« Н. И. Федюкович АНАТОМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА Допущено Министерством образования Российской Федерации ...»
Фиксируется матка при помощи левой и правой широких связок, состоящих из двух листков брюшины (переднего и заднего). Участок широкой связки матки, прилегающий к яичнику, называется брыжейкой яичника. Матка удерживается также круглой связкой и кардинальными связками матки.
Стенка матки состоит из трех слоев. Поверхностный слой представлен серозной оболочкой (периметрием) и охватывает почти всю матку; средний — мышечной оболочкой (мио-метрием), образованной внутренним и наружным продольными и средним циркулярными слоями; внутренний — слизистой оболочкой (эндометрием), покрытой однослойным призматическим реснитчатым эпителием. Под брюшиной вокруг шейки матки расположена околоматочная клетчатка — параметрий.
Матка в значительной степени обладает подвижностью, которая зависит от положения соседних органов.
Маточная (фаллопиева) труба (tuba uterina) — парный трубчатый орган длиной 10—12 см, диаметром 2—4 мм; способствует проведению яйцеклетки от яичника в полость матки. Маточные трубы расположены по обе стороны дна матки, узким концом они открываются в полость матки, а расширенным — в полость брюшины. Таким образом, через маточные трубы полость брюшины соединяется с полостью матки.
В маточной трубе различают воронку, ампулу, перешеек и маточную часть. Воронка имеет брюшное отверстие трубы, которая заканчивается длинными узкими бахромками. За воронкой следует ампула маточной трубы, далее — узкая ее часть — перешеек. Последний переходит в маточную часть, которая открывается в полость матки маточным отверстием трубы.
Стенка маточной трубы состоит из слизистой оболочки, покрытой однослойным призматическим реснитчатым эпителием, мышечной оболочки с внутренним циркулярным и наружными продольными слоями гладких мышечных клеток и серозной оболочки.
Влагалище (vagina) — непарный полый орган в виде трубки длиной 8—10 см, толщина стенок равна 3 мм. Верхним концом оно охватывает шейку матки, а нижним через мочеполовую диафрагму таза открывается в преддверие отверстием влагалища. Это отверстие у девственницы закрыто девственной плевой, представляющей собой полулунную или продырявленную пластинку, которая во время полового акта разрывается, а ее лоскуты потом атрофируются. Впереди влагалища находятся мочевой пузырь и мочеиспускательный канал, сзади — прямая кишка, с которой оно срастается рыхлой и плотной соединительной тканью.
Во влагалище выделяют переднюю и заднюю стенки, которые соединяются одна с другой. Охватывая влагалищную часть шейки матки, они образуют вокруг нее куполообразное углубление — свод влагалища.
Стенка влагалища состоит из трех оболочек. Наружная — адвентициальная — оболочка представлена рыхлой соединительной тканью с элементами мышечных и эластических волокон; средняя — мышечная — преимущественно продольно ориентированными пучками, а также пучками циркуляционного направления. В верхней части мышечная оболочка переходит в мускулатуру матки, а внизу она становится более прочной и ее пучки вплетаются в мышцы промежности. Внутренняя слизистая оболочка выстлана многослойным плоским эпителием и образует многочисленные поперечные влагалищные складки. На передней и задней стенках влагалища складки становятся более высокими, образуют продольные столбы складок.
Оогенез — процесс развития женских половых клеток в яичнике. Первичные женские половые клетки (оогонии) начинают развиваться в первые месяцы внутриутробного развития. Затем оогонии превращаются в ооциты. К моменту рождения в яичнике девочек находится около 2 млн ооцитов, которые превращаются в ооциты первого порядка. Однако и среди них идет интенсивный процесс атрезии, что значительно снижает их количество. До начала половой зрелости остается около 500 000 ооцитов, способных к дальнейшему делению. Далее ооциты превращаются в примордиальные фолликулы, а затем в первичные фолликулы. Вторичные фолликулы появляются только после достижения половой зрелости.
Вторичный фолликул продолжает расти и превращается в зрелый (граафов пузырек). Затем фолликул разрывается и яйцеклетка попадает в брюшинную полость. Этот процесс называется овуляцией.
Менструальный (половой) цикл женщины характеризуется периодическим изменением слизистой оболочки матки, протекающим взаимосвязанно с процессом созревания яйцеклетки в яичнике и овуляцией.
Менструальный цикл состоит из двух циклов: яичникового и маточного. Яичниковый цикл связан с процессом созревания яйцеклетки в яичнике. Второй цикл называют маточным, потому что все изменения, происходящие в строении и функции матки, наступают под влиянием половых гормонов яичников.
Выделяют три фазы изменений слизистой оболочки матки в течение одного менструального цикла женщины: менструальную, постменструальную и предменструальную.
Менструальная фаза (фаза десквамации эндометрия) наступает, когда не происходит оплодотворения яйцеклетки. В фазе десквамации снижается выработка желтым телом эстрогенов и прогестерона. В результате этого в слизистой оболочке матки появляются очаги некроза — омертвление, кровоизлияния. Функциональный слой слизистой оболочки отпадает и начинается очередная менструация. Эта фаза обычно длится 3—4 дня. В менструальной фазе вытекает 40—50 мл крови.
Постменструальная фаза (фаза пролиферации) наступает после менструации и длится 10—12 дней. Эта фаза тесно связана с воздействием на слизистую оболочку матки эстрогенов — гормонов, которые образует новый развитый фолликул. Максимальное разрастание слизистой оболочки матки наблюдается на 12—14-й день во время полного созревания фолликула и овуляции. В этот период толщина слизистой оболочки матки составляет 3—4 мм.
Предменструалъная фаза (фаза секреции) является основной в подготовке матки к беременности. Под влиянием гестагенов — гормонов желтого тела яичника — железы слизистой оболочки матки все больше наполняются секретом, запасаются в клетках пищевые вещества, увеличивается количество извитых кровеносных сосудов. В это время слизистая оболочка матки и организм женщины подготовлены к принятию и имплантации оплодотворенной яйцеклетки.
Во время беременности размеры матки увеличиваются, изменяется ее форма за счет гипертрофии миометрия. После родов матка принимает свойственные ей форму и размеры.
Менструальная функция регулируется при помощи совместной деятельности сложного комплекса нервных, гуморальных и половых органов (кора головного мозга, гипоталамус, гипофиз, яичники, влагалище, матка, маточные трубы).
Наружные женские половые органы. Они находятся в переднем отделе промежности в области мочеполового треугольника и включают женскую половую область и клитор.
К женской половой области относятся лобок, большие и малые половые губы, преддверие влагалища, большие и малые железы преддверия и луковица преддверия.
Лобок вверху отделен от области живота лобковой бороздой, а от бедер — тазобедренными бороздами. Он покрыт волосами, которые переходят и на большие половые губы. В области лобка хорошо развит подкожный жировой слой.
Большие половые губы представляют собой округлую парную кожную складку длиной 7—8 см и шириной 2—3 см. Они ограничивают с боков половую щель. Между собой большие половые губы соединяются передней и задней спайкой. Кожа, покрывающая большие половые губы, содержит много сальных и потовых желез.
Между большими половыми губами находится другая пара кожных складок — малые половые губы. Передние их концы охватывают клитор, образуют крайнюю плоть и уздечку клитора, а задние концы, соединившись между собой, образуют поперечную складку — уздечку половых губ. Пространство между малыми половыми губами называется преддверием влагалища. В нем располагаются наружное отверстие мочеиспускательного канала и отверстие влагалища.
Клитор является гомологом пещеристых тел мужского полового члена и состоит из парных пещеристых тел. В нем различают тело, головку и ножки, прикрепленные к нижним ветвям лобковых костей. Спереди тело клитора сужается и заканчивается головкой. Клитор имеет плотную фиброзную белочную оболочку и покрыт кожей, богатой нервными чувствительными окончаниями.
Промежность — комплекс мягких тканей (кожа, мышцы, фасции), закрывающих вход из полости малого таза. Она занимает область, ограниченную спереди нижним краем лобкового симфиза, сзади — верхушкой копчика, а по бокам — нижними ветвями лобковых и седалищных костей и седалищными буграми. Линия, соединяющая седалищные бугры, делит промежность на два треугольника: передневерхняя часть получила название мочеполовой, а нижнезадняя — заднепроходной области. В пределах мочеполовой области находится мочеполовая диафрагма, а в заднепроходной — диафрагма таза.
Мочеполовая диафрагма и диафрагма таза представляют собой мышечно-фасциальную пластинку, образованную двумя слоями мышц (поверхностным и глубоким) и фасциями.
Поверхностные мышцы мочеполовой диафрагмы включают поверхностную поперечную мышцу промежности, седа-лищно-пешеристую и луковично-губчатую мышцы. К глубоким мышцам мочеполовой диафрагмы относятся глубокая поперечная мышца промежности и сфинктер мочеиспускательного канала.
В диафрагму таза входит поверхностный слой мышц, который представлен непарной мышцей — наружным сфинктером заднего прохода. При сокращении он сжимает (закрывает) отверстие заднего прохода. К глубоким мышцам диафрагмы таза относятся две мышцы, которые образуют задний отдел дна полости малого таза: мышца, поднимающая задний проход, и копчиковая.
