
Спр. материал / ПИЩЕВАРЕНИЕ / 05. ФУНКЦИИ ЖЕЛУДКА
.doc14.5.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Функциональной особенностью желудка является совмещение функции пищеварительного органа и пищевого депо.
Депонирующая функция желудка обеспечивает временное хранение пищевых веществ в его полости для последующего их использования в процессе пищеварения в тонкой кишке. В зависимости от химического состава и количества принятой пищи она может задерживаться в желудке от 3 до 10 ч. В течение этого времени содержимое желудка подвергается механической и химической обработке. У человека желудок может вмещать до нескольких килограммов пищи и воды.
Вне пищеварения желудок находится в спавшемся состоянии, а его узкая полость между стенками заполнена небольшим количеством желудочного сока основной, нейтральной или слабокислой реакции. В процессе приема пищи желудок приспосабливается к увеличению объема содержимого, не повышая при этом внутри полостное давление.
Функцию пищевого депо выполняет главным образом проксимальный отдел желудка (область дна и отчасти тела желудка). Расслабление гладких мышц в области дна желудка во время акта еды получило название «рецептивной релаксации». После перехода пищи из пищевода в желудок его стенки плотно охватывают твердую пищу и не дают ей опуститься в дистальный (антральный) отдел желудка. Относительно твердые компоненты пищи по мере поступления в фундаль-ную область желудка располагаются слоями, а жидкая пища и желудочный сок обтекают их снаружи и попадают в антральный отдел желудка.
Пищеварительная функция желудка. Вся масса пищи в желудке не смешивается с желудочным соком. Гидролиз белков под влиянием ферментов желудочного сока происходит в зоне непосредственного контакта пищевого содержимого со слизистой оболочкой фундального отдела желудка. По мере разжижения и химической обработки пищи ее слой, прилегающий к слизистой оболочке,
небольшими порциями продвигается в область тела желудка, а затем перемещается в антральный отдел, где подвергается интенсивной механической обработке.
Сохранение послойного расположения пищи в фундальном отделе желудка обеспечивает сохранение нейтральной или слабоосновной среды в центральной части пищевого содержимого, что создает благоприятные условия для продолжения гидролиза углеводов под действием карбогидраз слюны.
Желудок хранит, согревает (или охлаждает), смешивает, размельчает, растворяет, приводит в полужидкое состояние, сортирует, переваривает и продвигает пищевое содержимое в проксимодистальном направлении. Полезным приспособительным результатом пищеварения в желудке является формирование кислого желудочного химуса, который равномерными порциями эвакуируется в двенадцатиперстную кишку.
После прекращения приема пищи (в стадии сенсорного насыщения) желудок становится начальным звеном пищеварительного конвейера.
14.5.2. СЕКРЕТОРНАЯ ФУНКЦИЯ ЖЕЛУДКА
А. Функциональные зоны слизистой оболочки желудка. Она на всем его протяжении покрыта однослойным высоко призматическим эпителием, непрерывно выделяющим'муко-идный секрет — «видимую» слизь. Слой «видимой» слизи в виде густого геля толщиной 0,5—1,5 мм покрывает всю поверхность желудка и образует совместно с покровным эпителием слизистый барьер, предохраняющий слизистую оболочку от повреждающих механических и химических воздействий. Кроме того, клетки поверхностного эпителия секретируют слабоосновную жидкость, которая задерживается в прилежащем неперемешивающемся слое слизи и также защищает слизистую оболочку от повреждающего действия кислого желудочного сока. Покровный эпителий в разных участках желудка имеет сходное строение и дает однотипные гистохимические реакции.
Слизистая оболочка образует желудочные ямки, в которые открываются просветы трубчатых желудочных желез. В зависимости от вида желудочных желез, особенностей клеточного строения и состава выделяемого секрета различают шесть секреторных зон желудка: кардиальную, дно, тело, малую кривизну, интермедиарную и антральную (рис. 14.6).
Зона кардиальных желез у человека представляет собой узкую полосу (0,5—4 см) слизистой оболочки, расположенную между нижним концом пищевода и дном желудка. Находящиеся в этой зоне кардиальные железы выделяют вязкий мукоидный секрет, облегчающий переход пищевого комка из пищевода в желудок и защищающий слизистую оболочку от повреждений.
