Травлення та всмоктування



бет1/7
Дата24.04.2016
өлшемі1 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7




Функції травної системи
Травлення та всмоктування

ВСТУП

До травної системи належать органи, через які харчові речовини, вітаміни, мінерали та рідини надходять в орга­нізм. Білки, жири і складні вуглеводи розпадаються до най­простіших елементів (травлення), які всмоктуються голов­но в тонкій кишці. Продукти травлення та вітаміни, міне­рали, вода проходять через слизову оболонку і потрапляють у лімфу або кров (всмоктування). У цьому розділі розгля­нуто процеси травлення та всмоктування.

Травлення головних продуктів харчування - це процес, у якому бере участь значна кількість травних ензимів (табл. 25-1). Ензими, що їх виділяють секрети слинних і язикових залоз, стимулюють розпад вуглеводів і жирів; ензими шлункового соку - білків і жирів, а ензими екзо­кринної секреції підшлункової залози — вуглеводів, білків, ліпідів, ДНК та РНК. Інші ензими, що повністю завершу­ють процес травлення, містяться на люмінальних мембра­нах і в цитоплазмі клітин, що вистилають тонку кишку. Впливу цих ензимів допомагає хлористоводнева кислота, яку секретує шлунок, та жовч, яку секретує печінка.

Слизові клітини тонкої кишки називають ентероцитами. В тонкій кишці вони мають щіточкову облямівку, утво­рену з численних мікроворсинок, що вистилають їхню апікальну поверхню. Ця облямівка багата на ензими. Вона продовжується у люмінальну сторону глікокаліксом - спеціальним шаром, що багатий на нейтральні й аміноцукри. Мембрани слизових клітин вміщують глікопротеїнові ензими, які гідролізують вуглеводи і пептиди. Глікокалікс частково утворений вуглеводним сегментом, який проходить у кишковий просвіт. Наступним після щіточкової облямівки і глікокаліксу є нерухомий шар, по­дібний до таких шарів усіх біологічних мембран. Розчинені речовини повинні дифундувати через цей шар для проникнення у слизові клітини. Слизова плівка, що вкриває клітини, також утворює певний бар'єр для дифузії.

Речовини переходять з просвіту шлунково-кишкового тракту до інтерстиційної рідини, а звідти - у лімфу та кров шляхом дифузії, полегшеної дифузії, осмосу, активного, вторинного транспортування та ендоцитозу. Більшість речовин повинні переміститися з кишкового просвіту у клітини слизової (ентероцити), а вже потім - від ентеро-цитів до інтерстиційної рідини. Процеси, відповідальні за рух через люмінальні клітинні мембрани, часто відмінні від тих, що забезпечують рух через базальні та латеральні клітинні мембрани до інтерстиційної рідини.
Травлення

Головними харчовими вуглеводами є полісахариди, дисахариди та моносахариди. Крохмаль (полімер глюкози) та інші похідні - це єдині полісахариди, що перетрав­люються до будь-якого ступеня в травному тракті людини. В глікогені більшість молекул глюкози мають лінійні довгі ланцюги (молекули глюкози, об'єднані 1,4-α глікозидними зв'язками), хоча інколи бувають і розгалужені ланцюги (сформовані завдяки 1,6-α-зв'язкам). Амі­лопектин, який становить 80-90% харчового крохмалю, є нерозгалуженим полісахаридом, тоді як амілоза — ліній­ний полісахарид, у якому мономери сполучені прямим ланцюгом, має винятково 1,4-α-зв'язки. Глікоген міститься в тварин, тоді як амілоза й амілопектин - рослинного походження. Дисахариди лактоза (молочний цукор) і сахароза (головний компонент харчового цукру, найпоши­реніший у природі) теж перетравлюються до моносаха­ридів фруктози і глюкози.

У ротовій порожнині крохмаль взаємодіє з α-амілазою слини. Оптимальне рН для дії цього ензиму - 6,7, отже, його активність гальмує кисле рН шлункового соку, коли їжа потрапляє до шлунка. В тонкій кишці обидві α-амілази (як слинна, так і панкреатична) діють на поглинуті полі­сахариди. Ці α-амілази гідролізують 1,4-α-зв'язки, однак зберігають і 1,6-α-зв'язки, кінцеві 1,4-α- і наступні до місця розгалуження 1,4-α. Кінцевим продуктом травлення а-амілазою є олігосахариди: дисахарид мальтоза, трисаха­рид мальтотріоза, деякі легкі великі полімери з глюкозою в 1,4-α-зв'язку, α-декстрини - полімери глюкози із роз­галуженою будовою, що містять у нормі понад вісім моле­кул глюкози, основний тип зв'язку - 1,6-α глікозидний.

Олігосахариди, відповідальні за майбутнє травлення похідних крохмалю, містяться на зовнішній ділянці щіточ­кової облямівки - мембрані з мікроворсинками тонкої кишки.


Таблиця 25-1. Головні травні ензими. Відповідні проензими наведені в круглих дужках

1 Сахараза і а-декстриназа є від'єднаними субодиницями від окремого білка.
Деякі з цих ензимів мають понад один субстрат. Ензим α-декстриназа, який також відомий як ізомальтаза, головно відповідальний за гідроліз 1,6-α-зв'язків.

Разом з мальтазою і сахаразою ензими також розчеп-люють мальтотріозу та мальтозу. Сахараза та α-декстриназа, первісне синтезовані як окремий глікопротеїновий ланцюг, долучаються до мембранного краю щіточкової облямівки. Потім панкреатичні протеази його гідролізують до субодиниць сахарази та ізомальтази, які нековалентно реасоціюють до поверхні кишки.

