48. Пищеварение двенадцатиперстной кишке. Состав и свойства секрета подже¬лудочной железы. Регуляция панкреатической секреции.
ПИЩЕВАРЕНИЕ В ТОНКОЙ КИШКЕ
В обеспечении начального этапа кишечного пищеварения большая роль принадлежит процессам, происходящим в двенадцатиперстной киш¬ке. Натощак ее содержимое имеет слабоосновную реакцию (pH 7,2—8,0). При переходе в кишку кислого содержимого желудка реакция дуоденаль¬ного содержимого становиться кислой, но затем она сдвигается к нейтра¬льной за счет дуоденального химуса, формируемого вследствие поступле¬ния в кишку основных секретов поджелудочной железы, тонкой кишки и желчи, прекращающих действие пепсина.
У человека pH дуоденального химуса колеблется в пределах 4—8,5,- Чем выше его кислотность, тем больше выделяется сока поджелудочной железой, желчи и кишечного секрета, замедляется эвакуация содержимого же¬лудка в двенадцатиперстную кишку, а из нее — в тощую кишку. По мере пассажа пищевого содержимого по двенадцатиперстной кишке оно сме¬шивается с поступающими в кишку секретами, ферменты которых уже в двенадцатиперстной кишке осуществляют гидролиз питательных веществ. Особенно велика в этом роль сока поджелудочной железы.
Секреция поджелудочной железы
Образование, состав и свойства поджелудочного сока
Основную массу поджелудочной железы составляют ее экзокринные элементы, 80—95 % которых приходится на ацинозные (ацинарные) клет¬ки, секретирующие ферменты. Центроацинозные и протоковые клетки секретируют воду, электролиты, слизь; из протоков компоненты смешан¬ного секрета частично реабсорбируются.
Поджелудочная железа человека натощак выделяет небольшое количество панкреатического секрета..(0*2—0,3.мл/мин), а после приема пищи 4,5 мл/мин. За сутки выделяется 1,5—2,5 л бесцветного прозрачного сока сложного состава.
Среднее содержание воды в соке 987 г/л, Основность сока (pH 7,5— 8,8) ооусловлена гидрокарбонатом (25—150 ммоль/л), концентрация кото¬рого в соке изменяется прямо пропорционально скорости секреции. В со¬ке содержатся хлориды (4—130 ммоль/л) натрия и калия; между концент¬рацией гидрокарбонатов и хлоридов существует обратная зависимость, что связано с механизмом образования гидрокарбонатов клетками протока железы (рис. 8.13). Гидрокарбонаты панкреатического секрета участвуют в нейтрализации кислого пищевого содержимого желудка в двенадцатипер¬стной кишке. Соли кальция составляют 1—2,5 ммоль/л. В соке значитель¬на концентрация белка (2—3,5 г/л), основную часть которого составляют ферменты., переваривающие все виды питательных веществ (табл. 8.4).
Таблица 8.4. Ферменты сока поджелудочной железы человека
Протеолитические:
Трипсин(оген) It II, III Химотрилсин(оген) А, В, С (Про)карбоксипептидаза А1, А2 (Про)карбоксипептидаза Bh В2 (Про)эластаза 1, 2
Липолитические:
Липаза
(Про)фосфолипаза А,, А2 Неспецифическая эстераза
Амилолитические:
а-Амилаза
Нуклеазы:
Рибонуклеаза Дезоксирибонуклеаза
Другие ферменты:
Колипаза 1,2 Ингибитор трипсина Щелочная фосфатаза
Амилаза, липаза, колипаза, щелочная фосфатаза, ингибитор трипсина и нуклеазы секретируются поджелудочной железой в активном состоянии, а протеазы и фосфолипазы — в виде зимогенов.
Рис. 8.13. Механизмы секреции гидрокарбонатов эпителиоцитом протока поджелудочной железы.
Трипсиноген поджелудочного сока в двенадцатиперстной кишке под действием ее фермента энтерокиназы (энтеропептидаза) превращается в трипсин, который вызывает последующую активацию трипсиногена. Акти¬вация состоит в отщеплении от трипсиногена гексапептида под действием энтерокиназы и трипсина при pH 6,8—8,0. Процесс ускоряется в присут¬ствии Са2+
Химотрипсиноген, прокарбоксипептидазы А и В, проэластазы и про- фосфолипазы активируются трипсином. Трипсин, химотрипсин и эластаза расщепляют преимущественно внутренние пептидные связи белков и вы-сокомолекулярных полипептидов. В результате этого образуются в основ¬ном низкомолекулярные пептиды.
Сок поджелудочной железы содержит а-амилазу, расщепляющую поли¬сахариды. Производные нуклеиновых кислот расщепляют рибо- и дезок¬сирибонуклеазы. Липаза расщепляет жиры, в основном триглицериды, до моноглицеридов и жирных кислот. На липиды действуют также фосфоли- паза А2 и эстераза.
Поскольку триглицериды нерастворимы в воде, липаза действует на по¬верхности жира. Чем больше поверхность жира, тем активнее идет его гидролиз. Поэтому эмульгирование жира имеет огромное значение для его переваривания. Эмульгирование обеспечивается желчью. Активность ли¬пазы повышает фермент колипаза. Она связывается с липазой в присутст¬вии желчных солей и снижает оптимум pH действия фермента с 9 до 6—7, а также способствует адсорбции липазы на слизистой оболочке кишки.
Регуляция секреции поджелудочной железы. Секреция поджелудочной железы регулируется нервными и гуморальными механизмами. Раздраже¬ние блуждающих нервов вызывает выделение поджелудочного сока, богато¬го ферментами. Холинергические волокна блуждающих нервов посредством ацетилхолина действуют на Mj-холинорецепторы панкреацитов и стиму¬лируют секрецию ими ферментов и гидрокарбонатов. Холинергические нейроны также потенцируют секреторные эффекты секретина и холеци- стокинина. Хирургическая ваготомия существенно снижает секрецию под¬желудочной железы.
Симпатические волокна, иннервирующие поджелудочную железу, через p-адренорецепторы тормозят поджелудочную секрецию, усиливают синтез органических веществ в ней. Эффекты снижения секреции обеспечивают¬ся также уменьшением кровоснабжения поджелудочной железы путем су¬жения кровеносных сосудов через их а-адренорецепторы.
Торможение секреции вызывают болевые раздражения, сон, напряжен¬ная физическая и умственная работа и др.
Поджелудочная железа имеет также пептидергическую иннервацию; окончания этих нейронов выделяют ряд нейропептидов. Одни из них сти¬мулируют (GRP, VIP, PHI и др.), а другие тормозят ( энкефалин, PYY и др.) секрецию.
Гуморальная стимуляция панкреатической секреции. Первым открытым и названным гормоном веществом явился леквешш стимулятор обиль¬ного по объему сокоотделения и секреции гидрокарбонатов. Высвобожде¬ние этого гормона в кровь дуоденальными S-клетками происходит при действии на слизистую двенадцатиперстной кишки перешедшего в нее кислого желудочного содержимого. Секретин в большей мере стимулирует через соответствующие мембранные рецепторы и вторичные мессенджеры (аденилатциклаза и цАМФ) центроацинозные и протоковые клетки, в ме¬ньшей мере — ацинарные клетки, поэтому выделяется секрет с высокой концентрацией в нем гидрокарбонатов и низкой ферментативной актив¬ностью.
Секрецию гидрокарбонатов и воды усиливают также ВИП. нейротен¬зин, гастринрилизинг-пептид; тормозят вещество П, соматостатин, про¬стагландины (Е), пептид YY, кальцитонин, глюкагон, ПП.
