами они могут регулировать количество депонированной в органе крови.

Структурно-функциональной единицей печени является классическая печеночная долька. В организме человека дольки обычно имеют форму усеченной шестигранной пирамиды с диаметром в основании около 1,5 мм и до 2,0 мм высотой. Их общее количество достигает 500 тысяч. Тканевой основой долек является эпителиальная паренхима и

еще более нежная, чем в междольковых перегородках, рыхлая соединительная ткань с сосудами и ретикулярными волокнами (коллагеновые волокна в норме здесь отсутствуют). Структурно в печеночной дольке выделяют три составных компонента:

а) пластинки гепатоцитов (печеночные балки),

б) гемокапилляры, «сливающие» кровь в центральную вену,

в) перисинусоидные пространства (пространства Диссе, они же периваскулярные). Рассмотрим последовательно эти структуры.

А) Пластинка гепатоцитов (печеночная балка, пластинка, трабекула) представляет собой тяж из двух (реже трех) рядов эпителиальных клеток – гепатоцитов и содержит внутри полость – желчный капилляр. Желчные капилляры не имеют собственной стенки, так как образованы соприкасающимися поверхностями гепатоцитов, цитолемма которых имеет небольшие углубления, совпадающие друг с другом, в результате чего формируется просвет в виде узкой трубочки, проходящей внутри балки. Пластинки гепатоцитов в основном расположены радиально, но при этом они изгибаются, ветвятся, анастомозируя между собой. При этом содержимое желчных капилляров всегда изолировано от межклеточных пространств замыкательными пластинками гепатоцитов.

Гепатоциты в составе печеночных балок обычно имеют неправильную многоугольную форму; их диаметр достигает 20–25 мкм. В среднем от 50 до 80% этих клеток – тетраплоидны, 5–6% – октаплоидны, и только около 10% составляют диплоидные клетки. Соответственно своим многообразным функциям, каждый гепатоцит имеет три типа своей поверхности. Первая из них – билиарная, обращенная в просвет желчного капилляра (здесь секретируется желчь). Вторая – васкулярная, контактирующая с плазмой крови в пространствах Диссе (в этих участках идет активный обмен веществ между кровью и гепатоцитами). И третья – зоны межклеточных контактов, содержащих замыкательные пластинки и десмосомальные контакты по типу «замка».

На билиарной и васкулярной поверхностях гепатоцита имеются микроворсинки. В центре клеток содержатся крупные округлые ядра, в цитоплазме хорошо развиты все органоиды общего значения. Среди них – свободные рибосомы и полисомы, центросома, гранулярная и гладкая эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, много митохондрий (до 2000 на клетку), имеющих округлую, овальную или нитчатую форму. Имеются также лизосомы и пероксисомы с набором активных ферментов, включающим аминооксидазу, уратоксидазу, каталазу и др. Кроме того, гепатоциты обычно содержат много самых разнообразных включений, что зависит от функциональной нагрузки на орган (гликоген, липиды, пигменты и т.д.).

Б) Внутридольковые синусоидные кровеносные капилляры диаметром около 30 мкм – второй составной элемент печеночной дольки. Они расположены уже не внутри, а между пластинками гепатоцитов и тоже имеют радиальную направленность. Однако если по желчным капиллярам желчь движется от центра долек к периферии, то по гемокапиллярам смешанная кровь, поступившая из вокругдольковых артерий и вен, движется внутрь – к центральной вене. Базальную мембрану имеют только периферические и центральные участки капилляра. На большем же протяжении стенка капилляра базальной мембраны не имеет, а клетки поддерживает только нежная сеточка ретикулярных волокон. В стенке капилляра имеются два вида клеток: эндотелиоциты и звездчатые макрофаги (клетки Купфера). Особенностью эндотелиальных клеток сосудистой стенки является наличие у них особых истонченных участков цитоплазмы, получивших название решетчатых, или ситовидных пластинок, с большим количеством пор диаметром около 100 нм. Через них плазма крови свободно выходит из сосудов в перисинусоидные пространства. Часть веществ плазмы транспортируется через цитоплазму эндотелиоцитов в форме везикул, имеющих хлопьевидное содержимое. В клетках развиты комплекс Гольджи, гранулярная эндоплазматическая сеть, лизосомы. Эндотелий капилляров дольки активно взаимодействует с клетками Купфера.

Звездчатые макрофаги Купфера располагаются в стенке капилляров между эндотелиальными клетками. Они образуются из моноцитов крови, являясь тканевыми макрофагами печени, и входят в систему мононуклеарных фагоцитов.

Клетки Купфера имеют выраженные отростки, множество микроворсинок и псевдоподий, а также очень длинные канальцы, уходящие с поверхности внутрь клетки (полагают, что это – запас мембран на случай фаго- и пиноцитоза). На поверхности клеточных отростков и микроворсинок имеется слой гликокаликса толщиной около 70 нм, получивший название «пушистый слой». Гликокаликс звездчатой клетки содержит множество разнообразных рецепторов, например, к белкам комплемента и некоторым антителам. В силу этого клетки могут включаться в иммунные реакции, в том числе в роли антигенпредставляющих. В цитоплазме звездчатых макрофагов хорошо развиты все органоиды общего значения, особенно много лизосом, пиноцитозных и фагоцитозных везикул, содержатся включения железа и пигментов.

Функции звездчатого макрофага Купфера очень многообразны:

• очистка крови от избытка фибрина и активных факторов свертывания (по мере необходимости);

• захват из крови хиломикронов, α – и β – липопротеидов и депонирование липидов и холестерина;

• участие (наряду с клетками красной пульпы селезенки) в поглощении старых разрушающихся эритроцитов, а также в обмене гемоглобина (при удалении селезенки клетки Купфера могут в значительной мере взять данную функцию на себя);

• фагоцитоз микробов, вирусов, отживающих клеток, иммунных комплексов, переработка различных антигенов и передача информации о них на Т- и В-лимфоциты. Поэтому в тканях печени имеется возможность для запуска иммунных реакций. Однако в нормальных условиях иммунный ответ здесь снижен в результате действия иммуносупрессоров, которые вырабатываются и гепатоцитами, и самими клетками Купфера. За такое

«самоосвобождение» от иммунных реакций печени нередко приходится расплачиваться: она является наиболее частым очагом метастазирования при раке любой локализации.