Секреторные зоны дна, тела и малой кривизны составляют фундальный отдел желудка в котором располагаются главные (собственные, фундальные) железы, играющие ведущую роль в образовании желудочного сока и переваривании пищи. Фундальные железы содержат клетки трех типов: главные (пепсиновые), вырабатывающие комплекс протео-литических ферментов; обкладочные (париетальные), секретирующие соляную кислоту, и добавочные (мукоидные) клетки, продуцирующие мукоидный секрет («невидимую» слизь) и бикарбонаты. В составе секрета добавочных клеток содержится гастромукопро-теид (внутренний фактор Кастла).
Желудочная секреция в области малой кривизны начинается раньше, чем на большой кривизне желудка, и характеризуется более высокой кислотностью и протеолити-ческой активностью сока. Неудивительно, что язвенные поражения слизистой оболочки желудка у человека чаще всего возникают на малой кривизне — в области «желудочной дорожки». Особенности функциональной активности железистого аппарата малой кривизны желудка обусловлены высокой плот-
ностью иннервации этой области волокнами блуждающего нерва, а также наличием большого количества нейронов в ганглиях интра-органной нервной системы.
Зона интермедиарных желез занимает узкую полосу слизистой оболочки (1,5—2 см) между телом и антральным отделом желудка. Интермедиарные железы состоят из тех же клеточных элементов (обкладочных, главных и добавочных), что и фундальные железы. Отличительными особенностями интермедиарных желез являются преобладание в них добавочных и уменьшение количества пепсиновых клеток.
Антральная (пилорическая) зона желудка занимает область привратника. В ее слизистой оболочке расположены пилорические железы, которые вырабатывают вязкий мукоидный секрет щелочной реакции (рН 7,8— 8,4), обладающий слабо выраженной протео-литической активностью. Секреция пилори-ческих желез имеет непрерывный характер и максимально выражена вне пищеварения. Она угнетается под влиянием приема пищи.
Зона пилорических желез является главным образом эндокринным образованием. Здесь находится большое количество га-стринпродуцирующих (G-клетки), а также аргентофинных клеток, образующих 5-оксит-риптамин — предшественник серотонина. Высвобождаемый из G-клеток и поступающий в кровь гастрин является мощным регулятором секреторной деятельности фундаль-ных желез. Удаление антрального отдела желудка у людей, страдающих язвенной болезнью желудка, приводит к угнетению кислотообразующей функции желудка.
Б. Состав и свойства желудочного сока. Желудочный сок образуется в результате секреторной деятельности железистого аппарата фундального и пилорического отделов желудка. Клетки фундальных желез способны продуцировать как кислый, так и щелочной секрет, а клетки пилорических желез — только щелочной. Натощак реакция желудочного сока, отделяемого из фундального отдела желудка щелочная, нейтральная или слабокислая, а из пилорического отдела — щелочная. После приема пищи фундальные железы продуцируют кислый желудочный сок, а секреторная деятельность пилорических желез практически прекращается. Ведущее значение в желудочном пищеварении имеет желудочный сок, вырабатываемый фундальными железами.
Желудочную секрецию подразделяют на базальную и стимулируемую. Первая возникает в условиях физиологического голода (при
пустом желудке), а вторая — под влиянием поступления пищи в желудок. У здорового человека натощак в желудке может находиться до 50 мл желудочного содержимого слабокислой реакции (рН 6,0 и выше), что не является признаком патологии. Желудочное содержимое во время базальной секреции представляет смесь из желудочного сока, слюны, а иногда и дуоденального содержимого. Стимулируемая желудочная секреция характеризуется большим объемом желудочного сока и высокой кислотностью. Естественным стимулом отделения желудочного сока служит поступающая в желудок пища.
При обычном пищевом режиме желудок человека выделяет 2—2,5 л желудочного сока в сутки. Объем желудочного сока определяется общим числом функционирующих железистых клеток, а его состав — количественными соотношениями активированных глан-дулоцитов разных типов.
Чистый желудочный сок представляет собой бесцветную прозрачную жидкость с относительной плотностью 1,002—1,007. Он имеет резко кислую реакцию (рН 1 — 1,5) благодаря высокому содержанию соляной кислоты (0,3—0,5 %). рН содержимого желудка после приема пищи значительно выше, чем рН чистого сока, за счет буферных свойств пищевых веществ и разбавления ими секрета. Желудочный сок содержит небольшое количество слизи. Он состоит из воды (99— 99,5 %) и плотных веществ (1—0,5 %). Плотный остаток представлен органическими и неорганическими веществами.
