Содержимое желудка поступает в кишечник, а именно в двенадцатиперстную кишку. Она является отделом тонкой кишки (тонкого кишечника), в состав которой также входит тощая кишка (2-2,5м длиной) и подвздошная кишка (2,5-3,2м).
Двенадцатиперстная кишка является самой толстой при длине 25-30 см. На ее внутренней поверхности находится множество ворсинок, а в подслизистом слое - небольшие железы, секрет которых расщепляет белки и углеводы.
В полости двенадцатиперстной кишки располагается главный проток поджелудочной железы и общий желчный проток, здесь на пищу воздействует поджелудочный сок, желчь, а также кишечный сок. Именно здесь углеводы, жиры и белки перевариваются так, чтобы они могли быть усвоены организмом.
Сок поджелудочной железы
Поджелудочный сок также называют панкреатическим от латинского "pancreas" - поджелудочная железа. Она является второй по величине железой у человека длиной в 15 - 22см, весом - 60 - 100г. В ее состав входит две железы - экзокринная, синтезирующая 500 - 700 мл панкреатического сока, и эндокринная - вырабатывающая гормоны.
Панкреатический сок является прозрачной бесцветной жидкостью со щелочной реакцией с рН 7,8 - 8,4. Он начинает продуцироваться спустя 2-3 мин после потребления пищи, и продолжается этот процесс 6 - 14 часов. Самое длительное сокоотделение вызывает прием жирной пищи.
Ферменты сока поджелудочной железы
Расщепляющий белки фермент трипсин синтезируется клетками железы в неактивной форме (трипсиноген), делает его активным фермент кишечного сока энтерокиназа, в результате чего трипсин расщепляет белки до аминокислот.
Фермент липаза преобразует жиры в глицерин и жирные кислоты, его активность усиливает желчь.
В поджелудочном соке содержится также фермент амилаза, расщепляющий крахмал до дисахаридов, и мальтаза, преобразующая дисахариды в моносахариды.
Ферментный состав поджелудочного сока обусловлен характером . Установлено, что богатый жирами рацион увеличивает активность липазы в поджелудочном соке. Систематическое употребление углеводной пищи повышает активность амилазы, белковой пищи - фермента протеазы.
Таким образом, сок поджелудочной железы нейтрализует кислое содержимое в двенадцатиперстной кишке и расщепляет жиры, углеводы, белки, нуклеиновые кислоты посредством полостного пищеварения.
Желчь в пищеварении
Большая роль в отводится печени, самой крупной в организме железы. Она синтезирует и секретирует желчь, которая накапливается в желчном пузыре. Его объем составляет примерно 40 мл, но желчь здесь содержится концентрированная - темная с зеленоватым оттенком из-за большого количества желчных кислот и пигментов. По концентрации она превосходит печеночную желчь в 3-5 раз, поскольку из нее постоянно всасываются минеральные соли, вода и ряд других веществ.
Начинает поступать желчь в двенадцатиперстную кишку спустя 5-10 минут после приема пищи и завершается, когда последняя порция покидает желудок. Желчь останавливает действие желудочного сока, его ферментов.
Функции желчи:
- приводит в активное состояние фермент липазу, расщепляющий жиры;
- смешивается с жирами, образуя эмульсию и улучшая таким образом их расщепление, поскольку многократно повышается поверхность соприкосновения жировых частиц с ферментами;
- принимает участие во всасывании жирных кислот;
- повышает выработку панкреатического сока;
- активизирует перистальтику (моторику) кишечника.
Нарушения в синтезе желчи либо в ее поступлении в кишечник вызывают проблемы при переваривании и всасывания жиров.
В составе желчи содержатся жирные кислоты, жиры, желчный пигмент билирубин, холестерин, лецитин, муцин (слизь), мыла и неорганические соли.
Реакция желчи является слабощелочной. В сутки объем выделяемой желчи у взрослого человека составляет 500 - 1000 мл, довольно внушительное количество.
.jpg)
Кишечный сок
Внутренняя оболочка тонкого кишечника содержит специальные железы, вырабатывающие и секретирующие кишечный сок. Он дополняет своим действием процесс .
