14.8. ВСАСЫВАНИЕ
14.8.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВСАСЫВАНИЯ
Всасывание - физиологический процесс переноса веществ из просвета пищеварительного тракта в кровь и лимфу. Следует отметить, что транспорт веществ через слизистую оболочку пищеварительного тракта постоянно происходит и из кровеносных капилляров в полость пищеварительного тракта. Если преобладает транспорт веществ из кровеносных капилляров в просвет пищеварительного тракта, результирующим эффектом двух разнонаправленных потоков является секреция, а если доминирует поток из полости пищеварительного тракта, - всасывание.
Всасывание происходит на всем протяжении пищеварительного тракта, но с разной интенсивностью в различных его отделах. В ротовой полости всасывание выражено незначительно ввиду кратковременности пребывания в ней пищи. Однако всасывающая способность слизистой оболочки рта отчетливо проявляется по отношению к некоторым веществам, в том числе лекарственным, что широко используется в клинической практике. Слизистая оболочка в области дна рта и нижней поверхности языка истончена, имеет богатое кровоснабжение, а всасывающиеся вещества поступают сразу в системный кровоток. В желудке всасываются вода и
растворимые в ней минеральные соли, алкоголь, глюкоза и в небольшом количестве аминокислоты. Основным отделом пищеварительного тракта, где происходит всасывание воды, минеральных веществ, витаминов, продуктов гидролиза пищевых веществ, является тонкая кишка. В этом отделе пищеварительного тракта исключительно высока скорость переноса питательных веществ. Уже через 1-2 мин после поступления пищевых субстратов в кишку питательные вещества появляются в крови, оттекающей от слизистой оболочки, а через 5-10 мин их концентрация в крови достигает максимальных значений. Часть жидкости (около 1,5 л) вместе с химусом поступает в толстую кишку, где почти полностью всасывается.
Строение тонкой кишки приспособлено для выполнения всасывательной функции. У человека поверхность слизистой оболочки тонкой кишки возрастает в 600 раз за счет круговых складок, ворсинок и микроворсинок и достигает 200 м 2 . Всасывание питательных веществ происходит главным образом в верхней части кишечных ворсинок. Существенное значение для транспорта питательных веществ имеют особенности организации микроциркуляции ворсинок. В основе кровоснабжения кишечных ворсинок лежит густая сеть капилляров, расположенных непосредственно под базальной мембраной. Характерными особенностями микроциркуляторного русла ворсинок являются высокая степень фенестрирования эндотелия капилляров и большой размер пор, что позволяет проникать через них довольно крупным молекулам. Фенестры располагаются в зоне эндотелия, обращенной к базальной мембране, что облегчает обмен между сосудами и межклеточными пространствами эпителия. После приема пищи кровоток возрастает на 30-130 %, причем повышенный приток крови всегда направлен к тому участку кишечника, где в данный момент находится основная масса химуса.
Всасыванию в тонкой кишке способствует также сокращение ее ворсинок. Благодаря ритмическим сокращениям кишечных ворсинок улучшается контакт их поверхности с химусом, а лимфа выдавливается из слепых концов лимфатических капилляров, что создает присасывающее действие центрального лимфатического сосуда.
У взрослого человека каждая кишечная клетка обеспечивает питательными веществами примерно 100 000 других клеток организма. Это предполагает высокую активность энтероцитов в гидролизе и всасывании пита-
тельных веществ. Всасывание веществ в кровь и лимфу осуществляется с помощью всех видов первичного и вторичного механизмов транспорта.
14.8.2. ВСАСЫВАНИЕ ВОДЫ, МИНЕРАЛЬНЫХ СОЛЕЙ И УГЛЕВОДОВ
А. Всасывание воды осуществляется согласно закону осмоса. Вода поступает в пищеварительный тракт в составе пищи и жидкостей (2-2,5 л), секретов пищеварительных желез (6-8 л), а выводится с калом всего 100- 150 мл воды. Весь остальной объем воды всасывается из пищеварительного тракта в кровь, небольшое количество - в лимфу. Всасывание воды начинается в желудке, но наиболее интенсивно оно происходит в тонкой и толстой кишке (за сутки около 9 л). Около 60 % воды всасывается в двенадцатиперстной кишке и около 20 % в подвздошной кишке. Слизистая оболочка верхних отделов тонкой кишки хорошо проницаема для растворенных веществ. Эффективный размер пор в этих отделах составляет около 0,8 нм, тогда как в подвздошной и толстой кишке - соответственно 0,4 и 0,2 нм. Поэтому, если осмолярность химуса в двенадцатиперстной кишке отличается от осмолярности крови, то данный параметр выравнивается в течение нескольких минут.