Основным неорганическим компонентом желудочного сока является соляная кислота в свободном и связанном с протеинами состоянии. Среди анионов желудочного сока преобладают хлориды. Значительно меньше содержание фосфатов, сульфатов, гидрокарбонатов. Из катионов на первом месте стоят Na+ и К+. Кроме того, имеется небольшое количество Mg2+ и Са2+. Содержание электролитов в желудочном соке зависит от скорости секреции. По мере увеличения скорости секреции желудочных желез при их стимуляции за счет преимущественной активации обкладочных клеток концентрация Н+, СГ и К+ в желудочном соке повышается, a Na+ и НСОз понижается. Содержание в желудочном соке Н+ и СГ зависит от уровня осмотического давления крови. Осмотическое давление желудочного сока выше, чем плазмы крови. Увеличение осмотического давления плазмы уменьшает объем желудочной секреции и повышает концентрацию в соке Н+ иСГ.
Органические компоненты желудочного сока представлены азотсодержащими веществами небелковой природы, мукоидами и белками.
Постоянное присутствие в желудочном соке азотсодержащих веществ небелковой природы (мочевина, креатинин, мочевая кислота и др.) обусловлено экскреторной функцией желудка, обеспечивающей выделение из крови в полость желудка продуктов азотистого обмена. Значение выделительной функции желудка состоит во временной разгрузке кровеносного русла от продуктов метаболизма, что облегчает экскреторную деятельность почек. При почечной недостаточности роль экскреторных процессов в желудке существенно возрастает, о чем свидетельствует значительное повышение содержания в желудочном соке азотсодержащих продуктов метаболизма.
Мукоиды формируют «видимую» и «невидимую» слизь («растворенный муцин»). Один из них — гастромукопротеид (внутренний фактор Кастла), продуцируемый добавочными клетками, предохраняет витамин В,2 от разрушения и обеспечивает его всасывание в тонкой кишке.
Содержание белков в желудочном соке колеблется в широких пределах, достигая 3 г/л. Особое значение для пищеварения имеют протеолитические ферменты.
В. Ферменты желудочного сока и их роль в пищеварении. Основным ферментативным процессом в желудке является начальный гидролиз белков до стадии альбумоз и пептонов с образованием небольшого количества аминокислот. Желудочный сок обладает высокой протеолитической активностью в широком диапазоне рН с наличием двух опти-мумов действия: при рН 1,5—2 и 3,2—3,5. Протеазы синтезируются главными клетками желудочных желез в форме неактивных предшественников ферментов — в виде пепсиноге-нов. Синтезированные на рибосомах проферменты накапливаются в виде гранул зимоге-нов и путем экзоцитоза переходят в просвет желудка, где под влиянием соляной кислоты происходит их активация — отщепление от пепсиногенов ингибирующих белковых комплексов, обладающих основными свойствами. При этом пепсиногены превращаются в пепсины. Активация пепсиногенов запускается соляной кислотой, а в дальнейшем протекает аутокаталитически под действием уже образовавшихся пепсинов. Пепсины являются эндопептидазами. В белковых молекулах они расщепляют пептидные связи, образованные группами фенилаланина, тирозина,триптофана и других аминокислот, в результате чего образуются главным образом полипептиды.
С помощью электрофореза из слизистой оболочки желудка выделено по меньшей мере 8 пепсиногенов. Пять из них (группа I) обнаруживаются только в слизистой оболочке фундального отдела желудка, а остальные пепсиногены (группа II) встречаются также в слизистой оболочке антральной части и начале двенадцатиперстной кишки. Пепсины, образующиеся из пепсиногенов обеих групп, проявляют протеолитическую активность только в кислой среде.
К основным протеолитическим ферментам желудочного сока относят пепсин А, га-стриксин, парапепсин (пепсин В).
Пепсин А — протеолитический фермент, гидролизующий белки с максимальной скоростью при рН 1,5—2. Активация профермента начинается при рН ниже 5,4 и достигает максимума при рН 2. Часть пепсиногена (1 %) переходит в кровеносное русло и выделяется с мочой (уропепсиноген).
