какую функцию не выполняет кожа рецепторная экскреторная барьерная транспортная
Кожа как показатель здоровья человека
Защитная функция.
Наиболее важная роль в реализации защитных механизмов кожи принадлежит эпидермису. Барьерные свойства кожи, как органа механической защиты, обеспечиваются значительным электросопротивлением, прочностью коллагеновых и эластических волокон, упругой подкожной жировой клетчаткой. Компактный роговой слой и водно-липидная мантия предохраняют кожу от высыхания, многих химических и физических повреждающих воздействий, микробной флоры. Этому способствуют отторжение ороговевшего эпителия и выделения сальных и потовых желез. Кроме того, кожа обладает стерилизующими свойствами из-за кислой реакции водно-липидной мантии, а содержащиеся в ней низкомолекулярные жирные кислоты угнетающе действуют на рост патогенной флоры («собственный стерилизатор»).
Защита организма от повреждающего действия ультрафиолетовых лучей солнца осуществляется за счет утолщения рогового слоя и увеличения пигментация. Меланин поглощает видимый свет и ультрафиолетовые лучи во всем диапазоне.
Рецепторная функция.
Рецепторные функции кожи обеспечиваются множеством разнообразных чувствительных нервных окончаний и сенсорных телец, рассредоточенных по всему кожному покрову неравномерно. Существует тактильная (чувство осязания и давления), болевая и температурная (чувство холода и тепла) кожная чувствительность. Кожа непрерывно реагирует на разнообразные раздражения, поступающие из окружающей среды, из ЦНС и внутренних органов. Кожа является как бы экраном, на котором проецируются функциональные и органические изменения деятельности внутренних органов, ЦНС, эндокринной и иммунной систем. Нередко даже при небольшом расстройстве деятельности организма и его отдельных функций и систем в коже возникают изменения, позволяющие предположить ту или иную патологию.
Соблюдение правил гигиены кожи – это, в первую очередь, способ уберечь свое здоровье от воздействия внешних факторов окружающей среды. Очень многие заболевания проникают в наш организм через кожные покровы, и в наших силах предотвратить большинство из них.
Кожа, ее строение и функции
Тело человека покрыто кожей. У взрослого человека площадь кожного покрова составляет 1,5 — 2 квадратных метра, а толщина варьируется от 0,1 до 4 миллиметров. Кожа век и наружных слуховых каналов самая тонкая, а толще всего она на ладонях и стопах. Вес кожи вместе со слоем подкожного жира составляет 16 — 17,7% от общей массы тела человека.
На коже головы человека находятся в среднем 150000 волос, а всего на теле около 5 миллионов волосяных фолликулов. За сутки волосы вырастают примерно на 0,1-0,5 миллиметров. Через потовые железы выделяется 300-800 миллилитров пота, а в некоторых случаях даже 1,5 литра и больше.
В строении кожи выделяются 3 основных слоя:
В свою очередь, эпидермис состоит из четырех слоев – рогового, зернистого, шиповатого и базального. Роговой слой образуют не имеющие ядра кератиносодержащие клетки. Этот слой кожи толще на стопах и ладонях и тоньше в области бровей и половых органов. В базальном слое различают цилиндрические и дендритные клетки. Цилиндрические клетки размножаются путем митоза и образуют новый поверхностный слой. Дендритные клетки производят кожный пигмент. В эпидермисе нет кровеносных сосудов, однако в него выходят нервные окончания.
Средний слой кожи состоит из двух слоев. Непосредственно под эпидермисом располагается папиллярный (или сосочковый) слой и глубже под ним – сетчатый слой. Дерму пронизывают множество кровеносных сосудов и капилляров.
Кроме того, средний слой кожи снабжается так же лимфой, в нем находятся волосяные фолликулы, потовые протоки и сальные железы. На стопах и ладонях сальных желез нет. Потовые железы разделяются на апокринные и эккринные. Эккринные железы расположены на теле везде, кроме губ, головки полового члена и малых половых губ. Особенно много эккринных желез на ладонях, стопах, лбу, груди, животе и плечевом поясе.
Апокринные железы располагаются под мышками, вокруг анального отверстия, в области сосков и внешних половых органов у женщин, в паху и вокруг пупка. Апокринные железы залегают глубоко в жировом слое и начинают работать только с наступлением периода полового созревания.
Функция кожи в жизнедеятельности человека крайне важна, т.к. именно она служит барьером между организмом и внешней средой и обеспечивает защиту внутренних органов.
Кожа защищает ткани и органы от механический повреждений (удары, трение и т.п.) благодаря содержащимся с среднем слое коллагену и эластичным волокнам и подкожной жировой клетчатке. Так как роговой слой является плохим теплопроводником, он защищает более глубокие слои от пересыхания. Пигментное вещество меланин поглощает ультрафиолетовые лучи, тем самым защищая организм от вредного излучения.
Уровень кислотности кожи (pH) составляет 5,0-6,0, что способствует нейтрализации химических веществ и уничтожению вредных микробов. Ту же функцию выполняют сальные и потовые железы, а значит излишне частое мытье может привести к ослаблению защитной функции кожи.
Кожа – это орган чувств человека. Через нее мы чувствуем боль, прикосновение, давление, вибрацию, тепло и холод.
