Биохимия Р.Марри

щи. Некоторый запас фолиевой кислоты содержится

впечени. Истощение резервов может наступить че­ рез несколько месяцев для аскорбиновой кислоты и через несколько лет для витамина B,~ (также запа­ саемого в печени). Избыток витаминов этой группы

вобщем переносится хорошо, не считая побочных эффектов при введении больших доз никотиновой кислоты, аскорбиновой кислоты или пиридоксина.

Всасывание витамина BI2 требует присутствия

ствуют В липидах пищевых продуктов как животно­

го, так и растительного происхождения. Они перева­

риваются с жиром, всасываются в кишечнике

и включаются в хиломикроны. Вслед за этим вита­

мины данной группы переносятся (главным образом

в составе хиломикроновых ремнантов) в печень,

в которой сосредоточены основные запасы витами­

нов А, D и К. Главным местом резервирования вита­ мина Е служит жировая ткань. Жирорастворимые

примерно через 5 лет могут развиться симптомы его недостаточности. Витамин BI2 отсутствует в расти­

тельной пище, но он секретируется микроорганизма­

ми, обнаруживаемыми в кишечной флоре травояд­

ных животных, в частности жвачных, мясо и молоко

которых содержат этот витамин. Таким образом, ос­ новным источником витамина BI2 служат продукты животного происхождения. У вегетарианцев, не по­

лучающих соответствующие добавки, существует

риск развития недостаточности витамина B12• По­ скольку большинство водорастворимых витаминов

входит в состав одних и тех же пищевых продуктов,

недостаточность одного из них отмечается редко, и

у большинства больных наблюдаются симптомы множественного дефицита витаминов группы В.

Жирорастворимые витамины (А, О, Е и К) присут-

Недостаточность жирорастворимых витаминов

(в частности, витамина О, вызывающая рахит) на­

блюдается в основном у детей. Однако она может

развиваться и у взрослых (остеомаляция), в особен­

ности в сочетании с нарушениями всасывания липи­

дов. Некоторые болезни. связанные с метаболизмом

кофакторов, поддающиеся лечению специфическими

витаминами, перечислены в табл. 53.7.

ПОТРЕБНОСТЬ В МИНЕРАЛЬНЫХ

ВЕЩЕСТВАХ

Минеральные вещества, необходимые для осу­

ществления физиологических функций, могут быть

произвольно разделены на 2 группы: 1) макроэле­

менты, которые требуются в количествах, превы-

Таблица 53.7. Синдромы. поддающиеся лечению витамина­

ми. Примеры специфических нарушений метаболизма ви­ таминных кофакторов, которые поддаются коррекции вы­

сокими дозами витаминов. (From: Непnап R. Н., Stifel F. В.,

Green Н. L. Vitamin-deficient states and other related diseases. In: Disorders of the Gastrointestinal Tract; Disorders of the Liver; Nutritional Disorders. Dietschy J. М. (editor). Crune and Stratton, 1976.)

Витамин Болезнь Биохимический дефект

шающих 100 мг В сутки, И 2) микроэлементы, суточ­ ная потребность в которых не превышает 100 мг.

Соответствующие данные приведены в табл. 53.1. В табл. 53.8 суммированы сведения о свойствах ма­

кроэлементов, а в табл. 53.9-0 свойствах ми­

кроэлементов.

РЕКОМЕНДАЦИИ В ОБЛАСТИ ДИЕТЫ

Все требования к питанию должны быть направ­ лены на предотвращение заболеваний, связанных с пищевой недостаточностью, и на укрепление здо­

ровья. В основе неспособности удовлетворить эти требования почти всегда лежат невежество или эко­ номическая бедность. С другой стороны, некоторые распространенные заболевания связаны с избыточ­

ным потреблением каких-то пищевых продуктов.

Ожирение обычно отражает избыточное потребле­

ние пищи, богатой энергией, и часто сочетается

с развитием инсулин-независимого сахарного диабе­

та. Атеросклероз и ишемическая болезнь сердца, как правило, обусловлены приемом пищи, богатой об­

щим и насыщенным жиром. Развитие рака молочной

железы, толстого кишечника и простаты коррели­

рует с высоким потреблением жира. Поражение моз­

говых сосудов и гипертония ассоциируются с потре­

блением больших количеств соли.

