Курс лекций по нормальной физиологии. Ю. И. Савченков. Красноярск Издво , 2012, 470 с
 Скачать 8.6 Mb.
|
27.3. Всасывание в желудочно-кишечном тракте: интенсивность всасывания в различных отделах, механизмы всасывания и опыты, их доказывающие; регуляция всасывания.Поверхность кишки покрыта ворсинками, которые играют важную роль в пищеварении и всасывании веществ в кишечнике. . После поступления кислого химуса в двенадцатиперстную кишку в слизистой оболочке кишечника появляется вещество (вилликинин), запускающее и поддерживающее сокращения ворсинок. Ворсинки кишечника в течение всего процесса пищеварения постоянно сокращаются и расслабляются. Благодаря этому они все время соприкасаются с новыми порциями химуса. Кроме того, ритмические сокращения ворсинок способствуют оттоку лимфы по центральным лимфатическим сосудам. Поверхность энтероцитов значительно увеличена за счет пальцевидных выростов, обращенных в просвет кишечника. Каждый вырост представляет одну микроворсинку, а их совокупность – щеточную каемку. Микроворсинки покрыты тонкими нитями – гликоколиксом. Гликокаликс состоит из мукополисахаридов. Часть пищеварительных ферментов находится в гликокаликсе, а другие связаны с мембраной энтероцита. Согласно концепции мембранного пищеварения ферменты, адсорбированные гликокаликсом гидролитически расщепляют макромолекулярные вещества до более мелких частей – олигомеров, а ферменты, связанные с мембраной энтероцитов, – до мономеров.. В мембране энтероцита рядом с ферментами расположены системы активного транспорта (переносчики), отвечающие за всасывание. Вследствие такой сложной функции поверхности энтероцита ее называют переваривающе-всасывающей поверхностью. Клетки кишечного эпителия очень быстро обновляются. Продолжительность жизни энтероцита около 3-4 дней. Ежедневно в просвет кишечника слущивается примерно 250 энтероцитов, что соответствует примерно 25 г белка. Большая часть продуктов распада энтероцитов вновь всасывается. Всасывание – это суммарное обозначение процессов переноса веществ через мембрану энтероцитов в межклеточное пространство, кровь и лимфу. . На самом деле способы переноса очень различны – активный транспорт с использованием энергии АТФ, разные виды диффузии, пиноцитоз. Всасывание происходит главным образом в тонком кишечнике, специально приспособленном для этой функции. Длина тонкого кишечника в целом у человека составляет около 2,8 м (30 см – ДПК, 120 см – тощая кишка и 130 см – подвздошная). Общая площадь поверхности кишечника равна примерно 200 м2 (Рис. 2). Особое значение имеет кровоток в кишечнике вообще и в его слизистой в частности. Во время приема пищи брыжеечный кровоток составляет 400 мл/мин, а в разгар пищеварения – 750 мл/мин. Всасывание белков. В тонком кишечнике с помощью ферментов поджелудочного и кишечного соков – трипсина, химотрипсина и карбокоипептидазы происходит гидролитическое расщепление полипептидов и олигопептидов до аминокислот. Гидролитическое расщепление олигопептидов на аминокислоты происходит на поверхности энтероцита с помощью карбоксипептидазы (мембранное пищеварение). Продукты расщепления белков олигопептиды и аминокислоты – всасываются в энтеропиты. В цитозоле энтероцитов имеются собственные пептидазы, которые расщепляют олигопептиды. Из энтероцитов аминокислоты всасываются в кровь. Перенос аминокислот в энтероциты из просвета кишечника происходит с помощью стереоспецифичных систем активного транспорта зависимых от Na+ . Считается, что пептидазы щеточной каемки расщепляют значительную часть олигопептидов только до ди- и трипептидов (40–60%). Окончательный же распад этих пептидов происходит в цитозоле. Белки всасываются в основном в кишечнике после их гидролиза до аминокислот. Всасывание различных аминокислот происходит с неодинаковой скоростью в различных отделах тонкой кишки. Быстрее других всасываются аргинин, метионин, лейцин, медленнее — фенилаланин, цистеин, тирозин и еще медленнее — аланин, серии, глютаминовая кислота. L-формы аминокислот всасываются интенсивнее, чем D-формы. Всасывание аминокислот из кишки в эпителиоциты через апикальные мембраны осуществляется активно с помощью переносчиков и со значительной затратой энергии фосфорсодержащих макроэргов. Количество аминокислот, всасывающихся пассивно путем диффузии, невелико. В апикальных мембранах эпителиоцитов