Популярная анатомия. Строение и функции человеческого тела

Слюна также содержит фермент, устаревшее название которого птиалин (от греческого слова «слюна»). Под действием этого фермента крахмал разлагается на более простые молекулы декстринов и Сахаров, поэтому можно сказать, что процесс переваривания пищи начинается во рту. Действительно, если вы набьете полный рот картофелем, богатым крахмалом и мягким, и будете жевать его достаточно долго, то почувствуете слабый сладкий вкус, так как начнут скапливаться сахара. Поскольку по-латыни крахмал называется amylum, этот фермент назвали «слюнной амилазой».

Слюну выделяют три пары желез: сублингвальная, или подъязычная, железа; субмаксиллярная, или подчелюстная, железа и, наконец, околоушная железа. Названия в каждом случае происходят от расположения отдельных желез. Секрет этих слюнных желез попадает в рот через узкие канальцы.

Мы убеждаемся в наличии слюнных желез, когда они инфицированы вирусом, вызывающим отек околоушных желез – это свинка. Большинство детей перебаливает в раннем возрасте. В этом есть преимущество, поскольку, хотя заболевание протекает довольно легко и оставляет пожизненный иммунитет, тот, кто заболел им во взрослом возрасте, может получить тяжелые осложнения.

У человека ежедневно образуется от полулитра до литра слюны, и она секретируется даже тогда, когда мы не заняты пережевыванием. Слюна служит для того, чтобы рот всегда был увлажненным и чистым, смачивает язык и щеки, чтобы трение о зубы при разговоре или жевании не приводило к раздражению. Скорость слюноотделения быстро возрастает при виде или запахе еды или даже мысли о ней, особенно если человек голоден. Тогда рот получает «воду».

Желудок

Когда пища пережевана, увлажнена и доведена до полужидкого состояния, язык скатывает ее в шарик и проталкивает в глотку. Таково глотательное действие, или глотание. На этой стадии осознанная часть пищеварительного процесса закапчивается. После этого все продолжается автоматически.

Язычок движется вверх, чтобы закрыть носовые ходы, а надгортанник прикрывает гортань.

Возврат пищи предотвращает язык, поэтому она может двигаться только в одном оставшемся направлении, в трубку, ведущую вниз, которая располагается сразу за трахеей. Эта трубка называется пищевод (от греческого слова «эгзофаг» – «несущий съеденное»). Длина пищевода 9 или 10 дюймов, а ширина – меньше дюйма. В нижней области, после пересечения грудной клетки, пищевод проходит через диафрагму (пищевод и аорта – самые большие структуры, которые проходят через диафрагму). Пищевод имеет мышечную стенку, как с продольным, так и с круговым расположением мышечных волокон. Мышцы нескольких верхних дюймов пищевода бороздчатые или полосатые, но становятся гладкими в нижней части.

Пища, попадая в пищевод, расширяет его, стимулируя сокращение круговых мышц как раз над областью расширения. Это, в свою очередь, вызывает сокращение кольца мышц точно внизу, затем следующего за ним, и так постепенно до самого низа пищевода. Каждая мышца после сокращения снова расслабляется, приходя в готовность для нового периода сокращений, когда следует очередной комочек пищи. Серии двигательных сокращений служат для проталкивания пищи вниз по всей длине пищевода. Одной силы тяжести недостаточно, ведь шарик пищи все еще полутвердый и вязкий, и мускульное воздействие, или перистальтика (от греческого слова «сокращение»), служит для ускорения процесса. Именно такое перистальтическое действие дает возможность бросить вызов силе тяжести и с успехом проглатывать пищу даже стоя на голове или, отвечая главным задачам современности, в свободном падении (или невесомости). (У птиц нет такой способности, и пьющая птица должна запрокидывать голову с каждым глотком, чтобы дать возможность силе тяжести выполнить свою работу.)

Пищевод, подобно рту и пищеварительному тракту, в основном выстлан слизистой оболочкой. Скользкая слизь защищает пищевод от абразивного действия любых оставшихся непережеванными частиц пищи.

В нижней части пищевода, сразу под диафрагмой, располагается последняя круговая мышца, которая обычно находится в состоянии сокращения и служит в качестве сфинктера. Это – сердечный сфинктер, названный так потому, что располагается рядом с сердцем, а вовсе не потому, что является частью сердца или имеет какое-то отношение к сердечной деятельности. При приближении шарика пищи сердечный сфинктер расслабляется, его отверстие расширяется, и пища выстреливается в желудок.

Желудок – это не только самая широкая часть пищеварительного тракта, но и самая мускулистая. Пустой желудок напоминает J-образную трубку, верх которой прижат к диафрагме. Верхняя часть желудка над сердечным сфинктером обычно несколько раздута газом, даже когда желудок пуст. Эта верхняя часть называется свод, или дно желудка – по-латыни fundus. (Вот пример случая, когда знание латыни не помощь, а помеха. Слово «fundus» в латинском языке обозначает часть резервуара, самую далекую от отверстия, которая в обычных случаях считается дном резервуара. Поэтому слово «fundus» стало обозначать «дно». Если представить себе, что желудок имеет входящую и выходящую трубки, то fundus должен также располагаться на дне желудка, но у живого человека, стоящего или сидящего, свод желудка располагается вверху.)

Нижняя часть желудка – это привратник (от греческого «страж ворот»), поскольку он заканчивается сфинктером, который действительно является «стражем» для остального пищеварительного тракта. Внутренняя стенка пустого желудка собрана в продольные складки, называемые rugae (в переводе с латыни – морщина, складка), но по мере того, как желудок наполняется пищей, складки разглаживаются. Полный желудок имеет грушевидную форму и более раздут в своде. Вместимость желудка взрослого человека около 1,5 литра. Она конечно же гораздо меньше у подростков, а у новорожденного младенца может быть всего 60 кубических сантиметров.

Желудок у человека – хранилище пищи в процессе переваривания. Его вместимость больше, чем вместимость любого другого эквивалентного ему участка пищеварительного тракта, и пища обычно остается в желудке три или четыре часа, прежде чем пройти дальше. Эта функция желудка как хранилища пищи сильно развита у травоядных животных, которые едят траву с большим содержанием целлюлозы. Молодой вол или корова зависят от бактерий, которые населяют их пищеварительный тракт и расщепляют целлюлозу на более простые вещества. Этот процесс требует времени, и, следовательно, пище необходимо оставаться в желудке довольно продолжительное время, подвергаясь брожению. Желудок крупного рогатого скота по этой причине чрезвычайно большой, вмещает до 300 литров, и разделен на четыре отдела. В двух больших пища хранится, и здесь бактерии делают свою работу.

Вначале травоядные животные торопливо глотают траву, едва ее пережевав, но после предварительного хранения ее в двух первых отделах желудка отрыгивают остатки (теперь это называется «жвачка») и тщательно их пережевывают. Когда они снова ее проглатывают, она проходит в последние отделы желудка.

Нижняя часть нашего пищеварительного тракта также заполнена бактериями, которые обычно не наносят вреда и даже осуществляют определенные полезные функции. Они, например, производят множество витаминов в количествах больших, чем сами в состоянии использовать, и мы получаем избытки в качестве компенсации за их проживание в пашем организме. Несомненно, если бы мы могли хранить пищу в своем пищеварительном тракте достаточно долго, они также расщепляли бы для нас и целлюлозу, но мы этого не делаем, следовательно, и они не делают этого. Целлюлоза проходит через наш пищеварительный тракт без изменений, поэтому мы не можем существовать, питаясь одной лишь травой, если только сначала не пропустим ее через крупный рогатый скот, а уж потом съедаем мясо и пьем молоко.

В то время, когда пища хранится в желудке, его стенки подвергаются перистальтическим сокращениям. Если сфинктеры с обоих концов закрыты, пища должна оставаться в желудке, и перистальтическое действие служит лишь для того, чтобы тщательно перемешать пищу с пищеварительными соками, производимыми этим органом. Из-за газов, которые обычно скапливаются в желудке, такое «взбалтывание» пищи может сопровождаться бульканьем, иногда называемым урчанием желудка.

После того как желудок некоторое время остается пустым, перистальтические сокращения начинаются снова, и урчание тогда может быть гораздо громче. Газ, который теперь занимает большую часть объема желудка, сжимается в процессе сокращений, и его давление на желудочные стенки дает ощущение боли, которую мы называем голодные спазмы.

Внутренняя поверхность желудка покрыта слизистой оболочкой, в которой размещаются многочисленные (до 35 миллионов) крошечные железы, которые секретируют жидкость, называемую желудочный сок. Этот сок – необычная жидкость организма. Дело в том, что он содержит до 0,5 процента соляной кислоты. Эта кислота была открыта еще в Средние века вместе с другими сильными неорганическими кислотами и долго считалась типичным продуктом неорганического мира. Ее существование среди нежных тканей организма было впервые открыто в 1824 году и повергло в шок биологов.

Сильные кислоты сами по себе усиливают распад белков и углеводов на составляющие вещества; первые исследования желудочного сока подсказывали, что соляная кислота – это пищеварительный фактор. Позднее был открыт белок, названный пепсин (от греческого слова «пищеварение»), который, как оказалось, гораздо более эффективно расщепляет белки, чем только одна кислота. Это был один из первых открытых ферментов. Второй фермент ренин в основном воздействует на молоко, сворачивая его, в результате чего из раствора выделяется белок.

Именно белок главным образом расщепляется во время пищеварительного процесса в желудке. Разумеется, желудочный сок содержит и фермент, способный расщеплять жиры, называемый липаза (по-гречески – «жир»). Однако этот фермент довольно слабый, и, даже не будь он таким, все равно не смог бы эффективно действовать в кислотных условиях желудка. (Механизм человеческого организма настолько удивителен, что им не перестаешь восхищаться, но все-таки он не совершенен. Существование ферментов в таких условиях, которые автоматически делают их бесполезными, – один из примеров этого несовершенства.)

Кислотная природа содержимого желудка знакома всем нам по бешеной активности рекламных кампаний. Зачастую у нас создается представление, что содержимое желудка вовсе не должно быть кислотным, но конечно же кислотность желудочного сока вполне естественна и благотворна. Верно, что временами кислотность бывает выше, чем обычно (гиперкислотность), тогда может возникнуть чувство дискомфорта. При таких условиях скапливается газ, и давление на стенки желудка возрастает. Возникает боль, как в случае с голодными спазмами, но гораздо острее – чего вполне достаточно, чтобы напугать человека мыслью о том, что у него сердечный приступ. (Желудок расположен выше, чем полагает большинство людей. Попросите кого-нибудь положить руку на желудок, и могу поспорить, он положит руку на пупок или чуть выше. В действительности желудок находится на уровне нижних ребер, а его верхний отдел как раз под сердцем.) Облегчение обычно наступает при избавлении от некоторого количества газа через пищевод и рот. Временами пузырек газа в своем стремлении вырваться на свободу несет с собой вверх в пищевод и кислотный желудочный сок. Желудок не чувствителен к кислоте, но пищевод – наоборот. Болезненное ощущение в груди, которое возникает в результате, – это та самая знакомая всем «изжога».

Обычный способ борьбы с повышенной кислотностью – это проглотить какое-нибудь вещество, которое частично нейтрализует кислотность желудочного сока. Самое знакомое средство – это двууглекислый натрий (или сода пищевая). При нейтрализации кислоты она образует углекислый газ, который устремляется вверх, увлекая за собой другие пузырьки газа, и, когда они вырываются наружу, наступает облегчение.