Гастриксин (пепсин С) расщепляет белки при оптимуме рН 3,2—3,5. Пепсин А и гастриксин, вместе действуя на разные виды белков, обеспечивают 95 % протео-литической активности желудочного сока.
Пепсин В (парапепсин) — фермент, обладающий более выраженным жела-тиназным действием, чем пепсин А. Его активность угнетается при рН 5,6.
Способность пепсинов гидролизовать белки при широком диапазоне рН имеет большое значение для желудочного протео-лиза, который происходит при разном рН в зависимости от объема и кислотности желудочного сока, буферных свойств и количества принятой пищи, степени диффузии кислого сока в глубь пищевого содержимого. Наиболее интенсивный гидролиз белков происходит в непосредственной близости к слизистой оболочке желудка, где рН достигает 1,5—2. Проходящая перистальтическая волна сдвигает частично переваренный примукоз-ный слой пищевого содержимого к антральной части желудка, а его место занимает глубже расположенный слой пищи, на белки которого ранее действовали пепсины при более высоком рН. В зоне непосредственного контакта со слизистой оболочкой желудка белки повторно подвергаются пептическому перевариванию, но уже при низком рН. Такой циклически повторяющийся процесс повышает эффективность желудочного про-теолиза. Степень пептического переваривания в желудке определяется степенью гидро-
литического расщепления белка, при которой продукты его переваривания становятся растворимыми в воде.
Желудочный сок содержит также несколько непротеолитических ферментов. К ним относится л и з о ц и м, вырабатываемый клетками поверхностного эпителия, который придает соку бактерицидные свойства. Ж е-лудочная липаза у грудных детей расщепляет до 59 % эмульгированного жира грудного молока при рН 5,9—7,9. У взрослого человека желудочный сок обладает слабой липолитической активностью. В желудке нет секреторных клеток, вырабатывающих липазу. По-видимому, она секретируется железами желудка из крови. У р е а з а — фермент, расщепляющий мочевину при рН 8; освобождающийся при этом аммиак нейтрализует соляную кислоту.
Процессы гидролитического расщепления пищевых веществ в желудке обеспечивают преемственность их последующего переваривания в двенадцатиперстной кишке ферментами поджелудочного и кишечного соков.
Г. Желудочная слизь (муцин). 1. Состав и выработка. Важным органическим компонентом желудочного сока является слизь. Она представляет собой сложную динамическую систему коллоидных растворов высокомолекулярных биополимеров, которые относят к разряду мукоидных веществ. Мукоид-ный секрет вырабатывают клетки поверхностного эпителия слизистой оболочки желудка, добавочные клетки фундальных и ин-термедиарных желез, мукоидные клетки кар-диальных и пилорических желез. Мукоидные вещества любого происхождения представлены двумя основными типами макромолекул — гликопротеидами и протеогликанами.
Существует два вида желудочной слизи — нерастворимая («видимая») слизь и растворенная («невидимая») слизь. Нерастворимая слизь представляет собой высокогидратиро-ванный гель, дисперсной фазой которого являются гликопротеиды, протеогликаны, полисахариды и протеины. Слой видимой слизи толщиной 0,5—1,5 мм, выстилающий внутреннюю поверхность слизистой оболочки желудка, является наружным слоем слизистого барьера желудка. Его внутренний слой состоит из мукоидных веществ, расположенных с внутренней стороны апикальных мембран клеток покровного эпителия. Оба слоя слизистого барьера желудка прочно связаны коллоидными тяжами.
2. Функции желудочной слизи. Слизистый барьер желудка выполняет защитную функцию. Он препятствует непосредственному
контакту кислого желудочного сока со слизистой оболочкой, являясь непреодолимой преградой для обратной диффузии ионов водорода из полости желудка. Слизистый барьер желудка способен адсорбировать и ингибиро-вать ферменты, нейтрализовать соляную кислоту благодаря буферным свойствам «видимой» слизи, содержащей гидрокарбонаты. Адсорбционная способность нерастворимой слизи и ее антипептическая активность, обусловленная наличием сиаловых кислот, обеспечивает защиту желудка от самопереваривания. Гликопротеиды, входящие в состав «видимой» слизи, резистентны к протеолизу.