существует несколько видов переносчиков аминокислот. Из эпителиоцитов аминокислоты транспортируются в межклеточную жидкость по механизму облегченной диффузии. Имеются данные о взаимосвязи транспорта аминокислот через апикальную и базальную мембраны. Большинство аминокислот, образующихся в процессе гидролиза белков и пептидов, всасывается быстрее, чем свободные аминокислоты, введенные в тонкую кишку. Между всасыванием различных аминокислот имеются сложные отношения, в результате которых одни аминокислоты могут ускорять и замедлять всасывание других аминокислот. Транспорт натрия стимулирует всасывание аминокислот. Из менее концентрированных растворов аминокислоты всасываются быстрее, чем из более концентрированных. Интенсивность всасывания аминокислот зависит от возраста (более интенсивно в молодом возрасте), уровня белкового обмена в организме, содержания в крови свободных аминокислот и ряда других факторов, от нервных и гуморальных влияний. Всасывание углеводов. В тонком кишечнике под действием амилазы поджелудочного и кишечного соков (амилаза связана с мембраной энтероцитов) крахмал или гликоген, не переварившиеся в верхних отделах ЖКТ, гидролизуются до мальтозы, глюкозы. Дисахариды сахароза, мальтоза и лактоза расщепляются ферментами тонкого кишечника сахаразой, мальтазой и лактазой до моносахаридов – глюкозы, фруктозы и галактозы. Глюкоза и галактоза попадают в энтеропиты с помощью переносчиков, функционирующих с помощью Na+. Манноза, фруктоза и пентозы попадают в клетки эпителия слизистой с помощью диффузии. Из энтероцитов моносахариды попадают в кровь воротной вены. Всасывание углеводов происходит в основном в тонкой кишке. Всасывание глюкозы и галактозы осуществляется путем активного транспорта через апикальные мембраны кишечных эпителиоцитов. Они обладают высокой избирательной способностью во всасывании различных углеводов. Транспорт моносахаридов, образующихся при гидролизе олигосахаридов, осуществляется с большей скоростью, чем всасывание моносахаридов, введенных в просвет кишки. Всасывание глюкозы (и некоторых других моносахаридов) через апикальные мембраны кишечных эпителиоцитов активируется транспортом натрия. Глюкоза в отсутствие натрия транспортируется через мембрану в 100 раз медленнее, а против градиента концентрации транспорт глюкозы в этом случае прекращается, что объясняется общностью их переносчика. Глюкоза аккумулируется в кишечных эпителиоцитах и в последующем транспортируется из них через базолатеральные мембраны в межклеточную жидкость и кровь по градиенту концентрации. Не исключается возможность и активного транспорта их глюкозы через базолатеральные мембраны. Всасывание фруктозы (и некоторых других моносахаридов) не зависит от транспорта натрия, происходит активно. Не исключают возможность и пассивного транспорта фруктозы через апикальные мембраны эпителиоцитов. Всасывание углеводов тонкой кишкой усиливается некоторыми аминокислотами, резко тормозится ингибиторами тканевого дыхания. Различные моносахариды в различных отделах тонкой кишки всасываются с неодинаковой скоростью. На всасывание сахаров влияют диета, многие факторы внешней среды, концентрация глюкозы в крови. Доказано изменение их транспорта под влиянием коры большого мозга, подкорковых структур, ствола головного мозга и спинного мозга. Парасимпатические нервные волокна усиливают, а симпатические тормозят транспорт углеводов из тонкой кишки. Всасывание глюкозы усиливается гормонами надпочечников, гипофиза, щитовидной железы, а также серотонином, ацетилхолином. Тормозит всасывание глюкозы соматостатин, в меньшей мере — гистамин. Всасывание жиров. В тонкий кишечник жиры поступают уже в эмульгированном виде, т.е. в виде мельчайших капелек, стабилизированных свободными жирными кислотами, моноглицеролами и желчными кислотами. Обычно считается, что желчные кислоты, точнее натриевые соли гликохолевой и таурохолевой кислот, отличные эмульгаторы. Поэтому они играют исключительно важную роль в усвоении не только триацилглицеролов, но вообще всех жирорастворимых веществ. В двенадцатиперстной кишке действуют ферменты: холестераза – расщепляет эфиры холестерина на жирные кислоты и свободный холестерин, фосфолипаза А – расщепляет фосфолипиды, липаза – расщепляет триглицериды. Продукты переваривания жиров проникают в энтероциты. В энтероцитах из них вновь образуются триглицериды. фосфолипиды и холестерин в виде эфиров, т.