Внутри тазовое дно покрыто верхней фасцией таза, снизу промежность покрыта поверхностной подкожной фасцией и нижней фасцией диафрагмы таза.
Мышцы мочеполовой диафрагмы лежат между верхней и нижней фасциями мочеполовой диафрагмы, а мышцы диафрагмы таза — между верхней и нижней фасциями тазовой диафрагмы.
Женская промежность отличается от мужской. Мочеполовая диафрагма у женщин широкая, через нее проходят мочеиспускательный канал и влагалище; мышцы несколько слабее, чем у мужчин, а фасции, наоборот, более сильные. Мышечные пучки мочеиспускательного канала охватывают и стенку влагалища. Сухожильный центр промежности находится между влагалищем и задним проходом, состоит из сухожильных и эластических волокон.
В области промежности, по сторонам от анального отверстия, находится парное углубление, называемое седалищно-прямокишечной ямкой. Эта ямка заполнена жировой клетчаткой и выполняет функцию упругой эластичной подушки.
Вопросы для самоконтроля
1. Каково значение мочеполового аппарата?
2. Объясните строение паренхимы почек, назовите ее отделы и анатомические особенности.
3. Расскажите о нефроне — элементарной структурно-функциональной единице почек.
4. Как устроена мочевыводящая система почки?
5. Особенности строения кровеносной системы почки.
6. Расскажите о строении мочеточников.
7. Объясните строение стенки мочевого пузыря.
8. Расскажите о строении мочеиспускательного канала, перечислите половые особенности его строения.
9. Объясните механизм мочеобразования.
10. Как осуществляется регуляция мочеобразования? 1. Расскажите о механизме мочевыделения.
12. Перечислите внутренние и наружные мужские половые органы. Какова их функция в организме?
13. Особенности строения и функций яичка.
14. Расскажите о строении семявыносящего протока.
15. Строение семенных пузырьков.
16. Объясните строение предстательной железы.
17. Расскажите о строении наружных мужских половых органов.
18. Что такое сперматогенез?
19. Дайте структурно-функциональную характеристику яичника.
20. Что вы знаете об оогенезе?
21. Опишите строение маточной трубы.
22. Особенности строения матки.
23. Какие циклические изменения происходят в стенке матки в связи с созреванием яйцеклетки?
24. Как устроено влагалище?
25. Перечислите наружные женские половые органы. Объясните особенности их строения.
26. Опишите строение промежности, расскажите о ее границах и половых особенностях.
Практические занятия
Цель занятий — изучить анатомическое и гистологическое строение мочевых органов, мужских и женских половых органов.
Оснащение— таблицы, муляжи, схемы, слайды, гистологические препараты, микроскоп, диапроектор.
Содержание работы. Учащийся должен знать: 1) особенности строения органов мочеполовой системы; 2) механизм мочеобразования;
3) регуляцию деятельности почек; 4) количество, состав и особенности мочи; 5) механизм овуляции, менструации.
Оформление протокола. Нарисовать схему строения нефрона и кровообращения почки, сделать необходимые обозначения.
ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ
Различные формы проявления жизни всегда неразрывно связаны с превращением энергии. Энергетический обмен является своеобразным свойством каждой живой клетки. Богатые энергией вещества усваиваются, а конечные продукты обмена веществ с более низким содержанием энергии выделяются клетками. Согласно первому закону термодинамики, энергия не исчезает и не появляется снова. Живой организм должен получать энергию в доступной для него форме из окружающей среды и возвращать среде соответствующее количество энергии в форме, менее пригодной для дальнейшего использования.
Известно, что живой организм и окружающая среда образуют единую систему, между ними происходит беспрерывный обмен энергией и веществами. Нормальная жизнедеятельность организма поддерживается регуляцией внутренних компонентов, требующих затраты энергии. Использование химической энергии в организме называют энергетическим обменом. Только он служит показателем общего состояния и физиологической активности организма.
Обменные (метаболические) процессы, при которых специфические элементы организма синтезируются из пищевых продуктов, называют анаболизмом (ассимиляцией), а те метаболические процессы, при которых происходит распад структурных элементов организма или усвоение пищевых продуктов, — катаболизмом (диссимиляцией).
Белковый обмен
Известно, что белок состоит из аминокислот. В свою очередь аминокислоты являются не только источником. синтеза новых структурных белков, ферментов, веществ гормональной, белковой, пептидной природы и других, но и источником энергии. Характеристика белков, входящих в состав пищи, зависит как от энергетической ценности, так и от спектра аминокислот.
Средний период распада белка неодинаков в разных живых организмах. Так, у человека он составляет 80 суток. При этом многие белки у одного и того же организма обновляются с разной скоростью. Намного медленнее обновляются мышечные белки. Белки плазмы крови у человека имеют период полураспада около 10 суток, а гормоны белково-пептидной природы живут всего несколько минут. У человека за сутки подвергаются разрушению и синтезу около 400 г белка. Причем около 70 % образовавшихся свободных аминокислот снова идет на синтез нового белка, около 30 % превращается в энергию и должно пополняться экзогенными аминокислотами из пищи.
Много белковых структур построено из неповторимых комбинаций только 20 аминокислот. Одни из них могут синтезироваться в организме (глицин, аланин, цистеин и др.), другие (аргинин, лейцин, лизин, триптофан и др.) не синтезируются и должны обязательно поступать с пищей. Такие аминокислоты называются незаменимыми. Те и другие очень важны для организма. Белки, содержащие полный набор незаменимых аминокислот, называются биологически полноценными. В сутки в организм взрослого человека должно поступать с едой около 70—90 г белка (1 г на 1 кг массы тела), причем 30 г белка должно быть растительного происхождения. Количество поступающего белка зависит и от выполняемой физической нагрузки. При средней нагрузке человек должен получать 100—120 г белка в сутки, а при тяжелой физической работе количество белка возрастает до 150 г. О количестве расщепленного в организме белка судят по количеству выделяемого из организма азота (с мочой, потом). Это положение основано на том, что азот входит только в состав белков (аминокислот). Состояние, при котором количество поступившего азота равно количеству выведенного из организма, называется азотистым равновесием. Известно, что 1 г азота соответствует 6,25 г белка.
Так, при расчете азотистого баланса исходят из того, что в белке содержится примерно 16 % азота. Состояние, при котором в организм с пищей поступает меньше азота, а больше его выводится, получило название отрицательного азотистого баланса. В данном случае разрушение белка преобладает над его синтезом. Это наблюдается при белковом голодании, лихорадочных состояниях, нарушениях нейроэндокринной регуляции белкового обмена. Положительный азотистый баланс — это состояние, при котором количество выведенного из организма азота значительно меньше, чем его содержится в пище (наблюдается накопление его в организме). Положительный азотистый баланс отмечается у беременных, у детей в связи с их ростом, при выздоровлении после тяжелых заболеваний и др.
Белки в организме выполняют в основном пластическую функцию. Они входят в состав ферментов, гормонов, регулируют различные процессы в организме, осуществляют защитные функции, определяют видовую и индивидуальную особенности организма. Кроме того, белки используют в качестве энергетического материала, недостаточное обеспечение ими приводит к потере внутренних белков. Источником свободных аминокислот в первую очередь являются белки плазмы, ферментные белки, белки печени, слизистой оболочки кишечника и мышц, что позволяет длительное время поддерживать без потерь обновление белков мозга и сердца.
На регуляцию белкового обмена влияют нервная система, гормоны гипофиза (соматотропный гормон), щитовидной железы (тироксин), надпочечников (глюкокортикоиды).
Углеводный обмен
В организме человека до 60 % энергии удовлетворяется за счет углеводов. Вследствие этого энергообмен мозга почти исключительно осуществляется глюкозой. Углеводы выполняют и пластическую функцию. Они входят в состав сложных клеточных структур (гликопептиды, гликопротеины, гликолипиды, липополисахариды и др.). Углеводы делятся на простые и сложные. Последние при расщеплении в пищеварительном тракте образуют простые моноса-хариды, которые затем из кишечника поступают в кровь. В организм углеводы поступают главным образом с растительной пищей (хлеб, овощи, крупы, фрукты) и откладываются в основном в виде гликогена в печени, мышцах. Количество гликогена в организме взрослого человека составляет около 400 г. Однако эти запасы легко истощаются и используются главным образом для неотложных потребностей энергообмена.
Процесс образования и накопления гликогена регулируется гормоном поджелудочной железы инсулином. Процесс расщепления гликогена до глюкозы происходит под влиянием другого гормона поджелудочной железы — глюкагона.
Содержание глюкозы в крови, а также запасы гликогена регулируются и центральной нервной системой. Нервное воздействие от центров углеводного обмена поступает к органам по вегетативной нервной системе. В частности, импульсы, идущие от центров по симпатическим нервам, непосредственно усиливают расщепление гликогена в печени и мышцах, а также выделение из надпочечников адреналина. Последний способствует преобразованию гликогена в глюкозу и усиливает окислительные процессы в клетках. В регуляции углеводного обмена также принимают участие гормоны коры надпочечников, средней доли гипофиза и щитовидной железы.
