Структурная организация человеческого организма

Одним из основных понятий анатомии является морфологическая структура или форма, которая представляет собой организацию морфологического субстрата в пространстве и имеет определенную функцию. Как не может быть функции без структуры, так и морфологической структуры без функции.

С морфологических позиций можно выделить следующие уровни организации строения тела человека:

1) организменный (организм человека – как единое целое);

2) системоорганный (системы органов);

3) органный (органы);

4) тканевой (ткани);

5) клеточный (клетки);

6) субклеточный (клеточные органеллы и корпускулярно-фибриллярно-мем-бранные структуры).

Следует отметить, что в представленной иерархической схеме структурной организации тела человека прослеживается четкая соподчиненность. Организменный, системоорганный и органный уровни строения тела человека являются анатомическими объектами исследования. Тканевой, клеточный и субмикроскопический – объектами гистологических, цитологических и ультраструк­турных исследований.

Изучение структурной организации тела человека целесообразно начинать с простейшего морфологического уровня – клеточного, основным элементом которого является клетка. Тело взрослого человека состоит из огромного количества клеток (примерно 10^12-14). Только в центральной нервной системе их насчитывается свыше 14 млрд.

Клетка – основная элементарная структурная единица организма. Ткань – исторически сложившаяся система организма, которая состоит из клеток определенного общего строения и функции и связанного с ними промежуточного вещества.

Ткани в организме не существуют изолированно. Они участвуют в построении органов.

Орган (от organon – орудие) это часть тела, которая является относительно целостным образованием, занимает определенное положение, и имеет определенную форму, строение, функцию. Орган имеет определенные взаимоотношения с другими частями тела и построен из нескольких тканей, из которых, однако, одна или две преобладают, чем и определяется специфическая функция того или другого органа. Например, главной рабочей тканью печени является эпителиальная, она построена, в основном, из печеночного эпителия, который составляет паренхиму печени. Между дольками печени имеются прослойки соединительной ткани, образующих вместе с капсулой строму этого органа. В печени имеется широко разветвленная сеть кровеносных сосудов и выносящих желчь желчных путей, в строении стенок которых участвует гладкая мышечная ткань. В ворота печени вступают вегетативные нервы, которые сопровождают кровеносные сосуды. Таким образом, в строении печени участвуют все основные типы тканей. Печень занимает определенное место – правое подреберье и надчревную область брюшной полости, имеет определенную форму, строение и выполняет определенные функции. В процессе онтогенеза число органов меняется, ряд органов существует только во внутриутробном периоде развития и отсутствует на более поздних стадиях развития, например, жаберные дуги, клоака, плацента с пуповиной и т.д.

У животных и у человека многие органы функционально дополняют друг друга. Такие совокупности органов составляют системы органов и аппараты.

Система органов – этo совокупность органов анатомически и топографически связанных друг с другом, имеющих сходное строение, общее происхождение в фило- и онтогенезе и выполняющих общую функцию. Например, пищеварительная система, состоящая из многих органов, развившихся из всех отделов первичной кишки, в организме осуществляет функцию пищеварения в целом и обеспечение его питательными веществами.

В отличие от систем органов, имеются группы органов, которые не имеют одинакового строения и общих источников развития, но выполняют одну функцию. Они называются аппаратом. В аппарате для выполнения сложного акта объединяются органы нескольких систем. Например, аппарат движения объединяет костную систему, соединения костей, мышечную систему. Голосовой аппарат – хрящи, связки, мышцы, полости гортани, ротовая и носовая полость.

Все органы человека можно разделить на органы вегетативной и анимальной, то есть растительной и животной жизни. К первым относятся пищеварительная, дыхательная, мочеполовая, сердечно-сосудистая и эндокринная системы, так как они обеспечивают функции организма, присущие любому биологическому объекту, в том числе и растениям. В то время как опорно-двигательный аппарат, органы чувств и нервная система имеются только у животных. Органы животной жизни называются «сомой», внутри которой расположены грудная и брюшная полости, в которых находятся внутренности. Отдельно не может существовать ни одна система органов, так как они вместе, взаимно дополняя и обслуживая друг друга, представляют собой качественно новое структурно-функциональное единое целое – организм. При этом в организме постоянно осуществляется регуляция работы отдельных органов и систем при помощи нервной и эндокринной систем, которые совместно осуществляют нервно-гуморальную регуляцию.

