Пищеварение

1. бСущность переваривания. Переваривание белков, углеводов, нуклеиновых кислот: последовательность переваривания, этапы переваривания в разных отделах ЖКТ. Переваривание липидов: последовательность переваривания, этапы переваривания в разных отделах ЖКТ, эмульгирование, образование мицелл.

Сущность процесса пищеварения заключается в механических, физико-химических и биологических процессах, которые обеспечивают расщепление сложных питательных веществ до мономеров и всасывание их в кровь и лимфу.

Переваривание белков начинается в желудке. Пепсин — важный фермент желудка, расщепляющий белки. Он наиболее активен при рН 2,0-3,0 и не активен при рН выше 5,0. Вследствие этого для проявления расщепляющего действия белка ферментом желудочный сок должен быть кислым. Железы желудка секретируют большое количество соляной кислоты. Эта кислота секретируется париетальными клетками желез при рН, равным приблизительно 0,8. К моменту, когда кислота смешивается с желудочным содержимым и секретом из некислотопродуцирующих железистых клеток желудка, рН уже составляет в среднем 2,0-3,0, что чрезвычайно благоприятно для активности пепсина. Одной из важных переваривающих особенностей пепсина является его способность переваривать белок коллаген. Коллаген — главная составляющая часть межклеточной соединительной ткани мяса; поэтому для расщепления белков мяса ферментами пищеварительного тракта прежде всего необходимо переварить коллагеновые нити. В связи с этим у индивида, у которого отмечается недостаток пепсина в желудочном соке, съеденное мясо хуже подвергается обработке другими пищеварительными ферментами и, следовательно, может хуже перевариваться. Пепсин только начинает процесс переваривания белка, обычно обеспечивая только 10-20% полного переваривания белков и превращение их в альбумозы, пептоны и мелкие полипептиды. Это расщепление белков происходит в результате гидролиза пептидной связи между аминокислотами.

Переваривание белков секретами поджелудочной железы. Переваривание белка преимущественно происходит в верхних отделах тонкого кишечника, в двенадцатиперстной кишке и тощей кишке под воздействием протеолитических ферментов, секретируемых поджелудочной железой. Частично расщепленные продукты белковой пищи, поступая в тонкий кишечник из желудка, подвергаются воздействию главных протеолитических панкреатических ферментов: трипсина, химотрипсина, карбоксиполипептидазы и проэластазы. Трипсин и химотрипсин расщепляют молекулы белка на небольшие полипептиды; карбоксиполипептидаза отщепляет отдельные аминокислоты от карбоксильного конца полипептидов. Проэластаза, в свою очередь, превращается в эластазу (под действием трипсина), которая затем переваривает эластические волокна, частично содержащиеся в мясных продуктах. Под действием панкреатического сока небольшой процент белков переваривается до аминокислот. Большинство белков расщепляется до дипептидов и трипептидов.

Переваривание белков пептидазами каёмчатых энтероцитов, встроенных в ворсинки тонкого кишечника. Заключительный этап переваривания белков в просвете кишечника обеспечивается каёмчатыми энтероцитами тонкого кишечника, которые покрыты ворсинками, преимущественно в двенадцатиперстной кишке и тощей кишке. В мембране каждой из этих микроворсинок содержатся многочисленные пептидазы, которые выступают над мембраной, где они взаимодействуют с кишечной жидкостью. Наиболее важны два типа пептидаз: аминополипептидаза и некоторые дипептидазы. Они доводят расщепление оставшихся крупных полипептидов до дипептидов, трипептидов и меньшего числа аминокислот. И аминокислоты, и дипептиды с трипептидами свободно транспортируются сквозь мембрану микроворсинок во внутреннюю часть энтероцита. Наконец, внутри цитозоля энтероцитов находятся другие многочисленные пептидазы, которые специфичны для оставшихся связей между аминокислотами. В течение нескольких минут практически все оставшиеся дипептиды и трипептиды перевариваются до конечной стадии в форме отдельных аминокислот; далее они выходят через другую сторону энтероцита, а отсюда — в кровь. Более 99% конечных продуктов переваривания белков, которые всасываются, являются одиночными аминокислотами. Очень редко происходит всасывание пептидов и чрезвычайно редко всасывается целая молекула белка. Даже крайне малое число всосавшихся молекул цельного белка может иногда вызывать серьезные аллергические или иммунологические нарушения.