Оптимальное количество углеводов в сутки составляет около 500 г, но эта величина в зависимости от энергетических потребностей организма может значительно изменяться. Необходимо учитывать, что в организме процессы обмена углеводов, жиров и белков взаимосвязаны, возможны их преобразования в определенных границах. Дело в том, что межуточный обмен углеводов, белков и жиров образует общие промежуточные вещества для всех обменов. Основным же продуктом обмена белков, жиров и углеводов является ацетилкоэнзим А. При его помощи обмен белков, жиров и углеводов сводится к циклу трикарбоновых кислот, в котором в результате окисления высвобождается около 70 % всей энергии превращений.
Конечные продукты обмена веществ составляют незначительное количество простых соединений. Азот выделяется в виде азотсодержащих соединений (главным образом мочевина и аммиак), углерод — в виде СО2, водород — в виде Н2О.
Липидный обмен
Липиды — сложные органические вещества, к которым относятся нейтральные жиры, состоящие из глицерина и жирных кислот, липоидов (лицетин, холестерин). Кроме жирных кислот, в состав липоидов входят многоатомные спирты, фосфаты и азотистые соединения.
Липиды играют важную роль в жизнедеятельности организма. Некоторые из них (фосфолипиды) составляют основной компонент клеточных мембран или являются источником синтеза стероидных гормонов (холестерин). Часть жира накапливается в клетках жировой ткани как нейтральный запасной жир, количество которого составляет 10—30 % массы тела, а при нарушениях обмена веществ и больше. Мобилизация жира на энергетические потребности организма заключается в гидролизе триглицеридов и образовании свободных жирных кислот. В энергетическом отношении окисление жирных кислот даст в 2 раза больше энергии, чем белки и углеводы (1 г — 9,3 ккал). Взрослому человеку ежедневно необходимо 70—80 г жира. Жиры имеют не только энергетическое значение. Они растворяют и выводят из организма так называемые незаменимые жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидиновая), которые условно объединяют в группу витамина F, а также жирорастворимые витамины (витамины A, D, Е, К). Обмен липидов тесно связан с обменом белков и углеводов. При увеличении поступления в организм белки и углеводы могут превращаться в жиры.
В регуляции липидного обмена значительную роль играют центральная нервная система, а также многие железы внутренней секреции (половые, щитовидная железы, гипофиз, надпочечники).
Водный и минеральный обмен
Вода является важной составной частью любой клетки, жидкой основы крови и лимфы. У человека содержание воды в разных тканях неодинаково. Так, в жировой ткани ее около 10 %, в костях — 20, в почках — 83, головном мозге — 85, в крови —90%, что в среднем составляет 70 % массы тела.
Вода в организме выполняет ряд важных функций. В ней растворено много химических веществ, она активно участвует в процессах обмена, с ней выделяются продукты обмена из организма. Вода обладает большой теплоемкостью и теплопроводностью, что способствует процессам терморегуляции.
Основная масса воды содержится внутри клеток, в плазме крови и межклеточном пространстве.
Взрослый человек в обычных условиях употребляет около 2,5 л воды в сутки. Кроме того, в организме образуется около 300 мл метаболической воды, как одного из конечных продуктов энергообмена. В соответствии с потребностями человек в течение суток теряет около 1,5 л воды в виде мочи, 0,9 л путем испарения через легкие и кожу (без потоотделения) и приблизительно 0,1 л с калом. Таким образом обмен воды в обычных условиях не превышает 5 % массы тела в сутки. Повышение температуры тела и высококалорийная пища способствуют выделению воды через кожу и легкие, увеличивают ее потребление.
Регуляция водного обмена в основном контролируется гормонами гипоталамуса, гипофиза и надпочечников.
Минеральные вещества поступают в организм с продуктами питания и водой. Потребность организма в минеральных солях различная. В основную группу входит семь элементов: кальций, фосфор, натрий, сера, калий, хлор и магний. Это так называемые макроэлементы. Они необходимы для формирования скелета (кальций, фосфор) и для осмотического давления биологических жидкостей (натрий). Эти ионы влияют на физико-химическое состояние белков, нормальное функционирование возбудительных структур (К+, Na+, Ca2+, Mg2+, Сl-), мышечное сокращение (Са2+, Mg2+ ), аккумулирование энергии (Р5+).
Однако организму необходимо еще 15 элементов, общее количество которых составляет менее 0,01 % массы тела. Они называются микроэлементами. Среди них следует выделить железо (составная часть гемоглобина и тканевых цитохромов); кобальт (компонент цианокобаламина); медь (компонент цитохромоксидазы); цинк (фактор потенцирующего действия инсулина на проницаемость мембраны клетки для глюкозы); молибден (компонент ксантиноксидазы); марганец (активатор некоторых ферментных систем); кремний (регулятор синтеза коллагена костной ткани); фтор (участвует в синтезе костных структур и прочности зубной эмали); йод (составная часть тиреоидных гормонов), а также никель, ванадий, олово, мышьяк, селен и др. В большинстве случаев — это составная часть ферментов, гормонов, витаминов или катализаторы их действия на ферментные процессы.
Специфическая роль ряда неорганических ионов в жизнедеятельности организма в первую очередь зависит от их свойств: заряда, размера, способности образовывать химические связи, реактивности в отношении к воде.
Витамины
Витамины — это органические вещества, которым свойственна интенсивная биологическая активность. Они отличаются по своей структуре. Не синтезируются организмом или синтезируются недостаточно, поэтому должны поступать с пищей.
Витамины относятся к разным видам соединений и выполняют катализирующую роль в обмене веществ, чаще являются составной частью ферментных систем. Таким образом, витамины — это регуляторные вещества.
Источником витаминов служат пищевые продукты растительного и животного происхождения. В пищевых продуктах они могут находиться в активной -или неактивной форме (провитамины). В последнем случае они в организме переходят в активное состояние. Некоторые витамины могут синтезироваться микрофлорой кишечника.
В настоящее время известно около 40 витаминов. Они делятся на жирорастворимые (A, D, Е, К, F) и водорастворимые (В1, В5, B6, B12, С, РР и др.). Источником жирорастворимых витаминов являются продукты животного происхождения, растительные масла и частично зеленые листья овощей. Носители водорастворимых витаминов — пищевые продукты растительного происхождения (зерновые и бобовые культуры, овощи, свежие фрукты, ягоды) и в меньшей степени продукты животного происхождения. Однако основным источником никотиновой кислоты и цианокобаламина являются продукты животного происхождения. Одни витамины устойчивы к разрушению, другие превращаются в неактивную форму при хранении и переработке.
Недостаточное поступление в организм суточной дозы одного или группы витаминов вызывает нарушение обмена веществ и приводит к заболеванию. При снижении поступления витаминов с пищей или нарушении их всасывания появляются признаки гиповитаминоза, а при полном их отсутствии наступает авитаминоз. Различные нарушения функций организма появляются при авитаминозах. Они связаны с разнообразным участием витаминов в регуляторных процессах. Витамины участвуют в регуляции промежуточного обмена и клеточного дыхания (витамины группы В, никотиновая кислота); в синтезе жирных кислот, стеро-идных гормонов (пантотеновая кислота), нуклеиновых кислот (фолиевая кислота, цианокобаламин); в регуляции процессов фоторецепции и размножения (ретинол); обмена кальция и фосфора (кальциферолы); окислительно-восстановительных процессах (аскорбиновая кислота, токоферолы); в гемопоэзе и синтезе факторов свертывания крови (филлохиноны) и др.
Некоторые вещества обладают свойствами витаминов, например парааминобензойная кислота, инозит, пангамо-вая кислота, витамин U, липоевая кислота и др.
В ряде случаев суточная потребность в водорастворимых и жирорастворимых витаминах колеблется от 2 мкг (цианокобаламин) до 50—100 мг (аскорбиновая кислота) и 200 г (фолиевая кислота).
Суточная потребность в витамине А у взрослого человека составляет 1 мг, а витамина D — 100 ME.
Известно, что водорастворимые витамины выполняют антиоксидантную функцию, а жирорастворимые участвуют в стабилизации биологических мембран, предохраняя их от окислительного разрушения.
Образование и расход энергии
Жизнедеятельность организма поддерживается благодаря постоянному поступлению энергии в процессе окисления сложных органических молекул при разрыве химических связей. Молекулы распадаются до трехуглеродных соединений, которые включаются в цикл Кребса (лимонная кислота), окисляясь далее до СО; и Н^О. Все энергетические процессы, протекающие с участием кислорода, образуют систему аэробного обмена. Выделение энергии без кислорода называется анаэробным обменом. Накопление энергии происходит главным образом в высокоэнергетических фосфатных связях аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ служит также средством переноса энергии, поскольку диффундирует в те места, где необходима энергия. В свою очередь образование и распад АТФ связаны с процессами, на которые необходимо затратить энергию. При необходимости в энергии путем гидролиза разрывается связь фосфатной группы и высвобождается находящаяся в ней химическая энергия. Полученная потенциальная энергия затем превращается в кинетическую — механическую, химическую, осмотическую и электрическую работу. Часть энергии используется для поддержания постоянства внутреннего состояния организма, синтеза новых веществ, обновления и строения клеток, сокращения мышц, проведения нервных импульсов.
