Я познаю мир. Анатомия

Пахневич Алексей Валентинович

Анатомия человека

 

 

Венец природы

История этой главы началась около 100 тысяч лет назад, когда на планете Земля появился человек разумный (Homo sapiens), то есть тот вид, к которому относимся и мы. Нас отделяют сотни поколений от первого человека, которого природа наделила удивительной способностью мыслить, заранее обдумывать свои поступки и их последствия. Правда, и до сих пор человек не всегда пользуется этой способностью...

Эволюционный ряд предков человека:1 – ардипитек; 2 – австралопитек; 3 – человек умелый; 4 – человек прямоходящий; 5 – неандерталец: 6 – человекразумный

Эта уникальная способность позволила человеку значительно улучшить свои условия жизни: сначала придумать стрелу, колесо, плуг, нож, хижину, а потом многоэтажный дом, самолет, автомобиль, космический корабль и, как это ни печально, ядерное оружие. Но вы спросите, что же объединяет нас, людей XXI века, и первобытных людей, одетых в шкуру и пользующихся каменными орудиями? Ведь прошли тысячи лет, за это время могло же что–то измениться. И да и нет. Время не проходит бесследно ни для одного вида живых существ, что–то обязательно меняется. И тем не менее если было бы возможно сравнить анатомию человека современного и первобытного, то отличия оказались бы несущественными. Часто именно анатомия позволяет сравнить различные виды и роды живых организмов, чтобы сделать заключение об их родстве.

Человек разумный – всего лишь один вид из многомиллионного разнообразия видов живых существ, которые живут вокруг нас. Казалось бы, всего один вид, изучить который за многие века можно было бы досконально, тем более что в настоящее время существует множество новых технологий. Но эта задача оказалась не столь простой, как кажется. Маленькая одноклеточная амеба, размером не более 700 мкм, состоит из целого набора органелл, а те, в свою очередь, из множества образующих их органических веществ, а человек состоит из многих миллионов клеток, подобных амебе. У каждой есть своя функция, каждая чем–то занята.

Каждый из органов имеет своё место, каждый делает свою работу. А ведь все они ещё и связаны друг с другом! Поэтому мы и до сих пор не знаем всего о человеке, а, между тем, знание это нам необходимо, прежде всего в медицине. Врач должен не только представлять, где находится сердце или почка, но и знать, какие процессы связаны с этими органами. А причина заболевания иногда кроется всего Лишь в какой–нибудь группе клеток. Поэтому изучение человеческого организма происходит на самых разных уровнях: от клетки до системы органов.

 

Чем человек отличается от растения

Чем человек отличается от высших растений – папоротников, хвощей, плаунов, голосеменных и цветковых? Вы, наверное, скажете: абсолютно всем. Но давайте рассмотрим этот вопрос с самого первого уровня строения человека и растений, с уровня клеток и тканей. Человека, как и всех других животных, отличает от растений одна важная особенность.

У высших растений, как и у животных, есть транспортные системы. В царстве животных это чаще всего кровеносная система. У растений – ксилема (древесина) и флоэма (луб, живая часть коры). Каркас тела человека и позвоночных животных составляют кости, у беспозвоночных – плотные клеточные мембраны, панцири, раковины. У растений тоже есть такая опора – это механическая ткань. И вот в строении этих тканей заключается существенная разница между этими живыми организмами. Ксилему, которая переносит минеральные вещества и воду, образуют сосуды или трахеиды – полые мертвые клетки, которые у цветковых растений соединяются вместе в единые трубки. Механическая ткань высших растений – склеренхима – тоже сложена мертвыми клетками с утолщенными стенками. В этих клетках и заключается главное отличие царства животных от царства растений: у последних они мертвые, а у животных живые. Если в организме человека отмирают какие–то клетки, они сразу же уничтожаются иммунными клетками и заменяются другими клетками. Если отмирает сразу множество клеток, начинается воспалительный процесс, гангрена. А растения живут себе и живут. Большая часть ствола дерева – внутренние слои древесины – в основном состоит из мертвых клеток, а деревья живут сотни лет!

Склереиды растений: А – ветвистая склереида из листа кувшинки; Б – каменистые склереиды из мякоти груши; 1 – утолщенные стенки; 2 – полость , в которой находилось живое содержимое клетки до того , как она отмерла; 3 – каналы в утолщенной стенке , связывавшие клетки друг с другом

 

Горизонтальный перенос

Каждое живое существо на нашей планете имеет наследственную информацию, записанную в молекулах ДНК и РНК, будь то неклеточный вирус, бактерия или человек. Она состоит из набора генов, кодирующих различные признаки организмов, и передается по наследству. У вирусов это просто молекула ДНК или РНК, у бактерий – кольцевая бактериальная хромосома, основой которой является ДНК, у эукариот – ядерных организмов – это целый набор хромосом. При этом у каждого вида есть свой особый набор хромосом и, следовательно, генов, которыми он может обмениваться с особями своего вида в процессе размножения. Попадание генов разных видов друг к другу, казалось бы, исключено. Хотя все же в природе существуют гибриды между близкородственными видами, например гибрид лошади и осла – мул, белуги и стерляди – бестер. Но, как правило, подобные гибриды нежизнеспособны или бесплодны.

Строение ДНК и упаковка ее в хромосоме (схема с переменным масштабом):

1 – азотистые основания , соединяющие две ветви спирали (наибольшее увеличение); 2 – двойная спираль; 3 – клубочек из белков–гистонов, на которые накручивается нить ДНК; 4 – гистоны; 5 – спираль третичного уровня; 6 – петли ДНК , складывающиеся в хромосому; 7 – хромосома (наименьшее увеличение); 8 – плечо хромосомы; 9 – центромера , соединяющая плечи хромосомы

Тем не менее гены вирусов, растений, бактерий могут проявиться в геноме (наследственной информации) животных и человека, и наоборот. Как же возможен такой фантастический процесс? Объяснения этому могли появиться только начиная с 1952 года, когда американские исследователи Дж. Ледеберг и Н. Циндер открыли очень интересный процесс.

Вирус, попадая в клетку бактерии или ядерного организма, встраивает свою ДНК в ДНК «хозяина» и «заставляет» клетку делать с вирусной ДНК все новые и новые копии. Выходя из клетки, вирусные ДНК могут «прихватить» с собой некоторые гены ДНК хозяина. Эти фрагменты ДНК попадают в новые организмы, в том числе неродственные изначальному. Такой процесс получил название «горизонтального переноса», в отличие от «вертикального переноса» наследственной информации, который осуществляется от предка к потомку. Так, с помощью вирусов, фрагменты ДНК одних организмов могут попасть в другие, порой относящиеся к другому семейству, классу, типу, а то и царству.

«Горизонтальный перенос» у бактерий:

I – вирус; 2 – бактерия вида А; 3 – ДНК вируса; 4 – ДНК бактерии; 5 – вирус проникает в клетку; 6 – ДНК вируса встраивается в ДНК бактерии; 7 – клетка производит новые вирусные частицы, которые «захватывают» с собой фрагменты бактериальной ДНК; 8 – новая вирусная частица; 9 – бактерия вида Б; 10 – вирус проникает в клетку;

II – ДНК вируса встраивается в ДНК бактерии, принося гены бактерии вида А; 12 – перенесённый фрагмент ДНК

Наиболее хорошо этот процесс изучен на примере бактерий. Иногда значительная часть ДНК бактерий несет встроенные чужие (как правило, вирусные) участки. Например, в ДНК бактерии Pseudomonas aeruginosa доля «чужой» наследственной информации составляет 14,8%. Не случайно считается, что горизонтальный перенос играет далеко не второстепенную роль в видообразовании у бактерий.