Вода легко проходит через клеточные мембраны из полости кишечника в кровь и обратно в химус. Благодаря таким перемещениям воды содержимое кишечника изото-нично по отношению к плазме крови. При поступлении в двенадцатиперстную кишку гипотонического химуса, обусловленного приемом воды или жидкой пищи, вода поступает в кровь, пока содержимое кишечника не станет изоосмотичным плазме крови. Напротив, при поступлении из желудка в двенадцатиперстную кишку гипертонического химуса вода переходит из крови в просвет кишки, благодаря чему содержимое также становится изотоничным плазме крови. В процессе дальнейшего продвижения по кишечнику химус остается изоосмотичным плазме крови. Вода перемещается в кровь вслед за осмотически активными веществами (ионы, аминокислоты, глюкоза).
Б. Всасывание минеральных солей. Всасывание ионов натрия в кишечнике происходит очень эффективно: из 200-300 ммоль Na + , ежедневно поступающих в кишечник с пищей, и 200 ммоль, содержащихся в составе пищеварительных соков, с калом выделяется
лишь 3-7 ммоль. Основная часть ионов натрия всасывается в тонкой кишке. Концентрация ионов натрия в содержимом двенадцатиперстной и тощей кишки близка к их концентрации в плазме крови. Несмотря на это, происходит постоянное всасывание Na + в тонкой кишке.
Перенос Na + из полости кишечника в кровь может осуществляться как через кишечные эпителиоциты, так и по межклеточным каналам. Na + поступает из просвета кишки в цитоплазму через апикальную мембрану энтероцитов согласно электрохимическому градиенту (электрический заряд цитоплазмы энтероцитов равен 40 мВ относительно наружной стороны апикальной мембраны). Перенос ионов натрия из энтероцитов в интерстиций и кровь осуществляется через базолатеральные мембраны энтероцитов с помощью локализованного там Na/K-насоса. Ионы Na + , K + и СГ перемещаются также по межклеточным каналам согласно законам диффузии.
В верхнем отделе тонкой кишки СГ всасывается очень быстро, главным образом согласно электрохимическому градиенту. В связи с этим отрицательно заряженные ионы хлора движутся от отрицательного полюса к положительному и поступают в интерсти-циальную жидкость вслед за ионами натрия.
НСОз, содержащиеся в составе панкреатического сока и желчи, абсорбируются непрямым путем. При всасывании Na + в просвет кишки секретируется Н + в обмен на Na + . Ионы водорода с НСО^ образуют Н 2 СО 3 , которая под действием карбоангидразы превращается в Н 2 О и СО 2 . Вода остается в кишечнике как часть химуса, а двуокись углерода абсорбируется в кровь и выводится через легкие.
Всасывание ионов кальция и других двухвалентных катионов в тонкой кишке происходит медленно. Са 2+ всасывается в 50 раз медленнее, чем Na + , но быстрее, чем другие двухвалентные ионы: магния, цинка, меди и железа. Поступающие с пищей соли кальция диссоциируют и растворяются в кислом содержимом желудка. Всасыванию подвергается лишь половина ионов кальция, преимущественно в верхнем отделе тонкого кишечника. При низких концентрациях Са 2+ всасывается путем первичного транспорта. В переносе Са 2+ через апикальную мембрану энтеро-цита участвует специфический Са 2+ -связы-вающий белок щеточной каймы, а транспорт через базолатеральные мембраны осуществляется с помощью локализованного там кальциевого насоса. При высокой концент-
рации Са 2+ в химусе он транспортируется путем диффузии. В регуляции всасывания в кишечнике ионов кальция важную роль играют паратгормон и витамин D. Стимулируют всасывание Са 2+ желчные кислоты.
Всасывание ионов магния, цинка и железа происходит в тех же отделах кишечника, что и Са 2+ , а Си 2+ , - преимущественно в желудке. Транспорт Mg 2+ , Zn 2+ и Cu 2+ происходит путем диффузии. Всасывание Fe 2+ осуществляется первично- и вторично-активно с участием переносчиков. При поступлении Fe 2+ в энтероцит они соединяются с апофер-ритином, в результате чего образуется ферри-тин, в форме которого железо депонирует в организме.