Переваривание углеводов в ротовой полости и желудке. Когда пища пережевывается, она смешивается со слюной, которая содержит пищеварительный фермент птиалин (α-амилазу), секретирующийся в основном околоушными железами. Этот фермент гидролизует крахмал на дисахарид мальтозу и другие небольшие глюкозные полимеры. Однако в ротовой полости пища находится короткое время, и, вероятно, до акта глотания гидролизуется не более 5% крахмала. Тем не менее, переваривание крахмала иногда продолжается в теле и дне желудка еще в течение 1 ч до тех пор, пока пища не начнет перемешиваться с желудочным секретом. Затем активность амилазы слюны блокируется соляной кислотой желудочного секрета, т.к. амилаза как фермент в принципе не активна при снижении рН среды ниже 4,0. Несмотря на это, в среднем до 30-40% крахмала гидролизуется в мальтозу прежде, чем пища и сопутствующая ей слюна полностью перемешаются с желудочными секретами.

Переваривание углеводов в тонком кишечнике. Переваривание панкреатической амилазой. Секрет поджелудочной железы, как и слюна, содержит большое количество амилазы, т.е. он почти полностью схож в своих функциях с α-амилазой слюны, но в несколько раз эффективнее. Таким образом, не более чем через 15-30 мин после того, как химус из желудка попадет в двенадцатиперстную кишку и смешивается с соком поджелудочной железы, фактически все углеводы оказываются переваренными. В результате, прежде чем углеводы выйдут за пределы двенадцатиперстной кишки или верхнего отдела тощей кишки, они почти полностью превращаются в мальтозу и/или в другие очень небольшие полимеры глюкозы.

Гидролиз дисахаридов и небольших полимеров глюкозы в моносахариды ферментами кишечного эпителия. Каёмчатые энтероциты, выстилающие ворсинки тонкого кишечника, содержат четыре фермента (лактазу, сахаразу, мальтазу и α-декстриназу), способных расщеплять дисахариды лактозу, сахарозу и мальтозу, а также другие небольшие глюкозные полимеры на их конечные моносахариды. Эти ферменты локализованы в микроворсинках щеточной каемки, покрывающей энтероциты, поэтому дисахариды перевариваются сразу, как только соприкасаются с этими энтероцитами. Лактоза расщепляется на молекулу галактозы и молекулу глюкозы. Сахароза расщепляется на молекулу фруктозы и молекулу глюкозы. Мальтоза и другие небольшие глюкозные полимеры расщепляются на многочисленные молекулы глюкозы. Таким образом, конечными продуктами переваривания углеводов являются моносахариды, которые и всасываются в кровь.

Пищевые нуклеопротеины, попадая в организм человека, в желудке отщепляют белковый компонент и денатурируют под действием НСl желудочного сок. Далее полинуклеотидная часть этих молекул гидролизуется в кишечнике до мононуклеотидов.

В расщеплении нуклеиновых кислот принимают участие ДНК-азы и РНК-азы панкреатического сока, которые, будучи эндонуклеазами, гидролизуют макромолекулы до олигонуклеотидов. Последние под действием фосфодиэстераз панкреатической железы расщепляются до смеси 3'- и 5'-мононуклеотидов. Нуклеотидазы и неспецифические фосфатазы гидролитически отщепляют фосфатный остаток нуклеотидов и превращают их в нуклеозиды, которые либо всасываются клетками тонкого кишечника, либо расщепляются нуклеозидфосфорилазами кишечника с образованием рибозо- или дезоксирибозо-1-фосфата, пуриновых и пиримидиновых оснований.

