2 курс / Нормальная физиология / Основы_физиологии_человека_Том_2_Агаджанян_Н_А_ред_2014
.pdfПутем активного транспорта всасываются также витамин В12, ионы кальция. Активный транспорт крайне специфичен и может угнетаться веществами, имеющими химическое сходство с субстратом.
Тормозится активный транспорт при низкой температуре и недостатке кислорода. На процесс всасывания влияет рН среды. Оптимальная рН для всасывания – нейтральная.
Многие вещества могут всасываться при участии как активного, так и пассивного транспорта. Все зависит от концентрации вещества. При низкой концентрации преобладает активный транспорт, а при высокой – пассивный.
Некоторые высокомолекулярные вещества транспорти-
руются путем эндоцитоза (пиноцитоза и фагоцитоза). Этот механизм заключается в том, что мембрана энтероцита окружает всасываемое вещество с образованием пузырька, который погружается в цитоплазму, а затем переходит к базальной поверхности клетки, где заключенное в пузырек вещество выбрасывается из энтероцита. Этот вид транспорта имеет значение при переносе у новорожденного белков, иммуноглобулинов, витаминов, ферментов грудного молока.
Некоторые вещества, например, вода, электролиты, антитела, аллергены, могут проходить через межклеточные пространства. Такой вид транспорта называется персорбцией.
Всасывание белков
Белки под действием пептидаз – ферментов желудочного, кишечного и панкреатического соков расщепляются до олигопептидов, а затем аминокислот и всасываются в кровь; 50–60% белков пищи всасывается в двенадцатиперстной кишке и 30% – по мере прохождения химуса до подвздошной кишки, т.е. основная масса белков всасывается в тонком кишечнике (80–90%) и только 10% – в толстом, под действием бактерий.
У новорожденных цельные белки матери (глобулины) поступают из кишечника прямо в кровь ребенка. Предпола-
81
гается, что именно это обстоятельство обеспечивает иммунитет ребенка сразу после рождения.
Аминокислоты всасываются с различной скоростью, быстрее всего всасываются аргинин, метионин, лецитин, медленнее – цистеин, фенилаланин, тирозин, а еще медленнее – аланин, серин, глутаминовая кислота. Некоторые иммуноглобулины всасываются путем пиноцитоза. Основной вид всасывания аминокислот – с помощью вторично-актив- ного транспорта, т.е. с тратой энергии фосфорсодержащих макроэргов и участия переносчиков, использующих градиент Na+ (cимпорт с Na+). Различают четыре системы переноса аминокислот: 1) система переноса нейтральных аминокислот (валина, фенилаланина, аланина); 2) система переноса основных аминокислот (аргинина, цистеина, лизина, орнитина); 3) система переноса аминокислот (пролина, гидроксипролина); 4) система переноса бикарбоновых аминокислот (глутаминовой и аспарагина). К дополнительной группе относится система для глицина.
Различные аминокислоты одной группы ингибируют перенос друг друга, конкурируя за один и тот же переносчик (конкурентное ингибирование).
Аминокислоты могут освобождаться из энтероцита также с помощью диффузии и облегченной диффузии, но эти два вида транспорта не являются для них основными.
Отличительная особенность всасывания белков состоит в том, что они могут всасываться не только в виде аминокислот, но и ди- и трипептидов также с помощью вторичноактивного транспорта. При этом переносчик для ди- и трипептидов неспецифичен и может переносить целый ряд различных пептидов, что значительно ускоряет процесс их транспорта по сравнению с аминокислотами.
Возраст влияет на всасывание белка. Оно более интенсивно в молодом возрасте.
Уровень белкового обмена, содержание аминокислот в крови, нервные и гуморальные факторы влияют на всасывание белков.
82
Всасывание углеводов
Углеводы всасываются в кишечнике только в виде моносахаридов. Наиболее интенсивно всасываются глюкоза и галактоза (гексозы), пентозы всасываются медленнее.
Если употребляется пища, богатая углеводами, то их концентрация в просвете кишечника увеличивается и они всасываются путем пассивного транспорта. Но основной путь всасывания глюкозы и галактозы – вторично-активный транспорт, сопряженный с переносом натрия и его специфи-
ческим переносчиком SGLT1 (Sodium Glucose Transporter 1).
Без натрия эти моносахариды всасываются в 100 раз медленнее, а против градиента концентрации транспорт глюкозы полностью прекращается.
Глюкоза может транспортироваться и с помощью облегченной диффузии, не зависящей от градиента Na+. В этом виде транспорта ей помогают два других переносчика –
GLUT2 и GLUT5 (Glucose Transporter 2 и 5). Этот же вид транспорта используется фруктозой.