В. Всасывание углеводов. Полисахариды и дисахариды практически не всасываются в желудочно-кишечном тракте. Всасывание моносахаридов происходит в основном в тонкой кишке. С наибольшей скоростью всасывается глюкоза, а в период питания молоком матери - галактоза.
Поступление моносахаридов из полости тонкой кишки в кровь может осуществляться различными путями, однако при всасывании глюкозы и галактозы основную роль играет натрийзависимый механизм. В отсутствие Na + глюкоза переносится через апикальную мембрану в 100 раз медленнее, а при отсутствии градиента концентрации ее транспорт, естественно, полностью прекращается. Глюкоза, галактоза, фруктоза, пентоза могут всасываться путем простой и облегченной диффузии в случае их высокой концентрации в просвете кишечника, какая обычно возникает при употреблении богатой углеводами пищи. Быстрее других моносахаридов всасывается глюкоза.
14.8.3. ВСАСЫВАНИЕ ПРОДУКТОВ ГИДРОЛИЗА БЕЛКОВ И ЖИРОВ
Продукты гидролитического расщепления белков - свободные аминокислоты, ди- и три-пептиды всасываются главным образом в тонкой кишке. Основная масса аминокислот всасывается в двенадцатиперстной и тощей кишке (до 80-90 %). Только 10 % аминокислот достигает толстой кишки, где они расщепляются под действием бактерий.
Основным механизмом всасывания аминокислот в тонкой кишке является вторично-активный - натрийзависимый транспорт. Вместе с тем возможна и диффузия аминокислот согласно электрохимическому градиенту. Наличием двух механизмов транспорта
аминокислот объясняется тот факт, что D-аминокислоты всасываются в тонкой кишке быстрее, чем L-изомеры, поступающие в клетку путем диффузии. Между всасыванием различных аминокислот существуют сложные взаимоотношения, в результате которых транспорт одних аминокислот ускоряется, а других замедляется.
Интактные белковые молекулы в очень небольших количествах могут всасываться в тонком кишечнике путем пиноцитоза (эндо-цитоза). Эндоцитоз, по-видимому, не имеет существенного значения для усвоения белков, но может играть важную роль в переносе иммуноглобулинов, витаминов, ферментов из полости кишки в кровь. У новорожденных с помощью пиноцитоза происходит всасывание белков грудного молока. Таким путем в организм новорожденного с молоком матери поступают антитела, обеспечивающие невосприимчивость к инфекциям.
Всасывание продуктов расщепления жиров. Усвояемость жиров очень высока. В кровь всасывается свыше 95 % триглицеридов и 20-50 % холестерина. У человека при обычной диете с калом выделяется до 5-7 г жира в сутки. Основная масса продуктов гидролиза жиров всасывается в двенадцатиперстной и тощей кишке.
Образующиеся в результате взаимодействия моноглицеридов, жирных кислот при участии солей желчных кислот, фосфолипи-дов и холестерина смешанные мицеллы поступают на мембраны энтероцитов. Мицеллы в клетки не проникают, но их липидные компоненты растворяются в плазматической мембране и, согласно концентрационному градиенту, поступают в цитоплазму энтероцитов. Желчные кислоты мицелл, остающиеся в полости кишечника, транспортируются в подвздошную кишку, где подвергаются всасыванию по механизму первичного транспорта.
В кишечных эпителиоцитах происходит ресинтез триглицеридов из моноглицеридов и жирных кислот на микросомах эндоплазма-тического ретикулума. Из новообразованных триглицеридов, холестерина, фосфолипидов и гликопротеинов образуются хиломикро-ны - мельчайшие жировые частицы, заключенные в тончайшую белковую оболочку. Диаметр хиломикронов составляет 60-75 нм. Хиломикроны накапливаются в секреторных везикулах, которые сливаются с латеральной мембраной энтероцита, и через образующееся при этом отверстие выходят в межклеточное пространство, откуда по центральному лимфатическому и грудному протокам поступают в кровь. Основное количество жира
всасывается в лимфу. Поэтому через 3-4 ч после приема пищи лимфатические сосуды наполнены большим количеством лимфы, напоминающей молоко (млечный сок).
Жирные кислоты с короткими и средними цепями довольно хорошо растворимы в воде и могут диффундировать к поверхности энтероцитов, не образуя мицелл. Они проникают через клетки кишечного эпителия непосредственно в портальную кровь, минуя лимфатические сосуды.
