Ткани человека

Одноклеточные организмы — самостоятельные (автономные) живые существа. Каждая отдельная клетка выполняет все функции целого организма: питается, дышит, двигается…Многоклеточные животные и растения состоят из миллиардов различных клеток. Например, тело человека образовано 260 типами различных клеток. Клетки в многоклеточном организме должны работать согласованно, при этом каждая клетка имеет свою специализацию: каждая клетка выполняет свою конкретную задачу для поддержания гомеостаза организма в целом.Ткань — совокупность клеток и межклеточного вещества, имеющих общее происхождение, строение и выполняющих общую функцию. Строение тканей живых организмов изучает наука гистология. Совокупность различных тканей образует органы. 

Перед тем как изучить образец ткани через микроскоп, гистолог должен сперва подготовить образец к работе:1. Образец ткани берется у пациента во время операции или в диагностических целях (биопсия) или уже посмертно (аутопсия).2. Затем образец фиксируют – обездвиживают.3. Далее образец ткани нарезают на тонкие ломтики при помощи специального прибора – микротома (micros - маленький, tome - рассечение). Толщина каждого ломтика не превышает 5-10 микрометров.4. Образец необходимо окрасить, чтобы усилить контраст между наблюдаемыми структурами. Красители состоят из отрицательно заряженных молекул (кислотные красители) или положительно заряженных молекул (основные красители). Заряженные молекулы красителя связываются внутри ткани с молекулами противоположного заряда. Разные части клеток и тканей поглощают разные красители.

Эпителиальная ткань  (или просто эпителий) — это одна из тканей человека, образованная пластом плотно прижатых друг к другу клеток (эпителиоцитов).Эпителии покрывают внешние поверхности тела, выстилают внутренние полые органы, сосуды, а также формируют железы — органы или отдельные клетки, выделяющие активные вещества (секрет). Кроме того, эпителиальное происхождение имеют сенсорные клетки органов вкуса, слуха и равновесия.

Клетки плотно прижаты друг к другу при помощи различных межклеточных контактов.

Нарушение гомеостаза

Однослойный плоский эпителий

Однослойный кубический эпителий

Однослойный столбчатый (призматический) эпителий

Многоядерный эпителий

Нарушение гомеостаза

Многослойный эпителий

Переходный эпителий

Железистый эпителий – особая разновидность эпителия, клетки которого выделяют вещества в протоки желез или в кровоток. Железы выделяют грудное молоко, пот, слюну, слезы, слизь, гормоны, ферменты и многие другие важные секреты.Секреторные клетки могут быть разбросаны среди других эпителиальных клеток или могут группироваться вместе, образуя многоклеточную железу:

По способу выведения секрета существует два типа желез: Экзокринные железы через протоки выделяют секрет во внешнюю среду организма: на поверхность кожи или во внутренний проход дыхательных путей легких, просвет кишечника.Экзокринными железами являются печень (выделяет желчь), поджелудочная железа (синтезирует пищеварительные ферменты), слизистые, потовые, сальные, слюнные железы и многие другие. Эндокринные железы не имеют протоков и выделяют свои секреты, называемые гормонами, в кровь. Через кровоток гормоны разносятся в другие части организма, регулируя работу конкретных тканей или целых органов.Некоторые из наиболее известных эндокринных желез — поджелудочная железа, щитовидная железа, половые железы и гипофиз. Не все эндокринные железы возникают из эпителиальной ткани.

Экзокринные железы секретируют свои продукты по-разному:

Мерокриновый тип секреции – клетки путем экзоцитоза выделяют крошечные везикулы, в которых находится секрет (клетки сохраняют свою целостность). Мерокриновый тип секреции характерен для большинства экзокринных желез в организме (например, поджелудочная железа, слюнные и потовые).

Апокриновый тип секреции – выделение секрета сопровождается частичным разрушением апикальной части железистых клеток. Клетка восстанавливает повреждения, и процесс повторяется снова. Примеры: выделение липидных капель молочными железами и выделение ушной серы в наружном слуховом проходе.

Голокриновый тип секреции – выделяя секрет, клетки полностью разрушаются. Разрушенные клетки заменяются в результате деления нижележащих железистых клеток. Единственным примером таких желез у человека являются сальные железы кожи.

Соединительная ткань – самый распространенный тип ткани в теле человека. Соединительные ткани заполняют пространства между тканями, прикрепляют эпителий к другим тканям, защищают и смягчают органы, а также обеспечивают структурную поддержку.Cоединительные ткани невероятно разнообразны по строению и функциям. Однако все соединительные ткани объединяет: 1. Общее происхождение. Все соединительные ткани развиваются из одного эмбрионального зачатка – мезенхимы. 2. Большое количество межклеточного вещества.По консистенции межклеточное вещество варьирует от твердого (кость), полужидкого (хрящ) и жидкого (кровь). Клетки соединительной ткани контролируют и по необходимости изменяют компоненты межклеточного вещества.Основными компонентами внеклеточного матрикса соединительной ткани являются:

Нарушение гомеостаза

В рыхлой соединительной ткани смесь протеогликанов и воды преобладает по занимаемому объему над волокнами. Поэтому волокна лежат не вплотную друг к другу, а рыхло. Фибробласты – главные клетки рыхлой и плотной соединительной ткани. Они активно производят компоненты межклеточного вещества:  коллаген, эластин и протеогликаны.Рыхлая соединительная ткань также содержит другие клетки, включая тучные клетки и макрофаги — это клетки иммунной системы.

Основную часть межклеточного вещества плотной волокнистой соединительной ткани занимают волокна (преобладающий тип волокон – коллагеновые). Волокна объединяются в мощные пучки, что делает ткань плотной и более прочной, по сравнению с рыхлой.Между коллагеновыми волокнами расположены ряды фибробластов, которые непрерывно производят волокна. В отличие от рыхлой соединительной ткани, в плотной соединительной ткани фибробласты являются единственным типом клеток.Плотная соединительная ткань обеспечивают прочность и гибкость. Из нее построены:

Жировая ткань состоит из адипоцитов - жировых клеток. Количество жировых клеток у взрослого человека с возрастом не изменяется. Когда человек набирает вес - клетки становятся больше, а когда вес снижается - клетки сжимаются.Адипоцит белого жира  содержит одну огромную липидную каплю, занимающую большую часть объема клетки. Когда требуется энергия, адипоцит расходует запасенный в ней жир и выделяет жирные кислоты в кровь для окисления клетками мышц, печени и других органов. Жировая ткань обильно васкуляризирована (содержит многоrо кровеностных сосудов), что указывает на ее высокую метаболическую активность. Без жировой ткани человек умер бы с голоду через несколько дней. Жировая ткань также выделяет гормон, который регулирует центры контроля аппетита в мозге.Жировая ткань составляет 18% массы тела среднестатистического человека.  Бурый жир содержит большое количество митохондрий, которые используют липидное топливо для выработки тепла (вместо выработки молекул АТФ, как это делает белый жир). Бурый жир встречается на спине у младенцев, у которых пока отсутствует способность вырабатывать тепло тела за счет дрожи. В взрослых бурый жир практически отсутствует.

Хрящевая ткань способна выдерживать как растяжение, так и сжатие благодаря наличию коллагеновых волокон. Из хрящевой ткани построена вся скелетная система бесчелюстных и хрящевых рыб. Скелет плода человека, как и других позвоночных, на раннем тапе развития также состоит только из хрящей. В дальнейшем хрящевой скелет плода заменяется костным.Хондробласты (молодые хрящевые клетки)  производят межклеточное вещество до тех пор, пока скелет не перестанет расти в конце подросткового возраста. Хондроциты (зрелые хрящевые клетки) встречаются небольшими группами внутри полостей (лакунах).В хрящевой ткани отсутствуют кровеносные сосуды. Питательные вещества и кислород достигают клеток хряща за счет диффузии из кровеносных сосудов, расположенных в близлежащей соединительной ткани - надхрящнице. Это медленный процесс, поэтому поврежденный хрящ заживает медленно.Существует три разновидности хряща:

Кость – самая жесткая соединительная ткань. По мере развития, молодые клетки кости (остеобласты) производят органическую часть межклеточного вещества – коллагеновые волокна. Затем вокруг волокон откладываются соли кальция, придавая костной ткани жесткость, но при этом делая ее хрупкой. Зрелые костные клетки (остеоциты) располагаются в лакунах образованного ими матрикса. Костный матрикс похож на хрящевой, но он более твердый и минерализованный: в хряще на долю минеральных компонентов матрикса приходится около 5%, а в кости - около 70%.Поперечный срез костной ткани показывает плотно расположенные структурные единицы кости - остеоны, которые похожи на годичные кольца дерева. Через центральный канал остеона проходят кровеносные сосуды и нервы (отсутствующие в хрящевой ткани). Через крошечные канальцы остеоциты сообщаются с соседними остеоцитами и центральным каналом. В костной ткани живут также остеокласты – клетки, разрушающие костную ткань. Остеокласты и остеоциты вместе контролируют рост кости.

Кровь – это жидкая соединительная ткань. В отличие от других соединительных тканей, кровь не выполняет соединительную или опорную функцию. Тем не менее, как и другие соединительные ткани, кровь содержит большое количество межклеточного вещества (жидкая плазма) и развивается из мезенхимы. «Волокна» крови представляют собой растворимые белковые молекулы, которые выпадают в осадок при свертывании крови.Кровь переносит питательные вещества и кислород в межклеточную жидкость, удаляет углекислый газ и другие отходы. Кровь помогает распределять тепло и играет роль в балансе жидкости, ионов и pH.Клетки крови называются форменными элементами:

Мышечные ткани состоят из мышечных волокон, способных к сокращению и мышечных клеток - миоцитов. Мышечные ткани обеспечивают изменение положения в пространстве частей тела или тела в целом, а также изменение формы и объема отдельных органов. Пищеварение, выведение отходов, кровообращение и движение конечностей — все это зависит от сокращения мышц.Мышечные волокна, в свою очередь, состоят из двух сократительных белков – актина и миозина. Источником энергии при сокращении волокон является АТФ. Существует три вида мышечной ткани: скелетная, сердечная и гладкая. Поскольку сокращение скелетных мышц находится под нашим сознательным контролем, скелетные мышцы  называют произвольными. Два других типа называются непроизвольными мышцами, потому что сознательно мы их не контролируем.При повреждении скелетных мышц, происходит их заживление. В ходе этого процесса “стволовые” мышечные клетки делятся, затем сливаются друг с другом и активно производят сократительные белки (актин и миозин), Однако при значительном повреждении скелетных мышц, происходит зарастание раны соединительной тканью.

Нервная ткань образует нервную систему — головной, спинной мозг и нервы. Подобно дирижёру, нервная ткань управляет другими тремя тканями, отвечает за наши ощущения и эмоции. В нервной ткани выделяют два типа клеток: нейроны и нейроглии.Нейроны образуют коммуникационные сети, которые получают, обрабатывают и передают информацию. Нейроны используют электрохимические сигналы для быстрой передачи информации внутри тела. Скорость передачи сигнала достигает 120 метров в секунду.Нейрон состоит из трёх частей:Аксоны и дендриты могут быть довольно длинными. Например, тела клеток нейронов, которые контролируют мышцы ваших ног, находятся в спинном мозге, а их аксоны простираются более чем на метр до мышц ног.Нейроглия — это клетки, численность которых в девять раз превышает количество нейронов. Нейроглии занимают более половины объема мозга! Хотя основной функцией нейроглии является поддержка и питание нейронов, исследования функций нейроглий продолжаются. Нейроглия не имеет длинных отростков (аксонов или дендритов). Однако исследователи выяснили, что нейроглии как-то общаются между собой и с нейронами. Нейроглии также образуют миелиновую оболочку аксонов – своеобразный изолятор электрического сигнала, образованный из цитоплазмы нейроглий.

Клетки в нашем организме постоянно обновляются. Где-то процесс обновления клеток происходит быстро (эпителий кишечника полностью заменяется новыми клетками каждые 3-4 дня), а некоторые ткани (например, нервная и мышечная) регенерируют слабо. Тем не менее, процесс возобновления различных клеток в организме происходит постоянно.Для того, чтобы новая клетка смогла появиться, старая должна погибнуть. Апоптоз – это генетически запрограммированная гибель клетки. Выделяют также некроз – гибель клетки, но в результате неестественных причин, например при травме, интоксикации или при недостатке кислорода. Некротическая гибель клетки может привести к повреждению соседних клеток, например, в результате высвобождения в межклеточную жидкость пищеварительных ферментов.В результате апоптоза, напротив, образуются аккуратные мембраносвязанные пузырьки, которые поглощаются соседними клетками или блуждающими клетками иммунной системы.Во время развития плода апоптоз удаляет ненужные клетки, например, половину клеток развивающегося мозга и перепонки кожи между пальцами рук и ног. У взрослых активно обновляются клетки эпителиев, так как эти ткани защищают наши органы от внешней агрессивной среды.

Если клетки взрослого человека постоянно умирают, то откуда появляются новые? До сих пор у ученых нет точного ответа на этот вопрос.Биологи когда-то полагали, что нервные и мышечные клетки не могут быть заменены после их гибели. Новые исследования показывают, что стволовые клетки этих тканей существуют в организме. Однако стволовые нервные и мышечные клетки встречаются в очень небольшом количестве, их трудно изолировать, и они не размножаются в лаборатории.При тяжелых повреждениях происходит фиброз - зарастание травмы коллагеновыми волокнами соединительной ткани. В результате образуется рубцовая ткань – прочная и эластичная, но полностью лишенная функций той ткани, которую она заменила