Процесс всасывания глюкозы происходит следующим образом. Аккумулируясь на наружной стороне мембраны энтероцита, обращенной в полость кишечника, глюкоза в присутствии натрия связывается с переносчиком, который по электрохимическому градиенту для натрия диффундирует к внутренней стороне мембраны. В цитоплазме он высвобождает натрий и глюкозу. Затем переносчик и натрий транспортируются снова к наружной стороне мембраны энтероцита, а накопившаяся в цитозоле глюкоза удаляется из клетки в сосуд по градиенту концентрации.
Всасывание углеводов регулируется нейрогуморальными факторами. Парасимпатическая нервная система стимулирует, а симпатическая – тормозит всасывание углеводов.
Спинной мозг, ствол мозга, подкорковые структуры и кора больших полушарий также могут влиять на всасывание углеводов.
83
Гормоны коры надпочечников, гипофиза, щитовидной железы, серотонин, ацетилхолин усиливают всасывание, а гистамин и особенно соматостатин – замедляют.
Всасывание жиров
Жиры после их гидролиза под действием липазы на глицерин и жирные кислоты всасываются наиболее активно в двенадцатиперстной кишке и проксимальном отделе тощей кишки. Жирные кислоты плохо растворимы в воде, но их делают водорастворимыми соли желчных кислот.
На поверхности мембраны энтероцита образуется мицелла, в состав которой входят жирная кислота с длинными цепями, желчная кислота и глицерин. В мицеллу входят также холестерин и жирорастворимые витамины. Затем мицелла проходит в мембрану энтероцита без траты энергии. Внутри мембраны жирные кислоты захватываются специальным транспортным белком. В цитозоле энтероцита глицерин и жирные кислоты снова превращаются в триглицериды, холестерин и фосфолипиды. Все три образовавшиеся вещества, а также апопротеины, заключенные в тонкую липопротеиновую оболочку, образуют мельчайшие жировые частицы диаметром 60–75 нм, которые называются хиломикронами. Последние, пройдя через базолатеральную мембрану клетки, попадают в межклеточное пространство, затем в лимфатические сосуды и, минуя печень, – в кровеносные сосуды.
Помимо хиломикронов в энтероцитах образуются липопротеиды очень низкой плотности, которые также попадают в лимфатические сосуды.
Так как жиры в основном всасываются в лимфу, то через несколько часов после приема пищи от всасывания жира лимфа приобретает белый цвет, напоминая молоко (млечный сок).
Всасывание липидов регулируется центральной нервной системой. Парасимпатическая нервная система усиливает, а симпатическая нервная система тормозит всасывание липидов. Стимулируют всасывание гормоны коры надпочеч-
84
ников, гипофиза и щитовидной железы, а также гормоны АРUD-системы – секретин и ХЦК-ПЗ.
Всасывание витаминов
Водорастворимые витамины всасываются в дистальном отделе тощей кишки и проксимальном отделе подвздошной кишки. Витамины В1, С, и В12 всасываются с помощью активного транспорта, а для витамина С был найден специаль-
ный переносчик SVTC1 (Sodium Vitamin C Transporter). Ви-
тамину В2 помогает всасываться переносчик (облегченная диффузия).
Всасывание жирорастворимых витаминов А, D, Е, К происходит в средней части тощей кишки и целиком зависит от всасывания жиров, нарушение которого препятствует транспорту витаминов из кишечника в лимфу и кровь. Для их всасывания также требуется образование мицелл. Витамин А образует эфиры с жирными кислотами и поступает в лимфу в составе хиломикронов. Для всасывания жирорастворимых витаминов важно наличие желчных кислот.
Витамин С и рибофлавин переносятся путем диффузии. Витамин В12 в комплексе с внутренним фактором Касла всасывается в подвздошной кишке.
Всасывание воды и электролитов
В пищеварительный тракт за сутки с пищей и питьем поступает 2,0–2,5 л воды, остальные 6–7 л воды выделяются в составе слюны, желудочного, панкреатического и кишечного соков. С калом выделяется 100–150 мл воды. Таким образом, в полость желудочно-кишечного тракта за сутки поступает до 9,5 л воды. Незначительная часть воды всасывается в желудке, а большая часть – в тонком и особенно в толстом кишечнике.