Организм состоит из целого ряда структур разного уровня: от субклеточных до организма как единого целого. Наука о строении организма на разных уровнях организации составляющих его структур в связи с их функциями и развитием называется морфологией (от греч. morphos – форма). Этот термин ввел в естесствознание в конце XVIII века великий немецкий поэт Гете. Анатомия – более узкое понятие, так как в отличие от гистологии, эмбриологии и патологии является разделом морфологии, который изучает, в основном, видимые невооруженным глазом, то есть макроскопические объекты. К морфологии относится и упоминавшаяся выше патологическая анатомия.

 

Анатомические термины и анатомическая номенклатура

При описании анатомических структур применяется анатомическая терминология. Для обозначения положения анатомических структур пользуются понятиями оси и плоскости. Их различают 3 (по отношению к стоящему человеку): 1). Сагиттальная - идет спереди назад вертикально или продольно к телу, одна из сагиттальных плоскостей, которая делит тело на правую и левую половину называется срединной. 2). Тоже вертикально, но под прямым углом к сагиттальной идет фронтальная плоскость. 3). Горизонтальная плоскость составляет прямой угол с обеими предыдущими. То, что располагается ближе к срединной плоскости, называется медиальным, дальше – латеральным. В переднезаднем направлении: передний, или вентральный и задний, или дорсальный (от venter – живот, dorsum – спина). В вертикальном направлении: верхний, или краниальный, нижний, или каудальный (от cranium – череп, cauda – хвост). По отношению к конечностям: проксимальный – ближе к туловищу и дистальный – дальше от него.

Анатомическая терминология может быть представлена как на национальном языке, в данном случае на русском, так и на международном – латинском. Большинство терминов в анатомии взято из латинского, древнегреческого и арабского языков.

Для взаимопонимания специалистов разных отраслей медицины и разных национальностей принята единая международная анатомическая номенклатура на латинском языке: в 1895 году Базельская, в 1955 – Парижская. Отдельные термины изменяются и в настоящее время.

 

Основные этапы онтогенеза

Во внутриутробном (пренатальном) развитии выделяют два периода: эмбриональный и фетальный.

В эмбриональном периоде (первые 2 месяца беременности) происходит начальное развитие зародыша (эмбриона). Оно состоит из 5 фаз:

1. Оплодотворение – образование зиготы (первые часы развития);

2. Дробление – зигота делится на клетки (бластомеры), из которых образуются эмбриобласт и трофобласт (1-2 недели).

3. Гаструляция – образование гаструлы, то есть превращение двухслойного зародыша в трехслойный (наружный слой – эктодерма, внутренний – энтодерма, средний – мезодерма). Кроме того, в этот период возникает осевой комплекс зачатков, состоящий из хорды, нервной пластинки (нервной трубки) и мезодермы (3-я неделя).

4. Обособление тела зародыша от внезародышевых частей. В этот период происходит преобразование зародышевых листков, особенно среднего, который первоначально представлен метамерно расположенными справа и слева от хорды сомитами, связанными при помощи сегментных ножек (нефротомов) с вентральными несегментированными отделами мезодермы (спланхнотомами). Каждый сомит дифференцируется на 3 участка: дорсолатеральный (дерматом), медиовентральный (склеротом) и промежуточный (миотом). Спланхнотомы (боковые пластинки) подразделяются на два листка: пристеночный (париетальный) и внутренностный (висцеральный) (4-5 неделя).

5. Развитие органов (органогенез) и тканей (гистогенез) (5-8 неделя).

В фетальном периоде (3-9 месяц) идет дальнейшее развитие и рост органов.