Кишечный сок является бесцветной жидкостью, мутноватой от примесей слизи и эпителиальных клеток. Он обладает щелочной реакцией и в его составе находится комплекс пищеварительных ферментов - свыше 20-ти (аминопептидаз, дипептидаз и т.д).
Виды пищеварения в тонком кишечнике
В кишечнике выделяют 2 вида пищеварения: полостное и пристеночное. Полостное пищеварение осуществляется ферментами в полости органа, пристеночное - ферментами, которые локализуются на слизистой внутренней поверхности тонкой кишки, причем здесь концентрация ферментов значительно выше. Этот вид пищеварения в тонком кишечнике также называется контактным или мембранным.
Контактное пищеварение (ферменты лактаза, мальтаза, сахараза) расщепляет дисахариды до моносахаридов и мелкие пептиды до аминокислот. Питательные вещества, измельченные в кишке в результате действия желчи и панкреатического сока, проникают в плотную кайму, образованную ворсинками кишечных клеток, куда крупные молекулы, а тем более бактерии не способны попасть.
В эту же зону клетки кишечника выделяют ферменты, и питательные вещества разделяются до элементарных составляющих - аминокислот, жирных кислот, моносахаридов, которые затем всасываются. Оба процесса - расщепления и всасывания в кровь осуществляются в рамках лимитированного пространства и довольно часто являют собой один взаимосвязанный процесс.
Всасывание в тонком кишечнике
Кишечник в состоянии всасывать за 1 час 2 - 3 л жидкости, которая содержит пищевые вещества, растворенные в ней. Это возможно благодаря большой общей всасывающей поверхности кишечника, значительному количеству складок и выпячиваний слизистой - ворсинок, в том числе, из-за особой структуры выстилающих кишечник эпителиальных клеток.
Поверхность этих клеток покрыта тончайшими нитевидными отростками (микроворсинками). Одна клетка содержит от 1600 до 3000 микроворсинок, внутри которых находятся микроканальцы. Ворсинки и в особенности микроворсинки расширяют всасывающую поверхность слизистой кишечника до громадной величины - 500 м2.
В результате процесса всасывания в тонком кишечнике полученные пищевые вещества проникают в кровь, но не в общий кровоток, иначе человек умер бы после первого же приема пищи. Вся кровь, которая направляется от желудка и от кишечника, накапливается в воротной вене и движется в печень, поскольку при расщеплении пищи образуются не только полезные соединения, но и побочные продукты - токсины, которые выделяются кишечной микрофлорой, лекарства и яды, содержащиеся в продуктах при уровне современной экологии. Кроме того, попадание сразу питательных компонентов в общее кровяное русло превзошло бы все допустимые пределы.
Печень не зря иначе именуют биохимической лабораторией организма, поскольку здесь обеззараживаются вредные соединения, кроме того, регулируется жировой, белковый и углеводный обмены.
Степень интенсивности работы печени определяется расходуемой энергией: при весе в 1,5 кг она потребляет 1/7 часть энергии организма. В течение одной минуты сквозь печень проходит фактически 1,5 литра крови, причем в сосудах органа содержится до 20% от общего объема крови.
В завершении процесса пищеварения в тонком кишечнике непереваренные остатки пищи из подвздошной кишки через клапан (сфинктер) попадают , где продолжается этот процесс.
Патология, которая характеризует широкий спектр нарушений всасываемости питательных компонентов при различных состояниях, называется синдромом нарушенного кишечного всасывания или мальабсорбцией. Это может быть любое заболевание, сопровождающееся проблемами расщепления и усвоения одного или более витаминов, минералов или микроэлементов в кишечнике. Чаще не расщепляются жиры, реже - белки, углеводы, калиевые и натриевые электролиты. Среди витаминно-минеральных элементов трудности с всасыванием чаще возникают с железом и кальцием.
Причин появления патологии много - от генетических до приобретенных. Прогноз терапии зависит от стадии и тяжести основного заболевания, своевременности диагностики.
Что такое синдром нарушенной всасываемости кишечником?