Сахараза також гідролізує сахарозу в молекули глюкози і фруктози. Додатково в щіточковій облямівці є два дисахариди: лактаза, яка гідролізує лактозу до глюкози та галактози, і трегалаза, яка гідролізує тригалозу —1,1 -α-ланцюговий димер глюкози — до двох молекул глюкози.

Дефіцит одного або більше олігосахаридів щіточкової облямівки може спричинювати діарею, здуття та метео­ризм після вживання солодощів. Діарея зумовлена збіль­шенням кількості осмотичне активних молекул олігосаха­ридів, що залишаються в просвіті кишки, сприяючи збіль­шенню об'єму інтерстинального вмісту. В ободовій кишці бактерії розщеплюють деякі олігосахариди, у подальшому збільшуючи кількість осмотичне активних частинок. Про­цеси гниття та бродіння в дистальній частині тонкої і товс­тої кишки, відповідно, продукують гази (СО2 і Н2) із залиш­ків дисахаридів.

Інтерес до лактази зумовлений тим, що у більшості ссав­ців і в багатьох расах людей активність кишкової лактази висока під час народження, а потім знижується в дитячому та дорослому віці. Низький рівень лактази асоціюється з несприйняттям молока (несарийняття лактози). Біль­шість європейців та їхні американські потомки зберігають активність інтестинальної лактази в зрілі роки. Випадки дефіциту лактази для північних та західних європейців становлять 15%, однак для афроамериканців та амери­канських індіанців, орієнтальців та середземноморської популяції - 70-100%. Проблему несприйняття молока можна частково вирішити за допомогою комерційних пре­паратів лактази, проте це дорого. Особи з непереносимістю ліпше сприймають йогурти, ніж молоко завдяки безпосе­редньому вмісту власної бактеріальної лактази.
Абсорбція

Гексози і пентози швидко всмоктуються через стінку тонкої кишки (табл. 25-2). По суті,, виведення всіх гектоз відбувається вздовж термінальної частини клубової кишки. Молекули цукрів проходять через клітини слизової і потрапляють у кровоносні капіляри, а потім — до пор­тальної вени.

Транспортування більшості гексоз унікальне і відбу­вається за участю Nа+, що міститься в кишковому просвіті. Висока концентрація Nа+ у поверхні слизової полегшує, а низька - пригнічує надходження цукрів до епітеліальних клітин. Це трапляється тому, що глюкоза і Nа+ беруть участь у котранспортуванні, або симпорті, тобто натрійзалежному транспортуванні глюкози (SGLТ - від англ. sodium-dependent glucose transporter). Члени цієї родини транспортерів SGLТ 1 і SGLТ 2, подібно до транс­портерів глюкози, відповідають за полегшену дифузію, пронизують клітинну мембрану 12 разів і розміщують свої -СООН і -NН2-кінці на цитоплазма­тичній стороні мембрани. Крім того, вони негомологічні до серії GLUT-транспортерів. SGLТ 1 і SGLТ 2 також від­повідають за транспортування глюкози з ниркових канальців.

Якщо внутрішньоклітинна концентрація Na+ стає низь­кою в ентероцитах, як і в інших клітинах, то Nа+ рухається за концентраційним градієнтом. Глюкоза надходить разом з Nа+ і вивільнюється у клітину. Йони Nа+ пере­ходять у бічні міжклітинні простори, а глюкоза за допо­могою GLUТ 2 - до інтерстиційного простору, а звідти — до капілярів.

Отже, транспортування глюкози є прикладом вторин­ного активного транспортування. Енерге­тичне забезпечення транспортування глюкози відбувається безпосередньо за допомогою активного транспортування Nа+ з клітини. Це підтримує концентраційний градієнт уздовж люмінального краю клітини: більше Nа+ і, відпо­відно, більше глюкози може увійти до неї. Наслідком успадковзної взди Nа+ /глюкози котранспортера є розви­ток синдрому малабсорбції глюкози/галактози, що спри­чинює важку діарею, яка чзсто є фзтзльною, якщо глю­козу і галактозу не вилучити з раціону харчування. Вжи­вання глюкози та її полімерів утримує Nа+ і зумовлює про­яви діареї.

Транспортування галактози також відбувається за допо­могою глюкози. Фруктоза утилізується за іншим механіз­мом, її реабсорбція не залежить від Nа+ або транспорту­вання глюкози чи галактози; це відбувається завдяки полег­шеній дифузії: з просвіту кишки до ентероцитів за допо­могою GLUТ 5 і в зворотному напрямі - за допомогою GLUТ 2. Деяка кількість фруктози перетворюється в глю­козу в слизових клітинах. Пентози всмоктуються шляхом простої дифузії.

Інсулін незначно впливає на транспортування цукрів у кишці. З цього погляду інтестинальна абсорбція у кишці подібнз до резбсорбції глюкози в проксимзльних звивис­тих кзнальцях у нирках (див. Розділ 38), не потребує фосфо-рилювання і обидва процеси простежуються у разі цукро­вого діабету (гальмує лікарський засіб флоризин). Макси­мальний рівень всмоктування глюкози в кишці становить 120 г/год.
БІЛКИ Й АМІНОКИСЛОТИ
Травлення білків

Травлення білків розпочинається в шлунку, де пепсини розщеплюють деякі з пептидних зв'язків. Подібно до багатьох інших ензимів, причетних до травлення, пепсини секретуються у формі неактивних попередників (проензимів) і активуються в шлунково-кишковому тракті. Попе­редники пепсинів називають пепсиногенами, їх активує хлористоводнева кислота, яку виробляє шлунок. Слизова оболонка шлунка людини містить певну кількість спо­ріднених пепсиногенів, які можна розділити на дві відмінні групи за гістохімічними ознаками: пепсиноген І та пепси­ноген II. Пепсиноген І міститься тільки в кислотосекретувальних ділянках, тоді як пепсиноген II - також ще й у пілоричній ділянці. Максимальна секреція кислоти коре­лює відповідно до рівня пепсиногену І.