Внеутробный (постнатальный) этап развития длится от момента рождения до смерти и подразделяется на периоды: новорожденности (до 1-гомесяца), грудной (до 1-го года), нейтрального детства (до 7 лет), отрочества, или бисексуального детства (до 11-12 лет, здесь и дальше первая цифра приводится для женского пола, вторая – для мужского), подростковый (до 15-16 лет), юношеский (до 20-21 года), первый зрелый возраст (до 35 лет) и второй зрелый возраст (до 55-60 лет), пожилой возраст (до 75 лет), старческий (до 90 лет) и после 90 пет – долгожители. Во все эти периоды организм человека постоянно изменяется и имеет определенные анатомические особенности, которые являются предметом исследования возрастной анатомии.

 

История развития анатомии

Еще в первобытнообщинном обществе люди знали о строении и функции основных органов организма животных и человека, о чем свидетельствуют наскальные рисунки эпохи палеолита. Многие века медицинские знания и навыки базировались на основе анатомических знаний. В Европе первыми учеными, оставившие после себя письменные сведения о строении человеческого организма, были Демокрит и Гиппократ из Древней Греции (5-4 век до н.э.).

Первые вскрытия трупов человека с исследовательскими целями произвели врачи Александрии Герофил и Эразистрат (4-й век до н.э.). Они описали оболочки и желудочки головного мозга, венозные синусы и сплетения, предстательную железу, двенадцатиперстную железу, оболочки глаза, чувствительные и двигательные нервы, клапаны сердца и вен, крупные артерии и вены, ввели термины «артерия», «паренхима». Обобщил все эти исследования врач древнего Рима Клавдий Гален (2-й век н.э.). Но в его время христианская религия запрещала вскрывать трупы и Гален мог изучать анатомию только на животных, поэтому в его многотомном «Каноне врачебной науки» было немало ошибок. В 13-14 веках в Западной Европе открываются университеты, и расширяется медицинское образование. Начало нового, научного, этапа в развитии анатомии приходится на эпоху Возрождения и связано с трудами великих ученых этой эпохи: Ленардо да Винчи и Андрея Везалия, которые построили фундамент научной анатомии. Л. да Винчи (15-16 век) – гениальный итальянский ученый и художник является основоположником пластической анатомии, изучившего органы человека, влияющие на внешнюю форму тела. Андрей Везалий – основоположник современной научной анатомии, разработав и использовав высокую технику препарирования трупов, в 29 лет издал свой главный труд «О строении человеческого тела» в 7 книгах, иллюстрированных художником С. Калькаром. По этой книге врачи учились вплоть до 19 столетия. 16-й век выдвинул целую плеяду выдающихся анатомов. Продолжателями Везалия были Евстахий, Коломбо, Фаллопий, Боталло, Фабриций, Варолий, описавшие различные органы тела человека. Анатомы 16 века создали прочный фундамент описательной анатомии.

В 19-ом веке и по настоящее время развивается функциональная анатомия – строение органов и их изменчивость в связи с их функцией (высокогорные, подводные, космические условия), повышенные и пониженные физические нагрузки и др. В это же время формируется новый вид анатомии – анатомическая антропология. С середины 20 века в связи с развитием генетики стало развиваться новое направление в анатомии: каузально-системное, когда стали изучать не только, как устроен организм, но и почему он так устроен.

В средние века в Беларуси, наряду с монастырской медициной, значительное развитие получила светская медицина. Медики-лекари известны с конца 15-го века. Они делились на три ступени: низшую ступень занимали «лазебники» – банщики. Им позволялось только применять банки, прикладывать пластыри, заниматься массажем, в основном, в банях. Для этих манипуляций уже нужны были некоторые знания по анатомии человека. Следующей ступенью лекарей-профессионалов были цирульники-хирурги. Они лечили переломы, вывихи, абсцессы, раны и, сдавая экзамен на мастера, должны были ответить на ряд вопросов по анатомии, патологии и хирургии. Часть цирюльников завершали образование в университетах Европы и становились дипломированными специалистами.