Пищевые пурины и пиримидины не являются незаменимыми пищевыми факторами и очень мало используются для синтеза нуклеиновых кислот тканей. В энтероцитах обнаружена высокая активность ксантиноксидазы - фермента, который большую часть пуринов, поступающих в клетки, превращает в мочевую кислоту, удаляющуюся с мочой. Пиримидиновые основания, не успевшие поступить в энтероциты, под действием микрофлоры кишечника расщепляются до NH3, CO2, β-аланина и β-аминоизобутирата.

Переваривание жиров в кишечнике. Небольшое количество триглицеридов переваривается в желудке под действием лингвальной липазы, которая секретируется железами языка в ротовой полости и проглатывается вместе со слюной. Количество перевариваемых таким образом жиров составляет менее 10%, а потому не существенно.

Эмульгирование жиров желчными кислотами и лецитином. Первый этап переваривания жиров заключается в физическом разрушении капель жира на мелкие частицы, поскольку водорастворимые ферменты могут действовать только на поверхности капли. Этот процесс называют эмульгированием жиров, он начинается в желудке с перемешивания жиров с другими продуктами переваривания желудочного содержимого. Далее основной этап эмульгирования происходит в двенадцатиперстной кишке под влиянием желчи, секрета печени, который не содержит пищеварительных ферментов, однако содержит желчные кислоты и лецитин. Эти компоненты, в особенности лецитин, чрезвычайно важны для эмульгирования жиров. Полярные частицы желчных солей и молекул лецитина хорошо растворимы в воде, тогда как большая оставшаяся часть этих молекул хорошо растворима в жирах. Таким образом, жирорастворимые порции секрета печени растворяются в поверхностном слое жировых капель вместе с выступающей полярной частью. В свою очередь, выступающая полярная часть растворима в окружающей водной фазе, что значительно снижает поверхностное натяжение жиров и делает их также растворимыми. Фермент липаза является водорастворимым и может воздействовать только на поверхности жировых капель. Отсюда понятно, насколько значительна детергентная роль лецитина и желчных солей в переваривании жиров.

Всасывание жиров происходит в проксимальной части тонкого кишечника. Хорошо эмульгированные жиры могут частично всасываться через стенку кишечника без предварительного гидролиза. В этом случае фактором, лимитирующим этот процесс, по-видимому, является величина жировых капелек эмульсии, которая не должна превышать 0,5 мкм. Однако основная часть жира всасывается лишь после расщепления его панкреатической липазой на жирные к-ты и моноглицериды. Всасывание этих соединений происходит при участии желчи. В желчи содержатся соли желчных к-т и холестерин. Жирные к-ты и моноглицериды образуют с этими компонентами желчи мицеллы, состоящие из солей желчных к-т, холестерина, жирных к-т и моноглицеридов. Структура мицелл такова, что их гидрофобное ядро, состоящее из липидов, оказывается окруженным снаружи гидрофильной оболочкой из желчных к-т и холестерина. Размеры мицелл примерно в 100 раз меньше самых мелких эмульгированных жировых капель. Благодаря таким мелким размерам и наличию наружной гидрофильной оболочки мицеллы в водной среде находятся в виде р-ра, называемого мицеллярным. Относительно механизма всасывания жировых мицелл единой точки зрения нет. Признается возможность непосредственного проникновения мицелл в эпителиальные клетки ворсинок слизистой оболочки тонкого кишечника целой частицей путем так называемой мицеллярной диффузии без затраты энергии. В клетках ворсинок происходит распад мицеллярного комплекса, при этом желчные к-ты сразу же поступают в кровь и с током крови через систему воротной вены доставляются в печень, где снова поступают в желчь. С другой точки зрения, проникновение жировых мицелл внутрь эпителиальных клеток частично или полностью осуществляется путем пиноцитоза.

2. Регуляция желудочной секреции. Базальная и стимулированная желудочная секреция. Фазы желудочной секреции. Регуляция секреции соляной кислоты: роль местных и системных нервных и гуморальных факторов. Ацетилхолин, гастрин и гистамин их источники и механизмы действия. Факторы, тормозящие секрецию соляной кислоты. Регуляция секреции пепсиногена.

Различают базальную (голодную) и стимулированную (пищеварительную) секрецию. Секреция желудочного сока натощак составляет у взрослого человека 10 % того количества, которое образуется при максимальной стимуляции. Перерезка блуждающего нерва или удаление антрального отдела, содержащего G-клетки, приводит к прекращению базальной секреции, из чего следует, что она стимулируется гастрином и зависит от тонуса блуждающего нерва.

Фазы стимулированной желудочной секреции: мозговая (при виде, запахе пищи (условно-рефлекторный компонент) или при жевании (безусловно-рефлекторный компонент) (более 30% от общей секреции)); желудочная (возникает при соприкосновении пищевого содержимого со слизистой оболочкой желудка; стимулом являются продукты распада белка и растяжение стенки желудка) (более 50% от общей секреции); кишечная (с момента поступления химуса в двенадцатиперстную кишку; стимулом являются продукты распада белка) (5-10% от общей секреции).

Различают три механизма регуляции процессов пищеварения: гуморальный, нервный и местный (метасимпатический).

Центральные нервные (рефлекторные) механизмы: парасимпатические влияния (нейромедиатор ацетилхолин) усиливают секрецию соляной кислоты, симпатические (нейромедиатор адреналин) – снижают. Возбуждения симпатических и парсимпатических структур возникают условно-рефлекторно и безусловно-рефлекторно от различных отделов ЖКТ.

В гуморальной регуляции большую роль играют гастроинтестинальные гормоны. Основными гормонами, усиливающими секрецию соляной кислоты, являются гастрин и гистамин, а тормозящими секрецию – соматостатин (D-клетки желудка), ВИП (D-клетки желудка), секретин (S-клетки тонкого кишечника), ХЦК (I-клетки тонкого кишечника) и др.

Метасимпатическая регуляция – основа местных нервных и гуморальных влияний в ЖКТ.

Механизм секреции соляной кислоты париетальными клетками основан на трансмембранном переносе протонов и осуществляется Н+/К+ – АТФазой. Молекулы Н+/К+ – АТФазой встраиваются в мембрану секреторных канальцев париетальной клетки и переносят протоны водорода из клетки в просвет железы, обменивая их на ионы калия из внеклеточного пространства. Перенос осуществляется при гидролизе молекулы АТФ против градиента концентрации. Этому процессу предшествует выход из цитоплазмы париетальных клеток ионов хлора, таки образом в просвете секреторного канальца образуется соляная кислота. Н+/К+ – АТФазой создаёт значительный градиент протонов водорода, вследствие чего устанавливается большая разница в значении рН между цитоплазмой париетальной клетки и просветом секреторного канальца. В результате влияния факторов, усиливающих секрецию соляной кислоты, в париетальной клетке увеличивается концентрация цАМФ, которая способствует активации кальциевых каналов, что приводит к активации тубуловезикул, содержащих Н+/К+ – АТФазой.

Непосредственно стимулируют секрецию соляной кис­лоты обкладочными клетками холинергические волокна блуждаю­щих нервов, медиатор которых — ацетилхолин (AX) — возбужда­ет М-холинорецепторы мембран париетальных. Эффекты АХ и его аналогов блокируются атропином. Непрямая стимуляция клеток блуждающими нервами опосредуется также гастрином и гистамином.

Гастрин высвобождается из G-клеток, основное количество которых находится в слизистой оболочке пилорической части же­лудка. Высвобождение гастрина уси­ливается импульсами блуждающего нерва, а также местным меха­ническим и химическим раздражением пилорической части желудка. Хими­ческими стимуляторами G-клеток являются продукты переварива­ния белков — пептиды и некоторые аминокислоты. Если рН в антральной части желудка по­нижается, что обусловлено повышением секреции соляной кислоты железами желудка, то высвобождение гастрина уменьшается, а при рН 1,0 прекращается и объем секреции резко понижается. Таким образом, гастрин принимает участие в саморегуляции желу­дочной секреции в зависимости от величины рН содержимого антрального отдела. Гастрин в наибольшей мере стимулирует G-R-рецепторы па­риетальных клеткок и увеличивает выде­ление соляной кислоты.