Количество энергии, выделяемой при сгорании какого-либо вещества, не зависит от этапов его распада. Известно, что углеводы и белки дают в среднем около 17,16 кДж/г (4,1 ккал/г) энергии. Самой высокой энергетической способностью обладают жиры: 1 г жира дает 38 гДж/г (9,1 ккал/г) энергии, что больше количества энергии, выделяемой при окислении белков и углеводов, вместе взятых.
Энергетический обмен живого организма состоит из основного обмена и рабочей прибавки к основному обмену. Количество энергии, расходуемой организмом в состоянии покоя и натощак, называется основным обменом.
Основной обмен определяют утром (при этом пациент находится в состоянии покоя — в положении лежа), при температурном комфорте 18—20°С, натощак, через 12 ч после принятия пищи, при исключении из пищи белков за 2—3 суток до исследования. Основной обмен выражают в килокалориях (ккал) или килоджоулях (кДж), выделенных организмом при указанных условиях на 1 кг массы тела либо на 1 м2 поверхности тела за 1 ч или за сутки.
Основной обмен в значительной степени зависит от функций нервной и эндокринной систем, физиологического состояния внутренних органов, а также от внешних влияний на организм. Уровень основного обмена может изменяться при недостаточном или излишнем питании, продолжительной физической нагрузке, изменениях климатических условий и др. У разных людей величина основного обмена зависит главным образом от возраста, массы тела, пола, роста. У взрослого здорового человека основной обмен за 1 ч составляет в среднем 4,2 кДж (1 ккал) на 1 кг массы тела, причем у женщин он на 10—15 % ниже, чем у мужчин. У детей он выше, чем у взрослых; у пожилых людей снижается.
Рабочая прибавка — это повышение энергетического обмена выше основного объема. Факторы, при которых увеличивается расход энергии — прием пищи, изменения внешней температуры и мышечная работа.
Основной обмен нарушается при заболеваниях эндокринных желез. Например, при гиперфункции щитовидной железы он может увеличиться до 150 % от нормы, а при гипофункции снижается. Значительные изменения наблюдаются при патологии гипофиза, регулирующего деятельность периферических желез внутренней секреции.
Для определения интенсивности обмена веществ и энергии используют прямые и непрямые методы калориметрии. Метод прямой калориметрии основан на непосредственном определении тепла, выделяемого в процессе жизнедеятельности организма. Для этого человека помещают в специальную калориметрическую камеру, в которой учитывается все количество тепла, отдаваемого телом человека. Метод сложен и применяется только в научно-исследовательских учреждениях.
На практике чаще используют метод непрямой калориметрии. Суть его заключается в том, что вначале определяют объем легочной вентиляции, а затем количество поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа. Отношение объема выделенного углекислого газа к объему поглощенного организмом кислорода называется дыхательным коэффициентом. По величине последнего можно судить о характере окислительных веществ в организме.
Так, при окислении углеводов дыхательный коэффициент равен 1, поскольку для полного окисления 1 молекулы глюкозы до углекислого газа и воды потребуется 6 молекул кислорода, при этом выделяется 6 молекул углекислого газа:
При окислении белков дыхательный коэффициент равен 0,8, при окислении жиров — 0,7. В результате небольшого содержания в жирах и белках внутримолекулярного кислорода для их окисления потребуется больше кислорода: для окисления 1 г белков — 0,97 л, а 1 г жиров — 2,03 л.
Определить расход энергии можно и по газообмену. Количество тепла, освобождаемого в организме при употреблении 1 л кислорода (калориметрический эквивалент кислорода), зависит от того, на окисление каких веществ использовался кислород. Калориметрический эквивалент кислорода для окисления углеводов равен 21,13 кДж (5,05 ккал),белков — 20,1 кДж (4,8 ккал), жиров — 19,62 кДж (4,686 ккал). Существует зависимость между дыхательным коэффициентом и количеством энергии, которая образуется при поглощении 1 л кислорода (табл. 4).
Таблица 4
Зависимость между величинами дыхательного
коэффициента и энергией окисления
| Дыхательный коэффициент | Количество энергии, высвобожденной при окислении,% | Калориметрический эквивалент кислорода | |
| жиров | углеводов | ||
| 0,70 | 100 | 0,0 | 4,69 |
| 0,75 | 85 | 15 | 4,74 |
| 0,80 | 68 | 32 | 4,80 |
| 0,85 | 51 | 49 | 4,86 |
| 0,90 | 34 | 66 | 4,92 |
| 0,95 | 17 | 83 | 4,98 |
| 1,00 | 0,0 | 100 | 5,05 |
Интенсивность обменных процессов в значительной степени зависит от величины физической нагрузки. Уровень обмена веществ при очень низкой активности («относительный покой» индивидуума) составляет примерно 9600 кДж/сут (2300 ккал/сут) для мужчин. Уровень нагрузки при физической работе может быть оценен по затраченной энергии и выражаться при помощи так называемой ступенчатой энергетической шкалы, соседние ступени которой отстоят одна от другой на 2000 кДж. Так, при легкой работе интенсивность обменных процессов достигает 12 000 кДж/сут (2800 ккал/сут), при умеренной — 22 000 кДж/сут (5200 ккал/сут), при тяжелой — 42 000 кДж (10 000 ккал/сут).
Под рациональным питанием понимают достаточное в количественном и полноценное в качественном отношении питание. Основа рационального питания — сбалансированность, оптимальные соотношения компонентов пищи (аминокислот, полиненасыщенных жировых кислот, фосфатидов, стеринов, жиров, Сахаров, витаминов, минеральных солей, органических кислот и др.). Насчитывается около 60 пищевых веществ, требующих сбалансированности. Рациональное питание обеспечивается оптимальным поступлением энергетических, пластических и регуляторных веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности организма. Однообразное питание, при котором исключаются отдельные компоненты сбалансированного пищевого рациона, вызывает нарушение обмена веществ. Для человека сбалансированное питание включает белки, жиры и углеводы в массовых соотношениях 1:1:4. Это дает возможность проводить нормирование суточной калорийности пищевого рациона за счет белков: 15 % суточной калорийности (половина животного происхождения). Жиры должны составлять примерно 30 % суточной калорийности (70—80 % животный жир). Энергетическая доля углеводов при таких соотношениях должна быть 55 %. Если необходимо снизить массу тела, то следует ограничить количество употребляемых углеводов. При тяжелой мышечной работе разрушается много белков, поэтому необходимо увеличить их поступление с пищей в организм человека.
Вопросы для самоконтроля
1. Дайте определение обмену веществ и энергии.
2. Расскажите о белковом обмене.
3. Что такое углеводный обмен? Как происходит его регуляция?
4. Расскажите о липидном обмене и его значении для организма человека.
5. Охарактеризуйте водный и минеральный обмен.
6. Роль витаминов в организме человека.
7. Расскажите об образовании и расходе энергии.
8. Что такое основной обмен?
9. Каков расход энергии при разных ступенях физической нагрузки?
10. Что такое рациональное питание?
Практические занятия
Цель занятий — определение основного обмена по таблицам с учетом возраста, пола, массы тела, роста, а также по формуле Рида (см. Прил. 1, 2, 3); определение рабочей прибавки, суточных энергорасходов организма.
Оснащение — ростомер, весы, таблицы для определения основного обмена, сфигмоманометр, фонендоскоп, секундомер.
Содержание работы. Учащийся должен знать: 1) что такое ассимиляция и диссимиляция; 2) значение белкового, углеводного, липидного, водного и минерального обменов; 3) значение витаминов для организма человека; 4) образование и расход энергии; 5) определение основного обмена.
Задания
1. Расчет основного обмена по таблицам
Ход работы. По специальным таблицам (см. Прил. 2) можно определить среднестатистический уровень основного обмена человека, учитывая его рост, возраст, массу тела. Сравнив эти среднестатистические данные с результатами, полученными при исследовании рабочего обмена при помощи приборов, можно вычислить затраты энергии, необходимые для выполнения той или иной нагрузки. С помощью ростомера и весов измеряют рост и массу исследуемого. Если исследуемый взвешивается в одежде, то необходимо снизить полученную массу тела на 5 кг для мужчин и на 3 кг для женщин. Таблицами пользуются следующим образом. Если, например, исследуемая 27-летняя женщина имеет рост 172 см и весит 65 кг, то по таблицам для определения основного обмена у женщин (часть А) рядом со значением массы исследуемого находят цифру 960. В Прил. 2 (часть Б) по горизонтали находят возраст (27 лет), а по вертикали — рост (172 см); на пересечении граф возраста и роста находится число 678. По сумме двух чисел (960 + 678 = 1638) получают среднестатистическое значение нормального основного обмена женщины определенного возраста, роста и массы тела — 1638 ккал.
2. Вычисление уровня основного обмена по формуле Рида
Формула Рида дает возможность вычислить процент отклонения величины основного обмена от нормы. Эта формула основана на взаимосвязи между артериальным давлением, частотой пульса и теплопродукцией организма.
Ход работы. У исследуемого определяют частоту пульса с помощью секундомера и артериальное давление по способу Короткова 3 раза с промежутками в 2 мин при выполнении условий, необходимых для расчета основного обмена. Процент отклонений (ПО) основного обмена от нормы определяют по формуле Рида:
ПО = 0,75 (ЧП + ПД0,74) - 72, где ЧП — частота пульса; ПД — пульсовое давление (разница между величиной систолического и диастолического давления).