Гормоном, усиливающим секрецию поджелудочной железы, является хааецистокинин (ХЦК). Высвобождение гормона в кровь из ССК-клеток слизистой оболочки двенадцатиперстной и тощей кишки происходит под влиянием химуса, особенно продуктов начального гидролиза пищевого белка и жира, углеводов, некоторых аминокислот. Стимулируют высво¬бождение ХЦК Са2+ и снижение pH содержимого двенадцатиперстной кишки.
ХЦК действует преимущественно на ациноциты поджелудочной железы, поэтому выделяющийся в ответ на этот гормон сок богат ферментами. Од¬новременное действие на железу секретина и ХЦК, имеющее место при приеме пищи, усиливает друг друга. Пептид химоденин стимулирует секре¬цию химотрипсиногена. Секрецию ациноцитов усиливают также гастрин¬рилизинг-пептид и гастрин, секретин, инсулин, N0, ВИП и некоторые ме¬нее выраженные стимуляторы секреции ферментов. Тормозят глюкагон,. со¬матостатин, вещество П, энкефалин. ГИП, ПП, пептид YY, каль'цИТонин.
'Ацтгйоциты имеют на базолатеральной мембране тгесКолько типов спе-цифических рецепторов, на которые действуют нейротрансмиттеры и гор¬моны. В зависимости от их видов включаются две цепи вторичных посред¬ников (рис. 8.14). В первой их цепи, мобилизуемой секретином и ВИП че¬рез их рецепторы, последовательно включаются аденилатциклаза (АЦ), цАМФ и соответствующая протеинкиназа, посредством которой активиру¬ется экзоцитоз гранул зимогена. Во второй цепи воздействие на мембран¬ные рецепторы ацетилхолина (АЦХ), ХЦК и др. мобилизует фосфатидил- инозитолбифосфат (ФИФ2), а он в свою очередь — инозитол 1,4,5-три- фосфат (ИФЗ) и 1,2-диацилглицерол. Под их действием из ретикулума высвобождаются Са2+, в их присутствии оксидазотсинтаза (NOS) выделяет из L-аргинина оксид азота (N0), который активирует цГМФ, а последний активирует специфическую для него протеинкиназу, которая и обеспечи¬вает экзоцитоз гранул зимогена через апикальную мембрану ациноцита.
Фазы секреции поджелудочной железы. Секреция поджелудочного сока резко усиливается через 2—3 мин после приема пищи и продолжается 6—14 ч. От количества и качества пищи зависят объем выделяющегося сока, его состав и динамика. Чем выше кислотность пищевого содержимо¬го желудка, поступающего в двенадцатиперстную кишку, тем больше вы¬деляется поджелудочного сока и гидрокарбонатов в его составе. Поэтому динамика поджелудочной и желудочной секреции схожи.
Фазы панкреатической секреции при стимуляции ее приемом пищи те же, что для желудочной секреции. Но в отличие от них более выражены гормональные влияния на поджелудочную железу, особенно в кишечную фазу.
Секреция пепсиногена
Рецепторы Секретин ВИП
Рис. 8.14. Стимуляция секреции ациноцита.
АЦХ — ацетилхолин; ХЦК — холецистокинин; ГРП — гас- тринрилизинг-пептид; ВИП — вазоактивный интестиналь-ный пептид; NOS — N0- синтаза; ФИФ2 — фосфати- дилинозитол-4,5-бифосфат; ИФ3 — инозитол-1,4,5-три- фосфат; АЦ — аденилатцик- лаза; ЭР — эндоплазматиче- ский ретикулум.
Первая, мозговая, фаза секреции поджелудочной железы вызывается ви¬дом, 'запахом пищи и другими раздражителями, связанными с приемом пищи (условнорефлекторные раздражения), а также воздействиями на ре¬цепторы слизистой оболочки рта, жеванием и глотанием (безусловнореф¬лекторные раздражения). У человека с фистулой поджелудочного протока наблюдали условнорефлекторное выделение панкреатического сока через 2—3 мин после того, как испытуемому говорили о пище, которую ему да¬дут. Нервные импульсы, возникающие в рецепторах, достигают продолго¬ватого мозга и затем по волокнам блуждающего нерва поступают к железе и вызывают ее секрецию.
