Курс лекций по физиологии здоровья и долголетия. Учебное пособие

Рис. 4.1. Схема строения позвоночника.

Каждый спинальный нерв содержит в своём составе эфферентные центробежные управляющие моторные нервные волокна, управляющие мышцами, афферентные – центростремительные сенсорные нервные волокна, передающие в спинной мозг информацию о состоянии мышц (напряжение и растяжение), кожных рецепторов (тактильная рецепции – прикосновение, температура, болевые ощущения). Эти нервные волокна принадлежат к центральной нервной системе. Они заключены в толстую миелиновую оболочку, образованную десятками оборотов клеточной мембраны, для увеличения скорости и дальности передачи сигналов и защиты от передавливания.

Рис. 4.2. Схема строения сегмента спинного мозга, спинального ганглия и нервных корешков.

Рис. 4.3. Схема строения позвонка поясничного отдела позвоночника на уровне межпозвонкового отверстия. Обозначения: 1. Передняя продольная связка. 2. Поясничная цистерна (дуральный мешок) с конским хвостом. 3. Желтая связка. 4. Верхний суставной отросток. 5. Задняя продольная связка. 6. Возвратный нерв Люшка. 7. Первичная передняя ветвь спинального нерва. 8. Спинальный ганглий. 9. Первичная задняя ветвь спинального нерва. 10. Латеральная ветвь. 11. Медиальная ветвь.

Кроме нервных волокон центральной нервной системы в спинальном нерве и в нервных корешках имеются эфферентные нервные волокна из симпатической нервной системы, управляющие моторикой и функциями внутренних органов, и афферентные нервные волокна, передающих информацию о состоянии внутренних органов. Они проходят в составе передней ветви спинального нерва между мощными межпозвонковыми мышцами. В отличие от нервных волокон центральной нервной системы симпатические нервные волокна не имеют прочной миелиновой оболочки и легко могут подвергаться компрессии.

А теперь малоизвестные данные о позвоночнике:

Прочность позвоночнику создаёт мышечный корсет позвоночника. Это очень короткие, но сильные межпозвонковые мышцы: межостистые, межпоперечные и поперечно-остистые. Межостистые мышцы стягивают между собой позвонки, притягивая остистые отростки позвонков. Межпоперечные мышцы стягивают позвонки, притягивая поперечные отростки. Поперечно-остистые мышцы стягивают остистый отросток верхнего позвонка с поперечным отростком нижнего позвонка. Это глубокие мышцы спины. Их состояние трудно диагностировать, используя пальпацию.

Вдоль всего позвоночника по обе стороны от остистых отростков проходят две длиннейшие мышцы спины. Они начинаются на затылке и заканчиваются на крестце. Это поверхностные мышцы спины. Их состояние можно определить с помощью пальпации.

Характерной особенностью глубоких мышц позвоночника является их постоянное нахождение в напряженном состоянии. Движение позвоночника определяется напряжением отдельных групп мышц. При наклоне назад напрягаются межостистые мышцы и длиннейшие мышцы спины. При наклоне вперёд происходит расслабление этих мышц и напряжение мышц груди и живота. При наклонах в сторону происходит напряжение межпоперечных мышц со стороны, в которую изгибается позвоночник, и расслабление этих мышц с противоположной стороны. При скрутке позвоночника снижается тонус поперечно-остистых мышц с одной стороны позвоночника и усиление напряжения с другой стороны. Таким образом, мышцы позвоночника всё время (даже во сне) находятся в напряженном состоянии, изменяется лишь их тонус.