При нарушении слизистого барьера желудка под влиянием длительного воздействия желчных кислот, некоторых лекарств (сали-цилаты), масляной и пропионовой кислот, алкоголя, а также высокой концентрации соляной кислоты желудочного сока происходит обратная диффузия Н+ в клетки из просвета желудка, что может приводить к разрушению слизистой оболочки желудка. Нарушению защитной функции слизистого барьера и усилению секреции соляной кислоты в желудке способствует деятельность микроорганизмов Helicobacter pylori. В условиях нарушенного слизистого барьера и при наличии кислой среды в желудке возможно самопереваривание слизистой оболочки пепсином (пепти-ческий фактор язвообразования в желудке). Язвообразованию в слизистой оболочке желудка способствуют также уменьшение секреции гидрокарбонатов покровно-эпители-альными клетками и нарушение микроциркуляции.
Часть «видимой» слизи под влиянием физических и химических факторов удаляется с поверхности слизистой оболочки и переходит в желудочный сок в виде различных конгломератов — хлопьев, глыбок и нитей вместе с адсорбированными на них протеолити-ческими ферментами. Благодаря этому повышается эффективность протеолиза в желудке.
Кроветворная функция. Растворенная слизь продуцируется добавочными клетками фундальных желез и, возможно, другими клетками желудка. «Невидимая» слизь представляет сложный коллоидный раствор, в котором преобладают мукопротеиды. Один из них — гастромукопротеид (внутренний фактор Кастла) связывает в желудке витамин В,2 (внешний фактор кроветворения), поступающий с пищей, и предохраняет его от расщепления пищеварительными ферментами. В тонкой кишке комплекс гастромукопротеид — витамин Bn взаимодействует со специфическими рецепторами, после чего витамин
В12 всасывается в кровь, в которой с помощью транспортных белков-транскобалами-нов переносится к печени и костному мозгу. Витамин В,2 участвует в синтезе глобина и образовании в эритробластах нуклеиновых кислот. Отсутствие этого фактора приводит к развитию заболевания — железодефицитной анемии.
В составе нерастворимой и растворенной желудочной слизи содержатся антигены системы АВО.
Д. Соляная кислота желудочного сока и ее роль в пищеварении. Образование соляной кислоты требует значительных энергетических затрат со стороны железистого аппарата желудка. Клетки желудка, секретирующие слизь и пепсиногены, сходны с клетками аналогичных типов в других отделах желудочно-кишечного тракта. В то же время об-кладочные клетки обладают уникальной способностью продуцировать достаточно концентрированную соляную кислоту. В разгар желудочной секреции, вызванной приемом пищи или специфическими стимуляторами секреции (гастрин, гистамин), концентрация ионов водорода в желудочном соке в 3 млн раз выше, чем в крови. В секрете желудочных желез она достигает 150—170 ммоль/л, тогда как в крови — лишь 0,00005 ммоль/л. Это означает, что процесс образования НС1 в слизистой оболочке желудка происходит при наличии высокого градиента концентрации Н+, который создается в результате использования энергии клеточного метаболизма. Концентрация же ионов хлора, составляющая в крови 100 ммоль/л, увеличивается в желудочном соке только до 170 ммоль/л.
Согласно двухкомпонентной теории, об-кладочные клетки продуцируют НС1 постоянной концентрации, а возникающие в ходе секреторного процесса колебания кислотности желудочного сока определяются количественными взаимоотношениями одновременно функционирующих париетальных и мукоид-ных гландулоцитов и зависят от скорости желудочной секреции. Чем больше скорость отделения желудочного сока, тем выше его кислотность. При увеличении скорости секреции число активно функционирующих об-кладочных клеток возрастает, а мукоидных клеток существенно не меняется. Соответственно увеличивается количество продуцируемой обкладочными клетками НС1 постоянной концентрации, которая лишь в малой степени нейтрализуется щелочной слизью, вырабатываемой различными типами мукоидных клеток. При медленном отделении желудочного сока он в большей мере подверга-
ется нейтрализующему действию щелочной слизи, что приводит к понижению его кислотности.
Синтез НС1 в обкладочных клетках сопряжен с клеточным дыханием и является аэробным процессом. При гипоксии, в том числе вызванной недостатком кровообращения, а также при угнетении окислительного фосфорилирования секреция кислоты прекращается.