Цифровые значения частоты пульса и артериального давления определяют как среднее арифметическое из трех измерений.
Пример расчета. Пульс 75 ударов в минуту, артериальное давление 120/80 мм рт. ст. ПО равен 0,75 [75 + (120 — 80)0,74] — 72 = = 0,75 (75 + 400,74) —11= 6,45. Таким образом, основной обмен у исследуемого увеличен на 6,45 % и находится в пределах нормы. Для упрощения расчетов по формуле Рида имеется специальная номограмма (см. Прил. 3). По номограмме, соединив линейкой значения частоты пульса и пульсового давления, на средней линии легко определить величину отклонения основного обмена от нормы.
Оформление протокола. Запишите полученные показатели. Сравните данные основного обмена, полученные для исследуемого с помощью приборов, с результатом, найденным в таблице. Сравните найденную в таблице величину основного обмена со значениями, полученными в ходе эксперимента по формуле Рида.
ЖЕЛЕЗЫ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ
Управление процессами, происходящими в организме, обеспечивается не только нервной системой, но и железами внутренней секреции (эндокринной системой). К ним относятся специализированные, топографически разъединенные (разного происхождения) железы, которые не имеют выводных протоков и выделяют в кровь и лимфу выработанный ими секрет. Продукты деятельности эндокринных желез — гормоны.
Гормоны являются сильнодействующими агентами, поэтому для получения специфического эффекта достаточно небольшого их количества. Одни гормоны ускоряют рост и формирование органов и систем, другие регулируют обмен веществ, определяют поведенческие реакции и т. д. Анатомически обособленные железы внутренней секреции оказывают влияние друг на друга. В связи с тем что это влияние обеспечивается гормонами, доставленными кровью к органам-мишеням, принято говорить о гуморальной регуляции этих органов по принципу обратной связи. В результате такой связи содержание гормонов в крови поддерживается на оптимальном для организма уровне. Однако известно, что все процессы, протекающие в организме, находятся под постоянным контролем центральной нервной системы. Такую двойную регуляцию деятельности органов называют нервно-гуморальной. Изменение функций желез внутренней секреции вызывает тяжелые нарушения и заболевания организма, в том числе и психические расстройства.
В организме человека железы внутренней секреции располагаются следующим образом (рис. 86): в области головного мозга — гипофиз и эпифиз; в области шеи и грудной клетки — щитовидная, паращитовидная и вилочковая железы; в брюшной полости — поджелудочная железа и надпочечники; в области таза — яичники и семенники.
Гипофиз и эпифиз
Гипофиз (hypophysis). Это небольшая, овальной формы железа находится в гипофизарной ямке турецкого седла клиновидной кости, отделяется от полости черепа отростком твердой оболочки головного мозга и образует диафрагму седла. Масса гипофиза у мужчин составляет около 0,5 г, у женщин — 0,6 г, а у беременных может увеличиваться до 1 г. Поперечный размер гипофиза 10—17 мм, переднезадний — 5—15 мм, вертикальный — 5—10 мм. Снаружи гипофиз накрыт капсулой. Гипофиз состоит из передней, средней и задней доли.
Рис. 86. Расположение желез внутренней секреции человека (схема):
1 — полушарие большого мозга; 2 — ядра гипоталамуса; 3 — гипофиз; 4 — щитовидная железа; 5 — трахея; 6— легкое; 7— перикард; 8— мозговое вещество надпочечника; 9 — корковое вещество (кора) надпочечника; 10 — почка; 11 — аорта; 12— мочевой пузырь; 13— яичко; 14— нижняя полая вена; 15— аортальный параганглий; 16— поджелудочная железа; 17— надпочечник; 18 — печень; 19 — вилочковая железа (тимус); 20 — паращитовидная железа; 21— сонный гломус; 22— мозжечок; 23— шишковидное тело (эпифиз); 24—мозолистое тело
Передняя доля (аденогипофиз) более крупная и плотная, составляет 70—80 % всей массы гипофиза. В передней доле выделяют дистальную, промежуточную и бугорную части. Паренхима средней доли представлена несколькими типами железистых клеток, между которыми находятся кровеносные сосуды. Задняя доля (нейрогипофиз) находится в задней части гипофизарной ямки. Она состоит из воронки и нервной доли; образована нейроглиальными клетками (питу-ициты), нервными волокнами, которые идут от гипоталамуса в нейрогипофиз, и нейросекреторными тельцами.
При помощи нервных волокон и кровеносных сосудов гипофиз функционально связан с гипоталамусом промежуточного мозга, который регулирует деятельность гипофиза.
В гипофизе вырабатывается семь гормонов, четыре из них влияют на периферические эндокринные железы и называются тройными гормонами (фолликулостимулирующий, лютеинизирующий, тиреотропный, адренокортикотропный), три гормона — эффекторные, гормон роста (соматотропный), пролактин (лютеотропный гормон, меланоцитостимулирующий гормон) — непосредственно влияют на органы и ткани-мишени.
В передней доле гипофиза вырабатывается соматотропный гормон (СТГ) роста. Секреция гормона роста регулируется гипоталамическими гормонами: рилизин-гормоном и ингибирующим гормоном соматостатином. Он принимает активное участие в регуляции процессов роста и развитии молодого организма. После полового созревания происходит окостенение эпифизарных хрящей и СТГ перестает влиять на рост костей в длину. Если у взрослых происходит чрезмерная выработка этого гормона, то у них наблюдается разрастание мягких тканей, деформация и утолщение костей. Это заболевание называется акромегалией. А при излишней выработке гормона в молодом возрасте, когда кости способны расти в длину, развивается гигантизм, при недостаточности гормона роста — карликовость (нанизм). Для этой болезни характерны отставание в росте (в возрасте 20 лет— менее 120 см у женщин и 130 см у мужчин), пропорциональное уменьшение всех частей тела и внутренних органов. Имеется половое недоразвитие.
Другим гормоном этой доли является адренокортикотропный гормон (АКТГ). Он необходим для нормального развития и функции коры надпочечника, стимулирует выработку и секрецию глюкокортикоидов. Стимулируется образование АКТГ кортикотропин-рилизинг-гормоном гипоталамуса; гормоны коры надпочечника на основании механизма обратной связи также включаются в регуляцию секреции АКТГ.
Вырабатывается передней долей гипофиза и тиреотропный гормон (ТГ). Он регулируется тиреотропин-рилизинг-гормоном гипоталамуса, стимулирует рост и развитие щитовидной железы, выработку и выделение гормонов тироксина (Т4) и трииодтиронина (Т3).
Гонадотропные гормоны — фолликулостимулирующий (ФСГ) лютеинизирующий (ЛГ) и пролактин (ПРЛ) — влияют на половое созревание организма, регулируют и стимулируют развитие фолликулов в яичниках, овуляцию, рост молочных желез и выработку молока, процесс сперматогенеза у мужчин. Стимулируют выделение этих гормонов рилизинг-факторы гипоталамуса.
В промежуточной доле образуется меланоцитстимулиру-ющий гормон (МСГ). Основная его функция заключается в стимуляции биосинтеза кожного пигмента меланина, а также в увеличении размеров и количества пигментных клеток. Регуляция клеток промежуточной доли гипофиза осуществляется гипоталамическими и рилизинг-факторами, а также ингибирующими гормонами. Гормоны вазопрессин и окситоцин вырабатываются нейросекреторными клетками гипоталамуса и по аксонам гипоталамо-гипофизарного тракта переходят в заднюю долю гипофиза. А из задней доли гипофиза эти вещества поступают в кровь.
Гормон вазопрессин оказывает антидиуретическое и сосудосуживающее действие, за что и получил название антидиуретического гормона (АДГ). Недостаточная секреция этого гормона приводит к возникновению несахарного диабета. Характерным для этого заболевания является выделение большого количества мочи (от 4 до 20 л/сут и более) при ее низкой относительной плотности. Потеря почками воды и повышение осмотического давления плазмы крови сопровождаются неутолимой жаждой, вследствие которой больные в большом количестве пьют воду.
Окситоцин оказывает стимулирующее действие на сократительную функцию мускулатуры матки, усиливает выделение молока молочной железой, влияет на изменение тонуса гладких мышц желудочно-кишечного тракта, вызывает торможение функции желтого тела.
Шишковидное тело (corpus pineale), или эпифиз. Это небольшое овальное железистое образование, которое относится к промежуточному мозгу и располагается в неглубокой борозде между верхними холмиками среднего мозга.
Масса железы у взрослого человека около 0,2 г, длина 8— 15 мм, ширина 6—10 мм, толщина 4—6 мм.
Снаружи шишковидное тело покрыто мягкой соединительнотканной оболочкой мозга, которая содержит множество анастомозируюших кровеносных сосудов. Клеточными элементами паренхимы являются специализированные железистые клетки — пинеоциты и глиальные клетки — глиоциты.
Эндокринная роль шишковидного тела заключается в том, что его клетки выделяют вещества (серотонин, мелатонин) и другие гормоны, а также полипептиды. Мелатонин является антагонистом меланоцитостимулирующего гормона, обладает антигонадотропным действием и тормозит развитие гонад. Шишковидное тело участвует в регуляции обмена электролитов, влияет в раннем возрасте на комплекс эндокринных органов (гипофиз, щитовидную железу, кору надпочечника), участвующих в процессах роста и полового развития организма.