Вода всасывается в основном пассивно за счет осмотического градиента, создаваемого активным транспортом натрия между просветом кишечника и межклеточным про-
85
странством. Так как вода свободно перемещается через клеточные мембраны кишечника, его содержимое всегда изотонично плазме крови. Если в кишечник поступает много жидкости, его содержимое становится гипотоничным по отношению к плазме крови и вода поступает в кровь. Напротив, гипертонический раствор, поступивший в кишечник по осмотическому градиенту, привлекает жидкость из крови в полость кишечника. Необходимо отметить, что все факторы, влияющие на транспорт Nа+, изменяют и всасывание воды. Так, блокатор натриевого насоса оубаин подавляет всасывание воды.
В результате поступления Nа+ из полости кишечника в межклеточную жидкость последняя становится гипертонической и притягивает к себе воду из просвета кишечника. Ток воды создает в межклеточном пространстве градиент гидростатического давления, который является движущей силой передвижения воды и растворенных в ней веществ в сторону капилляров, базальная мембрана которых обладает большой проницаемостью. Кроме того, вода всасывается через межэпителиальные щели путем персорбции.
Всасывание воды связано также с транспортом аминокислот и сахаров, поэтому если подавить всасывание сахаров флорицином, то замедляется и всасывание воды.
Оптимальный рН для всасывания воды – 6,8. Наркоз (эфир, хлороформ) и ваготомия тормозят всасывание воды, которое зависит также от степени гидратации тканей. Об участии коры больших полушарий в механизмах всасывания воды свидетельствует условно-рефлекторное изменение ее всасывания.
АКТГ усиливает всасывание воды и хлоридов, тироксин стимулирует всасывание воды. Некоторые гастроинте-
стинальные гормоны (гастрин, секретин, ХЦК-ПЗ, ВИП,
бомбезин, серотонин) тормозят всасывание воды. Всасывание натрия осуществляется различными путя-
ми: пассивно по градиенту концентрации, активно за счет работы натриевых и натрий-калиевых насосов, а также путем персорбции через межклеточные щели. За 1 сут. в желудоч-
86
но-кишечном тракте всасывается более 1 моля натрия хлорида. Основное всасывание Nа+ происходит в подвздошной и толстой кишке. От всасывания Nа+ зависит транспорт аминокислот, глюкозы и других веществ.
Всасывание Nа+ регулируется минералокортикоидами
и гормонами задней доли гипофиза, которые усиливают вса-
сывание натрия. Угнетают этот процесс гастрин, секретин,
ХЦК-ПЗ.
Всасывание К+ осуществляется в тонком и толстом кишечнике за счет активного и пассивного транспорта по электрохимическому градиенту. Транспорт калия сопряжен с транспортом натрия.
Хлориды всасываются в желудке и подвздошной кишке по типу активного и пассивного транспорта. Всасывание хлора связано с транспортом Nа+, Са2+ и К+. Всасывание кальция происходит в двенадцатиперстной кишке с помощью специального переносчика – кальцийсвязывающего белка, синтез которого контролируется витамином D3, образующимся в коже под влиянием ультрафиолетового облучения. Са2+ может переноситься как с помощью первичноактивного (Са2+-АТФаза), так и вторично-активного (антипорт 3 Na+/Ca2+) транспорта. Этот процесс активируется
желчными кислотами, некоторыми аминокислотами, натрием, антибиотиками. Паратгормон, гормоны щитовидной железы, гипофиза и надпочечников увеличивают всасы-
вание кальция.
Железо всасывается в тонком кишечнике путем активного транспорта. В энтероцитах содержится специальный переносчик железа, который транспортирует его внутрь клетки. Там он связывается со специфическим белком, который доставляет двухвалентное железо в кровь. В крови есть белок – трансферритин, связывающий и доставляющий железо к месту его действия. Избыток железа вместе с ферритином поступает в просвет кишечника и выводится.
87
Всасывание лекарственных препаратов
Механизмы всасывания лекарств из полости желудоч- но-кишечного тракта различны: прежде всего – это диффузия, этим способом всасывается большинство лекарственных веществ, затем фильтрация и пиноцитоз. Некоторые лекарства всасываются путем активного транспорта.
На процесс всасывания лекарств в желудке и кишечнике влияет целый ряд факторов. В первую очередь – это рН среды. Поэтому в желудке, где среда кислая, лучше всего всасываются лекарства-кислоты, а лекарства-основания – в кишечнике. Кислая среда разрушает некоторые лекарства, например бензилпенициллин. Помогают всасыванию ле-
карств ферменты желудочно-кишечного тракта, которые способны инактивировать ряд белковых и полипептидных веществ (кортикотропины, вазопрессин, инсулин и др.), а также некоторые гормоны (прогестерон, тестостерон, альдостерон). Соли желчных кислот, в свою очередь, могут ускорять всасывание лекарств или, наоборот, замедлять его при образовании нерастворимых соединений.