е. в связи с жирными кислотами. В клетках из длинноцепочечных жирных кислот и 2-моноглицеридов ресинтезируются триглицериды, которые в виде заключенных в белковую оболочку хиломикронов выходят в лимфу. Жирные кислоты с короткими или средними цепями поглощаются и переносятся в кровь непосредственно в этой форме. МГ - моноглицериды, ДГ - диглицериды, ТГ - триглицериды, ЖК - жирные кислоты. В энтероцитах часть жиров соединяется с белками, образуя хиломикроны и липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП). Хиломикроны и ЛПОНП выделяются энтероцитами в лимфатические сосуды и через грудной проток поступают в кровь. После приема жирной пищи содержание их в плазме возрастает настолько, что она приобретает характерный мутный «молочный» вид. Часть жиров из энтероцитов поступает через кровь в печень и там соединяется с белками, образуя два типа липопротеинов – липопротеины низкой плотности - ЛПНП и липопротеины высокой плотности – ЛПВП. Хиломикроны содержат 85–90% (по массе) триглицеролов и 2% белка. В ряду липопротеинов при повышении плотности содержание белка возрастает, а жиров уменьшается. В настоящее время считают, что изменение соотношения между липопротеинами разной плотности является одной из причин нарушения обмена веществ и возникновения склероза сосудов. Всасывание различных жиров зависит от их эмульгирования и гидролиза и наиболее активно происходит в двенадцатиперстной кишке и проксимальной части тощей кишки. В результате действия в полости кишки панкреатической липазы из триглицеридов образуются диглицериды, затем моноглицериды и жирные кислоты, хорошо растворимые в растворах солей желчных кислот. Кишечная липаза производит гидролиз липидов в зоне исчерченной каемки эпителиоцитов. Из моноглицеридов, жирных кислот с участием солей желчных кислот, фосфолипидов и холестерина в полости тонкой кишки образуются мельчайшие мицеллы (диаметром около 100 нм), которые переходят в кишечные эпителиоциты. При этом желчные кислоты мицелл остаются в полости кишки и всасываются в подвздошной кишке по механизму активного транспорта. В кишечных эпителиоцитах происходит ресинтез триглицеридов. Из них, а также из холестерина, фосфолипидов и глобулинов образуются хиломикроны — мельчайшие жировые частицы, заключенные в тончайшую белковую оболочку. Хиломикроны покидают эпителиоциты через базолатеральные мембраны, переходя в соединительные пространства ворсинок, а оттуда — в центральный лимфатический сосуд ворсинки, чему содействуют ее сокращения. Основное количество жира всасывается в лимфу, поэтому через 3—4 ч после приема пищи лимфатические сосуды наполнены большим количеством лимфы, напоминающей молоко и называемой потому млечным соком. В нормальных условиях в кровь поступает небольшое количество всосавшегося в кишечнике жира, представленного триглицеридами жирных кислот, молекулы которых содержат короткие углеводородные цепи. В кровеносные капилляры из эпителиоцитов и межклеточного пространства могут транспортироваться и растворимые в воде свободные жирные кислоты и глицерин. В целом же для всасывания жиров, молекулы которых содержат короткие и средние углеводородные цепи, образование в эпителиоцитах хиломикронов необязательно. Небольшое количество хиломикронов может поступать и в кровеносные сосуды ворсинок. Возможно всасывание нейтрального жира в виде молекулярных и мицеллярных растворов. Скорость гидролиза и всасывание липидов регулируются ЦНС. Парасимпатические нервы ускоряют, а симпатические замедляют всасывание липидов. Стимулируют их всасывание гормоны коркового вещества надпочечников, щитовидной железы и гипофиза, а также гормоны, вырабатываемые в двенадцатиперстной кишке — секретин и ХЦК. Всасывание других веществ. Жирорастворимые витамины А, Д, Е, К всасываются вместе с жирами. Витамин С и рибофлавин переносятся путем диффузии, витамин В12 соединяется с внутренним фактором желудочного сока и в таком виде активно всасывается в подвздошной кишке. Вода и натрий всасываются главным образом в верхних отделах тонкого кишечника. Всасывание различных веществ приурочено к определенным отделам пищеварительного тракта и осуществляется с помощью различных механизмов. Всасывание воды и минеральных солей. Вода поступает в пищеварительный тракт в составе пищи и выпиваемых жидкостей (2—2,5 л), секретов пищеварительных желез (6—7 л), выводится же с калом 100—150 мл воды. Все остальное количество воды всасывается из пищеварительного тракта в кровь, небольшое количество — в лимфу. Всасывание воды начинается в желудке, но наиболее интенсивно оно происходит в тонкой и особенно толстой кишке (за сутки около 8 л).