Щитовидная и паращитовидная железы.
Вилочковая железа
Щитовидная железа (glandula thyroidea). Это непарный орган, располагающийся в передней области шеи на уровне гортани и верхнего отдела трахеи. Состоит из Правой и левой доли и перешейка. Масса щитовидной железы у взрослых составляет в среднем около 20 г, поперечный размер 50—60 мм, продольный каждой доли — 50—80 мм, вертикальный размер перешейка от 2 до 2,5 см, а толщина его равна 2—6 мм. Масса и объем железы у женщин больше, чем у мужчин. Железа имеет фиброзную капсулу, от которой в глубину ткани отходят соединительнотканные перегородки — трабекулы, разделяющие железу на дольки, состоящие из фолликулов.
Внутри стенка фолликулов выстлана эпителиальными клетками кубической формы. Внутри полости фолликула находится густое вещество — коллоид, которое содержит тиреоидные гормоны. Железистый фолликулярный эпителий обладает избирательной способностью к накоплению йода. В щитовидной железе под влиянием тиреотропного гормона вырабатываются тироксин (Т4) и трииодтиронин
(Т3). Кроме того, в щитовидной железе вырабатывается тиреокальцитонин, который снижает уровень кальция в парафолликулярной ткани. Трииодтиронин синтезируется в меньшем количестве, чем тироксин, но имеет большую активность.
Тиреоидные гормоны — это гормоны широкого спектра действия. Их основные эффекты связаны с влиянием на различные обменные процессы, рост и развитие организма, они участвуют в адаптативных реакциях. Особенно выражено влияние Т3 и Т4 на энергетический обмен. Гормоны действуют путем индукции и активации ферментов, что увеличивает синтез белка, распад жиров и углеводов. Таким образом, тиреоидные гормоны влияют на разные виды обмена веществ.
Тиреоидные гормоны играют значительную роль в регуляции жизненно важных функций организма; изменение их уровня в крови вызывает тяжелые заболевания. Известно, что воздействие в течение длительного времени стимулятора щитовидной железы, который обладает свойствами тиреотропного гормона, ведет к неограниченному образованию тиреоидных гормонов и развитию токсического зоба. При этом нарушаются углеводный, жировой, водный и минеральный обмены, изменяются процессы окислительного фосфорилирования. Заболевание сопровождается похудением, тахикардией, повышенной нервной возбудимостью, экзофтальмом.
Изменение продукции тиреоидных гормонов чаще связано с недостатком в пище йода, что ведет к разрастанию ткани щитовидной железы и появлению эндокринного зоба. Развитие этой формы зоба наблюдается во многих странах, в том числе и в Беларуси.
Паращитовидные железы (glandulae parathyroideae superior et inferior). Это округлые или овальные тельца, расположенные на задней поверхности долей щитовидной железы. Количество этих телец непостоянное и колеблется от 2 до 7—8, в среднем 4, по две железы на каждую долю щитовидной железы. Длина телец равна 4—8 мм, ширина 3—4 мм, толщина 2—3 мм. От щитовидной железы паращитовидные железы отличаются более светлой окраской (у детей они бледно-розовые, у взрослых — желтовато-коричневые). Часто железы располагаются в месте входа в ткань щитовидной железы нижней щитовидной артерии или ее ветвей. Паращитовидные железы имеют собственную фиброзную капсулу, от которой внутрь желез идут соединительнотканные прослойки. Последние имеют много кровеносных сосудов и делят ткань желез на группы эпителиальных клеток. Эндокринная функция паращитовидных желез заключается в выделении гормона паратиреокрина, или паратгормона, который участвует в регуляции фосфорно-кальциевого обмена. Удаление паращитовидных желез или снижение их функции — гипопаратиреоз — ведет к снижению уровня кальция в крови и повышению содержания фосфора, при этом повышается возбуждение нервно-мышечной системы, возникают приступы тонических судорог. Повышенная продукция паратгормона — гиперпаратире-оз — возникает при развитии опухолей паращитовидных желез, сопровождается нарушением структуры костей и их деминерализацией, увеличением содержания в крови кальция и усилением выделения фосфатов с мочой.
Вилочковая железа (thymus). Располагается в передней части верхнего средостения. Передняя поверхность вилочковой железы прилегает к задней поверхности грудины, а задняя поверхность — к верхней части перикарда, начальным отделам аорты и легочного ствола, левой плечеголовной и верхней полой вене.
Вилочковая железа состоит их двух асимметричных долей: правой и левой. Нижняя часть каждой доли расширена, а верхняя сужена. Левая доля железы в половине случаев длиннее правой. В средней части доли тесно соприкасаются или срастаются между собою. Снаружи железа покрыта тонкой соединительнотканной капсулой, от которой внутрь органа отходят перегородки, разделяющие паренхиму на дольки. Паренхима долек представлена периферической частью — темным корковым веществом и центральной светлой частью — мозговым веществом. Клетки вилочковой железы представлены лимфоцитами (тимоциты), макрофагами, гранулоцитами и плазматическими клетками.
В мозговом веществе находятся специфические тельца тимуса (тельца Гассаля), которые состоят из уплощенных эпителиальных клеток. Вилочковая железа является центральным органом иммуногенеза, в ней происходят превращения стволовых клеток в Т-лимфоциты, ответственные за реакции клеточного иммунитета. Тимус секретирует и выделяет в кровь специфические вещества под названием «тимический (гуморальный) фактор». Последние оказывают влияние на функции Т-лимфоцитов.
Надпочечник
Надпочечник (glandula suprarenalis) — парный орган, располагается в забрюшинном пространстве непосредственно над верхним концом соответствующей почки. Масса его составляет 12—13 г, длина 40—60 мм, ширина 2—8 мм.
Надпочечник имеет форму сжатого спереди назад конуса, в котором различают переднюю, заднюю и нижнюю (почечную) поверхности. Располагаются надпочечники на уровне XI—XII грудных позвонков. Правый надпочечник лежит несколько ниже левого. Задней поверхностью правый надпочечник прилегает к поясничной части диафрагмы, передней — соприкасается с висцеральной поверхностью печени и двенадцатиперстной кишкой, а нижней вогнутой — с верхним концом правой почки. Левый надпочечник передней поверхностью прилегает к хвосту поджелудочной железы, кардиальной части желудка, задняя его поверхность соприкасается с диафрагмой, а нижняя — с верхним концом левой почки.
Поверхность надпочечника бугристая. На переднемедиальной поверхности видна глубокая борозда — ворота органа, через которые выходят центральная вена и лимфатические сосуды. Снаружи надпочечник покрыт фиброзной капсулой, которая плотно срастается с паренхимой и отдает в глубь железы многочисленные соединительнотканные капсулы. Под фиброзной капсулой находится корковое вещество (кора), состоящее из трех зон. Снаружи, ближе к капсуле, находится клубочковая зона, далее — средняя, наиболее широкая пучковая зона, а затем внутренняя сетчатая зона, прилегающая к мозговому веществу.
В коре надпочечника вырабатываются гормоны под общим названием кортикостероиды. Они делятся на две основные группы: 1) глюкокортикоиды (кортикостерон, кортизол, гидрокортизол и кортизон), которые образуются в пучковой зоне; 2) минералокортикоиды (альдостерон), выделяемые клетками клубочковой зоны коры. Кроме того, в коре надпочечника, главным образом в сетчатой зоне, сек-ретируется небольшое количество мужских половых веществ, близких по строению и функции к гормонам-анд-рогенам, а также эстрогены и прогестерон.
В центральной части надпочечника располагается мозговое вещество, образованное крупными клетками, которые окрашиваются солями хрома в желто-бурый цвет. Различают два вида этих клеток: эпинефроциты — составляют основную массу и выделяют адреналин и норэпинефроциты — вырабатывают норадреналин.
Глюкокортикоиды оказывают разное воздействие на обмен веществ. Они стимулируют синтез гликогена из глюкозы и белков и отложение гликогена в мышцах, одновременно повышая уровень глюкозы в крови; в значительной степени влияют на клеточный и гуморальный иммунитет, обладают сильным противовоспалительным действием. Особенно отчетливо наблюдаются изменения концентрации глюкокортикоидов при стрессе. Согласно теории стресса, Г. Селье выделяет три его фазы: тревоги, резистентности и опустошения. Стресс-реакция может пройти бесследно, если влияние не очень сильное; при его повторении возможна адаптация к этому стимулу. Если же стресс очень интенсивный, тогда возможно опустошение всех запасов глюкокортикостероидов в коре надпочечников и разрушение ее.
Изменение концентрации глюкокортикоидов как в сторону повышения (гиперфункция), так и в сторону снижения (гипофункция) приводит к серьезным нарушениям в организме. В результате повышенной секреции кортизола наблюдаются ожирение, усиленный распад белков (катаболический эффект), задержка воды, гипертензия и т. д. При недостаточности функции коры надпочечников, снижении выработки кортикостероидов возникает тяжелая патология — болезнь Аддисона. Она характеризуется бронзовой окраской тела, повышенной усталостью, гипотонией, слабостью сердечной мышцы и др.
Минералокортикоиды (алъдостерон) регулируют обмен Na+ и К4, действуя главным образом на почки. При избытке гормона повышается концентрация Na4' и снижается IC в крови, возрастает ее осмотическое давление, задерживается вода в организме, повышается артериальное давление. Дефицит гормона ведет к снижению уровня Na+ в крови и тканях и к повышению уровня К^. Потеря Na+ сопровождается выведением из тканей жидкости — обезвоживанием организма.
Адреналин влияет на сердечно-сосудистую систему: повышает артериальное давление, частоту и силу сердечных сокращений, расширяет сосуды скелетных мышц, гладкую мускулатуру бронхов. Кроме того, он увеличивает содержание глюкозы в крови, усиливает окислительные процессы в клетках. Выход адреналина в кровь происходит под действием симпатической нервной системы.
Норадреналин способствует поддержанию тонуса кровеносных сосудов, участвует в передаче возбуждения из симпатических нервных волокон на иннервируемые органы.
Эндокринная часть поджелудочной железы
Поджелудочная железа состоит из экзокринной и эндокринной частей. Эндокринная часть представлена группами эпителиальных клеток (островки Лангерганса), отделенных от экзокринной части железы тонкими соединительноткан-ными прослойками. Больше всего островков сконцентрировано в области хвоста поджелудочной железы. Размеры панкреатических островков колеблются в пределах 0,1— 0,3 мм, а общая масса их не превышает 1/100 массы поджелудочной железы.
Панкреатические островки имеют два основных типа железистых клеток. Клетки, синтезирующие инсулин, называют бета (или )-клетками; клетки, вырабатывающие глюкагон — альфа (или )-клетками.
Инсулин представляет собой белковый гормон с молекулярной массой около 6000 Да. Он образуется из проинсулина под влиянием протеаз. Превращение проинсулина в активный гормон инсулин происходит в бета-клетках. Регуляция секреции инсулина осуществляется симпатической и парасимпатической нервной системой, а также под влиянием ряда полипептидов, которые вырабатываются в желудочно-кишечном тракте.
Глюкагон — полипептид, состоит из одной цепи с молекулярной массой около 3500 Да. Он может вырабатываться и в кишечнике в виде энтероглюкагона.
Регуляция секреции глюкагона осуществляется при помощи рецепторов глюкозы в гипоталамусе, которые определяют снижение уровня глюкозы в крови. В эту цепь взаимодействий включаются гормон роста, соматостатин, энтероглюкагон, симпатическая нервная система.
Гормоны островковых клеток оказывают значительное влияние на метаболические процессы. Инсулин является анаболическим гормоном с широким спектром действия. Его роль заключается в повышении синтеза углеводов, жиров и белков. Он стимулирует метаболизм глюкозы, увеличивает проникновение для глюкозы клеток миокарда, скелетных мышц, что способствует большему току глюкозы внутрь клетки. Инсулин снижает уровень глюкозы в крови, стимулирует синтез гликогена в печени, влияет на обмен жиров.
Основной эффект глюкагона связан с усилением метаболических процессов в печени, расщеплением гликогена до глюкозы и выделением ее в ток крови. Глюкагон является синергистом адреналина. При отклонении уровня глюкозы в крови от нормы наблюдается гипо- или гипергликемия. При недостатке инсулина или изменении его активности содержание глюкозы в крови резко возрастает, что может привести к появлению сахарного диабета с соответствующими клиническими симптомами. Высокий уровень глюкагона в крови вызывает развитие гипогликемических состояний.
Эндокринная часть половых желез
Яичко (семенник) у мужчин и яичники у женщин, кроме половых клеток, вырабатывают и выделяют в кровь половые гормоны, под влиянием которых происходит формирование вторичных половых признаков.
Эндокринной функцией в яичке обладает интерстиций, который представлен железистыми клетками — интерстициальными эндокриноцитами яичка, или клетками Лейдига, которые располагаются в рыхлой соединительной ткани между извитыми семенными канальцами, рядом с кровеносными и лимфатическими сосудами. Интерстициальные эндокриноциты яичка выделяют мужской половой гормон — тестостерон.
В яичнике вырабатываются такие половые гормоны, как эстроген, гонадотропин и прогестерон. Местом образования эстрогена (фолликулина) и гонадотропина является зернистый слой созревающих фолликулов, а также интер-стициальные клетки яичника. Эстроген стимулирует, а гонадотропин угнетает рост и развитие половых клеток. Под влиянием фолликулостимулирующего и лютеинизирующего гормонов гипофиза происходит рост фолликулов и активизация интерстициальных клеток. Лютеинизирующий гормон вызывает овуляцию и образование желтого тела, клетки которого вырабатывают гормон яичника прогестерон. Этот гормон подготавливает слизистую оболочку матки для имплантации оплодотворенной яйцеклетки, а также задерживает рост новых фолликулов.
Регуляция желез внутренней секреции
Эндокринные железы и выделяемые ими гормоны тесно связаны с нервной системой, образуют общий интеграционный механизм регуляции. Регулирующее влияние центральной нервной системы на физиологическую активность желез внутренней секреции осуществляется через гипоталамус. В свою очередь гипоталамус связан через афферентные пути с другими отделами центральной нервной системы (со спинным, продолговатым и средним мозгом, таламусом, базальными ганглиями, полями коры больших полушарий и др.). Благодаря этим связям в гипоталамус поступает информация со всех отделов организма: сигналы от экстеро- и интерорецепторов идут в центральную нервную систему через гипоталамус и передаются эндокринным органам.
Таким образом, нейросекреторные клетки гипоталамуса превращают афферентные стимулы в гуморальные факторы с физиологической активностью (рилизинг-гормоны, или либерины), которые стимулируют синтез и высвобождение гормонов гипофиза. А гормоны, тормозящие эти процессы, называются ингибирующими гормонами (или факторами) или статинами.
Гипоталамические рилизинг-гормоны влияют на функцию клеток гипофиза, которые вырабатывают ряд гормонов. Последние в свою очередь влияют на синтез и секрецию гормонов периферических эндокринных желез, а те уже на органы или ткани-мишени. Все уровни этой системы взаимодействий тесно связаны между собой системой обратной связи. Кроме того, известно, что разные гормоны оказывают воздействие и на функции отделов ЦНС.
Важную роль в регуляции функции эндокринных желез играют медиаторы симпатических и парасимпатических нервных волокон.
Однако имеются железы внутренней секреции (паращи-товидная, поджелудочная и др.), которые регулируются иным путем за счет влияния уровня гормонов-антагонистов, а также в результате изменения концентрации тех метаболитов (веществ), уровень которых регулируется этими гормонами. Существует часть гормонов, выработанных в гипоталамусе (антидиуретический гормон, окситацин), гормоны гипофиза, которые непосредственно влияют на органы и ткани-мишени.
Таким образом, регуляция желез внутренней секреции в организме человека представляет собой сложную, со многими неизвестными процессами систему.
Вопросы для самоконтроля
1. Расскажите о роли желез внутренней секреции в организме человека.
2. Объясните строение гипофиза и его связь с другими эндокринными железами.
3. Что вы знаете о гормонах передней доли гипофиза?
4. Назовите функциональные особенности задней доли гипофиза.
5. Строение и функциональные особенности щитовидной железы.
6. Строение и роль в организме паращитовидных желез и их положение.
7. Расскажите о роли вилочковой железы для организма человека.
8. Особенности строения и функции надпочечников.
9. Какую роль играют в организме гормоны надпочечников?
10. Расскажите об эндокринной функции поджелудочной железы.
11. Какие эндокринные функции выполняют половые железы?
12. Объясните, как происходит регуляция желез внутренней секреции.
Практические занятия
Цель занятий — изучить анатомическое и гистологическое строение желез внутренней секреции.
Оснащение — набор гистологических препаратов, электронные микрофотографии, схемы, таблицы, слайды, микроскоп, диапроектор.
Содержание работы. Учащийся должен знать: 1) общее строение эндокринной системы; 2) изучить по гистологическим препаратам и микрофотографиям: а) гипофиз; б) щитовидную железу; в) надпочечник; г) поджелудочную железу; 3) функции желез внутренней секреции; 4) принципы регуляции желез внутренней секреции.
Оформление протокола. Зарисовать схему строения инсулоцитов поджелудочной железы; схему гландулоцита и дать обозначения. Записать основные гормоны, вырабатываемые железами эндокринной системы.
СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА
Выполняя одну из главных функций — транспортную — сердечно-сосудистая система обеспечивает ритмичное течение физиологических и биохимических процессов в организме человека. К тканям и органам по кровеносным сосудам доставляются все необходимые вещества (белки, углеводы, кислород, витамины, минеральные соли) и отводятся продукты обмена веществ и углекислый газ. Кроме того, с током крови по сосудам разносятся в органы и ткани выработанные эндокринными железами гормональные вещества, которые являются специфическими регуляторами обменных процессов, антитела, необходимые для защитных реакций организма против инфекционных заболеваний. Таким образом, сосудистая система выполняет еще и регуляторную, и защитную функции. В содружестве с нервной и гуморальной системами сосудистая система играет важную роль в обеспечении целостности организма.