Всасывание жирорастворимых витаминов (A, D, Е, К) тесно связано с транспортом жиров в кишечнике. При нарушении всасывания жиров угнетаются всасывание и усвоение этих витаминов.
является конечной целью процесса пищеварения и представляет собой транспорт пищевых компонентов из ЖКТ во внутреннюю среду организма (совокупность биологических жидкостей) – лимфу и кровь. Вещества всасываются в кровь, разносятся по организму и участвуют в обмене веществ.
Процесс всасывания питательных веществ происходит фактически во всех отделах пищеварительной системы.
Всасывание во рту
В составе слюны есть ферменты, которые расщепляют углеводы до глюкозы. Первый – птиалин или амилаза, производящий расщепление крахмала (полисахарида) до мальтозы (дисахарида). Второй фермент носит название мальтаза и должен расщеплять дисахариды до глюкозы. Но в связи с коротким периодом пребывания пищи в полости рта в течение 15 – 20 с, крахмал полностью не расщепляется до глюкозы, по этой причине всасывание фактически не осуществляется здесь, моносахариды только начинают всасываться. Свое пищеварительное действие слюна в большей степени проявляет в желудке.
Всасывание в желудке
В желудке всасывается некоторое количество аминокислот, частично глюкоза, больший объем воды и растворенных минеральных солей, хорошо всасывается алкоголь.
Всасывание в тонком кишечнике
Большая часть процессов всасывания пищевых веществ затрагивают тонкую кишку. Это объясняется во многом ее строением, поскольку оно хорошо адаптировано к всасывающей функции. Абсорбция питательных веществ как процесс обусловлена величиной поверхности, на которой она осуществляется.
Внутренняя поверхность кишки составляет порядка 0,65-0,70 м2, при этом ворсинки высотой 0,1-1,5 мм еще расширяют ее поверхность. Один квадратный сантиметр содержит 2 000-3 000 ворсинок, что увеличивает фактическую площадь до 4-5 м2, в два – три раза превышающую поверхность тела человека.
Кроме того, ворсинки имеют пальцеобразные выросты – микроворсинки. Они еще преумножают всасывающую поверхность тонкого кишечника. Между микроворсинками располагается значительное количество ферментов, которые участвуют в пристеночном пищеварении.
Такой вид расщепления пищевых веществ является очень эффективным для организма, в особенности для течения процессов всасывания.
Это объясняется следующим положением вещей. Кишечник содержит значительное количество микробов. Если бы процессы расщепления питательных веществ осуществлялись только в просвете кишки, микроорганизмы использовали бы большую часть продуктов расщепления, и в кровь всасывалось бы меньшее их количество. Микроорганизмы из-за размера не способны попасть в промежуток между микроворсинками, к месту действия ферментов, где производится пристеночное пищеварение.
Всасывание в толстом кишечнике
В полости толстого кишечника процесс всасывания затрагивает воду (50 – 90% по информации ряда авторов), соли, витамины и мономеры (моносахариды, жирные кислоты, глицерин, аминокислоты и др.).
Механизмы процесса всасывания
Каким образом происходит процесс всасывания? Различные вещества всасываются с помощью разных механизмов.
Законы диффузии. Соли, небольшие молекулы органических веществ, определенное количество воды попадают в кровь по законам диффузии.
Законы фильтрации. Сокращение гладкой мускулатуры кишечника повышает давление, это запускает проникновение некоторых веществ в кровь по законам фильтрации.
Осмос. Повышение осмотического давления крови ускоряет всасывание воды.
Большие энергетические затраты. Некоторые питательные вещества требуют для процесса всасывания значительных затрат энергии, среди них – глюкоза, ряд аминокислот, жирные кислоты, ионы натрия. В процессе опытов при помощи специальных ядов нарушали или прекращали энергетический обмен в слизистой оболочке тонкого кишечника, в результате процесс всасывания ионов натрия, глюкозы прекращался.
Всасывание питательных веществ требует усиления клеточного дыхания слизистой оболочки тонкой кишки. Это указывает на необходимость нормальной жизнедеятельности эпителиальных клеток кишки.