Научная история анатомии Беларуси берет начало со времени открытия в 1775 году Гродненской медицинской академии. Первыми профессиональными анатомами были профессора Ж. Э. Жилибер и К. И. Вирион. Жилибер основал анатомический музей и анатомический театр. В преподавании анатомии практиковалось вскрытие трупов. Научные исследования Жилибера (анатомия зубра, лося, бобра и других, малоизвестных в Европе животных) снискали ему признание основоположника сравнительной анатомии в Беларуси, Литве и Польше. После закрытия академии в 1781 году ее фонды, в том числе анатомический музей, стали основой для открытия медицинского коллегиума главной школы Великого княжества Литовского, преобразованной в 1803 г. в медицинский факультет Виленского университета. В Вильно переехали студенты и часть преподавателей. В это время кафедрой анатомии руководил профессор С. Бисси. Он основал анатомический музей и написал учебник по миологии.

В последующие 20 лет (1820-1840) кафедру возглавляли уроженцы Беларуси В. В. Пеликан, А. Белькевич и Л. С. Севрук. В научных исследованиях профессора хирургии В. В. Пеликана особое внимание придавалось анатомическому обоснованию хирургических операций. После закрытия медицинского факультета в Вильно профессор Л. С. Севрук в последующие 12 лет заведовал кафедрой анатомии Московского университета. Имущество кафедры анатомии из Вильно было передано Киевскому университету, где некоторые препараты сохранились до настоящего времени. Одним из первых антропологов Беларуси был И. Ясинский, воспитанник Гродненской медицинской академии и Виленского университета, доктор философии, медицины и хирургии, автор книги «Антропология о физических и моральных качествах человека».

Так как в 18-20 веках Белоруссия находилась в составе Российской империи, рассмотрим становление анатомических знаний в России. Здесь можно выделить два больших периода: первый – просветительский – накопление и распространение среди населения и врачей эмпирических анатомических знаний и знаний, полученных в культурных центрах Востока и Запада, и второй – развитие научной анатомии, благодаря организации научных центров и становлению научных анатомических школ. Первый период продолжался от средних веков, когда очагами культуры и знаний были монастыри, вплоть до 18 века, в начале которого под влиянием реформ Петра I были открыты госпитали, и при них медицинские школы для подготовки врачей. В школах были организованы анатомические театры, анатомия преподавалась по учебнику голландца Н.Бидлоо.

В 1725 году в Петербурге была создана Российская Академия Наук, позже – Московский университет, где были организованы кафедры анатомии. Вначале здесь преподавали и занимались исследованиями по анатомии, приглашенные из Западной Европы профессора. Однако одновременно шла подготовка и русских национальных кадров. Так, первый русский академик-анатом А. П. Протасов (1724-1796) занимался разработкой русской анатомической терминологии и переводом медицинских книг. Он начал читать курс анатомии на русском языке в Петербургском университете лишь с 1763 года. Другие известные анатомы и клиницисты 18-го века (М. И. Шеин, К. И. Щепин, Н. М. Максимович-Амбодик) также разрабатывали русскую анатомическую терминологию, переводили иностранные учебники по анатомии, иногда дополняя их своими данными. Из русских ученых-анатомов 18-го века известны: профессор Московского университета С. Г. Зыбелин (1735-1862), который разработал оригинальную классификацию конституций человека и показал значение в заболеваемости наследственности и среды; П. М. Шумлянский (1735-1802), защитивший в Страсбурге диссертацию «О развитии почек», где, использовав инъекцию сосудов и канальцев, описал капсулу клубочка и прямую связь между артериальными и венозными сосудами.

Второй период, научный, в России начался в 19-м веке. Этому способствовало открытие в Петербурге Медико-хирургической академии, где П. А. Загорским (1764-1846) основана первая научная анатомическая школа, его ученики – И. В. Буяльский, П. А. Наранович и другие выходцы из Великого княжества Литовского. П. А. Загорский издал первый русский оригинальный учебник. Выдающиеся ученые-анатомы: Н. И.Пирогов – основоположник топографической анатомии, П. Ф. Лесгафт развил динамическую анатомию, Н. М. Якубович, В. А. Бец, Д. Н. Зернов, В. М. Бехтерев внесли большой вклад в изучение центральной нервной системы.

