Внутреннее строение медицинской пиявки
Медицинская пиявка имеет мощную, хорошо развитую мускулатуру. Мышцы лежат под наружным слоем покровной ткани, клетки которой надежно защищают их от вредных воздействий окружающей среды. Мускулатура, составляющая по объему 70% от общего объема тела пиявки, неоднородна по своему строению. Она представлена несколькими слоями специализированных мышечных пучков.
Сразу под кожицей располагаются кольцевые мышцы. Их сокращение в ответ на нервные импульсы вызывает увеличение длины тела пиявки: оно вытягивается. Под слоем кольцевых проходят пучки продольных мышц, развитых у пиявки лучше всего. Деятельность этих мышц вызывает уменьшение длины тела пиявки, заставляя его сжиматься. У медицинской пиявки развиты и спинно-брюшные мышцы.
Наибольший интерес для медицины и зоологии представляют органы пищеварения медицинской пиявки, поскольку именно особенности этой физиологической системы позволяют применять пиявку в качестве лечебного средства. Пиявка определяется учеными как истинный гематофаг (от греч. haima - кровь и phagos - пожирающий).
Такое определение является абсолютно верным, поскольку ничем иным, кроме крови, медицинская пиявка не питается. При этом она способна усваивать исключительно кровь позвоночных животных, чем. отличается от других гирудиней, приспособившихся к поеданию всяческих водных и наземных беспозвоночных. Медицинская пиявка адаптирована к потреблению крови любых позвоночных, однако ее основным хозяином может стать лишь крупное млекопитающее, в т. ч. человек.
Пищеварительный тракт пиявки открывается на переднем конце тела ротовым отверстием. В глубине ротовой полости, непосредственно перед глоткой, располагаются три небольших белых тельца в форме полулинзы. Это челюстной аппарат пиявки. Две челюсти боковые, а третья - спинная. Каждая из челюстей несет на себе от 80 до 90 мелких зубчиков. Зубы медицинской пиявки очень острые, что позволяет ей быстро прокусывать толстую кожу теплокровных животных.
Глотка у пиявки короткая, она окружена толстыми пучками мощных мышц. Эта мускулатура сжимает глоточные стенки и способствует активному глотанию крови из прорезанной зубчиками ранки. Следом за глоткой идет пищевод, переходящий в многокамерный желудок, называемый также желудковой кишкой. Здесь происходит интенсивный процесс накапливания крови, чему служат 10 пар сегментов, способных расширяться.
Желудковая кишка является самой объемистой частью пищеварительной системы медицинской пиявки. Сегменты желудка, называемые камерами, образовались за счет сужения в нескольких местах первоначально прямой трубки пищевого канала. Сужения разделили трубку на ряд частично обособленных отделов, стенки каждого из них впоследствии стали выпячиваться. Боковые выпячивания камер привели к возникновению мешкообразных отростков, увеличивающих объем сегментов желудковой кишки.
На всем протяжении этой части пищеварительного канала величина отделов различна, т.к. мешкообразные выпячивания развиты неодинаково. Наиболее крупные сегменты находятся в конце желудка, ближе к глотке они мельчают. Такое строение желудковой кишки з совокупности с ее способностью растягиваться дает пиявке возможность высасывать (отнимать, как еще говорят) кровь хозяина.
Запасы желудка обеспечивают сытое существование пиявки на протяжении нескольких месяцев. При этом, если брать во внимание общий объем циркулирующей в организме млекопитающего крови, пиявка забирает у хозяина не так уж много. Средних размеров пиявка, достигающая массы 2 г, высасывает не более 8 мл крови, хотя в принципе она способна поглотить до 10–15 мл, т. е. почти в 8 раз больше собственного веса. Сегменты желудка здоровой пиявки служат надежным хранилищем крови, которая в них не свертывается, не заражается микробами и не портится по каким-либо другим причинам.