Таблиця 25-2. Транспортування речовин у нормі та місця максимальної абсорбції або секреції1

Всмоктування


Відділи тонкої кишки

Ободова кишка


проксимальні2

середні


дистальні


Цукри (глюкоза, галактоза та інші)

++

+++

++

0

Амінокислоти

++

+++

++

0

Водо- та жиророзчинні вітаміни, за винятком В12

+++


++


0


0


Бетаїн, диметилгліцин, саркозин

+

++

++

?

Антитіла у новонароджених

+

++

+++

?

Піримідини (тимін та урацил)

+

+

?

?

Абсорбція жирних кислот з довгими ланцюгами та перетворення у тригліцериди

+++


++


+


0


Жовчні солі

+

+

+++




Вітамін В12

0

+

+++

0

Na+

+++

++

+++

+++

K+

+

+

+

Сек

Ca 2+

+++

+ +

+

?

2+

+++

++

+

?

Сl2

+++

++

+

+

S042-

++

+

0

?

1 Рівень абсорбції позначено від + до +++. Сек - секретується, якщо К+ у просвіті кишки є низьким.

2 До проксимальних частин тонкої кишки належить голодна та дванадцятипала кишка (крім зауваженого винятку, коли дванадцятипала кишка секретує НСО3~ і має незначну кінцеву абсорбцію або секрецію NaCl).
Пепсини гідролізують зв'язки між ароматичними аміно­кислотами, такими як фенілаланін або тирозин, та іншою амінокислотою, отже, продуктами пептичного травлення є поліпептиди різноманітних розмірів. У шлунку також міс­титься желатиназа, яка перетворює в рідкий стан жела­тин. Хімозин - шлунковий ензим, що спричинює зсідання молока, відомий також як ренін - міститься в шлунку моло­дих тварин; інколи його немає у людей.

Оскільки пепсини оптимально активні при рН 1,6-3,2, то їхня дія завершується, коли шлунковий вміст змішується з лужним панкреатичним соком у дванадцятипалій та голодній кишці. Значення рН кишкового вмісту в цибулині дванадцятипалої кишки 2,0-4,0, проте в інших частинах -близько 6,5.

У тонкій кишці поліпептиди, що утворились під час протеолізу в шлунку, перетравлюються за допомогою висо­коактивних протеолітичних ензимів підшлункової залози та слизової оболонки кишки. Трипсин, хемотрипсин, еластаза гідролізують внутрішні пептидні зв'язки в пептидних молекулах, тому їх називають ендопептидазами.

Карбоксипептидази підшлункової залози - це екзопептидази, які гідролізують амінокислоти в карбоксильних та амінокінцевих групах поліпептидів. Деякі вільні амінокислоти вивільняються у кишковий просвіт, тоді як інші - у вільному стані на поверхню клітин після попереднього розщеплення амінопептидазами, кар-боксипептидазами, ендопептидазами та дипептидазами щіточкової облямівки слизових клітин. Деякі ди- та трипеп-тиди активно переходять до кишкових клітин, їхні внутріш­ньоклітинні пептидази гідролізують до амінокислот, які згодом потрапляють до кров'яного русла. Отже, остаточне травлення білків до амінокислот відбувається в трьох міс­цях: кишковому просвіті, щіточковій облямівці та цито­плазмі слизових клітин.


Всмоктування

В ентероцитах є сім відмінних трjанспортних систем для переміщення амінокислот. П'ять з них потребують наяв­ності йонів Na+, крім того, котранспорт амінокислот і Na+ відбувається подібно до котранспорту Na+ і глюкози. Дві транспортні системи також потребують СІ~. У двох системах транспортування залежить від Na+.

Ди- та трипептиди переходять до ентероцитів систе­мою, що потребує Н+ замість на Na+. Це так зване мале всмоктування великих пептидів. В ентероцитах амінокис­лоти вивільняються з пептидів шляхом внутрішньоклітин­ного гідролізу, крім того, амінокислоти, що всмоктуються з кишкового просвіту та щіточкової облямівки, транспорту­ються назовні від ентероцитів через їхній базолатеральний край за допомогою п'яти транспортних систем, а звідси потрапляють у кров'яне русло печінкової ворітної вени. Дві з цих транспортних систем залежать від Ка+, а решта - ні. Значна кількість малих пептидів також належать до портальної системи.