Сокращения ворсинок также содействуют всасыванию. Снаружи каждую ворсинку покрывает кишечный эпителий, внутри нее располагаются нервы, лимфатические и кровеносные сосуды. Гладкие мышцы, расположенные в стенках ворсинок, сокращаясь, выталкивают содержимое капилляра и лимфососуда ворсинки в более крупные артерии. В промежуток расслабления мышц мелкие сосуды ворсинок забирают раствор из полости тонкой кишки. Так, ворсинка функционирует как своеобразный насос.
В течение суток всасывается примерно 10 л жидкости, из них приблизительно 8 л являются пищеварительными соками. Всасывание питательных веществ осуществляется главным образом клетками кишечного эпителия.
Как регулируется всасывание питательных веществ?
Процесс всасывания питательных веществ координируется центральной нервной системой.
Задействована и гуморальная регуляция: витамин А усиливает всасывание жиров, витамин В – всасывание углеводов. Соляная кислота, аминокислоты, желчные кислоты интенсифицируют движение ворсинок, избыток угольной кислоты – замедляет его.
Процесс всасывания белков
Процесс абсорбции (всасывания) белков осуществляется в виде растворов воды и аминокислот капиллярами ворсинок. В процентном соотношении 50 – 60% конечных продуктов белка всасывается в двенадцатиперстной кишке, 30 % – в тонком кишечнике и 10% – в толстом.
Процесс всасывания углеводов
Углеводы всасываются в кровь в виде моносахаридов, фруктозы, глюкозы, в период лактации – галактозы.
Разные моносахариды располагают различной скоростью всасывания. Наибольшую скорость имеют глюкоза и галактоза, но их транспорт замедляется или блокируется, если отсутствуют соли натрия в кишечном соке. Они усиливают этот процесс, увеличивая скорость более чем в 100 раз. Кроме того, интенсивнее всасывание углеводов проходит в верхнем отделе кишечника.
Достаточно медленно углеводы всасываются в толстом кишечнике. Однако эту возможность применяют в лечебной практике в процессе искусственного питания пациента (питательные клизмы).
Процесс всасывания жиров
Жиры всасываются в виде жирных кислот и глицерина главным образом в лимфу в тонкой кишке. Продукты расщепления свиного жира и сливочного масла среди других жиров всасываются значительно легче.
Глицерин в процессе всасывания без труда проходит сквозь эпителий слизистой кишечника. Жирные кислоты в ходе данного процесса создают комплексы, растворимые мыла, соединяясь с солями и желчными кислотами. Пройдя через клетки эпителия кишечника, комплексы рушатся, жирные кислоты вновь объединяются с глицерином, образуя жир, который свойственен человеческому организму.
Процесс всасывания воды и солей
Абсорбция воды осуществляется по законам осмоса. Процесс всасывания воды начинается в желудке, но значительно более усиленно он протекает в кишечнике – 1 л в течение 25 мин. Вода всасывается в кровь, растворенные минеральные соли также, но скорость всасывания последних обусловливается их концентрацией в растворе.
Факультеты: лечебно-профилактический, медико-профилактический, педиатрический.
Углеводы – это многоатомные спирты содержащие оксогруппу.
По количеству мономеров все углеводы делят на: моно-, ди-, олиго- и полисахариды.
Моносахариды по положению оксогруппы делятся альдозы и кетозы.
По количеству атомов углерода моносахариды делятся на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и т.д.
Функции углеводовМоносахариды – углеводы, которые не гидролизуются до более простых углеводов.
Моносахариды:
· выполняют энергетическую функцию (образование АТФ).
· выполняют пластическую функцию (участвуют в образовании ди-, олиго-, полисахаридов, аминокислот, липидов, нуклеотидов).
· выполняют детоксикационную функцию (производные глюкозы, глюкурониды, участвуют в обезвреживании токсичных метаболитов и ксенобиотиков).
· являются фрагментами гликолипидов (цереброзиды).
Дисахариды – углеводы, которые гидролизуются на 2 моносахарида. У человека образуется только 1 дисахарид - лактоза. Лактоза синтезируется при лактации в молочных железах и содержится в молоке. Она:
· является источником глюкозы и галактозы для новорожденных;
· участвует в формировании нормальной микрофлоры у новорожденных.
Олигосахариды – углеводы, которые гидролизуются на 3 - 10 моносахаридов.
Олигосахариды являются фрагментами гликопротеинов (ферменты, белки-транспортёры, белки-рецепторы, гормоны), гликолипидов (глобозиды, ганглиозиды). Они образуют на поверхности клетки гликокаликс.