Раньше медики заставляли пиявок отрыгивать высосанную кровь, чтобы опорожнить их желудок и вновь заставить отсасывать кровь. Это позволяло использовать пиявок вторично. Отрыжка происходит при погружении пиявки в уксус, вино или солевой раствор. Искусственная отрыжка вызывается также сдавливанием пиявки пальцами. Сейчас подобные приемы не используются, врачи не заставляют пиявок срыгивать, поскольку при многократном отрыгивании лечебные качества пиявок существенно снижаются, их нежная пищеварительная система травмируется. В естественных условиях здоровые пиявки никогда не срыгивают.
Пищеварительная система медицинской пиявки: 1 - челюсти и глотка; 2 - желудковая кишка; 3 - концевая кишка;4 - заднепроходная кишка
Если накапливание крови происходит в желудке пиявки, то процесс пищеварения осуществляется в концевой кишке. Она очень короткая, составляет менее 1/4 от длины тела пиявки и напоминает тонкую прямую трубочку. Кровь поступает в эту трубочку маленькими порциями для переваривания. Самый короткий отдел пищеварительного канала - заднепроходная кишка. Сюда поступают переваренные остатки крови, формирующие каловые массы, которые затем эвакуируются через анальное отверстие (порошицу).
Опорожнение кишечника у пиявок осуществляется регулярно, до нескольких раз за сутки. Поэтому вода в сосуде, где хранятся используемые пиявки периодически окрашивается. Частое окрашивание воды не должно вызывать никаких опасений, поскольку оно свидетельствует лишь о здоровье пиявок и нормальности их физиологических отправлений. Происходящее время от времени засорение воды не причиняет пиявкам никакого вреда, если воду систематически менять.
Уход за пиявками необходим. Он заключается не только в том, чтобы периодически обновлять воду в сосуде. Важное значение при содержании пиявок имеет соблюдение нормального светового и температурного режима. Пиявок, однако, категорически запрещается кормить. Для лечебного применения годятся исключительно голодные пиявки, способные жадно сосать кровь.
Помимо острых зубов и мощной глотки, важнейшим приспособлением для отсасывания крови являются у пиявки слюнные железы. Собственно говоря, именно функция этих желез определяет интерес медиков к пиявке. Слюнные железы пиявки располагаются вокруг глотки, образуя большое скопление ничтожно малых беловатых шариков.
Каждый такой шарик представляет собой тельце железы, состоящее из одной-единственной клетки. Внутри этой клетки находится крупное ядро, имеющее маленькое ядрышко с хромосомами и заполненное хроматиновыми зернами. Остальное внутреннее пространство клетки заполняет особая жидкость - цитоплазма, в которой взвешены зерна, продуцирующие секрет слюнных желез. Этот секрет, т. е. конечный продукт биохимического синтеза, идет по выводному протоку и смешивается с имеющейся в организме пиявки водой. В результате образуется слюна, содержащая биологически активные вещества.
Протоком снабжена каждая железистая клетка, соединяющаяся таким образом с челюстями. Протоки постепенно, по мере приближения к челюстям, объединяются в пучки. Эти пучки проходят внутри челюстей, заканчиваясь на их поверхности и открываясь небольшими отверстиями между зубами. Из этих отверстий слюна поступает в прокушенную пиявкой ранку.
Выделение слюны, как показали опыты Л. Шаповаленко, происходит непрерывно во время всего акта сосания. Активные компоненты секрета слюнных желез и обуславливают его биологические и фармакологические свойства.
В живых клетках невозможно протекание биохимических реакций, для осуществления которых необходимы высокие температуры или сильнодействующие кислоты и щелочи. Чтобы вызывать превращения разнообразных веществ, человеческий организм имеет запас некоторых специфических соединений, именуемых ферментами. Они активны при нормальной температуре тела и выступают в роли регуляторов внутри- и внеклеточных превращений органических веществ.
Поскольку процесс пищеварения начинается уже при жевании, во время обработки пищи слюной, то именно здесь в реакцию впервые вступают ферменты, расщепляющие и преобразующие питательные вещества, содержащиеся в пище. То же самое мы наблюдаем у пиявок. Основной фермент слюнных желез пиявки - гирудин, но немаловажную роль выполняют и некоторые другие ферменты: гиалуронидаза, дестабилаза, оргелаза, антистазин, декорзин, калин, эглин. Всего в пиявочной слюне имеется до 20 активных белков.