Во многих странах мира созданы комитеты, кото­

рые занимаются разработкой рекомендаций по улучшению диеты человека. Эти рекомендации мо­

гут быть суммированы следующим образом: 1) в

энергии должно быть снижено; 2) диета должна включать меньше жиров и больше углеводов; 3) бо­

льшая часть углеводов должна поступать в орга­

низм в виде сложных yrлевоДОВ и меньшая часть - в

виде сахаров; 4) следует употреблять больше поли­

ненасыщенных жиров и меньше - насыщенных жи­

ров; 5) содержание холестерола и соли в диете дол­ жно быть минимальным; 6) количество пищевых во­ локон в рационе необходимо увеличить.

ПИЩЕВАРЕНИЕ

Большинство пищевых веществ поступает в орга­ низм в неусвояемой форме, поскольку они не могут

всасываться из пищеварительного тракта, пока не

распадутся на более мелкие молекулы. Эта дезинте­ грация природных пищевых веществ с образованием ассимилируемых форм и составляет процесс пищева­

рения.

Химические изменения, происходящие при пище­ варении, осуществляются под действием гидролити-

ческих ферментов пищеварительного тракта, кото­ рые катализируют гидролиз нативных белков до

аминокислот, крахмала - до моносахаридов, триа­

цилглицеролов-до моноацилглицеролов, глицеро­

ла и жирных кислот. В ходе этих процессов повышае­

тся также усвояемость минеральных веществ и вита­

минов, входящих в состав пищевых продуктов.

Природа и функции гормонов желудочно­ кишечного тракта подробно рассматриваются в гл. 52.

ПИЩЕВАРЕНИЕ В ПОЛОСТИ РТА

Переваривающее действие слюны

Слюна, секретируемая слюнными железами, на

99,5% состоит из воды. Она действует как смазы­ вающее средство при жевании и глотании. Добавле­

ние к сухой пище воды создает среду для растворе­ ния частиц пищи и для начала переваривающего дей­

ствия гидролаз. При жевании пища измельчается,

повышается ее растворимость и увеличивается пло­

щадь поверхности, подвергающейся ферментной

Питанuе, пищеварение и всасывание

Таблица 53.9. Главные микроэлементы (следовые элементы). Основные свойства

теряется со слущи­

вающимися клет­

ками и при крово­

течении

285

Источник 21

Продукты жи-

вотного

происхо-

ждения

Иодированная

соль, море­

продукты

Посуда Д:1Я при­

готовления

пищи

атаке. Слюна, кроме того, играет роль в экскреции некоторых лекарств (например, этанола и морфия), неорганических ионов, таких, как К+, Са2 +, НСО-3' тиоцианат (SCN-) и иод, а также иммуноглобулинов

(IgA).

Слюна обычно имеет рН 6,8, хотя этот показа­ тель может отклоняться в обе стороны от нейтраль­

ной величины Амилаза слюны осуществляет гидролиз крахмала'

и гликогена до мальтозы; этот процесс не играет ва­

жной роли в организме из-за кратковременности

действия фермента на пищу. Слюнная амилаза бы­ стро инактивируется при рН 4,0 (или ниже), так что

переваривание пищи, начавшееся в полости рта,

вскоре прекращается в кислой среде желудка. У мно­

гих животных слюнная амилаза вообще отсутствует.

Имеется сообщение о существовании липазы языка, секретируемой его дорсальной поверхностью (желе­ зы Эбнера).

ПИЩЕВАРЕНИЕ В ЖЕЛУДКЕ

Секрет желудка известен как желудочный сок.

Это прозрачная бледно-желтая жидкость, содержа­ щая 0,2--{),5% HCl и имеющая рН около 1,0. Желу­ дочный сок на 97-99% состоит из воды, остальное

составляют слизь, неорганические соли, пищевари­

тельные ферменты (пепсин и реннин) и липаза.

А. Соляная кислота. Источником HCl являются париетальные клетки желудка. Соляная кислота воз­

никает в ходе реакций, представленных на рис. 53.1.

Процесс аналогичен «хлоридному сдвигу», описан­

ному для эритроцитов. Он сходен также с механиз­ мами секреции Н+ почечными канальцами, посколь­

ку в обоих случаях источником Н+ служит Н~СОз.

образующаяся из Н2О и СО2 при участии карбоан­

.·идразы. Прием пищи часто сопровождается выделе­

нием щелочной мочи (<<щелочной поток») в резуль­ тате образования бикарбоната в процессе секреции соляной кислоты. Выделение Н+ в просвет желудка

представляет собой активный процесс, запускаемый

мембранной К+-АТРазой, которая в отличие от

Na+JK+-АТРазы нечувствительна к уабаину. нсо-з поступает в плазму в обмен на Cl-, и этот процесс

сопряжен с секрецией Н+ в просвет желудка.