Всмоктування амінокислот у дванадцятипалій та голод­ній кишці відбувається швидко, а у клубовій - повільніше. Зі спожитою їжею надходить близько 50% від усіх пере­травлених білків, з білків травних соків - 25%, зі злущених клітин слизової - 25%. Тільки 2-5% білків у тонкій кишці не піддаються травленню та всмоктуванню. Деяка частина від поглинутих білків потрапляє до ободової кишки і зреш­тою їх перетравлюють бактерії. Наявність білка у фекаль­них випорожненнях є не харчового походження, а наслід­ком руйнування бактерій та клітин. Про це свідчать випад­ки, коли пептидазна активність щіточкової облямівки і цитоплазми клітин слизової збільшується після резекції частини клубової кишки або незалежного ураження під час голодування. Отже, ці ензими є суб'єктами гомеоста­тичного регулювання. У людей вроджений дефект меха­нізму, що транспортує нейтральні амінокислоти в кишці та ниркових канальцях, спричинює хворобу Хартнупа. Вроджений дефект транспортування головних амінокислот зумовлює цистинурію.

У новонароджених помірна кількість неперетравлених білків також може всмоктуватися. Білкові антитіла в мате­ринському молозиві — це великі секреторні імуноглобуліни (ІgА), які за допомогою трансцитозу проходять через епі­телій молочної залози; їхнє утворення збільшується в молочній залозі наприкінці вагітності. У разі грудного ви­годовування ІgА всмоктуються з кишки в систему крово­обігу немовлят і забезпечують пасивний імунітет проти інфекцій. Всмоктування відбувається шляхом ендоцитозу з наступним екзоцитозом.

З віком всмоктування білків послаблюється, хоча й у дорослих простежується в незначних кількостях. Сторонні білки, що потрапляють у кровоплин, зумовлюють утво­рення антитіл і реакції антиген-антитіло, які трапляються у випадку повторного потрапляння більшої кількості того ж самого білка, спричинюють алергічні симптоми після споживання певного виду їжі. Поширеність харчової алер­гії у дітей перевищує 8%. Деяка їжа є сильнішим алергенним чинником порівняно з іншою. Ракоподібні, молюски, риба - загальновідомі алергени, хоча досить часто просте­жуються алергічні відповіді на коров'яче молоко, яйця та різні делікатеси.

Всмоктування білкових антигенів, особливо бактеріаль­них та вірусних білків відбувається у великих М-клітинах (від англ. microfold - мікроскладка) спеціалізованих киш­кових епітеліоцитах, що містяться у скупчених лімфатич­них вузликах (плямках Пеєра). Ці клітини передають анти­гени до лімфоїдних тканин, після чого розпочинається активування лімфобластів. Активовані лімфобласти по­трапляють у систему кровообігу, а пізніше повертаються до слизової оболонки кишки й інших епітеліоцитів, де секретують ІgА у відповідь на повторну появу того ж самого антигену. Такий секреторний імунітет є важливим захисним механізмом.
Нуклеїнові кислоти

У кишці нуклеїнові кислоти за допомогою панкреатич­них нуклеаз розщеплюються на нуклеотиди, а ті в подаль­шому за участю ензимів, що містяться на люмінальній мембрані слизових клітин, - на нуклеозиди та фосфорну кислоту. Нуклеозиди, відповідно, розщеплюються на такі складові: цукри і пуринові та пірамідинові основи, що їх абсорбує активне транспортування.


ЛІПІДИ

Травлення жирів

Лінгвальну ліпазу секретує залоза фон Ебнера, яка міс­титься на дорсальній поверхні язика, а шлункову - шлунок (див. табл. 25-1). Шлункова ліпаза є менш важливою, за винятком випадків панкреатичної недостатності, тоді як лінгвальна активна в шлунку і може перетравити понад 30% харчових тригліцеридів.

Головна частина процесу травлення жирів починається в дванадцятипалій кишці, де один з найбільш задіяних ензимів - панкреатична ліпаза. Цей ензим порівняно легко гідролізує 1- та 3-зв'язки тригліцеридів, однак його дія на 2-зв'язок можлива за дуже низького рівня, тому головними продуктами його дії є вільні жирні кислоти і 2-моногліцериди. Вплив ензиму на жири спричинює їхню емульгацію. Активність панкреатичної ліпази реалізована за наявності амфіпатичної спіралі, що вкриває активні сайти й згина­ється подібно до оправи книги. Коліпаза - білок з молеку­лярною масою 11 000—також секретований підшлунковою залозою. Коли ця молекула з'єднується з -СООН закін­ченням домену панкреатичної ліпази, то відкриття оправи полегшується. Коліпаза секретується в неактивній профор­мі (див. табл. 25-1), її активує в кишковому просвіті трип­син.

Відома ще одна панкреатична ліпаза, активована жовчними кислотами. Ця 100 000 кДа ліпаза становить понад 4% від загальної кількості білка, що міститься у соці підшлункової залози. У дорослих цей ензим у 10-60 разів активніший, однак, на відміну від панкреатичної ліпази, він каталізує гідроліз ефірів холестеролу, жиророзчинних вітамінів і фосфоліпідів до тригліцеридів. Ензим з подіб­ною дією також міститься в материнському молоці.

Більшість холестеролу, що надходить з їжею, є у формі ефірів холестеролу і гідролізується за участю гідролази холестеролових ефірів у кишковому просвіті.

Жири остаточно емульгують у тонкій кишці завдяки високоактивним детергентам - солям жовчних кислот, лецитину і моногліцеридам. Коли концентрація солей жовчних кислот у кишці збільшується як після скорочення жовчного міхура, то вони спонтанно сполучаються з жира­ми, утворюючи міцели. Ці циліндричні агрегати взаємодіють з ліпідами і, хоча концентрація жирів є різною, головно містять жирні кислоти, моногліцериди і холестерол у гідрофобних центрах. Утворення міцел, крім того, розчиняє жири і забезпечує їхнє транспортування до ентероцитів. Наприклад, міцели знижують концентраційний градієнт від нерухомого шару до щіточкової облямівки сли­зових клітин; ліпіди дифундують назовні від міцел, і наси­чений ліпідами водянистий розчин підтримує контакт зі щіточковою облямівкою клітин слизової оболонки.