Синдром нарушения всасываемости полезных веществ в кишечник диагностируется при заболеваниях органов системы пищеварения. Чаще мальабсорбция проявляется в виде:
- дисахаридазного дефицита;
- целиакии;
- муковисцидоза;
- экссудативной энтеропатии.
Симптомокомплекс сопровождается расстройством всасываемости одного или нескольких питательных компонентов тонким кишечником, что ведет к нарушению обмена веществ. Вызвать заболевания могут:
- морфологические изменения в слизистой эпителия тонкого кишечника;
- нарушения систем продуцирования полезных ферментов;
- дисфункция моторики кишечника и/или транспортных механизмов;
- дисбактериоз кишечника.
Проблемы с всасываемостью могут быть обусловлены наследственностью. Проблемы с всасываемостью различают:
- Первичного типа, обусловленного наследственностью. Развивается при генетических изменениях в структуре слизистой эпителия тонкого кишечника и предрасположенности к ферментопатии. Первичной мальабсорбцией является редкое заболевание, характеризуемое врожденным дефицитом ферментов-переносчиков, которые продуцирует тонкая кишка. Эти вещества необходимы для расщепления с последующим всасыванием моносахаридов и аминокислот, типа триптофана. У взрослых часто синдром вызван наследственной непереносимостью дисахаридов.
- Вторичного или приобретенного типа. Нанести повреждения кишечнику могут перенесенные острые или хронические недуги любых органов брюшины. Поражения кишечника вызваны , глютеновой энтеропатией, болезнью Крона или Уиппла, экссудативной энтеропатией, дивертикулезом с дивертикулитом, опухолями тонкого кишечника, обширной резекцией. Усугубление мальабсорбции возможно при поражении органов желчеобразования, поджелудочной железы и ее функции внешней секреции. Синдрому характерно возникновение на фоне вовлечения тонкого кишечника в любой патологический процесс.
Причины заболевания
Нарушить процесс расщепления пищи с всасыванием необходимых компонентов в требуемом количестве может любой дефект, приведший к дисфункции системы пищеварения:
Симптомы
Со стороны кишечника симптоматика мальабсорбции проявляется:
- диареей;
- стеатореей;
- вздутием с урчанием;
- опоясывающими или приступообразными болями в области живота, характер которых зависит от причины, связанной с нарушением всасываемости;
- увеличением количества кашеобразного или водянистого кала со зловонным запахом, который при холестазе становится жирным или с вкраплениями жира, при стеаторее - обесцвечивается.
С боку ЦНС симптомы связаны с нарушениями в водно-электролитном обмене:
- общая слабость;
- апатичные состояния;
- сильные и быстрые переутомления.
Нарушениям всасываемости витаминов и минералов соответствуют специфичные симптомы в виде кожных проявлений:
- пересыхание кожного эпителия;
- образование пигментных пятен;
- простые или атопические дерматиты;
- точечное покраснение кожи;
- кровоизлияния под кожей.
Кроме прочего, у больных обнаруживается:
- отечность, асцит;
- выпадение волос;
- резкое снижение веса;
- боли в мышцах и судороги.
Диагностика
Анализы крови, мочи, кала позволяют нарисовать картину заболевания. При возникновении подозрений на развитие синдрома недостаточности всасывания первыми методами диагностирования являются общие анализы крови, кала, мочи:
- Анализ крови по анемичным признакам покажет дефицит железа или витамина В12, по удлинению протромбинового времени - недостаток по всасыванию витамина К.
- Биохимия крови укажет на количество витаминов, альбуминов.
- Исследование каловых масс, производимое путем проведения копрограммы. Анализ позволяет выявить присутствие волокон мышечной ткани, непереваренного жира и крахмала. Возможно изменение рН кала.
- Проба на стеаторею делается, когда подозревают нарушение всасываемости жирных кислот.
- Функциональные обследования, выявляющие нарушения абсорбции в кишечнике: D-ксилозные исследования и анализ Шиллинга для оценки всасываемости витамина В12.
- Бактериологическое исследование каловых масс.
- проводится с целью определения межкишечных анастомозов, дивертикул, стриктур, слепых петель, в которых могут формироваться свободные жидкости и газы.