Но не только газ может вырываться наружу из желудка. В крайних случаях желудок может сам выбрасывать содержимое. Это – рвота. При рвоте пилорический отдел желудка (привратник) резко сжимается, в то время как привратниковый сфинктер между ним и нижними отделами пищеварительного тракта остается накрепко закрытым. Содержимое желудка может двигаться только вверх и вперед через неожиданно расслабившийся сердечный сфинктер. Рвота конечно же может быть во благо, поскольку служит неким природным желудочным насосом, предназначенным для опустошения желудка от его содержимого, что может оказаться вредным, если позволить ей продолжаться долгое время. Существуют лекарства, которые активизируют рвотный рефлекс и ускоряют процесс опустошения желудка. Это – рвотные средства.

Ощущение тошноты, предшествующей рвоте, вызывает довольно странное чувство. Равномерное укачивающее движение стимулирует его, и некоторые люди более чувствительны к нему, чем остальные. Те, кто испытали на себе морскую болезнь – тошноту, возникающую в результате медленного неослабевающего покачивания корабля на волнах, – прекрасно знают ощущение крайней никчемности жизни, которое может быть вызвано этим состоянием. Само слово «тошнота», между прочим, происходит от греческого слова «корабль».

Когда рвота продолжается долго, например при инфекциях, поражающих пищеварительную систему (желудочный грипп или подобные заболевания, от которых врачи теперь отделываются устрашающим, включающим в себя все термином «вирус»), это состояние может истощить организм, потому очень опасно.

И дело не только в потере пищи, а скорее в потере организмом жидкости, а также неорганических ионов, которые она содержит.

Сопротивляемость самой желудочной стенки сильным кислотам, которые производят ее железки, и способность пепсина растворить мясо долгое время озадачивали биологов. Кусок желудка другого животного, использованный в пищу, переваривается в желудке едока довольно быстро. Объяснение этого парадокса, очевидно, заключается в том, что при жизни секрет слизистой оболочки желудка (несколько противокислотный по природе) обволакивает и защищает стенку.

Такая защита не всегда совершенна, в особенности когда кислотность желудочного сока постоянно повышена, и даже скорее когда человек особенно склонен испытывать напряжение и беспокойство. При этих условиях часть желудочной стенки может раздражаться и даже изъязвляться под действием желудочного сока. Термин «язва» применим к любому поражению кожи или слизистой оболочки, которое сопровождается разрушением ткани и выходом жидкости, но в разговорной речи этот термин почти всегда подразумевает изъязвления внутренней оболочки пищеварительного тракта. Та язва, что находится в желудке, иногда называется язвой желудка.

Имеются также и случаи, когда желудочный секрет фактически не содержит соляной кислоты. Такое состояние называется ахлоргидрия (что по-гречески означает – «нет соляной кислоты»). Это не обязательно опасно, поскольку, хотя ахлоргидрия и снижает эффективность переваривания в желудке, организм может существовать, используя другие части пищеварительного тракта. Люди с перпициозной (злокачественной) анемией, однако, неизбежно имеют признаки ахлоргидрии; и прежде чем счесть не важным недостаток кислоты, необходимо исключить возможность пернициозной анемии.

Поджелудочная железа и печень

Если пища находится в желудке, пилорический сфинктер остается закрытым до того момента, пока там не останется ни одной значимой частички в твердом состоянии. Однако постепенно эффект желудочного переваривания и добавление желудочного сока целиком переводят пищу в жидкое состояние. Тогда она превращается в пищевую кашицу, или химус (по-гречески «сок»). Только тогда пилорический сфинктер расслабляется, и химус, движимый перистальтикой, рывками проходит в следующий отдел пищеварительного тракта. Химус фактически стерилен, поскольку кислая среда в желудке убивает любые бактерии, изначально присутствующие в пище, правда, бактерии появятся вновь и в гораздо большем количестве в нижнем отделе пищеварительного тракта.

Химус, покинув желудок, попадает в кишечник. Кишечник разделен на две части, относительно длинный его отрезок, который идет за желудком, называется тонкая кишка, за ней следует относительно короткий отрезок, называемый толстая кишка. Понятно, что такое деление кишечника было произведено не по длине, а скорее по ширине кишок. Тонкая кишка диаметром всего 1,5–2 дюйма в том месте, где выходит из желудка, а потом несколько сужается. Диаметр толстой кишки – до 2,5 дюйма.

Длина тонкой кишки 20 футов и более (во всяком случае, у мертвого человека; при жизни она может сжиматься и быть гораздо короче). Для того чтобы поместиться в брюшной полости, она замысловато свертывается, но и в таком состоянии заполняет большую часть брюшной полости. Такая длина кишечника необходима, поскольку именно здесь выполняется главная задача пищеварительного процесса. При крайней нужде вполне можно обойтись без пищеварительного процесса, начинающегося во рту (переваривание небольших количеств углеводов) и продолжающегося в желудке (переваривание гораздо большего количества белков). В действительности, когда по какой-то причине бывает необходимо удалить часть или даже весь желудок, больному удается вести сравнительно нормальную жизнь. Конечно, лишившись возможности хранить пищу в желудке, пациент должен есть мало и часто, но, во всяком случае, это не так уж и трудно.

Процесс переваривания, начавшийся во рту и в желудке, ни в коем случае не происходит полностью. Хотя некоторые пищевые продукты и распадаются на более простые составляющие, эти вещества еще недостаточно просты, чтобы быть абсорбированными. (Впрочем, небольшие неорганические ионы вполне могут абсорбироваться. Ионы цианида способны абсорбироваться еще во рту – с печальными последствиями, поскольку это смертельный яд.) В тонкой кишке процесс переваривания завершается, и именно здесь, особенно в ее нижней половине, происходит процесс абсорбции. Это еще одна причина столь большой длины тонкой кишки – необходимость удостовериться, что абсорбция достаточно полная. (Травоядные животные с тяжелым для переваривания рационом питания имеют пропорционально более длинный кишечник. Длина тонкой кишки у коровы может доходить до 100 футов. Плотоядные животные имеют тонкую кишку соразмерно более короткую. Человек, всеядный, в этом отношении занимает промежуточную позицию.)