А теперь неизвестные данные о мышцах позвоночника. Для обеспечения прочности позвоночника при нагрузках межпозвонковые мышцы в каждом сегменте позвоночника могут создавать усилие по стягиванию позвонков величиной от 2-х до 10-ти тонн без травмирования межпозвонковых дисков, позвонков, связок и мышц. Трудно поверить в эту оценку, но каждый человек может в этом убедиться, если он помнит школьный курс физики. Автор проводил следующий эксперимент. Нужно встать на руки и на ноги спиной вниз, измерить расстояние между полом и серединой спины, а затем, посадив себе на живот другого человека весом 50 – 60 кг, снова измерить расстояние между полом и серединой спины. Мы на семинарах неоднократно демонстрировали это упражнение, называемое на Востоке «железный мост» и вычисляли по правилу треугольника величину усилия, с которым должна быть растянута гибкая верёвка (модель нашего позвоночника) для того чтобы она прогнулась на 1 – 2 см. Именно на столько прогибается спина при выполнении этого упражнения. Минимальная оценка составляет 2 тонны. Связки в этом упражнении не работают, так как нет растяжения позвоночника. Однако, учитывая напряжение мышц живота и исходный тонус мышц позвоночника, усилие, с которым должны быть стянуты каждые два соседних позвонка, составит минимум 3 тонны. Максимальная оценка 10 тонн соответствует демонстрации «железного моста», при которой человек – йог ложится на спинки двух стульев. Ахилловыми сухожилиями на голени на спинку одного стула, а шеей на спинку другого стула. Йог лежит так с совершенно прямой спиной. После чего на грудь, живот и бёдра этого человека – йога встают трое взрослых мужчин. Соответственно, лежащий на спинках стульев человек не прогибается в спине. Для неподготовленного человека эти упражнения приведут к перелому позвоночника. Этот пример мы приводим для понимания того, что из себя представляет мышечный корсет позвоночника и какими неприятностями для человека может обернуться простой спазм межпозвонковых мышц с силой в несколько тонн. Речь об этом пойдёт в разделе, посвященному остеохондрозу позвоночника.

Камнем преткновения в проблемах позвоночника являются так называемые «корешковые синдромы». Ими страдают более 50% населения, но эти проблемы касаются 100% населения, так как в остальных 50% случаев проблемы всё равно имеются, но они себя не проявляют как болевые синдромы. Это болевые синдромы в шее, в спине, в пояснице (врачи до сих пор неправильно называют их радикулитами) и конечностях. По представлениям неврологов, которые поддерживаются данными лучевой диагностики – рентгеном, компьютерной томографией и магнитно-резонансной томографией, боли вызываются дегенеративно-дистрофическими процессами в межпозвонковых дисках – остеохондрозом позвоночника или грыжами межпозвонковых дисков, пережимающих нервные корешки.

Однако современная трёхмерная компьютерная томография показывает, что корешки, во-первых, не выходят за границы твёрдой мозговой оболочки – дурального мешка, а во вторых, спинномозговые нервы выходят на уровне 1/3 тела позвонка, и грыжи дисков не могут вызвать компрессию нервных корешков, которые также расположены почти посредине тела позвонка (рис. 4.4) там же, где проходят кровеносные сосуды (обозначено стрелками).

Рис. 4.4. Трёхмерная реконструкция грудного отдела позвоночника – 3-D компьютерная томография. Визуализация костной и кровеносной систем. Спиномозговые нервы не видны, но они выходят из верхней части межпозвонкового отверстия вместе с кровеносными сосудами (место выхода показано стрелкой), т.е. почти посередине тела позвонка. Кровеносные сосуды хорошо просматриваются на боковой поверхности позвонка.

4.3. Строение и функции нервов

Нервный корешок образован несколькими пучками нервов, выходящих из спинного мозга, длинной всего несколько миллиметров (рис. 4.2). Передние корешки образованы управляющими нервными волокнами моторных нейронов, выходящими из спинного мозга. Задние корешки образованы ветвлениями волокон спинального ганглия, в который проходят чувствительные волокна от мышечных, сухожильных, кожных рецепторов, а также волокна симпатической нервной системы, передающие информацию о состоянии внутренних органов. После спинального ганглия управляющий нервный корешок и входящий пучок чувствительных нервных волокон образуют спинальный нерв, выходящий из межпозвонкового отверстия. Каждый нерв образован пучком нервных волокон – аксонов, являющихся отростками нервных клеток, расположенных в других отделах нервной системы, нервно-мышечного аппарата или внутренних органов. Длина аксонов соответствует длине нерва и его ветвлений и может составлять более метра почти до величины роста человека. Моторные и сенсорные нервы, принадлежащие центральной нервной системе, обязательно имеют миелиновую оболочку – десятки оборотов клеточной мембраны, образованной глиальной клеткой, вокруг каждого аксона (рис. 4.5). Эта оболочка снижает потери амплитуды нервного импульса, передаваемого по нервному волокну на значительное расстояние, увеличивают скорость передачи импульсов и увеличивают механическую прочность волокна. Миелиновая оболочка прерывается в зоне перехвата Ранвье, где происходит регенерация (восстановление амплитуды) нервного импульса. Между перехватами Ранвье нервный импульс распространяется пассивно, постепенно затухая. В зоне перехвата Ранвье имеется электрически возбудимый участок мембраны. Пришедший нервный импульс со сниженной в результате электрических потерь амплитудой вызывает возбуждение мембраны и генерацию нового импульса с максимальной амплитудой. Миелиновая оболочка имеет очень высокую механическую прочность.

Волокна нервов автономной (вегетативной) нервной системы не покрыты прочной миелиновой оболочкой и могут быть легко подвержены компрессии.

Рис. 4.5. Схема строения нерва ЦНС. 1 – глиальная клетка, 2 – аксон, 3 отростки глиальной клетки, образующей миелиновую оболочку, 4 – миелиновую оболочка, 5 – плазматическая мембрана, 6 – перехват Ранвье.

4.4. Автономная нервная система

Автономная или вегетативная нервная система (АНС) состоит из трёх функциональных отделов: симпатическая нервная система, парасимпатическая нервная система и метасимпатическая нервная система. Симпатическая нервная система состоит из ряда нервных центров в головном мозге, спинном мозге, нервных трактов в спинном мозге с нервными образованиями в каждом из сегментов позвоночника, двух цепочек нервных центров – симпатических нервных стволов, идущих вдоль позвоночника по обе стороны (рис. 4.6). Эти структуры соединены со спинным мозгом ветвями спиномозговых нервов, выходящих из межпозвонковых отверстий. Парасимпатическая нервная система представлена тремя нервными центрами в продолговатый мозге, среднем мозге и крестцовом отделе позвоночника (рис. 4.6), а также системой блуждающего нерва.

Метасимпатическая нервная система расположена в стенках внутренних органов. Она может самостоятельно управлять моторикой внутренних органов (перистальтика желудка и кишечника), секрецией ферментов и гормонов. Однако, её собственная эффективность в реализации функций управления в случае денервации (нарушение управления, путём перерезки управляющих или сенсорных нервов) значительно (более чем в 3 раза) снижена по отношению к эффективности управления со стороны симпатической нервной системы.

Симпатическая нервная система иннервирует все кровеносные сосуды кроме капилляров, задавая их тонус и контролируя уровень кровяного давления. Здесь и далее термин «иннервация» включает в себя понятия существования нервных путей, обеспечивающих связь внутренних органов с нервной системой, и правильное нервное управление функциями внутренних органов. Симпатическая нервная система (СНС) иннервирует все внутренние органы и управляет как их моторикой, так и их функциями. Как будет показано ниже, функции СНС нам интересны тем, что они имеют непосредственное отношение к регенерации тканей внутренних органов, а нарушение состояния симпатических нервов, выходящих из спинного мозга, при плохом состоянии позвоночника приводит к развитию дистрофических процессов и хронических заболеваний внутренних органов.

Парасимпатическая нервная система (отделы 1,4 и 5 на рис. 4.6) управляет совместно с симпатической нервной системой следующими внутренними органами: внутренние мышцы глаза, слюнные железы, бронхи, сердце, желудок и поджелудочная железа, кровеносные сосуды внутренних органов, печень, почка, мочевой пузырь, внутренняя часть мужских половых органов, матка.

Схема строения автономной нервной системы.

Рис. 4.6. Схема строения симпатической и парасимпатической нервных систем

Обозначения к рисунку 4.6:

1 – Крестцовый отдел спинного мозга. S1-S5 – сегменты крестца. 2 – Грудной и поясничный отделы спинного мозга. Th1—Th12 – сегменты грудного отдела позвоночника. L1 – L5 – сегменты поясничного отдела позвоночника. 3 – Шейный отдел спинного мозга. C1- C7 – Сегменты шейного отдела позвоночника. 4 – Продолговатый мозг. 5 – Средний мозг. 6 – Поясничный симпатический ствол (паравертебральные ганглии). 7 – Парасимпатические узлы головы. 8 – Постганглионарные волокна. 9 – Солнечное сплетение и его узлы. 10 – Каудальное брыжеечное сплетение и его узлы. 11 – Преганглионарные волокна. 12 – Тазовый нерв. 13 – Слюнные железы. 14 – Внутренние мышцы глаза. 15 – Сосуды головного мозга и его оболочек. 16 – Трахеи, бронхи, лёгкое. 17 – Функциональные модули метасимпатической нервной системы. 18 – Желудок. 19 – Сердце. 20 – Скелетная мышца. 21 – Двенадцатиперстная кишка. 22 – Поджелудочная железа. 23 – Кровеносные сосуды внутренних органов. 24 – Печень. 25 – Надпочечник. 26 —Толстая кишка. 27 – Почка. 28 – Мочевой пузырь. 29 – Внутренняя часть мужских половых органов. 30 – Матка. 31 – Кожа.

В автономной нервной системе имеются два пути управления – симпатические пути через спинной мозг и парасимпатические нервные пути блуждающего нерва. Как показали экспериментальные исследования степень влияния парасимпатических влияний в несколько раз слабее симпатических влияний.

4.5. Трофическая функция нервной системы

Питание, или трофика (от греч. Trophe – питание), является непременным свойством животных, растений и микроорганизмов, без которого немыслимо существование живых объектов, кроме объектов, находящихся в состоянии анабиоза – временного, обратимого прекращения жизнедеятельности, из которого организм может снова перейти к активной жизнедеятельности при благоприятных условиях.

Под понятием «питание», в широком смысле слова, подразумевают сложное, многоступенчатое проявление организма. Оно слагается из процессов поиска и поглощения пищи, внеклеточного, дистантного (полостного или внеполостного), внутриклеточного и мембранного (пристеночного) пищеварения, всасывания питательных веществ, своевременного удаления промежуточных и конечных продуктов распада в межклеточную среду и восстановления внутриклеточного молекулярного и органоидного гомеостаза.

Нарушение соотношения между процессами доставки питательных веществ к клеткам, ассимиляции этих веществ, диссимиляции молекул, входящих в состав клеток, полного очищения клеток от конечных и промежуточных продуктов метаболизма и адекватного биосинтеза пластического и энергетического материала клеток может привести к их деградации и гибели.

В зависимости от трофического обеспечения организма органы, ткани и клетки могут испытывать различные трофические состояния, к которым применяют в соответствии с общепринятой терминологией определенное название. Выделяют следующие состояния.

Эйтрофия – оптимальное питание, т. е. такое взаимоотношение между уровнем утилизации питательных веществ, притекающих к клеткам, и скоростью удаления продуктов распада, а также между процессами ассимиляции и диссимиляции веществ, при которых не наблюдается отклонений от нормального морфологического строения, физико-химических свойств и функции клеток, их нормальной способности к росту, развитию и дифференцировке.

Гипертрофия – усиленное питание, выражающееся в увеличении массы клеток (истинная гипертрофия) или их количества (гиперплазия), обычно с повышением их функции (например, физиологическая гипертрофия скелетных мышц при их тренировке, компенсаторная гипертрофия одной части парного органа после удаления другой части).

Гипотрофия – пониженное питание, выражающееся в уменьшении массы клеток (истинная гипотрофия) или их количества (гипоплазия), обычно с понижением их функции (например, физиологическая гипотрофия скелетных мышц при их бездеятельности, физиологическая гипотрофия различных тканей и органов при гипокинезии, весьма распространенном в настоящее время состоянии организма человека).

Атрофия – отсутствие питания – постепенное уменьшение массы клеток и их исчезновение.

Дистрофия – качественно изменённое, неправильное питание, приводящее к патологическим сдвигам морфологического строения, физико-химических свойств и функции клеток, тканей и органов, а также к нарушению их роста, развития и дифференцировки.

Дистрофии, иначе говоря, трофические расстройства, подразделяются на местные, системные и общие, врожденные и приобретенные в результате повреждающих воздействий на организм факторов внешней и внутренней среды. Дистрофические изменения могут быть обратимыми, если вредоносные факторы прекращают свое действие, и необратимыми, заканчивающимися гибелью клеток, если дистрофия с самого начала была несовместима с их жизнью. При развитии ряда стандартных и специфических физиологических процессов в тканях и органах могут наблюдаться одновременно явления гипертрофии, гиперплазии, гипотрофии, гипоплазии, атрофии, дистрофии. Это воспаление, дегенерация, опухоли, циклические изменения в яичниках, пре-, постнатальное развитие и старение организма, различные виды денервации тканей и органов, рефлекторные дистрофии центрогенного происхождения. Часто эти изменения трофического состояния сменяют друг друга.

Дистрофические сдвиги в организме обращают на себя внимание благодаря многообразию причин своего возникновения и форм проявления.

Еще Гиппократом была подмечена связь между трофическими изменениями отдельных органов и частей тела. Указывая на такую связь, он отмечал, что «органы сочувствуют друг другу в отношении своего питания». Винслоу (Winslow) в 1732 году высказал предположение, согласно которому взаимное влияние («сочувствие – симпатия») внутренних органов друг на друга, при котором заболевание одного из них обусловливало вовлечение в болезненный процесс других органов, осуществляется «сочувственным», или симпатическим нервом.

Более 200 лет назад Гунтер (Hunter) в 1772 году установил взаимосвязь между повреждением центральной нервной системы и язвообразованиями в желудке и кишечнике у человека. И уже первые экспериментальные исследования привели к выводу, что такого рода расстройства обязаны своим происхождением нарушению трофической функции нервной системы, носителем которой являются якобы специальные трофические нервы.

Начало учения о нервной трофике положено французским физиологом и невропатологом Маженди (F. Magendi), создавшим в 1824 году модель развития нейропаралитического кератита (воспаления роговицы) в результате перерезки первой ветви тройничного нерва у кроликов. Он связывал его развитие с поражением специальных трофических волокон, находящихся в составе каждого периферического нерва.

Н. Н. Бурденко, Б. Н. Могильницкий (Бурденко Н. Н., Могильницкий Б. Н., 1926), Вельдман (Veldmann S., 1961) наблюдали трофические язвы в желудке и кишечнике при раздражении солнечного сплетения, блуждающего нерва, спинного мозга и гипоталамуса.

Примечательно, что связи дистрофических расстройств периферических тканей и органов с повреждением различных отделов нервной системы были впервые установлены не экспериментаторами, а клиницистами.

Известно, что нервная трофика и механизмы её осуществления были излюбленной проблемой И. П. Павлова, над которой он много и плодотворно работал даже в те времена, когда эта проблема предавалась забвению. После открытия «усиливающего нерва сердца» И. П. Павлов (1898, 1908), проводя наблюдения над собаками, отмечал трофические расстройства различных тканей и органов и подробно описал картину этих расстройств. Единственно возможной причиной описанных патологических изменений в организме И. П. Павлов считал патологические рефлексы, возникающие в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) в ответ на длительное и сильное ненормальное его раздражение. Эти рефлексы, по мнению И. П. Павлова, влияют непосредственно на физико-химические процессы в тканях, т. е. на их трофическое состояние.

Рефлекторная теория трофического влияния нервной системы на ткани и рефлекторная теория нейрогенных дистрофий получили дальнейшее развитие в работах академика А. Д. Сперанского, его сотрудников и последователей. Раздражая седалищный нерв у собаки, исследователи получали картину множественных дистрофий (рис. 4.7). Язвы появлялись на противоположной задней конечности, передних конечностях, на слизистой рта и желудочно-кишечного тракта. Одновременно проявлялись дистрофии спинного мозга, гипоталамуса, превертебральных и паравертебральных ганглиев (нервных центров вблизи позвоночника), симпатической нервной системы. При повреждении седалищного нерва у животных могут возникнуть язвы на конечностях с неповрежденными нервами, долевые пневмонии, миокардиодистрофия, дистрофии эндокринных желез, нефрит, дисфункция и камни почек, остеопороз, остеомаляция, облысение на обширных участках кожи, контрактуры (спастические состояния мышц), параличи, дистрофия печени и т. п.

Дистрофии органов и тканей академик А. Д. Сперанский объяснял патологическими рефлекторными влияниями, патогенный характер которых определялся не только силой раздражения, но и дистрофиями в самой нервной системе. Распространенность нейрогенных дистрофий зависела от распространенности нервных дистрофий в центральной нервной системе. Исследуя медицинский аспект дистрофий, он хотел найти то, что объединяет те или иные заболевания. Он считал, что общим фоном, на котором развертываются специфические черты болезни, является состояние нервнотрофического обеспечения органов и тканей. «Понять болезнь это значит изучить её трофический компонент». В этих утверждениях есть преувеличение, но время показало, что они имеют важнейшее значение для теории и практики.

Рис. 4.7. Эффекты раздражения седалищного нерва у собаки.

Значительной проблемой стал вопрос о локализации трофических нервов и их принадлежности к типам нервной системы. Исследования, предпринимавшиеся с целью подтверждения правильности рефлекторной теории возникновения и развития трофических расстройств в экспериментах и в клинических наблюдениях, привели к заключению, что трофическая рефлекторная дуга замыкается в пределах вегетативной нервной системы. Тех же эффектов можно было добиться путем раздражения симпатического ствола. Главную роль в патологических состояниях внутренних органов играет симпатическая нервная система. Но также выяснилось, что раздражение моторных и сенсорных нервов центральной нервной системы способно вызывать развитие нейродистрофических явлений.

В настоящее время вопрос о локализации трофической функции нервной системы решается таким образом, что этой функцией обладают все нервы – симпатические, парасимпатические, двигательные соматические и чувствительные. Поскольку функциональное влияние любого нерва сочетается с его трофическим влиянием, можно говорить не о трофической функции нерва, а о нейротрофическом компоненте его действия.