В) Перисинусоидные (периваскулярные) пространства Диссе – третий компонент печеночной дольки. Это щелевидные промежутки между печеночными балками и синусоидными гемокапиллярами. Они имеют диаметр 0,2– 1,0 мкм. В норме здесь содержатся:

• ретикулярные волокна (опорный каркас дольки);

• плазма крови, свободно поступающая сюда через ситовидные пластинки эндотелия и контактирующая с микроворсинками гепатоцитов (на их васкулярной поверхности) и на поверхности клеток Купфера;

• жиронакапливающие клетки Ито (перисинусоидальные липоциты), размеры которых составляют 5–10 мкм. Форма их неправильная, в цитоплазме содержатся мелкие не сливающиеся между собой капли липидов. Эти клетки выполняют две основные функции: депонируют жирорастворимые витамины и участвуют в образовании ретикулярных волокон. В условиях патологии (при воспалении, хроническом алкоголизме и др.) эти клетки способны к активному образованию коллагеновых волокон. В результате формируется избыточное количество грубой соединительной ткани, постепенно уменьшающей объем печеночной паренхимы. Это, в конце концов, приводит к циррозу печени и ее функциональной недостаточности;

• печеночные натуральные киллерные клетки (pit-клетки, ямочные клетки) – еще один вид клеток, встречающихся в пространстве Диссе и обычно контактирующих с эндотелием либо прилегающих к звездчатым макрофагам и эндотелиоцитам со стороны просвета синусоидов. Эти клетки считают разновидностью больших гранулярных лимфоцитов. Они обладают активностью натуральных киллеров (NK-клеток), уничтожая поврежденные клетки при заболеваниях печени и возникающие местно опухолевые клетки (благодаря чему первичный рак печени возникает сравнительно редко). С другой стороны, эти же клетки в период выздоровления работают в качестве клеток диффузной эндокринной системы, секретируя гормональные продукты, стимулирующие пролиферацию печеночных клеток.

В научной литературе имеются представления о других гистофункциональных единицах печени, отличных от классической печеночной дольки. В качестве таковых рассматриваются так называемые портальные дольки и печеночные ацинусы. Следует уточнить, что введение новых представлений о структуре печени не отменяет понятия о классической печеночной дольке как реально существующем морфологическом образовании, а базируется на нем. Однако это позволяет иначе сгруппировать составные части долек для того, чтобы получить возможность более наглядно оценить определенные аспекты функционирования органа.

Портальная печеночная долька имеет вид треугольного образования, в углах которого расположены центральные вены трех соседних долек, а в центре – портальный тракт. Желчный проток этого тракта собирает желчь именно из данных сегментов трех классических долек, а кровоток будет направлен от центра к периферии. Портальная долька – единица желчеобразования и желчевыделения органа и является аналогом концевого секреторного отдела любой экзокринной железы. Пользуясь этим понятием, удобно изучать в печени все процессы, связанные с образованием и выделением желчи, как в условиях нормы, так и патологии.

Печеночный ацинус имеет форму, близкую к ромбу, и включает сегменты двух соседних классических долек. При этом в острых углах ромба оказываются центральные вены соседних долек, а в одном из тупых углов – портальный тракт. Внутрь ацинуса (к другому тупому углу) параллельно друг другу идут вокругдольковые ветви артерии, вены и желчного протока. От этих артерий и вен к центральным венам направляются гемокапилляры. При этом, естественно, богатая кислородом артериальная кровь поступает во внутридольковые капилляры только от артерии. Соответственно, в пределах каждого ацинуса выделяют три зоны, имеющие разные условия кровоснабжения. Первая зона с оптимальным кровоснабжением расположена ближе всего к месту отхождения капилляров от ветви печеночной артерии. Это – центр ацинуса (и одновременно периферия классических долек). Вторая зона лежит дальше от питающего сосуда и получает кровь, прошедшую по первой зоне и частично отдавшую кислород. Это, соответственно, средние участки ацинусов и классических долек. И, наконец, третья зона ацинуса – с наихудшими условиями кровоснабжения, по которой течет кровь, отдавшая кислород в первой и второй зонах. Это периферия ацинуса и одновременно самая внутренняя часть классической дольки, прилежащая к центральной вене. Представление о трех зонах печеночного ацинуса помогает объяснить имеющуюся специализацию гепатоцитов в разных зонах классической дольки качеством их кровоснабжения, что проявляется преобладанием определенной группы функций.

В первой зоне ацинуса, и только в ней, гепатоциты могут активно делиться митозом, обеспечивая хорошую регенерацию органа. Это так называемая пограничная пластинка по периферии классической дольки. Кроме того, имеется общая пограничная пластинка всего органа под его глиссоновой капсулой. При физиологической регенерации в органе средний срок жизни гепатоцитов составляет около 380 дней. Сдвигаясь от периферии долек к центру, погибающие клетки фагоцитируются макрофагами Купфера. В этой же зоне ацинуса более активно идет энергоемкий процесс образования желчи, постепенно распространяясь по направлению к центру дольки. Вместе с тем, клетки первой зоны ацинуса более чувствительны к внешним воздействиям и первыми страдают при интоксикациях.

В третьей зоне ацинуса гепатоциты не делятся, синтез желчи выражен слабо. Здесь преобладают процессы синтеза белков и гликогена, особенно активно идущие в ночное время, когда орган лучше снабжается кровью. Эта зона обычно сильнее страдает при анемии любой этиологии.

Вторая зона ацинуса имеет промежуточные характеристики.

Желчеотводящее русло печени начинается слепо с желчного капилляра, проходящего внутри каждой печеночной балки от центра дольки (в районе центральной вены). Этот желчный капилляр представляет собой радиально идущее к периферии щелевидное пространство диаметром 0,5–1,0 мкм. Замыкательные пластинки с десмосомами в межклеточных контактах гепатоцитов полностью изолируют содержимое желчного капилляра от межклеточных пространств. На периферии дольки желчные капилляры сливаются в очень короткие канальцы Геринга. Их стенка состоит из чередующихся мелких гепатоцитов и кубических клеток, типичных для стенки желчного протока. Затем

они переходят в холангиолы, имеющие уже свою «собственную» эпителиальную стенку, состоящую в поперечном сечении из двух – трех мелких клеток. По ходу холангиол уже нет гепатоцитов, их стенки целиком образованы клетками протоков. Далее желчь поступает в вокругдольковые и междольковые желчные протоки в составе триад. У них постепенно (с увеличением диаметра) кубический эпителий в стенке замещается высоким цилиндрическим каемчатым и приобретает способность секретировать в просвет протока воду и минеральные соли. Затем следуют внепеченочные протоки, к которым относятся правый и левый печеночные протоки, далее общий печеночный, пузырный проток и общий желчный проток, выделяющий желчь в двенадцатиперстную кишку. Печеночные, пузырный и общий желчный протоки имеют примерно одинаковое строение. Это сравнительно тонкие трубки диаметром 3,5–5,0 мкм, стенка которых образована тремя оболочками: слизистой, мышечной и адвентициальной.

Слизистая оболочка выстлана однослойным цилиндрическим эпителием с единичными бокаловидными клетками (количество последних резко увеличивается при заболеваниях желчных путей). Под эпителием имеется хорошо развитый слой соединительной ткани (в составе собственной пластинки), который отличается богатством эластических волокон, расположенных продольно и циркулярно. В небольшом количестве здесь содержатся слизистые железы.

Мышечная оболочка тонкая, состоит из спирально расположенных пучков гладких миоцитов, между которыми много соединительной ткани. При переходе пузырного протока в желчный пузырь и общего желчного протока – в двенадцатиперстную кишку пучки гладких миоцитов хорошо выражены. Они располагаются главным образом циркулярно и образуют сфинктеры, регулирующие поступление желчи в кишечник.

Адвентициальная оболочка состоит из рыхлой соединительной ткани.

Желчный пузырь представляет собой тонкостенный орган (толщина стенки 1,5–2,0 мм), вмещающий 40–70 мл желчи. Стенка его состоит из трех оболочек: слизистой, мышечной и адвентициальной. Со стороны брюшной полости пузырь покрыт серозной оболочкой.

Его слизистая оболочка образует многочисленные складки. Под однослойным цилиндрическим эпителием располагается собственная пластинка слизистой с большим количеством эластических волокон. В области шейки пузыря в ней находятся слизистые альвеолярно-трубчатые железы. Эпителий слизистой оболочки способен всасывать из желчи воду и некоторые другие вещества, поэтому пузырная желчь всегда имеет более густую консистенцию и более темный цвет, чем желчь, изливающаяся непосредственно из печени.

Мышечная оболочка пузыря состоит из пучков гладких миоцитов, расположенных в виде сети с преобладанием циркулярного направления. Между пучками миоцитов хорошо выражены прослойки рыхлой соединительной ткани. Циркулярные пучки мышечных клеток особенно сильно развиты в области шейки пузыря и вместе с мышечным слоем пузырного протока образуют сфинктер.

Адвентициальная оболочка желчного пузыря состоит из плотной волокнистой соединительной ткани, в которой содержится много эластических волокон, образующих сети.

Лекция 34. ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

Дыхание – это физиологический процесс, при котором кислород окружающей среды поглощается клетками тканей, при этом выделяется углекислый газ, вода и определенное количество энергии за счет аэробного окисления углеводов.

Процесс дыхания включает три звена:

• внешнее дыхание – газообмен между атмосферным воздухом и кровью организма,

• транспорт газов кровью,

• внутреннее, или тканевое дыхание – потребление кислорода и выделение углекислого газа клетками.

Дыхательная система обеспечивает внешнее дыхание организма, а также выполняет ряд важных недыхательных функций, а именно:

• терморегуляцию и увлажнение вдыхаемого воздуха, очищение его от пыли и микроорганизмов;

• депонирование крови в сосудах (8–9%), участие в регуляции свертываемости крови (за счет выработки тромбопластина и его антагониста – гепарина);

• участие в синтезе некоторых гормонов (норадреналин, серотонин, дофамин) и в инактивации других (тестостерон, инсулин);

• выделительная функция (особенно по отношению к летучим веществам: ацетону, эфиру, этанолу);

• участие в липидном и водно-солевом обмене веществ, а также в голосообразовании, обонянии и иммунологической защите.

В составе дыхательной системы выделяют:

• воздухоносные пути – система полостей и трубок, которая проводит окружающий воздух во все участки легкого к респираторному отделу;

• респираторный отдел, структурно-функциональной единицей которого в легких является ацинус, обеспечивающий газообмен между кровью и воздухом.

Развитие органов дыхания начинается на третьей неделе утробной жизни путем выпячивания вентральной стенки передней кишки. Верхняя часть этого зачатка образует гортань и трахею, а его нижняя часть делится на два мешкообразных выроста – зачатки правого и левого легкого. Затем эти образования ветвятся, разделяются на множество все более мелких выпячиваний, между которыми врастает мезенхима. Таким образом формируется бронхиальное дерево, стенка которого внутри становится складчатой и выстилается цилиндрическим эпителием (источником развития его является прехордальная пластинка). В стенке воздухоносных путей из окружающей мезенхимы образуются хрящевая ткань, гладкая мышечная и волокнистая соединительная ткани.

В конце второго месяца эмбриогенеза носовая полость отграничивается от полости рта небными пластинками, отрастающими от верхнечелюстных отростков.

С шестого месяца и до рождения в легких идет развитие альвеолярных ходов и альвеол. Последние имеют вид спавшихся пузырьков с узким просветом и толстой стенкой, выстланной кубическим эпителием. Одновременно из мезенхимы развивается сеть кровеносных сосудов, вместе с которыми к легким подрастают нервы. Из висцерального и париетального листков спланхнотома образуются висцеральный и париетальный листки плевры. На

26 неделе появляется сурфактант. При первом вдохе новорожденного альвеолы легких расправляются, резко увеличиваются их полости и уменьшается толщина альвеолярных стенок. Это способствует газообмену между кровью капилляров и воздухом альвеол.

Воздухоносные пути. К ним относятся: носовая полость, носоглотка, гортань, трахея, внелегочные, легочные бронхи и бронхиолы. Выполняют они следующие функции:

• проведение воздуха при вдохе и выдохе (чему способствует жесткий каркас их стенки);

• «кондиционирование» поступающего атмосферного воздуха за счет терморегуляции (этому способствует наличие обильной сети поверхностно лежащих сосудов), увлажнения (секретом собственных желез и бокаловидных клеток), механической очистки от пыли, микроорганизмов и пр. (за счет упорядоченного мерцания ресничек, двигающих слизь с прилипшими частичками пыли и грязи назад к глотке);

• иммунная защита, которая осуществляется лимфоидной тканью, альвеолярными и интерстициальными макрофагами, а также молекулами иммуноглобулинов, в том числе класса А_2, фиксированных на поверхности эпителиальных клеток с помощью стабилизирующего фактора i.

Принципы строения стенки воздухоносных путей:

• в полости носа имеется только слизистая оболочка, прилегающая к надхрящнице или надкостнице (в более глубоких отделах);

• в носоглотке – слизистая и подслизистая оболочки;

• в гортани – слизистая, фиброзно-хрящевая и адвентициальная;

• в трахее, главных бронхах, бронхах крупного и среднего калибра – слизистая, подслизистая, фиброзно-хрящевая и адвентициальная оболочки;

• в мелких бронхах – слизистая и адвентициальная оболочки (в составе слизистой оболочки, начиная с главных бронхов и до мелких включительно, выделяется еще и мышечная пластинка);

• в бронхиолах за эпителием следует мышечно-волокнистая оболочка со спиральным направлением мышечных пучков, постепенно исчезающих по направлению к респираторному отделу.

Носовая полость – парная, в ней различают преддверие и собственно носовую полость.

Преддверие – расширенная передняя часть полости, выстланная эпидермисом. Здесь находятся многочисленные волосяные фолликулы, сальные и единичные потовые железы. Щетинковые волосы задерживают крупные пылевые частицы во вдыхаемом воздухе. В более глубоких частях преддверия волосы становятся короче и количество их уменьшается, а эпителий становится неороговевающим.

В собственно носовой полости эпителий слизистой оболочки - однослойный многорядный столбчатый мерцательный, лежащий на утолщенной базальной мембране. В этом эпителии различают реснитчатые, микроворсинчатые (щеточные), базальные, вставочные и бокаловидные клетки. В носовой полости доминируют реснитчатые и бокаловидные клетки. Собственная пластинка слизистой оболочки состоит из рыхлой волокнистстой неоформленной соединительной ткани, содержащей большое количество эластических и ретикулярных волокон. В ней залегают концевые отделы слизисто-серозных и серозных желез, секрет которых увлажняет слизистую оболочку носа. В собственной пластинке встречаются лимфоидные узелки, особенно многочисленные у входа в носоглотку, а также плазматические клетки, тучные клетки, зернистые лейкоциты и большое количество кровеносных сосудов. Слизистая оболочка в области верхней носовой раковины покрыта особым обонятельным эпителием, а в области средней и нижней раковин имеются сплетения широких тонкостенных вен. В нормальных условиях они находятся в спавшемся состоянии, но при некоторых обстоятельствах могут переполняться кровью. При этом толщина слизистой увеличивается настолько, что закрывает просвет носовой полости; человек ощущает затруднение носового дыхания,

«заложенность» носа.

Обонятельная область внешне отличается от окружающих участков слизистой желтоватым цветом. Высокий многорядный эпителий здесь образован клетками трех видов: обонятельными рецепторными, поддерживающими (опорными) и базальными.

Обонятельные рецепторные клетки – это видоизмененные биполярные нейроны, дендриты которых оканчиваются на поверхности эпителиального пласта в виде колбовидных расширений (так называемой

«обонятельной булавы»). На обонятельных булавах имеются скопления длинных обонятельных ресничек, лежащих неровным слоем вдоль поверхности эпителия, покрывая микроворсинки на апикальной поверхности поддерживающих клеток. Этот слой увлажняется секретом желез собственной пластинки слизистой. Аксоны обонятельных рецепторных клеток соединяются в пучки волокон обонятельного нерва. Следует отметить, что клетки обонятельной выстилки живут около месяца и замещаются после гибели малодифференцированными нейронами (базальными клетками), вступающими на путь дифференцировки.

С полостью носа связаны четыре воздушные пазухи, представляющие собой полости в лобной, решетчатой, клиновидной и верхнечелюстной костях. Пазухи сообщаются с полостью носа узкими отверстиями и выстланы тонкой слизистой оболочкой, содержащей малое количество бокаловидных клеток и слизистых желез. При нарушении оттока жидкого содержимого пазух в носовую полость возможно их инфицирование и воспаление.

Гортань – орган воздухоносного отдела дыхательной системы, принимающий участие не только в проведении воздуха, но и в звукообразовании. Гортань имеет слизистую, фиброзно-хрящевую и адвентициальную оболочки. Слизистая оболочка, за исключением голосовых связок, выстлана многорядным мерцательным эпителием.

Собственная пластинка слизистой имеет обычное строение, богата эластическими волокнами, не имеющими определенной ориентации. В передней ее части содержатся смешанные белково-слизистые железы, которых особенно много у основания надгортанника. Здесь же определяется значительное скопление лимфоидных узелков (гортанная миндалина).

В средней части гортани имеются парные складки слизистой оболочки, образующие истинные и ложные голосовые связки и покрытые многослойным плоским неороговевающим эпителием. Сокращение поперечнополосатых мышц в толще истинных голосовых связок меняет величину щели между ними и, соответственно, высоту звука, производимого проходящим воздухом. Выше и ниже этих связок располагаются смешанные белково-слизистые железы.

Фиброзно-хрящевая оболочка гортани состоит из гиалинового и эластического хрящей, а ее адвентиция – из соединительной ткани.

Трахея – полый трубчатый орган диаметром 20–25 мм, сообщающийся сверху с гортанью, а внизу делящийся на два главных бронха, идущих к правому и левому легкому. В стенке органа имеются слизистая, подслизистая, волокнисто-мышечно-хрящевая и адвентициальная оболочки.

Слизистая оболочка выстлана многорядным мерцательным эпителием, в составе которого содержатся реснитчатые, бокаловидные, гормонопродуцирующие, вставочные и базальные клетки. Реснитчатые клетки, длиной до 15 мкм, содержат около 270 ресничек, благодаря мерцанию которых удаляется от 3 до 40г пылевидных частиц в сутки. Среди них различают две разновидности: «светлые» клетки, имеющие светлую цитоплазму с умеренным количеством органоидов, и «темные», метаболически активные клетки с хорошо развитыми канальцами эндоплазматической сети, множеством рибосом и митохондрий, с тонкими микроворсинками и гликокаликсом на их поверхности между ресничками. Вставочные (промежуточные) имеют много рибосом и митохондрий, являются переходной формой от камбиальных клеток к реснитчатым или бокаловидным. Базальные клетки содержат хорошо выраженные гранулярную и гладкую эндоплазматическую сеть, рибосомы и митохондрии, способны делиться и представлены в том числе и стволовыми клетками. Эндокринные клетки являются клетками АПУД системы, содержат в базальной части аргирофильные гранулы и обеспечивают коррекцию процессов внутреннего и внешнего обмена в легких. Среди них выявляются ЕС-клетки, синтезирующие серотонин, Р-клетки, секретирующие расширяющий бронхи бомбезин, D-клетки с ВИП. В составе эпителия выявляются также единичные дендритные клетки Лангерганса отростчатой формы, являющиеся антигенпредставляющими клетками костномозгового происхождения. Особенностью строения собственной пластинки слизистой оболочки трахеи (в сравнении с гортанью и бронхами) является упорядоченное продольное расположение многочисленных эластических волокон, видимых на поперечном разрезе этого органа в виде слоя блестящих точек. Слизистая оболочка трахеи без выраженных границ переходит в подслизистую основу.

Подслизистая основа (оболочка) представлена богато васкуляризованной рыхлой волокнистой соединительной тканью и концевыми отделами белково-слизистых желез. Их особенно много на задней и боковых стенках органа; протоки этих желез открываются в просвет трахеи.

В состав волокнисто-мышечно-хрящевой оболочки входит около двадцати хрящей, имеющих подковообразную форму. Их открытые края направлены кзади, а промежуток между двумя концами каждого из этих незамкнутых колец заполнен соединительной тканью и пучками гладкомышечных клеток.

Соединительнотканная адвентициальная оболочка связывает трахею с пищеводом и сосудисто-нервными пучками.

Легкие занимают большую часть грудной клетки и постоянно изменяют свою форму и объем в зависимости от фазы дыхания (вдох – выдох). Каждое легкое состоит из системы воздухоносных путей – бронхов (бронхиальное дерево) и системы легочных пузырьков, или альвеол, играющих роль собственно респираторных отделов дыхательной системы.

В состав бронхиального дерева входят правый и левый главные бронхи, которые разделяются на внелегочные долевые бронхи (крупные бронхи первого порядка). Они делятся затем на зональные внелегочные (крупные бронхи второго порядка). Далее следуют внутрилегочные сегментарные и субсегментарные бронхи, которые относят к бронхам третьего – четвертого порядков, или к бронхам среднего калибра (диаметром 2–5 мм). Последние, разветвляясь, переходят в мелкие (1–2 мм в диаметре), которые делятся затем на бронхиолы. Заканчивается воздухоносный отдел легкого конечными, или терминальными, бронхиолами. Вслед за ними начинаются респираторные отделы легкого.

Строение стенки бронхов неодинаково на протяжении бронхиального дерева и постепенно изменяется с уменьшением их диаметра.

Главный бронх имеет внутренний диаметр около 15 мм. Его стенка содержит те же четыре оболочки, что и трахея, но с некоторыми отличиями: в составе мерцательного эпителия, кроме реснитчатых, бокаловидных, гормонопродуцирующих и базальных клеток, встречаются еще каѐмчатые клетки и безреснитчатые клетки, функция которых не вполне ясна. Каѐмчатые клетки, имеющие микроворсинки, цитоплазму с умеренным развитием органоидов и светлые ядра, рассматриваются либо как дифференцирующиеся реснитчатые клетки, либо как опустошенные бокаловидные. К ним относятся также хеморецепторные клетки, содержащие в базальной части контакты с афферентными нервными волокнами. Состав же гормонопродуцирующих клеток и вырабатываемых ими продуктов становится разнообразнее по направлению к дистальным отделам бронхиального дерева.

В собственной пластинке слизистой оболочки определяется большее количество эластических волокон, но их расположение менее упорядочено, чем в трахее. Появляется также (вначале нечетко выраженная) мышечная пластинка слизистой оболочки. Подслизистая и адвентициальная оболочки сходны по строению с таковыми в трахее. Волокнисто-мышечно-хрящевая оболочка состоит из замкнутых колец гиалинового хряща, окруженных фиброзной соединительной тканью.

Крупные бронхи имеют диаметр от 5 до 10 мм и состоят из тех же оболочек, что и главные бронхи. Однако волокнисто-хрящевая оболочка в них представлена гиалиновыми пластинами неправильной формы, и по мере уменьшения калибра бронхов происходит постепенное уменьшение их размеров. Одновременно с этим происходит увеличение относительной толщины мышечной пластинки слизистой оболочки.

Разнообразие клеток в составе мерцательного эпителия бронхов также возрастает с уменьшением их диаметра.

Бронхи среднего калибра с диаметром просвета от 2 до 5 мм тоже имеют в своем составе четыре оболочки. При этом многорядный мерцательный эпителий постепенно становится более низким; в нем уменьшается количество бокаловидных клеток. Мышечная пластинка слизистой развита еще сильнее, чем в крупных бронхах. Белково- слизистые железы подслизистой оболочки располагаются группами между островками хряща, а хрящ постепенно меняется с гиалинового на эластический. Адвентициальная оболочка, как и в крупных бронхах, обычного строения.

В мелких бронхах (диаметром 1–2 мм) постепенно исчезают хрящевые пластинки и железы. Таким образом, их стенка состоит только из двух оболочек: слизистой (представленной двурядным мерцательным эпителием, собственной пластинкой и выраженной мышечной пластинкой) и адвентициальной. Характерной особенностью эпителия является появление среди эпителиоцитов клеток Клара, имеющих куполообразную апикальную часть, с гранулами, содержащими гликозаминогликаны. Благодаря своим ферментам (неспецифической эстеразе и другим) эти клетки участвуют в детоксикации вдыхаемого воздуха, в синтезе липопротеидов сурфактанта, а также в продукции и резорбции гипофазы сурфактанта. Отсутствие жесткого хрящевого каркаса и мощная выраженность циркулярных мышечных пучков позволяет мелким бронхам и бронхиолам выполнять не только функцию проведения воздуха, но и регулировать его поступление в респираторные отделы легких. Продолжительное сокращение мышечных пучков при патологических состояниях, например при бронхиальной астме, резко уменьшает или полностью перекрывает просвет мелких бронхов, вызывая затруднение дыхания или же приступ удушья.

Конечные бронхиолы имеют диаметр около 0,5 мм, выстланы изнутри однослойным кубическим мерцательным эпителием. В нем встречаются мерцательные, щеточные, секреторные и бескаемчатые клетки. Мышечный слой слизистой оболочки истончается, распадается на отдельные пучки гладких миоцитов с циркулярным или косым их направлением. Между пучками миоцитов расположены продольно идущие эластические волокна. При таком строении бронхиолы легко растяжимы при вдохе и возвращаются к исходному состоянию на выдохе.

Структурно-функциональной единицей респираторного отдела легкого является ацинус, в котором осуществляется газообмен между кровью и воздухом альвеол.

Ацинус начинается респираторной бронхиолой первого порядка, которая дихотомически делится на респираторные бронхиолы второго, а затем третьего порядка. Каждая бронхиола третьего порядка подразделяется на альвеолярные ходы, а каждый альвеолярный ход заканчивается двумя альвеолярными мешочками. Ацинусы отделены друг от друга тонкими соединительнотканными прослойками; 12–18 ацинусов образуют легочную дольку. Респираторные бронхиолы выстланы однослойным кубическим эпителием, клетки которого утрачивают реснички. Количество мышечной ткани в стенке продолжает уменьшаться, появляются отдельные альвеолы, открывающиеся в просвет бронхиол. Они представляют собой заполненные воздухом пузырьки (мешочки)

диаметром около 0,25 мм.

В области альвеолярных ходов и мешочков стенки образованы только альвеолами в количестве нескольких десятков. Общее количество альвеол у взрослого человека составляет 300–350 млн; их общая поверхность при максимальном вдохе может достигать 100 м², а при выдохе она уменьшается в 2–2,5 раза. Альвеолы разделены тонкими соединительнотканными перегородками - септами (толщиной 2–8 мкм) с большим количеством эластических, коллагеновых и ретикулярных волокон, фибробластами и тучными клетками, а также многочисленными гемокапиллярами (последние занимают до 75% площади перегородки). Между соседними альвеолами существуют отверстия – альвеолярные поры с диаметром 10–15 мкм (поры Кона). Внутренняя поверхность альвеол выстлана однослойным плоским эпителием с двумя основными видами клеток:

• пневмоцитами I типа (респираторными альвеолоцитами первого типа) и

• пневмоцитами II типа (большими секреторными эпителиоцитами, альвеолоцитами второго типа). Здесь же встречаются альвеолярные макрофаги.

Пневмоциты первого типа выстилают до 90–95% поверхности альвеол и представляют собой максимально уплощенные, распластанные по стенке альвеолы клетки длиной до 20 мкм, которые соединены между собою плотными контактами. Высота клеток над ядром достигает 5 мкм, а в остальных участках – 0,3–0,5 мкм. Обращенная в просвет альвеол поверхность этих клеток неровная, иногда с короткими выростами цитоплазмы. Это увеличивает площадь соприкосновения воздуха с поверхностью эпителия. В цитоплазме обнаруживаются мелкие митохондрии и пиноцитозные пузырьки; другие органоиды развиты слабо. Эти клетки участвуют в образовании аэрогематического барьера и выполняют функцию газообмена.

Пневмоциты второго типа занимают приблизительно 5% поверхности альвеолы. Эти клетки более высокие (10- 30 мкм), имеют кубическую или полигональную форму, выбухают в просвет альвеолы и лежат чаще на границе 2–3 альвеол. Клетки богаты органоидами, имеют высокий уровень метаболизма. На их поверхности находятся микроворсинки, а в цитоплазме содержится хорошо развитая ЭПС, комплекс Гольджи, крупные митохондрии, а также мультивезикулярные тельца и осмиофильные тельца ламеллярного характера (пластинчатые тельца), содержащие пластинчатый материал в виде плотно упакованных мембран с периодичностью 20-25нм, выделяющиеся из клетки экзоцитозом с участием ионов кальция. При этом белково-липидные и углеводные компоненты пластинчатых телец распределяются по всей поверхности эпителиальной выстилки альвеол и образуют так называемый сурфактант. Пневмоциты 2-го типа рассматриваются в последнее время как стволовые клетки альвеол, способные дифференцироваться в пневмоциты 1-го типа.

Сурфактантный альвеолярный комплекс состоит из двух фаз – мембранной (апофазы) и жидкой (гипофазы). Мембранная или зрелая (апофаза) имеет вид молекулярной пленки. Это билипидная мембрана толщиной 9-10 нм, со встроенными в нее липопротеидными и гликопротеидными комплексами. Апофаза богата фосфолипидами: дипальмитоилфосфатидилхолином, сфингомиелином и другими, обеспечивающими поверхностное натяжение альвеол. .Жидкая (гипофаза) имеет вид коллоидной системы, богатой гликопротеидами; она также содержит липиды, водорастворимые липопротеины, белки, полисахариды, гликозаминогликаны, глюкозу, воду и различные ионы. Между гипофазой и мономолекулярным слоем имеется динамическое равновесие. В гипофазе встречаются также осмиофильные пластинчатые тельца и их фрагменты, наличие которых иногда рассматривают как третий компонент альвеолярного комплекса – резервный сурфактант. Равновесие системы поддержиается наличием ячеек в гипофазе («тубулярный сурфактант») размером 240-280 нм, состоящих из пластинчатых мембранных структур с равномерным и упорядоченным расположением гликозаминогликанов, которые создают мощный адсорбент для кислорода, гарантируя всему аэрогематическому барьеру кислородный обмен.

На одном квадратном метре поверхности альвеол содержится около 50 мм² сурфактанта, что составляет около 3% общей толщины аэрогематического барьера. Сурфактантная выстилка играет важную роль:

• в выравнивании поверхностного натяжения в альвеолах (что обеспечивает поддержание структуры легкого и предотвращает формирование ателектазов);

• в предотвращении спадения и слипания альвеол при выдохе;

• в предохранении от проникновения через стенку альвеол микроорганизмов и пылевых частиц из вдыхаемого воздуха;

• в защите от транссудации жидкости из капилляров в альвеолы;

• в иммунологической защите благодаря наличию в ее составе Ig A₂;

• является мощным адсорбентом кислорода, гарантируя альвеолярной поверхности и всему аэрогематическому барьеру кислородный гомеостаз.

Кроме описанных альвеолоцитов, в стенке, а иногда и в полостях альвеол, обнаруживаются альвеолярные макрофаги моноцитарного происхождения, составляющие 10-15% всех клеток в альвеолярных перегородках. Их роль заключается в выполнении фагоцитарной функции и удалении пылевых частиц, бактерий, токсинов, инородных частиц и веществ, а также избытка сурфактанта, по гипофазе которого эти клетки активно перемещаются в альвеолах. Значительное количество липидных капель и лизосом в макрофагах объясняют еще и тем, что окисление липидов в макрофагах сопровождается выделением тепла, которое обогревает вдыхаемый воздух. Макрофаги могут перемещаться через поры Кона из одной альвеолы в другую, а также мигрируют по соединительнотканным перегородкам, попадают в лимфу и регионарные лимфатические узлы.

Снаружи к базальной мембране альвеолярного эпителия прилежат кровеносные капилляры, проходящие по межальвеолярным перегородкам. Капилляры окружены сетью эластических и тонких коллагеновых волокон. Так как альвеолы тесно прилегают друг к другу, то оплетающие их капилляры обычно граничат в поперечном срезе с двумя – тремя альвеолами. Это обеспечивает оптимальные условия для газообмена между кровью капилляров и воздухом в полости альвеол. Этот газообмен идет путем простой диффузии газов в соответствии с их концентрациями в капиллярах и альвеолах. Следовательно, чем меньше толщина слоя между полостью альвеолы и просветом капилляра, тем эффективнее диффузия. В оптимальном случае в составе аэро-гематического барьера имеются:

• безъядерная часть респираторного альвеолоцита на своей базальной мембране (0,2-0,3 мкм),

• уплощенная безъядерная часть эндотелиальной клетки капилляра – на другой базальной мембране (0,2-0,3 мкм).

В сумме это составляет 0,5–0,6 мкм.

К этому надо добавить имеющуюся пленку сурфактанта, выстилающую альвеолярную поверхность и составляющую около 3% общей толщины аэрогематического барьера. О диффузии газов свидетельствует обилие пиноцитозных пузырьков в цитоплазме клеток указанного барьера.

Кровоснабжение в легких осуществляется по двум системам сосудов. Первая система представляет собой малый круг кровообращения и обеспечивает возможность выполнения легкими их основной функции – обогащения венозной крови кислородом и превращения еѐ таким образом в артериальную. При этом кровь из правого желудочка сердца поступает через легочную артерию и ее ветви в капиллярные сети ацинусов легкого. Здесь она обогащается кислородом, а затем собирается ветвями легочных вен и направляется в левое предсердие. Ветви легочных артерии и вены следуют к легочным долькам по ходу веточек бронхиального дерева.

Вторая система сосудов представлена ветвями отходящей от дуги аорты бронхиальной артерии, которые несут насыщенную кислородом кровь большого круга кровообращения для питания тканей бронхиального дерева, образуя капиллярные сети в его стенках. При этом в стенке бронхов, особенно мелких, образуется широкая сеть анастомозов между сосудами большого и малого круга.

Иннервация легких осуществляется главным образом симпатическими и парасимпатическими нервами и небольшим количеством волокон, отходящих от спинномозговых нервов. Импульсы, поступающие по симпатическим нервным волокнам, вызывают расширение бронхов и сужение кровеносных капилляров, а раздражение парасимпатических волокон приводит, наоборот, к сужению бронхов и расширению кровеносных сосудов.

Поверхность легких покрыта висцеральной плеврой, в составе которой соединительная ткань, покрытая мезотелием, а также небольшое количество гладких миоцитов. Клетки мезотелия характеризуются уплощенной формой, экцентрично расположенными ядрами, умеренным развитием органоидов, сосредоточенных около ядра, и наличием в апикальной части множества разных по длине микроворсинок и гликокаликса, удерживающего слой жидкости на поверхности клеток.

Лекция 35. МОЧЕВАЯ СИСТЕМА

Мочевая система включает парные мочеобразующие органы – почки и мочевыводящие пути: мочеточники, мочевой пузырь и мочеиспускательный канал.

Почки являются основным органом выделения, выводя с мочой из организма более 80% конечных продуктов обмена веществ, главным образом белкового. Это мочевина, мочевая кислота, ураты, аммиак, креатинин. С мочой выводятся многие химические элементы, в том числе такие, которые могут попасть в организм извне в составе лекарственных препаратов или при отравлении (мышьяк, ртуть), а также токсичные продукты жизнедеятельности болезнетворных микробов и пр. Почки участвуют в поддержании постоянства объема крови и других жидких сред организма, в регуляции постоянства их осмотического давления, ионного состава, кислотно-щелочного равновесия.

Кроме того, почки принимают участие в регуляции артериального давления, эритропоэза, свертывания крови. Почка также функционирует как эндокринный орган, секретируя в кровь гормоны и другие биологически активные вещества (эритропоэтин, простагландины, ренин, активную форму витамина D₃).

Развитие мочевой системы в эмбриогенезе идет в три фазы, при этом последовательно закладываются три парных органа:

• предпочка (передняя, головная – pronephros),

• первичная почка (туловищная, вольфово тело – mesonephros) и

• постоянная почка (окончательная – metanephros).

Предпочка образуется из 8–10 передних сегментных ножек мезодермы. При этом сегментные ножки отделяются от сомитов и превращаются в извитые трубочки – протонефридии. Последние одним концом открываются во вторичную полость тела – целόм, а вторым, обращенным в сторону сомитов, изгибаются назад и срастаются. В результате образуется так называемый мезонефральный (вольфов) проток, растущий в каудальном направлении. Эта стадия развития осуществляется на 3–4-й неделе эмбриогенеза. Головная почка существует около 40 часов и, как полагают, не функционирует в качестве мочевыделительного органа, а выполняет только формообразующую функцию, участвуя в закладке мезонефрального канала.

Первичная почка закладывается из последующих 20–25 пар сегментных ножек, расположенных в области туловища зародыша. Они отшнуровываются от сомитов и превращаются в канальцы первичной почки – метанефридии. Один конец каждого канальца подрастает к мезонефральному протоку и открывается в него, второй растет в сторону аорты. Навстречу канальцам от аорты отходят веточки, формирующие клубочки капилляров. Каждый клубочек охватывается расширенным выростом канальца – капсулой, имеющей форму двустенной чаши. Капиллярный клубочек и капсула вместе образуют почечное тельце. Канальцы усиленно растут и становятся извитыми, а вольфов канал, в который они открываются, также растет в каудальном направлении и достигает клоаки.

Первичная почка начинает развиваться с четвертой недели эмбриогенеза, активно работает как выделительный орган в течение значительного периода жизни зародыша, а затем участвует в формировании гонад – мужских или женских половых желез.

Окончательная почка начинает формироваться на 4–5-й неделе эмбрионального развития из двух источников: выроста мезонефрального протока и нефрогенной ткани. Последняя представляет собой не разделенные на сегментные ножки участки мезодермы в каудальной части зародыша. Функционировать окончательная почка начинает только во второй половине эмбриогенеза, а завершает свое развитие уже после рождения.

При ее образовании вырост мезонефрального протока дает начало мочеточнику, почечной лоханке, почечным чашечкам, сосочковым каналам и собирательным трубочкам. Из нефрогенной ткани формируются эпителиальные канальцы нефронов. Один их конец срастается с собирательной трубочкой, а другой вступает в контакт с сосудистым клубочком и формирует почечное тельце. Эпителиальные канальцы разрастаются в длину и формируют извитые и прямые канальцы нефрона (структурно-функциональной единицы органа). В течение всего эмбриогенеза количество нефронов растет, однако у новорожденного основная их масса еще не полностью развита. Орган имеет, как и в эмбриогенезе, дольчатое строение, исчезающее обычно к двум годам жизни.

Постепенно у детей происходит увеличение диаметра сосудистых клубочков и увеличивается площадь фильтрационного барьера. Становится более плотным контакт между сосудами клубочка и клетками капсулы почечного тельца; удлиняются канальцы нефронов, повышается ферментная активность в их эпителии и уменьшается плотность расположения почечных телец. В основном морфологическое созревание органа завершается к 5–7 годам. Тем не менее, совершенствование структуры и функции нефронов продолжается вплоть до периода полового созревания.

Почка – парный орган, расположенный забрюшинно и имеющий форму боба. Ее вогнутая поверхность образует ворота, в которых локализуются артерия, вена, нервы, лимфатические сосуды, а также начальный отдел мочеточника.

Почка покрыта тонкой соединительнотканной капсулой. Строму составляют очень тонкие прослойки соединительной ткани, в которой проходят сосуды и нервы. Паренхима органа представлена эпителиальной тканью почечных телец и канальцев в составе нефронов. Макроскопически на разрезе органа четко выделяется корковое вещество (под капсулой почки), имеющее темно-красный цвет и зернистый вид. Глубже располагается более светлое мозговое вещество, разделенное на дольки – пирамиды (8–12 штук), которые свободно выступают в полость почечных чашечек. Чашечки открываются в почечную лоханку. Это расширенный в форме воронки участок мочеточника, расположенный в области ворот на медиальной поверхности почки и окруженный жировой клетчаткой.

Граница между корковым и мозговым веществом неровная: участки коркового вещества спускаются в мозговое, формируя почечные колонки (колонки Бертини), а мозговое вещество проникает в корковое, образуя так называемые мозговые лучи (лучи Феррейна).

Структурно-функциональной единицей почки является нефрон, количество которых в почке достигает 1–2 миллионов. В состав нефрона входят:

• капсула нефрона, охватывающая сосудистый клубочек и формирующая вместе с ним почечное тельце (капсула Шумлянского – Боумена), а также

• канальцы нефрона. Среди канальцев различают:

• проксимальный извитой каналец;

• проксимальный прямой каналец;

• тонкий каналец (в котором различают нисходящую и короткую восходящую части);

• толстый каналец (он же восходящий или дистальный прямой каналец);

• дистальный извитой каналец, начальная часть которого проходит рядом с почечным тельцем данного нефрона и контактирует с ним. Тонкий и толстый канальцы образуют петлю нефрона (петлю Генле), всегда направленную в сторону мозгового вещества. Несколько нефронов затем открываются в общую для них собирательную трубку, которая продолжается в сосочковый канал, открывающийся на вершине пирамиды – в полость почечной чашечки.

Определенные отделы нефрона всегда располагаются либо в корковом, либо в мозговом веществе почки. Корковое вещество содержит все почечные тельца и все извитые части проксимальных и дистальных канальцев.

В мозговом веществе и мозговых лучах располагаются прямые канальцы – петля Генле и собирательные трубочки, которые в силу параллельности их хода придают этой зоне исчерченный вид.

Различают два основных типа нефронов – кортикальные (80–85%) и юкстамедуллярные (15–20%).

Кортикальные нефроны имеют почечное тельце, лежащее в наружной части коркового вещества, и относительно короткую петлю Генле, расположенную в наружной части мозгового вещества.

У юкстамедуллярных нефронов почечное тельце расположено глубоко – на границе с мозговым веществом, а длинная петля Генле проникает в мозговое вещество вплоть до верхушек пирамид.

Кровообращение почки обеспечивает почечная артерия. Войдя в ворота органа, она распадается на междолевые артерии, которые идут радиально между пирамидами и по мозговому веществу до его границы с корковым. Здесь междолевые артерии разветвляются на дуговые артерии, проходящие вдоль этой границы в нижней части почечных колонок. Далее же кровообращение коркового и мозгового вещества обеспечивают разные системы сосудов.

В корковое вещество от дуговых отходят междольковые артерии, разделяющиеся затем на многочисленные клубочковые приносящие артериолы. Причем от верхних междольковых артерий приносящие артериолы направляются к корковым нефронам, а от нижних – к юкстамедуллярным. В почечном тельце приносящая артериола распадается на капилляры, образующие сосудистый клубочек (первичная, «чудесная» сеть капилляров), из которых затем формируется выносящая артериола. В корковых нефронах выносящая артериола по диаметру приблизительно в два раза меньше приносящей. Это создает в капиллярной сети клубочка давление в 50–70 мм рт. ст. (напомним, что обычное для капилляров давление не превышает 20–30 мм рт. ст.). Данный факт является важным условием для первой фазы образования мочи – фильтрации жидкой части плазмы из сосудов клубочка в капсулу почечного тельца.

Выносящие артериолы снова распадаются на капилляры, которые оплетают в корковом веществе извитые канальцы нефронов. Из этой вторичной капиллярной сети осуществляется питание тканей органа, а кроме того, в ней идет реабсорбция полезных веществ из просвета извитых канальцев в кровь. Из капилляров перитубулярной сети кровь оттекает в верхних отделах почки в звездчатые венулы, ниже - сразу в междольковые и дуговые вены. Затем она поступает в междолевые и почечную вены, которые сопровождают на всем протяжении одноименные артерии.

Мозговое вещество снабжают кровью истинные прямые артерии, которые берут начало от дуговых артерий, и ложные прямые артерии, отходящие от выносящих артериол юкстамедуллярных нефронов. В юкстамедуллярных нефронах приносящая и выносящая артериолы имеют примерно одинаковый диаметр, поэтому в капиллярах почечного тельца не создается высокого давления и не идет процесс фильтрации. Однако в условиях сильного кровенаполнения органа (например, при тяжелой физической работе) юкстамедуллярное кровообращение играет роль шунта, по которому проходит сброс значительной части поступающей крови.

Далее прямые артерии в мозговом веществе распадаются на пучки тонкостенных капилляров, формирующих перитубулярную сеть на прямых канальцах нефрона. Эти капилляры собираются в прямые венулы, впадающие в дуговые вены.

Таким образом, главные особенности кровообращения почки можно сформулировать следующим образом:

• раздельное кровоснабжение коркового и мозгового вещества,

• наличие двух капиллярных сетей в корковом веществе,

• возможность шунтирования крови по сосудам юкстамедуллярных нефронов,

• наличие дополнительных источников кровоснабжения почки – за счет ветвей надпочечниковой артерии и сосудов околопочечной жировой клетчатки.

Процесс образования мочи в почке складывается из трех этапов: клубочковой фильтрации, канальцевой реабсорбции и секреции.

В упрощенном, схематичном виде происходящие процессы можно представить следующим образом: за сутки через почки проходит примерно 1000–1800 литров крови (то есть имеющиеся 5 литров проходят через орган более

200 раз). Из этого количества в нефроны (из первичной сети клубочковых капилляров в капсулы нефрона) фильтруется около 10%, то есть 100–180 литров первичной мочи – жидкости, очень близкой по составу к плазме крови. Количество же выделяемой ежесуточно окончательной мочи составляет всего 1,5–2,0 литра. Это происходит

благодаря всасыванию остальных 98 литров жидкости, содержащей большинство полезных организму веществ, из канальцев нефрона назад в кровеносное русло почки (в капилляры перитубулярного русла коркового и мозгового вещества). Этот процесс называют канальцевой реабсорбцией.

Процесс же канальцевой секреции заключается в том, что клетки эпителия канальцев способны захватывать некоторые вещества из крови и межтканевой жидкости и переносить их в просвет канальца (например, ионы калия, креатинин). К этой же группе реакций относят способность темных эпителиоцитов собирательных трубочек подкислять мочу, выделяя в просвет канальца протоны водорода.

Для того чтобы более глубоко изучить механизмы мочеобразования, следует подробнее рассмотреть