Полисахариды – углеводы, которые гидролизуются на 10 и более моносахаридов. Гомополисахариды выполняют запасающую функцию (гликоген – форма хранения глюкозы). Гетерополисахариды (ГАГ) являются структурным компонентом межклеточного вещества (хондроитинсульфаты, гиалуроновая кислота), участвуют в пролиферации и дифференцировке клеток, препятствуют свертыванию крови (гепарин).
Углеводы пищи, нормы и принципы нормирования их суточной пищевой потребности. Биологическая роль. В пище человека в основном содержатся полисахариды - крахмал, целлюлоза растений, в меньшем количестве - гликоген животных. Источником сахарозы служат растения, особенно сахарная свёкла, сахарный тростник.Лактоза поступает с молоком млекопитающих (в коровьем молоке до 5% лактозы, в женском молоке - до 8%). Фрукты, мёд, соки содержат небольшое количество глюкозы и фруктозы. Мальтозаесть в солоде, пиве.Углеводы пищи являются для организма человека в основном источником моносахаридов, преимущественно глюкозы. Некоторые полисахариды: целлюлоза, пектиновые вещества, декстраны, у человека практически не перевариваются, в ЖКТ они выполняют функцию сорбента (выводят холестерин, желчные кислоты, токсины и д.р.), необходимы для стимуляции перистальтики кишечника и формирования нормальной микрофлоры.
Углеводы - обязательный компонент пищи, они составляют 75% массы пищевого рациона и дают более 50% необходимых калорий. У взрослого человека суточная потребность в углеводах 400г/сут, в целлюлозе и пектине до 10-15 г/сут. Рекомендуется употреблять в пищу больше сложных полисахаридов и меньше моносахаров.
Переваривание углеводовПереваривание это процесс гидролиза веществ до их ассимилируемых форм. Переваривание бывает: 1). Внутриклеточное (в лизосомах); 2). Внеклеточное (в ЖКТ): а). полостное (дистантное); б). пристеночное (контактное).
Переваривание углеводов в ротовой полости (полостное)
В ротовой полости пища измельчается при пережёвывании и смачивается слюной. Слюна состоит на 99% из воды и обычно имеет рН 6,8. В слюне присутствует эндогликозидаза α-амилаза (α-1,4-гликозидаза), расщепляющая в крахмале внутренние α-1,4-гликозидные связи с образованием крупных фрагментов - декстринов и небольшого количества мальтозы и изомальтозы. Необходим ион Cl - .
Переваривание углеводов в желудке (полостное)
Действие амилазы слюны прекращается в кислой среде (рН <4) содержимого желудка, однако, внутри пищевого комка активность амилазы может некоторое время сохраняться. Желудочный сок не содержит ферментов, расщепляющих углеводы, в нем возможен лишь незначительный кислотный гидролиз гликозидных связей.
Переваривание углеводов в тонком кишечнике (полостное и пристеночное)
В двенадцатиперстной кишке кислое содержимое желудка нейтрализуется соком поджелудочной железы (рН 7,5-8,0 за счет бикарбонатов). С соком поджелудочной железы в кишечник поступает панкреатическая α-амилаза . Эта эндогликозидаза гидролизует внутренние α-1,4-гликозидные связи в крахмале и декстринах с образованием мальтозы (2 остатка глюкозы, связанные α-1,4-гликозидной связью), изомальтозы (2 остатка глюкозы, связанные α-1,6-гликозидной связью) и олигосахаридов, содержащих 3-8 остатков глюкозы, связанных α-1,4- и α-1,6-гликозидными связями.
Переваривание мальтозы, изомальтозы и олигосахаридов происходит под действием специфических ферментов - экзогликозидаз, образующих ферментативные комплексы. Эти комплексы находятся на поверхности эпителиальных клеток тонкого кишечника и осуществляют пристеночное пищеварение.
Сахаразо-изомальтазный комплекс состоит из 2 пептидов, имеет доменное строение. Из первого пептида образован цитоплазматический, трансмембранный (фиксирует комплекс на мембране энтероцитов) и связывающий домены и изомальтазная субъединица. Из второго - сахаразная субъединица. Сахаразная субъединица гидролизует α-1,2-гликозидные связи в сахарозе, изомальтазная субъединица - α-1,6-гликозидные связи в изомальтозе, α-1,4-гликозидные связи в мальтозе и мальтотриозе. Комплекса много в тощей кишке, меньше в проксимальнойи дистальной частях кишечника.