Стеаторея

В експериментальних тварин після видалення підшлун­кової залози та у хворих з порушенням екзокринної секреції підшлункової залози простежується поява об'ємних кало­вих мас жирнуватої консистенції та глинистого кольору (стеаторея). Це спричинено неповноцінним травленням та абсорбцією жирів. Стеаторея у більшості випадків виникає внаслідок дефіциту панкреатичної ліпази, а також якщо нема бікарбонатів, які теж секретує підшлункова залоза, бо порівняно кисле середовище дванадцятипалої кишки сприяє преципітації частини жовчних солей (панкреатична стеаторея). Кислота також інгібує панкреатичну ліпазу, внаслідок цього пацієнти з гіперсекрецією соляної кислоти в шлунку у випадках гастриносекретувальних пухлин (гаст­рином) і, відповідно, з низьким рівнем рН у дванадцяти­палій кишці мають стеаторею. Іншою причиною стеатореї є порушення реабсорбції жовчних солей у дистальній час­тині клубової кишки (ентерогенна стеа­торея). Дефіцит жовчі в кишці, пов'язаний із захворюван­нями печінки або жовчних шляхів, спричинює гепатогенну стеаторею.


Всмоктування жирів

Традиційно ліпіди надходять в ентероцити шляхом пасивної дифузії, проте у деяких випадках у цьому процесі беруть участь носії. Всередині клітини ліпіди швидко етерифікують, утримуючи сприятливий концентраційний градієнт від просвіту кишки до клітин. На від­міну від слизової оболонки клубової кишки, рівень погли­нання солей жовчних кислот у порожній кишці низький, і більша частина солей жовчних кислот не покидає просвіту кишки, будучи вільними для утворення нових міцел.

Тривалість "життя" жовчних кислот в ентероцитах зале­жить від їхнього розміру. Жирні кислоти, що містять до 10-12 атомів вуглецю, потрапляють від слизових клітин прямо у систему портальних судин, де транспортуються як вільні (неетерифіковані) жирні кислоти. Якщо ж жирні кислоти вміщують понад 10—12 атомів вуглецю, то вони реетерифікують до тригліцеридів у слизових клітинах. Крім того, відбувається етерифікація частини абсорбо­ваного холестеролу.

Тригліцериди і холестеролові ефіри, вкриті шаром з білків, холестеролу і фосфоліпідів, утворюють хіломік-рони. Вони вивільнюються від клітини і входять у лімфа­тичні судини.

У слизових клітинах більшість тригліцеридів утворю­ються ацилюванням абсорбованих 2-моногліцеридів головно у гладкій ендоплазматичній сітці. Частина три­гліцеридів утворюється з гліцерофосфату, який, відповідно, є продуктом катаболізму глюкози. Гліцерофосфат також перетворюється у гліцерофосфоліпіди, які беруть участь в утворенні хіломікронів. Ацилювання гліцерофосфату й утворення білків відбувається у шорсткій ендоплазматич­ній сітці. Карбогідратна половина додається до білків у апараті Ґольджі, і завершений хіломікрон виділяється через базальну або латеральну поверхні клітини.

Абсорбція довголанцюгових жирних кислот більше виражена у проксимальній частині тонкої кишки, однак значна частина таки всмоктується у клубовій кишці. За помірного вмісту жирів у харчовому раціоні 95% спожитих жирів абсорбує.

Процеси, що відбуваються під час всмоктування жирів, неостатньо сформовані в разі народження дитини, тому у немовлят відбувається абсорбція лише 10-15% жирів від усіх спожитих, і в них більша ймовірність розвитку хво­робливих проявів унаслідок зменшення всмоктувань жирів.
Коротколанцюгові жирні кислоти

. Сьогодні щораз більшу увагу приділяють ролі коротко-ланцюгових жирних кислотах (КЛЖК), які утворюються в ободовій кишці і звідти всмоктуються. За структурою КЛЖК - це дво- або п'ятивуглецеві легкі кислоти, які за нормальних умов містяться у просвіті кишки (їхня кон­центрація 80 ммоль/л). Близько 60% від загальної кількості становлять ацетатні, 25 - пропріонатні і 15% - бутанові жирні кислоти. Вони утворюються внаслідок дії бактерій у товстій кишці (див. Розділ 26) на комплексні вуглеводи, резистентні крохмалі та інші компоненти харчової кліт­ковини, які не перетравились у проксимальніших відділах шлунково-кишкового тракту і потрапили у ободову кишку. Після всмоктування КЛЖК беруть участь в обміні речо­вин і роблять суттєвий внесок у загальну кількість спожи­тих калорій. Крім того, вони мають трофічний ефект на епітеліоцити ободової кишки, протизапальну дію, всмок­туються, частково обмінюючись на Н+, завдяки чому допо­магають утримувати кислотно-лужну рівновагу. У епітеліоцитах ободової кишки є родина аніонних обмінників. КЛЖК також активують всмоктування Na+, проте точний механізм спареного Na+-КЛЖК всмоктування остаточно не з'ясований.