А насколько распространен горизонтальный перенос у животных? Этот вопрос пока не исследован. Хотя известно, что, например, у человека целые участки хромосом являются «молчащими», то есть с них не происходит никакого синтеза РНК, а значит, и белков. Возможно, среди этих «молчащих» участков и находятся вирусные и другие чужие ДНК. Также не исключено, что часть генов, которые функционируют в нас, вовсе не наши, а «чужие».

 

Дышите глубже

В течение дня мы едим, спим, ходим, едем в транспорте, читаем, пишем и т. д. При этом ни на секунду не задумываясь о том, что мы ещё и дыйщм. Процесс этот регулируется самыми разными способами. В стволе головного мозга находятся нервные центры, которые посылают импульсы к мышцам грудной клет

ки, заставляя их или сокращаться, или расслабляться. В зависимости от сокращения или расслабления мышц происходит вдох или выдох. Процесс этот обладает определенным ритмом. Но это не единственный регуляторный механизм дыхания.

Нервная регуляция дыхания (схема):

1 – пневмотаксический центр; 2 – центр выдоха; 3 – центр вдоха; 4 – нервы , идущие от рецепторов растяжения в лёгких; 5,6 – нервы, идущие к межрёберным мышцами и диафрагме; 7 – синапсы (места соединения разных нервных клеток). При вдохе рецепторы в лёгких, реагируя на растяжение, посылают сигнал в центр выдоха, который дает команду мышцам «на выдох» (б). Одновременно отправляется тормозящий сигнал (в) центру вдоха и активирующий сигнал в пневмотаксический центр (г , д), откуда импульс возвращается (е) в центр выдоха и тормозит его деятельность . Из–за этого в центр вдоха перестает посылаться тормозящий сигнал и он даёт мышцам команду «на вдох» (ж).

Если кто–нибудь из вас нырял под воду, то наверняка помнит, что при этом приходится задерживать дыхание. Ритмичный процесс, регулируемый стволовыми нервными центрами, нарушается. В принципе, задержать дыхание или, наоборот, сделать очень глубокий вдох можно не обязательно под водой, а просто тогда, когда захочется. При желании мы можем дышать часто, редко, глубоко, поверхностно, – получается, что, кроме непроизвольной, есть и произвольная регуляция дыхания.

Есть и другие механизмы регуляции легочного дыхания – химические. В основе их лежит величина концентрации веществ в крови. Особенно активным веществом в этой регуляции является один хорошо знакомый всем газ – углекислый (СОг). При увеличении его концентрации в крови центры дыхания посылают сигнал мышцам, участвующим в дыхании, что необходимо сделать вдох. Недаром, когда мы задерживаем дыхание, через небольшое, время нам нестерпимо хочется сделать вдох. Поэтому углекислый газ ещё называют физиологическим стимулятором дыхания.

 

Чем отличается жабра от легкого

Большинство органов дыхания животных устроены по одному принципу: это орган, пронизанный густой сетью сосудов, поверхность которого всегда должны быть влажной. Высыхание приведет к остановке диффузии газов, и животное погибнет от удушья.

Типичный орган дыхания – это жабры. Они есть и у моллюсков, и у червей, и у ракообразных, и у рыб, и даже у личинок амфибий. Жабры – незаменимый орган дыхания в воде. Но стоит обладателю жабр попасть на сушу, его ждет неминуемая смерть от высыхания жабр. Одно из хорошо известных вам исключений – мокрица. У этого ракообразного жабры располагаются на брюшной стороне и прикрыты жаберными крышками, под которыми сохраняется высокая влажность. Но все же и мокрица живет только в сырых местах, не решаясь контактировать с сухим воздухом.

Поверхность легких, через которую идёт газообмен, также должна быть постоянно влажной. Но в данном случае эта задача облегчается тем, что поверхность легких «ввернута» внутрь тела.

Для увеличения этой поверхности лёгкие внутри разделены на множество маленьких пузырьков – альвеол. Их внутренняя поверхность тоже влажная, пронизанная густой сетью сосудов. И таких пузырьков в наших легких тысячи. При этом легкие также боятся высыхания, как жабры, но у сухопутных животных, в том числе человека, существует эффективная система экономии влаги.

Воздух, несущий кислород, попадает сначала в нос, где происходит его очищение от всевозможных бактерий и вирусов. Далее, проходя по лабиринтам носоглотки, он увлажняется и нагревается, поэтому даже зимой поступает в легкие теплым. Из гортани по трахее, а затем бронхам и бронхиолам он поступает в альвеолы. И когда при выдохе воздух, обогащенный углекислым газом, проходит весь этот путь в обратном направлении, те же структуры задерживают влагу, уменьшая её потери. Поэтому наши легкие в условиях наземной среды не высыхают. И не только у нас, но и у всех четвероногих позвоночных.

Альвеолы лёгких: 1 – кровеносные сосуды;2 – бронхиолы; 3 – альвеолярные пузырьки

Особую систему дыхания приобрели насекомые. У них нет ни жабр (своеобразные жабры есть только у некоторых личинок водных насекомых), ни легких. И тем не менее они прекрасно чувствуют себя на суше, активно передвигаются и даже летают. А ведь полет требует большого расхода энергии и, следовательно, большого количества кислорода. Решение оказалось простым и оригинальным.

В качестве органа дыхания послужили покровы насекомых. Но не сами они, а их производные. На поверхности тела этих членистоногих есть отверстия, называемые дыхальцами. Через них воздух поступает в тело животного. Далее он следует по часто ветвящимся трубочкам, в основе которых, как и в основе панциря, находится полисахарид – хитин. Хитиновые трубочки настолько сильно ветвятся, что кислород из воздуха поступает буквально в каждую клетку тела. Чтобы противоположные стенки трубочек не спадались, на всем их протяжении есть хитиновые кольца–утолщения, также они добавляют прочности.

Трахеи насекомых:А – участок трахеи; Б – участок трахеи при сильном увеличении; В – концевая клетка трахеи; 1 – эпителий; 2 – хитиновая кутикула; 3 – кольцевые или спиральные утолщения; 4 – трахея; 5 – трахеолы (тончайшие ответвления , подводящие кислород к каждой клетке)

Трахея есть у человека. Это крупная трубка, гораздо больше трахей насекомых. Она соединяет гортань и легкие и необходима для транспорта воздуха. Как и трахеи насекомых, она укреплена утолщениями в виде полуколец, не дающими ей спадаться. Но они не хитиновые, а хрящевые. Трахея ветвится на бронхи, а те, в свою очередь, на бронхиолы. Всё это тоже трубки, но меньшего диаметра. Они выполняют транспортную функцию так же, как трахеи насекомых.

Трахея человека: 1 – хрящевые полукольца , поддерживающие трахею; 2 – бронхи

Трахеи есть и в мире растений, у покрытосеменных и продвинутых голосеменных. Это трубки, образованные мертвыми клетками, которые отвечают за транспорт воды и минеральных веществ. Возможно, трахеями их назвали ещё и потому, что они несут различные утолщения на своих стенках – прямо как трахеи насекомых, позвоночных животных и человека.

Трахеи растений: 1 – утолщения клеточных стенок; 2 – поры

 

Человек и регенерация

Человеческий организм очень сложен и состоит из великого множества различных клеток. Любые нарушения и повреждения в строении органов могут привести к очень тяжелым и необратимым последствиям. Например, потеря конечности – руки или ноги – утрата невосполнимая, у человека не может

вырасти новая. В то же самое время у других позвоночных животных, например ящериц, заново вырастает часть хвоста, а у тритонов – даже оторванные ноги. Процесс восстановления потерянных тканей или органов называется регенерацией. С ней вы уже познакомились на примере беспозвоночных животных.

Ошибки регенерации: на месте оторванной ноги у тритона вырос хвост

Несмотря на то, что у людей новые конечности не вырастают, регенерация свойственна и человеку и другим млекопитающим. Заживление ран, восполнение кровопотерь – это тоже регенерация. Давайте рассмотрим подробнее типы регенерации у человека.