Существует множество гипотез механизма секреции НС1.
Полагают, что в механизме секреции НС1 об-кладочными клетками важная роль принадлежит ферменту карбоангидразе, которая в больших количествах содержится в обкладочных клетках. Угнетение карбоангидразной активности под влиянием специфического ингибитора ацетазоламида подавляет секрецию НС1 в желудке.
СС>2 образуется в обкладочных клетках в процессе метаболизма, а также поступает в их цитоплазму из крови. Под влиянием карбоангидра-зы из СО2 и Н2О образуется Н2СО3, которая диссоциирует на Н+ и НСОз. В результате повышения концентрации НСОз в цитоплазме они, согласно концентрационному градиенту, диффундируют через базальную мембрану в кровь в обмен на эквивалентное количество ионов хлора, которые поступают в цитоплазму обкладочных клеток и впоследствии активно секретируются в просвет канальцев. В разгар секреции концентрация НСОз в крови увеличивается, что повышает ее щелочной резерв.
Другим источником ионов водорода в обкладочных клетках является вода, которая диссоциирует на Н+ и ОН". Гидроксильные ионы остаются в цитоплазме, где при участии фермента карбоан-гидразы соединяются с СО2 и образуют НСОз, которые переходят в кровь в обмен на ионы хлора.
Протоны с помощью механизма первичного транспорта переносятся из цитоплазмы обкладочных клеток в просвет желудка через мембраны микроворсинок секреторных канальцев, в которых локализована Н/К-АТФаза. Этот фермент осуществляет эквивалентный обмен Н+ на К+. Кроме того, ионы Na+ первично активно реабсор-бируются из просвета секреторных канальцев в гиалоплазму с помощью специального натриевого насоса, локализованного в мембранах микроворсинок.
Таким образом, благодаря активной реабсорб-ции ионов К+ и Na+ из первичного париетального секрета концентрация Н+ в просвете канальцев возрастает. Одновременно с ионами водорода в просвет желудка первично активно секретируется (вопреки электрохимическому градиенту) СГ, причем в большем количестве, чем Н+.
Вода проходит через мембраны микроворсинок обкладочных клеток в просвет канальцев согласно осмотическому градиенту. Конечный париетальный секрет, поступающий в просвет канальцев, содержит НС1 в концентрации 155 ммоль/л, КС1 в концентрации 15 ммоль/л и
очень малое количество NaCl (3 ммоль/л). На электролитный состав конечного секрета оказывает влияние работа натрий-калиевого насоса, локализованного в базальной мембране обкладочных клеток, который обеспечивает первичный транспорт Na+ из цитоплазмы в кровь и поступление К+ в цитоплазму. В результате этого К+ диффундирует через мембрану микроворсинок в просвет секреторных канальцев. В настоящее время наиболее эффективным средством подавления кислотообразующей функции желудка при фармакотерапии язвенной болезни считаются блокато-ры Н/К-АТФазы, угнетающие деятельность «протонной помпы».
Функции соляной кислоты. Соляная кислота желудочного сока вызывает денатурацию и набухание белков. Тем самым она способствует их последующему гидролитическому расщеплению. Соляная кислота активирует пепсиногены и создает в желудке кислую среду, оптимальную для действия протеоли-тических ферментов. Она обеспечивает антибактериальное действие желудочного сока. Кроме того, НС1 участвует в регуляции секреторной деятельности пищеварительных желез, влияя на образование гастроинтести-нальных гормонов (гастрин, секретин). Она определяет продолжительность и интенсивность моторно-эвакуаторной деятельности желудка и двенадцатиперстной кишки, обеспечивающей эвакуацию желудочного химуса.
При функциональных или органических поражениях слизистой оболочки желудка об-кладочные клетки могут утрачивать способность к секреции НС1. Отсутствие соляной кислоты в желудочном соке неизбежно приводит к снижению протеолитической активности ферментов, к нарушению процессов денатурации и набухания белков, увеличению продолжительности пищеварения в желудке, снижению эффективности переваривания пищевых веществ в двенадцатиперстной кишке, расстройствам моторно-эвакуаторной функции желудка, а также может способствовать развитию патогенной микрофлоры и воспалительных процессов в желудочно-кишечном тракте.