Всмоктування холестеролу та інших стеролів

Холестерол швидко абсорбується з тонкої кишки, якщо наявні жовч, жирні кислоти та панкреатичний сік. Близькоспоріднені стероли рослинного походження всмоктують­ся погано. Майже весь абсорбований холестерол входить у хіломікрони, які потрапляють у кровообіг через лімфа­тичні судини, як описано вище. Неабсорбовані рослинні стероли, наприклад такі, що містяться у соєвих, зменшують всмоктування холестеролу, можливо завдяки конкуруван­ню з холестеролом для етерифікації з жирними кислотами.


ВСМОКТУВАННЯ ВОДИ ТА ЕЛЕКТРОЛІТІВ
Вода, натрій, калій, хлор

Весь водний баланс у шлунково-кишковому тракті під­сумовано у табл. 25-3. Щодня в кишці є близько 2000 мл спожитої рідини і 7000 мл різних секретів, що їх утворю­ють слизова оболонка шлунково-кишкового тракту і приєд­нані до нього залози. Із цієї рідини всмоктується 98%, а денні втрати з випорожненнями становлять 200 мл. Лише невелика кількість води проходить через слизову оболонку шлунка, тоді як у тонкій та товстій кишці вода рухається у двох напрямах відповідно до осмотичного градієнта. Час­тина Ка+ дифундує до або назовні від тонкої кишки згідно з концентраційним градієнтом. Оскільки люмінальні мемб­рани всіх ентероцитів у тонкій та ободовій кишці проникні для На+, а базолатеральні мембрани містять Na++-АТФ-азу, то Na+ також активно всмоктується у тонкій та товстій кишці.

У тонкій кишці вторинне активне транспортування Na+ важливе для постачання під час всмоктування глюкози, деяких амінокислот та інших речовин, тоді як» наявність глюкози в кишковому просторі полегшує реаб­сорбцію Na+. Цей факт є фізіологічною основою для лікування втрат Na+ і води в разі діареї реr os за допомогою різноманітних розчинів, що містять NаСІ і глюкозу. Плас­тівці зернових, що містять вуглеводи, теж використовують для лікування діареї. Такий тип лікування доцільний і у випадку терапії холери - хвороби, що супроводжується вираженою, а якщо не лікувати, то часто фатальною діа­реєю.

За нормальних умов С1~ з інтерстиційної рідини входить в ентероцити через Ка++-2С1~ котранспортери базолатеральних мембран. Згодом він секретується в просвіт кишки через канали, регульовані численними біл­ковими кіназами. Один з них активує протеїнкіназа А і зго­дом цАМФ. У випадку холери концентрація цАМФ збіль­шується. Холерний вібріон перебуває в просвіті кишки, однак він виробляє токсин, що зв'язується з GМ-1 гангліозидним рецептором, а це дає змогу частині А-субодиниці (А'-пептиду) токсину увійти в клітину. Пептид А1 зв'язує аденозиндифосфат рибози до α-субодиниці Gs, що гальмує ГТФ-азну активність. Отже, конститутивно активований G-білок зумовлює тривале стимулювання аденілатциклази і помітне підвищення внутрішньоклітинної концентрації цАМФ. Поряд зі зростанням секреції Cl~ функція носія слизової оболонки для Nа+ зменшується, i, відповідно, зменшується абсорбція NаСІ. Результатом стає збільшення водного об'єму та електролітного вмісту у кишці і, як наслідок, поява діареї. Крім того, Nа++-АТФ-аза і Nа+/глюкоза котранспортер не активовані, тому й подвійна опосередкована реабсорбція глюкози і Nа+ теж неповноцінна.



Вода рухається в кишку та у зворотному напрямі тільки тоді, коли осмотичний тиск інтестинального вмісту та плазми однакові. Залежно від спожитих харчів осмоляльність дуоденального вмісту може бути гіпертонічною або гіпотонічною, однак на момент надходження в голодну кишку стає близькою до осмоляльності плазми. Така ж осмоляльність утримується в міжтравний період у кишці. Осмотичне активні частинки, що формуються під час трав­лення, всмоктуються, і вода рухається пасивно назовні від кишки за новоутвореним осмотичним градієнтом. В обо­довій кишці відбувається активне випомповування Nа+ назовні, вода рухається пасивно разом з ним знову за осмо­тичним градієнтом. Мінеральні послаблювальні засоби, такі як магнезії сульфат, що належить до осмотичне актив­них солей, які погано абсорбуються, утримують воду в кишці для відновлення осмотичної рівноваги. Унаслідок збільшення інтестинального об'єму відбувається послаблювальний ефект.
Таблиця 25-3. Щоденний баланс води у шлунково-кишковому тракті, мл


Спожито




2000

Ендогенні секрети




7000

Слинні залози

1500




Шлунок

2500



ЖОВЧ

500




Підшлункова залоза

1500




Кишка

1000







7000




Загальна кількість




9000

Реабсорбовано




8800

Голодна кишка

5500




Клубова кишка

2000




Ободова кишка

1300







8800




Вміст у калових масах




200

У просвіт кишки секретує незначна кількість К+ спеці­ально як компонент слизу, а більша частина надходить завдяки руху К+ через шлунково-кишкову слизову оболонку шляхом дифузії. З іншого боку, К+ теж секретує в ободову кишку, оскільки К+-канали є як у люмінальній, так і у базолатеральній мембранах ентероцитів ободової кишки. Рух К+ відбувається пасивно за електрохімічним градієн­том.

Акумуляція К+ в ободовій кишці частково компенсована Н++-АТФ-азою у люмінальній мембрані клітин дисталь­ного відділу ободової кишки з кінцевим активним транс­портуванням К+ до клітин. Незважаючи на наявність такого механізму, втрати рідини в разі хронічних діарей можуть призводити до вираженої гіпокаліємії.