Кроме того, кожа выполняет так же секреторные и экскреторные функции. Химический состав человеческого пота меняется в зависимости от общего состояния человека и количества отделяемого пота. Так, в случае заболеваний обмена веществ, в составе пота обнаруживаются вещества, в нормальном состоянии там не присутствующие (например сахар у больных диабетом). Кожа помогает вывести из организма мышьяк, йод, бром, хинин и прочие вещества. На поверхности кожи пот и кожное сало смешиваются, образуя тонкий слой водно-жировой эмульсии, помогающий сохранению нормального состояния кожного покрова. Работа потовых и сальных желез регулируется нервной системой, половыми гормонами, вилочковой железой и корой надпочечников.
Через кожу происходит так же процесс дыхания. По сравнению с легкими объемы потребляемого кислорода и выделяемого углекислого газа, конечно же, ничтожно малы – всего 1/180 и 1/90 соответственно. Вместе с тем, в течение суток через кожу выделяется 800 грамм водяного пара, что в 2-3 раза больше, чем через легкие.
Кожа не впитывает воду, однако впитывает жирорастворимые вещества. Кожа играет важную роль также в обмене веществ. В коже вырабатываются кератин, меланин и витамин Д, происходят обменные процессы с участием воды, жиров, белков, углеводов, гормонов, ферментов, витаминов и микроэлементов.
Таким образом, функция кожи в нашем организме не менее важна, чем функции других органов! Кожа – зеркало организма, берегите ее!
Какую функцию не выполняет кожа рецепторная экскреторная барьерная транспортная
Нарушить барьерную функцию кожи можно разными путями. Например, как сейчас, — путем нарушения структуры гидролипидной мантии обработкой органическими растворителями (спирт) или ПАВ, посредством физического разрушения рогового слоя (пилинг, дермабразия, лазерная шлифовка). Есть еще один способ ослабить барьерные свойства кожи — изменить состав поверхностных липидов, что произойдет, например, в результате длительного ограничения приема пищевых жиров или продолжительного применения большого количества косметического масла (любого!).
Сразу же после физического повреждения рогового слоя скорость испарения воды с его поверхности резко возрастает. Затем в течение нескольких часов она постепенно снижается, что говорит о том, что барьерный слой снова восстанавливается. Если проследить всю динамику восстановления барьерной функции кожи, то можно видеть, что сначала восстановление идет довольно быстро. У человека барьерная функция восстанавливается на 60% через 12 ч, но полное восстановление занимает 72 ч. Считается, что быстрое восстановление происходит за счет массового выброса из гранулярных кератиноцитов уже готовых ламеллярных телец. В медленную фазу восстановления барьера происходит усиление синтеза жирных кислот, холестерина и церамидов, а также образование новых ламеллярных гранул.
В ответ на повреждение рогового слоя кератиноциты секретируют ряд сигнальных молекул — цитокинов, факторов роста. Установлено, что сразу после повреждения рогового слоя повышается концентрация ИЛ-1а (интерлейкин 1а), TNFα (фактор некроза опухолей альфа) и некоторых других цитокинов. Точная роль этих молекул в восстановлении эпидермального барьера пока не известна, но сам факт повышения их концентрации важен. Скорее всего, они стимулируют синтез липидов и образование ламеллярных гранул в эпидермисе, но они же могут вызывать появление гиперпигментации, воспаления и эпидермальной гиперплазии. Показано, что даже незначительное, но систематическое повреждение барьерного слоя (например, частое умывание горячей водой с мылом) приводит к возникновению гиперплазии эпидермиса, что говорит о том, что цитокины, вырабатываемые кожей при повреждении рогового слоя, могут инициировать патологические процессы.
Нанесение на кожу различных веществ может помочь или, напротив, затормозить восстановительные процессы.
Полная окклюзия
Если на кожу наложить полиэтиленовую или резиновую пленку, то секреции ламеллярных телец и увеличения синтеза липидов не происходит. Более того, сейчас актуальна проблема с тем, что сама окклюзия — ношение резиновых перчаток, может стать причиной повреждения барьерной функции кожи, ведь повышенная влажность приводит к повышению проницаемости кожи.
По всей видимости, увеличение скорости испарения воды через роговой слой является главным сигналом к восстановительным работам при разрушении барьерных структур. Непроницаемая пленка, которая не позволяет воде испаряться, блокирует ответ клеток эпидермиса на повреждение.
Частичная окклюзия
Если кожу с разрушенным роговым слоем покрыть слоем вазелина, то в первые часы после повреждения наблюдается замедление восстановления. На электронных микрофотографиях в гранулярном слое эпидермиса можно видеть деформированные (словно поеденные молью) ламеллярные тельца. Это говорит о том, что вазелин в какой-то мере проникает в гранулярный слой эпидермиса и нарушает формирование ламеллярных телец. Тем не менее тонкий слой вазелина не препятствует газообмену, как это делает полиэтиленовая пленка. И некоторое количество трансдермальной воды через нее испаряется, а кислород и углекислый газ нормально проходят.
Поэтому в итоге под слоем вазелина восстановление барьера завершается быстрее, чем без него. Временный барьер, который создает вазелин, защищает кожу от сильного обезвоживания и проникновения токсических веществ. Поэтому клетки могут успешнее работать над восстановлением барьера, не отвлекаясь на борьбу с внешним стрессом.
Физиологические липиды
Если вазелин при нанесении на кожу лишь в незначительной степени проникает внутрь, то физиологические липиды (церамиды, нейтральные жиры, жирные кислоты, холестерин) ведут себя совершенно иначе. Используя флуоресцентные метки, удалось показать, что эти молекулы с легкостью преодолевают роговой слой и проникают в живые клетки эпидермиса. Поскольку в клетках кожи есть все необходимые ферменты для переработки экзогенных липидов, липидные молекулы, проникшие извне, быстро разбираются на «запчасти», из которых строятся липиды эпидермиса.
