164

12. ЛЕГКИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Респираторный отдел системы органов дыхания – легкие – обеспечивает обмен кислорода и углекислого газа между кровью и воздухом альвеол. Нарушение основной функции легких – газообмена – приводит к возникновению гипоксии – недостатка кислорода в крови, которая сопровождается развитием дистрофических и некротических изменений в различных жизненно важных органах и системах. В обеспечении газообмена важную роль играет сурфактантно-липопротеиновый комплекс, который покрывает внутреннюю поверхность альвеол легких и предотвращает их чрезмерное расширение, спадание, отек. Сурфактант входит в состав аэрогематического барьера, секреция которого начинается с 24 недели внутриутробного развития зародыша человека и выявляется в легких уже на момент рождения в количестве, достаточном для обеспечения нормального дыхания. Отсутствие сурфактанта (например, у недоношенных детей) имеет место при синдроме дыхательной недостаточности.

ЦЕЛЬ ОБУЧЕНИЯ (общая). Уметь определять структуры легких, интерпретировать особенности их функционирования для диагностики структурнофункциональных нарушений при развитии патологических процессов на дальнейших этапах обучения.

МЕДИЦИНСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ ГИСТОФИЗИОЛОГИИ ЛЕГКИХ

1.У недоношенных детей часто развивается респираторный дистресс-синдром, что связано с нарушением морфогенеза структур легких. Что является источником развития легких? Какие этапы морфогенеза присущи развитию легких? Чем отличается строение легких в эмбриональном периоде от такового в зрелом возрасте?

2.При внутриутробном развитии происходит формирование легких, однако они не принимают участие в газообмене. Эта функция включается лишь при (во время) рождении, когда воздух попадает в воздухоносные пути и респираторный отдел. Какие структуры принимают участие в газообмене? Какой тканью они выстланы? Какую роль играет сурфактант в поддержании структурного гомеостаза легких, какие клетки его продуцируют и в какие сроки начинается этот процесс?

3.При обструктивных заболеваниях (бронхиты, бронхиальная астма) дыхательной системы происходит закрытие просвета бронхов, что может приводить к развитию ателектазов легких. Какой тип строения имеют легкие? Какие структуры формируют их строму и паренхиму? Какие воздухоносные пути находятся в легких? Что является структурно-функциональной единицей респираторного отдела, как она связана с пространственной организацией бронхиального дерева?

4.Воспаление легких на определенном этапе развития сопровождается отеком межальвеолярных перегородок и выходом лейкоцитов из сосудистого русла в интерстиций и просвет альвеол, что приводит к нарушению дыхания (дыхательной недостаточности). Какие структуры формируют стенку альвеолы и принимают участие

вобразовании аэрогематического барьера? Возможна ли их регенерация?

5.При хронических заболеваниях органов дыхательной системы происходит развитие эмфиземы – формирование больших полостей в легких. Это происходит вследствие разрушения (разрыва) стенки альвеолы. Что определяет возможность растяжения стенок альвеол во время вдоха и предотвращает их спадание при выдохе? Какие клетки определяют продукцию и разрушение волокон в стенке межальвеолярной перегородки? Чем интерстициальные макрофаги отличаются от альвеолярных?

6.При гипоксии (дефиците кислорода) или во время физических нагрузок происходит увеличение глубины дыхания. При этом имеет место расправление и увеличение объема легких и растяжение висцеральной плевры. Какие структуры входят в состав плевры?

165

Почему разрушение плевры при проникающих травмах грудной клетки сопровождается интенсивной болью и нарушением дыхания?

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ, НА ОСНОВАНИИ КОТОРЫХ ВОЗМОЖНО ВЫПОЛНЕНИЕ ЦЕЛЕВЫХ ВИДОВ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

1.Развитие органов дыхания.

2.Общий план строения легких. Понятие о дольке легкого.

4.Тканевой состав стромы и паренхимы.

5.Строение ацинуса - морфофункциональной единицы респираторного отдела.

6.Альвеола. Строение и клеточный состав стенки альвеолы.

7.Сурфактантный комплекс. Аэрогематический барьер. Механизмы газообмена.

8.Особенности строения висцеральной и париетальной плевры, ее значение.

9.Васкуляризация и иннервация органов дыхательной системы.

10. Возрастные особенности, регенеративные возможности органов дыхательной системы.

ИНСТРУКЦИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ

Развитие легких происходит за счет дихотомического деления респираторного дивертикула, который формируется из переднего отдела первичной кишки. Результатом первого деления являются формирование двух бронхиальных почек.

А

Б

В

Рис. 1. Развитие легких.

Начало 5 недели (А) – обратите внимание на разное деление правого и левого главных бронхов. Левый разветвляется на два, а правый – на три ветви, что ведет к формированию трех долей лёгкого с правой стороны и двух долей легкого с левой стороны (Б, В). Дихотомические деления вторичных бронхов ведут к формированию десяти третичных (сегментарных) бронхов в правом легком и восьми – в левом легком. Формируя сегменты будущих легких, в конце 6 месяца образуется 17 генераций бронхиального дерева. Тем не менее, до приобретения окончательного вида бронхиального дерева происходит еще 6 разветвлений на протяжении постнатального периода.

Дальнейший рост в каудальном и латеральном направлении ведет к врастанию легочных почек в полость тела эмбриона – формируются узкие перикардиоперитонеальные каналы, которые сопровождают разветвление легочных почек. В дальнейшем будущие легкие отделяются в отдельную полость за счет формирования

плевро-перитонеальных и плевро-перикардиальных складок. При этом плевральная полость отделяется от перитонеальной и перикардиальной полостей. Мезодерма, которая покрывает внешнюю поверхность легкого, формирует висцеральную плевру

(соматоплевру). Соматоплевра формирует париетальный листок плевры.

Развитие легких базируется на эпителио-мезенхимальных взаимодействиях. Сигналы, которые вызывают образование разветвлений, исходят из мезодермы и

166

включают комплексы факторов роста – в частности фактора роста фибробластов. Параллельно этому эпителий легочных почек продуцирует факторы роста, которые стимулируют рост сосудов и определяют тип их эндотелия (фактор роста сосудистого эндотелия).

В гистогенезе легких выделяют несколько стадий (табл. 1).

Рис. 2. Стадии созревания легких.

А - каналикулярная; Б - стадия формирования терминальных мешочков; В - стадия созревания альвеол. Обратите внимание на выстилку структур кубическим эпителием на ранних стадиях и плоским эпителием при созревании альвеол. Определите изменение взаимоотношений между альвеолами и сосудами во время созревания легких.

Образование примитивных альвеол происходит лишь с 26-й недели эмбрионального развития. В этот срок образуются плоские клетки, которые формируют альвеолоциты I типа, непосредственно связанные с кровеносными и лимфатическими капиллярами; и клетки 2 типа, образующие сурфактант. Благодаря этому на 7-м месяце становится возможным газообмен в примитивных альвеолах. К рождению легкие заполнены жидкостью с небольшим количеством белка, слизи и сурфактанта. При рождении и первом вдохе происходит абсорбция жидкости, в альвеолах остается лишь сурфактантная пленка, которая предотвращает коллапс альвеол на выдохе за счет изменения поверхностного натяжения. Отсутствие или дефицит сурфактанта вызывает развитие респираторного дистресс-синдрома, который связан со спадением примитивных альвеол (болезнь гиалиновых мембран). Рост легких в постнатальном периоде связан с ростом количества респираторных бронхиол и альвеол. Новые альвеолы формируются на протяжении первых 10 лет жизни. Тем не менее, размер альвеол не увеличивается.