Первые 10 или 11 дюймов тонкой кишки – это двенадцатиперстная кишка. Как появилось такое название у кишки, длина которой не достигает 12 дюймов, становится ясным, когда вы вспомните, что в древности длину измеряли не в дюймах, а в пальцах – перстах (во внимание бралась ширина пальца). Двенадцатиперстная кишка – это отрезок тонкой кишки, который получает первичный шок от высококислотного химуса, когда тот выливается через пилорический сфинктер, и ее задача – нейтрализовать эту кислоту. По этой причине нейтрализующие кислоту секреты выливаются в двенадцатиперстную кишку из двух больших желез. Несмотря на это, внутренней поверхности двенадцатиперстной кишки, как и оболочке желудка, постоянно грозит опасность появления язвы. Поскольку язвы желудка и двенадцатиперстной кишки вызывает кислый, содержащий пепсин желудочный секрет, их иногда называют общим термином «язва желудка и двенадцатиперстной кишки».

Из двух желез, секрет которых нейтрализует кислоту химуса, меньшая – поджелудочная железа. Это вторая по величине железа человеческого организма, она красноватого цвета, 5–6 дюймов длиной и по форме напоминает морковь. Она весит около 3 унций и располагается вдоль задней стенки брюшной полости, позади нижнего отдела желудка. Широкий конец этой «морковки» загибается вверх рядом с изгибом двенадцатиперстной кишки.

Сок поджелудочной железы (0,7 литра ежедневно) проходит через канал, который открывается в двенадцатиперстную кишку в точке, расположенной на 1,5 дюйма ниже пилорического сфинктера.

Сок поджелудочной железы содержит множество ферментов. Некоторые из них пригодны для разрушения различных видов пищевых продуктов. Среди них есть фермент, расщепляющий крахмал, несколько сходный с подобным ферментом, находящимся в слюне. Прежде его называли амилопсин, но теперь обычно называют панкреатическая амилаза. Также имеется фермент, расщепляющий жиры, прежде носивший название стеапсин (по-гречески «животный жир»), а теперь – панкреатическая липаза. Из нескольких расщепляющих белки ферментов сока поджелудочной железы первым был открыт трипсин (от греческого слова «тереть», потому что для его приготовления требуется предварительное основательное перетирание ткани поджелудочной железы с глицерином). Есть еще один – химотрипсин (что по-гречески означает «трипсин в соке»). Трипсин и химотрипсин совместными усилиями продолжают работу, начатую пепсином в желудке.

Однако ни трипсин, ни химотрипсин не могут осуществлять свои функции в кислотном окружении. Кислотность желудочного химуса частично нейтрализуется соком поджелудочной железы, а частично жидкостью, выделяемой второй железой, самой большой в человеческом организме – печенью. Печень – это орган красно-коричневого цвета, весящий 3–4 фунта. Она располагается над желудком и справа от него, сразу под диафрагмой, и частично спрятана под нижними ребрами. Она состоит из четырех долей, из которых самая большая та, что располагается правее.

Печень, по-видимому из-за своих внушительных размеров, пользовалась особым уважением древних, которые часто считали ее вместилищем жизни. Еще во времена Шекспира сложилась поговорка о том, что состояние печени символизирует эмоциональное состояние.

Секрет, который образует печень, из-за желтоватого оттенка называется желчь. Греческое название желчи – «холе» – используется во многих медицинских терминах. Это слово используется в поговорках, подтверждая веру древних в огромную важность этой жидкости. Греки считали ее двумя из четырех самых важных жидкостей организма, потому что предполагали ее существование в двух разновидностях – одна черного цвета, другая – желтого. Древние греки считали, что человек, страдающий избытком черной желчи, – меланхолик, а тот, у кого избыток желтой желчи, – холерик. Это не соответствует истине, существует только одна разновидность желчи, хотя она может быть разного цвета в зависимости от свежести. Однако предполагаемая связь печени и эмоционального состояния очевидна, поскольку мы до сих пор пользуемся этими словами для обозначения склонности к печали или гневу соответственно. Мы используем слово «желчный» как синоним слова «холерический».

Желчь направляется к двенадцатиперстной кишке по печеночному протоку, и в среднем ее вырабатывается около 0,5 литра за день. Желчь секретируется непрерывно, и между приемами пищи некоторое количество ее сохраняется в специальном мешке, называемом желчный пузырь (термин «пузырь» мы используем для названия любого эластичного мешка). Желчный пузырь располагается сразу под правой долей печени и представляет собой грушевидный орган длиной 2–3 дюйма. Он обладает вместимостью всего лишь около 50 миллилитров, но вода реабсорбирована печенью из желчного пузыря, поэтому желчь хранится в нем 10–12-кратной концентрации. Следовательно, желчный пузырь вмещает около 600 миллилитров обычной растворенной желчи, или приблизительно дневной ее запас. Когда пища попадает в двенадцатиперстную кишку, мышечные стенки желчного пузыря сокращаются, и его содержимое проталкивается через пузырный проток, который соединяется с печеночным протоком, образуя общий желчный проток. Общий желчный проток соединяется с главным протоком поджелудочной железы как раз перед входом в двенадцатиперстную кишку, которая таким образом получает смесь обычной желчи и сока поджелудочной железы.

То, что желчь в желчном пузыре находится в концентрированном состоянии, таит опасность для здоровья. Желчь богата холестерином (жирным веществом с неприятным запахом, которое откладывается на внутренних стенках артерий при атеросклерозе). Холестерин обладает плохой растворимостью, а поскольку желчь концентрированна, может случиться так, что маленькие кристаллы холестерина начнут преципитировать – осаждаться. У некоторых людей (по причине, пока не установленной) наблюдается тенденция агрегации этих кристаллов в порядочного размера желчный камень. Если он вырастает достаточно большим и блокирует пузырный проток, препятствуя оттоку желчи, могут возникнуть сильные боли. Иногда решением этой проблемы бывает полное удаление желчного пузыря. Эта операция не наносит большого вреда больному и избавляет его от боли.

Желчь не содержит никаких ферментов, но тем не менее важна для пищеварения. Она содержит желчные соли, обладающие очищающим действием. Желчь заставляет жир распадаться на маленькие глобулы – шарики, более или менее постоянно смешанные с водой. Это эмульсия по образу и подобию гомогенизированного молока. Это важно, потому что ферменты растворимы в воде и могут действовать только на вещества, которые растворены в воде или, по крайней мере, хорошо с ней перемешаны. Липаза поджелудочной железы при атаке на жиры может в лучшем случае осуществить свою задачу лишь на кромках капелек жира там, где они контактируют с водой. Будь эти капельки большими, жир внутри их остался бы в неизменном состоянии; только при очень маленьких, обработанных желчью капельках жира его переваривание становится эффективным. Без притока желчи большая часть жиров, поступающих с пищей, осталась бы непереваренной.

Желчь содержит множество отходов, от которых организм избавляется через печень и пищеварительный тракт. Именно в печени, к примеру, молекулы гемоглобина распадаются после естественного разрушения состарившихся эритроцитов. Гем, частьмолекулы, содержащая железо, отламывается от белковой части. Остается желчный пигмент, названный так потому, что остатки отходов гема окрашены в красный, в оранжевый, в зеленый цвета, их смесь придает желчи общий желто-зеленый цвет. На всем дальнейшем пути в кишечник пища сохраняет цвет желчных пигментов, и, когда в конечном счете выводится из организма, она все еще красновато-коричневого цвета.

Небольшое количество желчного пигмента абсорбируется в кровь и выводится с мочой. Это придает как плазме крови, так и моче светло-желтый или янтарный цвет. При определенных условиях ненормально высокое количество желчного пигмента попадает в кровь. Иногда это происходит потому, что эритроциты разрушаются с необычайно большой скоростью и скорость образования желчных пигментов тоже возрастает. Или же проходимость через желчный ход затруднена до такой степени, что желчный пигмент не может выводиться обычным путем, а вместо этого должен искать себе выход через кровь. Какой бы ни была причина, желто-зеленый цвет желчного пигмента тогда проявляется в окраске кожи и слизистых оболочек, а также белков глаз, что придает человеку неприятный болезненный желтоватый оттенок. Это состояние известно как желтуха, от слова «желтый».

Печень – основная химическая фабрика организма с возможностью осуществлять множество химических реакций. Холестерин и желчные пигменты не единственные ее экскреторные продукты. Любое химическое вещество, попадающее в организм, которое не может подвергаться распаду ради высвобождения энергии или стать составным элементом структуры организма, вполне вероятно, закончит свое существование детоксикацией в печени. Печень обычно делает это, добавляя к химикату некое вещество, которое повышает его растворимость и ускоряет удаление из организма вместе с мочой. Это конечно же делает печень уязвимой к повреждениям, если приток чужеродного химического вещества слишком велик, чтобы легко с ним справиться. Пары четыреххлористого углерода (который используется для сухой чистки) или хлороформа (иногда используемого в качестве анестезирующего средства) могут нанести серьезный ущерб печени.

Когда ткань печени повреждена или разрушена, ее активные клетки заменяются жиром и соединительной тканью. Это придает печени желтоватый цвет вместо изначального красновато-коричневого. Такое состояние называется цирроз печени. Подобное нарушение может иметь много причин, но чаще всего ассоциируется со злоупотреблением алкоголем. По-видимому, печень в своей непрерывной попытке борьбы с алкоголем медленно и необратимо разрушается.

Абсорбция – всасывание

Химус, смешанный с соком поджелудочной железы и желчью, выходит из двенадцатиперстной кишки и попадает прямо в кишечник, подталкиваемый перистальтикой. Кишечник несколько произвольно подразделяется на два отдела. Первый отдел, составляющий приблизительно 2/₅ всей его длины, – это топкая кишка (обычно у трупов она пустая). Оставшиеся 3/₅ – подвздошная кишка.

По всей внутренней поверхности кишечника располагаются многочисленные крошечные выступы, что делает ее похожей на очень мягкое махровое полотенце. Эти выступы, называемые ворсинки, придают внутренней поверхности кишок бархатистость. Их существование значительно расширяет площадь поверхности кишечника и усиливает абсорбцию. Кроме того, они находятся в непрестанном движении, так что жидкость в непосредственной близости поддерживается в состоянии непрерывного взбалтывания, что еще сильнее ускоряет абсорбцию. У основания каждой ворсинки располагается группа клеток, которые секретируют в пищеварительный тракт еще одну жидкость. Это железы кишечника, а жидкость, которую они секретируют, – кишечный сок.

Кишечный сок содержит ряд ферментов, предназначенных для разрушения продуктов, возникающих в процессах переваривания пищи, которые уже имели место. Даже ферменты сока поджелудочной железы не завершают задачу переваривания пищи до того момента, пока продукты не станут достаточно просты для всасывания. И теперь процесс подходит к концу. Так, кишечный сок содержит множество пептидаз – ферментов, назначение которых – расщеплять белковые фрагменты (пептиды), оставшиеся после воздействия пепсина и трипсина. Эти фрагменты разрушаются до элементарных белковых строительных блоков – аминокислот.

Углеводы распадаются во рту и двенадцатиперстной кишке (под действием слюнной амилазы и амилазы поджелудочной железы) на простую составляющую, называемую мальтозой. В кишечном соке имеется фермент мальтаза, который разрушает каждую молекулу мальтозы на две половины, еще более простой продукт с названием глюкоза. Еще один фермент, сахароза, разделяет молекулы обычного столового сахара (сахарозы) на две половины с образованием глюкозы и фруктозы, а третий фермент, лактаза, расщепляет молекулы сахара в молоке (лактоза) на глюкозу и галактозу. Присутствует даже слабая липаза, на случай, если что-то осталось после липазы поджелудочной железы, и таким образом молекулы жиров расщепляются на глицерин и жирные кислоты.

Общий пищеварительный процесс можно свести в следующую таблицу:

Вещества в правой колонке могут всасываться поверхностью тонкой кишки, и, когда это происходит, мы, наконец, можем сказать, что пища попала в организм.

В организме эти простые молекулы служат строительными блоками для молекул больших и гораздо более сложных. Они могут выстраивать углеводы, жиры и белки человеческого типа (ассимилиция), то есть складываются в комбинации и сочетания, отличные от тех, что существовали в исходном организме или организмах, из которых была получена пища. (Однако все живые существа на земле, от мельчайшего вируса до огромнейшего кита, различаются по внешнему виду, а состоят из элементов, которые содержат одни и те же строительные блоки. Это означает, что любой тип организма может служить пищей другому типу, в прямом или переносном смысле. В гастрономическом смысле все живое определенно и неопровержимо едино.)

Те же самые простые молекулы, что могут ассимилировать в тканевую структуру, способны также сочетаться с кислородом и в конце концов образовывать воду и двуокись углерода плюс азотосодержащие отходы. Когда такое происходит, высвобождается энергия, которая может быть использована для придания силы мышцам и для множества других энергоемких задач организма (включая ассимиляцию, для которой требуется химическая энергия).

Всасывание посредством кишечника в принципе схоже с абсорбцией через легкие. Внутри каждой ворсинки находится сеть капилляров, в которые проходят конечные продукты распада белков и углеводов. Кроме того, имеются лимфатические капилляры, в которые доставляются продукты распада жиров. Капельки жира превращают чистую лимфу в этих капиллярах в субстанцию, по виду напоминающую молоко, из-за чего эти капилляры были названы млечными.

Капилляры ворсинок собираются в венулы, затем в вены и в конечном счете выливаются в воротную (портальную) вену (от латинского глагола «нести»), широкую, короткую вену, которая начинается сразу за поджелудочной железой и проходит к печени. Ее функция, как следует из названия, – перенос общих продуктов распада углеводов и аминокислот к печени. В печени воротная вена разделяется на сосуды (синусоидные капилляры), которые значительно шире обычных капилляров и образуют сеть по всей печени. Вдоль стенок синусоидных капилляров располагаются купферовские клетки (названные так в честь немецкого анатома, который открыл их в середине XIX века). Они – составляющие ретикуло-эндотелиальной системы и действуют как уборщики, фильтруя из крови любой мусор, в частности бактерии, которые проникают через стенку кишечника.

Кроме того, клетки, окаймляющие синусоидные капилляры, лишают кровь избыточного запаса глюкозы и аминокислот. Глюкоза собирается вместе, образовывая большие крахмалоподобные молекулы – гликогены («гликоген» по-гречески означает «порождать сахар», поскольку при необходимости способен распадаться до сахара). Любая присутствующая фруктоза или галактоза сначала преобразуется в глюкозу, а затем в гликоген. Гликоген остается в печени, и кровь, пройдя через нее, содержит лишь небольшое и неизменное количество глюкозы. Аминокислоты поглощаются клетками печени и объединяются в белковые молекулы, и кровь, выходящая из печени, также содержит приличное их количество.

Миновав печень, кровь снова собирается в печеночную вену, которая впадает в нижнюю полую вену и таким образом входит в большой круг кровообращения. По мере того как кровь проходит по капиллярам тканей, а плазма просачивается через стенки капилляров и становится межтканевой жидкостью, различные клетки организма поглощают глюкозу, которой насыщает кровь печень, и разлагают ее, высвобождая энергию. Они также абсорбируют белки, разрывают их на части и строят из них особые разновидности. Между приемами пищи, когда требования клеток истощают запас глюкозы, который немедленно не восполняется новой глюкозой из кишечника, печень черпает ее из своего резервного запаса гликогена. Гликоген, сохранявшийся в изобильные времена сразу после приема пищи, теперь разлагается на глюкозу и понемногу поступает в кровоток.

Организм в определенных пределах превращает одну форму питательных веществ в другую. Для примера: печень может только хранить гликоген, которого хватит почти на 18 часов сидячей работы. Если глюкоза продолжает поступать в печень, после того как та уже переполнена гликогеном (что у хорошо питающихся индивидов случается слишком часто), она превращается в жир и хранится в этом состоянии. Жир – это более концентрированная форма химической энергии, чем гликоген, и он может храниться в неограниченных количествах. Когда в результате однодневного или более продолжительного голодания запас гликогена в печени сводится на нет, организм может обратиться к своим жировым запасам как к источнику глюкозы крови.

Жир хранится в клетках ткани, похожей на соединительную. Он собирается в капельках внутри клеток до тех пор, пока они не станут чуть больше крошечных бокальчиков жира, окруженных топкой полосой протоплазмы. Скопление таких клеток образует жировую ткань.

Жировая ткань – это естественный компонент организма, составляющий примерно 15 процентов веса человека нормального телосложения. Безусловно, у полных людей содержание жировой ткани может легко перевалить за половину общего веса человека. Только в результате продолжительного голодания тело лишается жировых запасов, и человек выглядит истощенным.

Нормального количества жировой ткани хватит человеку для того, чтобы поддерживать жизнь без еды в течение месяца, при условии, что воду он пьет в изобилии, а также обеспечен витаминами и минералами. Жировая ткань дает только калории, и вполне возможно, что резервный запас микроэлементов, таких, как витамины и минералы, угрожающе низок, независимо от того, насколько хорошо он может быть снабжен калориями.

Тучные люди имеют запас калорий, запрятанный то там, то тут по всему организму, которого хватило бы на целый год, по это не означает, что они могут протянуть год даже при условии обеспечения водой и микроэлементами (включая минимальный протеин). По многим причинам, как физическим, так и психологическим, человек испытывает чувство голода и требует пищи, даже если его жировой запас более чем достаточен. Отчасти по этой причине потеря веса с помощью диет – столь длительная и мучительная процедура – так часто заканчивается провалом.

Жировая ткань служит целям отличным от простого хранилища пищи. К примеру, она плохой проводник тепла. Откладываясь в подкожном слое, жировая ткань служит изолирующим одеялом, предохраняющим от холода. Из-за того что мы лишены реального мехового покрытия, это недостаточная защита вне тропической зоны, и вдобавок к жировой ткани требуется одежда. Однако кит, всегда окруженный водой при температуре близкой к замерзанию, и без мехового покрытия выживает из-за слоя жира (ворвани) толщиной до 6 дюймов. Другие теплокровные животные, которые большую часть своего времени проводят в море, также хорошо снабжены подкожным жиром.

Как ни странно, подкожного жира больше у женских особей, чем у мужских, и жир у них распределен ровнее. Женщины, возможно, почувствуют легкое раздражение, если сказать им, что они жирнее мужчин (не толще, а жирнее, ведь вы поняли, в чем отличие), но именно ровный подкожный слой жира сглаживает изгибы женского тела – последствие, которое, как я смею полагать, вполне удовлетворительно для каждой женщины. Единственное, что может вызывать раздражение, – подкожный жир в значительной степени скапливается на ягодицах. Это явление доходит до вызывающих удивление крайностей у представительниц определенных групп, таких, как готтентоты Южной Африки. Женщины готтентотов могут отращивать себе ягодицы, похожие на горбы верблюда, с подобной же структурой и назначением. Подобное образование, называемое стеатопигия (что по-гречески означает «жирная ягодица»), полезно для того, чтобы женщина смогла пережить суровую зиму, и, несомненно, привлекательно для мужчин-готтентотов.

Жировая ткань также обладает протективной (защитной) функцией. Она служит подушкой, которая смягчает удары, и особенно полезна в качестве смягчающей поддержки для органов, таких, например, как почки.

Жир также хранится в сальнике – пленочном мешке, окружающем желудок. Малый сальник окружает желудок со стороны печени, большой сальник укрывает другую сторону желудка и свисает вниз с брюшной стенки, наплывая на кишечник, подобно фартуку. Именно в этом большом сальнике хранится жир, избыток которого в этом месте способствует образованию «брюшка», которое появляется у многих индивидов среднего возраста.

Сам кишечник, между прочим, окружен двойным пленочным мешком – брюшиной, или перитонеумом (от греческого «растянутый»). Он служит для ограждения внутренних органов от инфекции, и они напоминают продукты в супермаркете, которые упаковывают в пластик для лучшей сохранности. Сама брюшина может, конечно, подвергаться инфекции (перитонит) с серьезными последствиями. В дни, когда хирургия была далека от современной, любая рана или разрез в брюшной области почти неизбежно приводили к перитониту. Современные асептические процедуры снизили опасность, а использование эффективных антибиотиков для борьбы с воспалением, в случае его возникновения, тоже внесло неоценимый вклад.

Ободочная кишка

Пище требуется около трех часов, чтобы пройти по тонкой кишке, и в процессе этого она оказывается у входа в последний важный отрезок пищеварительного тракта, толстую кишку. Длина толстой кишки приблизительно 5 футов, и ее часто называют ободочной кишкой, по-гречески она называется колон (и поэтому мы называем воспаление толстой кишки колитом, а боль, вызванную растяжением кишечника под действием газов, коликой). Основная часть толстой кишки разделена на три порядочного размера области, в зависимости от направления потока ее содержимого. Тонкая кишка входит в толстую в нижней части организма с правой стороны, рядом с пахом. Из этой точки толстая кишка идет вверх, к нижней части грудной клетки с правой стороны, и этот отрезок называется ободочная кишка. Затем толстая кишка делает поворот под прямым углом налево и идет под печень, желудок и поджелудочную железу, этот отрезок называется поперечная ободочная кишка. Потом она снова идет вниз вдоль левой стороны тазовой кости, и этот отрезок называется нисходящая ободочная кишка.

Место соединения тонкой кишки с толстой – это сфинктер подвздошной кишки (то есть сфинктер между подвздошной кишкой и ободочной кишкой). Он располагается не в самой нижней части ободочной кишки, а на расстоянии приблизительно 2,5 дюйма над нижней частью, так что самый нижний участок ободочной кишки образует тупик, или глухую аллею, и называется слепая кишка. Вещества собираются в слепой кишке под действием силы тяжести. Для многих травоядных животных, таких, как кролики, именно это и требуется, и слепая кишка увеличена у них настолько, что составляет половину общей длины толстой кишки. Она служит хранилищем, где и продолжается процесс ферментации.

У человека то, что осталось от слепой кишки (рудимент, доставшийся от травоядных предков), не выполняет никакой особой функции, но может быть источником неприятностей. К концу слепой кишки присоединен небольшой придаток, который является еще одним напоминанием о когда-то большой и полезной слепой кишке. Длина этого придатка 2–4 дюйма, а формой он очень напоминает червяка, потому и называется червеобразный отросток слепой кишки – аппендикс (что по-латыни означает «червеобразный»). Незначительное чужеродное тело, например апельсиновая косточка, которая избежала переваривания, может при плохом стечении обстоятельств оказаться в этом узком тупике, расположенном в несколько более просторной слепой кишке. Сначала это может вызвать раздражение, а затем опасное воспаление (аппендицит). Прежде это было смертельно опасно, сейчас удаление аппендикса (аппендэктомия) стало простой операцией, не грозящей особой опасностью перитонита.

Говорить о процессе пищеварения в толстой кишке не приходится – пищеварение закончено до этого, однако всасывание (абсорбция), особенно воды, продолжается. Организм был расточителен в использовании воды в процессе выделения разнообразных пищеварительных секретов, и потеря этой воды оказывается весьма нежелательной. По мере удаления воды содержимое толстой кишки становится все тверже и, когда достигает нижнего отрезка нисходящей ободочной кишки, уже определенно твердое.

У нижней части нисходящей ободочной кишки толстая кишка совершает S-образный изгиб, чтобы добраться до середины области тазовой кости, и этот короткий отрезок называется сигмовидная ободочная кишка (в форме греческой буквы «сигма»). Последние 4–5 дюймов ободочной кишки вертикальны, и это – прямая кишка. Отверстие прямой кишки во внешний мир – задний проход, или анус (происхождение этого слова вызывает сомнения, хотя некоторые полагают, что оно происходит от латинского слова «кольцо»). При обычных обстоятельствах анус сжат сфинктером заднего прохода, или жомом. (В действительности сфинктера два– внутренний сфинктер заднего прохода располагается чуть выше по прямой кишке.)

Твердое содержимое последнего отдела пищеварительного тракта составляют испражнения, кал (от латинского слова «отбросы»), который состоит из непереваренной пищи, фрагментов целлюлозы и подобных ей веществ, коллагена и других составляющих соединительной ткани – все это без разбора по очевидным причинам называется непереваренные остатки пищи. Испражнения содержат много бактерий, которые быстро размножаются в процессе прохождения через толстую кишку. Большинство этих бактерий безвредны, но некоторые могут быть опасными. Болезни, такие, как холера, брюшной тиф и дизентерия, стремительно распространяются через загрязненную фекалиями воду. Именно по этой причине усовершенствуются современные городские водопроводные системы, создаются эффективные системы канализации, осуществляется хлорирование воды и предпринимаются другие меры с целью предотвратить возникновение эпидемий. И наконец, испражнения содержат выделяемые печенью желчные пигменты, которые придают им цвет.

Акт избавления от фекалий называется дефекация. Ему способствует естественное перистальтическое действие прямой кишки, сокращение диафрагмы и мышц брюшной стенки. У младенцев этот процесс происходит в тот момент, когда прямая кишка наполняется в достаточной степени, чтобы стимулировать перистальтику. Мы с некоторыми усилиями приучаем младенцев к туалету и учим их контролировать акт дефекации.

Дефекация обычно сопровождается выделением желудочных газов. Это метеоризм. Газ сам по себе безобиден, по содержит небольшое количество летучих компонентов, образованных под действием бактерий в толстой кишке, которые имеют неприятный фекальный запах.

Если интервал между дефекациями продолжительнее обычного для какого-то индивидуума, то он страдает от запора, или констипации (что по-латыни означает «спрессовать»). Это происходит, когда перистальтическое действие толстой кишки медленнее или слабее требуемого. Более медленный проход пищи по кишке дает возможность извлечь из нее больше воды. Фекалии становятся тверже, чем следует, они уплотнены и спрессованы, а потому удаляются с большим трудом. Поскольку перистальтика стимулируется наличием в фекалиях непереваренных остатков пищи, каши с высоким содержанием отрубей противодействуют запору. Также можно воспользоваться определенными химическими веществами, присутствующими в натуральных продуктах (например, в черносливе) или полученными искусственным путем и включенными в патентованные слабительные средства. Стенки толстой кишки можно смазать, чтобы облегчить проход затвердевших фекалий, именно по этой причине неорганические масла, в частности касторовое, столь эффективны. Английская соль вызывает приток воды из организма в кишечник, размягчая фекалии. И наконец, можно воспользоваться непосредственным действием теплой воды, введенной через анус (клизма).

Однако может случиться так, что толстая кишка проталкивает пищу слишком быстро, иногда из-за инфекции, которая сильно раздражает кишечник. В таком случае у жидкости мало шансов для всасывания, а фекалии водянистые. Это – понос, частый жидкий стул, или диарея (что по-гречески означает «сквозной поток»). Диарея, подобно рвоте, изнуряет организм, не говоря уже о той инфекционной болезни, которая, возможно, ее вызвала. В результате происходит потеря столь необходимой воды и неорганических ионов. Младенцев, которые имеют ограниченный водный запас, нелеченая диарея может легко привести к фатальному исходу.

Глава 9

Почки

Двуокись углерода и вода

Как я уже объяснял, кислород попадает в кровь через дыхательную систему, а пища – через пищеварительную. И то и другое переносится к отдельным клеткам организма с помощью системы кровообращения. Пища и кислород сочетаются в клетках, чтобы обеспечить организм энергией. Однако в этом процессе вещества, из которых состоит пища, и кислород не разрушаются. Что же касается организма, атомы, из которых состоят молекулы кислорода, и различные компоненты пищи постоянны. Они просто перестраиваются, создавая новые комбинации.

Молекулы углеводов и жиров состоят из атомов углерода, водорода и кислорода. Когда эти молекулы объединяются с дополнительными атомами кислорода (окисление), продуктами этого объединения являются углекислый газ (состоящий из атомов кислорода и углерода) и вода (состоящая из атомов кислорода и водорода). Молекулы белка гораздо более сложные по своей структуре. Они содержат не только атомы углерода, водорода и кислорода, но также многочисленные атомы азота плюс скопление атомов серы, фосфора, железа и так далее. Белки, таким образом, в сочетании с кислородом дают не только углекислый газ и воду, по и азотосодержащие смеси, а также вещества, в состав которых входят и другие упомянутые атомы.

На все эти продукты окисления можно смотреть как на аналоги отходов, в некотором смысле как на золу, оставшуюся после того, как огонь сжег все, что горит. Процесс избавления от отходов называется экскреция, или выделение (от греческого слова «отделять»), и органы, первично участвующие в экскреции отходов, составляют экскреторную (выделительную) систему.