Гликоамилазный комплекс , содержит две каталитические субъединицы, имеющие небольшие различия в субстратной специфичности. Гидролизует α-1,4-гликозидные связи в олигосахаридах (с восстанавливающего конца) и в мальтозе. Наибольшая активность в нижних отделах тонкого кишечника.
β-Гликозидазный комплекс (лактаза) гликопротеин, гидролизует β-1,4-гликозидные связи в лактозе. Активность лактазы зависит от возраста. У плода она особенно повышена в поздние сроки беременности и сохраняется на высоком уровне до 5-7-летнего возраста. Затем активность лактазы снижается, составляя у взрослых 10% от уровня активности, характерного для детей.Трегалаза гликозидазный комплекс, гидролизует α-1,1-гликозидные связи между глюкозами в трегалозе - дисахариде грибов.Переваривание углеводов заканчивается образованием моносахаридов – в основном глюкозы, меньше образуется фруктозы и галактозы, еще меньше – маннозы, ксилозы и арабинозы.Всасывание углеводов Моносахариды всасываются эпителиальными клетками тощей и подвздошной кишок. Транспорт моносахаридов в клетки слизистой оболочки кишечника может осуществляться путём диффузии (рибоза, ксилоза, арабиноза), облегчённой диффузии с помощью белков переносчиков (фруктоза, галактоза, глюкоза), и путем вторично-активного транспорта (галактоза, глюкоза). Вторично-активный транспорт галактозы и глюкозы из просвета кишечника в энтероцит осуществляется симпортом с Na + . Через белок-переносчик Na + двигается по градиенту своей концентрации и переносит с собой углеводы против их градиента концентраций. Градиент концентрации Na + создаётся Nа + /К + -АТФ-азой.
При низкой концентрации глюкозы в просвете кишечника она транспортируется в энтероцит только активным транспортом, при высокой концентрации - активным транспортом и облегчённой диффузией. Скорость всасывания: галактоза > глюкоза > фруктоза > другие моносахариды. Моносахариды выходят из энтероцитов в направлении кровеносного капилляра с помощью облегченной диффузии через белки-переносчики.
По существу, все углеводы пищи всасываются в форме моносахаридов; только небольшие фракции всасываются в виде дисахаридов и почти не всасываются в форме больших углеводных соединений. Несомненно, количество глюкозы является самым большим из всасываемых моносахаридов. Считается, что она при всасывании обеспечивает более 80% всех углеводных калорий. Это происходит из-за того, что глюкоза является конечным продуктом переваривания большинства углеводов пищи, крахмала.
Оставшиеся 20% всасываемых моносахаридов составляют галактоза и фруктоза; галактоза извлекается из молока, а фруктоза является одним из моносахаридов, получаемых при переваривании тростникового сахара. Практически все моносахариды всасываются активным транспортом. Сначала обсудим всасывание глюкозы.
Глюкоза переносится натриевым котранспортным механизмом. Глюкоза не может всасываться при отсутствии натриевого транспорта через кишечную мембрану, поскольку всасывание глюкозы зависит от активного транспорта натрия.
В транспорте натрия через кишечную мембрану существуют два этапа. Первый этап: активный транспорт ионов натрия через базолатеральную мембрану эпителиальных клеток кишечника в кровь, соответственно снижающий содержание натрия внутри эпителиальной клетки. Второй этап: это снижение приводит к входу натрия в цитоплазму из просвета кишечника через щеточную каемку эпителиальных клеток посредством облегченной диффузии.
Таким образом, ион натрия объединяется с транспортным белком, но последний не будет переносить натрий во внутреннюю поверхность клетки до тех пор, пока сам белок не объединится с другим подходящим веществом, например с глюкозой. К счастью, глюкоза в кишечнике одновременно объединяется с тем же транспортным белком, и затем обе молекулы (ион натрия и глюкоза) переносятся внутрь клетки. Таким образом, низкая концентрация натрия внутри клетки буквально «проводит» натрий внутрь клетки одновременно с глюкозой. После того, как глюкоза окажется внутри эпителиальной клетки, другие транспортные белки и ферменты обеспечивают облегченную диффузию глюкозы через клеточную базолатеральную мембрану в межклеточное пространство, а оттуда - в кровь.
Итак, первично активный транспорт натрия на базолатеральных мембранах кишечных эпителиальных клеток служит главной причиной движения глюкозы через мембраны.
Всасывание других моносахаридов . Галактоза переносится почти тем же механизмом, что и глюкоза. Однако транспорт фруктозы не связан с механизмом переноса натрия. Вместо этого фруктоза переносится на всем пути всасывания благодаря облегченной диффузии через кишечный эпителий.
Большая часть фруктозы при входе в клетку становится фосфорилированной, затем превращается в глюкозу и до попадания в кровь транспортируется уже в форме глюкозы. Фруктоза не зависит от транспорта натрия, поэтому предельная интенсивность ее транспорта составляет только около половины транспорта глюкозы или галактозы.
Всасывание белков в кишечнике
Как объяснялось в наших статьях , большинство белков после переваривания всасываются в форме дипептидов, трипептидов и незначительное количество - в виде свободных аминокислот через мембрану эпителиальных клеток кишечника. Энергия для этого транспорта доставляется в основном механизмом натриевого котранспорта, аналогичного котранспорту глюкозы. Итак, большинство пептидов или молекул аминокислот связываются внутри клеточной мембраны микроворсинок со специфическим транспортным белком, который еще до начала транспорта должен связаться с натрием.
После связывания ион натрия движется внутрь клетки по электрохимическому градиенту и тянет за собой аминокислоту или пептид. Этот процесс называют котранспортом (или вторично активным транспортом) аминокислот и пептидов. Несколько аминокислот не нуждаются в этом механизме, а переносятся специальными мембранными транспортными белками, т.е. облегченной диффузией, так же, как и фруктоза.
На мембране эпителиальных клеток кишечника было найдено не менее пяти типов транспортных белков для переноса аминокислот и пептидов. Это многообразие транспортных белков необходимо в связи с многообразными свойствами связывания белков с различными аминокислотами и пептидами.
Глюкоза в организме выполняет роль топлива. Это главный источник энергии для клеток, и способность клеток функционировать нормально во многом определяется их способностью усваивать глюкозу. Она попадает в организм с пищей. Продукты питания расщепляются в желудочно-кишечном тракте до молекул, после чего глюкоза и некоторые другие продукты расщепления всасываются, а неусвоенные остатки (шлаки) выводятся с помощью выделительной системы.
Для того, чтобы глюкоза в организме усваивалась, некоторым клеткам нужен гормон поджелудочной железы – инсулин. Инсулин принято сравнивать с ключом, который открывает глюкозе дверь в клетку, и без которого она не сможет туда проникнуть. Если инсулина нет, большая часть глюкозы остается в крови в неусвоенном виде, а клетки при этом голодают и слабеют, а затем гибнут от голода. Такое состояние называется сахарным диабетом.
Часть клеток организма является инсулинонезависимыми. Это означает, что в них глюкоза усваивается напрямую, без инсулина. Из инсулинонезависимых клеток состоят ткани мозга, красных кровяных телец и мышц – вот почему при недостаточном поступлении глюкозы в организм (то есть при голоде) человек довольно скоро начинает испытывать затруднения с умственной деятельностью, становится анемичным и слабым.
Однако гораздо чаще современные люди сталкиваются не с недостатком, а с избыточным поступлением глюкозы в организм в результате переедания. Избыток глюкозы преобразуется в гликоген, своеобразный «консервный склад» клеточного питания. Большая часть гликогена хранится в печени, меньшая часть – в скелетных мышцах. Если человек длительно не принимает пищу, запускается процесс расщепления гликогена в печени и мышцах, и ткани получают необходимую глюкозу.
Если глюкозы в организме так много, что она уже не может быть использована ни на нужды тканей, ни утилизирована в гликогеновые депо, образуется жир. Жировая ткань также является «складом», но извлечь глюкозу из жира организму гораздо труднее, чем из гликогена, этот процесс сам требует энергии, вот почему похудеть так сложно. Если нужно расщепить жир, то желательно присутствие… правильно, глюкозы, для обеспечения энергозатрат.
Этим объясняется тот факт, что диеты для похудения должны включать в себя углеводы, но не любые, а трудноусваиваемые. Они расщепляются медленно, и глюкоза в организм попадает небольшими количествами, сразу используемыми на обеспечение нужд клеток. Легкоусваиваемые углеводы вбрасывают в кровь сразу чрезмерное количество глюкозы, ее так много, что она сразу подлежит утилизации в жировые депо. Таким образом, глюкоза в организме крайне необходима, но обеспечивать организм глюкозой необходимо разумно.