167

ФУНКЦИИ РЕСПИРАТОРНОГО ОТДЕЛА ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ Респираторный отдел системы органов дыхания образован паренхиматозными

органами – легкими. Они обеспечивают функцию внешнего дыхания – газообмен между кровью и воздухом.

Кроме дыхательной легкие выполняют и другие, не дыхательные функции. К ним относятся:

1)депонирование крови в кровеносном русле органов;

2)регуляция свёртывания, давления крови, которое обусловлено секрецией эндотелием ангиотензин-конвертирующего фермента, превращающего неактивный ангиотензин I в активный ангиотензин II – фактор сужения сосудов (вазоконстрикции), стимулятор выделения альдостерона корой надпочечников;

3)фильтрация крови, которая осуществляется в мелких артериях, капиллярах легких и;

4)метаболическая функция – эндотелий капилляров легких вырабатывает ферменты, которые разрушают серотонин, гистамин;

5)эндокринная функция обеспечивается наличием эндокринных клеток, которых много в дистальных участках внутрилегочных воздухоносных путей;

6)иммунная функция – захват антигенного материала, процессинг и формирование соответствующих специфических защитных реакций.

ОБЩИЙ ПЛАН СТРОЕНИЯ ЛЕГКИХ

Легкие имеют паренхиматозный дольчатый тип строения, снаружи покрыты висцеральным листком плевры. Строма очень слабо развита, границы между дольками не определяются. Паренхима органа представлена специализированным эпителием. Кроме респираторных структур в легких расположены внутрилегочные бронхи. Общая площадь дыхательной поверхности равняется приблизительно 160 м2, что в 80 раз больше поверхности всей кожи, а общее число газообменных пузырьков (альвеол) в легких составляет около 300 млн.

Дольки легкого разделены между собой тонкими соединительнотканными прослойками, имеют форму пирамиды с верхушкой, через которую входят бронхиолы и кровеносные сосуды, сопровождающие их. По периферии долек расположены лимфатические сосуды и ветви легочной вены. Основа дольки обращена наружу, к поверхности легкого, покрытой висцеральным листком плевры. Терминальная бронхиола входит в дольку, разветвляется и дает начало ацинусам легких. В пределах одной дольки определяется 12-18 ацинусов. Структурно-функциональной единицей респираторного отдела является ацинус, который представляет собой конечное разветвление

терминальной бронхиолы (рис. 4).

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЕДИНИЦА ЛЕГКИХ Ацинус – комплекс альвеол, которые входят в состав:

-респираторных бронхиол 1, 2, 3 порядка;

-альвеолярных ходов;

-альвеолярных мешочков.

168

Ацинус начинается респираторной бронхиолой 1-го порядка, которая дихотомически делится на респираторные бронхиолы 2-го порядка, а после этого – 3-го порядка.

Рассмотрите строение стенки респираторных бронхиол. Как и терминальные бронхиолы, они имеют стенку, представленную двумя оболочками – слизистой и адвентициальной. В

отличие от терминальной бронхиолы их покровный эпителий – однослойный кубический –

не имеет реснитчатых клеток. Он расположен на тонкой соединительнотканной пластинке, которая сопровождается отдельными гладкими миоцитами. Слизистая оболочка респираторных бронхиол прерывается – в них открываются альвеолы. Различия между респираторными бронхиолами 1-го, 2-го и 3-го порядка заключается в пропорции между площадью слизистой оболочки и альвеол, которые в них открываются. В респираторных бронхиолах 1-го порядка альвеолы одиночные, в дальнейшем их количество достигает 50%, а в бронхиолах 3-го порядка площадь слизистой оболочки резко уменьшается – до 2-3 эпителиоцитов между альвеолами.

Рис. 5. Схема строения респираторных бронхиол первого порядка (А); второго порядка (Б).

Обратите внимание на однорядный эпителий (1), который выстилает слизистую оболочку; найдите мышечную пластинку (2) слизистой; адвентициальную оболочку (3); стенку альвеолы (4); межальвеолярную перегородку (5); кровеносные капилляры (6).

Каждая респираторная бронхиола 3-го порядка делится на альвеолярные ходы.

Альвеолярные ходы имеют вид трубочек, диаметр которых в 2-3 раза больше, чем в респираторных бронхиолах. В стенке альвеолярного хода находится большое количество альвеол, между которыми остаются одиночные эпителиоциты. В этих участках в пристеночном пространстве альвеол располагаются пучки гладких миоцитов. Каждый ход заканчивается двумя альвеолярными мешочками. Стенка мешочков образована только альвеолами (3-6).

Рис. 6. Альвеолярные ходы и мешочки ацинусов легких.

Обратите внимание, что на периферии долек доминирующими элементами являются альвеолярные мешочки и ходы. Найдите альвеолярные ходы (1) и альвеолярные мешочки (2).

СТРОЕНИЕ СТЕНКИ АЛЬВЕОЛЫ Альвеолы имеют вид открытых пузырьков, которые разделены очень тонкими

соединительнотканными перегородками с кровеносными капиллярами и окружены коллагеновыми и эластическими волокнами. Внутренняя поверхность альвеол выстлана

однослойным эпителием.

АЭРО-ГЕМАТИЧЕСКИЙ БАРЬЕР После рассмотрения строения стенки альвеолы, выясните, каким образом

респираторные эпителиоциты принимают участие в формировании аэрогематического барьера. Он формируется в зоне взаимодействия альвеолы со стенкой капилляров, которые расположены в межальвеолярных перегородках. Толщина межальвеолярных перегородок неравномерная. В них выделяют широкие и узкие зоны. В широких зонах межальвеолярные перегородки представлены соединительной тканью, которая содержит фибробласты, тучные клетки, лимфоциты, интерстициальные макрофаги и большое количество эластических волокон. Здесь могут располагаться лимфатические капилляры, которые чаще определяются в адвентиции терминальных бронхиол, и может накапливаться интерстициальная жидкость.

В узких зонах прослойки соединительной ткани истончаются и исчезают, а стенка капилляра сливается со стенкой альвеолы. За счет этого они приобретают общую базальную мембрану, которая имеет три слоя – темную пластинку в центре (с коллагеном IV типа) и две светлые пластинки по периферии (вблизи межальвеолярного эпителия и эндотелия сосудов). Именно в этих участках образуется типичный аэрогематический барьер, где происходит газообмен между кровью и воздухом. Эритроциты крови, которые насыщены углекислым газом, поступают к легким. С помощью карбоангидразы – фермента, встроенного в плазмолемму эритроцита, происходит процесс отщепления НСО3- и замена этой группы на Cl-. Таким образом поддерживается заряд на плазмолемме эритроцита. Кислород свободно диффундирует сквозь плазмолемму эритроцита и присоединяется к гемоглобину, образуя оксигемоглобин.

Обратите внимание, что неотъемлемым компонентом аэрогематического барьера является сурфактант (сурфактантний комплекс). Его компоненты секретируются альвеолоцитами ІІ типа и представлены мембранной (гипофаза) и жидкой (апофаза) фазами.

Сурфактант – это липопротеиновый комплекс, который является поверхностно активным веществом. Он формирует пленку на поверхности альвеолы, которая стабилизирует отношения между жидкостью (тканевая жидкость, кровь) и воздухом, и предотвращает спадение альвеол во время выдоха. Важнейшим компонентом сурфактанта является дипальмитоил-фосфатидилхолин, количество которого обеспечивает поддержание поверхностного натяжения.

Сурфактант начинает образовываться с 20-й недели эмбриогенеза. Выделение в просвет альвеолярных мешочков вещества, подобного сурфактанту, на данной стадии развития способствует формированию просвета альвеолярных мешочков.

171

4

А Б

Рис. 11. Аэрогематический барьер. А - схема строения; Б - электронная микрофотография. Определите, что в состав аэрогематического барьера входят 4 компонента:

1)пленка сурфактанта;

2)периферическая часть альвеолоцита 1 типа;

3)трехслойная базальная мембрана;

4)периферическая часть цитоплазмы эндотелиоцита, выстилающая кровеносный капилляр.

Рис. 12. Продукция сурфактанта альвеолоцитами 2 типа.

Для синтеза сурфактанта альвеолоциты транспортируют субстраты из крови – жирные кислоты, холин, глюкозу и т.п.. В синтезе сурфактанта участвуют агранулярная и гранулярная эндоплазматическая сеть. Образование липопротеиновых комплексов и формирование пластинчатых телец происходит при участии комплекса Гольджи.

Продукция полноценного сурфактанта начинается только на 35-й неделе гестации и зависит от действия разных гормонов – кортизола, инсулина, пролактина, тироксина.

Важным компонентом сурфактанта, кроме фосфолипидов, являются разные гидрофобные белки, которые регулируют его распределение и иммуномоделирующие свойства. Белок сурфактанта А является регулятором продукции сурфактанта альвеолоцитами ІІ типа. Этот белок модулирует также иммунный ответ к вирусам, бактериям и грибам. Белок В – организатор, который отвечает за адсорбцию и распределение сурфактанта на поверхности альвеолярного эпителия. Белок С составляет 1% общей массы белков сурфактанта, поддерживает тонкий слой сурфактанта в альвеоле. Белок Д необходим для поддержания антимикробной защиты, он может связываться с разными микроорганизмами (преимущественно грамм-отрицательными бактериями) и обеспечивает их связь с лимфоцитами. Белок принимает участие в локальном воспалительном ответе, который ведет к острому повреждению эпителия легких. Белки Д и А модулируют аллергический ответ к разным ингаляционным антигенам.

АЛЬВЕОЛЯРНЫЕ И ИНТЕРСТИЦИАЛЬНЫЕ МАКРОФАГИ ЛЕГКИХ Важным регулятором объема сурфактанта являются альвеолярные макрофаги

(которые называют также пылевыми клетками). Считается, что альвеолярные макрофаги могут не только фагоцитировать остатки и продукты распада сурфактанта, но и регулировать скорость его продукции. Кроме того, использование утилизированных

172

липидов сопровождается продукцией метаболитов арахидоновой кислоты (простагландинов и лейкотриенов), которые могут модулировать кровоток и воспаление, а также являются дополнительным источником тепловой энергии. Альвеолярные макрофаги обеспечивают очищение поверхности эпителия и пленки сурфактанта

1

4

2

3

Рис. 13. Альвеолярный макрофаг. Обратите внимание на неровную поверхность плазмолеммы (1). Найдите в цитоплазме (2) многочисленные лизосомы

(3) и липидные капли (4).

Интерстициальные макрофаги (содержащие углеводы и липиды) определяются в соединительной ткани вокруг больших кровеносных сосудов, а также в плевре. Именно им отводится важная патогенетическая роль в развитии эмфиземы (за счет разрушения эластических волокон) и фиброза легких. При сердечной недостаточности повышается кровоток в легких, возрастает количество депонированной крови и давление в сосудах. При этих условиях эритроциты могут попадать в альвеолы, где фагоцитируются макрофагами. Такие макрофаги называются клетками сердечной недостаточности и содержат гемосидерин.

Действие токсических веществ и газов, в частности NO2, ведет к повреждению альвеолоцитов ІІ типа. Это сопровождается ростом количества митозов в сохранившихся клетках ІІ типа. Нормальная скорость обновления клеток II типа составляет 1% каждый день. Результатом деления этих клеток является обновление обеих типов эпителиоцитов. Повреждение и воспаление в легких может вести к развитию фиброза в результате гиперпродукции коллагена.

Рис. 14. Эластические структуры в легких.

А – в норме; Б - при эмфиземе. Обратите внимание, что разрушение эластических волокон сопровождается разрывами межальвеолярных перегородок и формированием больших

АБ полостей.

КРОВОСНАБЖЕНИЕ ЛЕГКИХ Дальше рассмотрите кровоснабжение легких, обратите внимание на двойное

кровообращение, иннервацию органа, возрастные изменения и возможности регенерации его структурных элементов. Определите, как в легких происходит перфузия малого круга кровообращения, начинающаяся с легочного ствола, который выходит из правого

173

желудочка сердца. По ветвям легочной артерии к легким попадается венозная кровь, а после газообмена кровь становится артериальной и оттекает по системе легочных вен к правому предсердию. В легких также есть сосуды, относящиеся к большому кругу кровообращения – бронхиальные артерии. Между ветвями легочных и бронхиальных артерий есть анастомозы.

Во время изучения плевры выясните, что висцеральная плевра плотно срастается с легкими и отличается от париетальной количественным содержимым эластических волокон и гладких миоцитов (рис. 15).

отдельные гладкие миоциты (3).

Лимфатические сосуды сопровождают бронхиальные и легочные сосуды, а также определяются в междольковых перегородках. Они направляются к лимфатическим узлам в области ворот легких. Эти сосуды формируют глубокую сеть. Существует также и поверхностная сеть, которая включает лимфатические сосуды висцеральной плевры. Дренаж поверхностной сети происходит также в сторону ворот легких через междольковые перегородки. Лимфатические сосуды не определены в терминальной части бронхиального дерева и в альвеолярных ходах.

В легких есть эфферентные нервы симпатической и парасимпатической нервной системы, а также афферентные нервы, которые обеспечивают болевую чувствительность. Большинство нервов расположено в соединительной ткани вблизи от разветвлений бронхиального дерева.

МЕХАНИЗМЫ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ.

Вдох обеспечивается активным сокращением межреберных мышц и диафрагмы, которые сдвигает книзу дно грудной клетки и определяют ее растяжение (увеличение диаметра). Тогда же увеличивается диаметр бронхов и удлиняется бронхиальное дерево, в результате чего происходит наполнение воздухом бронхов и респираторного отдела, а также расширяются альвеолы за счет растяжения эластических волокон в межальвеолярных перегородках. Выдох является пассивным процессом и осуществляется вследствие релаксации мышц и упругости эластических элементов стромы легких и воздухоносных путей.

Частички пыли, величиной 10 мкм задерживаются в носовой полости. Здесь могут включаться защитные механизмы – чихание и насморк. Более мелкие частички могут попадать в бронхиальное дерево или альвеолы. В последнем случае они могут удаляться с помощью альвеолярных макрофагов. Кроме этих неспецифических механизмов есть еще система бронх-ассоциированной лимфоидной ткани (см. тему «Воздухоносные пути»).

176

2. Различать составные части легкого, внутриорганные отделы воздухоносных путей (средние и мелкие бронхи, терминальные бронхиолы), структурно-функциональную единицу респираторного отдела - ацинус.

При анализе рисунка 2 определите:

1)к какой системе относится орган?

2)тип строения органа;

3)тканевой состав;

4)структурно-функциональную единицу. Найдите внутрилегочный бронх, определите

5)его тип строения;

6)оболочки;

7)тканевой состав;

8)функциональное значение.

Определите, какие структуры ацинуса представлены на рисунке.

3.Дифференцировать части ацинуса (респираторные бронхиолы, альвеолярные ходы, альвеолярные мешочки, альвеолы).

При анализе рисунка 3 определите:

1)к какой системе относится орган?

2)структурно-функциональную единицу;

3)ее компоненты.

Найдите респираторную бронхиолу:

5)чем образована ее стенка?

6)в чем заключаются различия с терминальной бронхиолой?

7)как построены альвеолярные ходы и мешочки?

Рис. 3

При анализе рисунка 4 определите:

1)какой компонент ацинуса представлен?

2)сколько альвеол входят в его состав?

3)в какую фазу развития легких он образуется?

4. Трактовать гистофизиологию легочной альвеолы, структуру аэрогематического барьера, состав и функции сурфактанта.

177

При анализе электронной микрофотографии (рис. 6) определите:

1)капилляры (в которых находятся эритроциты);

2)какой эндотелий их выстилает?

3)где они расположены?

4)полость альвеолы;

5)чем выстлана большая часть ее площади?

6)структуры аэрогематического барьера;

7)альвеолоцит ІІ типа.

Рис. 6

При анализе схемы (рис. 7) определите:

1)какой барьер представлен?

2)какой процесс в нем происходит?

3)какие структуры входят в его состав?

4)найдите их на рисунке.

Рис. 7

При анализе рисунка 8 определите:

1)какая клетка представлена?

2)где расположены такие клетки?

3)их ключевые морфологические признаки;

4)чем обусловлено наличие и структура пластинчатых телец?

5)функцию клеток;

6)какие факторы влияют на их секреторную активность?

7)возможно ли обновление этих клеток?

8)когда эти клетки образуются и

5. Интерпретировать особенности кровоснабжения, иннервации и регенерации легких.

При анализе рисунка 9 определите:

1)стенку альвеолы;

2)межальвеолярную перегородку;

3)капилляры в ней;

4)разветвлениями какого сосуда они являются?

5)какая кровь движется в этих капиллярах?

6)какие клетки обеспечивают продукцию сурфактанта?

7)какие клетки являются источником регенерации эпителия альвеолы?

8)какие клетки обеспечивают фагоцитоз и иммунный надзор? из чего они образуются?

Рис. 9

178

13. КОЖА И ЕЕ ПРОИЗВОДНЫЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Кожа и ее производные образуют внешний покров тела человека. Осуществляя непосредственную связь организма с окружающей средой, кожа выполняет разнообразные функции. Помимо защиты и участия в теплорегуляции, коже отводится важная роль в поддержании водно-солевого равновесия, экскреции продуктов катаболизма. Здесь происходит синтез витамина D3, а также метаболизм ряда гормонов. Благодаря наличию многочисленных чувствительных нервных окончаний кожа осуществляет рецепторную функцию. В последнее время кожа привлекает внимание специалистов разных направлений. Оказалось, что она является высокоорганизованным периферическим органом иммунной системы и содержит иммунокомпетентные клетки, которые продуцируют многочисленные цитокины. Кожа тесно связана с другими органами и системами, причем изменения в регуляторных системах отражаются на внешнем виде кожи, особенностях ее строения, состоянии иннервационного аппарата. Состояние кожи оценивают для диагностики биологического возраста, гормонального статуса организма, насыщенности витаминами, определения наличия и стадии развития ряда заболеваний. Изучение рельефа эпидермиса кожи – дерматоглифика – один из методов идентификации личности в криминалистической и судебно-медицинской практике. Дерматоглифика оказывается полезной также во время диагностики у новорожденных генетических заболеваний, которые связаны с хромосомными аномалиями (болезнь Дауна).

ЦЕЛЬ ОБУЧЕНИЯ (общая). Уметь определять структуры кожи, их тканевой и клеточный состав, механизмы функционирования для выявления и трактовки патологических изменений на последующих этапах обучения.

МЕДИЦИНСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ КОЖИ И ЕЕ ПРОИЗВОДНЫХ

1.Одним из вариантов врожденных аномалий развития является ихтиоз. Он характеризуется наличием чешуйчатой кожи вследствие нарушения кератинизации в эпидермисе. Из чего развивается кожа? Какие слои входят в ее состав? Какая ткань образует эпидермис? Какие клетки находятся в его составе? Что происходит во время дифференцировки кератиноцитов? Чем отличается строение эпидермиса тонкой и толстой кожи?

2.Под влиянием ультрафиолетового облучения (УФО) в коже происходит продукция

витамина D3. У детей первого года жизни нарушение данного процесса ведет к недостаточной минерализации костей и твердых тканей зуба. Какие ткани и клетки

принимаются участие в защите от УФО? Какие клетки продуцируют витамин D3? Что является мишенями его действия? Какие органы и гормоны также принимают участие в регуляции гомеостаза кальция?

3.Повышение температуры тела при разных патологических состояниях сопровождается покраснением кожи и усилением потоотделения, что способствует охлаждению поверхности и снижению температуры тела. Каковы особенности кровоснабжения кожи? В каких слоях расположены сосудистые сплетения? В трофике каких слоев кожи они принимают участие? Какие железы вырабатывают компоненты пота? Где они расположены? Какие вещества продуцируют клетки их концевых отделов? Какие регуляторы модулируют секрецию пота?

4.К моменту рождения тело ребенка покрыто особыми волосами – лануго. В течение некоторого времени происходит его замена на пушковые волосы. Они отличаются по строению от длинных волос, покрывающих волосистую часть головы. Что обеспечивает рост в длину и цвет волоса? Каким образом построен корень волоса? Какие зоны (структуры) выделяют в корне волоса? Какие клетки входят в состав корня волоса и определяют скорость и длительность роста волос? Какие клетки определяют цвет волос и где они расположены? Что индуцирует рост волос? Что такое цикл волосяного

179

фолликула, какие фазы он включает? Какую роль играют волосы в поддержании

гомеостаза кожи?

5.С возрастом кожа теряет тургор и эластичность, образуются морщины. Это связано с изменением структуры и химического состава матрикса в дерме. Какие ткани входят в состав дермы, каковы особенности их строения и состава межклеточного матрикса? Какие изменения происходят в химическом составе дермы? Какие клетки продуцируют?

6.Внешняя среда содержит множество микроорганизмов. Предотвращение инфицирования организма обусловлено иммунологической функцией кожи. Какие клетки распознают антиген, где они расположены, по каким признакам их можно идентифицировать? Какие сосуды принимают участие в рекрутировании лейкоцитов из крови в ткани кожи? Где они расположены? Как лейкоциты влияют на структуру кожи?

7.Рефлексотерапия базируется на активации нервных окончаний в коже определенных участков тела. Этот эффект связан с наличием большого количества нервных окончаний. Какие виды окончаний представлены в различных слоях кожи? Какую функцию выполняют?

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ, НА ОСНОВАНИИ КОТОРЫХ ВОЗМОЖНО ВЫПОЛНЕНИЕ ЦЕЛЕВЫХ ВИДОВ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

1.Источники и особенности эмбрионального развития кожи и ее производных.

2.Функции кожи и ее общая морфологическая характеристика.

3.Тканевой состав слоев кожи.

4.Особенности кровоснабжения кожи, роль в терморегуляции.

5.Зональная гетерогенность, морфология кожи в разных участках тела.

6.Эпидермис, диффероны клеток. Кератиноциты. Структурные проявления кератинизации.

7.Структурные основы механической резистентности кожи.

8.Лимфоидная ткань, ассоциированная с кожей, связь с макрофагами, тучными клетками

ит. п.

9.Железы кожи: сальные, потовые. Особенности строения, секреторного цикла, регуляции.

10.Волосы. Развитие, строение, циклические изменения волос.

11.Структурные основы сенсорной функции кожи.

12.Возрастные изменения кожи, регенераторные потенциалы ее структурных элементов

ипроизводных, реакция на повреждение, изменения при репарации.

ИНСТРУКЦИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ Источниками развития кожи являются эктодерма и мезенхима. Кроме того, в

развитии кожи принимают участие клетки нервного гребня. Развитие эпидермиса из эктодермы происходит в течение 2-го месяца гестации. В этот срок однослойная эктодерма путем пролиферации формирует два слоя – базальный и, расположенный на нем, слой плоских клеток – перидерму (или эпитрихий). Дальнейшая пролиферация клеток ведет к образованию промежуточного слоя, а к 4-му месяцу эмбриогенеза эпидермис приобретает все слои. В первые 3 месяца в эпидермис мигрируют клетки нервного гребня, которые к моменту рождения образуют меланоциты и клетки Меркеля. Нарушение этого процесса ведет к развитию диспигментозов. Например, к отсутствию пигмента в волосах – альбинизму и др. Дефекты миграции и дифференцировки меланоцитов связывают с мутацией генов PAX3, WS1 и WS3.

Развитие дермы происходит из мезенхимы дерматомов сомитов на протяжении 3-4-х месяцев. При взаимодействии эпидермиса и мезенхимы формируются сосочки - впячивания формирующейся соединительной ткани в эпидермис.

181

Альтернативным вариантом является атрихия, связанная с врожденным отсутствием волос, что часто сопровождается аномалиями развития ногтей и зубов.

ФУНКЦИИ КОЖИ Кожа – самый большой орган, масса которого составляет около 16% массы тела

человека, а площадь – 1,2-2,3 м2. Роль кожи в поддержании гомеостаза организма определяется следующими функциями:

1)защитная – кожа защищает организм от действия механических и химических факторов, проникновения антигенов, благодаря барьерным свойствам эпидермиса, его активной пролиферации и способности к слущиванию роговых чешуек; кроме того, роговой слой эпидермиса практически непроницаем для воды. Содержание меланина в клетках эпидермиса защищает организм от ультрафиолетового облучения;

2)иммуномодулирующая. Наличие клеток Лангерганса и внутриэпидермальных лимфоцитов обеспечивает специфический иммунологический надзор. Кроме того, сами кератиноциты способны продуцировать множество медиаторов воспаления и иммунного ответа. При повреждении они вырабатывают интерлейкины (ІЛ-1, ІЛ-8), трансформирующий фактор роста (TGF), колониестимулирующий фактор гранулоцитов и макрофагов (К СФ-ГМ), тромбоцитарный фактор роста (PDGF) и т. п.;

3)терморегуляция – реализуется за счет теплопродукции и теплоизоляции. Теплоотдача происходит за счет конвекционного излучения тепла, которое обеспечивает микроциркуляторное русло сосочкового слоя дермы и испарение пота. Кроме того, роговые чешуйки содержат пузырьки воздуха, которые предотвращают охлаждение кожи. Важным фактором термоизоляции является гиподерма, которая удерживает тепло;

4)участие в водно-солевом обмене связано с выделением ионов и воды; гиперпродукция пота может вести к гипогидратации. Кроме того, с потом выделяются продукты обмена веществ, токсины, лекарства;

5)депонирование крови в сосудах поверхностного и глубокого сосудистых сплетений дермы и гиподермы;

6)эндокринная и метаболическая функции связаны с синтезом и депонированием витамина D3 и гормонов. Недостаток витамина D3 обусловливает развитие рахита;

7)рецепторная (сенсорная) – благодаря наличию многочисленных афферентных нервных

окончаний, которые позволяют организму реагировать на изменения окружающей среды.

ОБЩИЙ ПЛАН СТРОЕНИЯ Кожа имеет слоистый тип строения. В ее составе выделяют три слоя:

1)эпидермис – многослойный плоский ороговевающий эпителий. Граница между эпидермисом и дермой неровная, дерма вдается в эпидермис в виде сосочков, которые увеличивают площадь поверхности обмена между ними;

2)дерма – соединительнотканная основа, которая содержит сосочковый слой, образованный рыхлой волокнистой соединительной тканью, и сетчатый слой, состоящий из плотной волокнистой соединительной ткани;

3)гиподерма – подкожная жировая клетчатка, образована дольками белой жировой ткани.

Неотъемлемыми структурными и функциональными компонентами кожи являются

еепроизводные - волосы, сальные, потовые и молочные железы. В зависимости от особенностей строения и регуляции выделяют зональные особенности строения кожи (типы кожи):

- кожа стоп и ладоней – или толстая кожа; - кожа волосистой части головы с длинными волосами; - кожа лица и шеи;

- зоны кожи, зависимые от половых гормонов (кожа подмышечных впадин, лобка, подбородка, верхней губы);

183

тонофиламенты, которые состоят из специфических маркерных белков – цитокератинов. Цитокератины присутствуют во всех слоях эпидермиса, однако имеют определенные особенности в разных его слоях и структурах корня волоса. Кератиноциты базального слоя экспрессируют цитокератины 5 и 14 типа. Стволовые клетки базального слоя и наружного корневого влагалища волос – цитокератин 15 типа. Кератиноциты промежуточной стадии дифференцировки – цитокератины 4 и 13 типа. В кератиноцитах блестящего слоя и роговых чешуйках – цитокератины 1 и 10 типа, в наружном корневом влагалище – 6 и 8 типа.

анизоморфизм.

Найдите базальный слой (2), клетки которого имеют овальное ядро и базофильную цитоплазму. Шиповатый слой (3) содержит несколько слоев клеток, которые имеют округлое светлое ядро с ядрышком и оксифильную цитоплазму. Клетки зернистого слоя (4) уплощенной формы, с базофильными гранулами в цитоплазме. В роговом слое (5) кератиноциты вследствие терминальной дифференцировки утрачивают ядро и превращаются в роговые чешуйки.

Базальные эпителиоциты играют роль камбиальных элементов (среди них есть стволовые клетки), которые делятся путем митоза. Они обеспечивают прочное соединение эпидермиса с базальной мембраной с помощью полудесмосом, связанных с системой промежуточных филаментов в цитоплазме кератиноцитов. Митотическая активность базальных кератиноцитов определяет толщину эпидермиса и контролируется гормонами и факторами роста. Эти клетки постепенно перемещаются в выше расположенные слои, вступают в дифференцировку, финалом которой является образование роговых чешуек, которые со временем слущиваются с поверхности кожи.

184

Шиповатый слой состоит из нескольких рядов крупных эпителиоцитов полигональной формы, связанных между собой десмосомами в местах многочисленных коротких отростков – «шипиков». Клетки этого слоя имеют большое светлое ядро с ядрышком, в них увеличивается количество цитоплазмы, в которой накапливаются пучки тонофиламентов – тонофибриллы. Эти клетки синтезируют десмоплакин и другие белки, которые входят в состав десмосом. Часто встречаются делящиеся клетки, поэтому базальный и шиповатый слои объединяют в ростковый слой эпидермиса.

Рис. 7. Клетки шиповатого слоя.

Обратите внимание, что клетки приобретают полигональную форму, имеют активное округлое ядро (1). В цитоплазме увеличивается количество тонофиламентов, которые объединяясь, формируют тонофибриллы (2). Плазмолемма формирует многочисленные выросты – шипы (3), в которых осуществляется связь с соседними клетками с помощью десмосом (4).

Зернистый слой эпидермиса – тонкий, образован несколькими рядами плоских клеток, в цитоплазме которых определяются гранулы двух типов: 1) пластинчатые (кератиносомы) – мелкие, с пластинчатой структурой, содержат ферменты и липиды, которые путем экзоцитоза выделяются в межклеточное пространство, обеспечивают барьерную функцию и водонепроницаемость эпидермиса; 2) кератогиалиновые – не окружены мембраной, крупные, базофильные, содержат полисахариды, липиды, и белки - лорикрин и инволюкрин, богатые гистидином и цистином. С кератогиалиновыми гранулами плотно связаны тонофиламенты. Кроме того, в клетках зернистого слоя увеличивается количество лизосом, которые в дальнейшем необходимы для аутофагоцитоза органеллл, фрагментации и лизиса ядра и десмосом. Под плазмолеммой расположен электронноплотный слой толщиной 10-12 нм. Такое строение кератиноцитов определяет формирование водонепроницаемого барьера.

Водонепроницаемый барьер эпидермиса включает клеточную и липидную оболочки кератиноцитов. Клеточная оболочка образована слоем толщиной 15 нм, который содержит белки с высокими барьерными и механическими свойствами. Толщина такой пленки увеличивается в зонах с высокой механической нагрузкой (губы, ладони, стопы). Ключевым компонентом клеточной оболочки является белок лорикрин, который формирует под плазмолеммой белковую пленку. Кроме того, в клеточную оболочку входят: белок, богатый пролином; структурные белки (цистатин); десмосомальные белки (десмоплакин); элафин, энвоплакин, филлагрин, инволюкрин и 6 различных цепочек кератинов. Липидная пленка имеет толщину 5 нм, расположена снаружи от плазмолеммы, и связана с ней при помощи эфирных связей. Важнейшим компонентом липидной пленки

185

являются церамиды (вариант сфинголипидов), холестерол и свободные жирные кислоты. Важнейший среди них ацилгликозил-церамид, который называют «тефлоновым покрытием» клеточной поверхности.

Блестящий слой – светлый, гомогенный, состоит из 1-2 рядов плоских оксифильных клеток, в которых отсутствуют органеллы и ядро. Из зерен кератогиалина и тонофибрилл путем окисления сульфгидрильных групп образуется специфический белок элеидин, который заполняет цитоплазму клеток. Этот слой присутствует только в эпидермисе

толстой кожи.

Роговой слой образован плоскими роговыми чешуйками, в которых нет ядер и органелл, а нитевидные молекулы белка кератина (мягкий кератин) расположены упорядоченно. В роговых чешуйках, кроме кератина, содержатся также пузырьки воздуха. Кератин является плотным фибриллярным белком с высокой устойчивостью к действию химических веществ.

отростков и вырабатываемых цитокинов, внутриэпидермальные макрофаги объединяют кератиноциты разных слоев эпидермиса в

эпидермальные пролиферативные единицы (ЭПЕ).

Эпидермальная пролиферативная единица осуществляет самообновление ткани, имеет вид вертикальной колонки, которая содержит центрально расположенную клетку Лангерганса и кератиноциты всех слоев эпидермиса. Клетки Лангерганса регулируют пролиферацию и дифференцировку кератиноцитов, а также выделяют лизосомальные ферменты, которые способствуют разрушению межклеточных контактов и слущиванию роговых чешуек с поверхности кожи.

Помимо регуляции процессов кератинизации, пролиферации и дифференцировки кератиноцитов, клетки Лангерганса, вместе с макрофагами дермы играют важную роль в поддержании иммунологического гомеостаза кожи. Эти клетки несут на своей поверхности рецепторы главного комплекса гистосовместимости (МНС I и II классов), а также Fcрецепторы к иммуноглобулину G. Они способны к фагоцитозу антигенов, которые проникают в эпидермис и дерму, осуществлению их процессинга, и презентации лимфоцитам. Клетки Лангерганса относятся к антигенпрезентирующим клеткам. Доказана их роль в развитии реакций гиперчувствительности (контактный аллергический дерматит, реакции клеточного иммунитета).

Повреждение кожи ведет к образованию ран. Условием заживления раны является восстановление эпидермиса (эпителизация). При нормальных условиях эпителизация происходит за счет деления клеток базального слоя и их миграции в верхние слои кожи под влиянием цитокинов и факторов роста (ІЛ-1, TNF, EGF). Нарушение регуляции пролиферации и дифференцировки кератиноцитов (дисфункция клеток Лангерганса, денервация) ведет к нарушению эпителизации и заживления ран.

В эпидермисе хронической раны определяется усиление пролиферации клеток в базальном слое, утолщение шиповатого слоя, однако барьерные свойства эпидермиса при этом нарушены. Сходные изменения в эпидермисе (гиперпролиферация и нарушение клеточного цикла кератиноцитов) зарегистрированы при псориазе.

Важным компонентом защиты кожи от действия ультрафиолетового облучения являются меланоциты. Их тело локализуется в базальном слое, а цитоплазматические отростки направлены в шиповатый слой. Эти клетки синтезируют, депонируют и секретируют пигмент меланин. Синтез и секреция меланина происходит под влиянием УФО. Выделенный меланин накапливается кератиноцитами преимущественно в зоне над ядром, что обеспечивает антимутационную защиту стволовых клеток и клетокпредшественниц.

3

2

2

Рис. 10. Меланоциты в базальном слое эпидермиса.

Найдите базальную мембрану (1), которая отграничивает эпидермис (2) и сосочковый слой дермы (3). Обратите внимание на клетки с гиперхромными ядрами, которые расположены в базальном слое (4) - меланоциты (5).

187

Эмбриональным источником формирования меланоцитов являются клетки нервного гребня. Их миграция происходит по законам сегментации нейроэктодермы и дерматомов сомитов. Нарушение распространения меланоцитов в пределах каждого сегмента может вести к формированию пигментных полос вдоль всего тела – линий Блашко. Кроме изменения цвета и чувствительности кожи к действию УФО, этот синдром часто сопровождается нарушением течения воспалительного процесса в коже.

Источником образования меланина является аминокислота тирозин. Под действием фермента тирозиназы тирозин превращается в диоксифенилаланин (ДОФА). Фермент ДОФА-оксидаза катализирует реакцию образования меланина из ДОФА. У человека могут быть экспрессированы два типа меланина – эумеланин (черный пигмент) и феомеланин (красный пигмент). Эумеланин является фотопротектором, тогда как феомеланин, наоборот, может способствовать образованию свободных радикалов под влиянием УФО и повреждению кожи. В коже и волосах людей с рыжими волосами, светлой кожей и глазами содержится преимущественно феомеланин, поэтому они подвержены риску солнечных ожогов. Гистохимическая реакция на ДОФА позволяет идентифицировать меланоциты среди других клеток. Дефицит тирозиназы, или ее блокирование в меланоцитах приводит к развитию альбинизма. Повышение пигментации кожи происходит при действии УФО, а также при нарушении метаболизма тирозина, например, при болезни Аддисона, в основе которой лежит дисфункция мозгового вещества надпочечников, вырабатывающих катехоламины из тирозина.

Стимулятором продукции меланина и секреции пигмента является меланоцитстимулирующий гормон (МСГ), который вырабатывают клетки аденогипофиза из проопиомеланокортина. МСГ имеет также мощный иммуномодулирующий эффект.

При УФО и повышении уровня МСГ в меланоцитах происходит активация ферментов синтеза меланина, его накопление и созревание в меланосомах, и перемещение

вотростки, из которых происходит секреция меланина. Обратите внимание, что помимо накопления меланина в кератиноцитах под влиянием УФО, происходит изменение микроциркуляторного русла в сосочковом слое дермы (расширение кровеносных сосудов, интенсификация кровотока, усиление регенераторных свойств). Это связано с выделением меланоцитами биологически активных веществ. Данный факт лежит в основе фототерапии.

УФО является стимулятором синтеза еще одного биологически активного вещества

– витамина D3 или холекальциферола. В меланоцитах кожи происходит первый этап продукции витамина D из холестерина, следующий шаг – образование D2 – осуществляется

впечени, образование окончательной (активной) формы D3 происходит в почках. Витамин D3 является важным регулятором Са2+ гомеостаза, минерализации и ремоделирования костной ткани. Его дефицит вызывает развитие рахита и чаще наблюдается у детей грудного возраста.

Обратите внимание, что меланоциты могут делиться и в постнатальном онтогенезе. При нарушении контроля клеточного цикла этот феномен может вести к развитию неоплазий (опухолей). Опухоли из меланоцитов называют меланомами (меланокарциномами). Причем пигментные клетки могут располагаться как в эпидермисе, так и в дерме.

Осязательные клетки Меркеля также развиваются из клеток нервного гребня, и проникают в эпидермис в эмбриогенезе. Функционально они связаны с чувствительными нервными волокнами. Встречаются в эпидермисе пальцев, кончика носа, эрогенных зонах, осуществляют рецепторную функцию. По размерам клетка Меркеля крупнее кератиноцита. Ее тело расположено в базальном слое эпидермиса, а отростки с помощью десмосом связаны с кератиноцитами.

Помимо рецепторной функции, клетки Меркеля выполняют регуляторную функцию, синтезируя нейропептиды (эндорфины, метэнкефалин, вазоактивный интестинальный полипептид, интерлейкины), которые накапливаются в электронноплотных гранулах цитоплазмы клеток. Эти вещества могут регулировать

188

иммунологические процессы в коже, скорость пролиферации и дифференцирование кератиноцитов, микроциркуляцию в сосочковом слое дермы.

3

4

СТРОЕНИЕ ДЕРМЫ

Дерма состоит из двух слоев: сосочкового и сетчатого. Дерма содержит сальные и потовые железы, корни волос. Дерма обеспечивает трофику эпидермиса, придает коже прочность, определяет ее тургор.

Трофическая функция дермы определяется наличием большого количества сосудов, которые формируют поверхностное и глубокое дермальные сплетения, связанные с наиболее крупными сосудами гиподермального сплетения. Наибольшие по размерам сосуды направляются к коже из гиподермы. Их вертикальные ветви на границе между гиподермой и сетчатым слоем дермы формируют глубокое сосудистое сплетение. От него формируются сети капилляров вокруг волосяных фолликулов, потовых и сальных желез. В сетчатом слое присутствует большое количество артериовенозных анастомозов. Поверхностное (подсосочковое) сплетение расположено на границе между сосочковым и сетчатым слоями и представлено мелкими артериями и артериолами, от которых к эпидермису направляются капилляры сосочков. Последние образуют сосочковые петли, принимая участие в трофике эпидермиса и терморегуляции. Из капилляров кровь поступает в венозные поверхностное подсосочковое и дальше в глубокое дермальное венозное сплетение. Лимфатические сосуды также образуют два сплетения.

Сосочковый слой дермы состоит из рыхлой соединительной ткани с множеством лимфатических и кровеносных сосудов микроциркуляторного русла, а также нервных элементов (волокон и окончаний). Поверхностное расположение развитого бассейна микроциркуляторного русла в сосочковом слое, многочисленные артериоло-венулярные анастомозы определяют интенсивность теплообмена. Среди клеток сосочкового слоя преобладают фибробласты, макрофаги и тканевые базофилы. Сосочковый слой дермы обеспечивает трофику и связь с базальной мембраной эпидермиса с помощью ретикулярных, эластических и специфических якорных фибрилл. При развитии аллергического воспаления возможна массовая дегрануляция тучных клеток, которая сопровождается расширением и увеличением проницаемости сосудов, выходом лейкоцитов (в частности эозинофилов) и продукцией ими медиаторов воспаления и протеаз. Последние разрушают связи между базальной мембраной эпидермиса и волокнами дермы, что может вести к формированию пузырей.

Сетчатый слой дермы образован плотной неоформленной волокнистой соединительной тканью, которая содержит толстые, ориентированные в разных

190

Гиподерма выполняет роль теплоизоляции, депонирует трофические вещества, витамины и гормоны, обеспечивает подвижность кожи. Толщина гиподермы обусловлена состоянием питания, локализацией, а общий характер расположения - влиянием половых гормонов. Вспомните способность белой жировой ткани влиять на поддержание метаболизма, формирование ощущения голода за счет влияния на состояние гипоталамогипофизарной системы благодаря продукции гормона лептина и других биологически активных веществ. Кроме того, в гиподерме располагаются многочисленные клетки- предшественницы, которые могут быть источником репарации дермы при повреждении.

ИННЕРВАЦИЯ КОЖИ Иннервация кожи осуществляется разветвлениями нервов, которые образуют

субэпидермальное и дермальное нервные сплетения. В коже находится большое количество чувствительных нервных окончаний.

Наибольшая площадь свободных афферентных нервных окончаний характерна для эпидермиса и зоны вокруг волосяных фолликулов (корней волос). Несвободные инкапсулированные нервные окончания расположены на уровне эпидермо-дермальной границы (тельца Мейснера) и обеспечивают вместе с клетками Меркеля тактильную чувствительность. Свободные нервные окончания в основном представлены терморецепторами и ноцицепторами (болевыми рецепторами) и расположены преимущественно в эпидермисе. Окончания, связанные с волосяным фолликулом, является механорецепторами. Рецепторы вибрации и давления расположены в глубоких слоях дермы и гиподерме (пластинчатые тельца Пачини). Колбы Краузе дермы могут играть роль терморецепторов.

Рис. 15. Афферентные нервные окончания. Гистологический препарат.

А - свободное нервное окончание в глубоких слоях эпидермиса - механорецепция, терморецепция и ноцицепция (болевая чувствительность); Б - инкапсулированное нервное окончание; В – комплекс клетки Меркеля с нервной терминалью - механорецепция кожи ладоней и подошвы.

Эфферентные нервные окончания иннервируют в основном сосуды кожи (вазомоторные нервы), железы (преимущественно симпатический отдел нервной системы), мышцы, поднимающие волос.

Кроме сенсорной функции нервные окончания играют важную роль в адаптации структур самой кожи к изменениям окружающей среды и обеспечивают нейротрофический и рефлекторный контроль ее деятельности. Например, изменение температуры воздуха определяет активацию терморецепторов, которые запускают вазорегуляторные рефлексы,

193

Источником формирования стержня волоса является волосяная луковица. Она включает:

1)матрицу - расширенную эпителиальную часть волосяного фолликула, вогнутую снизу. На ее внутренней поверхности, расположены недифференцированные эпителиальные клетки-предшественницы и меланоциты, количество и секреторная активность которых определяют цвет волоса;

2)волосяной дермальный сосочек – рыхлая волокнистая соединительная ткань в вогнутой внутренней части матрицы. Содержит сосуды, нервы и специализированные клетки (по некоторым данным - миофибробласты), чувствительные к различным гормонам. Эти клетки выделяют спектр специфических регуляторов, которые индуцируют рост и циклические изменения в волосяном фолликуле.

Недифференцированные клетки эпителиальной матрицы волосяной луковицы дают начало 6 типам клеток, которые хорошо определяются на поперечных срезах волосяного фолликула.

Рис. 18. Особенности строения волосяной луковицы. Обратите внимание, что волосяная луковица растущего волоса расположена в гиподерме (1). Найдите эпителиальную матрицу (2), и в ней меланоциты (3), в вогнутой части луковицы определите волосяной сосочек (4). Определите, что снаружи волосяная луковица, как и весь волосяной фолликул, окружена дермальной сумкой (5).

К ним относятся клетки, которые формируют сам волос (мозговое, корковое вещество и кутикулу) и клетки внутреннего эпителиального корневого влагалища (три типа – см. ниже). Выше луковицы эти структуры окружены наружным эпителиальным корневым влагалищем.

Рис. 19. Структурные компоненты волосяного фолликула.

Волосяной фолликул выше волосяной луковицы образован тремя эпителиальными цилиндрическими структурами:

1)в центре - волос, который формируется и образует на поверхности свободный стрежень;

2)вокруг него внутреннее эпителиальное корневое влагалище, которое обеспечивает фиксацию и регулирует процессы созревания волоса;

3)снаружи – наружное эпителиальное корневое влагалище - модулирует трофику и рост волос. Вокруг эпителиальных структур волосяного фолликула образуется толстая стекловидная мембрана, окруженная волосяной сумкой, представленной соединительной тканью с сетью кровеносных сосудов и нервов.

Стержень волоса включает следующие компоненты:

1) мозговое вещество – образовано клетками центральной части луковицы, состоит из крупных непигментированных клеток, которые расположены в виде монетных столбиков. Клетки содержат в цитоплазме гранулы трихогиалина (предшественника рогового вещества). Полная кератинизация происходит на уровне сальных желез, где образованные чешуйки заполняются мягким кератином;

194

2)корковое вещество – образуется средней частью луковицы, состоит из плоских клеток, которые содержат пигмент и быстро ороговевают. Они накапливают твердый (механически и химически стойкий) кератин, который содержит больше цистина и дисульфидных связей, чем мягкий кератин;

3)кутикула волоса окружает корковое вещество и состоит из клеток, которые превращаются в роговые чешуйки и располагаются в виде черепицы;

4)внутреннее эпителиальное корневое влагалище окружает корень волоса до уровня протоков сальных желез. В его состав входят три слоя: кутикула, внутренний гранулярный

инаружный бледный слои. Кутикула внутреннего эпителиального влагалища похожа по строению на кутикулу волоса, ее чешуйки содержат мягкий кератин, своими краями они связаны с чешуйками кутикулы волоса. Внутренний слой корневого влагалища представлен кубическими клетками, которые содержат гранулы трихогиалина, а в верхних участках – мягкий кератин. Наружный бледный слой образован одним слоем светлых кубических клеток, заполненных мягким кератином;

5)наружное эпителиальное корневое влагалище является продолжением росткового слоя эпидермиса в фолликуле и представлено шиповатым и базальным слоями. Но в отличие от эпидермиса эта структура не содержит клеток Лангерганса и меланоцитов.

Рис. 20. Поперечный срез и слои волосяного фолликула.

Найдите волос (1) и в нем мозговое (а), корковое (б) вещество, кутикулу (в). Определите в составе внутреннего эпителиального корневого влагалища кутикулу (2), зернистый (3) и бледный слои (4). Найдите наружное эпителиальное корневое влагалище и в нем базальный (5) и шиповатый (6) слои. Снаружи от них определите волосяную сумку (7).

Обратите внимание, что волос является динамической структурой. Он растет и подвергается выпадению. Рост волос происходит со средней скоростью 0,35 мм/сут. Этот процесс имеет определенную цикличность и асинхронность в разных участках тела. Изменение волос определяется перестройкой волосяного фолликула и кожи в целом. Продолжительность роста и длина волос варьирует у разных индивидуумов. Это связано с циклом волосяного фолликула, который включает 3 фазы:

1. Фаза активного роста – анаген. В этой фазе находится больше 80% фолликулов, а ее продолжительность может варьировать от 1 до 10 лет. В фазу анаген происходит активация сосочка и клеток матрицы, удлинение фолликула, рост самого волоса.

195

2.Фаза регрессивных изменений – катаген. Проявляется остановкой роста и редукцией волосяного фолликула. При этом происходит прекращение деления клеток матрицы, исчезновение отростков меланоцитов, разрушение внутреннего корневого влагалища, сокращение фолликула до уровня перешейка с сохранением зоны стволовых клеток. Продолжительность этой фазы составляет 2-3 недели.

3.Фаза покоя – телоген. Стержень волоса может остаться в укороченном фолликуле, его выпадение происходит при расчесывании и других манипуляциях с волосами. Продолжительность этой фазы может составлять 100 суток.

1.Андрогены усиливают рост волос в андроген-зависимых зонах, однако на голове, наоборот, ухудшают. При продолжительном их действии вызывают необратимую миниатюризацию фолликулов, что ведет к облысению (алопеции).

2.Эстрогены - замедляют рост, удлиняют фазу анаген.

3.Кортизол - тормозит начало фазы анаген.

4.Тироксин - ускоряет начало фазы анаген.

Характеристики волос во многом зависят от структуры волосяных фолликулов. Так, волосяные фолликулы длинных волос крупные, их волосяные луковицы расположены в глубине гиподермы. Пушковые волосы характеризуются наличием мелких (миниатюрных) по диаметру и длине волосяных фолликулов, в их стержне отсутствует мозговое вещество. Андрогенная алопеция сопровождается не исчезновением волос из волосистой части главы, а уменьшением волосяных фолликулов и заменой длинных волос на пушковые.

ГИСТОФИЗИОЛОГИЯ САЛЬНЫХ ЖЕЛЕЗ Сальные железы – простые альвеолярные с разветвленными концевыми отделами,

которые секретируют смесь липидов – кожное сало, покрывающее поверхность кожи,

196

Нарушение химического состава кожного сала сопровождается развитием условно патогенной флоры и может привести к развитию воспалительного процесса в зоне волосяной воронки (акне).

Ноготь является эпителиальной структурой, которая лежит на дорзальной поверхности дистальной фаланги пальца. В нем различают ногтевую пластинку и ногтевое ложе.

Ногтевая пластинка состоит из многочисленных слоев роговых чешуек, которые содержат твердый кератин и лежат на ногтевом ложе. Проксимальная ее часть – корень ногтя – находится в задней ногтевой щели и покрыта эпинихием. Свободный (дистальный) край пластинки лежит над подногтевой пластинкой (гипонихием).

Ногтевое ложе состоит из базального и шиповатого слоев клеток и лежит под ногтевой пластинкой. Оно образует продольные эпидермальные гребешки, которые чередуются со складками подлежащей дермы, содержащей сосуды, эластические и коллагеновые волокна, которые крепко фиксируют ее к надкостнице фаланговых костей. Рост ногтя происходит за счет клеток матрицы. Ее образуют недифференцированные клетки проксимальной части ногтевого ложа. Новообразовавшиеся клетки передвигаются к корню ногтя, где быстро ороговевают.

Рис. 23. Строение ногтя: А – схема, Б – гистологический препарат. Найдите ногтевую пластинку (1); ногтевое ложе (2);корень ногтя (3); эпинихий (4); свободный край (5); матрицу ногтя (6).