Некоторое количество воды всасывается по осмотическому градиенту, хотя вода всасывается и при отсутствии разности осмотического давления. Основное количество воды всасывается из изотонических растворов кишечного химуса, так как в кишечнике гипер- и гипотонические растворы достаточно быстро концентрируются или разводятся. Активно всасываемые эпителиоцитами растворенные вещества «тянут» за собой воду. Решающая роль в переносе воды принадлежит ионам, особенно Na+, поэтому все факторы, влияющие на его транспорт, изменяют и всасывание воды. Ингибитор натриевого насоса оуабаин подавляет всасывание воды. Всасывание воды сопряжено и с транспортом сахаров и аминокислот. Так, подавление всасывания сахаров флорицином замедляет всасывание воды. Многие эффекты замедления или ускорения всасывания воды являются результатом изменения транспорта из тонкой кишки других веществ. За счет энергии, освобождаемой в тонкой кишке при гликолизе и окислительных процессах, усиливается всасывание воды. Наиболее интенсивно всасывание натрия и воды в кишке осуществляется при рН 6,8 (при рН 3 всасывание воды прекращается). Изменяют всасывание воды рационы питания. Увеличение в нем доли белка повышает скорость всасывания воды, натрия и хлора. Скорость всасывания воды изменяется в зависимости от гидратированности организма. Наркоз (эфиром и хлороформом), а также ваготомия замедляют всасывание воды. Доказано условно-рефлекторное изменение всасывания воды. На ее всасывание влияют многие гормоны желез внутренней секреции и некоторые гастроинтестинальные гормоны (снижают всасывание воды гастрин, секретин, ХЦК, ВИП, бомбезин, серотонин). За сутки в желудочно-кишечном тракте всасывается более 1 моля натрия хлорида. У человека натрий почти не всасывается в желудке, интенсивно всасывается в толстой и подвздошной кишке, в тощей кишке его всасывание значительно меньше. Натрий поступает из полости тонкой кишки в кровь как через кишечные эпителиоциты, так и по межклеточным каналам. Поступление ионов Na+ в эпителиоцит происходит по электрохимическому градиенту пассивным путем. Имеется также система транспорта ионов Na+, сопряженная с транспортом Сахаров и аминокислот, возможно, ионов С1- и НСО3-. Ионы Na+ из эпителиоцитов через их базолатеральные мембраны транспортируются активно в межклеточную жидкость, кровь и лимфу. Это обеспечивает возможность дальнейшего пассивного транспорта ионов Na+ через апикальные мембраны в эпителиоциты из полости кишечника. Различные стимуляторы и ингибиторы всасывания натрия действуют прежде всего на механизмы активного транспорта базолатеральных мембран эпителиоцитов. Интенсивность всасывания натрия зависит от рН кишечного содержимого и гидратации организма. Всасывание калия происходит в основном в тонкой кишке с помощью механизмов активного и пассивного транспорта по электрохимическому градиенту. Во всасывании калия роль активного транспорта мала, и он сопряжен с транспортом натрия в базолатеральных мембранах эпителиоцитов. Всасывание ионов хлора происходит в желудке и наиболее активно в подвздошной кишке по типу активного и пассивного транспорта. Пассивный транспорт ионов Сl- сопряжен с транспортом ионов Na+. Активный транспорт ионов Сl- осуществляется через апикальные мембраны, он сопряжен с транспортом ионов Na+ или обменом иона Сl- на ион НСОз-. Двузарядные ионы в пищеварительном тракте всасываются очень медленно. Так, в кишечник человека поступает ежесуточно 35 ммоль кальция, но только половина его всасывается. Он всасывается в 50 раз медленнее, чем ион Na+ , но быстрее, чем двузарядные ионы железа, цинка и марганца. Всасывание кальция совершается с участием переносчиков, активируется желчными кислотами и витамином D, соком поджелудочной железы, некоторыми аминокислотами, натрием, некоторыми антибиотиками. При недостатке кальция в организме его всасывание увеличивается, в чем большую роль могут играть гормоны щитовидной, паращитовидной желез, гипофиза и надпочечников. |