При контакте с НС! белки в желудке денатури­

руются, утрачивая третичную структуру в результа­

те разрушения водородных связей. Это обусловли­ вает раскручивание полипептидной цепи и увеличи­ вает доступность белка для действия протеолитиче­ ских ферментов (протеаз). Низкий рН вызывает так­ же разрушение большинства микроорганизмов, по­

ступающих в желудочно-кишечный тракт.

Б. Пепсин. Основная пищеварительная функция же­

лудка заключается в том, что в нем начинается пере­

варивание белка. Пепсин продуцируется главными

клетками в виде неактивного зимогена, пепсиногена.

Пепсиноген активируется в пепсин ионами Н+, кото­

рые отщепляют защитный полипептид, «раскрывая» активный пепсин, а также самим пепсином, вызы­

вающим быструю активацию дополнительных мо­ лекул пепсиногена (аутокатализ). Пепсин преобра­

зует денатурированный белок в протеозы и затем в пептоны- большие полипептидные производные.

Он представляет собой эндопептидазу, поскольку

осуществляет гидролиз пептидных связей в составе

главной полипептидной структуры, а не N- или С­ концевых последовательностей, что характерно для

экзопептидаз. При этом фермент специфически ата­ кует пептидные связи, образуемые с участием арома­ тических аминокислот (например, тирозина) или ди­ карбоновых аминокислот (например, глутамата).

В. Реннин (химозин, сычужный фермент). Этот фер­

мент вызывает створаживание молока. Он чрезвы-

Карбоангидраза

~__ H+

к+

НСОЗ ....-+-------

Рис. 53.1. Образование соляной кислоты в желудке. "', К +-АТРаза.

чайно важен для процессов пищеварения у младен­

цев, поскольку предотвращает быстрый выход мо­ лока из желудка. В присутствии кальция реннин вы­

зывает необратимые изменения казеина молока, пре­

вращая его в параказеин, который затем подвергае­

тся действию пепсина. В желудке взрослых людей реннин, по-видимому, отсутствует. Он используется

при производстве сыра.

г. Липаза. Теплая среда желудка важна для перево­ да в жидкое состояние основной массы пищевых ли­

пидов; происходит их эмульгирование, которому

способствуют перистальтические сокращения желуд­ ка. Хотя в желудке присутствует липаза, способная гидролизовать триацилглицеролы с короткой или

средней цепью, липолитическое действие желудочно­

го сока не играет существенной физиологической ро­ ли. В то же время в желудке при низких значениях рН

может продолжаться действие ЛИllазы языка, кото­

рое сохраняется в течение 2-4 ч и способно обеспе­ чить переваривание примерно 30% пищевых триа­ цилглицеролов. Липаза языка более активна в отно­

шении триацишлицеролов, содержащих короткоце­

почечные жирные кислоты, и с большей специфично­

стью атакует эфирную связь в положении sn-3, чем в положении 1. В жире молока присутствуют корот­

коцепочечные жирные кислоты и жирные кислоты со

средней длиной цепи, имеющие тенденцию к эстери­

фикации в положении sn-3. Таким образом, молоч­ ный жир представляет собой особенно хороший суб­ страт для этого фермента. Высвобождаюшиеся гид­ рофильные короткоцепочечные жирные кислоты

всасываются стенкой желудка и поступают в ворот­

ную вену, тогда как длинноцепочечные жирные ки­

слоты растворяются в жировых каплях.

ПАНКРЕАТИЧЕСКОЕ И КИШЕЧНОЕ

ПИЩЕВАРЕНИЕ

Желудочное содержимое, или химус, в ходе пере­

варивания периодически поступает в двенадцати­

перстную кишку через пилорический клапан. Пан­

креатический и желчный протоки открываются

в двенадцатиперстную кишку внепосредственной

близости к пилорусу. Щелочное содержимое секрета

поджелудочной железы и желчи нейтрализует химус

и сдвигает его рН в щелочную сторону. Этот сдвиг рН необходим для проявления активности фермен­

тов панкреатического и кишечного сока, но он инги­

бирует дальнеitшее действие пепсина.

Желчь

Кроме многочисленных функций в межуточном обмене, печень в силу ее способности продуцировать желчь играет важную роль в пищеварении. Же:-чный пузырь, мешотчатый орган, примыкающий к пече­

ночному протоку, накапливает некоторое количе­

ство желчи, образуемой печенью в периоды между

приемами пищи. Во время пищеварения желчный пу­

зырь сокращается и быстро выбрасывает желчь

в тонкий кишечник через общий желчный проток.

Продукты секреции поджелудочной железы смеши­ ваются с желчью, поскольку попадают в общий

желчный проток чуть раньше его впадения в двенад­

цатиперстную кишку.

А. Состав желчи. Печеночная желчь отличается по составу от желчи, содержащейся в желчном пузыре. Последняя, как показано в табл. 53.1~, является бо­ лее концентрированной.

Б. Функции желчи.

1. Эмульсификация. Соли желчных кислот обладают

способностью значительно уменьшать поверхност­ ное натяжение. Благодаря этому они осуществляют

эмульгирование жиров в кишечнике, растворяют

жирны~ кислоты и нерастворимые в воде мыла. При­ сутствие желчи в кишечнике способствует заверше­

нию переваривания и всасывания жиров, а также вса­

сыванию жирорастворимых витаминов А, О, Е и К. При нарушении переваривания жира плохо перева­

риваются также другие пищевые вещества, потому

что жир обволакивает частицы пищи и препятствует действию на них ферментов. В этих условиях деяте­ льность кишечных бактерий приводит к активации

процессов гниения и образования газа.

2. Нейтрализация кислоты. Помимо своих пище­ варительных функций желчь, имеющая рН чуть вы­

ше 7, нейтрализует кислый химус, поступающий из

желудка, подготавливая его для переваривания в ки­

шечнике.

Таблица 53.10. Состав печеночной и пузырной желчи

3. Экскреции. Желчь- важный носитель экскрети­

руемых желчных кислот и холестерола, но она также

удаляет из организма многие лекарства, токсины,

желчные пиrменты и раЗJlliчные неорганические веще­

ства, такие, как медь, цинк и ртуть.

4. Растворимость холестерола в желчи; образование

желчных камней. Свободный холестерол нераство­

рим в воде и. следовательно, включается в мицеллы,

образуемые фосфатидилхолином и желчными соля­ ми. Более того, фосфатидилхолин, преобладающий

фосфолипид желчи, сам по себе нерастворим в вод­

ных системах, но он может быть переведен в раство­

римое состояние желчными солями в составе ми­

целл. Большие количества холестерола, присут­

ствующие в желчи человека, подвергаются солюби­

.лизации в этих водорастворимых смешанных мицел­

лах, что обеспечивает перенос холестерола в кишеч­

ник через желчный проток. Однако фактическая ра­

створимость холестерола в желчи зависит от соотно­

шения желчных солей, фосфатидилхолина и холесте­

рола. Она зависит также от содержания воды в жел­

чи, что особенно важно в случае разбавленной пече­

ночной желчи.

Используя систему треугольных координат (рис. 53.2), Редингер и Смолл сумели определить макси­

мальную растворимость холестерола в желчи из

желчного пузыря человека. Из чертежа видно, что любая точка в этой системе, находящаяся выше кри­

вой АВС, будет представлять желчь такого состава,

в которой холестерол окажется либо в состоянии перенасыщенного раствора. либо выпадет в осадок.

Можно полагать, что у больных желчнокаменной

болезнью в какой-то период жизни образуется ано­

мальная желчь, перенасыщенная холестеролом.

С течением времени различные факторы, например инфекция, могут выступать в качестве агентов, про­

воцирующих выпадение из перенасыщенной желчи

избытка холестерола в виде кристаллов. Если ново­ образованные кристаллы сразу не перенесутся с жел­ чью в кишечник, то они будут расти, образуя камни. Определение активности ключевых ферментов обра­

зования желчных кислот в печени пациентов с желч­

нокаменной болезнью показало, что синтез холесте­

рола у них повышен, а синтез желчных кислот сни­

жен, в результате чего возрастает концентрация хо­

лестерола в печени. Снижение активности 7а­

гидроксилазы может приводить к уменьшению энте­

рогепатического запаса желчных кислот, что служит

для печени сигналом к образованию еще больших

количеств холестерола. Желчь оказывается перегру­

женной холестеролом, который не может полностью

раствориться в смешанных мицеллах.

Основываясь на изложенных выше данных о ра­ створимости холестерола, была сделана попытка

разработать способ растворения желчных камней или предотвращения их дальнейшего образования

Две фазь. иnи боnее

(кристаnn", xonecTepona

и Мицеnл"РН'" жи.дкость)

в секрете присутствуют многие ферменты, неко­

торые из них секретируются В виде зимогенов.

А. TpвnCВR, хвмотрипсВR • эластаза. Протеолити­

ческое действие панкреатического секрета обуслов­

ливается тремя эндопептидазами - трипсином, хи­

мотрипсином И эластазой~ которые расщепляют бел­ ки и полипептиды~ поступающие из желудка, с обра­

зованием полипептидов, пептидов или тех и других.

Трипсин специфически действует на пептидные связи, образуемые основными аминокислотами, хи­

мотриnсин - на связи между остатками незаряжен­

Рмс. 53.2. Способ изображения трех основных компонен­ тов желчи (желчные кислоты, фосфатидилхолин и холесте­

рол) в треугольных координатах. Каждый КОМПQнент вы­

ражен в процентах общего количества (в молях) желчных солей. фосфатидилхолина и холестерола. Кривая отра­

жает максимальную растворимость холестерола в различ­

ных смесях желчных солей и фосфатидилхолина. Точка пересечения ПУНlCтирных линий соответствует нормальной

желчи (5% холестерола, 15% фосфатидилхолина и 80% желчных солей) и находится в зоне однофазной мицелляр­ ной жидкости. Желчь, которая по своему составу распола­

гается выше этой линии, должна содержать избыток холе­ стерола в виде перенасыщенного раствора либо осадка

(кристаллы или жидкие -кристаллы). (Reproduced. with per-

mission, from Redinger R. N. Small О. М. Bile composition, ы­ lе salt metabolism. and gallstones. Arch. Intern. Med., 1912, 130. 620. Copyright © 1912. Атепсап Medical Association.)

возможность специфического лечения больных с ре­ нтгеноплотными камнями в функционирующем желчном пузыре, поскольку это соединение обладает способностью инrибировать гидроксиметилrлута­

рил (ГМГ)-СоА-редуктазу в печени. что приводит

кснижению синтеза холecrерола.

s.метаболизм.eJI1IIIых lIIIПIевтов. Происхожде­

ине ж:елчныx пиrментов из гемоглобина обсуждается

вгл. 33.

зистой кишечника. Она гидролизует лизиновую пеп­

тидную связь в зимогене, высвобождая малый поли­

пептид, что приводит К разворачиванию молекулы

в активный трипсин. Образовавшийся трипсин дей­

ствует не только на новые молекулы трипсиногена,

но и на другие зимогены панкреатического секре­

та- химотрнпсиногеи, ороэластазу и прокарбоксв­

пептидазу- с высвобождением соответственно хи­ мотрипсина. эластазы и карбоКCllllelПВДазы.

Б. Карбоксиnеотидаза. Дальнейшее расщепление полипептидов. образовавшихся под действием эндо­ пептидаз, осуществляет экзопептидаза- карбок­ сипептидаза. которая атакует С-концевую пептид­ ную связь, высвобождая одиночные аминокислоты.

В. АмвЛаза. Крахмал-расщеlUIЯЮЩая активность

секрета поджелудочной железы обусловлена пан­ креатической а-амилазой. Она сходна по действию

самилазой слюны и гидролизует крахмал и гликоген

собразованием мальтозы. мальтотриозы [три а­

глюкозных остатка, связанные a(I-+4)-связями]. а такж.е смеси разветвленных (1-+ 6) олигосахаридов (а-декстрины), неразветвленных олигосахаридов

и некоторого количества глюкозы.

г. Липаза. Панкреатическая липаза действует на

поверхности раздела ж.ир--вода тонкоэмульгиро­

ванных липидных капель, образуемых в кишечнике

при механическом перемешивании в присутствии

Переварпавие секретом

поджелудочной железы

Секрет поджелудочной железы- это неклейкая

водянистая жидкость, сходная со слюной по количе­

ству воды. содержащая белок, а также органические и неорганические ионы (преимущественно Na +, к+,

НСОэ и CI-)- и, кроме того, малые количества Са2+, Zn2+, Нр()2"4 и s<Y.... Значение рН панкреатическо­

го секрета-отчетливо щелочное-7.5--8,О или

выше.

продуктов действия липазы языка, желчных солей,

колвпазы (белка, присутствующего в секрете подже­ лудочной железы), ФОСФОЛИПВДов и фосфолипазы А1 (также входящей в состав панкреатического секрета). Фосфолипаза А2 и колипаза секретируются в виде про-форм, и для их активации требуется триптиче­

ский гидролиз специфических пептидных связей. Для

проявления активности фосфолипазы А2 необходим

Са2+. В результате ограниченного гидролиза фосфо­ липазой А2 эфирной связи фосфолипидов В положе­ нии 2 (см. рис. 25.5) липаза связывается на поверх.но-