У випадках тривалого надмірного харчового приймання К+ збільшується секреція альдостерону, і більше К+ надхо­дить до ободової кишки. Це зумовлене частково появою більшості Na++-АТФ-азних помп у базолатеральних мембранах клітин і, як наслідок, зростанням внутрішньо­клітинного вмісту К+ і дифузії К+ через люмінальні мемб­рани клітин.


ВСМОКТУВАННЯ ВІТАМІНІВ І МІНЕРАЛІВ
Вітамін

Всмоктування водорозчинних вітамінів відбувається швидко, проте для жиророзчинних вітамінів А, D, Е і К - є недостатнім, якщо абсорбція жирів пригнічена з огляду на нестачу панкреатичних ензимів або жовч не потрапляє до кишки внаслідок обструкції жовчних проток. Більшість вітамінів всмоктується у проксимальній частині тонкої кишки, а вітамін В]2 - у клубовій: він зв'язується з внут­рішнім фактором - білком, що секретується в шлунку, а утворений комплекс абсорбується через слизову оболонку клубової кишки.

Всмоктування вітаміну В12 і фолатів є Nа+-залежним процесом, проте всі решта сім водорозчинних вітамінів - тіамін, рибофлавін, ніацин, піридоксин, пантотенат, біотин і аскорбінова кислота - потрапляють в організм за допо­могою носіїв, що є Nа+-котранспортерами.
Кальцій

В організмі людини всмоктується від 30 до 80% спо­житого кальцію. Активне транспортування Са2+ з кишко­вого просвіту відбувається головно у проксимальній час­тині тонкої кишки і, частково, пасивною дифузією. Його полегшує 1,25-дигідроксихолекальциферол (кальцитріол) - метаболіт вітаміну В, ІІЇо утворюється у нирках. Цей метаболіт індукує синтезування двох форм Са2+-зв'язаних білків у слизових клітинах і декілька форм Са2+-H+-АТФ-аз. Однак остаточно механізми стимулю­вання метаболітом вітаміну В всмоктування Са2+ ще нез'ясовані. Рівень утворення 1,25-дигідроксихолекальциферолу збільшується, коли концентрація Са2+ у плазмі зменшу­ється, і навпаки, зі збільшенням вмісту Са2+ у плазмі рівень кальцитріолу зменшується. Очевидно, всмоктування Са2+ залежить від потреб організму: за неста­чі Са2+ збільшується, а за надлишку - зменшується. Всмок­тування Са2* теж полегшує білок, інгібуючи фосфати й оксалати, оскільки ці аніони утворюють нерозчинні солі з Са2+ у кишках. Всмоктування магнезії теж полегшене від­повідним білком. .


Залізо

У дорослих кількість заліза, що виходить з організму, порівняно незначна. Ці втрати головно нерегульовані, а кількість депонованого заліза регульована змінами у рівні всмоктування цього мікроелемента з кишки. Чоловіки втрачають понад 0,6 мг/добу, тоді як жінки - по-різному, однак майже вдвічі більше, оскільки додатково втрачають його під час місячних кровотеч. Щоденна доза заліза для європейської популяції та Сполучених Штатів Америки становить 20 мг. Кількість заліза, що абсорбується, майже така ж, що й втрачається; у разі надлишкового приймання настає перевантаження організму залізом. За нормальних умов кількість абсорбованого заліза коливається від 3 до 6% від кількості спожитого. Засвоєння заліза під час всмок­тування стимулюють різноманітні харчові фактори, на­приклад, фітова кислота, що міститься у зернових плас­тівцях, реагує з залізом, утворюючи нерозчинну сполуку у кишці. Так само діють фосфати й оксалати.

Найліпше абсорбується двовалентне залізо (Fе2+), однак більшість харчового заліза міститься у феритичній формі (Fе3+). Не більше мінімальної кількості заліза всмоктується у шлунку, проте шлунковий сік розчиняє залізо і дає змогу Ре2+ утворювати розчинні комплекси з аскорбіновою кисло­тою та іншими речовинами, допомагаючи трансформу­ватись у Ре2+ форму. Важливість цієї функції пояснює факт, що після часткової гастроектомії порівняно часто розви­вається виражена залізодефіцитна анемія. В щіточковій облямівці також виявляється активність Ре3+ редуктази.

Більшість заліза всмоктується в проксимальній частині тонкої кишки. Гемне Fе2+ та негемне Fе2+ також абсорбу­ються. Гем зв'язується до транспортного білка, форму якого ще остаточно не ідентифіковано, і переходить у цитоплазму, де активність гемоксигенази виводить Fе2+ з порфірину й додає його до вільного пулу Fе2+ в ентероцитах. Негемне Fе2+ абсорбоване іншими транспортними білками. Декілька білків-кандидатів було ізольовано та клоновано, у тім числі протонозв'язаний металом транспортер, що має 12 сполучених з мембраною доменів і зв'язує не тільки Fе2+, а й Zn2+, Мп2+, Са2+, Сd2+, Сu2+, Ni+ і Рb2+. Проте досі остаточно не з'ясована кількість і деталі діяльності цих транспортних білків.

Частина цитоплазматичного Fе2+ в ентероцитах окиснюється до Fе3+ і зв'язується з апоферитином, утворюючи феритин. Є труднощі у вивільненні заліза з депонованої форми, та назагал феритин утримується в ентероцитах до моменту, доки він повністю не переміститься на верхівку ворсинки, а згодом вийде з каловими масами.