Прежде говорилось преимущественно о ферментах, ускоряющих химические превращения. Это катализаторы, т. е. активаторы реакций. Однако существуют и регуляторы обратного действия, также содержащиеся в секрете слюнных желез пиявки. Они являются ингибиторами, т. е. подавляют деятельность других ферментов и заглушают определенные реакции.
Гирудин и многие другие вещества секрета слюнных желез медицинской пиявки являются как ингибиторами, подавляющими реакцию свертывания крови, так и катализаторами, расщепляющими многие белки нашей плазмы. Химический анализ тканей медицинской пиявки выявил пониженное содержание гирудина во всех отделах ее пищеварительной системы.
В концевой кишке гирудин расщепляется ферментами другого типа. Благодаря этому здесь возможно свертывание крови, сгустки которой немедленно расщепляются пищеварительными соками на аминокислоты. Так происходит переваривание кровяной массы в кишечнике пиявки.
Медицинская пиявка обладает нервной системой, построенной по совершенно особому образцу, отличному от нервной организации у более низших или, напротив, высших представителей животного царства. Более примитивные медузы и гидры вместо нервной системы имеют густую сеть нейронов (нервных клеток), управляющих реакциями этих созданий.
Из специальных органов чувств у пиявки присутствуют лишь глаза, хотя они представлены в большом количестве. Вспомним, что у пиявки 10 глаз. Они представляют собой шаровидные камеры, не имеющие хрусталика и несущие по 50 фоторецепторов. Судя по строению глаз, целостного изображения пиявка не воспринимает. Зато она отлично реагирует на многие внешние воздействия, хотя у нее отсутствуют органы обоняния и осязания. Раздражения улавливаются чувствительными клетками кожи, представляющими собой либо элементы чувствующих почек (рецепторов), либо нервные окончания. Больше всего чувствующих почек и нервов сосредоточено на переднем конце тела пиявки.
От почек и других нервных клеток кожи тянутся нервные волокна, собирающиеся по мере объединения в узлы нервной цепочки. Почти в каждом сегменте пиявки на брюшной стороне имеется такой узел. Узлы соединяются между собой, обеспечивая прием и передачу импульсов в нервной системе.
В совокупности все это образование носит название брюшной нервной цепочки, выполняющей у пиявки те же функции, что и центральная нервная система (головной и спинной мозг) у человека. Крупнейшими узлами цепочки являются расположенные на головном конце тела надглоточный и подглоточный узлы. Надглоточный узел является наибольшим. Он соединен с подглоточным особыми перемычками, так что вокруг глотки пиявки образуется кольцо, которое зоологи называют окологлоточным нервным узлом.
По значимости оно подобно головному мозгу человека, хотя, разумеется, не равноценно ему и отличается строением. "Мозг" пиявки устроен относительно несложно. Два его составных элемента (надглоточный и подглоточный узлы) взаимно дополняют друг друга, поскольку действие одного компенсирует и частично нейтрализует действие другого.
Несмотря на кажущуюся примитивность чувственного восприятия пиявок, они великолепно ориентируются в пространстве. Обоняние, вкус и осязание при отсутствии соответствующих органов чувств развиты у них необычайно, что способствует их успеху в поисках жертвы. В первую очередь пиявки отлично реагируют на запахи, исходящие от погруженных в воду предметов. Раздражающие запахи заставляют пиявку спешно перебираться в другое место. Дурно пахнущей воды пиявки не переносят.
Из множества разнообразных запахов - приятных и неприятных - животные с высокой точностью распознают те, которые исходят от людей и крупных млекопитающих, т. е. потенциальных хозяев. Это доказывают несложные, но хитро поставленные эксперименты, которые легко повторить в домашних условиях. К примеру, в воду опускают 2 чистые пробки. При этом одну из них обязательно опускают рукой в перчатке, другую - "голой" рукой. В результате большинство пиявок неизменно облепляют пробку, которая соприкасалась с кожей человека, а не с перчаткой. Пиявки станут гораздо активнее, если запах человека на пробке усилить (например, подержать ее некоторое время подмышкой).