Тем не менее, если обратиться к динамике восстановления кожи, то будет видно, что эффективное восстановление ее барьерной функции наблюдается лишь при использовании смеси трех ключевых липидов кожи — церамидов, холестерина, жирных кислот, взятых в определенном соотношении. В ходе многолетних экспериментов удалось подобрать соотношение физиологических липидов в смеси, оптимальное для скорейшего восстановления барьера — 3:1:1. Обращаем внимание на то, что это молярная пропорция, отражающая соотношение числа липидных молекул в смеси и означающая, что на три молекулы одного вида липидов приходится по одной молекуле двух других видов. Примечательно, что липидную смесь следует адаптировать под конкретное состояние кожи:
1 (церамиды) : 1 (холестерин) : 3 (незаменимые жирные кислоты);
1 (церамиды) : 3 (холестерин) : 1 (незаменимые жирные кислоты);
3 (церамиды) : 1 (холестерин) : 1 (жирные кислоты).
С практической точки зрения важно, что свободные жирные кислоты можно заменить триглицеридами или фосфолипидами и все еще получить быстрое восстановление барьера. Можно заменить церамиды сфингомиелином или холестерин эфирами холестерина без какого-либо ущерба для процесса восстановления. Это подтверждает наличие в коже очень активных ферментов, с помощью которых клетки эпидермиса могут использовать экзогенные липиды для синтеза собственных липидов.
Быстрое восстановление барьерной функции наблюдается лишь в том случае, если три ключевых липида (церамиды, холестерин, жирные кислоты) присутствуют в необходимом соотношении. При этом неважно, использована концентрированная или разбавленная липидная смесь, важно, чтобы пропорция ключевых липидов в ней сохранилась.
Натуральные масла
С тех пор как была установлена исключительная роль незаменимых жирных кислот в физиологии кожи, в косметологии большую популярность приобрели натуральные масла. Зачастую их наносят на кожу в чистом виде. С одной стороны, казалось бы, идея хорошая. Натуральные масла не содержат никаких посторонних химических веществ, и многие из них богаты дополнительными активными компонентами, такими как фитостерины, витамин Е, каротиноиды. Однако увлекаться чистыми маслами все-таки не стоит. Напомним, что целостность липидных пластов рогового слоя поддерживается точным соотношением всех липидных компонентов — церамидов, холестерина, свободных жирных кислот. Масла являются по своей природе нейтральными жирами, в основе которых триглицериды. Хотя они могут быть разобраны на составные части с высвобождением свободных жирных кислот, сначала они должны проникнуть через липидные пласты. Если масла слишком много, оно будет разбавлять липидные пласты, временно нарушая их структуру. Обычно структура пластов быстро восстанавливается. Однако слишком обильное и частое применение масел может привести к стойкому нарушению барьерной функции кожи. Все хорошо в меру.
В составе косметических средств натуральные масла обычно содержатся в небольших количествах, поэтому они не так заметно влияют на структуру барьера.
Информацию по составу и свойствам растительных масел, использующихся в косметике и для ухода за кожей, а также нюансы, касающиеся использования физиологических липидов и средств для создания окклюзии вы найдете в наших книгах «НОВАЯ КОСМЕТОЛОГИЯ. Косметические средства: ингредиенты, рецептуры, применение», «Косметическая химия для косметологов и дерматологов» и «НОВАЯ КОСМЕТОЛОГИЯ. Основы современной косметологии. 2-е издание, переработанное и дополненное». Они все доступны в электронном виде, и вы можете познакомиться с ними уже сегодня!
Какую функцию не выполняет кожа рецепторная экскреторная барьерная транспортная
Институт физиологии НАН Беларуси, Минск, Республика Беларусь
Рецепторы кожи и лечебные физические факторы
Журнал: Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2017;94(5): 48-57
Улащик В. С. Рецепторы кожи и лечебные физические факторы. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2017;94(5):48-57.
Ulashchik V S. Skin receptors and therapeutic physical factors. Voprosy kurortologii, fizioterapii, i lechebnoi fizicheskoi kultury. 2017;94(5):48-57.
https://doi.org/10.17116/kurort201794548-57
Институт физиологии НАН Беларуси, Минск, Республика Беларусь
В обзоре представлены сведения о рецепторной функции кожи и ее роли в формировании реакции организма на физиотерапевтические воздействия. Рассмотрено влияние ультразвука, микроволн, лазерного излучения, различных лечебных сред и других физических факторов на морфофункциональное состояние рецепторов кожи. Проанализированы возможные механизмы изменения активности рецепторов под действием физиотерапевтических факторов. Обсуждены направления дальнейших исследований взаимодействия физических факторов с кожными рецепторами.
Институт физиологии НАН Беларуси, Минск, Республика Беларусь
В формировании физиологического и лечебного действия физических факторов, как известно, участвуют местные, сегментарно-рефлекторные и генерализованные реакции организма [1, 2]. В их обеспечении и взаимосвязи важную роль играет кожа, являющаяся входными воротами для большинства физиотерапевтических воздействий [3, 4]. Среди ее структур наиболее велика и очевидна роль сенсорных кожных рецепторов, весьма разнообразных по своему строению и функциональному предназначению. И хотя участие рецепторов кожи в механизмах действия различных по природе физических факторов признается всеми авторами, однако конкретные сведения по этому вопросу приводятся весьма редко. К тому же таких данных явно недостаточно, чтобы в полной мере оценить роль этих нервных структур во всем многообразии вызываемых физиотерапевтическими факторами сдвигов на различных уровнях организма. Все это и побудило автора проанализировать имеющиеся материалы и по возможности наметить некоторые направления дальнейших исследований, изложив их на фоне основополагающих сведений о рецепторах кожи.