 

Словно тритоны

Ткани нашего организма состоят из высокоспециализированных клеток, которые имеют особое строение для выполнения определенных функций. В норме они не делятся и не могут потерять специализацию, хотя изначально наш организм строился совсем из других клеток, не дифференцированных. Из них и формируются специализированные клетки, а обратный процесс является патологией возникает раковая опухоль.

Несмотря на то, что большая часть клеток организма выполняют свою функцию, остаются в организме человека и «первородные» неспециализированные клетки, способные к делению, – стволовые клетки. Это они замещают в случае повреждения ткани погибшие клетки. При этом запускается механизм специализации клетки. Без этих клеток не смогла бы постоянно обновляться кожа, поверхностный слой которой мертвеет и слущивается. В процессе роста организма число стволовых клеток уменьшается.

Есть в теле человека некоторые ткани и органы, которые могут активно, восстанавливать свои клетки, то есть осуществлять регенерацию. В первую очередь это кровь. Ведь клетки крови постоянно обновляются: старые уничтожаются, а новые появляются из стволовых клеток костного мозга. Этот процесс идет очень активно и быстро.

В другом случае восстанавливается очень важный орган нашего организма, обезвреживающий различные ядовитые вещества, болезнетворные микроорганизмы, вырабатывающий желчь. Вы, наверное, догадались: это печень. Способность самовосстанавливаться у печени просто фантастическая. При удалении 3/4 печени оставшаяся четверть восстанавливает недостающую часть. А у одной лабораторной крысы треть печени удаляли 12 раз, и печень каждый раз восстанавливалась. Этим удивительным свойством пользуются врачи, удаляя пораженные различными болезнями доли печени без опасений за последствия.

Печень:1 – связка, поддерживающая печень; 2 – левая доля печени; 3 – правая доля печени; 4 – печёночный проток; 5 – пузырный проток; 6 – желчный пузырь; 7 – поджелудочная железа; 8 – двенадцатиперстная кишка

 

Органы с заплатками

К сожалению, большинство органов не наделены такой способностью к активной регенерации. У некоторых она очень «скромная» и ограниченная, у других регенерация такого типа вообще невозможна. Это, например, два важнейших органа – сердце и головной мозг (впрочем, вся нервная система не способна регенерировать).

На определенном этапе развития организма число клеток сердца и мозга достигает необходимого количества. Они активно функционируют, а стволовые клетки в этих органах просто исчезают. Значит, число клеток в сердце и головном мозге постоянно? Увы, это не так. И нейроны, и кардиоциты погибают. Особенно крупные потери сердце или мозг несут в результате нарушения кровообращения в их тканях. Если такое случается в головном мозге, то у человека происходит инсульт, а если в сердце – инфаркт.

Часть клеток погибает, при этом число погибших клеток зависит от степени нарушения кровообращения. Это очень негативно сказывается на работе этих органов, может даже приводить к смертельному исходу. Погибшие клетки убирает иммунная система. Но что же остается на их месте, если стволовых клеток нет? Пробелы в нервной или сердечной ткани замещаются соединительной тканью, клетки которой мигрируют на место трагедии.

Конечно, хорошо, что ни в мозгу, ни в сердце не остается «дырки», но соединительная ткань не может заменить кардиоциты или нейроны. Она не способна генерировать и проводить нервный импульс, не способна сильно растягиваться или сжиматься. По сути дела, в поврежденном органе образуется заплатка, а точнее – рубец, который не выполняет функцию основной ткани. Значит, часть сердца или мозга просто выходит из строя. При этом та часть организма, которую контролировал погибший участок мозга, перестает подчиняться человеку. Так происходит паралич конечностей, отдельных мышц, слуха, речевых центров и т. д. Нелегко работать и «заплатанному» сердцу.

Сердце: I – плечемозговой ствол аорты; 2 – левая общая сонная артерия; 3 – левая подключичная артерия; 4 – артериальная связка (бывший боталов проток); 5 – лёгочный ствол; 6 – левое ушко; 7 – кровеносные сосуды сердца; 8 – левый желудочек; 9 – верхушка сердца; 10 – правый желудочек;II – венечная борозда; 12 – правое предсердие; 13 – артериальный конус; 14 – аорта; 15 – верхняя полая вена

Такой тип замещения одной ткани другой тоже называется регенерацией. И она может происходить в различных органах тела, даже в печени с её уникальной способностью к самовосстановлению. Это происходит в том случае, когда в печени происходит какой–то воспалительный процесс, вызванный инфекцией или поступлением в организм большого количества токсических веществ. Клетки печени – гепатоциты – гибнут, а на их месте появляется все та же соединительная ткань, которая не выполняет функции гепатоцитов. То есть, несмотря на целостность органа, час'ть его перестает функционировать. Такое заболевание называется циррозом печени и может привести к смерти.

 

Рецепт по выращиванию зуба

Как же быть, если уникальной способностью восстанавливать свои клетки обладают лишь некоторые органы и ткани, да и то при определенных условиях? У земноводных регенерация происходит за счет того, что процесс клеточной специализации поворачивается вспять и дифференцированные, выполняющие определенную функцию клетки становятся стволовыми.

Подобный механизм возможен и в организме человека, и иногда он происходит. Но клетки такого происхождения сразу же уничтожаются иммунной системой, а если не уничтожаются, то из них образуется раковая опухоль.

Значит, выхода нет? На помощь приходит современная медицина. Например, из пуповины новорожденных детей, которая при рождении отрезается, собирают драгоценные капли крови. Они богаты стволовыми клетками. Из них делают препараты, которые в случае необходимости можно ввести для активизации процессов регенерации. Сейчас даже создаются банки стволовых клеток детей, полученных из пуповинной крови во время рождения. Если кому–то из детей, чья кровь хранится в этом банке, понадобятся стволовые клетки для излечения от тяжелой травмы или болезни, их можно ввести ему и таким образом спасти жизнь. В настоящее время ученые–медики уже научились регенерировать женские половые органы: яичник, матку и их части.

Исследователи считают, что в скором будущем возможно будет таким методом лечить несрастающиеся переломы. Например, если между двумя частями кости руки отсутствует большой фрагмент, который был разрушен, в ход могут быть пущены стволовые клетки. Они достроят недостающий участок кости и спасут руку от ампутации. Некоторые специалисты уже научились, используя искусственный каркас и посаженные на него стволовые клетки, создавать биопротез кости.

На искусственных матрицах ученые–медики уже способны выращивать роговицу глаза, сухожилия, участки кожи, необходимые для лечения ожогов.

Есть надежда на то, что стволовые клетки можно будет использовать и в стоматологии. Американские исследователи под руководством Доминика де Паола вырастили из стволовых клеток поросенка зуб. Причем вырастили они его в челюсти крысы. Первоначально зуб никак «не хотел» расти. Пересаженные в челюсть стволовые клетки не давали эффекта. Тогда из биополимера был создан каркас зуба, по которому и начался рост. В результате в челюсти крысы вырос зуб поросенка. А что если подобное «биопротезирование» через несколько лет станет постоянно практикующимся приемом в стоматологии? Больше не нужно будет делать протезы зубов и иметь во рту мертвые зубы.

Есть и другой прием. Стволовые клетки не пересаживаются больному, а из них в лаборатории создается культура клеток, необходимая в каждом определенном случае. Так, больным, перенесшим инсульт головного мозга, в место поражения нервной ткани была введена культура нейронов, созданных из стволовых клеток раковой опухоли. В результате у исследуемых больных наблюдалось восстановление утерянных функций, и ухудшения ни у кого из них не последовало.

В настоящий момент из стволовых клеток ученые умеют не только выращивать отдельные клетки и ткани, но даже целые органы (не говоря уже об овечках).