Вдвадцатом веке мировое признание получили школы В. Н. Тонкова, В. П. Воробьева, Г. М. Иосифова, Д. А. Жданова, В. Н. Шевкуненко, М. Ф. Иваницкого, М. Г. Привеса, В. В. Куприянова.

Высшее медицинское образование в Беларуси возобновилось только в 1921 году с открытием медицинского факультета Белорусского государственного университета. Образование кафедры анатомии связано с именем профессора Московского университета П. И. Карузина. Им подобрано здание для кафедры, он занимался ее оснащением и подбором преподавателей. Первый учебный год читал лекции, периодически приезжая из Москвы. Последующие 12 лет (1922-1934) кафедрой заведовал проф. С. И. Лебедкин. Он продолжил оборудование и оснащение кафедры, создание анатомического музея, заложил научное направление кафедры – эмбриоанатомию, сконструировал прибор для графических реконструкций, разрабатывал вопросы теоретической анатомии. В преподавании следовал традициям Московского университета: объяснение строения с позиции онто- и филогенеза, увязывание анатомических данных с клинической практикой. Профессор С. И. Лебедкин признан организатором кафедры и основателем школы белорусских эбриологов: его ученики – академики Д. М. Голуб и П. Я.Герке, профессор З. К. Слободин.

Академик Давид Моисеевич Голуб (1801–2001), заведовал кафедрой с 1934 по 1975 год. Он разработал проблему эмбрионального развития периферической нервной системы и как ее продолжение – экспериментальное обоснование возможности реиннервации внутренних органов. Под руководством Д. М. Голуба выполнили докторские диссертации П. И. Лобко, А. С. Леонтюк, И. И. Новиков и другие, подготовлено несколько десятков кандидатов наук.

В 1934 году был открыт Витебский медицинский институт. С момента организации до 1937 г. кафедрой по совместительству заведовал профессор С. И. Лебедкин, затем до 1951г. – профессор В. И. Ошкадеров, который изучал лимфатические сосуды скелета. Его приемница по кафедре, профессор З. И. Ибрагимова с сотрудниками изучали сравнительную анатомию костного лабиринта, васкуляризацию и иннервацию органа слуха, кровоснабжение лимфатических узлов. Ныне кафедру возглавляет доктор медицинских наук А. К. Усович.

В 1958 году открыт Гродненский медицинский институт. Первые лекции читал академик Д. М. Голуб. До 1981 года кафедрой анатомии заведовал профессор А. Н. Габузов, который изучал анатомию сосудов головного мозга, решал проблемы становления молодой кафедры. С 1982 по 2001 год кафедрой руководил член-корр. Международной академии интегративной антропологии профессор С. С. Усоев, а с 2001 года по настоящее время – профессор Е. С. Околокулак. Кафедра изучает анатомическую изменчивость при хромосомных и генных мутациях, обосновывает наличие нормальных, аномальных и условноаномальных конституций, а также исследует вариантную анатомию, связывая ее с развитием разных нозологических форм заболеваний человека. По этих тематиках защищены ряд докторских и кандидатских диссертаций.

Кафедра анатомии человека (заведующий – доцент В. Н. Жданович) Гомельского медицинского института, открытого в 1991 году, находится в периоде становления: развивается музей, ведется подготовка кадров.

 

опорно-двигательный аппарат

 

Одним из главных свойств всех животных и человека является передвижение. Эта функция выполняется опорно-двигательным аппаратом (аппарат движения), представленный двумя частями: пассивной (кости и их соединения) и активной частью (мышцами).

учение о костях – остеология (osteologia)

 

Общие данные

 

Скелет, skeleton, (от греч. skeletos – высушенный, высохший ) состоит из более 200 костей, выполняющих механические (опорная, защитная и локомоторная) и биологические функции (участие в минеральном обмене веществ и кроветворении).

 

	Рис. 1. Скелет человека (вид спереди): 1 – cranium; 2 – columna vertebralis; 3 – clavicula; 4 – costa IV; 5 – sternum; 6 – humerus; 7 – ulna; 8 – radius; 9 – carpus; 10 – metacarpus; 11 – ossa digitorum; 12 – os ischii; 13 – metatarsus; 14 – tarsus; 15 – tibia; 16 – fibula; 17 – patella; 18 – femur; 19 – os pubis; 20 – os illium

 

Скелет условно подразделяют на осевой (позвоночный столб и череп) и добавочный (кости верхних и нижних конечностей).

Кости представлены костной тканью, которая относится к соединительной и состоит из клеток и плотного межклеточного вещества, богатого коллагеном и минеральными компонентами, определяющими физико-химические свойства костной ткани (твердость и упругость). Костная ткань содержит около 33% органических веществ (коллаген, гликопротеиды и др.) и 67% неорганических веществ (соли, цитраты, кристаллы гидрооксиапатита, более 30 микроэлементов).

Выделяют два типа клеток костной ткани: остеобласты – молодые костные клетки, которые постепенно дифференцируются в остеоциты, нарабатывая вокруг себя, костный матрикс, пропитанный солями кальция и остеоциты – зрелые многоотростчатые клетки, расположенные в костных лакунах, замурованные в костном матриксе. Отростки их контактируют между собой. Остеоциты не делятся. Кроме того, в костной ткани располагаются и остеокласты – крупные многоядерные клетки, разрушающие кость и хрящ.

 

Кость как орган

Кость, os, как орган снаружи, кроме сочленовых поверхностей, покрыта надкостницей (periosteum), представляющей собой тонкую и прочную соединительнотканную пластинку, богатую кровеносными и лимфатическими сосудами, нервами. Она прочно сращена с костью при помощи прободающих волокон, проникающих вглубь кости. Наружный слой надкостницы – волокнистый, внутренний – остеогенный (костеобразующий), прилежащий к кости, за счет которого происходит развитие, рост в толщину и регенерация костей после повреждения.

Различают два типа костной ткани – ретикулофиброзную (грубоволокнистую) и пластинчатую. Первая характерна для покровных костей черепа. В ней одновременно с образованием остеоцитов образуется межклеточное вещество и коллагеновые волокна, а между ними основное вещество уплотняется и формирует костные балки (перекладины). Вторая, пластинчатая ткань образуется из первой при врастании в кость сосудов и представлена костными пластинками толщиной от 4 до 15мкм, которые состоят из остеоцитов и межклеточного тонковолокнистого костного вещества.

В зависимости от расположения костных пластинок различают компактное (плотное) вещество, substantia compacta и губчатое (substantia spongiosa) костное вещество (трабекулярная кость). В компактном веществе костные пластинки расположены в определенном порядке, образуя сложные образования – остеоны – структурные единицы кости. Остеон состоит из 5-20 цилиндрических пластинок, вставленных одна в другую. В центре остеона – центральный канал (Гаверсов). Между остеонами располагаются вставочные, промежуточные (интерстициальные) пластинки, кнаружи от них находятся наружные окружающие (генеральные) пластинки, кнутри – внутренние окружающие (генеральные) пластинки.

Губчатое костное вещество состоит из весьма тонких костных пластинок и перекладин, перекрещивающихся между собой и образующих ячейки, заполненные костным мозгом. Перекладины губчатого вещества расположены в определенном порядке. Их направление соответствует действию на кость сил сжатия и растяжения. Трубчатое и арочное строение кости обуславливает наибольшую прочность при меньшей массе и минимальной затрате костного материала (П. A. Лесгафт), что объясняет взаимообусловленность и взаимосвязь формы и выполняемой костью функции. Этот факт положен в основу международной классификации костей (табл.1)

 

Таблица 1