По объему секреции первая фаза составляет в среднем 15 % общей по- стпрандиальной (послетрапезной) секреции поджелудочной железы, а по секреции ферментов — 25 %. Это подтверждает большую роль рефлектор¬ного вагусного механизма в стимуляции ферментовыделительной деятель¬ности железы. Секреция ее в первую фазу вариабельна и в большой мере зависит от аппетита, вида принимаемой пищи.
Вторая Фаза — желудочная. Секреция во время нее стимулируется и поддерживается путем ваго-вагального рефлекса с механо- и хеморецепто¬ров желудка и посредством гастрина. На нее приходится около 10 % об¬щей секреции.
С переходом желудочного содержимого в двенадцатиперстную кишку начинается третья — кишечная фаза панкреатической секреции. Она со¬ставляет 7U—% общей секреции. Б эту фазу секреция стимулируется по¬средством ваго-вагального дуоденопанкреатического рефлекса, секретина и ХЦК. Высвобождение секретина и ХЦК из продуцирующих их клеток происходит при действии на слизистую оболочку двенадцатиперстной кишки ее кислого содержимого и продуктов гидролиза нутриентов. Секре¬ция ферментов в кишечную фазу стимулируется посредством ваго-вагаль¬ного рефлекса и ХЦК. ХЦК и другие пептиды поддерживают этот реф¬лекс, стимулируя и потенцируя рецепторы вагусных афферентов. Кишеч¬ная фаза слагается из дуоденальной (основной),
подвздошно-ободочной (особенно выражена, если этого отдела кишечника достигают недостаточ¬но гидролизованные нутриенты, которые тормозят не только секрецию железы, но и скорость продвижения химуса по тонкой кишке) и циркуля¬торной (вызывается всосавшимися в кровь продуктами гидролиза нутри-ентов, выступающими в роли стимуляторов железы и потребляемых ею энергетических веществ).
В кишечную фазу велика роль саморегуляции панкреатической секре¬ции, которая зависит от ферментных свойств дуоденального содержимого. «Избыток» в нем ферментов селективно по принципу отрицательной об¬ратной связи тормозит секрецию ферментов. Избыток субстрата снимает эти тормозные влияния. Образовавшиеся продукты гидролиза субстрата стимулируют секрецию соответствующих ферментов поджелудочной желе¬зой. Эти механизмы направлены на срочную адаптацию секреции панкре¬атических ферментов к виду принятой пищи. Их реализация обеспечива¬ется М-холинергическими и p-адренергическими влияниями, ХЦК и сек¬ретином. При стимуляции секреции поджелудочной железы усиливается ее кровоснабжение, что важно для поддержания секреции железы на вы¬соком уровне.
Влияние пищевых режимов на секрецию поджелудочной железы. Прием пищи вызывает увеличение выделения всех ферментов в составе сока, но при углеводной пище в наибольшей мере увеличивается секреция амила¬зы, белковой пищи — трипсина и химотрипсина, прием жирной пищи вы¬зывает секрецию сока с более высокой липолитической активностью. На¬бор ферментов в панкреатическом соке срочно адаптируется к составу принимаемой пищи во все три фазы секреции, и особенно в ее кишечную фазу.
Есть медленные адаптации секреции ферментов под влиянием длитель¬ного приема пищи определенного состава. Суть адаптации состоит в том, что железа секретирует больше того фермента, который гидролизует пре¬обладающие в рационе питательные вещества. Эта адаптация носит согла¬сованный характер с работой других отделов пищеварительного тракта, составляя часть интегрированных адаптаций всего пищеварительного кон¬вейера.