Рецепторы кожи
Кожа, имеющая сложное строение и выполняющая многообразные функции, играет существенную роль в формировании реакций организма на внешние и внутренние раздражители, в том числе и на физиотерапевтические воздействия. В одной из ранее опубликованных статей было детально проанализировано участие кожи в реализации действия лечебных физических факторов [3]. Оно с определенными допущениями может быть сведено к следующему.
1. Ограничительное влияние, обусловленное выполнением кожей ее барьерно-защитной функции (высокое электросопротивление, наличие электрофизиологического барьера, низкая проницаемость, высокая отражательная способность и др.).
2. Защитно-адаптационное влияние, проявляющееся в развитии под действием физических факторов защитно-приспособительных реакций (воспаление, выброс биологически активных веществ, пигментация и др.).
3. Депораспределительный эффект, заключающийся в адсорбции кожей химических веществ из лечебных сред, образовании кожного депо ионов и усилении поступления в кожу циркулирующих в крови физиологически активных веществ и лекарственных средств.
4. Модулирующее влияние, состоящее в изменении (уменьшении) длины волны электромагнитных излучений, а также в преобразовании различных видов энергии действующих факторов (за счет присущих коже пиро-, фото- и пьезоэлектрического эффектов) в электрическую.
5. Трансрецепторное влияние, согласно которому многочисленные рецепторы кожи трансформируют энергию физического воздействия в нервную импульсацию, достигающую центральную нервную систему (ЦНС) и служащую базой для формирования целостной реакции организма на физиотерапевтическую процедуру. Поскольку этот вопрос является целевым для настоящей статьи, то его следует рассмотреть детальнее.
Кожа является огромным рецепторным полем, посредством которого организм связан с внешней средой, опосредуя в том числе и действие физиотерапевтических факторов. Рецепторную функцию осуществляют чувствительные нервные волокна, поступающие в кожу и заканчивающиеся рецепторными нервными окончаниями (рецепторами) [5, 6]. Они расположены главным образом в дерме, а также в самых нижних слоях эпидермиса. Кожные рецепторы являются первичными чувствительными приборами, трансформирующими энергию различных раздражителей в электрическую энергию нервного (рецепторного) потенциала, в серию потенциалов действия, возникающих в аксонах [7]. Сенсорное преобразование протекает в несколько этапов: активация рецепторного белка, каскадное усиление, открытие или закрытие ионных каналов, возникновение рецепторного потенциала и потенциала действия [5, 7]. Эти ритмические разряды образуют сенсорный код, передаваемый по сенсорным нервам в ЦНС. Кодирование параметров раздражителя выражается прежде всего в изменении амплитуды, частоты и продолжительности рецепторного (генераторного) потенциала. Возникновение же последнего обусловлено изменением проницаемости клеточной мембраны для ионов К + и Na + [8].
Кожные рецепторы обычно классифицируют в соответствии с типом стимула, на который они отвечают [6—8]. Основными типами рецепторов являются: механорецепторы, терморецепторы и ноцицепторы (болевые рецепторы).
Механорецепторы реагируют на тактильные раздражения, такие как прикосновение к коже или давление, и делятся на быстро и медленно адаптирующиеся. К быстро адаптирующимся относятся рецепторы волосяных фолликулов волосистой части кожи, тельца Мейснера и тельца Пачини (Фатер—Пачини), расположенные в подкожной жировой клетчатке. Рецепторы волосяных фолликулов и тельца Мейснера предпочтительно отвечают на стимулы, поступающие с частотой 30—40 Гц, а тельца Пачини — на стимулы с более высокой частотой (около 250 Гц). К медленно адаптирующимся кожным рецепторам относятся диски (клетки) Меркеля и тельца (колбы) Руффини [9]. К механорецепторам подходят миелинизированные афферентные нервные волокна со скоростью проведения 30—70 м/с [8].
Терморецепторы чувствительны к изменениям температуры кожи. Существуют два типа кожных терморецепторов: холодовые и тепловые. И те, и другие являются медленно адаптирующимися рецепторами. До сих пор еще не удалось окончательно отнести терморецепторную функцию к определенным гистологическим структурам [7, 10]. Ранее таковыми назывались колбы Краузе (холодовые рецепторы) и тельца Руффини (тепловые рецепторы) [7]. Терморецепторы относятся к небольшой группе рецепторов, обладающих спонтанной импульсацией в нормальных физиологических условиях. Они активны в широком диапазоне температур. При умеренной температуре кожи (примерно 35°С) могут быть активными одновременно холодовые и тепловые рецепторы. При согревании кожи импульсация холодовых рецепторов прекращается, и, наоборот, при охлаждении замолкают тепловые рецепторы. Кроме того, тепловые рецепторы прекращают свой разряд, когда температура достигает болевого (повреждающего) уровня выше 45 °C [8]. Терморецепторы в коже располагаются на разной глубине: ближе к поверхности находятся холодовые, глубже — тепловые рецепторы. Терморецепторы сгруппированы в определенных местах поверхности тела человека, при этом холодовых точек значительно больше, чем тепловых.
Болевые рецепторы (ноцицепторы) реагируют на стимулы, угрожающие организму повреждением. Болевыми рецепторами считаются свободные нервные окончания [7—9]. Известны два основных типа ноцицепторов: Аδ-механоноцицепторы и полимодальные С-ноцицепторы. Аδ-механоноцицепторы отвечают на сильное механическое раздражение кожи, но не реагируют на химические и термические болевые стимулы. Полимодальные С-ноцицепторы отвечают на любые болевые стимулы: механические, температурные и химические.
Наряду с названными формами рецепторов кожи существует большое число промежуточных форм, физиологическая роль которых мало изучена. Высказывается предположение, что некоторые из этих промежуточных форм рецепторов способны воспринимать различные виды электрической энергии, свет, электромагнитные колебания и другие физические воздействия. Выяснение этого вопроса, вне сомнения, представляет интерес как для сенсорной физиологии, так и для физиотерапии.
Как уже упоминалось, одно из самых поразительных свойств сенсорных систем — это разнообразие рецепторных клеток. Общее представление о строении основных видов рецепторов кожи изображено на рис. 1 [11].
Рис. 1. Схема строения чувствительных нервных окончаний в коже. а — свободные нервные окончания; б — клетка Меркеля; в — тельце Фатера—Пачини; г — тельце Мейснера; д — тельце Руффини; е — концевая колба Краузе.
Количество различного типа рецепторов, приходящихся на единицу поверхности кожи, неодинаково. В среднем на 1 см 2 приходится 50 болевых и 25 тактильных рецепторов, 12 холодовых и 2 тепловые точки. Число рецепторов, находящихся на различных участках тела, также неодинаково, что в известной степени предопределяет значение места проведения физиотерапевтической процедуры.
Сенсорная информация, зарождающаяся в рецепторах кожи, направляется по сенсорному проводящему пути в ЦНС. Он представляет собой последовательность связанных друг с другом элементов: первичных, вторичных, третичных и высших сенсорных нейронов. Схематическое изображение сенсорного проводящего пути представлено на рис. 2 [8].
Рис. 2. Общая организация сенсорных проводящих путей. На схеме показаны нейроны первого, второго и третьего порядков.
Ранее различным видам рецепторов приписывали свою функцию. Свободные нервные окончания, согласно этим представлениям, отвечают за ноцицептивную и тактильную чувствительность, тельца Фатер—Пачини — за чувство глубокого давления, тельца Мейснера — за чувство осязания, колбы Краузе — за терморецепцию и т. д. В настоящее время высказывается предположение, что четыре основных вида чувствительности (тактильная, холодовая, тепловая и болевая) вряд ли следует строго привязывать к конкретным концевым приборам. Имеющиеся в настоящее время данные свидетельствуют о наличии в составе соматической сенсорной системы как специфических механо- и терморецепторов, так и механотемпературных рецепторов [12]. Следовательно, сенсорная модальность не может быть идентифицирована со структурой концевого органа [7].
Важным свойством рецепторов является их адаптация, которая представляет собой быстрое снижение чувствительности к неизменяющимся раздражителям. Она осуществляется на всех уровнях: дорецепторном, рецепторном и пострецепторных. В снижении эффективности физиотерапевтических воздействий, осуществляемых при неизменных дозиметрических параметрах, определенную роль, полагаем, играет адаптация кожных рецепторов [3].
Следует упомянуть, что во внутренних органах, мышцах и суставах также имеются сенсорные рецепторы, которые могут принимать участие в формировании реакций организма при физиотерапевтических воздействиях, характеризующихся глубоким проникновением энергии физического фактора.
Влияние физиотерапевтических факторов на рецепторы кожи
Имеются разрозненные экспериментальные данные о влиянии лечебных физических факторов на рецепторы кожи. О состоянии последних преимущественно судили по импульсной активности афферентных нервов, так как регистрация in vivo рецепторных потенциалов по чисто техническим причинам затруднительна.
Наиболее детально, по-видимому, изучено действие факторов механической природы на рецепторы. Согласно данным П.О. Макарова и соавт., при длительных интенсивных воздействиях ультразвука происходит уменьшение спонтанной импульсации рецептора, а под влиянием малых дозировок фактора она увеличивается. Характер импульсации и потенциал действия рецептора зависел также от частоты и длительности ультразвуковых импульсов. При действии ультразвука на кожу возникает полимодальное ощущение, являющееся, очевидно, результатом одновременного раздражения разных кожных рецепторов. Латентный период сенсорных ответов на ультразвуковое раздражение кожных рецепторов составил 400—500 мс [13—15].
При озвучивании фокусированным ультразвуком (480 кГц) изолированных рецепторов (телец Пачини), относящихся к так называемым механорецепторам, были зарегистрированы рецепторные потенциалы и спайковая активность. При длительности ультразвукового стимула 1 мс пороги возникновения спайковой активности, рассчитанные по величине амплитуды знакопеременного смещения среды в фокальной области излучателя, составили 0,02—0,06 мкм [16]. Указанные результаты согласуются с данными литературы о том, что величина механического стимула, вызывающего появление импульсной активности изолированных телец Пачини, составляет сотые доли 1 мкм [17]. Сопоставление пороговой интенсивности ультразвука, вызывающей тактильные ощущения у человека, с пороговыми значениями, при которых появляется потенциал действия в изолированных тельцах Пачини, показало их хорошее соответствие, что указывает на важную роль последних в рецепции, а следовательно, и в действии на организм ультразвуковых колебаний [18].
В экспериментальных исследованиях на крысах было изучено влияние ультразвука различных дозиметрических параметров на афферентную импульсацию подкожного нерва ноги (N. saphenus), позволяющую судить о функциональном состоянии кожных рецепторов в зоне воздействия. Результаты исследований показали, что ультразвук оказывает модулирующее влияние на афферентную импульсацию в ветвях соматического нерва. Вызываемые изменения частоты и динамики афферентной импульсации нерва зависели от несущей и модулирующей частот ультразвука, режима генерации и фоновой активности нерва. Ультразвук (0,5 Вт/см 2 ) частотой 22, 60, 80 и 100 кГц в непрерывном режиме и ультразвук частотой 1 МГц, модулируемый частотой 25 и 50 Гц, при 5-минутном воздействии вызывали достоверное снижение различной степени выраженности и продолжительности афферентной импульсации в нерве. При использовании ультразвука той же интенсивности частотой 44 кГц и 1МГц с частотой модуляции 100 Гц наблюдалось существенное увеличение частоты разрядов в афферентных волокнах N. saphenus. Снижение или увеличение частоты афферентной импульсации нерва под влиянием ультразвука, вероятнее всего, обусловлены изменением функционального состояния кожных рецепторов в зоне озвучивания и, как следствие, формированием соответствующего паттерна ответа афферентных волокон соматического нерва. Измененный вследствие действия ультразвуковых колебаний поток афферентной импульсации от рецепторов кожи служит основой формирования последующих биологических реакций организма, прежде всего обезболивающего эффекта. Модуляция фоновой активности кожных афферентов путем различных воздействий (введение лидокаина, новокаина или липополисахарида E. coli и др.) по-разному влияло на действие ультразвука на афферентную импульсацию нерва [19, 20].
Детальное изучение влияния низкочастотных акустических колебаний на рецепторы (механорецепторы) кожи проведено В.О. Самойловым и соавт., результаты которого обобщены в книге «Низкочастотная биоакустика» [21]. Ранее такие исследования выполнялись на тельцах Пачини брыжейки кишки. Полученные данные свидетельствуют об их способности рецептировать низкочастотные акустические колебания [22].
Согласно экспериментальным данным, полученным В.А. Самойловым и соавт., низкочастотные (30—250 Гц) акустические колебания возбуждают низкопороговые механорецепторы кожи, идентифицированные ими как пачиноподобные и клубочковые инкапсулированные тельца, которые способны сигнализировать о воздействии на организм этого фактора внешней среды. Зависимость импульсных реакций механорецепторов от частоты акустических колебаний имела немонотонный характер с максимумом на частоте 100 Гц. Низкочастотные акустические колебания не вызывали импульсных ответов в афферентных волокнах, отводящих сигналы от средне- и высокопороговых механорецепторов кожи, идентифицированных авторами как свободные нервные окончания, а напротив, угнетали их чувствительность. Повышались пороги чувствительности этих групп механорецепторов и увеличивались латентные периоды их реакций на адекватные механические стимулы на всех частотах акустической стимуляции. Степень изменения функциональных свойств механосенсорных терминалей с высокими тактильными порогами определялась плотностью потока энергии и не зависела от частоты низкочастотных акустических колебаний. Авторы также отмечали, что различные микроструктуры кожи могут изменять чувствительность кожных механорецепторов к механическому стимулу. Большой интерес для физиотерапии представляют и полученные в эксперименте данные о сенсорном восприятии низкочастотных акустических колебаний проприорецепторами и механорецепторами внутренних органов [21]. Авторами предложена следующая последовательность механорецепторного восприятия акустических колебаний низкой частоты: деформация механосенсорной мембраны рецептора → конформационные изменения механочувствительных ионных каналов→изменение мембранной проницаемости→деполяризация механосенсорной мембраны → генерация рецепторного потенциала → формирование импульсной активности рецептора. Подытоживая результаты этих обширных и уникальных исследований, можно подчеркнуть, что механорецепторы кожи (и других органов), реагируя на низкочастотные акустические колебания как возбуждением, так и угнетением афферентной сигнализации в зависимости от параметров и условий воздействия, могут служить источником многообразных биологических эффектов этого физического фактора. Степень участия этого механизма в формировании и коррекции системной реакции организма еще предстоит выяснить.
Общий вывод, который сделан в исследованиях с постоянными токами различных параметров, заключается в следующем: катод увеличивает импульсную активность рецепторов кожи, а анод ее угнетает [23]. Различиями ответа рецепторов на анод и катод постоянного тока вполне могут быть объяснены особенности влияния различных полюсов на функциональное состояние отдельных органов и систем.
Т.Б. Мелик-Касумов и соавт. изучили влияние микроволнового излучения с различными параметрами на рецепторную функцию кожи, оцениваемую по электрической активности соматического нерва. Как показали исследования, изменение афферентной импульсации периферического нерва зависит от мощности и длины микроволн. Сантиметровые и дециметровые волны малой мощности, а также электромагнитное излучение крайне высокой частоты с длиной волны 4,9 и 5,6 мм усиливают афферентную импульсную активность в нерве. Под влиянием электромагнитного излучения крайне высокой частоты с длиной волны 7,1 мм и больших дозировок излучения сантиметровых волн она достоверно снижается, что, как правило, коррелирует с обезболивающим эффектом этих физиотерапевтических воздействий. Высказывается вполне обоснованное предположение, что в основе установленных различий влияния на афферентную импульсацию нерва лежат особенности действия изученных факторов на кожные рецепторы и модулирующие их активность околорецепторные структуры [24, 25].
Воздействие импульсным электромагнитным излучением крайне высокой частоты с большой пиковой мощностью (35,27 ГГц, 20 кВт) в режиме частотной модуляции 50 Гц и длительностью импульса 600 нс при экспозиции 5 мин приводило к резкому нарастанию частоты центростремительной импульсации n. saphenus, что, вероятно, свидетельствует о возбуждении и повышении чувствительности рецепторов кожи. Изменение частоты следования импульсов с 50 до 5 Гц при времени воздействия 10 мин сопровождалось инверсией направленности реакции (с возбуждения на торможение), тогда как при 5-минутном облучении сохранялся ее активирующий характер [26]. Имеются основания предполагать, что отмеченные зависимые от параметров физического фактора различия в паттерне афферентной импульсации, отражающие снижение или увеличение активности кожных рецепторов, могут лежать в основе вызываемых им дифференцированных рефлекторных реакций организма.
В.А. Безбородов и О.В. Тарасов исследовали влияние монохроматического когерентного излучения (632,8 нм) на биоэлектрическую активность рецепторов кожи крыс. Ими установлено, что воздействие на болевой патологический очаг лазером вызывает снижение интенсивности импульсации рецепторов. Особенно значительно ноцицептивная реакция уменьшалась при выходной мощности 30 мВт. Применение некогерентного источника при тех же дозиметрических параметрах не влияло на патологическую импульсацию [27].
В ряде исследований показано, что полихроматический поляризованный свет (400—2000 нм, 40 мВт/см 2 ) вызывает угнетение афферентной импульсации нерва, свидетельствуя о снижении чувствительности рецепторных структур кожи. По продолжительности этот эффект сопоставим с действием анестетика лидокаина. Изменение паттерна афферентной импульсации в нерве в ответ на облучение полихроматическим поляризованным светом, по мнению авторов, вызвано ответными реакциями медленно адаптирующихся механорецепторов и тепловых рецепторов [20, 28].
Согласно данным Г.Л. Эльберт, облучение интегральным потоком ультрафиолетового излучения (лампа ПРК-2) влияет на спонтанную и вызванную генерацию импульсов в рецепторах как подвергнутого облучению, так и необлученного рецепторного полей. Уже начало процедуры сопровождалось посылкой в центр из облученного рецепторного поля афферентной импульсации с измененной частотой и амплитудой. Составные компоненты интегрального потока вызывали различные по величине и направленности сдвиги в функциональном состоянии рецепторов кожи. Ультрафиолетовая часть спектра уменьшала биоэлектрическую активность афферентного нерва, а тепловая радиация ее повышала. Важно отметить, что на симметричном участке необлученной конечности также наблюдались изменения в афферентации той же направленности, но они были менее выраженными. Облучение оставляло после себя след в виде измененного функционального состояния рецепторов [29]. При сравнении лучистого и конвективного воздействий оказалось, что как холодовые, так и тепловые рецепторы достаточно отчетливо реагировали на конвективное тепло. Лучистый нагрев кожи в тех же температурных пределах вызывал значительно более слабую реакцию, что связано с низкой чувствительностью терморецепторов к инфракрасной радиации [30]. Важно упомянуть, что наряду с сенсорными рецепторами ультрафиолетовое излучение изменяет функциональное состояние мембранных рецепторов кератиноцитов, в частности рецепторов интерлейкина 1, интерлейкина 2, фактора некроза опухоли, эпидермального ростового фактора и др., играющих существенную роль в протекании физиологических и патологических процессов в коже [31, 32].
Бальнеотерапевтические средства также действуют на рецепторный аппарат кожи, о чем свидетельствуют как морфологические, так и электрофизиологические исследования. К.Д. Груздевым было установлено, что реакция рецепторов кожи зависит от химического состава ванн. Сероводородные ванны сначала вызывают возбуждение кожных рецепторов, сменяющееся впоследствии их блокированием. Углекислые воды вызывают более слабую, но более продолжительную по сравнению с сероводородными водами импульсацию [33]. Возбуждающее влияние на рецепторный аппарат кожи сульфидных вод продемонстрировано и другими исследователями [34, 35]. Хлоридные натриевые воды не только раздражают рецепторный аппарат кожи, но и усиливают биоэлектрическую импульсацию в волокнах афферентного нерва и вызывают повышение тактильной чувствительности. В формировании этих электрофизиологических реакций большое значение имеют концентрация хлорида натрия, температура воды, продолжительность воздействия и другие факторы [36, 37].
Таким образом, как немногочисленные прямые, так и косвенные исследования in vitro и in vivo свидетельствуют о том, что различные по природе лечебные физические факторы вызывают изменение функционального состояния рецепторов кожи. Параметры возникающей или изменяющейся биоэлектрической активности рецепторных образований кожи определенным (к сожалению, пока не уточненным) образом связаны с видом и параметрами действующего физического фактора. Это позволяет думать, что рецепторы кожи, по-видимому, представляют реальный анатомический субстрат для формирования рефлекторных ответов на действие лечебных физических факторов. Их основное отличие друг от друга в качестве рефлекторных раздражителей прежде всего состоит в том, какие рецепторы и в каком сочетании будут ими приведены в движение [38].
Необходимость и направления дальнейших исследований
Приведенные данные, вне сомнения, доказывают, что лечебные физические факторы способны изменять функциональное состояние рецепторов кожи и за счет этого влиять на формирование системной реакции организма, прежде всего ее рефлекторного компонента. Вместе с тем многие аспекты взаимодействия кожных рецепторов и физических факторов и его последствия для деятельности организма в целом остаются не выясненными. Это обусловлено тем, что:
1) выяснено влияние на рецепторы кожи далеко не всех лечебных физических факторов;
2) остается неясным механизм взаимодействия физических факторов с рецепторами кожи;
3) многие исследования выполнены in vitro на изолированных рецепторах кожи;
4) в большинстве работ исследования проводились с использованием косвенной регистрации биоэлектрической активности кожных рецепторов;
5) морфологическая идентификация конкретных рецепторов, активно реагирующих на применяемый физический фактор, не осуществлялась и т. д.
Поэтому необходимы дальнейшие исследования по этой проблеме, результаты которых крайне важны для уточнения механизмов и особенностей действия лечебных физических факторов и построения теории физиотерапии. Попытаемся кратко сформулировать некоторые направления дальнейших перспективных исследований.
1. Сенсорный проводящий путь, как уже отмечалось, имеет сложную организацию, поэтому в перспективных исследованиях желательно параллельно (одновременно) регистрировать нейрональную биоэлектрическую активность на всех уровнях передачи сенсорной информации. Современная техника электрофизиологических исследований позволяет осуществлять многоканальную регистрацию. Это позволит выяснить, достигает ли импульсация, модуляция которой обусловлена реакцией кожных рецепторов на физиотерапевтическое воздействие, ЦНС и какие ее структуры участвуют в переработке афферентной и формировании эфферентной информации.
2. Кожа располагает большим разнообразием видов рецепторов. Важно выяснить, какие конкретно рецепторы реагируют при воздействии лечебными физическими факторами различной природы. Не меньший интерес представляет уточнение того, прямо или косвенно (за счет вовлечения различных микроструктур, окружающих рецепторы) влияют физические факторы на функциональное состояние сенсорных структур кожи. Кроме того, в коже наряду с основными рецепторами имеется много промежуточных форм, функциональное значение которых практически не изучено. Возможно, некоторые из них предназначены для специфического восприятия физических факторов, что и предстоит выяснить в будущих исследованиях.
3. Необходимо расширить спектр изучения действия физических факторов на функциональное состояние рецепторов кожи. При этом важно все исследования проводить при варьировании параметров физиотерапевтических воздействий и условий их применения. Особый интерес представляет изучение комбинированных и сочетанных физиотерапевтических процедур на кожные рецепторы.
4. Знание сенсорной физиологии и имеющиеся сведения о влиянии лечебных физических факторов на рецепторы кожи позволяют теоретически предполагать участие последних в формировании системной реакции организма при физиотерапевтических воздействиях. Желательно получить экспериментально-клиническое подтверждение и конкретизацию такого предположения. В этих целях необходима параллельная регистрация биоэлектрической активности рецепторов кожи, ее сенсорной чувствительности и происходящих изменений в различных системах организма при физиотерапевтических воздействиях.
5. Абсолютное большинство исследований кожных рецепторов выполнено в нормальных (физиологических) условиях. Между тем состояние и реактивность рецепторов зависят от исходного состояния организма. Поэтому было бы целесообразно изучить изменения морфофункционального состояния рецепторов кожи под влиянием лечебных физических факторов в условиях моделирования заболеваний или хотя бы типовых патологических процессов. Результаты этих исследований окажутся весьма полезными для выяснения механизмов лечебного действия физических факторов.
6. Активность рецепторов имеет сложную регуляцию. На поток сенсорной информации от рецепторов влияют физико-химическое состояние окружающих тканей, их трофика, различные гуморальные вещества и др. На все эти причины могут влиять физические факторы при их поглощении околорецепторными тканями. Весьма заманчиво и важно в исследованиях вычленить прямое влияние физических факторов на рецепторы кожи и их действие через изменение состояния структур, участвующих в регуляции рецепторной активности.
7. Адекватная стимуляция рецепторов сопровождается возникновением импульсации, различающейся в зависимости от параметров стимула по частоте, амплитуде, числу возникающих импульсов и др. Представляется обоснованным выяснение связи способа кодирования импульсной активности с параметрами и физической природой используемого для воздействия физического фактора.
8. Если сведения о влиянии лечебных физических факторов на сенсорные рецепторы дают некоторые представления об их участии в рефлекторном механизме действия, то роль мембранных рецепторов клеток кожи совершенно не ясна. Между тем такие данные позволили бы лучше понять гуморальный путь действия и метаболические эффекты физических методов лечения.
Думается, что проведение перечисленных исследований значительно облегчит понимание механизмов преобразования физической энергии в нервный (сенсорный) процесс, во многом определяющий физиологическое и лечебное действие физиотерапевтических факторов.
Заключение
cреди многообразных функций кожи особое место занимает ее рецепторная функция, в выполнении которой принимают участие различные по структуре и назначению сенсорные кожные рецепторы. Имеются прямые и косвенные доказательства влияния лечебных физических факторов на функциональное состояние последних. В выполненных исследованиях установлены особенности модуляции биоэлектрической активности рецепторов кожи и импульсации афферентных нервов под действием физических факторов различной природы, что может в значительной степени определять формирование как системной, так и прежде всего рефлекторной реакции организма на физиотерапевтическую процедуру. Эти вполне обоснованные теоретически и частично подтвержденные в эксперименте предпосылки требуют дальнейшего изучения и постановки расширенных исследований. Они должны быть направлены прежде всего на уточнение механизмов модуляции физическими факторами спонтанной и вызванной электрической активности рецепторов кожи и выяснение дальнейшей судьбы возникающей при этом афферентной импульсации. Такие данные будут представлять интерес как для физиотерапии, так и для сенсорной физиологии.
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.