Но можно попробовать исцеление больного и совсем другим путем. Ученые обнаружили, что некоторые вещества находятся в строго определенных органах. Это было выяснено при помощи меченых радиоактивных изотопов. Таким образом, помощь тому или иному органу можно направлять адресно.

Происходит это следующим образом. Биомолекулы (они называются органопрепаратами), способствующие регенерации, вводятся в организм больного человека. Они направляются именно в тот орган, где обычно находятся и которому в данный момент нужна помощь. Затем в этом органе активизируется развитие стволовых клеток, а метаболизм специализированных клеток нормализуется.

Перспективы использования препаратов стволовых клеток, выращенных «в пробирке» органов и органопрепаратов заманчивы. Но всё же пока все методы регенерации находятся на стадии эксперимента. Стволовые клетки могут спасти человеку жизнь, но могут и привести к образованию раковых опухолей. Как добиться гарантии того, что стволовые клетки не выйдут из–под контроля, – основная научная проблема современных исследований.

 

Почти сказочный теремок

Вот прошел по улице человек – всего лишь один представитель вида Homo sapiens. А на самом деле по улице проследовал настоящий «многоквартирный дом» с миллионами жильцов. Кто же живёт в этом волшебном теремке? Неужто человек заражен таким числом паразитических червей или других паразитов? Нет, «ходячим общежитием» является любой здоровый человек. Правда, становится он таковым не с самого рождения.

Человек заселен множеством микроорганизмов, в основном одноклеточных. Их по меньшей мере в десять раз больше, чем собственно клеток тела. Микроорганизмы обитают на поверхности кожи, в ротовой полости, в глазах, мочеполовых и дыхательных путях, в пищеварительном тракте;

В кишечнике человека живут всевозможные бактерии, грибы (например, дрожжевые), простейшие (например, амебы). Причем многие из них (не менее 90%) могут жить исключительно в бескислородных условиях. Больше всего симбиотических простейших находится в толстом кишечнике – около 500 видов, совсем немного – в тонком. Эти организмы не просто распрекрасно живут в кишечнике человека, питаясь той пищей, которая в него попадает, но и приносят несомненную пользу. Причем делают не одно полезное дело, а несколько. Прежде всего, симбиотические микроорганизмы помогают человеку переваривать пищу. Они защищают человека от вредоносных гостей – болезнетворных бактерий и вирусов, которые вызывают тяжелые заболевания. Если бы не симбиотические организмы, которых ещё называют симбиотической, или кишечной, флорой, мы болели бы всякими кишечными инфекциями гораздо больше. Помимо этого, бактерии дезактивируют различные токсические вещества, вырабатываемые патогенными собратьями и поступающие в организм с пищей. Например, амины (в том числе вызывающий аллергию гистамин), нитраты, фенолы, пестициды, лекарственные средства, соли тяжелых металлов и различные органические токсины.

Кроме того, микроорганизмы выделяют биологически активные вещества, полезные для организма человека, например витамины группы В и К. Эти малюсенькие квартиранты улучшают иммунитет человека. И кишечнику, видимо, живется с этой флорой неплохо, так как она ещё нормализует сокращательные движения кишечника, или перистальтику. Очень важную роль играют друзья–симбионты и в обмене желчных кислот.

Так кто же все–таки живет в нашем кишечнике? Все микроорганизмы нашего кишечника можно разделить на несколько групп. В первую входят главные наши друзья и помощники – бифидобактерии (например, бифидобактериум, некоторые виды клостридиума и эубактериума), лактобациллы (например, лактобациллюс) и пропионовокислые бактерии (нацример, пропионибактериум). Есть среди преобладающих симбионтов и очень сомнительные «друзья». Это бактероиды (например, фузобактериум). В благоприятных условиях они – «друзья», но чуть что меняется, они первые вызывают воспалительные болезни, например аппендицит.

Есть ещё и вторая группа – сопутствующих, или условно–патогенных, микроорганизмов (это кишечные палочки, энтерококки). С этими тоже нужно быть начеку. Если их в кишечнике станет больше 5% – жди беды, они внедрятся в ткани кишечника и устроят в организме инфекционный воспалительный процесс.

Последняя группа также представлена условно–патогенными микроорганизмами, она называется транзиторной. Если вся остальная микрофлора формируется годами в течение жизни, то эти вселенцы попадают извне. Их около 0,01% от всех микроорганизмов. Это различные бактерии – некоторые виды клостридиума (например, синегнойная палочка), стафилококки, энтеробактер и т. д., а также грибы, например рода кандида. Они тоже могут наделать вреда, но обычно обезвреживаются дружественными симбионтами.

Если благоприятная среда обитания друзей–симбионтов нарушена, начинают расцветать всякие микробы–предатели – условно–патогенная флора. Такое заболевание называется дисбактериоз. При нарушении нормального состава кишечной флоры может возникать аллергия, различные заболевания желудочно–кишечного тракта, понижение иммунитета, интоксикация организма за счет развития гнилостных процессов и т. д.

Кишечная флора – это не просто скопище микробов, это настоящая отлаженная за тысячи лет экосистема. Те же антибиотики действуют на нее не с той же силой, с какой они действуют на штамм микроорганизмов, выращенных в искусственных условиях. Причем экосистема толстого кишечника, как мы выяснили ранее, весьма разнообразна в плане видов микробов. По числу видов беспозвоночных животных Белое море превосходит микрофлору одного человека всего лишь в три раза.

 

Лимфатическая система

Эта система органов зачастую забывается и кажется второстепенной. Но ничего второсортного в организме нет. Большая часть этой системы – лимфатические сосуды, которые начинаются густой сетью капилляров и следуют по всему организму вслед за венами, а в итоге впадают в них. Они наполнены особой жидкостью – лимфой. Стенки сосудов, в отличие от вен и артерий, очень тонки, ведь давление здесь невелико. Лишь некоторые наиболее крупные из них имеют мышечные волокна в своих стенках и клапаны, как вены. В отличие от кровеносных сосудов, лимфатические с одного'конца слепо замкнуты. Иногда сосуды образуют узлы, которые также называются лимфатическими. Если маленькие по массе вещества, например неорганические соединения, жиры, некоторые белки, свободно проходят через мембраны сосудов и не задерживаются в узлах, то крупные частицы, содержащиеся в лимфе, в узлах отфильтровываются.

Зачем нужна лимфатическая система?

Лимфатическаясистема: 1 – лимфатические сосуды;2 – лимфатические узлы

Одна из основных её функций кажется маловажной. Она контролирует количество жидкости в окружающих тканях и кровотоке и образуется из тканевой, или межклеточной, жидкости. На самом деле эта миссия очень важна, ведь от количества жидкости в крови напрямую зависит артериальное давление. Как и вены, лимфатические сосуды не имеют сильной мышечной стенки. Поэтому, чтобы ток лимфы был направлен в определенном направлении и она не возвращалась назад, обратный путь ей преграждают клапаны. Способствуют продвижению лимфы и скелетные мышцы. Сокращаясь, они проталкивают её вперед, ведь сама лимфа течет чрезвычайно медленно.

Через лимфу происходит транспорт некоторых питательных веществ, например жиров. Жиры и некоторые другие вещества просто не способны перейти из межклеточного пространства в капилляр, и в этом случае на помощь приходит лимфатическая система. Она «забирает» и транспортирует их.

Но и это не последняя из функций лимфатической системы. Лимфатические узлы – место рождения особых клеток, очень похожих на амеб, – это лимфоциты. Даже из их названия можно понять, откуда они происходят. Правда, образуются они не только в лимфатических узлах, но ещё в селезенке, миндалинах, аппендиксе, костном мозге, вилочковой железе. Лимфоциты выполняют функцию защиты организма от чужеродных клеток. Они выделяют особые вещества, антитела, которые обезвреживают чужака и убивают его. Побеждая противника, лимфоцит запоминает его признаки, и если в организм человека вновь попадает та же бактерия, то защитная реакция возникает сразу же, так как лимфоциты уже «знают», как бороться со знакомым недругом. Это явление называется иммунитетом, так что лимфоциты и лимфатические узлы являются частью иммунной системы.

