2 курс / Физиология / Сборники и учебники / Anatomia_i_fiziologia_dlya_chaynikov
.pdf
УХОД ЗА КЕРАТИНАМИ
Кератины - это волокнистые бел ки, вырабатываемые клетками кожи у мле копитающих, птиц и рептилий. Кератиносодержащие анатомические струк туры характеризуются жесткостью, неподатливостью и водоотталкивающей способностью. а-кератины являются главными компонентами волос, в том числе шерсти, ногтей, когтей, копыт и рогов. (Но не оленьих рогов - их рога формируются из костей.) Китовый ус китов-биофильтраторов состоит глав ным образом из а-кератинов. Другой тип, -кератин ы, является еще более жестким и встречается в ногтях человека, когтях млекопитающих и иголках дикобразов; в панцирях, раковинах, чешуе и когтях рептилий; а также в пе рьях, клювах и когтях птиц. Исследователи, занимающиеся изучением пред полагаемой анатомии и физиологии динозавров, считают, что кератины были основным компонентом когтей, рогов и "броневых листов" этих существ.
ВЗЛЕТ И ПАДЕНИЕ ПОПУЛЯРНОСТИ ЗАГАРА
Меланогенез, синтез меланина в ответ на ультрафиолетовое излучение, - это физиологический термин, обозначающий загар. Чем больше кожа подверга
ется воздействию ультрафиолетового излучения, тем больше вырабатывается меланина. Меланин вырабатывается меланоцитами и впитывается клетками кожи, которые поднимаются в роговой слой и впоследствии сбрасываются. В результате сбрасывается ваш загар, однако поврежден ие ДНК в клетках ба зального слоя остается у вас на всю жизн ь.
Под фундаментом
Папиллярный (сосочковый) слой отделен от эпидермиса базальной мемб раной и состоит из сосочков (пальцеобразных выступов), которые вдаются в базальную мембрану, увеличивая площадь контакта между дермой и эпидер мисом. Сосочки, выдающиеся в эпидермис на ваших ладонях, пальцах рук и ног, а также на подошвах ног, образуют так называемые папиллярные гребни. (Они обеспечивают вашей руке или ступне большее сцепление с теми или иными поверхностями за счет повышения силы трения.) Рисунок папилляр ных гребней на пальце руки называется отпечатком пальца.
110 ЧАСТЬ 2 Рассмотрение структурных уровней
Папиллярный слой является примером типичной анатомической "стратегии" для увеличения площади соприкосновения между дву
мя структурами. Увеличение площади непосредственного соприкос ЗАПОМНИ! новения повышает вероятность перехода молекул с одной стороны
на другую. Сравните это с разницей выезда с заполненной автомо билями парковочной площадки после концерта, если на парковоч ной площадке предусмотрено лишь два пункта выезда и если на ней предусмотрено двадцать пунктов выезда. Другой показательный пример, кишечник, мы обсудим в главе 11.
Производственное предприятие
Ретикулярный (сетчатый) слой заполнен до отказа белковыми волокнами. Он является сложным и метаболически активным слоем. Клетки и структуры ретикулярного слоя вырабатывают много продуктов, характерных для кожи: волосы и ногти, кожное сало, эккриновый пот, апокриновый пот. (См. раздел "Производные структуры кожи" ниже в этой главе.) Ретикулярный слой также содержит сенсорные структуры, которые соединяют наружный покров с дру гими системами органов для обеспечения взаимодействия с нервной системой, лимфатическими сосудами и источником крови.
Кровеносные сосуды в дерме обеспечивают питание ее собственных клеток и клеток базального слоя, а также удаление отходов из них. Сосуды расши ряются, когда тело нуждается в отводе излишнего тепла, и сужаются, когда нужно сохранить тепло в теле. Они также расширяются и сужаются в ответ на ваше эмоциональное состояние, делая цвет кожи более бледным или более красным и, следовательно, выполняя функцию социальной сигнализации.