- УЗИ, МСКТ и МРТ, которые в полной мере визуализируют органы брюшной полости, что облегчает диагностирование имеющихся патологий, вызывающих мальабсорбцию.
- Эндоскопическое исследование проб, взятых в тонкой кишке, для выявления болезни Уиппла, амилоидоза, лимфоангиоэктазии, а также для проведения гистологических и бактериологических тестов.
- Дополнительные исследования позволяют оценить состояние функций внешней секреции поджелудочной железы, диагностировать наличие/отсутствие лактозной недостаточности.
Всасывание - это физиологический процесс переноса веществ из просвета ЖКТ во внутреннюю среду организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость). Общее количество жидкости, реабсорбируемой ежедневно в ЖКТ, составляет 8-9 л (около 1,5 л жидкости употребляется с пищей, остальное количество - это жидкости секретов пищеварительных желез). Всасывание происходит во всех отделах пищеварительного тракта, но интенсивность этого процесса в различных отделах не одинакова. Так, в ротовой полости всасывание незначительно вследствие кратковременного пребывания здесь пищи. В желудке всасываются вода, алкоголь, небольшое количество некоторых солей и моносахаридов. Основным же отделом пищеварительного тракта, где всасываются вода, минеральные соли, витамины и продукты гидролиза веществ, является тонкая кишка. В этом отделе пищеварительного тракта уже через 1-2 мин после попадания пищевых субстратов в кишку они появляются в оттекающей от слизистой оболочки крови, а через 5-10 мин концентрация питательных веществ в крови достигает максимальных значений. Жидкость (около 1,5 л), поступившая с химусом в толстую кишку, практически всасывается в нем полностью.
Высокая всасывательная способность тонкой кишки объясняется ее строением: всасывающая поверхность увеличивается за счет складок и огромного количества ворсинок и микроворсинок эпителиоцитов. Существенное значение для обеспечения всасывания и транспорта питательных веществ имеют густая сеть кровеносных капилляров, располагающихся непосредственно под базальной мембраной энтероцитов, особая структура их эндотелия, позволяющая проникать через них крупным молекулам и надмолекулярными структурам. Всасывание осуществляется путем пассивного и активного энергозависимого транспорта веществ. К пассивному транспорту относятся: диффузия, осмос и фильтрация. Активный транспорт осуществляется против концентрационного градиента, требует затрат энергии за счет макроэргических фосфорных соединений и участия специальных переносчиков.
Всасывание (абсорбция) воды происходит по законам осмоса. Вода легко проходит через клеточные мембраны из кишечника в кровь и обратно в химус. Ежедневно в пищеварительный тракте пищеварительными соками у человека секретируется 20-30 г натрия. Кроме того, в норме ежедневно 5-8 г его потребляется с пищей, и в связи с этим тонкая кишка адсорбирует ежесуточно 25-35 г натрия. Всасывание натрия происходит через базальную и боковую стенки эпителиальных клеток в межклеточное пространство - это активный транспорт, катализирующийся соответствующей АТФазой. Движение ионов натрия вызывает проникновение воды в межклеточное пространство. Хлориды всасываются путем пассивной диффузии, ионы бикарбоната адсорбируются непрямым путем. Ионы кальция активно адсорбируются в основном в двенадцатиперстной и тощей кишках. Важными факторами, регулирующими всасывание кальция, являются паратгормонон и витамин D. Одновалентные ионы всасываются в больших количествах, чем двухвалентные.
Углеводы всасываются в тонкой кишке в виде моносахаридов (глюкоза, фруктоза, галактоза). Наиболее активно всасываются глюкоза и галактоза, однако их транспорт прекращается или существенно уменьшается, если блокирован активный транспорт натрия.
Большинство белков всасывается через мембраны эпителиальных клеток в виде дипептидов, трипептидов и свободных аминокислот. Энергия для транспорта большинства этих веществ обеспечивается натриевым ко-транспортным механизмом, подобным транспорту глюкозы (некоторые аминокислоты не требуют натриевого ко-транспортного механизма и переносятся специальными белками).
Жиры расщепляются с образованием моноглицеридов и жирных кислот. Их всасывание происходит в тонкой кишке при участии желчных кислот и сопровождается образованием мицелл, которые и захватываются мембранами энтероцитов. После захвата мембранной мицеллы желчные кислоты диффундируют обратно в химус и участвуют в абсорбции новых моноглицеридов и жирных кислот. Поступающие в цитоплазму энтероцита жирные кислоты и моноглицериды используются в ресинтезе триглицеридов и вместе с абсорбционными холестерином, фосфолипидами и белком объединяются к большие образования - глобулы, поверхность которых покрыта в-липопротеинами, синтезированными в эндоплазматическом ретикулюме энтероцита. Сформировавшаяся глобула путем экзоцитоза экскретируется в межклеточное пространство, откуда поступает в лимфу в виде хиломикронов. (3-липопротеиды способствуют проникновению глобул через клеточную мембрану. Около 90% всех жиров транспортируется в кровь через грудной лимфатический проток в виде хиломикронов. Небольшие количества (около 10%) жирных кислот с короткими пеночками всасываются непосредственно в портальную кровь раньше, чем они превратятся в триглицериды.
Вместе с жирными кислотами всасываются жирорастворимые витамины (A, D, Е, К). При нарушенном всасывании жиров развивается дефицит жирорастворимых витаминов.
Механизмы всасывания водорастворимых витаминов различны. Витамин С и рибофлавин переносятся путем диффузии. Фолиевая кислота всасывается в тощей кишке в коньюгированном виде. Витамин В12 соединяется с гастромукопротеином (внутренний фактор Кастда) и активно всасывается к подвздошном кишке.
Толстая кишка также обеспечивает всасывание воды и электролитов (5-7 л в сут.). В составе фекалий за сутки выделяется не более 100 мл жидкости. В основном процесс всасывания происходит в проксимальном отделе толстой кишки («абсорбционная ободочная кишка»). Дистальная часть толстой кишки выполняет депонируют) к функции и поэтому называется «депонирующей, ободочной кишкой». Через слизистую оболочку толстой кишки происходит всасывание ионов натрия, хлора и воды. Бикарбонаты, поступающие в просвет толстой кишки в обмен на равное количество хлора, способствуют нейтрализации кислых конечных продуктов жизнедеятельности бактерий в толстой кишке.
Функция отдела тонких кишок сводится к интенсивному перевариванию корма и всасыванию продуктов расщепления питательных веществ. Поступившее в кишечник содержимое желудка — химус - подвергается воздействию сока поджелудочной железы, желчи и кишечного сока.
Пожелудочный сок представляет собой бесцветную прозрачную жидкость щелочной (у овец слабокислой) реакции, очень богатую ферментами. В состав его входят ферменты трипсин, липаза (или стеапсин); амилаза, мальтаза, лактаза, химозин.
Трипсин и н действует на белки и расщепляет их до пептидов и даже до аминокислот. Выделяется этот фермент не всегда активным. Неактивная форма трипсина - трипсиноген - активируется ферментом кишечного сока - энтерокиназой.
Липаза (стеапсин) расщепляет все нейтральные жиры корма на глицерин и жирные кислоты.
Под влиянием амилазы и мальтазы крахмал распадается до виноградного сахара.
Лактаза расщепляет молекулу молочного сахара на две молекулы моносахаридов - глюкозу и галактозу. Таким образом, под влиянием поджелудочного сока все основные органические вещества корма - белки, жиры и углеводы - расщепляются на более простые составные части,"*которые растворимы и могут всасываться.
Секреция поджелудочного сока регулируется нервной системой. И. П. Павлов и его ученики доказали, что акт еды (безусловный рефлекс), а также вид и запах корма (условный рефлекс) уже через 2-3 минуты вызывают секрецию поджелудочного сока. Секреторным является блуждающий нерв, который передает возбуждение к железе от центра поджелудочной секреции, расположенного в продолговатом мозге.
У собак секреция продолжается обычно 10-12 часов. У животных с непрерывной секрецией желудочного сока (лошади, жвачные, свиньи) секреция поджелудочного сока также непрерывная.
Возбудителем секреции поджелудочного сока является не только нервная система, но и специальный гормон - секретин; этот гормон выделяется слизистой оболочкой тонкого кишечника под влиянием соляной кислоты желудочного сока. Секретин через кровь и симпатический нерв возбуждает нервно-железистый аппарат поджелудочной железы, чем и обусловлено длительное отделение поджелудочного сока, особенно у животных с непрерывной желудочной секрецией.
В верхнем отделе тонкого кишечника образуется гормон - панкреозимин, который стимулирует ферментообразовательную функцию поджелудочной железы.
Расщепление корма под влиянием ферментов поджелудочного сока во многом зависит от содержания в кишечнике желчи.
Желчь образуется непрерывно, но в просвет кишечника выделяется периодически, по мере поступления корма из желудка. Из составных частей желчи особого внимания заслуживают желчные кислоты и желчные пигменты. Желчные кислоты, особенно их соли, активно участвуют в процессах пищеварения. От желчных пигментов, образующихся в печеночных клетках при распаде пигмента крови гемоглобина, зависит цвет желчи. При сильном распаде красных кровяных клеток, что характерно для заболевания пироплазмозом, желчные пигменты откладываются в слизистых оболочках, отчего те приобретают желтый - желтушный - цвет. Желтуха бывает также при заболеваниях печени и тонкого кишечника.
В процессах пищеварения роль желчи сводится к следующему: 1) она усиливает действие ферментов поджелудочного и кишечного соков; 2) в присутствии желчи образуется устойчивая эмульсия жиров, что способствует соприкосновению липазы с жирами и ускоряет их переваривание; 3) желчные кислоты принимают активное участие во всасывании жирных кислот; 4) в среде желчи растворяются жирные кислоты и их соли; 5) желчь усиливает сокращения (перистальтику) кишечника.
Кишечный сок щелочной реакции бесцветный, в отличие от желудочного и поджелудочного соков, мутный от примесей слизи, клеток эпителия и микроорганизмов. В нем значительное количество ферментов: аминопептидаз, амилазы, мальтазы, сахаразы, липазы и энтерокиназы. Кишечный сок дополняет действие желудочного и поджелудочного соков. Аминопептидазы расщепляют полипептиды на аминокислоты. Сахараза, или инвертаза, действует на тростниковый сахар (сахарозу) и расщепляет его на глюкозу и фруктозу.
Возбудителями секреции кишечного сока являются вид, запах корма, акт еды, а также продукты расщепления белков, углеводов, соли жирных кислот (мыла), кислое содержимое желудка (химус), механические раздражения, вызываемые кормом. Регулирующее действие осуществляет нервная система. Кроме того, в слизистом отделе тонкого кишечника образуется гормон - энтерокринин, который возбуждает кишечные железы и стимулирует отделение не только жидкой части кишечного сока, но и ферментов.
Процессы всасывания. В тонком отделе кишечника всасывается основная масса переваренных питательных веществ корма, минеральных солей и воды. Этому способствует дифференцированное строение слизистой оболочки - макро- и микроворсинки, увеличивающие во много раз всасывающую поверхность.
Белки всасываются в виде аминокислот, углеводы - в виде моносахаридов, главным образом в соединении с фосфорной кислотой. У жвачных глюкозы всасывается сравнительно мало, так как большая часть углеводов уже в преджелудках доводится до летучих жирных кислот и в таком виде всасывается. Жиры всасываются в виде глицерина и омыленных жирных кислот. В клетках кишечной стенки из них снова синтезируется жир. По некоторым данным, всасываются также моно- и диглицериды и даже нерасщепленныи жир в виде тонкой эмульсии (хиломикроны). Продукты расщепления жиров всасываются почти исключительно (до 70%) в лимфу, продукты расщепления белков и углеводов - в кровь. Центральная нервная система регулирует процессы всасывания. Нервная система и гормон вилликинин усиливают сокращения ворсинок и тем самым способствуют процессам всасывания.
Под всасыванием понимается совокупность процессов, в результате которых компоненты пищи, содержащиеся в пищеварительных полостях, переносятся через клеточные слои и межклеточные пути во внутренние циркуляторные среды организма – кровь и лимфу. Главным органом всасывания служит тонкая кишка, хотя некоторые пищевые компоненты могут всасываться в толстой кишке, желудке и даже ротовой полости. Пищевые вещества, поступающие из тонкой кишки, с током крови и лимфы разносятся по всему организму и далее участвуют в интермедиарном (промежуточном) обмене. В сутки в желудочно кишечном тракте всасывается до 8–9 л жидкости. Из них приблизительно 2,5 л поступает с пищей и питьем, остальное – жидкость секретов пищеварительного аппарата.
Всасывание большинства пищевых веществ происходит после их ферментативной обработки и деполимеризации, которые происходят как в полости тонкой кишки, так и на ее поверхности за счет мембранного пищеварения.
Уже через 3–7 ч после приема пищи все ее основные компоненты исчезают из полости тонкой кишки. Интенсивность всасывания пищевых веществ в различных отделах тонкой кишки неодинакова и зависит от топографии соответствующих ферментативных и транспортных активностей вдоль кишечной трубки (рис. 2.4).
Различают два типа транспорта через кишечный барьер во внутреннюю среду организма. Это – трансмембранный (трансцеллюлярный, через клетку) и парацеллюлярный (шунтирующий, идущий через межклеточные пространства).
Основным типом транспорта является трансмембранный. Условно можно выделить два вида трансмембранного переноса веществ через биологические мембраны – это макромолекулярный и микромолекулярный. Под макромолекулярным транспортом понимается перенос крупных молекул и молекулярных агрегатов через клеточные слои. Этот транспорт прерывист и реализуется преимущественно посредством пино– и фагоцитоза, объединяемых названием «эндоцитоз».
За счет этого механизма в организм могут поступать белки, в том числе антитела, аллергены и некоторые другие соединения, значимые для организма.
Микромолекулярный транспорт служит основным типом, в результате которого из кишечной среды во внутреннюю среду организма переносятся продукты гидролиза пищевых веществ, преимущественно мономеры, различные ионы, лекарственные препараты и другие соединения, обладающие небольшой молекулярной массой. Транспорт углеводов через плазматическую мембрану кишечных клеток происходит в виде моносахаридов (глюкозы, галактозы, фруктозы и т. д.), белков – преимущественно в виде аминокислот, жиров – в виде глицерина и жирных кислот.
Во время трансмембранного движения вещество пересекает мембрану микроворсинок щеточной каймы кишечных клеток, поступает в цитоплазму, затем через базолатеральную мембрану – в лимфатические и кровеносные сосуды кишечных ворсинок и далее в общую систему циркуляции.
Цитоплазма кишечных клеток служит компартментом, образующим градиент между щеточной каймой и базолатеральной мембраной.
В микромолекулярном транспорте в свою очередь принято выделять пассивный и активный транспорт. Пассивный транспорт может происходить благодаря диффузии веществ через мембрану или водные поры по концентрационному градиенту, осмотическому или гидростатическому давлению. Он ускоряется благодаря движущимся через поры потокам воды, изменениям градиента pH, а также транспортерам в мембране (в случае облегченной диффузии их работа осуществляется без затраты энергии). Обменная диффузия обеспечивает микроциркуляцию ионов между периферией клетки и окружающей ее микросредой. Облегченная диффузия реализуется с помощью особых транспортеров – специальных белковых молекул (специфических транспортных белков), способствующих без затраты энергии проникновению субстанций через мембрану клеток за счет концентрационного градиента.
Активно транспортируемое вещество перемещается через апикальную мембрану кишечной клетки против своего электромеханического градиента с участием специальных транспортных систем, функционирующих по типу мобильных или конформационных транспортеров (переносчиков) с затратой энергии. Этим активный транспорт резко отличается от облегченной диффузии.
Транспорт большинства органических мономеров через мембрану щеточной каймы кишечных клеток зависит от ионов натрия. Это справедливо для глюкозы, галактозы, лактата, большинства аминокислот, некоторых конъюгированных желчных кислот, а также для ряда других соединений. Движущей силой такого транспорта служит градиент концентрации Na+. Однако в клетках тонкой кишки существует не только Ма+ зависимая транспортная система, но и Ма+ независимая, которая свойственна некоторым аминокислотам.
Вода всасывается из кишечника в кровь и поступает обратно по законам осмоса, но большая часть – из изотонических растворов кишечного химуса, так как в кишечнике гипер– и гипотонические растворы быстро разводятся или концентрируются.
Всасывание ионов натрия в кишечнике происходит как через базолатеральную мембрану в межклеточное пространство и далее в кровь, так и трансцеллюлярным путем. За сутки в пищеварительный тракт человека поступает с пищей 5–8 г натрия, 20–30 г этого иона секретируется с пищеварительными соками (т. е. всего 25–35 г). Часть ионов натрия всасывается вместе с ионами хлора, а также во время противоположно направленного транспорта ионов калия за счет Na+, К+ АТФазы.
Всасывание двухвалентных ионов (Са2+, Mg2+, Zn2+, Fe2+) происходит по всей длине желудочно кишечного тракта, а Си2+ – главным образом в желудке. Двухвалентные ионы всасываются очень медленно. Всасывание Са2+ наиболее активно происходит в двенадцатиперстной и тощей кишках с участием механизмов простой и облегченной диффузии, активируется витамином D, соком поджелудочной железы, желчью и рядом других соединений.
Углеводы всасываются в тонкой кишке в виде моносахаридов (глюкозы, фруктозы, галактозы). Всасывание глюкозы происходит активно с затратой энергии. В настоящее время уже известна молекулярная структура №+ зависимого транспортера глюкозы. Это белковый олигомер с высокой молекулярной массой и экстрацеллюлярными петлями, обладающий центрами связывания глюкозы и натрия.
Белки всасываются через апикальную мембрану кишечных клеток преимущественно в виде аминокислот и в значительно меньшей мере в виде дипептидов и трипептидов. Как и в случае с моносахаридами, энергия для транспорта аминокислот обеспечивается натриевым котранспортером.
В щеточной кайме энтероцитов существует по меньшей мере шесть Na+ зависимых транспортных систем для различных аминокислот и три – независимых от натрия. Пептидный (или аминокислотный) транспортер, как и транспортер глюкозы, представляет собой олигомерный гликозилированный белок с экстрацеллюлярной петлей.
Что касается всасывания пептидов, или так называемого пептидного транспорта, то в ранние сроки постнатального развития в тонкой кишке имеет место всасывание интактных белков. В настоящее время принято, что вообще всасывание интактных белков – процесс физиологический, необходимый для отбора антигенов субэпителиальными структурами. Однако на фоне общего поступления белков пищи преимущественно в виде аминокислот этот процесс имеет весьма малое нутритивное значение. Ряд дипептидов может поступать в цитоплазму трансмембранным путем, как и некоторые трипептиды, и расщепляться внутриклеточно.
Транспорт липидов осуществляется по другому. Образовавшиеся при гидролизе жиров пищи длинноцепочечные жирные кислоты и глицерин практически пассивно переносятся через апикальную мембрану в энтероцит, где ресинтезируются в триглицериды и заключаются в липопротеиновую оболочку, белковый компонент которой синтезируется в энтероците. Тем самым образуется хиломикрон, который транспортируется в центральный лимфатический сосуд кишечной ворсинки и по системе грудного лимфатического протока затем поступает в кровь. Среднецепочечные и короткоцепочечные жирные кислоты поступают в кровоток сразу, без ресинтеза триглицеридов.
Скорость всасывания в тонкой кишке зависит от уровня ее кровоснабжения (влияет на процессы активного транспорта), уровня внутрикишечного давления (влияет на процессы фильтрации из просвета кишки) и топографии всасывания. Сведения об этой топографии позволяют представить себе особенности дефицита всасывания при энтеральной патологии, при пострезекционных синдромах и других нарушениях желудочно кишечного тракта. На рис. 2.5 представлена схема контроля за процессами, происходящими в желудочно кишечном тракте.