Лимфатический узел: 1 – выносящие сосуды;2 – капсула лимфатического узла; 3 – приносящиесосуды

 

Под строгим самоконтролем

Чтобы получать информацию из окружающей среды, недостаточно таких хорошо известных вам органов чувств, как глаза, нос, уши. Мозг должен получать информацию со всей поверхности тела человека. Поэтому вся наша кожа пронизана рецепторами, которые участвуют во взаимодействии организма и окружающей среды. Она, словно поверхность тела фантастического робота, напичкана датчиками. И это только кожа. Но рецепторы располагаются и внутри наших тел, в мышцах, сосудах, внутренних органах. Обо всех этих, казалось бы, малюсеньких и, значит, незначительных органах чувств и пойдет речь в нашем рассказе.

Дотроньтесь до руки пальцем. Вы почувствовали прикосновение. Это действие органов чувств в обыденной жизни мы не замечаем.

Прежде всего, вы коснулись еле заметного волоска на коже. В толще кожи его стержень, словно лиана, оплетает рецептор волосяного фолликула. Изменение положения волоска регистрируется этим рецептором, и эта информация поступает в центральную нервную систему. Но даже если на поверхности кожи нет волоска или он удален, прикосновение к коже все равно чувствуется, потому что под эпидермисом располагается ещё не менее пяти типов кожных рецепторов. Одни из них похожи на пластинки, другие – на мельчайшие веретенца, третьи имеют овальную форму. Даже малейшее давление на кожу ими регистрируется. Такой тип рецепторов, которые улавливают механическое воздействие, называются механорецепторами. Среди них есть рецепторы скорости и ускорения, вибрации, силы.

Кожа млекопитающих: 1 – эпидермис; 2 – дерма; 3 – жировая клетчатка; 4 – потовая железа; 5 – сальная железа; 6 – рецепторы;7 – нервы

Здесь же, в коже, есть ещё одна группа рецепторов – терморецепторы. Они ответственны за восприятие внешних температур. Если вы схватитесь за горячее, вы тут же отдернете руку, а взяв в руки сосульку, почувствуете холод. Поступающая от терморецепторов информация ограждает нас от неверных, способных причинить вред действий. Благодаря им мы не поджариваем руки и вовремя одеваемся, чтобы не замерзнуть.

Но и это ещё не все рецепторы, которые есть в человеческом теле. Кожа – это лишь одно место локализации наших нервных датчиков. Гораздо большее пространство, которое нужно проконтролировать, находится внутри человеческого тела.

Представьте, человек с закрытыми глазами берет гантель и хочет согнуть руку в локте. По сути дела, он дает произвольную команду мозгу сделать это движение. То есть из одного отдела мозга, в котором рождаются мысли, человек посылает команду в другой, двигательный отдел. Команда от мозга идет к мышцам, рука сгибается. Но как человек узнает, до какого уровня рука согнулась, ведь глаза–то закрыты? Здесь главную роль сыграют рецепторы, которые находятся’ в мышцах руки. Они называются проприорецепторами. Располагаясь в мышцах, суставах, сухожилиях, проприорецепторы регистрируют мышечную нагрузку, движения и положение тела человека.

Работа проприорецепторов: 1 – мышца; 2 – проприорецепторы в мышечной ткани; 3 – чувствительный нейрон (нервная клетка); 4 – тело нервной клетки; 5 – белое вещество спинного мозга; 6 – серое вещество спинного мозга; 7 – промежуточный нейрон; 8 – импульсы, посылаемые в головной мозг; 9 – двигательный нейрон; 10 – нервные окончания, передающие сигнал мышечным волокнам.

Теперь вы, вероятно, понимаете, что тело человека напичкано датчиками куда плотнее, чем тело робота из фантастического фильма.

 

Что такое глаз?

В природе существует множество различных глаз, которые позволяют различать только свет и темноту или способны разглядеть каждый предмет и многие оттенки цветов.

Образование глаза связано с формированием нервной системы. Сначала у зародыша образуется нервная трубка. В переднем своем конце она увеличивается в размерах и загибается вниз. Головное расширение нервной трубки, изогнувшись, формирует три утолщения, которые учеными–эмбриологами называются тремя мозговыми пузырями: передним, средним и задним. Позже первый и последний пузыри делятся надвое, и всего пузырей становится пять. Эту стадию развития иногда называют стадией пяти мозговых пузырей. Из первого пузыря формируются конечный и промежуточный пузыри, из второго образуется средний, а из последнего – задний и продолговатый. Из пузырей потом формируются одноименные отделы мозга.

Формирование органов зрения начинается уже на стадии трех мозговых пузырей.

Формирование глаза у зародыша: 1 – эктодерма; 2 – глазной пузырь; 3 – передний мозг; 4 – хрусталиковая ямка; 5 – зрительная щель; в – хрусталиковый пузырек; 7 – глазной стебелек; 8 – роговица; 9 – формирующиеся сосудистая оболочка и склера; 10 – хрусталик; 11 – сетчатка; 12 – пигментный слой

От переднего пузыря по бокам отшнуровываются два выроста – глазных пузыря. Они не отделяются полностью, а остаются соединенными с головным мозгом стебельками. Но на этом формирование глаз не заканчивается. Глазные пузыри начинают впячиваться, и теперь это уже не пузыри, а двухслойные глазные бокалы, на дне которых будет располагаться сетчатка. Снаружи их закрывает эктодерма. Из выроста эктодермы формируется хрусталик, а также покровы глаза – роговица.

Итак, глаза оказались не чем иным, как частью головного мозга, его выростами. Теперь, я думаю, поводов относиться к ним с уважением стало гораздо больше.

 

Энцефализация

Каких животных считают наиболее развитыми в животном царстве? Этот вопрос время от времени возникает и у школьников, и у учителей, и у учёных. Как выбрать критерий оценки наибольшей развитости? Некоторые ученые вполне небезосновательно в качестве такого критерия предлагают степень развития нервной системы.

И тогда в число самых–самых высокоразвитых животных попадают: среди морских беспозвоночных – головоногие моллюски, среди наземных – насекомые, среди позвоночных – млекопитающие, с человеком во главе. Причем важно не просто развитие нервной системы, а её наиболее важной части – головного мозга. Вспомним строение нервной системы перечисленных животных.

Нервная система головоногих моллюсков (за исключением наутилуса) состоит из нервных ганглиев и нервных тяжей, направленных к внутренним органам. При этом ганглии объединены в окологлоточное скопление, называемое мозгом.

Брюшная нервная цепочка ракообразного ( криля)

В связи с образованием мозга у головоногих хорошо развиты органы чувств, они обладают прекрасной координацией движений и высокоразвитыми (для беспозвоночных) инстинктами.

Не уступают головоногим в степени развития нервной системы и насекомые. У них она представляет собой брюшную нервную цепочку. То есть по брюшной стороне тела (в каждом сегменте) проходят сдвоенные брюшные ганглии, соединенные между собой, а также с предыдущей и последующей парой себе подобных. А в голове располагается большой надглоточный ганглий с выростами – грибовидными телами, это головной мозг. Он усилен подглоточным ганглием. От ганглиев отходят нервные тяжи.

Нервная система млекопитающих состоит из головного и спинного мозга и отходящих от них нервов. Но в основе её уже не нервная цепочка, а нервная трубка. У млекопитающих, как и у прочих позвоночных животных, также имеется хорошо развитый головной мозг, разделенный на отделы. Наиболее развиты полушария конечного мозга. Ни одно позвоночное, за исключением, наверное, птиц, не может похвастаться столь развитым передним отделом головного мозга. Ко всему прочему и в отличие от птиц, поверхность разделённого на полушария большого мозга имеет множество извилин и борозд. За счет этого увеличивается площадь и объем мозга. Наиболее развитый мозг среди млекопитающих имеют приматы, а из них самый «мозговитый» – человек.

Увеличение и развитие головного мозга в эволюции млекопитающих происходило постепенно. Этот процесс называется энцефализацией. Но параллельно энцефализации у млекопитающих происходил ещё один прогрессивный процесс. Ещё у некоторых древних рептилий в больших полушариях образуется особый слой нервных клеток головного мозга, который называется новой корой (в свою очередь, он подразделяется на 6–7 слоев клеток). Этот процесс называется кортикализацией (от латинского «кортекс» – «кора, скорлупа»). И у млекопитающих он становится ведущим. Для млекопитающих важен даже не столько процесс увеличения собственно объема мозга, сколько развитие новой коры, а с ней и новых функциональных возможностей. Вернемся к приматам. Головной мозг некоторых видов ископаемых людей был столь развит, что они могли охотиться, делать орудия, добывать огонь, заботиться о соплеменниках, но только один вид – Homo sapiens – выжил в конкурентной борьбе с другими видами. По–видимому, это стало возможно за счет наибольшего развития новой коры больших полушарий головного мозга. Ведь по объему мозг неандертальца был даже больше, чем у современного человека.

Головной мозг рабочего муравья: 1 – грибовидные тела;2 – зрительные доли;3 – зрительный нерв;4 – обонятельные доли; 5 – сяжковый нерв(к усикам)

Отделы мозга человека (продольный срез, вид слева):

1 – большое полушарие; 2 – зрительный бугор (таламус); 3 – гипоталамус; 4 – мозолистое тело; 5 – гипофиз; 6 – варолиев мост; 7 – продолговатый мозг; 8 – четвертый желудочек; 9 – мозжечок

Кора головного мозга человека: А – слои клеток (пронумерованы римскими цифрами);Б – типы клеток; В – слои нервных волокон

Что же значит кора головного мозга для млекопитающих, и человека в частности? Прежде всего, это большее развитие органов чувств, а также двигательной активности, и самое главное – высшей нервной деятельности: мышления, речи, памяти, воображения. Ни одно существо на нашей планете не обладает такими мыслительными способностями, как человек. Недаром иногда человека называют венцом природы. Сможет ли человек достойно распорядиться своими умственными способностями?

 

Зачем нужна человеку глия? 

Вам наверняка уже известно, что мозг и нервы состоят из нервных клеток, или нейронов. Они осуществляют контроль и управление над нашим организмом. Это, безусловно, верно, и тем не менее это далеко не полный клеточный состав этих органов.

Нейроны – клетки высокоспециализированные. Как им за всем успевать: доставлять питательные вещества, защищаться от всяких инфекций, избавляться от мертвых клеток? Для этого им нужны помощники. И они есть, эти дополнительные клетки называются глией.

Существует два типа глии: макроглия, или нейроглия, и микроглия. Клетки макроглии ближайшие родственницы нейронам, так как происходят они от одного и того же первоисточника – нервной трубки. Все клетки макроглии выполняют общие опорную и разграничивающую функции. А разграничивают они собственно нейроны. Существует несколько типов клеток макроглии: эпендимоциты, астроциты и олигодендроциты.

Первые встречаются и в головном, и в спинном мозге. Они образуют выстилку желудочков головного мозга и спинномозгового канала. Именно эпендимоциты образуют спинномозговую жидкость, отвечают за питание и обмен веществ нейронов. В отличие от других клеток макроглии, с длинными отростками похожими на нейроны, эпендимоциты лишены их. Они имеют кубическую форму, которая широко распространена среди других клеток организма.

В отличие от эпендимоцитов, другие клетки макроглии – астроциты – отличаются наличием длинных отростков. Зачастую, соединяясь с их помощью вместе в единую сеть, они образуют синцитий. Такое явление встречается в природе. Оно характеризуется тем, что клетки имеют общую цитоплазму, но у каждой есть своё собственное ядро. Нейроны сидят между клетками астроцитов, словно в ячейках. Отростки этой разновидности макроглии способны поддерживать отростки нервных клеток. То есть основная функция астроцитов – опорная.

Олигодендроциты очень широко распространены в нашем организме, потому что они сопровождают каждый нерв, а точнее, отросток–аксон нервной клетки. Клетка глии обхватывает отросток и многократно оборачивается вокруг него. Если аксон принадлежит нейрону периферической нервной системы, то клетка макроглии называется шванновской. Таким образом, олигодендроциты образуют миелиновую оболочку нервных отростков. Между клетками, обвившими аксон, остаются пустые промежутки, но это только увеличивает скорость прохождения сигнала по нему.

Нервная клетка: 1 – тело клетки; 2 – дендриты (отростки , по которым импульс идет к клетке); 3 – аксон (отросток , по которому импульс идёт от клетки); 4 – миелиновая оболочка;5 – перехваты Ранвье; 6 – разветвления аксона

В отличие от макроглии, микроглия имеет другое происхождение. Она образуется из соединительной ткани мезенхимы. Распространяясь среди нервных клеток, микроглия собирает информацию о состоянии нервной ткани. Как только та или иная клетка погибает, она сразу же поглощает её. Поэтому микроглию можно назвать «санитаром мозга». Если в нервную систему попадает инфекция или какое–то ядовитое вещество, убивающее нейроны, число клеток микроглии резко увеличивается. Теперь работы для нее появляется в избытке.

Перехват. Ранвье при увеличении: 1 – аксон; 2 – митохондрия; 3 – миелиновая оболочка , образованная шванновской клеткой; 4 – перехват Ранвье

 

Железа с головой и хвостом

Схема изолирования аксона шванновской клеткой:

1 – аксон; 2 – шванновская клетка; 3 – ядро шванновской клетки

Совсем рядом с желудком, а точнее, позади задней его стенки, проживает в нашем теле необычный жилец. Он похож на маленького головастика: есть у него и голова (маленькая, поэтому её принято называть головкой), и шейка, .тело и хвост. Спрятав головку за изгибом двенадцатиперстной кишки, он сидит в окружении желудка, почки, кишечника и селезенки. Вы, наверное, уже догадались, что это за орган: это поджелудочная железа.

Её роль в организме человека огромна, потому что железа выполняет сразу несколько функций. Она одновременно является железой внешней и внутренней секреции, то есть и экзокринной, и эндокринной.

Поджелудочная железа закутана в тонкую оболочку, или капсулу, которая, формируя перегородки, проникает внутрь самой железы, разделяя её на дольки. Эти дольки образованы клетками, выделяющими пищеварительные

ферменты для расщепления белков (трипсин, химотрипсин, реннин), углеводов (амилаза, инвертаза, лактаза) и жиров (липаза). От каждой дольки отходит свой проток, потом они объединяются в единый проток – вирсунгиев. Он открывается в просвет двенадцатиперстной кишки, рядом с протоком печени, иногда они даже бывают объединены. Когда железа выделяет свой секрет в какую–либо полость, она называется железой внешней секреции.

Поджелудочная железа: А – общий вид и расположение; Б – участок ткани; В – островок Лангеганса; 1 – двенадцатиперстная кишка; 2 – протоки поджелудочной железы; 3 – общий желчный проток (от печени); 4 – головка; 5 – тело; 6 – хвост; 7 – островок Лангерганса; 8 – ацинарные клетки (выделяющие пищеварительный сок); 9 – проток, ведущий в кишечник; 10 – кровеносный сосуд; 11 – fi–клетки; 12 – другие клетки островка

Но среди долек есть ещё небольшие структуры, похожие на островки. Они так и называются – островки Лангерганса.

Функция клеток островков Лангерганса совсем иная, чем у клеток долек. Выделяемые ими вещества не участвуют в пищеварении в двенадцатиперстной кишке. Из железы они попадают прямо в кровь. Это гормоны: инсулин, глюкагон, липокаин. Первые два ответственны за регуляцию количества глюкозы в организме, а последний участвует в обмене жиров. Если железа выделяет свой секрет в кровеносные сосуды, значит, она считается железой внутренней, эндокринной секреции. Вот почему поджелудочная железа оказывается железой сразу двух типов.

В случае нарушения функций клеток долек подж.елудочной железы или островков Лангерганса развиваются тяжелые болезни – панкреатит, сахарный диабет. Поэтому хвостатую соседку желудка следует беречь, ведь она важна для каждого из нас.

 

Зачем человеку столько желудочков

Многие наверняка знают, что в человеческом сердце есть два желудочка. Но это не единственные желудочки в человеческом теле. Есть ещё четыре желудочка, а с ними вместе и водопровод.

Если вы ещё не окончательно запутались, спешу помочь вам в подсчете желудочков. Располагаются они не в сердце, а совсем в другом органе, не связанном с кровообращением, – в головном мозге.

Желудочки мозга находятся внутри нашего центра управления организма. Это полости, заполненные спинномозговой жидкостью. Всего их четыре: два боковых находятся в передней части мозга, а остальные два идут друг за другом. Последний из желудочков находится в продолговатом мозге и переходит в спинномозговой канал. Соединение третьего и четвертого желудочков и называется водопроводом мозга.

Желудочки мозга

Казалось бы, основная функция головного мозга – управлять нашим организмом, а тут появляются какие–то полости, заполненные жидкостью. Но они нам также необходимы.

Желудочки заполнены спинномозговой жидкостью. Около них располагается густое кровеносное сплетение. Таким образом, желудочки являются местом, где происходит обмен веществ между кровью и спинномозговой жидкостью.

Желудочки головного мозга появляются ещё у эмбриона, в то время когда другие структуры ещё не развиты и сформируются гораздо позже. Дело в том, что головной мозг эмбриона на ранних стадиях представляет трубку. Он так и называется: нервная трубка. Её полость есть прообраз будущих желудочков.

Говоря об отделах нервной системы человека, мы называем отдельные органы, например головной мозг, спинной мозг, хотя они объединены друг с другом нервными путями, идущими от головного мозга и обратно. Продолговатый мозг головного мозга плавно переходит в спинной мозг. Но не только это объединяет два отдела нашей нервной системы. У них есть общий канал, который начинается от желудочков головного мозга и продолжается в спинномозговом канале. Не случайно жидкость в желудочках называется спинномозговой.

Эта особенность строения ещё раз подчеркивает, что на ранних стадиях эмбриогенеза вся центральная нервная система человека представляла единую нервную трубку.

 

Перистальтика

Иногда мы слышим доносящееся из своего живота какое–то бурление. Будто он живет своей жизнью и занимается своими делами. Кажется, что он представляет собой большой мешок, в котором ворочаются, словно в барабане стиральной машины, пища и пищеварительные соки (точнее, ферменты). Но это не так. Живот наш, а правильнее будет сказать, брюшная полость, плотно заполнена органами. Большую часть полости занимает пищеварительная система. Наибольшее пространство занято петлями кишечника. Так что пища двигается внутри брюшной полости по «трубе» пищеварительной системы.

Пищеварительная система человека: 1 – глотка; 2 – пищевод; 3 – желудок;'4 – двенадцатиперстная кишка; 5 – тощая кишка; 6 – тонкий кишечник; 7 – ободочная кишка; 8 – прямая кишка; 9 – аппендикс; 10 – подвзошная кишка; 11 – слепая кишка

Пища, пережеванная в ротовой полости и смоченная слюной, поступает в пищевод в виде кашицы или комка, который постепенно начинает двигаться по пищеводу к желудку и так далее. Чтобы ускорить движение пищи, стенки желудка и кишечника сокращаются, иначе мы были бы постоянно голодными. Такое явление называется перистальтикой. Они передвигают пищевой комок дальше, попутно переваривая его содержимое. Сокращение стенок отделов пищеварительного тракта возможно за счет гладких мышц, которые входят в их состав. За счет содержащихся в желудке и кишечнике жидкости и газов (продуктов пищеварения, в основном белковой пищи) во время перистальтических движений происходит знакомое нам бурление.

Нарушение двигательной активности пищеварительной системы вредно для здоровья человека. Оно может привести к ряду заболеваний. При этом зависит оно от маленькой, но важной вещи – правильного питания.

 

Везде своя среда

Из предыдущего рассказа мы выяснили, что пища движется по пищеварительному тракту из одного отдела в другой. Можно подумать, что она, как по американским горкам, передвигается по различным отделам пищеварительного тракта, не встречая препятствий. Но это не так. Периодически на протяжении пищеварительной «трубки» встречаются перегородки, а точнее, клапаны, которые разделяют части системы. И это не случайно. Дело в том, что в различных частях пищеварительного тракта различная среда.

Ни для кого не секрет, что в желудке выделяется пищеварительный сок, содержащий соляную кислоту (НС1). Кислота эта сильная, и она создает в желудке кислую среду.

Кислотность среды в разных отделах пищеварительной системы:

1 – щелочная среда;

2 – кислая среда;

3 – нейтральная (от слабокислой до слабощелочной) среда

Перед тем как попасть в желудок, пища должна преодолеть клапан, разделяющий его с пищеводом. Если в желудке среда кислая, то пищевой комок, поступающий в пищевод, обильно смочен слюной, которая имеет щелочную среду.

Выйдя в частично переваренном виде из желудка, пища попадает в отдел тонкого кишечника – двенадцатиперстную кишку.

Здесь среда вновь меняется на щелочную, и, следовательно, на границе желудок – двенадцатиперстная кишка тоже находится клапан. Такая среда образуется за счет желчи, которая поступает в двенадцатиперстную кишку из желчного пузыря, а тот, в свою очередь, принимает её из печени. Сама пища ни в печень, ни в поджелудочную железу не заходит.

Если клапан плохо закрывается и щелочной секрет попадает в кислую среду и наоборот, чувствуется очень неприятное жжение. Это происходит из–за раздражения эпителия, который выстилает пищеварительный тракт, так как в данном отделе он совсем «не знаком» с такой неприятной для него средой.

Зачем же нужны такие перемены среды, разве нельзя на протяжении всего пищеварительного тракта иметь одну и ту же кислотность? Дело в том, что разные отделы пищеварительной системы выделяют разные ферменты. Ферменты желудка активны только в кислой среде. В нейтральной или щелочной они не смогут переваривать пищу. Если в двенадцатиперстной кишке будет кислая среда, то пищеварительные ферменты поджелудочной железы будут неактивны. Поэтому печень выделяет желчь, создавая, таким образом, благоприятные условия для пищеварения в этом отделе тракта.

 

Рассказ о водителях

Сердце, в отличие от других органов, обладает удивительной особенностью. Ещё врачи прошлых веков заметили, что иногда сердце продолжает биться и после смерти человека.

Можно даже вырезать сердце из тела человека, и оно продолжит сокращаться. Как вы знаете, деятельность каждого органа контролируется головным мозгом с помощью нервов, которые простираются многометровыми тяжами по всему организму. Чтобы, например, сократилась мышца и человек согнул руку, команду отдает мозг.

После гибели мозга движения уже не происходит. Почему же сердце не останавливается сразу? Ведь оно также иннервируется нервами, идущими от мозга, например блуждающим нервом.