Разумеется, наиболее притягателен для пиявок запах крови. Их реакция на этот раздражитель мгновенна. Стоит в сосуд с пиявками добавить несколько капель крови млекопитающего, как пиявки, если они голодны и здоровы, быстро принимают ловчую "стойку". Они поднимаются на задних концах тела, вытягиваясь в струнку, и начинают энергично раскачиваться. Передний конец тела производит при этом движения, демонстрирующие попытки пиявок присосаться к потенциальной жертве.
Поиск будущего хозяина паразиты ведут также, ориентируясь по колебанию воды, вызванному любым крупным животным. Шум на воде порождает волны, которые пиявки улавливают легко и с готовностью плывут к источнику звуков. Опытным путем доказано, что даже слабые всплески привлекают десятки пиявок в густонаселенных гирудинеями водоемах.
Кроме всего прочего необходимо упомянуть о наличии у пиявок т.н. теплового чувства. Терморецепторы имеются у великого множества живых существ, но лишь у некоторых высокоорганизованных кровососов они специализированы. Чувствительные к температуре рецепторы кожи человека приспособлены к различению степени нагретости поверхностей разных предметов в большом интервале температур. Наша кожа, таким образом, может сигнализировать лишь об опасности термического повреждения кожных покровов - вследствие ожога или обморожения.
Пиявки же, подобно южноамериканским вампирам (летучим мышам), улавливают незначительную разницу в нагретости поверхностей. Это имеет определенный биологический смысл, поскольку в ходе эволюции у некоторых червей выработался термотропизм (стремление перемещаться в область с температурами, несколько более высокими, чем нормальные).
Присасываясь к коже, пиявка не сразу начинает кусать. Она настойчиво ищет вокруг себя самый теплый участок кожи. Тот же инстинкт, который управляет кровососущими летучими мышами Нового Света, подсказывает медицинской пиявке, что максимально теплые участки кожи наиболее богаты кровью. Капилляры здесь переполнены, интенсивная микроциркуляция в тканях способствует их большему согреванию и увеличивает мощность потока инфракрасного (теплового) излучения.
Если для вампира ошибка в определении температуры участков тела жертвы совершенно безразлична, то пиявке ошибаться нежелательно. Ведь у всех теплокровных существ при попадании в прохладную воду происходит сужение капилляров, в результате чего микроциркуляция крови становится замедленной. Вот почему количество крови, отнимаемой пиявкой, строго зависит от той точки кожи, куда она присосется. Чтобы отнять побольше крови, пиявка должна отыскать зону с повышенной микроциркуляциеи, где капилляры сужены несильно.
Реакции пиявок на запахи, колебания воды и тепературу кожи человека были основательно изучены зоологами за последние два столетия, а еще раньше людям удалось поверхностно исследовать обоняние, осязание и прочие чувства пиявки, исходя из личных наблюдений. Полученные при этом выводы положены в основу пиявколовства, пи-явководства и бделлотехники, а в особенности техники постановки медицинских пиявок больным.
Вместе с тем для практических нужд пиявководства ничуть не меньшее значение имеют исследования половой системы пиявки и особенностей ее размножения. Как было сказано в предыдущем разделе, пиявки являются гермафродитами, т. е. обладают двойственной половой системой, включающей и мужские, и женские гениталии.
Половой зрелости достигают лишь пиявки 3-летнего возраста, поскольку они уже набрали необходимую массу для выработки организмом половых продуктов - яйцеклеток и сперматозоидов. Пиявка, размножаясь 1 раз в год, в летнее время, за свою жизнь приносит от 3 до 4 потомств.
Как показали лабораторные исследования, средняя продолжительность жизни пиявки составляет 6 лет. Сколько живут дикие особи, ученым доподлинно неизвестно, хотя не исключено, что среди пиявок имеются свои долгожители.