Моторика желудочно-кишечного тракта – один из факторов, лимитирующих скорость и полноту всасывания лекарственных препаратов.
Количество пищи, ее состав, интервал времени между едой и приемом лекарств влияют на их всасывание.
Так, всасывание тетрациклинов, ампициллина нарушается под действием молока, солей железа, при высоком содержании углеводов, белков и жира в пище.
Объем жидкости, принимаемой вместе с лекарствами, может вызвать или замедление, или ускорение всасывания.
Печень
Печень – это железа внешней секреции, выделяющая свой секрет в двенадцатиперстную кишку. Название она получила от слова «печь», так как в печени самая высокая тем-
88
пература по сравнению с другими органами. Печень представляет собой сложнейшую «химическую лабораторию», в которой происходят процессы, связанные с образованием тепла. Печень принимает самое активное участие в пищеварении. Кроме пищеварительной, печень выполняет целый ряд других важнейших функций, которые будут рассмотрены ниже (рис. 9.5).
ФУНКЦИИ ПЕЧЕНИ
ПИЩЕВАРИТЕЛЬНАЯ |
СИНТЕТИЧЕСКАЯ |
ИНАКТИВАЦИЯ |
ДЕПО |
|
|
|
|
ГОРМОНОВ |
КРОВИ |
МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ |
ДЕТОКСИКАЦИОННАЯ ДЕПО ВИТАМИНОВ |
|||
|
|
|
И ЖЕЛЕЗА |
|
Секреция желчи |
Протеины плазмы |
Стероидные |
МОК |
|
|
Факторы свертывания |
гормоны |
через печень |
|
|
крови |
|
(кортизол, |
1,2 л крови |
|
Мочевина |
Лекарственные |
(астрогены) |
|
|
Холестерин |
препараты |
Инсулин |
Вит А, D, К, С, РР |
|
Энзимы |
Алкоголь |
Глюкагон |
Макроэлементы |
|
|
Токсические |
Серотонин |
|
|
|
вещества |
|
|
|
|
Индол, фенол |
|
|
|
|
скатол |
|
|
|
|
|
|
|
МЕТАБОЛИЗМ |
МЕТАБОЛИЗМ |
МЕТАБОЛИЗМ |
БЕЛКА |
УГЛЕВОДОВ |
ЖИРА |
Дезаминирование |
Гликогенез |
Синтез жира, |
Трансаминирование |
Гликогенолиз |
жирных кислот, |
Синтез мочевины |
Гликонеогенез |
холестерина, |
|
Гликолиз |
фосфолипидов, |
|
|
Расщепление |
|
|
холестерина, |
|
|
бета-оксидация |
|
|
Кетоновые тела |
Рис. 9.5. Функции печени (схема)
89
Пищеварительная функция печени
Эту функцию можно разделить на секреторную, или
желчеотделение (холерез), и экскреторную – желчевыделе-
ние (холекинез). Желчеотделение происходит непрерывно даже во время голодания, при этом желчь накапливается в желчном пузыре, а желчевыделение – только во время пищеварения (через 3–12 мин. после начала приема пищи). При этом желчь сначала выделяется из желчного пузыря, а затем из печени в двенадцатиперстную кишку. Поэтому принято говорить о печеночной и пузырной желчи.
За сутки отделяется 500–1500 мл желчи. Она образуется в печеночных клетках – гепатоцитах, которые контактируют с кровеносными капиллярами. Из плазмы крови с помощью пассивного и активного транспорта в гепатоцит выходит ряд веществ: вода, глюкоза, креатинин, электролиты и др. В гепатоците образуются желчные кислоты и желчные пигменты, затем все вещества из гепатоцита секретируют в желчные капилляры. Далее желчь поступает в желчные и печеночные протоки. Последние впадают в общий желчный проток, от которого отходит пузырный проток. Из общего желчного протока желчь попадает в двенадцатиперстную кишку.
Состав желчи
Печеночная желчь имеет золотисто-желтый цвет и тем- но-коричневый – пузырная. Рh печеночной желчи – 7,3–8,0, относительная плотность – 1,008–1,015, рН пузырной желчи – 6,0–7,0 за счет всасывания гидрокарбонатов, а относительная плотность – 1,026–1,048.
Желчь состоит из 98% воды и 2% сухого остатка, куда входят органические вещества: соли желчных кислот, желчные пигменты – билирубин и биливердин, холестерин, жирные кислоты. Лецитин, муцин, мочевина, мочевая кислота, витамины А, В, С, незначительное количество ферментов: амилаза, фосфатаза, протеаза, каталаза, оксидаза, а также аминокислоты и глюкокортикоиды; неорганические вещест-
90