Проникнем глубже под кожу: гиподерма
Подко:жный слой (или гиподерма, или поверхностная фасция) - это слой ткани, расположенный непосредственно под дермой. Он состоит главным образом из соединительной и :жировой ткани. К его физиологическим функ циям относятся изоляция, запасание энергии и помощь в закреплении кожи. Он содержит более крупные кровеносные сосуды, лимфатические сосуды и нервные волокна, чем те, которые находятся в дерме. Его неплотно располо женные эластичные волокна прикрепляют гиподерму к расположенным под нею мышцам.
Толщина подкожного слоя определяется в некоторых местах количест вом жира, откладываемого в клетках J1сировой ткани, на которую приходит ся большая часть подкожного слоя. Недавние исследователи показали, что жировая ткань также играет очень активную роль в процессах эндокринной системы (см. главу 8).
ГЛАВА 4 Что представляют собой кожа, волосы и ногти 111
Производ н ые структуры кожи_ _ _ _
Вэтом разделе мы поговорим о производных вашей кожи: волосах, ногтях
ижелезах, т.е. структурах, которые функционируют вместе с кожей.
Волосяной покров
Ваше тело буквально нашпиговано миллионами волосяных фолликулов. Их в теле человека примерно столько же, сколько у шимпанзе, т.е. у бли жайшего эволюционного родственника человека. (Интересно, кому удалось сосчитать все эти волосяные фолликулы?) Подобно шимпанзе, у людей от сутствует волосяной покров на ладонях рук, на подошвах ног, на губах и на сосках молочных желез. В отличие от шимпанзе, волосяной покров на теле человека, как правило, малозаметен - за исключением некоторых мест. Волосы на голове человека обычно бывают более густыми и длинными, за щищая голову от переохлаждения. Наступление половой зрелости обычно сопровождается резким нарастанием выработки половых гормонов, которые стимулируют рост волос в подмышечной области и в области таза (а у муж чин также на лице и шее). На лице женщин, у которых наблюдаются гор мональные расстройства, также могут расти волосы. Подробнее о гормонах можно прочитать в главе 8.
Волос растет из волосяного фолликула, который представляет собой микро скопическую трубочку, состоящую из эпидермальных клеток. Волосяной фол ликул вдается в обильно питаемую кровью дерму. Подобно эпидермису, клетки, расположенные в нижней части волосяного фолликула (так называемый волося ной сосочек), постоянно делятся, вырабатывая новые клетки, которые добавля ются на конце волоса и проталкивают более старые клетки вверх, сквозь слои эпидермиса. На своем пути вверх и наружу волосяные клетки кератинизируют ся. К моменту, когда волос становится виден, он почти полностью уплощается, причем омертвевшие клетки оказываются полностью заполненными кератином. Кривизна фолликула определяет наружную форму волоса - от множества мел ких и жестких завитков до совершенно прямых, длинных волос.
Волос проходит через ряд циклов роста и "спячки". Когда клетки воло сяного сосочка снова начинают делиться, происходит выпадение волоса. Именно поэтому длина вашего волоса увеличивается лишь до определенно го предела. Волосы у вас на голове живут примерно три-четыре года, после чего выпадают. Ресницы живут примерно три-четыре месяца, после чего так же выпадают. Не бывает так, чтобы человек облысел буквально за одну ночь. Облысение (называемое алопецией) происходит, когда фолликулы впадают в "спячку" и не активируются повторно.
112 ЧАСТЬ 2 Рассмотрение структурных уровней
КОГДА ВОЛОСЫ У ВАС СТАНОВЯТСЯ ДЫ БОМ
У каждого волосяного фолликула есть крошечная выпрямляющая мышца - arrector pili. Когда эти гладкие мышцы сокращаются, волосяные стержни, ко
торые перед этим были изогнуты, выпрямляются. Это движение приводит к тому, что эпидермис смещается в сторону, в результате чего появляется так называемая "гусиная кожа': Когда вас охватывает холод или страх, внезапное
сокращение выпрямляющей мышцы приводит к выпрямлению волосяных стержней. В результате происходит попадание воздуха между волосом и ко
жей. Когда вы испытываете холод, этот "захваченный" воздух действует как изолятор (примерно так же действует пальто, которое вы надеваете в холод
ную погоду). Когда вас охватывает страх, стоящие торчком волосы придают
вам испуганный вид. Это является одной из форм сигнализации, используе мой многими млекопитающими.
Кое-что о ногтях
Ногти пальцев ваших рук и ног расположены на так называемом ногте вом ло:же. В задней части ногтевого ложа находится корень ногтя. Подобно коже и волосам, ногти начинают расти вблизи источника кровоснабжения, который расположен под ногтевым ложем, причем клетки движутся наружу со скоростью, составляющей примерно 1 миллиметр за неделю. Когда они выступают поверх ногтевого ложа, они кератинизируются (рис. 4.2).
В нижней части ваших ногтей расположена область в виде половинки луны, так называемая ногтевая лунка. Ногтевая лунка имеет белый цвет и представляет собой область роста клеток. Цвет тела ногтя кажется розовым, поскольку под ногтевым ложем расположены кровеносные сосуды. Но об ласть роста заполняет гораздо большее число клеток. Этот слой оказывается толще, и вместо розового цвета вы видите белый.
О железах без прикрас
Железы, расположенные в коже, вырабатывают и выделяют вещества, ко торые транспортируются на наружную поверхность вашего тела. Это выделе ние сопровождается сокращением крошечных мышц в железе. Двумя основ ными типами кожных желез являются потовые :J1селезы и сальные :J1селезы.
потовые железы
Ваше тело содержит два типа потовых желез. Эккриновые потовые :J1се лезы распределены по всей коже. Эти железы открываются к поверхности
ГЛАВА 4 Что представляют собой кожа, волосы и ногти 113
кожи, и когда вам жарко, они выделяют пот, чтобы снизить температуру тела за счет процесса охлаждения путем испарения. Когда пот, состоящий глав
ным образом из воды, испаряется, он уносит с собой тепло. Свободный край
,=-- |
|
|
Ногтевое |
ложе |
|
г |
|
|
Но |
тевая пластинка |
|
, ' ( , ' . ffL3o N
Илл. Кэтрин Борн, МА Рис. 4.2. Ногтевоеложе А покриновые потовые :J/Сел езы начинают развиваться в период полового
созревания и соединяются с волосяными фолликулами подмышек и пахо вой области. Апокриновый пот содержит молочно-белое вещество и может также содержать феромоны, т.е. химические вещества, которые передают информацию другим особям путем изменения их гормонального баланса. (Результаты некоторых исследований показали, что апокриновые выделения одной женщины могут влиять на менструальный цикл других женщин, ко торые проживают с ней в одном помещении.) Апокриновые потовые железы активизируются, когда вы раздражены или нервничаете, а также когда вы находитесь в состоянии полового возбуждения. Бактерии на коже, которые переваривают это молочно-белое вещество, вырабатывают неприятно пахну щие побочные продукты. Считается, что выделяющие молоко железы в ткани молочной железы развились из апокриновых потовых желез.
114 ЧАСТЬ 2 Рассмотрение структурных уровней
ВИТАМИН D
Сол нечный свет способен повредить кожу, однако получение регулярных доз солнечного света необходимо для укрепления костей. Витамин D необхо дим костям для выработки новых здоровых клеток, из которых формируются кости. Нехватка витамина D в организме может стать причиной заболевания рахитом, т.е. размягчения и изменения формы костей, не способных выдер живать вес тела.
Клетки кожи содержат молекулу, которая превращается в витамин D, когда на нее воздействует ультрафиолетовое излучение, являющееся частью сол нечного света. Витамин D покидает кожу и через кровоток попадает в печень и почки, где превращается в гормон кальцитриол. Затем кальцитриол цир кулирует по всему телу и регулирует выработку кальция и фосфора - мине ральных веществ, играющих важную роль в развитии и сохранении здоро вых костей. (Ученые пришли к выводу, что существуют и другие причины, по которым витамин D играет важную роль в поддержании хорошего состояния вашего тела - например, в регулировании вашего настроения. Подробнее об этом можно прочитать в книге Витамины для чайников.)
Использование солнцезащитных средств может предотвращать попадание ультрафиолетового излучения на клетки кожи и активизацию синтеза вита мина D.
Достаточно лишь нескольких минут воздействия солнечного света на кожу за сутки, чтобы организм получил дозу витамина D, достаточную для поддер жания костей в хорошем состоянии. Более продолжительное воздействие солнечного света на кожу связано с риском для здоровья.
Сальные железы
Сальные железы выделяют в корни волос маслянистое вещество, назы ваемое ко:J1сным салом. Помимо причинения вреда порам на коже лица под ростков, кожное сало выполняет определенные физиологические функции. Оно помогает поддерживать волосы в хорошем состоянии, что очень важно для регулирования температуры тела. Секрет сальных желез протекает вдоль волосяного стержня, обволакивая волос и эпидермис и образуя защитный водоотталкивающий слой. Кожное сало препятствует выходу воды из орга низма. Оно также помогает защитить организм от инфекций, делая кожную поверхность неблагоприятным местом для некоторых видов бактерий.
В водной среде амниотической оболочки человеческий плод вырабатыва ет толстый слой кожного сала, называемый vernix caseosa. Ушная сера пред ставляет собой разновидность кожного сала, вырабатываемого специализи
рованными клетками в наружном слуховом проходе. |
|
ГЛАВА 4 |
Что представляют собой кожа, волосы и ногти 115 |
Ваша кожа предохраняет вас _ _ _ _ _
Система наружного покрова принимает участие в тысячах метаболичес ких и гомеостатических реакций, в том числе в терморегуляторных процес сах, а также во взаимодействии кожи и нервной системы.
Контроль внутренней температуры
Кожа играет важную роль в гомеостазе, в частности - в терморегуляции (см. главу 2). В ней предусмотрены механизмы, которые повышают темпера туру тела, когда вам холодно, и понижают ее, когда вам жарко.
Ваше тело постоянно преобразует энергию, получаемую вами из пищи, в фор му АТФ (см. главу 3). Примерно 60% энергии, получаемой человеком из пищи, в ходе метаболических реакций, в которых вырабатываются молекулы АТФ, пре образуется в тепло, а еще большее количество тепла отдается в ходе реакций, которые используют АТФ (например, при сокращении мышц). Это тепло заме няет то тепло, которое ваше тело постоянно отдает в окружающую среду. (Обзор десяти базовых химических и физических концепций приведен в главе 16.)
В физиологии человека для терморегулирования задействуются специаль но приспособленные структуры наружного покрова. Когда внутренняя тем пература поднимается выше определенного уровня, кровеносные сосуды в дерме расширяются, рассеивая тепло из крови в окружающую среду через эпидермис. Происходит активизация потовых желез, и в процессе испарения пота тепло выходит из тела.
Когда кожа подвергается воздействию холода, потовые железы не активи зируются, поэтому процесс охлаждения путем испарения пота приостанав ливается, а внутренняя температура повышается за счет удержания тепла, вырабатываемого в ходе метаболизма. Кровеносные сосуды в дерме сжима ются, ограничивая выход тепла из крови. Если температура тела падает ниже 36,1°С, автоматически возникает дрожь - мелкие сокращения мышц, выра батывающие тепло.
Нормальной температурой тела для человека является температура от 36,1 до 37,8°С. Это оптимальный диапазон для температурно чувствительных реакций метаболизма. Лишь несколько градусов ЗАПОМНИ! выше - и начинаются конвульсии тела. Пару градусов ниже - и метаболизм постепенно затухает, переводя тело в сон, который мо
жет оказаться последним.
Эпидермис других млекопитающих, в том числе других приматов, покрыт
более или менее плотным слоем шерсти, предназначенным для сохранения |
||
116 |
ЧАСТЬ 2 |
Рассмотрение структурных уровней |
тепла в теле. В процессе эволюции человека естественный отбор отдавал предпочтение образованию очень легкого волосяного покрова на большей части человеческого тела. Более подробные сведения, касающиеся эволюции человека, приведены в главе 17.
Кожа обладает чувствительностью
Каким образом тело узнает, когда холодно, а когда тепло? Откуда вам ста новится известно, что вы порезались, а не загнали себе под кожу занозу? Как вы ощущаете разницу между щекотанием птичьим пером и ударом кулака в спину? Это объясняется тем, что дерма содержит нервные окончания, ко торые играют роль специализированных рецепторов тепла и холода, легко го касания, сильного нажима и боли. Рецепторы, такие как пластинчатые нервные тельца (тельца Фатера-Пачини), осязательные тельца (тельца Мейс1-1ера) и нервные тельца Руффини, рассеяны по всей дерме и соединены с нервными волокнами, которые пронизывают дерму и подкожный слой (ги подерму). Подробнее об этих рецепторах можно прочитать в главе 7.
Далеко не каждый квадратный дюйм содержит все типы нервных оконча ний. В каком-то месте на вашей коже вы можете почувствовать даже легкое прикосновение, тогда как в другом месте, отстоящем буквально на несколько сантиметров от этого "высокочувствительного" места, вы можете почувст вовать только достаточно сильный нажим; разные участки вашей кожи по разному ощущают холод и тепло. Эти разнородные сигналы поступают по разветвленной сети нервных волокон в ваш головной мозг, который воспри нимает и обрабатывает всю эту разнообразную информацию.
Кожа обладает способностью к самовосстановлению
Повреждение кожи, например порез, инициирует ускоренное деление эпидермальных клеток, которые пытаются заполнить место пореза. Если по рез охватывает дерму или даже более глубокие слои кожи и поврежденным оказывается какой-либо кровеносный сосуд, то эту область сначала покроет свертывающаяся кровь, предоставляя время, необходимое для деления эпи дермальных клеток и заполнения ими места пореза. То или иное покрытие - естественное (например, "корка" на ране) или искусственное (например, медицинский пластырь) - предотвращает растекание жидкостей, богатых питательными веществами, и не позволяет болезнетворным бактериям про никнуть в рану. Особые клетки, называемые фагоцитами, проникают в рану и устраняют из нее инородные вещества и остатки органических веществ. Воспаление является также важной частью этого процесса. Расширение кро веносных сосудов позволяет доставить в область пореза дополнительные ре
сурсы, что ускоряет процесс заживления раны. |
|
ГЛАВА 4 |
Что представляют собой кожа, волосы и ногти 117 |
Если порез оказывается особенно глубоким, клетки кожи не смогут де литься достаточно быстро, чтобы заполнить область пореза. В результате происходит активизация особых клеток в дерме, называемых фибробласта ми. Эти клетки вырабатывают коллагеновые волокна. Эти толстые волокна могут приводить к появлению в месте пореза шрама.
Патофизиология наружного покрова
Находясь в постоянном контакте с окружающей средой, наружный покров неизбежно испытывает на себе потенциально вредные воздействия со сторо ны так называемых патогенов (болезнетворных организмов, таких как оп ределенные виды бактерий, грибов, одноклеточных организмов и вирусов), ультрафиолетового излучения, а также разрушительных сил наподобие огня, химических веществ и острых предметов. Существуют также патологии, пе редаваемые по наследству. Возможно, вам самому приходилось иметь дело со случаями, описанными в последующих разделах (или вы знаете людей, которым приходилось иметь дело с подобными случаями).
Рак кожи
Многие случаи возникновения рака кожи связаны с продолжительным воздействием на кожу ультрафиолетового излучения. Рак кожи может при нимать форму меланомы (злокачественный или разрастающийся тип) или 1-1емела1-1ом1-1ого рака (тип, ограниченный небольшим участком кожи).
»
»
»
118 ЧАСТЬ 2
Базаnьно-кnеточная эпитеnиома - самая расп ространенная форма рака кожи. Ультрафиолетовое излучение может стать при
чиной образования раковой опухол и в герми нати вном слое. Иммунная система становится все менее способной к обнаруже нию опухоли по мере ее разрастания. Этот тип опухоли удаляется относительно легко и, как правило, легко излечивается.
Плоскоклеточный рак кожи представляет собой разновидность ме ланомы, которая зарождается в эпидермисе. Плоскоклеточный рак с более высокой вероятностью распространяется на близлежащие ор ганы, чем базально-клеточная эпителиома, и из каждых 1 00 человек, у которых был диагностирован плоскоклеточный рак, один умирает.
Злокачественная меланома за рождается в меланоцитах, т.е. в клетках, которые вырабатывают меланин. Злокачественная мела
нома имеет практически черный цвет с неровными краями. Эти раковые пятна похожи на масляные пятна, которые зачастую мож-
Рассмотрение структурных уровней
но увидеть на полу в гараже. Злокачественная меланома возникает главным образом у людей с белым цветом кожи, у которых были сильные солнечные ожоги (особенно в детстве). Один из пяти чело век, у которых была диагностирована злокачественная меланома, умирает от этого заболевания в течение пяти лет.
Дерматиты
Дерматиты - это воспаление кожи, имеющее форму сыпи, которая че шется и жжет. У этого воспаления может быть много причин: инфекция, укусы насекомых, раздражение кожи, вызванное теми или иными химичес кими веществами, аллергия, раздражение кожи после бритья или солнечный ожог. Частой причиной таких дерматитов, как себорейная экзема, оказывает ся генетическая предрасположенность организма. Себорейная экзема зачас тую поражает кожу головы и волосы, а также кожу на руках, ногах, лице и других частях тела.
Дерматиты возникают у очень многих людей в те или иные периоды их жиз ни. Некоторые люди страдают хроническими дерматитами. Несмотря на то что причины появления дерматитов могут быть разными, их лечение не связано с большими сложностями: во-первых, нужно избегать воздействия факторов, вы зывающих дерматит, или уничтожить инфекционный организм (например, гри бок); во-вторых, нужно использовать такой препарат, как гидрокортизон, чтобы погасить воспаление и дать возможность коже восстановиться.
Алопеция
Алопеция - это медицинский термин, означающий ускоренное выпадение волос. Подобно дерматитам, причины алопеции могут быть разными.
Самым распространенным типом является андрогенная алопеция, или облысение, характерное для мужчин. Андрогенная алопеция передается по наследству. Ею страдают примерно 25% мужчин в возрасте до 30 лет и две трети мужчин в возрасте до 60 лет. Андрогенная алопеция не характерна для женщин, но даже в тех редких случаях, когда она встречается у женщин, она носит менее выраженный характер. Андрогенная алопеция может развивать ся у людей пожилого возраста, однако в этом случае она принимает форму поредения волосяного покрова на голове, а не его полного исчезновения.
Очаговая алопеция - это тип потери волос, при котором иммунная систе ма атакует волосяные фолликулы, что приводит к "гнездовому" выпадению волос. В результате на голове появляются достаточно крупные участки, где волосяной покров отсутствует. Подлинная причина возникновения очаговой
алопеции неизвестна, но повреждение волосяных фолликулов носит в основ- |
|
ГЛАВА 4 |
Что представляют собой кожа, волосы и ногти 119 |