Мощным химическим возбудителем секреции желудочных желез является гистамин. Под влиянием гистамина образуется желудочный сок, богатый соляной кислотой и бедный ферментами. Гистамин образуется в ECL-клетках слизистой обо­лочки желудка. Высвобождение гистамина обеспечивается гастрином. Гистамин стимулирует обкладочные клетки, влияя на Н2‑рецепторы их мембран и вызывая выделение большого количества сока высо­кой кислотности, но бедного пепсином.

Высвобождение некоторых из гормонов, приводящих к торможению секреции соляной кислоты, в соответст­вующих эндокринных клетках слизистой оболочки кишечника кон­тролируется свойствами химуса. В частности, торможение желу­дочной секреции жирной пищей в большой мере обусловлено влия­нием на железы желудка ХЦК. Повышение кислотности содержи­мого двенадцатиперстной кишки тормозит выделение соляной кис­лоты железами желудка. Торможение секреции осуществляется рефлекторно, а также вследствие образования гормонов двенадца­типерстной кишки.

Пепсиноген продуцируется главными клетками фундальных желёз желудка и активируется соляной кислотой, которую выделяют париетальные клетки желудка. Уровень секреции пепсиногенов в просвет желудка контролируется гормонами гастрином и гистамином, которые повышают уровень секреции главных и обкладочных клеток. Главные клетки слизистой оболочки желудка также являются своеобразным хранилищем, где пепсиногены накапливаются до начала процесса пищеварения. В мозговую фазу блуждающий нерв влияет на холинергические нейроны энтеральной нервной системы. Они же, в свою очередь, стимулируют главные клетки, выделяющие пепсиноген. В желудочную фазу низкий рН активирует местные рефлексы, которые усиливают секрецию пепсиногена, а также низкий рН желудка обеспечивает перевод пепсиногена в активную форму (пепсин). В кишечную фазу при переходе кислого содержимого в двенадцатиперстную кишку выделяется секретин, который повышает секрецию пепсиногена.

3. Переваривание в ДПК и её роль в процессе пищеварения.

Особенности пищеварения в ДПК:

1. Является основным звеном пищеварительного конвейера. Пищеварительный конвейер – закономерная последовательная цепь механической, физико-химической и химической деградации пищевых веществ и всасывания продуктов их гидролиза.

2. В ДПК происходит гидролитическое расщепление пищевых веществ до олигомеров и димеров.

3. Щелочная рН.

4. Пищеварительные соки: желчь, панкреатический сок, кишечный сок.

5. Хорошо выражена адаптация состава пищеварительных соков к составу принимаемой пищи.

6. Активно осуществляются процессы пристеночного пищеварения.

Функции ДПК:

1. Приведение pH поступающей из желудка пищевой кашицы к щелочному, не раздражающему более дистальные отделы тонкой кишки и пригодному для осуществления кишечного пищеварения. Именно в двенадцатиперстной кишке и начинается процесс кишечного пищеварения (подготовка пищи для переваривания в тонкой кишке).

2. Инициация и регулирование секреции панкреатических ферментов и желчи в зависимости от кислотности и химического состава поступающей в неё пищевой кашицы (химуса).

3. Поддержание обратной связи с желудком — осуществление рефлекторного открывания и закрывания привратника желудка в зависимости от кислотности и химизма поступающей пищевой кашицы, а также регулирование кислотности секретируемого в желудке сока через секрецию гуморальных факторов, влияющих на секреторную функцию желудка.

Например, гормон холицистокинин, вырабатываемый I-клетками двенадцатиперстной кишки, стимулирует секрецию ферментов ПЖ, тормозит секрецию соляной кислоты париетальными клетками желудка, тормозит моторику желудка, стимулирует моторику желчного пузыря и желчевыводящих путей, стимулирует моторику тонкой и толстой кишки.