Автономная система сердца:

1 – синусный узел; 2 – узел Тавара; 3 – пучок Гиса; 4 – сеть волокон Пуркинье; 5 – межжелудочковая перегородка; 6 – нижняя полая вена; 7 – верхняя полая вена; 8 – клапаны

Есть у сердца уникальная автономная нервная система. В правом предсердии нашего сердца есть нервный узел – он называется синоатриальным. В нем через определенные интервалы самопроизвольно возникают ймпульсы, распространяющиеся по нервным волокнам пучку Гиса и волокнам Пуркинье, которыми пронизано сердце. Поскольку синоатриальный узел задает ритм работы сердца, его назвали водителем ритма, или пейсмекером.

В сердце есть ещё узел, который способен генерировать нервный импульс. Это атриовентрикулярный узел. Если хорошо работает первый узел, у атриовентрикулярного работы нет, сигнал, возникающий в нем, слабый. Но стоит только чему–то случиться с синоатриальным узлом, второй заменяет его и сам становится водителем ритма. Но первый – пейсмекер первого порядка, а второй, соответственно, – второго порядка. Помимо этого, довольно неслабые импульсы могут генерировать и проводящие пучки автономной нервной системы сердца. Если хотя бы один водитель ритма повреждается или от него не происходит проведение сигнала, работа сердца нарушается.

Удивительный автоматизм сердца научились использовать врачи. В определенных условиях можно сохранять сердечные сокращения, и сердце остается живым. Поэтому здоровое сердце умершего человека медики научились пересаживать человеку, у которого сердце больное и не может больше нормально работать.

 

Безразличный к боли

Многим приходилось мучиться головной болью. Холова иногда так болит, словно вот–вот готова расколоться на кусочки или лопнуть, как воздушный шарик.

Некоторые причитают: «Мои бедные мозги, они так болят, просто невыносимо!» На самом деле, что–что, а мозг болеть не может. Давайте разберемся, отчего возникает боль.

Наш организм пронизывает огромное множество нервов, которые достигают буквально каждого его уголка. Нервные окончания передают «распоряжения» головного мозга, что и как делать каждому из органов. Нервные окончания идут к рецепторам органов чувств – зрительным, вкусовым и т. д. Но есть и рецепторы боли. Если на них оказывается какое–либо давление или иное воздействие, то они посылают сигнал центральной нервной системе, который мы ощущаем в виде боли. Такой механизм рассчитан на то, чтобы человек успел избежать вредного, а порой и опасного воздействия.

Но мозг не может чувствовать боли. Потому что сам себя он не иннервирует – в нем нет болевых рецепторов. Однако болевые рецепторы есть в кровеносных сосудах, которые питают головной мозг кровью. Поэтому, когда болит голова, это болит не сам мозг, а сосуды.

 

Наша опора

Что такое кость, знает, наверное, каждый. И наверняка считает, что это опорная структура нашего тела, словно какие–то столбы и балки. Многие, скорее всего, знают, что в состав кости входят соли кальция. И может показаться, что кость – это вообще образование неорганическое. Но это не так.

Действительно, в состав кости входят соли кальция и фосфора (например, гидроксиапатит). Неорганическая составляющая кости обеспечивает её твердость. Но помимо этого в каждой кости есть и органический компонент – живые клетки. Ведь кость растет, пронизывается нервами, в ней идёт обмен веществ. Это происходит благодаря тому, что в костях находится целый ряд живых клеток.

Основную их массу составляют остеобласты, остеоциты и остеокласты. Первые появляются на самых ранних этапах образования костной ткани. Они являются первоначальными строителями кости. Затем они созревают и преобразуются в другие клетки кости – остеоциты, которые являются её основными строителями.

Строениекости: 1 – надкостница (отделена);2 – собственнокость

Кость состоит из плотной костной ткани, образующей слои пластин. За поверхностным слоем плотной костной ткани находится система каналов, которые называются гаверсовыми. Они состоят из кольцевых слоев плотной ткани Промежутки между ними также заполнены плотными костными пластинами. По ветвящимся гаверсовым каналам проходят кровеносные сосуды, питающие кость, и нервы. Конечно, сосуды и нервы не образуются сами по себе внутри кости. Они поступают в кость из окружающих тканей по перпендикулярным поверхности кости фолькмановским каналам.

В ряде костей бывает хорошо развита находящаяся под плотной костной тканью губчатая ткань. Она состоит из перекладин–подпорок, которые расположены в тех направлениях, в которых на кость оказывается наибольшее давление.

В течение жизни человека кости меняются. Они растут, изменяется распределение нагрузки на кость, поэтому кости постоянно перестраиваются. Меняется и направление перекладин в губчатой ткани.

Зачастую губчатая ткань богата кроветворной тканью, в которой образуются клетки крови. Эта ткань называется костным мозгом. Поэтому кости – это ещё и кроветворные органы.

Перестройка кости происходит не за счет надстройки новых структур над старыми. Ненужные структуры растворяют специальные клетки – остеокласты. В отличие от остеобластов и остеоцитов, это клетки–разрушители, но и их старания необходимы для жизни кости.

Кость может расти за счет увеличения толщины наружного слоя. Способствует этому росту двухслойная пленка, которая располагается на поверхности кости, – надкостница.

Теперь становится понятно, почему во время повреждения костей человек чувствует сильную боль: потому что каждая кость – это живое образование нашего организма.

 

Зачем человеку сумки

Куда бы мы ни шли, как бы ни передвигались, все мы ходим с большим числом сумок. Нет, это не авоськи, нагруженные продуктами, а очень важные компоненты нашей опорно–двигательной системы.

Речь идет о суставных сумках. Они закрывают со всех сторон сустав, образуя вокруг него полость. Стенки суставных сумок являются продолжением надкостниц, соединяющихся друг с другом в суставе костей.

Строение сустава: 1 – суставная сумка;2 – синовиальная оболочка; 3 – надкостница; 4, 5 – сочленовные поверхности костей , покрытые суставнымхрящом

Стенки суставных сумок двухслойные. Если наружный слой плотный и защищает от внешних воздействий, то внутренний слой, наоборот, – мягкий. Его клетки выделяют клейкую синовиальную жидкость, чтобы внутри сустава не происходило сильное трение хрящей друг о друга. В суставной сумке могут также быть смягчающие жировые прослойки и складки.

 

Сесамовидные кости

Человек состоит из более чем 200 костей. Многие кости хорошо известны, их число постоянно. Например, две лопатки, две бедренные кости, одна грудина. И тем не менее число костей в скелете может меняться.

Оно зависит от числа маленьких, зачастую незаметных костей, которые называются сесамовидными. Они располагаются в области суставов ног и рук человека и других животных. Эти маленькие плоские или округлые косточки помогают работать мышцам и образуются в тех частях скелета, рядом с суставами, где происходит сильное напряжение мышц. Интересны они тем, что число их может колебаться от 1 до 8. В скелете человека они находятся в стопах ног и кистях рук. Но самые большие, присутствующие у всех людей сесамовидные кости хорошо известны. Это надколенники, или коленные чашечкц.

У новорожденных детей их нет й в помине, они формируются позже, когда человек начинает ходить и сухожилия, проходящие через коленный сустав, начинают испытывать сильную нагрузку. Вот тогда и происходит их укрепление за счёт частичного окостенения.

 

Бинокулярное зрение

Посмотрите на рисунок или фотографию лемура, обезьяны или человека. Все прямо смотрят на нас с картинки, словно заглядывая в глаза. Эта особенность глаз приматов называется бинокулярным зрением. Теперь взгляните на глаза вороны, черепахи, рыбы. Они не будут смотреть прямо на вас, потому что расположены по бокам головы и смотрят влево и вправо. Такое положение глаз, с одной стороны, выгодно: эти животные видят то, что происходит по бокам от них, а также впереди и частично сзади. Поэтому не так–то

просто застигнуть птицу врасплох и поймать её. Но есть у этого зрения и недостатки. Чтобы хорошо видеть, что происходит впереди, нужно повернуть голову хотя бы немного боком. Тогда все, что находится впереди, будет хорошо видно одному из глаз.

Так смотрит обезьяна ...