Сосудистая система делится на кровеносную и лимфатическую. Эти системы анатомически и функционально тесно связаны, дополняют одна другую, но между ними есть определенные различия. Кровь в организме движется по кровеносной системе. Кровеносная система состоит из центрального органЙ кровообращения — сердца, ритмические сокращения которого дают движение крови по сосудам.
Строение артерий, вен и капилляров. Сосуды, которые несут кровь от сердца к органам и тканям, называются артериями, а сосуды, несущие кровь от периферии к сердцу, — венами.
Артериальная и венозная части сосудистой системы соединяются между собой капиллярами, через стенки которых происходит обмен веществ между кровью и тканями.
Артерии, питающие стенки тела, называются париетальными (пристеночными), артерии внутренних органов — висцеральными (внутренностными).
По топографическому принципу артерии делятся на вне-органные и внутриорганные. Строение внутриорганных артерий зависит от развития, строения и функции органа. В органах, которые в период развития закладываются общей массой (легкие, печень, почки, селезенка, лимфатические узлы), артерии входят в центральную часть органа и дальше разветвляются соответственно долям, сегментам и долькам. В органах, которые закладываются в виде трубки (пищеводный тракт, выводные протоки мочеполовой системы, головной и спинной мозг), ветви артерий имеют кольцевидное и продольное направление в ее стенке.
Различают магистральный и рассыпной тип ветвления артерий. При магистральном типе ветвления имеются основной ствол и отходящие от артерии боковые ветви с постепенно уменьшающимся диаметром. Рассыпной тип ветвления артерии характеризуется тем, что основной ствол делится на большое количество конечных ветвей.
Артерии, обеспечивающие окольный ток крови, в обход основного пути, называются коллатеральными. Выделяют межсистемные и внутрисистемные анастомозы. Первые образуют соединения между ветвями разных артерий, вторые — между ветвями одной артерии.
Внутриорганные сосуды последовательно делятся на артерии 1—5-го порядка, образуя микроскопическую систему сосудов - микроциркуляторное русло. Оно формируется из артериолы, прекапиллярной артериолы, или прека-пилляров, капилляров, посткапиллярных венул или посткапилляров и венул. Из внутриорганных сосудов кровь поступает в артериолы, которые образуют в тканях органов богатые кровеносные сети. Затем артериолы переходят в более тонкие сосуды — прекапилляры, диаметр которых составляет 40—50 мкм, а последние — в более мелкие — капилляры с диаметром от 6 до 30—40 мкм и толщиной стенки 1 мкм. В легких, головном мозге, гладких мышцах расположены наиболее узкие капилляры, а в железах — широкие. Наиболее широкие капилляры (синусы) наблюдаются в печени, селезенке, костном мозге и лакунах пещеристых тел долевых органов.
В капиллярах кровь течет с небольшой скоростью (0,5— 1,0 мм/с), имеет низкое давление (до 10—15 мм рт. ст.). Это связано с тем, что в стенках капилляров происходит наиболее интенсивный обмен веществ между кровью и тканями. Капилляры находятся во всех органах, кроме эпителия кожи и серозных оболочек, эмали зубов и дентина, роговицы, клапанов сердца и др. Соединяясь между собой, капилляры образуют капиллярные сети, особенности которых зависят от строения и функции органа.
Пройдя через капилляры, кровь поступает в посткапиллярные венулы, а затем в венулы, диаметр которых равен 30—40 мкм. Из венул начинается формирование внутриорганных вен 1—5-го порядка, которые затем впадают во внеорганные вены. В кровеносной системе встречается и прямой переход крови из артериол в венулы — артериоло-венулярные анастомозы. Общая вместимость венозных сосудов в 3—4 раза больше, чем артерий. Это связано с давлением и небольшой скоростью крови в венах, компенсируемых объемом венозного русла.
Вены являются депо для венозной крови. В венозной системе находится около 2/3 всей крови организма. Внеорганные венозные сосуды, соединяясь между собой, образуют самые крупные венозные сосуды тела человека — верхнюю и нижнюю полые вены, которые входят в правое предсердие.
Артерии по строению и функциональному назначению отличаются от вен. Так, стенки артерий оказывают сопротивление давлению крови, более эластичны и растяжимы. Благодаря этим качествам ритмичный ток крови становится непрерывным. В зависимости от диаметра артерии делятся на крупные, средние и мелкие.
Стенка артерий состоит из внутренней, средней и наружной оболочек. Внутренняя оболочка образована эндотелием, базальной мембраной и подэндотелиальным слоем. Средняя оболочка состоит главным образом из гладких мышечных клеток кругового (спирального) направления, а также из коллагеновых и эластических волокон. Наружная оболочка построена из рыхлой соединительной ткани, которая содержит коллагеновые и эластические волокна и выполняет защитную, изолирующую и фиксирующую функции, имеет сосуды и нервы. Во внутренней оболочке отсутствуют собственные сосуды, она получает питательные вещества непосредственно из крови.
В зависимости от соотношения тканевых элементов в стенке артерии делятся на эластический, мышечный и смешанный типы. К эластическому типу относятся аорта и легочный ствол. Эти сосуды могут сильно растягиваться во время сокращения сердца. Артерии мышечного типа находятся в органах, изменяющих свой объем (кишечник, мочевой пузырь, матка, артерии конечностей). К смешанному типу (мышечно-эластическому) относятся сонная, подключичная, бедренная и другие артерии. По мере отдаления от сердца в артериях уменьшается количество эластических элементов и повышается число мышечных, возрастает способность к изменению просвета. Поэтому мелкие артерии и артериолы являются главными регуляторами кровотока в органах.
Стенка капилляров тонкая, состоит из одного слоя эндотелиальных клеток, расположенных на базальной мембране, обусловливая ее обменные функции.
Стенка вен, как и артерий, имеет три оболочки: внутреннюю, среднюю и наружную.
Просвет вен несколько больше, чем у артерий. Внутренний слой выстлан слоем эндотелиальных клеток, средний слой относительно тонкий и содержит мало мышечных и эластических элементов, поэтому вены на разрезе спадаются. Наружный слой представлен хорошо развитой соедини-тельнотканной оболочкой. По всей длине вен расположены попарно клапаны, которые препятствуют обратному току крови. Клапанов больше в поверхностных венах, чем в глубоких, в венах нижних конечностей, чем в венах верхних конечностей. Давление крови в венах низкое, пульсация отсутствует.
В зависимости от топографии и положения в теле и органах вены делятся на поверхностные и глубокие. На конечностях глубокие вены попарно сопровождают одноименные артерии. Название глубоких вен аналогично названию артерий, к которым они прилегают (плечевая артерия — плечевая вена и т. д.). Поверхностные вены соединяются с глубокими при помощи проникающих вен, которые выполняют роль анастомозов. Часто соседние вены, соединившись между собой многочисленными анастомозами, образуют венозные сплетения на поверхности или в стенках ряда внутренних органов (мочевой пузырь, прямая кишка). Между крупными венами (верхняя и нижняя полые вены, воротная вена) находятся межсистемные венозные анастомозы — каво-кавальный, портокавальный и каво-портокавальный, которые являются коллатеральными путями тока венозной крови в обход основных вен.
Расположение сосудов тела человека соответствует определенным закономерностям: общему типу строения организма человека, наличию осевого скелета, симметрии тела, наличию парных конечностей, асимметрии большинства внутренних органов. Обычно артерии направляются к органам кратчайшим путем и подходят к ним с внутренней их стороны (через ворота). На конечностях артерии идут по сгибательной поверхности, образуют вокруг суставов артериальные сети. На костной основе скелета артерии идут параллельно костям, например межреберные артерии проходят рядом с ребрами, аорта -- с позвоночником.
В стенках сосудов находятся нервные волокна, связанные с рецепторами, которые воспринимают изменения состава крови и стенки сосуда. Особенно много рецепторов в аорте, сонном синусе, легочном стволе.
Регуляцию кровообращения как в организме в целом, так и в отдельных органах в зависимости от их функционального состояния осуществляют нервная и эндокринная системы.
Сердце
Сердце (cor) — полый, мышечный орган конусовидной формы, массой 250—350 г, выбрасывает кровь в артерии и принимает венозную кровь (рис. 87, 88).
Рис. 87. Сердце (вид спереди):
1 — аорта; 2 — плечеголовной ствол; 3 — левая общая сонная артерия; 4— левая подключичная артерия; 5— артериальная связка (фиброзный тяж на месте заросшего артериального протока); 6— легочный ствол; 7 — левое ушко; 8, 15 — венечная борозда; 9 — левый желудочек; 10— верхушка сердца; 11— вырезка верхуш-ки сердца; 12— грудино-ре-берная (передняя) поверхность сердца; 13 — правый желудочек; 14 — передняя межжелудочковая борозда; 16— правое ушко; 17— верхняя полая вена
Рис. 88. Сердце (раскрыто):
1 — полулунные заслонки клапана аорты; 2 — легочные вены; 3 — левое предсердие; 4, 9— венечные артерии; 5 — левый предсердно-желудочковый (мит-ральный) клапан (двухстворчатый клапан); 6— сосочковые мышцы; 7— правый желудочек; 8 — правый предсердно-желудочковый (трехстворчатый) клапан; 10 — легочный ствол; 11— верхняя полая вена; 12— аорта