Більша частина цитоплазматичного Fе2+, що залишилася, активно транспортується через базолатеральні мембрани ентероцитів і потрапляє в кров, де зв'язується з Fе3+ формою апоферитину, утворюючи трансферитин - активний залізотранспортний білок у плазмі. Цей поліпептид має два залізозв'язувальні сайти. За нормальних ум< трансферитин насичений залізом на 35%, і рівень заліза у плазмі становить 130 мг/дл (23ммоль/л) у чоловіків та 110 мг/дл (19 ммоль/л) у жінок.

Всмоктування заліза збільшується у випадку виснаження депонованого заліза організму або зростання еритропоезу і зменшується за протилежних станів. Деталі механізмів регулювання все ще остаточно не з'ясовані. Крім того, ці процеси залучають поглинання вздовж щіточкової облямівки, що полегшене в разі дефіциту заліза і виникає, коли трансляція апоферитину мРНК зменшується, утворюючи більше Fе2+ для транспортування у кров. За надлишку заліза утворюється більше феритину в ентероцитах, який злущується з цими клітинами до калових мас.

Феритини наявні не тільки в ентероцитах (головному місці депонації заліза), а й у багатьох інших клітинах. Апоферитин - це глобулярний білок, що складається з 24 субодиниць. Залізо утворює міцели гідроксифосфату заліза (II), і у феритині субодиниці оточують цю міцелу. Ферити-нова міцела може вміщувати майже 4500 атомів заліза. Феритин добре видно під електронним мікроскопом, тому його застосовують як елемент-індикатор у разі вивчення фагоцитозу та споріднених явищ. Він також є головною формою депонації заліза в організмі; його молекули у лізосомальних мембранах можуть агрегуватись у відкла­деннях, що містять понад 50% заліза. Такі відкладення називають гемосидерином. В організмі людини 70% від усього заліза містяться у гемоглобіні, 3% - у міоглобіні, а решта - у феритині.

Нормальне співвідношення між факторами, що під­тримують баланс заліза в організмі, необхідне для здоров'я. Дефіцит заліза спричинює анемію. Якщо ж всмоктується більше заліза, ніж виводиться, то простежується надлишок заліза. У випадку, коли такий стан виражений і тривалий, гемосидерин акумулюється в тканинах, і розвивається гемосидероз. Значна кількість гемосидерину пошкоджує тканини, спричинюючи гемохроматоз. Цей синдром су­проводжується пігментацією шкіри, ураженням підшлун­кової залози діабетом ("бронзовий діабет"), цирозом печінки, високим рівнем випадків печінкових карцином та атро­фією гонад. Гемосидероз може бути первинним або вто­ринним. Анормальний ген, що досить поширений у кав­казької популяції, міститься на короткому плечі 6-ї хромо­соми, близько зв'язаної з НLА-А локусом. Особи, гомози­готні за цим геном, мають характерну регуляторну систему в слизовій оболонці, що поводиться так, наче дефіцит заліза є навіть тоді, коли рівень споживання заліза високий. Якщо цю аномалію діагностувати, перш ніж надлишок заліза депонується у тканинах, то тривалість та якість життя можна продовжити повторними кровопусканнями. Вто­ринний гемохроматоз виникає у випадках, коли залізорегулювальні системи переповнені надлишком заліза через хронічну деструкцію еритроцитів, хвороби печінки або хронічно підвищене приймання заліза. Частою причиною надлишкового споживання заліза у деяких місцевостях Африки є споживання страв з ягід, які готують у сталевих барабанах.

Механізми регулювання

шлунково-кишкових функцій




ВСТУП


Функції травлення та всмоктування, описані у поперед­ньому розділі, залежать від численних процесів: подріб­нення їжі, проштовхування вздовж травного тракту й змі­шування її з печінковою жовчю, яка депонується в жовч­ному міхурі, та травними ензимами, що їх виділяють слинні залози, підшлункова залоза та залози шлунка. Деякі з цих процесів залежать від внутрішніх властивостей гладких м'язів кишки. Інші охоплюють взаємовплив рефлексів, що залучають внутрішні нейрони кишки і ЦНС, паракринні ефекти хімічних месенджерів та гастроінтестинальних гормонів. Травні гормони - це гуморальні речовини, що їх виділяють клітини слизової оболонки, а переносить сис­тема кровообігу, вони впливають на діяльність шлунка, кишки, підшлункової залози та жовчного міхура, а також діють паракринно.

ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ



Організація

Принцип організації структур, з яких утворена стінка шлунково-кишкового тракту від задньої глотки до відхід­ника. Є незначні відмінності, однак назагал вона містить чотири шари (від кишкового просвіту: слизовий, підслизовий, м'язовий та серозний). У підслизо­вому шарі розташовані волокна гладких м'язів, а у м'язо­вому зовнішньому - два шари гладких м'язів: поздовжній та внутрішній косий. Уздовж травний тракт вистелений слизовою оболонкою, за винятком стравоходу та дисталь­ної частини прямої кишки, які вкриті серозною оболонкою. Ця оболонка, відповідно, продовжена мезентерієм, який містить нервові волокна, лімфатичні та кровоносні судини, що оточують травний тракт.



Кровообіг у шлунково-кишковому тракті


Плин крові до шлунка, кишок, підшлункової залози та печінки забезпечує серія паралельних кіл, з яких кров від кишки та підшлункової залози потрапляє через портальну вену до печінки.

  1   2   3   4   5   6   7


©netref.ru 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет