Будь здоров » Симптоматика » Процессы переваривания и всасывания пищи протекают...

Процессы переваривания и всасывания пищи протекают...

Процессы переваривания и всасывания пищи протекают незаметно для здоро­вого человека до тех пор, пока не возникают какие-либо нарушения, приводящие к мальабсорбции. Для понимания механизмов этих нарушений необходимо рассмот­реть физиологию переваривания и всасывания пищи.


Синдром мальабсорбции характеризуется нарушением или неадекватным вса­сыванием питательных веществ в пищеварительном тракте. Мальабсорбция мо­жет быть вызвана дисфункцией желудка, тонкой кишки, печени или поджелудоч­ной железы. Например, постоперационные состояния (резекция желудка, тонкой кишки), повреждения слизистой оболочки кишечника (тропическая спру, глютен-зависимая нетропическая спру) и панкреатическая недостаточность нередко сопро­вождаются синдромом мальабсорбции. У таких больных часто отмечаются потеря массы тела и гиповитаминоз. Иногда больные жалуются на зловонный стул. Маль­абсорбция может быть опасной для жизни, если это состояние не компенсируется потреблением питательных веществ.


В данной главе разбираются физиологические механизмы всасывания и усво­ения питательных веществ. Обсуждаются основные причины развития мальабсорб­ции, а также проблемы, наиболее часто возникающие при данном синдроме.


Патофизиология


Переваривание


Жевание и слюноотделение


Жевание — это процесс, при котором в ротовой полости механически измель­чаются куски пищи, что повышает общую площадь поверхности для последующей химической обработки пищи. Эту функцию выполняют височно-нижнечелюстные суставы (ВНС), а также зубы, наличие которых определяет площадь жевательной поверхности. На процесс жевания влияют нарушения ВНС, например такие, кото­рые возникают при ревматоидном артрите. Больные с тяжелой патологией ВНС или не имеющие зубов часто ограничивают свою диету мягкой пищей, но даже не­смотря на это, они нередко страдают от недостаточности питания.


Секреция слюны, которая необходима для смачивания и формирования пи­щевого комка, очень важна для акта глотания, поскольку в слюне содержатся му­цины (гликопротеины слюны), обволакивающие пищевой комок. Слюна также со­держит амилазу (птиалин), участвующую в переваривании углеводов. Кроме того, слюна необходима для нормальной речи, служит растворителем вкусовых веществ, очищает полость рта, предотвращая скопление бактерий, и содержит бикарбонат­ный буфер, поддерживающий значение рН ротовой полости около 7.0. Слюноот­деление регулируется, в основном, вегетативной нервной системой, хотя существует и гуморальная регуляция (эстрогены, андрогены, глюкокортикоиды, пептидные гормоны). Наиболее сильным стимулятором слюноотделения являются вкусовые ощущения. Слюноотделение снижается ночью. Общий объем слюны, выделяемой за сутки, составляет около 1500 мл, и приблизительно 90 % ее вырабатывается око­лоушными и подчелюстными железами (рис. 6-1 А и Б). Секрет околоушных же­лез преимущественно серозный и содержит малое количество органических ком­понентов, а секрет подчелюстных желез — смешанный, включающий серозные и слизистые компоненты.


Слюна вырабатывается ацинарными клетками и модифицируется клетками протоков слюнных желез (рис. 6-2). Ацинарные клетки с помощью N +,К + - АТФазы на базолатеральном участке мембраны активно секретируют калий и бикарбонат, а в просвет ацинусов пассивно секретируют хлор. Клетки протоков изменяют состав слюны, реабсорбируя хлор и натрий и секретируя бикарбонаты и калий. Слюна, выделяющаяся в ротовую полость, содержит бикарбонаты и воду и является гипо­осмолярной. На окончательный состав слюны могут влиять скорость ее секреции и действие гормонов.


Ксеростомия является симптомом, развитие которого обусловлено недоста­точной секрецией слюны. Наиболее часто ксеростомию вызывают антихолинерги­ческие препараты и некоторые антидепрессанты. Ксеростомия также наблюдается при поражениях слюнных желез, например при болезни Шегрена или при радиа­ционном поражении (вследствие лучевой терапии опухолей головы и шеи). При ксеростомии из-за отсутствия смачивания ротовой полости нарушаются речь, гло­тание, пропадает ощущение вкуса.


Кислота и пепсин желудка. Измельчение и перемешивание пищи


В желудок пережеванная пища поступает через пищевод. Пищевые частицы подвергаются механической и химической обработке, превращаясь в гомогенную жидкую массу (химус), что улучшает процессы всасывания в тонкой кишке. Два главных процесса координируют пищеварение в желудке: секреция соляной кис­лоты и пепсиногена для химической обработки пищи, а также измельчение и пере­мешивание пищи, выполняемые специальными мышечными слоями. Кроме того, желудок вырабатывает внутренний фактор, являющийся обязательным кофакто­ром для всасывания витамина b12. В G-клетках антрального отдела желудка обра­зуется гастрин (пептид, стимулирующий секрецию кислоты).


Рис. 6-1. Локализация околоушных (А) и подчелюстных (Б) слюнных желез. (По: Akesson E. J„ LoebJ. A. Wilson-Pauwels L. eds. Thompson’s Core Textbook of Anatomy, 2nd ed. Philadelphia: J. B. Lippincott, 1990: 335, 370.)


Рис. 6-2. Схема секреторных отделов подчелю­стной железы. Секреторные элементы этой же­лезы представляют собой либо серозно-мукоидные ацинусы (Ас), либо мукоидные прото­ки (МТ) с серозно-мукоидными полулуниями (SDL). Оба типа секреторных структур соеди­няются относительно большими промежуточ­ными протоками (ID), полостными протоками (SD) и выводными протоками (ED). (По: John-son L. R. ed. Physiology of the Gastrointestinal Tract, 2nd cd. New York: Raven Press, 1987:774.)


Соляная кислота вырабатывается париетальными клетками, которые распо­лагаются в перешейке трубчатых желез (рис. 6-3) вместе с добавочными клетками желудка (преимущественно в дне и теле желудка). Трубчатые железы желудка по­гружены в микроскопические ямки слизистой оболочки желудка и секретируют компоненты желудочного сока в просвет желудка. Обкладочные клетки образуют кислоту с помощью механизмов активного транспорта: Н +,К + - АТФаза на апикаль­ной мембране клетки (рис. 6-4) выводит водородный ион из клетки, а ион калия поступает внутрь клетки. Париетальные клетки секретируют соляную кислоту с рН около 0.8, тогда как рН самой клетки составляет 7.2. На каждый секретируе­мый водородный ион образуется гидроксильный ион (ОН – ), который сразу же ре­агирует с СО 2 (катализируется карбоангидразой) с выделением бикарбоната и Н 2 О. Внутриклеточный бикарбонат на базолатеральном участке мембраны обменивается клеткой на внеклеточный Сl –. что увеличивает содержание внутриклеточного хлора, который транспортируется к апикальному участку мембраны и секретиру­ется вместе с водородом, образуя НС1. Желудок выделяет около 2 л жидкости в сутки. Хотя кислота не является абсолютно необходимой для переваривания пищи, она улучшает переваривание белков и всасывание железа, а также защищает от патогенных микроорганизмов, попадающих в организм с пищей.


Рис . 6-3. Трубчатая железа желудка. (По: ItoS. Winchester R. J. The final structure of the gastric mucosa in the bat. J. Cell. Biol. 16: 541,1963; Yamada Т. Alpers D. H. Owyang C„ Powell D. W. Silvcrstein F. E„ eds. Textbook of Castroenterology, 2nd ed. Philadelphia. B. Lippincott, 1995; 1: 297.)


Стимуляция секреции кислоты осуществляется посредством как нервных, так и гуморальных механизмов (рис. 6-5) и традиционно делится на три фазы. Данное деление на фазы связано не с самими механизмами стимуляции, а с источниками этой стимуляции или ингибирования секреции. Сложнорефлекторная фаза секре­ции желудочного сока вызывается видом, запахом и вкусом пищи и происходит че­рез влияние блуждающего нерва на париетальные клетки. Желудочная фаза секре­ции осуществляется механическим растяжением желудка пищей, которое воспри­нимается специальными рецепторами растяжения в стенке желудка и реализуется через рефлекторную дугу, включающую блуждающий нерв. На секрецию в данной фазе влияют такие специфические компоненты пищи, как пептиды, аминокислоты, кофеин, этанол, кальций, которые стимулируют выработку гастрина — сильнейше­го гуморального стимулятора секреции соляной кислоты. Кишечная фаза секреции желудочного сока связана с растяжением тонкой кишки химусом, а также с цирку-’ пирующими в крови аминокислотами.


Рис. 6-4. Транспорт ионов в пари­етальной клетке желудка. Апикаль­ный участок мембраны содержит Н+,К+-АТФазпый насос и каналы для транспорта К+ и Cl–. Базолате­ральный отдел мембраны имеет на­сосы для К+, белки, обменивающие Сl–/НСО3– и Na+/H+, а также Nа+,K+-АТФазный механизм, кото­рые поддерживают клеточный го­меостаз в состоянии покоя и при стимуляции секреции. (По: Yamada Т. Alpers D. В. Owyang С, Роwell D. W. Silverstein F. E. eds. Textbook of Gastroenterology, 2nd ed. Philadelphia: J. B. Lippincott, 1995; 1:312.)


В основании трубчатых желез в теле и дне желудка располагаются главные клетки, секретирующие пепсиноген. Пепсиноген накапливается в зимогенных гра­нулах и высвобождается в просвет желудка под действием стимуляции блуждаю­щим нервом (ацетилхолин) и, возможно, под действием пептидных гормонов, та­ких как гастрин и холецистокинин. В кислой среде пепсиноген аутокаталитически превращается в пепсин, обладающий в данной среде протеолитической активнос­тью. Под влиянием пепсина происходит начальный этап переваривания белков в желудке, особенно разрушение коллагена. Пептиды, образующиеся при расщепле­нии белков пепсином, стимулируют выработку гастрина и холецистокинина, что является важным звеном в координации регуляции переваривания, необходимого для последующей абсорбции. Кроме того, кислый химус, поступая в тонкую киш­ку, стимулирует выработку не только холецистокинина, но также и секретина — гормона, способствующего образованию желчи и поджелудочного сока, богатых би­карбонатами. Липаза желудка, вырабатываемая клетками дна желудка, не играет существенной роли в катаболизме пищевых жиров.


Желудок также выполняет функции депонирования и перемешивания пищи. Стенка желудка имеет три слоя мышц: наружный — продольный, средний — цир­кулярный и внутренний — косой. Циркулярный слой неравномерен: в дистальном отделе тела желудка и в антральной его части имеет большую толщину по сравнению с проксимальным отделом желудка. С помощью этих мышц желудок удержи­вает пищу. В момент, когда происходит механическая стимуляция глотки или пи­щевой комок растягивает пищевод, проксимальные отделы желудка (тело и дно) расслабляются для приема пищи (объемная релаксация). Этот процесс также ре­гулируется блуждающим нервом. Растяжение желудка большими объемами пищи стимулирует перистальтические сокращения антрального отдела и проталкивание пищи к привратнику и двенадцатиперстной кишке. Проглоченные твердые части­цы измельчаются до размеров меньше 1 мм, что увеличивает соотношение пло­щадь—масса пищевых частиц и облегчает действие ферментов в тонкой кишке, приводя к более эффективному перевариванию. В желудке происходит избиратель­ная задержка крупных частиц (желудочное «просеивание») и их измельчение, что предотвращает нарушение абсорбции питательных веществ. Измельчение и про­сеивание в желудке осуществляется за счет сокращения антрального отдела, с си­лой проталкивающего химус в направлении привратника, и столь же сильного об­ратного движения химуса при закрытии привратника. Эти движения разбивают крупные частицы химуса, если они не проходят в привратник, и позволяют мелким частицам (< 1 мм) пройти в двенадцатиперстную кишку. Пища, богатая питатель­ными веществами, задерживается в желудке для более тщательной обработки и лучшего всасывания в тонкой кишке, что регулируется кишечно-желудочным реф­лекторным механизмом. Углеводные компоненты пищи поступают в двенадцати­перстную кишку первыми, за ними следуют белки и затем жиры. Гиперосмолярная пища дольше задерживается в желудке благодаря механизму ингибирующей об­ратной связи после начала поступления ее в кишечник. Жидкая пища выходит из желудка пропорционально ее объему, этот механизм называется кинетикой «пер­вого порядка». В целом жидкость выходит из желудка раньше твердой пищи, эва­куация которой происходит неравномерно: имеется начальный период задержки, затем — продолжительная линейная фаза, после которой наступает стадия очень медленного выхода. Линейная фаза выхода твердой пищи не зависит от ее объема и называется кинетикой «нулевого порядка». Привратник, антральный отдел и две­надцатиперстная кишка функционируют при опорожнении желудка как единый комплекс. Сокращения происходят последовательно от антрального отдела к при­вратнику и двенадцатиперстной кишке. Даже в случаях резекции привратника или пилоропластики процесс опустошения желудка сохраняется нормальным. Денер­вация проксимального отдела желудка ускоряет выход жидкости и не влияет на продвижение твердой пищи; хотя денервация антрального отдела с денервацией проксимального отдела ускоряет выход жидкости из желудка и замедляет выход твердой пищи.


Рис. 6-5. Регуляция секреции соляной кислоты в желудке. Показана основная (лиганд-рецепторная) регуляция выработки НС1 обкладочными клетками. D-клетки, соматостатиновые клетки; G-клетки, гастриновые клетки. (По: Feldman M. Acid and gastrin secretion in duodenal ulcer disease. Regul. Pcpt. Lett. 1: 1, 1989. Yamada Т. Alpers D. H. Owyang C. Powell D. W„ Silverstcin F. E. eds. Textbook of Gastroenterology, 2nd ed. Philadelphia: J. B. Lippincott, 1995; 1: 308.)


Секреция желчи


Желчь продуцируется гепатоцитами и секретируется в кишечник в объеме около 500 мл в сутки. Желчь содержит соли желчных кислот, желчные пигменты, холестерин и другие липиды, а также щелочную фосфатазу. Желчные кислоты и их натриевые и калиевые соли необходимы для всасывания жиров. Эти соли конъ­югируют с таурином или глицином, что повышает их гидрофильность и стабиль­ность в тонкой кишке; по структуре они близки к холестерину. Гепатоциты выра­батывают холевую и хенодезоксихолевую кислоты, являющиеся первичными жел­чными кислотами. Под влиянием бактерий в тонкой кишке они модифицируются во вторичные желчные кислоты: дезоксихолевую, литохолевую и урсодезоксихо­левую. Когда желчные кислоты через желчный проток и сфинктер Одди попадают в двенадцатиперстную кишку, они смешиваются с перевариваемыми липидами и жирорастворимыми витаминами, образуя при этом мицеллы, т. е. водораствори­мые комплексы, из которых липиды легко абсорбируются. Образование мицелл стабилизируется в просвете кишечника в присутствии фосфолипидов и моногли­церидов, которые снижают их поверхностное натяжение. Мицеллы участвуют в эмульгировании жиров и увеличивают площадь поверхности для гидролиза, а так­же подготавливают жиры для всасывания в кишечнике. Желчные кислоты сами являются регуляторами выработки желчи в печени. Они реабсорбируются в тон­кой кишке 4—15 раз в сутки вторичным активным транспортом (с электролитами) и попадают в систему воротной вены для рециркуляции. Как только желчные кис­лоты поступают в печень, по механизму отрицательной обратной связи происхо­дит угнетение синтеза новых желчных кислот. Процесс кишечно-печеночной цир­куляции желчных кислот представлен на Рис. 6-6. Без такой циркуляции наблюда­ется нарушение всасывания жиров, поскольку печень не в состоянии обеспечить достаточный синтез новых желчных кислот в количестве, соответствующем посту­пающим в кишечник липидам. В норме ежесуточная потеря желчных кислот с ка­лом незначительна, и, следовательно, относительно невелик ежесуточный синтез желчных кислот в печени.


Клетки желчного протока, как и клетки слюнных протоков, изменяют состав секрета за счет добавления в него бикарбоната и воды, поэтому окончательная желчь имеет щелочную реакцию и изоосмолярна плазме крови. Это обеспечивает нейтра­лизацию кислого химуса желудка. Желчный пузырь концентрирует желчь, выра­батываемую печенью, и выделяет ее в желчный проток и двенадцатиперстную киш­ку. Этот процесс регулируется холецистокинином. Клетки желчного протока уве­личивают секрецию воды и бикарбоната под действием секретина. И секретин, и холецистокинин вырабатываются клетками глубоких отделов слизистой оболочки проксимального отдела тонкой кишки. Эти гормоны обладают синергическим дей­ствием на секрецию желчи и сока поджелудочной железы.


Рис. 6-6. Кишечно-печеночная циркуляция желчных кислот (ЖК) у здорового человека. (По:


Carey M. С. Cahalane M. J. Enterohepatic circulation. In: Arias l. M.,JakobyW. В. Popper H. Schachter D. Shafritz D. A. eds. The Liver: Biology and Pathology, 2nd cd. New York: Raven Press, 1988:576; Yamada Т. Alpers D. H. Owyang C. Powell D. W. Silverstein F. E. eds. Textbook of Gastroenterology, 2nd ed. Philadelphia: J. B. Lippincott, 1995; 1: 395.)


Панкреатическая секреция


Объем секрета поджелудочной железы составляет 1500 мл в сутки. Он выде­ляется в тонкую кишку и содержит ферменты, гидролизующие белки, жиры и крах­мал. Основная регуляция секреции осуществляется гормонами. Холецистокинин стимулирует секрецию ферментов, а секретин, прежде всего, секрецию бикарбонатов. Существует также регуляция секреции через блуждающий нерв. Общая секре­ция поджелудочной железы зависит от стимулирующих и ингибирующих факто­ров. Пептидные гормоны — панкреатический полипептид, глюкагон и соматоста­тин — преимущественно угнетают секрецию поджелудочной железы. Панкреати­ческий полипептид выделяется островками поджелудочной железы после стимуля­ции блуждающим нервом, ингибируя, таким образом, панкреатическую секрецию и секрецию желчи. Глюкагон угнетает панкреатическую секрецию в условиях гипер­гликемии. Панкреатическая секреция аналогично желудочной может быть разделе­на на три фазы. Сложнорефлекторная фаза секреции происходит в ответ на вкус и запах пищи и осуществляется через блуждающий нерв. Желудочная фаза — это сти­муляция панкреатической секреции, осуществляемая при растяжении желудка так­же посредством блуждающего нерва. Наиболее сильная — кишечная фаза, в кото­рую стимуляция секреции происходит, в основном, при растяжении кишки. Клетки протоков поджелудочной железы изменяют состав поджелудочного сока за счет выделения в него бикарбоната и воды.


Для всасывания питательных веществ очень важны ферменты поджелудочно­го сока, выделяющиеся через панкреатический проток и сфинктер Одди. Такие протеазы, как трипсиноген, химотрипсиноген, прокарбоксипептидазы А и В и проэластаза выделяются из поджелудочной железы в неактивном виде. Трипсиноген превращается в двенадцатиперстной кишке в трипсин под действием энтерокиназы — фермента, вырабатываемого слизистой оболочкой двенадцатиперстной киш­ки (рис. 6-7). Трипсин, в свою очередь, переводит другие протеазы в активные фор­мы химотрипсина, карбоксипептидаз А и В и эластазы. Он может также образовы­ваться в результате самоактивации, т. е. перехода трипсиногена в трипсин. Секре­ция ферментов в неактивном виде предохраняет поджелудочную железу от само­переваривания, и если трипсиноген превращается в трипсин в поджелудочной же­лезе, то возникает выраженное воспаление. Поджелудочная железа вырабатывает и ингибитор трипсина: его максимальная активность проявляется при рН, равном 3—7, но и она очень мала по сравнению с общей протеолитической активностью. Панкреатическая амилаза расщепляет полисахариды до олигосахаридов, липаза расщепляет эмульгированные триглицериды и эстераза — эфиры холестерина. Эти три последних фермента секретируются уже в активной форме, в отличие от про­теаз, которые выделяются в виде неактивных предшественников. Колипаза, также секретирующаяся поджелудочной железой, является необходимым кофактором для действия липазы на триглицериды, так как нарушает взаимодействие между три­глицеридами и желчными солями в мицеллах, и тем самым облегчает действие ли­пазы на триглицериды


Рис. 6-7. Активация панкреатических протеолитических ферментов. Эптерокиназа (энтеропептидаза) играет основную роль в переводе трипсиногена в трипсин. Трипсин, в свою очередь, активирует не только трипсиноген, но и другие предшественники’ протеаз. (По: Sleisenger M. H. FordtranJ. S. eds. Gastrointestinal Disease, 5th cd. Philadelphia: W. B. Saunders, 1993; 1: 994.)


Всасывание в кишечнике


Общая физиология всасывания в кишечнике


Кишечные ворсинки и микроворсинки


Тонкая кишка является главным местом переваривания и всасывания пита­тельных веществ. Хотя общая ее длина составляет приблизительно 6 м, наличие ворсинок значительно увеличивает площадь переваривания и всасывания (рис. 6-8). Каждая ворсинка имеет центральный лимфатический капилляр, который прохо­дит в ее середине и соединяется с лимфатическими сосудами в подслизистом слое кишечника (рис. 6-9). Кроме того, в каждой ворсинке есть сплетение кровеносных капилляров, по которым оттекающая кровь, в конечном счете, поступает в ворот­ную вену. Помимо ворсинок в слизистой оболочке тонкой кишки имеются крипты, т. е. инвагинации, содержащие относительно недифференцированные клетки. Эти клетки восполняют слущенные клетки ворсинок, пролиферируя и мигрируя из крипт к верхушкам ворсинок (рис. 6-10). Хотя на ворсинках имеются и бокаловид­ные клетки и иммунные клетки, главными клетками ворсинок являются энтероци­ты. На апикальном участке своей мембраны каждый энтероцит покрыт микровор­синками, которые усиливают переваривание и увеличивают всасывательную по­верхность тонкой кишки. Энтероциты живут только 3—7 дней, затем они обновля­ются. По мере созревания в энтероциты недифференцированные клетки начинают вырабатывать различные ферменты, такие как дисахаридазы и пептидазы, необхо­димые для окончательного расщепления питательных веществ перед их всасыва­нием на апикальных микроворсинках. В этом процессе участвуют также многие рецепторы и транспортеры. Они существенны для всасывания моносахаридов, ами­нокислот, липидов. Энтероциты тесно соединены друг с другом, так что практи­чески вся абсорбция проходит в микроворсинках, а не через межклеточное про­странство. Концентрация ферментов и транспортеров больше в проксимальном отделе тонкой кишки (двенадцатиперстная и тощая кишка), чем в подвздошной кишке, однако специфические рецепторы для всасывания отдельных веществ, на­пример витамина B12, есть только в подвздошной кишке.


Рис. 6-8. Увеличение площади поверхности тонкой кишки за счет складок, ворсинок и микроворси­нок. Цифры показывают степень увеличения площади всасывания по сравнению с гладкой поверхно­стью. Складки, ворсинки и микроворсинки вместе увеличивают площадь всасывания в 600 раз. (По:


Yamada Т. Alpcrs D. H.,0wyang С. Powell D. W. Silverstein F. Е. eds. Textbook ot’Gastroenterology, 2nd ed. Philadelphia: J. B. Lippincott, 1995; 2: 2497.)


Рис. 6-9. Анатомия микрососудов ворсинок и центральный лимфати­ческий сосуд. (По: Lundgren О. Studies on blood flow distribution and countercurrent exchange in the small intestine. Acta Physiol. Scand. 303:1, 1967; YamadaT. Alpers D. H. OwyangC. Powcll D. W. Silver-stein F. E. eds. Textbook of Gastro-enterology, 2nd cd. Philadelphia: J. B. Lippincott, 1995; 2: 2497.)


Рис. 6-10. Схема соотношений вор­синки—крипта в тонкой кишке. (По: Yamada Т. Alpers D. H. Owyang С. Powell D. W. Silverstein F. E. eds. Textbook of Gastrocnterology, 2nd ed. Philadelphia:


J. B. Lippincott, 1995; 2: 362.)


Основные механизмы всасывания и транспорта веществ


Химус продвигается от двенадцатиперстной кишки вдоль всей тонкой кишки для полного переваривания и всасывания ворсинками и микроворсинками. Мы­шечная стенка тонкой кишки состоит из внутреннего циркулярного и наружного продольного слоев и совершает, как минимум, два типа сокращений: сегментацию и перистальтику. Сегментация вызывает перемешивание химуса, перемещая со­держимое кишечника маятникообразно за счет периодических сокращений сегмен­тов тонкой кишки. Перистальтика — это продвижение перевариваемого материала в направлении к толстой кишке. Данные мышечные сокращения контролируются нервной системой кишечника с модуляцией со стороны парасимпатической нервной системы и гормонов. Для лучшего переваривания и всасывания содержимое ки­шечника должно быть жидким, поскольку вода обеспечивает пространство для диффузии веществ из просвета кишки к поверхности энтероцита. Присутствую­щая в кишечнике вода поступает через рот с пищей, секретируется органами желу­дочно-кишечного тракта и тонкой кишкой (около 1.5 л). В тонкой кишке всасыва­ется большая часть из 8.5 л воды, которые, в среднем, поступают в нее за сутки, и для окончательного всасывания до толстой кишки доходит около 0.5—2 л воды (рис.6-11).


Как только электролиты, пептиды, углеводы и липиды достигают энтероци­тов, для их всасывания включаются различные механизмы. Это может быть даль нейшее расщепление веществ ферментами энтероцитов, например дорасщепление углеводов и пептидов, а может быть непосредственное включение активного транс­порта веществ из просвета кишки, например некоторых электролитов. Наружная мембрана энтероцитов обладает низкой проницаемостью для полярных химичес­ких структур, поэтому для переноса через нее питательных веществ необходимы специальные мембранные белки. Активный транспорт требует затрат энергии АТФ для переноса веществ против градиента их концентрации; например, против гра­диента концентрации работает Nа +,К + - АТФаза, локализованная в базолатеральном участке мембраны энтероцитов и перемещающая К + в клетку, а Na + из клетки. Бел­ки в мембране клетки являются транспортными каналами, по которым осуществ­ляется перемещение ионов в двух направлениях против градиента концентрации. Транспортные каналы могут находиться в «открытом» и «закрытом» состоянии. Примером их служит механизм перемещения ионов хлора на апикальном участке мембраны энтероцитов. Вторичный активный транспорт представляет собой комплекс активных и пассивных механизмов: он происходит за счет активного ионно­го (с затратой АТФ) транспорта, который формирует градиенты концентраций этих ионов и сочетается с пассивным транспортом энергетически «невыгодных» моле­кул, осуществляемым, например, транспортером Nа + /глюкоза, расположенным на апикальной поверхности энтероцитов. Na +,K + - АТФаза создает низкую концентра­цию Na + в клетке. Натрий стремится войти в клетку и с помощью транспортера Nа + /глюкоза входит вместе с глюкозой, которая, в отличие от натрия, идет против градиента концентрации (рис. 6-12). Этот транспорт происходит пассивно, но он невозможен без работы Nа +,К + - АТФазы. Na + /глюкоза-транспортёр является при­мером котранспорта (симпорт), поскольку и натрий, и глюкоза перемещаются в одном направлении. Обменный транспорт (антипорт) осуществляется с помощью белков, перемещающих однозарядные молекулы в разных направлениях. Поступ­ление в энтероцит аминокислот, пептидов, витамина В12 , желчных кислот происхо­дит по принципу механизма котранспорта с Na + как и описанный ранее транспорт глюкозы. Вода перемещается пассивно в направлении повышенного осмотическо­го давления. После абсорбции воды оба сектора (просвет кишки и слизистая обо­лочка кишки) становятся изоосмотичными. Поскольку осмотическое давление, в основном, создается электролитами, перемещение воды регулируется преимуще­ственно их транспортом. Главным ионом, управляющим перемещением воды, яв­ляется Na +. Однако глюкоза и другие молекулы также осмотически активны, по­этому их абсорбция сопровождается абсорбцией воды.


Рис. 6-11. Общий баланс воды в желудочно-кишечном тракте человека. (По: Berne R. M. Levy M. N. eds. Physiology. St. Louis: С. V. Mosby, 1983: 802.)


Рис. 6-12. Абсорбция Na + и глюкозы. На апикальном участке мембраны клетки находится Na + /глюкоза-транспортер, переносящий Na + и глюкозу в клетку, после чего натрий выводится из клетки Na +,К + - АТФазой; глюкоза переносится через базолатеральный участок мембраны специальным пере­носчиком. Котранспортные механизмы с Na + существуют для переноса аминокислот, ди - и трипептидов, некоторых витаминов группы В и желчных солей. (По: Yamada Т. Alpers D. П. Owyang С. Powell D. W. Silverstein F. E. eds. Textbook of Gastroenterology, 2nd ed. Philadelphia: J. B. Lippincott, 1995; 1:334.)


Частная физиология всасывания в кишечнике


Всасывание воды и электролитов


Содержимое тонкой кишки становится изоосмотичным прежде всего за счет двунаправленного перемещения как воды, так и электролитов. Выравнивание ос­молярности обычно происходит в двенадцатиперстной кишке, поскольку объем хи­муса, поступающего туда одномоментно при нормальной работе желудка, неболь­шой. Если желудок опорожняется ненормально и в двенадцатиперстную кишку поступают большие объемы гиперосмотичного химуса, то в этом случае изоосмотичность в двенадцатиперстной кишке не может быть достигнута. Поскольку вода пассивно проходит в сторону гиперосмотичности, жидкость выходит из плазмы через ворсинки и поступает в просвет кишки. Значительный выход жидкости мо­жет привести к гиповолемии и вегетативным реакциям в виде тахикардии и пот­ливости, что является признаками демпинг-синдрома.


Главным механизмом абсорбции воды, электролитов и многих органических молекул является Na +,K + - ATФaзa, локализованная на базолатеральных участках мембран энтероцитов. Этот механизм транспорта требует затраты энергии АТФ и присутствия ионов магния для обмена трех ионов натрия, выходящих из клетки, на два иона калия, входящих в клетку. Поскольку суммарно клеткой теряются по­ложительно заряженные ионы, электрический потенциал клетки относительно внеклеточной среды становится отрицательным. Na +,K + - ATФaзa создает градиент натрия, способствующий вхождению натрия обратно в клетку. Поэтому существу­ет много веществ, транспортирующихся в клетку вместе с натрием: глюкоза, ами­нокислоты, ди - и трипептиды, соли желчных кислот. Для транспорта каждого из этих веществ необходим свой собственный белок-переносчик. Наличие ионов нат­рия значительно улучшает всасывание глюкозы; с другой стороны, глюкоза усили­вает всасывание ионов натрия. На апикальном участке мембраны существуют так­же Nа +,Н + - антипорт и Сl


,НСО 3 – - антипорт (рис. 6-13). Благодаря этим белкам, Na + и Сl – поступают в клетку, тогда как ионы водорода и бикарбонат выходят из кле­ток. Н + и НСО 3 – образуются в клетке под действием карбоангидразы из СО 2 . Вода перемещается вслед за натрием пассивно: сначала в клетку, а затем из клетки в плаз­му крови.


Рис. 6-13. Всасывание воды и натрия в тонкой кишке. (По: Yamada Т. Alpers D. H. Owyang С. Powell D. W. Silver-stein F. E. eds. Textbook of Gastroentcrology, 2nd ed. Philadelphia: J. B.Lippincott, 1995; 1:333.)


Энтероциты также секретируют электролиты, в основном бикарбонат и ионы хлора. Секреция бикарбоната происходит преимущественно в проксимальном от­деле тонкой кишки (но наблюдается и в других отделах) посредством Cl –. HСО 3 – - антипорта, но может осуществляться и с помощью иных механизмов. Секреция хлора связана с наличием на базолатеральном участке мембраны Na +,K +. Cl – - котранспортера (рис. 6-14), который переносит все три иона в клетку; это вто­ричный активный транспортный процесс. Как только хлор накапливается в клетке за счет действия Na, K,Cl и Сl, НСО 3 - транспортеров, происходит открытие хлор­ных каналов в апикальном участке мембраны, и хлор выходит из клетки в просвет кишки. Важность механизмов абсорбции и секреции хорошо выявляется при нару­шении этих процессов. Токсин холерного вибриона стимулирует секрецию хлори­дов и угнетает абсорбцию натрия и хлора в энтероцитах. При этом вода перемеща­ется в просвет кишки вслед за натрием и вызывает сильную водную диарею. При пероральной регидратации необходимо введение растворов NaCl и глюкозы, по­скольку Na + /глюкоза-котранспортер и Na +,K + - АТФаза не повреждаются холерным токсином и, следовательно, котранспорте? Na + /глюкoзa обеспечит сочетанное вса­сывание Na + и глюкозы, а соответственно, и воды. Такое лечение значительно улуч­шает абсорбцию воды даже при холере.


Всасывание аминокислот


Переваривание белков в желудке происходит при превращении в кислой сре­де пепсиногена в пепсин (оптимальный рН 1—3). Пепсин расщепляет связи между ароматическими аминокислотами, соседствующими с карбоксильными аминокис­лотами. Пепсин инактивируется в щелочной среде. Этот этап переваривания бел­ков отсутствует у больных после гастрэктомии, а также у тех, кто длительное вре­мя принимал ингибиторы Н +,К + - АТФазы, например омепразол. Расщепление пеп­тидов пепсином прекращается после поступления химуса в тонкую кишку.


В тонкой кишке полипептиды подвергаются дальнейшему расщеплению про­теазами, имеющимися в соке поджелудочной железы и на поверхности микровор­синок энтероцитов. Основное расщепление пептидов происходит панкреатически­ми ферментами: трипсином, химотрипсином, эластазой и карбоксипептидазами А и В. Энтерокиназа переводит трипсиноген в трипсин, который затем активирует и другие протеазы. Трипсин расщепляет полипептидные цепочки в местах соедине­ний основных аминокислот (лизина и аргинина), в то время как химотрипсин раз­рушает связи ароматических аминокислот (фенилаланина, тирозина, триптофана). Эластаза расщепляет связи алифатических пептидов (рис. 6-15). Эти три фермен­та являются эндопептидазами, т. к. они гидролизуют внутренние связи пептидов. Карбоксипептидазы А и В представляют собой экзопептидазы, поскольку отщеп­ляют только концевые карбоксильные группы преимущественно нейтральных и основных аминокислот соответственно. При протеолизе, осуществляемом панк­реатическими ферментами, происходит отщепление олигопептидов и некоторых свободных аминокислот. Микроворсинки энтероцитов имеют на своей поверхнос­ти эндопептидазы и экзопептидазы, которые расщепляют олигопептиды до амино­кислот и ди-, трипептидов. Всасывание ди - и трипептидов осуществляется с помо­щью вторичного активного транспорта. Эти продукты затем расщепляются до ами­нокислот внутриклеточными пептидазами энтероцитов. Аминокислоты абсорби­руются по принципу механизма котранспорта с натрием на апикальном участке мембраны. Последующая диффузия через базолатеральную мембрану происходит против градиента концентрации, и аминокислоты попадают в капиллярное спле­тение ворсинок. Существует, как минимум, пять симпортов Na + /аминокислота, раз­личающихся по типам переносимых аминокислот: нейтральный транспортер (пе­реносящий нейтральные аминокислоты), основной (переносящий аргинин, лизин, гистидин), дикарбоксильный (транспортирующий глутамат, аспартат), гидрофоб ный (транспортирующий фенилаланин, метионин), и имино-транспортер (пере­носящий пролин, гидроксипролин). Описаны наследственные нарушения функ­ций отдельных переносчиков аминокислот, приводящие к специфическим дефи­цитам аминокислот.


Рис. 6-14. Секреция хлора в тонкой кишке. (По: Yamada Т. А1-pers D. H.,0wyang С. Powell D. W„ Silver-stein F. E. eds. Text­book of Gastroenterology, 2nd ed. Phila­delphia: J. B. Lippincott, 1995; 1:339.)


Рис. 6-15. Переваривание белка в просвете кишки панкреатическими протеазами. (Но: Yamada Т. Аlpers D. H. Owyang С. Powell D. W. Silverstein F. E. cds. Textbook of Gastroenterology, 2nd ed. Phila­delphia:.;. B. Lippincott, 1995; 1: 457.)


Всасывание углеводов


В кишечнике расщепляются и всасываются только те углеводы, на которые действуют специальные ферменты. Неперевариваемые углеводы, или пищевые волокна, не могут быть катаболизированы, поскольку для этого нет специальных ферментов. Однако возможен их катаболизм бактериями толстой кишки, что мо­жет вызывать образование газов. Углеводы пищи состоят из дисахаридов: сахаро­зы (обычный сахар) и лактозы (молочный сахар); моносахаридов: глюкозы и фрук­тозы; и растительных крахмалов: амилозы (длинных полимерных цепочек, состоя­щих из молекул глюкозы, соединенных al,4 связями) и амилопектина (другого полимера глюкозы, молекулы которой соединены a 1,4 и a 1,6 связями). Еще один углевод пищи — гликоген, является полимером глюкозы, молекулы которой со­единены a 1,4 связями.


Энтероцит не способен транспортировать углеводы размером больше, чем мо­носахарид. Поэтому большая часть углеводов должна расщепляться перед всасы­ванием. Амилазы слюны и поджелудочной железы гидролизуют преимущественно ?1,4 связи глюкоза—глюкоза, но связи ?1,6 и концевые связи ?1,4 не расщепляют­ся амилазой. Когда начинается переваривание пищи, амилаза слюны расщепляет ?1,4-соединений амилозы и амилопектина, образуя ?1,6-ветви ?1,4-соединений по­лимеров глюкозы (так называемые концевые ?-декстраны) (рис. 6-16). Кроме того, под действием амилазы слюны образуются ди - и триполимеры глюкозы, называе­мые соответственно мальтозой и мальтотриозой. Амилаза слюны инактивируется в желудке, т. к. оптимальный рН для ее активности составляет 6.7. Панкреатичес­кая амилаза продолжает гидролиз углеводов до мальтозы, мальтотриозы и конце­вых ?-декстранов в просвете тонкой кишки. Микроворсинки энтероцитов содер­жат ферменты, катаболизирующие олигосахариды и дисахариды до моносахари­дов для их абсорбции. Глюкоамилаза или концевая ?-декстраназа расщепляет а 1,4 связи на нерасщепленных концах олигосахаридов, которые образовались при рас­щеплении амилопектина амилазой. В результате этого образуются тетрасахариды с а1,6 связями, которые наиболее легко расщепляются. Сахаразно-изомальтазный комплекс имеет два каталитических участка: один с сахаразной активностью, а дру­гой — с изомальтазной. Изомальтазный участок расщепляет а 1,4 связи и перево­дит тетрасахариды в мальтотриозу. Изомальтаза и сахараза отщепляют глюкозу от нередуцированных концов мальтозы, мальтотриозы и концевых а-декстранов; од­нако изомальтаза не может расщеплять сахарозу. Сахараза расщепляет дисахарид сахарозу до фруктозы и глюкозы. Кроме того, на микроворсинках энтероцитов так­же имеется лактаза, которая расщепляет лактозу до галактозы и глюкозы.


Рис. 6-16. Переваривание и всасывание углеводов. (По: Kclley W. N. ed. Textbook of Internal Medicine, 2nd ed. Philadelphia:>. B. Lippincott, 1992:407.)


После образования моносахаридов начинается их абсорбция. Глюкоза и галак­тоза транспортируются в энтероцит вместе с Na + через Na + /глюкоза-транспортер; всасывание глюкозы значительно возрастает в присутствии натрия и нарушается в его отсутствие. Фруктоза, по-видимому, поступает в клетку через апикальный уча­сток мембраны путем диффузии. Галактоза и глюкоза выходят через базолатераль­ный участок мембраны с помощью переносчиков; механизм выхода фруктозы из энтероцитов менее изучен. Моносахариды поступают через капиллярное сплете­ние ворсинок в воротную вену.


Всасывание жиров


Жиры в пище состоят в основном из триглицеридов, фосфолипидов (лецити­на) и холестерина (в виде эфиров) (рис. 6-17). Для полноценного переваривания и всасывания жиров необходимо сочетание нескольких факторов: нормальная рабо­та печени и желчевыводящих путей, наличие панкреатических ферментов и ще­лочного рН, нормальное состояние энтероцитов, лимфатической системы кишеч­ника и функциональной кишечно-печеночной циркуляции. Нарушение любого из этих компонентов приводит к нарушению всасывания жиров и стеаторее.


В основном переваривание жиров происходит в тонкой кишке. Однако началь­ный процесс липолиза может проходить в желудке под действием желудочной ли­пазы, вырабатываемой в дне желудка, при оптимальном значении рН 4—5. Липаза желудка расщепляет триглицериды до жирных кислот и диглицеридов. Она устой­чива к воздействию пепсина, однако разрушается под действием протеаз поджелу­дочной железы в щелочной среде двенадцатиперстной кишки, ее активность сни­жается только под действием солей желчных кислот. Желудочная липаза имеет небольшое значение по сравнению с панкреатической липазой, хотя обладает не­которой активностью, особенно в антральном отделе, где при механическом пере­мешивании химуса образуются мельчайшие жировые капли, что повышает пло­щадь поверхности для переваривания жиров.


После попадания химуса в двенадцатиперстную кишку происходит дальней­ший липолиз, включающий несколько последовательных стадий. Сначала тригли­цериды, холестерин, фосфолипиды и продукты расщепления липидов желудочной липазой сливаются в мицеллы под действием желчных кислот; мицеллы стабили­зируются фосфолипидами и моноглицеридами в щелочной среде. Затем колипаза, секретируемая поджелудочной железой, воздействует на мицеллы и служит точ­кой приложения действия панкреатической липазы. В отсутствие колипазы панк реатическая липаза обладает слабой липолитической активностью. Связывание колипазы с мицеллой улучшается в результате воздействия панкреатической фос­фолипазы А 2 (ФЛА 2 ) на лецитин мицелл. В свою очередь, для активации ФЛА 2 и образования лизолецитина и жирных кислот необходимо наличие солей желчных кислот и кальция. После гидролиза лецитина триглицериды мицелл становятся доступными для переваривания. Затем панкреатическая липаза прикрепляется к соединению колипаза—мицелла (рис. 6-18) и гидролизует 1 и 3-связи триглицери­дов, образуя 2-моноглицерид и жирную кислоту. Оптимальный рН для панкреати­ческой липазы составляет 6.0—6.5. Другой фермент — панкреатическая эстераза — гидролизует связи холестерина и жирорастворимых витаминов с эфирами жирной кислоты. Основными продуктами расщепления липидов под действием панкреа­тической липазы (ФЛА 2 ) и эстеразы являются жирные кислоты, 2-моноглицериды, лизолецитин и холестерин (неэтерифицированный). Скорость поступления гидрофобных веществ в микроворсинки зависит от их солюбилизации в мицеллах в просвете кишки.


Рис. 6-17. Структуры липидов. (R = алкильпые цепи разной длины)


Жирные кислоты, холестерин и моноглицериды поступают в энтероциты из мицелл путем пассивной диффузии (рис. 6-19); хотя жирные кислоты с длинной цепью могут переноситься и с помощью поверхностного связывающего протеина. Поскольку эти компоненты жирорастворимы и гораздо мельче, чем непереварен ные триглицериды и эфиры холестерина, они легко проходят через мембрану энте­роцита. В клетке жирные кислоты с длинной цепью и холестерин переносятся свя­зывающими протеинами в гидрофильной цитоплазме к эндоплазматическому ре­тикулуму (ЭР). Холестерин и жирорастворимые витамины переносятся стерольным белком-переносчиком к гладкому ЭР, где холестерин реэтерифицируется ацил-КоА-холестеринацилтрансферазой. Жирные кислоты с длинной цепью транспор­тируются через цитоплазму специальным белком, степень их поступления в шеро­ховатый эндоплазматический ретикулум зависит от количества жиров в пище. При голодании (мало жиров) жирные кислоты соединяются с глицерин-3-фосфатом, образовавшимся при метаболизме глюкозы, для ресинтеза триглицеридов в шеро­ховатом цитоплазматическом ретикулуме. При добавлении жиров в диету синте тический процесс переключается в гладкий ЭР, где образуются триглицериды из 2-моноглицеридов и жирных кислот. Лизолецитин, являющийся водорастворимым продуктом действия ФЛАз, может при наличии большого количества жиров пре­образовываться в лецитин, взаимодействуя с жирными кислотами. При голодании лизоцетин, как и жирные кислоты, соединяется с глицерин-3-фосфатом с образо­ванием конечной формы лецитина.


Рис. 6-18. Взаимодействие панкреатической липазы и комплекса колнпаза-мицелла для гидролиза три­глицеридов. (По: Sleisenger M. II. FordtranJ. S.,eds. Gastrointestinal Disease, 5th ed. Philadelphia: W. B. Saunders, 1993; 1:984.)


Рис. 6-19. Транспорт липидов в энтероците. (По: Isselbacher К. J. Biochemical reports of lipid malabsorption. Fed. Proc. 26: 1420, 1967;Johnson L. R. ed. Physiology of Gastrointestinal Tract, 2nd cd. New York: Raven Press, 1987: 1530.)


После ресинтеза эфиров холестерина, триглицеридов и лецитина в ЭР они об­разуют липопротеины, соединяясь с аполипопротеинами, синтезируемыми в ше­роховатом эндоплазматическом ретикулуме энтероцитов. Липопротеины делят по размеру, по содержанию в них липидов и по типу апопротеинов, входящих в их состав. Хиломикроны и липопротеины очень низкой плотности имеют больший размер и состоят в основном из триглицеридов и жирорастворимых витаминов, тогда как липопротеины низкой плотности имеют меньший размер и содержат пре­имущественно этерифицированный холестерин. Липопротеины высокой плотнос­ти — самые маленькие по размеру и содержат главным образом фосфолипиды (ле­цитин). Дефицит аполипопротеинов нарушает транспорт липидов. При абетали­попротеинемии (состояние, при котором отсутствует необходимый для образова­ния хиломикронов и липопротеинов очень низкой плотности апо-В-протеин) на­блюдается переполнение энтероцитов жирами, нарушение всасывания жиров и неврологические расстройства, связанные с дефицитом витамина Е. Сформирован­ные липопротеины выходят через базолатеральную мембрану в везикулах, далее они поступают в лимфатический сосуд. Жирные кислоты с короткой цепью, содер­жащей менее 12 атомов углерода, могут прямо поступать в систему воротной вены из энтероцитов без образования триглицеридов. Жирные кислоты с короткой це­пью образуются под действием микроорганизмов из непереваренных в толстой кишке углеводов и являются важным источником энергии для колоноцитов.


Всасывание витаминов и минеральных веществ


Фолиевая кислота. Биологически активная форма фолиевой кислоты — тетрагидрофолиевая — важнейший компонент в реакциях «одноуглеродного» перено­са при синтезе нуклеиновой кислоты тимидина из дезоксиуридина. Дефицит фо­лиевой кислоты приводит к развитию макроцитарной анемии. Фолаты содержатся в зеленых овощах и фруктах и поступают в виде птероилполиглутамата. Всасыва­ние происходит в основном в тощей кишке (рис. 6-20). Птероилполиглутамат гидролизируется в мономеры птероилглутамата ферментом микроворсинок — конъюгазой и переносится в клетку специальным белком, имеющим максимальную ак­тивность при рН со значением 5.5—6.0. Внутри энтероцита птероилглутамат уко­рачивается, метилируется и превращается в 5-метилтетрагидрофолиевую кисло­ту, которая покидает клетку через базолатеральный участок мембраны с помощью переносчика и поступает сначала в капиллярное сплетение ворсинки, а затем в пе­чень через воротную вену.


Витамин B 12. Витамин B12 (цианкобаламин) является коэнзимом для метабо­лизма аминокислот. Дефицит витамина В12, благодаря имеющимся в печени запа­сам, возникает обычно через 1—3 года после нарушения его поступления. Возник­новение дефицита приводит к развитию макроцитарной анемии и дегенерации не­рвных волокон. Витамин B12 входит в состав пищи только животного происхожде­ния и полностью отсутствует в растительной пище. В желудке, высвободившись из пищи под действием соляной кислоты, витамин B12 соединяется с R-белком слю­ны. После расщепления в двенадцатиперстной кишке R-белка панкреатическими протеазами витамин B12 связывается с внутренним фактором (ВФ), вырабатывае­мым париетальными клетками желудка (рис. 6-21). Щелочная среда в двенадцати­перстной кишке усиливает связь ВФ—В12, в результате чего витамин B12 становит­ся устойчивым к действию протеолитических ферментов. Молекула ВФ-В12 затем абсорбируется в подвздошной кишке с помощью специальных рецепторов в при­сутствии ионов кальция. Механизм захвата витамина B12 энтероцитом неизвестен, однако, выйдя из энтероцита, витамин B12 в крови соединяется с белком-перенос­чиком транскобаламином II и поступает в воротный кровоток печени.


Рис. 6-20. Места всасывания вита­минов и минеральных веществ в тонкой кишке. (По: YamadaT. А1-pers D. H. Owyang С. Powell D. W. Silverstein F. E. eds. Textbook of Gastroenterology, 2nd ed. Philadel­phia: J. B. Lippincott, 1995; 1: 479.)


Железо. Железо является кофактором для синтеза гемоглобина, миоглобина и порфиринов. Оно поступает в организм в составе пищи животного (геминовое железо) или растительного (негеминовое железо) происхождения. Геминовое же­лезо непосредственно всасывается в двенадцатиперстной кишке и в проксималь­ном отделе тощей кишки. Негеминовое железо поступает преимущественно в виде трехвалентных ионов (Fe 3+ ) и не растворимо в щелочной среде тонкой кишки. В желудке кислота переводит трехвалентное железо в двухвалентное (Fe 2+ ), которое растворяется в щелочной среде и поэтому легко всасывается. Всасывание негеминового железа зависит от компонентов пищи, которые могут солюбилизировать железо (витамин С) или прочно соединяться с ним (фосфаты, растительные бел­ки). Микроворсинки энтероцитов двенадцатиперстной кишки имеют высокоаф­финные рецепторы для транспорта железа в клетку. Кроме того, в клетке, по-види­мому, существует несколько связывающих железо белков, пока еще не выделен­ных. Затем железо выходит из клетки в капиллярное сплетение ворсинок. В крови железо связывается с трансферрином — белком, имеющим два железосвязываю­щих участка. В тканях железо накапливается в виде ферритина — молекулы, свя­зывающей до 4500 атомов железа.


Рис. 6-21. Последовательные стадии всасывания кобаламина (Cb). R обозначает R-белок; IF — внут­ренний фактор. (По: Yamada Т. Alpers D. H. Owyang С. Powell D. W. Silverstein F. E. eds. Textbook of Gastroenterology, 2nd ed. I^iladelphia: J. B. Lippincott, 1995; 1: 470.)


Витамины А, D , E, К. Эти витамины являются жирорастворимыми и всасы­ваются приблизительно также, как и пищевые жиры. Полноценное всасывание за­висит от образования мицелл, наличия щелочного значения рН и от состояния лимфатической системы кишечника. Всасывание происходит преимущественно в тощей кишке.


Витамин А необходим для роста и дифференцировки клеток и является пред­шественником зрительного пигмента — родопсина. Дефицит витамина А приводит к ксерофтальмии — синдрому, вызывающему необратимую слепоту. Источниками витамина А являются пигмент ?-каротин, которым богаты свежие овощи, и ретиниловые эфиры, содержащиеся в мясе. Путем пассивной диффузии ?-каротин по­ступает в энтероцит, который расщепляет ?-каротин на две молекулы ретинальдегида и превращает ретинальдегид в ретинол. Ретиноловые эфиры, основным ис­точником которых являются пищевые продукты животного происхождения, рас­щепляются до ретинола панкреатической эстеразой и также поступают в энтеро­цит путем пассивной диффузии. В клетке ретинол связывается со специальным клеточным ретинолсвязывающим белком II и реэтерифицируется ацетил-КоА-ретинолацилтрансферазой до ретиниловых эфиров. Этот процесс аналогичен меха­низму всасывания холестерина. Ретиниловые эфиры встраиваются в липопротеи­ны хиломикронов и поступают в лимфатическую систему.


Витамин D регулирует всасывание кальция в тонкой кишке. Его дефицит при­водит к развитию рахита и остеомаляции, к нарушению минерализации костей. Витамин D синтезируется в коже под действием ультрафиолета из 7-дигидрохолестерина. Кроме того, витамин D поступает с пищей, после чего (эргокальциферол) абсорбируется энтероцитами и в составе хиломикронов покидает их. Поступивший витамин D находится в неактивной форме, пока не произойдет его гидроксилиро­вание в печени и в почках.


Витамин Е необходим для клеточных мембран в качестве антиоксиданта, осо­бенно важно его действие для нервной ткани. Дефицит витамина Е сочетается с прогрессирующими неврологическими нарушениями, проявляющимися в виде мозжечковых расстройств. Наиболее активная форма витамина Е — ?-токоферол, а его основными источниками являются овощи и хлебные продукты. В тонкую киш­ку витамин Е поступает в виде эфиров и гидролизуется до неэтерифицированной формы панкреатической эстеразой. Затем витамин Е абсорбируется по принципу механизма пассивной диффузии, встраивается в хиломикроны и с ними попадает в лимфатическую систему.


Витамин К является кофактором для ?-карбоксилирования глутаминовой кис­лоты, что необходимо для синтеза факторов свертывания крови II, VII, IX, Х и ан­тикоагулянтов — протеинов С и S, в печени. Дефицит витамина К приводит к нару­шению свертывания крови (в коагулограмме основным признаком является увели­чение протромбинового времени). Витамин К синтезируется в кишечнике микро­организмами, а также поступает в организм с растительной пищей (зеленые ово­щи). Как и другие жирорастворимые витамины, витамин К абсорбируется путем пассивной диффузии и попадает в лимфатическую систему в составе хиломикронов.


Признаки и симптомы мальабсорбции


Мальабсорбция представляет собой синдром, который сочетает симптомы, включающие диарею, потерю массы тела, белковую недостаточность и признаки гиповитаминоза. Выраженность каждого симптома зависит от степени дефицита питания, а также от того, в каком органе произошли наибольшие нарушения био­химических процессов. Поэтому клинические проявления мальабсорбции разно­образны: от отсутствия видимых симптомов (или наличия легких признаков гипо­витаминоза) до выраженной потери массы тела и стеатореи.


Диарея


Диарея при мальабсорбции развивается преимущественно по принципу осмо­тического механизма, однако при некоторых общих заболеваниях тонкой кишки может присоединяться и секреторный компонент. Клинически по характерным признакам обнаруживается дефицит углеводов и жиров. Нарушения всасывания белков не так заметны (за исключением умеренного дефицита при наличии наслед­ственного нарушения всасывания определенных аминокислот). При голодании, в отличие от истинной секреторной диареи, диарея при мальабсорбции уменьшается.


Осмотическая диарея является характерным признаком нарушения всасыва­ния углеводов, так как наличие в просвете кишечника непереваренных и невсо­савшихся углеводов за счет их осмотической активности способствует выходу в просвет кишки воды. Более того, когда углеводы попадают в толстую кишку, они метаболизируются бактериями до жирных кислот с короткой цепью, повышаю­щих осмоляльность содержимого толстой кишки, что также сопровождается вы­ходом воды в просвет кишечника. Жирные кислоты с короткой цепью абсорбиру­ются колоноцитами, и это несколько снижает осмоляльность в просвете кишки. Однако, если поступление углеводов в толстую кишку превышает способность микроорганизмов их метаболизировать, углеводы остаются в просвете кишки как осмотически активные вещества. Жирные кислоты с короткой цепью являются органическими анионами, что, соответственно, приводит к повышению содержа­ния катионов и дальнейшему увеличению осмоляльности в просвете кишечника, а также поступлению туда воды. Нарушение всасывания углеводов часто сочета­ется с метеоризмом из-за ферментативного расщепления углеводов микроорга­низмами.


Стеаторея является признаком нарушения всасывания жиров и может быть связана со снижением секреции желчи или сока поджелудочной железы, пораже­нием энтероцитов или обструкцией лимфатических путей. Стеаторея — характер­ный признак общего синдрома мальабсорбции, более значимый, чем нарушение всасывания белков или углеводов. В толстой кишке бактерии гидроксилируют не­переваренные жиры, что повышает проницаемость клеток и стимулирует актив­ную секрецию анионов колоноцитами. В результате объем каловых масс увеличи­вается, стул становится светлее и приобретает очень неприятный запах. Стул со­держит много жиров. Часто он плохо смывается и плавает в унитазе. Это происхо­дит из-за наличия в нем газов, выработанных бактериями из невсосавшихся угле­водов. Стеаторея развивается, если более 100 см подвздошной кишки резецирова­но или имеет нарушенную функцию, поскольку при этом возникает дефицит жел­чных кислот из-за нарушения их всасывания в подвздошной кишке, который пе­чень не в состоянии восполнить. Если поражается менее 100 см подвздошной киш­ки, то потери желчных кислот обычно восполняются посредством синтеза в пече­ни, однако повышение содержания в толстой кишке желчных кислот стимулирует секрецию электролитов и воды колоноцитами, что вызывает диарею.


Заболевания, при которых поражается слизистая оболочка тонкой кишки, так­же вызывают диарею с секреторным компонентом. Например, при повреждении кончиков ворсинок, оставшиеся интактными крипты компенсаторно гипер­плазируются. Недифференцированные клетки крипт не имеют необходимых ди­сахаридаз и пептидаз или натрийсвязанных транспортеров, служащих для абсорб­ции ряда веществ. Клетки также теряют Na +,H + - антипорт и Сl –,НСО 3 – - антипорт на апикальных участках мембран энтероцитов. Однако эти клетки остаются способ­ными секретировать хлор, благодаря наличию Na+,K+ATФазы и Na+,K+,Cl–-котранспортера. Общим результатом является нарушение абсорбции натрия и воды и усиленная секреция осмотически активных хлоридов, приводящая к секретор­ной диарее.


Снижение массы тела


Причины снижения массы тела при мальабсорбции различны. Характерные для мальабсорбции длительные заболевания слизистой оболочки кишечника вы­зывают анорексию и, как следствие, общее истощение. При нарушении всасыва­ния питательных веществ в желудочно-кишечном тракте органы начинают исполь­зовать запасы жиров и белков организма, что приводит к уменьшению массы тела. Поступление питательных веществ из-за мальабсорбции не соответствует потере запасов, возникает отрицательный баланс между поступлением и потреблением ка­лорий. Несмотря на компенсаторную гиперфагию, у больных наблюдается потеря массы тела.


Потеря белков


В норме экскреция белка в просвет кишечника либо отсутствует, либо очень мала (может быть незначительный катаболизм структурных белков). При мальаб­сорбции нормальный барьер слизистой оболочки кишечника либо отсутствует, либо поврежден, что приводит к выходу белков из интерстициального пространства че­рез энтероцит в просвет кишечника. Альбумины, как главные белки плазмы крови, при этом теряются через стенку кишечника быстрее, чем могут быть синтезирова­ны в печени. Более того, нарушается всасывание аминокислот, а значит, и сам про­цесс синтеза альбуминов. Как следствие гипопротеинемии появляются отеки и ас­цит. Обструкция лимфатических сосудов независимо от повреждения слизистой оболочки способствует потере белков через кишечник за счет повышения гидро­статического давления и увеличения интерстициального пространства. Это давле­ние может превысить устойчивость барьера энтероцитов, вызывая выход лимфы и белков в просвет кишечника.


Дефицит витаминов


Всасывание жирорастворимых витаминов A, D, Е и К происходит по таким же механизмам, как и жиров пищи. Нарушения образования мицелл, отсутствие ще­лочной среды в просвете кишечника, нарушение метаболизма в энтероцитах и лим­фооттока приводит к нарушению всасывания. Поскольку основное место абсорб­ции — тощая кишка, то поражение слизистой оболочки именно этой области при­водит к нарушению всасывания витаминов. Для всасывания жирорастворимых витаминов наличие панкреатической липазы не является обязательным, поэтому при панкреатической недостаточности редко наблюдается выраженный дефицит витаминов.


Нарушение всасывания фолатов встречается при заболеваниях тощей кишки, так как в ней на апикальной мембране энтероцитов имеется фермент конъюгаза. Потеря неповрежденных энтероцитов исключает нормальный метаболизм фола­тов и образование 5-метилтетрагидрофолиевой кислоты (многие препараты, такие как метотрексат, способны нарушить образование тетрагидрофолиевой кислоты). Это приводит к нарушению всасывания фолатов.


Для всасывания витамина В12 необходимо наличие внутреннего фактора и интактного состояния слизистой оболочки подвздошной кишки. Нарушения обра­зования соединения ВФ—В12 в двенадцатиперстной кишке (панкреатическая не­достаточность, низкий рН в просвете кишки, снижение уровня ВФ) или связывания ВФ—B12 в подвздошной кишке (резекция или воспаление) приводят к нару­шению всасывания витамина B12.


Железо абсорбируется в виде геминового или негеминового железа. Наруше­ние перевода железа из трехвалентного в двухвалентное, вызванное снижением кис­лотности желудочного сока или развитием дуоденита, а также быстрым сбросом химуса, может приводить к нарушению всасывания. Поскольку геминовое железо всасывается лучше негеминового, его прием препятствует развитию железодефицита в этих случаях.


Клинические корреляции


Экзокринная панкреатическая недостаточность


Наиболее частая причина экзокринной панкреатической недостаточности — хронический панкреатит, являющийся, как правило, следствием алкоголизма. Раз­витие хронического панкреатита обычно постепенное, поэтому ранняя диагности­ка часто затруднена. Со временем заболевание прогрессирует, возникает серьезное повреждение поджелудочной железы. При потере экзокринной функции подже­лудочной железы нарушение всасывания жиров и белков наблюдается в 90 % случаев. Нарушение всасывания белков возникает из-за недостаточной секреции трип­синогена, химотрипсиногена, проэластазы и прокарбоксипептидаз А и В. Сниже­ние секреции липазы происходит раньше нарушения секреции протеаз, поэтому развивается стеаторея. Нарушение всасывания углеводов наблюдается редко вслед­ствие больших резервных возможностей амилазы; реальный дефицит углеводов возникает при снижении секреции амилазы более чем на 97 %. Нарушение секре­ции бикарбонатов поджелудочной железой еще больше ограничивает переварива­ние липидов за счет инактивации липазы и нарушения образования мицелл из-за преципитации желчных кислот. При снижении экскреторной функции поджелу­дочной железы нарушается также и всасывание витамина В12. Связь R-белок-В12 расщепляется в щелочной среде кишечника, позволяя ВФ связаться с витамином B12. Трипсин гидролизует R-белок и бикарбонаты, секретирующиеся поджелудоч­ной железой, ускоряет связывание ВФ—В12. При снижении секреции бикарбона­тов нарушается и всасывание витамина В12.


Недостаточность желчных кислот


Заболевания печени


При многих заболеваниях печени повреждаются гепатоциты и нарушается их функция. Поскольку желчь секретируется гепатоцитами, ее образование уменьша­ется при циррозах печени или хронических гепатитах. Хотя снижение синтеза не­сколько ограничивает общий пул циркулирующих желчных кислот, стеаторея раз­вивается все-таки редко, чаще наблюдаются более легкие степени нарушения вса­сывания жиров.


Обструкция желчевыводящих путей


Дисбактериоз


При этом синдроме небольшое количество (до 10 5 микробов/мл) нормальной грамположительной аэробной флоры замещается большим количеством грам­отрицательных микроорганизмов ( Escherichia coli ) и анаэробной флоры ( Clostridia и Bacteroides ). Чрезмерный рост микроорганизмов наблюдается при снижении мо­торики кишки (склеродермия, сахарный диабет), частичной обструкции тонкой кишки (постхирургические стриктуры, болезнь Крона), дивертикулах тонкой киш­ки и уменьшении секреции желудочного сока. При снижении кислотности желу­дочного сока количество бактерий в тонкой кишке значительно возрастает. При этом синдроме они не повреждают слизистую оболочку, а остаются в просвете киш­ки. Типичным признаком дисбактериоза является возникновение диареи. Микро­организмы в просвете кишки деконъюгируют и дегидроксилируют желчные кис­лоты, что приводит к нарушению образования мицелл, а следовательно, и всасыва­ния жиров. Некоторые анаэробные микроорганизмы непосредственно разрушают дисахаридазы микроворсинок, вызывая нарушение всасывания углеводов. В при­сутствии бактерий снижается активность энтерокиназы, что приводит к недоста­точной активации панкреатических протеаз, нарушению начальных этапов пере­варивания белков. Микроорганизмы в кишечнике конкурентно потребляют вита­мины и аминокислоты. За счет такого конкурентного всасывания комплекса ВФ — B12 дисбактериоз приводит к дефициту витамина b12, что снижает его абсорбцию в подвздошной кишке. Вследствие нарушения образования мицелл нарушается и всасывание витаминов A, D, Е, К, хотя дефицит витамина К возникает редко из-за его синтеза микрофлорой кишечника. Железодефицитная анемия развивается ско­рее вследствие хронических кишечных кровотечений, а не из-за нарушения всасы­вания. Однако, если причиной дисбактериоза является развитие ахлоргидрии, на­рушение всасывания негеминового железа может привести к возникновению де­фицита железа.


Заболевания / Резекция подвздошной кишки


Подвздошная кишка очень важна для кишечно-печеночной циркуляции желч­ных кислот и всасывания витамина В12. Кроме того, в ней продолжают всасываться питательные вещества и вода. Тяжелое воспаление или стриктуры подвздошной кишки, типичные, например, для болезни Крона, могут быть причиной резекции участка кишки с целью ликвидации обструкции. Фистулы между петлями тонкой и толстой кишки нередко вызывают трансмуральное воспаление, приводя к сбросу питательных веществ минуя большие сегменты кишечника. При резекции более 50 см подвздошной кишки наблюдается дефицит витамина B12 из-за потери рецеп­торов к комплексу ВФ—В12. Длина пораженного или резецированного участка под­вздошной кишки определяет причину диареи: либо из-за неабсорбированных желч­ных кислот, либо неабсорбированных жиров. При поражении более 100 см подвздошной кишки мальабсорбция и стеаторея возникают вследствие снижения пула солей желчных кислот. Если степень вовлеченности в патологический процесс под­вздошной кишки меньше, то печень может компенсировать потери солей желчных кислот, и это предотвращает нарушение всасывания жиров. Однако наличие желч­ных кислот в толстой кишке стимулирует секрецию электролитов и воды в ней, что приводит к диарее. Оба нарушения связаны с недос





Похожие новости: