2 курс / Нормальная физиология / Механизмы_индивидуальной_адаптации_организма_Свирид_В_Д_

221

Как известно, у взрослых млекопитающих переваривание пищевых веществ происходит преимущественно в проксимальном отделе тонкой кишки, тогда как дистальная ее часть представляет собой резервную зону. Верхняя граница этой зоны вариабельна: возможен ее проксимальный или дистальный сдвиг.

Установлено, что у новорожденных, питающихся молоком, расщепление углеводов и белков осуществляется в более дистальных отделах тонкой кишки, в то время как гидролиз и всасывание липидов имеет место в проксимальной части этого органа. Следовательно, резервная зона, которая дополнительно может включаться в процесс переваривания белков и углеводов молока, оказывается очень небольшой. В связи с этим практически любое нарушение питания, сопровождающееся дистальным смещением ферментов, расщепляющих белки и углеводы, приводит к тому, что неполностью переваренная пища поступает в толстую кишку и вызывает диспептический срыв. Это является объяснением частоты диспепсий в детском возрасте в отличие от взрослых, у которых резервная зона развита чрезвычайно сильно и занимает примерно полностьюдистальную половину тонкой кишки.

В этот период имеет место резкое изменение проксимо-дистального распределения ферментов, реализующих мембранное пищеварение, вдоль тонкой кишки. При этом сравнительно мало меняется распределение адсорбированной панкреатической липазы по длине тонкой кишки, но происходит существенное перераспределение активностей дисахаридаз, пептидгидролаз и щелочной фосфатазы. Активность этих ферментов в период молочного питания максимальна в каудальной трети тонкой кишки.

Другой важной особенностью, характеризующей ранний постнатальный период, является наличие в слизистой тонкой кишки незрело рождающихся млекопитающих (крыс,

кроликов, свиней, телят) высокой специфической активности лактазы и нейтральной β- галактозидазы. Вместе с тем тонкая кишка этих животных лишена или содержит незначительные количества карбогидраз, расщепляющих мальтозу, сахарозу и другие дефинитивные поли-, олиго- и дисахариды в отличие от кишки взрослых.

При переходе от молочного питания к дефинитивному, включающему растительные углеводы, у большинства млекопитающих и человека происходят изменения ферментного спектра кишечной слизистой, что связано с необходимостью ассимиляции важных компонентов пищи.

Присутствие лактазы в тонкой кишке новорожденных, ее репрессия при переходе от молочного питания к смешанному, а затем к дефинитивному, а также индукция дефинитивных мембранно-связанных карбогидраз несомненно являются адаптивными признаками.

Взаимоотношения мембранного и полостного пищеварения в онтогенезе.

Механизмы, обеспечивающие мембранный гидролиз пищевых веществ, сформированы к концу эмбрионального периода. В периодраннего постнатального развития синтез амилазы в поджелудочной железе незначителен, однако амилолитическая активность кишечной поверхности высока. В это время ферментный спектр слизистой тонкой кишки разнообразен и представлен дисахаридазной, пептидгидролазной, щелочно-фосфатазной, липазной и другими активностями.

Напротив, полостное пищеварение развивается при переходе к дефинитивному питанию. При сравнительном исследовании амилазы в течение эмбрионального и постэмбрионального периодов у птиц (куры, утки), зрелорождающихся (морские свинки) и незрелорождающихся (кролики) млекопитающих обнаружена интенсификация ферментативных функций поджелудочной железы у птиц, приуроченная к моменту вылупления, а у кроликов — к моменту перехода к смешанному питанию. Эти различия являются не видовыми, а адаптивными.

222

Стимуляция полостного пищеварения вызывается субстратным и несубстратными факторами. Наряду с влиянием грубой пищи, требующей ферментативной обработки в полости кишки роль эндогенных факторов также незначительна.

Показано, что в процессе индукции полостного пищеварения принимает участие гастриновый механизм: введение гастрина приводит к преждевременному созреванию полостного пищеварения. Это связано с функцией гастрина воздействовать на трофику органов пищеварительной системы (желудка, двенадцатиперстной кишки и поджелудочной железы).

15.3. Индивидуальные адаптации

Количественные, качественные и временные параметры питания животных и человека характеризуются, как известно, чрезвычайно высокой вариабельностью. Поэтому какой бы совершенной ни была работа пищеварительного аппарата при одних условиях питания, она может оказаться недостаточной при других условиях, т. е. при ином составе и количестве пищи или ином ритме ее поступления в организм.

Заслугой И. П. Павлова и его школы является открытие и описание индивидуальных адаптаций пищеварительной системы, которые в отличие от видовых адаптации обеспечивают ее эффективное и экономичное функционирование у отдельного животного или человека путем приспособления к конкретным условиям питания и к свойствам конкретной пищи.

15.3.1. Адаптация к режимупитания

Режим питания — это количественно-временная характеристика потребления пищи, отражающая прежде всего особенности распределения поступления пищи в организм во времени.

Еще в классических исследованиях И. П. Павлова и его сотрудников указывалось на зависимость ритма работы пищеварительного аппарата от ритма питания. Ими было продемонстрировано, чем больше пищи, тем значительнее секреция и тем дольше она длится. Дальнейшие исследования в основном подтвердили эту закономерность.

Вместе с тем было также показано, что в действительности во многих случаях зависимость функционирования органов желудочно-кишечного тракта от режима носит гораздо более сложный характер. В частности, это касается явления непрерывной секреции пищеварительных желез.

У некоторых животных изменения уровня, динамики и качественного состава слюны определяются тем, что деятельность слюнных желез приспособлена к нескольким функциям. Например, околоушные железы у жвачных обеспечивают ощелачивание преджелудков и функционируют непрерывно, тогда как подчелюстные железы — только при поступлении пищи в ротовую полость.

У многих видов животных, а также у человека в норме при отсутствии пищи в желудочно-кишечном тракте наблюдаются периодические моторные и секреторные явления: сокращения желудка и кишечника, выделения панкреатического и кишечного соков и желчи. Однако хотя эта периодическая деятельность в межпищеварительную паузу принципиально не отличается от таковой при наличии пищи, интенсивность моторно-эвакуаторных, секреторных и всасывательных процессов в отсутствие пищи значительно ниже.

Анализ обширного экспериментального материала свидетельствует о том, что индивидуальные адаптации органов пищеварения в значительной степени определяются видовыми особенностями стереотипа питания. В самом деле, животные одних видов

223

приспособлены к частому поступлению пищи, но в небольших количествах, тогда как животныедругих видов — к редкому, но обильному питанию.

Питание с небольшими перерывами свойственно многим млекопитающим (грызунам, жвачным). Значительная же часть хищников, особенно те из них, которые охотятся за крупной добычей, напротив, питается сравнительно редко, но пища сразу поступает в организм в больших количествах.

В отличие от типичных хищников и травоядных животных для многих всеядных млекопитающих характерна относительно высокая индивидуальная адаптируемость к изменению в широких пределах режима питания.

В общем, резкое нарушение привычного стереотипа питания животного как в сторону учащения приемов частей суточного рациона, так и в сторону урежения и в особенности так называемые « беспорядочные» режимы могут приводить к функциональным, а затем и органическим изменениям в пищеварительном тракте. Функциональные изменения в желудке вначале проявляются в гиперсекреции с высокими показателями кислотности и переваривающей силы при наличии высокого содержания в соке слизи. В дальнейшем высокие показатели секреторного процесса сменяются понижением активности трипсина и снижением кислотности. У животных развиваются диспептические нарушения.

Изменения режима питания могут вызывать также целый ряд метаболических перестроек в организме. В частности, одно из типичных проявлений адаптации к редкому питанию — повышение способности к образованию энергетических резервов и прежде всего относительному увеличению доли жировой ткани.

Характер распределения приема пищи во времени является важным фактором питания у человека. Редкое и обильное питание, как правило, приводит к повышению отложений жира и к избыточному весу, к повышению уровня холестерина в сыворотке и пониженной толерантности к глюкозе.

Вместе с тем следует отметить, что метаболические эффекты частоты питания нельзя рассматривать в отрыве от других физиологических факторов, среди которых наиболее существенными являются композиция пищи и ее калорическая ценность.

Процессы адаптации животных и человека к различным режимам питания существенно зависят также от времени приема пищи, так как для деятельности органов пищеварения характерно существование суточных биоритмов.

15.3.2. Адаптация к качествупищи

Одной из наиболее важных биологических закономерностей, обнаруженных Павловым в работе пищеварительных желез, является их тонкая приспособляемость к качеству пищи. Индивидуальные адаптации, как и видовые, направлены на создание таких условий ферментативной обработки пищевых веществ, при которых необходимый физиологический эффект достигается при возможно меньшем напряжении систем синтеза и выделения ферментов.

Было показано, что адаптация к качественно различной пище может происходить как путем изменения уровня секреции пищеварительных желез, так и путем изменения спектра выделяемых ферментов. При этом увеличение относительного содержания какого-либо компонента пищи, например белка, коррелирует с повышенным выделением соответствующих ферментов, тогда как количество других, менее необходимых в данных условиях ферментов, может заметно снижаться.

Наряду с этой наиболее общей закономерностью индивидуальные адаптации различных пищеварительных органов имеют и ряд характерных особенностей, что делает целесообразным их раздельное рассмотрение.

224

Слюнные железы. Слюна — секрет, выделяемый в полость рта слюнными железами,— играет важную роль в осуществлении всего комплекса пищеварительных процессов. Она обеспечивает вкусовую рецепцию пищи, участвует в формировании пищевого комка, а также (благодаря наличию в ней амилазы) — в начальных этапах расщепления полисахаридов. Качественно различная пища оказывает существенное влияние на характер слюноотделения.

Одна из сложностей в изучении пищевых адаптации слюнных желез состоит, однако, в том, что различия в уровне, динамике секреции и качественном составе слюны определяются не только физико-химическими свойствами пищи, но и в значительной степени зависят от состояния внутренней среды организма, уровня возбуждения пищевого, терморегуляторного и других нервных центров. Слюнные железы участвуют в осуществлении нескольких функций, и центральный аппарат их регуляции обеспечивает приспособляемость слюноотделения преимущественно к тем потребностям организма, которые в данный моментдля него наиболее существенны.

Важнейшим аспектом проблемы является ферментная адаптация слюнных желез. Как известно, у млекопитающих основным ферментом слюны является амилаза.

Вместе с тем были обнаружены существенные отличия амилолитических свойств слюны плотоядных: и растительноядных животных. Оказалось, что у первых слюна наиболее активна в отношения полисахаридов животного происхождения (гликогена), тогда как у вторых — в отношении крахмала.

При однократном потреблении пищирастительного илиживотного происхождения не было обнаружено каких-либо закономерных сдвигов в соотношении фито- и зоолитической активностей амилазы слюны, что свидетельствует об отсутствии быстрых адаптивных перестроек слюны под действием пищи различного состава.

Однако при переводе испытуемых со смешанной диеты на пищу, не содержащую продуктов животного происхождения (за исключением сливочного масла) уже через 2—4 дня происходило резкое изменение соотношения зоо- и фитолитической активностей амилазы слюны в сторону преобладания последней.

Таким образом, более или менее продолжительное изменение качественного состава пищи сопровождается такой перестройкой ферментативной активности слюны, что на фоне растительной диеты преобладает фитолитическая активность, а на фоне мясной — зоолитическая.

Желудок. В желудке высших животных и человека происходит депонирование пищи, а также ее механическая и химическая обработка, причем последняя обеспечивается главным образом секретомжелудочных желез, содержащим ряд пищеварительных ферментов.

Индивидуальные адаптации желудочных желез к качеству пищи состоят в соответствующей (данному пищевому раздражителю) перестройке их функционирования, т. е. изменении продолжительности и объема секреции, а также свойств и состава выделяемого желудочного сока, прежде всего в отношении содержания в нем соляной кислоты и пищеварительных ферментов.

Установлено, что химический состав пищи, поступающей в желудок, является одним из основных факторов, определяющих индивидуальную адаптируемость желудочных желез. Одним из наиболее эффективных возбудителей желудочной секреции является белковая пища, особенно животного происхождения. Мясные экстракты и продукты переваривания мяса действуют на пилорическую область, освобождая гастрин, который увеличивает секрецию сока. При этом белковая пища вызывает также и повышение кислотности желудочного сока. В частности, показана прямо пропорциональная зависимость между содержанием белка в кишке и выделением соляной кислоты в желудке.

225

Углеводная диета, напротив, является слабым возбудителем желудочной секреции. При длительном содержании животных на углеводном рационе снижается кислотность и переваривающая сила желудочного сока, укорачивается продолжительность сокоотделения.

Жиры и продукты их гидролиза, в частности жирные кислоты, тормозят желудочную секрецию. При этом наибольшим ингибирующим эффектом обладают жиры в виде мицелл, образующихся в присутствии желчи. После длительного питания жирной пищей переваривающая силажелудочного сока снижена по сравнению с соком, выделяющимся при мясной диете, но выше, чем при питании углеводами.

Желудочные железы могут адаптироваться не только к количеству пищи и относительному содержанию в ней жиров, углеводов и белков, но и к определенным различиям в свойствах белков животного и растительного происхождения. Эффективное расщепление белков в желудке обеспечивается не только благодаря выделению соответствующего количества протеолитических ферментов, но и благодаря адаптивному изменению ферментативного спектра, в результате чего максимальная активность соответствует пище, подлежащей в данное время обработке желудочным соком.

Индивидуальные адаптациижелудочных желез могут иметь важное значение в жизни животных и человека. При большом диапазоне и значительной подвижности приспособительных процессов животные легко и без особых нарушений пищеварения могут переходить от одного вида пищи к другому. Напротив, при медленном развитии адаптивных реакции безболезненно протекает лишь постепенная смена диет. Возможно, что в ряде случаев возникновение патологических состояний при переходе от одной диеты к другой обусловлено медленностью адаптивных процессов, отражающей индивидуальные особенности данного животного или человека.

Поджелудочная железа. Поджелудочная железа играет важнейшую роль в осуществлении пищеварительного процесса в тонкой кишке, выделяя ферменты, обеспечивающие гидролитическое расщепление всех основных компонентов пищи: белков, углеводов, жиров.

Большой фактический материал, полученный в последние десятилетия убедительно подтвердил представления Павлова об адаптивном изменении соотношения основных ферментативных активностей поджелудочной железы в соответствии с изменением качественного состава пищи.

При длительных диетах наблюдалось соответствующее изменение соотношений фито- и зоолитической активностей панкреатических ферментов, однако у собак оно носило временный характер, тогда как у крыс адаптация этого типа продолжала развиваться.

Таким образом, многочисленные экспериментальные исследования, в целом подтверждая идею Павлова о соответствии ферментного спектра поджелудочной железы качественному составу пищи, в то же время показывают, что индивидуальные пищевые адаптации этого органа носят более сложный характер и определяются многими другими факторами.

Важную роль в развитии адаптивных реакций поджелудочной железы играет сбалансированность диеты и в особенности достаточное количество в пище полноценного белка. Показано различное влияние гормонов гипофиза на синтез ряда панкреатических ферментов.

Наконец, приспособления поджелудочной железы к качественно различной пище во многом определяются особенностями интегральных адаптивных реакций органов пищеварительной системы и организма в целом.

Тонкая кишка. Пищеварение в тонкой кишке представляет собой один из основных этапов утилизации пищи. На этот орган приходится наибольший объем работы по гидролитическому расщеплению пищевых биополимеров под действием как панкреатических, так и собственно кишечных ферментов.

226

Исследования убедительно продемонстрировали способность пищеварительных ферментов тонкой кишки адаптироваться к изменению качественного состава потребляемой пищи.

Вместе с тем обращает на себя внимание неидентичность адаптивных реакций в различных сегментах тонкой кишки. Например, повышение пептидгидролазных активностей при белковой диете наблюдалось лишь в проксимальных отделах кишки, тогда как в дистальных ее отделах активности трипептидгидролаз даже несколько снижались, хотя и статистически недостоверно, по сравнению с контрольной диетой. Репрессирующее влияние жировой диеты на карбогидразные активности было выражено лишь во втором и третьем сегментах тонкой кишки.

Такимобразом, анализизменениядроксимо-дистальной топографии кишечных ферментов также необходим для получения адекватного представления об индивидуальных адаптациях этого органа к пищеразличного состава.

Наконец, суждение об адаптивном или неадаптивном характере перестроек тонкой кишки, наблюдаемых при различных диетах, требует рассмотрения этих процессов как системных реакций. На особенности интегративных перестроек пищеварительных органов определенное влияние могут оказывать такие факторы, как взаимодействие пищевых веществ на стадии мембранного гидролиза и транспорта, характер моторно-эвакуаторной деятельности желудка и кишечника и др.

15.3.3. Адаптация к пище различной полимерности

Естественная пища животных и человека обычно представляет собой совокупность относительно сложных биополимеров, которые поступают во внутреннюю среду организма после предварительного их расщепления до простых молекул (преимущественно мономеров) в ходе полостного и мембранного пищеварения. Вместе с тем в последнее время все большее внимание исследователей привлекает вопрос об особенностях приспособления животных и человека к пище, в которой исходными компонентами являютсяолиго- и мономеры.

Теоретическое значение этих исследований определяется теми широкими возможностями, которые дает сопоставление поли-, олиго- и мономерных диет для анализа взаимоотношения гидролитических и транспортных процессов в пищеварительном тракте и выяснения механизмоврегулирования его ферментативных и транспортных активностей.

Интерес к этой проблеме в значительной степени обусловлен и перспективами практического применения мономерного питания. Одним из таких прикладных аспектов является разработка так называемых элементных диет, состоящих преимущественно из мономеров и применяемых в клинической практике как альтернатива внутривенному питанию.

Важное значение имеет и другое направление, связанное с поисками путей создания синтетической пищи, предназначаемой для кормления животных и, возможно, для питания человека. Химические и физиологические проблемы создания и использования синтетической пищи. На основании того факта, что непосредственным источником пластического и энергетического материала в организме животных и человека являются не пищевые биополимеры, а продукты их полного ферментативного гидролиза — мономеры, было высказано предположение, что наиболее адекватным продуктом для создания таких диет являются пищевые мономеры, т. е. аминокислоты, моносахариды, жирные кислоты. Такой подход представляется оправданным еще и потому, что в настоящее время не существует принципиальных трудностей для получения в промышленном масштабе указанных соединений и придания искусственной пище соответствующих качеств натуральной пищи — консистенции, цвета, вкуса, запаха и т. д.

227

Вместе с тем вопрос о широком применении мономерных диет требует тщательного физиологического обоснования.

Поэтому особое значение приобретают исследования адаптации •органов пищеварительной системы и организма в целом к пище различного полимерного состава. Рассмотрим некоторыеособенности такой адаптации.

Желудок. Показано, что применение мономерных диет сопровождается значительным уменьшением секреции кислоты в желудке, что может быть обусловлено значительным уменьшением цефалической фазы желудочной секреции, а также уменьшением локальных стимулирующих эффектов пищи. Переход от полимерной диеты к мономерной связан также с существенным изменением моторно-эвакуаторной функции желудка при наличии нарушений кишечного пищеварения.

Поджелудочная железа. Исследования влияния поли-, олиго- и мономерных диет на внешнесекреторную функцию поджелудочной железы показало, что, хотя мономеры способны стимулировать выделение панкреатических ферментов, в ряде случаев адаптация поджелудочнойжелезы существенно зависит от полимерного состава пищи.

Тонкая кишка. При изучении пищевых адаптации собственно кишечных ферментов основное внимание исследователей уделялось кишечным дисахаридазам, активность которых менялась в зависимости от введения в рацион тех или иных.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что, помимо метаболических адаптации к увеличенному поступлению соответствующих питательных веществ, по-видимому, существует помимо метаболических адаптации к увеличенному поступлению соответствующих питательных веществ, по-видимому, существует _Њ__транспортная система.

15.4. Механизмы адаптации

15.4.1. Субстратные и гомеостатирующие адаптации

Представления о субстратном регулировании являются одной из наиболее важных и общих биологических теорий.

Суть субстратного регулирования состоит в том, что структурные и функциональные характеристики желудочно-кишечного тракта, в частности ферментативные активности его органов, специфически меняются в ответ на изменение композиции пищи. Приведенные выше данные о приспособлении ферментативного спектра пищеварительных органов к особенностям питания свидетельствуют о том, что на протяжении всейжизни животного или человека существует субстратный контроль синтеза и выделения пищеварительных ферментов.

Так, адаптивные перестройки ферментного спектра поджелудочной железы при различных диетах, вероятно, в значительной степени обусловлены специфическим влиянием промежуточных и конечных продуктов гидролиза пищевых веществ на синтез и выделение соответствующих панкреатических ферментов.

Принято считать, что адаптация ферментовыделительной функции поджелудочной железы развивается при поступлении в кровь продуктовгидролиза пищевых веществ.

Многочисленные экспериментальные исследования дают все основания считать, что и в тонкой кишке адаптивные перестройки систем, осуществляющих мембранный гидролиз и транспорт пищевых веществ, происходят при участии прямого субстратного регулирования.

Пищеварительно-транспортные мощности тонкой кишки под влиянием локального субстратного регулирования распределяются вдоль нее таким образом, что при изменении условий питания обеспечивается наиболее надежное и экономичное функционирование этого органа.

228

Наряду с субстратным регулированием пищеварительно-транспортных мощностей тонкой кишки, по-видимому, существенную роль играет и механизм, получивший название парасубстратного регулирования. Одной из важных особенностей парасубстратного регулирования является то, что оно предполагает наличие промежуточного звена, которое может существенно модифицировать (ослаблять или усиливать) субстратныеэффекты.

Помимо определенного сходства, существуют и значительные различия в свойствах субстратных и парасубстратных регуляторов. В частности, несубстратные регуляторы в большей степени подвержены контролю со стороны организма. Вероятно, с их помощью можетосуществляться модификация пищевых потребностей организма.

Рассмотренные адаптивные перестройки направлены на оптимизацию локальных процессов (например, полостного и мембранного пищеварения), что в конце концов важно для целого организма и вида.

Во многих случаях имеет место приспособление различных функций пищеварительной системы к общим потребностям организма. Такого рода адаптации были названы гомеостатирующими. В отличие от субстратных адаптации они обеспечивают оптимизацию жизнедеятельности не данной, адругих системорганизма.

При этом в ряде случаев оказалось плодотворным в рамках общего понятия гомеостаза различать гомеорезис (поддержание постоянства скоростей процессов) и гомеоморфов (поддержание структурных констант).

15.4.2. Быстрые и медленные адаптации

Быстрые перес тройки. Общепринятым считается представление об относительной стабильности основных свойств систем, реализующих мембранное пищеварение и транспорт образующихся мономеров в течение небольших интервалов времени. Это связано с тем, что обновление кишечного эпителия происходит в течение 2—6 суток. Поэтому трудно представить возможность более быстрых изменений основных характеристик пищеварительной системы. Показано, что ферменты адаптируются к специализированной диете в пределах 2—3 дней, а спустя 5—7 дней происходит стабилизация этой адаптации.

Современные теоретические и клинические подходы основаны именно на представлении об относительной стабильности свойств кишечных клеток в течение коротких интервалов времени.

Однако, было установлено, что свойства систем, осуществляющих мембранный гидролиз и транспорт пищевых веществ, могут меняться чрезвычайно быстро, в особенности при переходе пищеварительной системы от состояния покоя к работе. Причем, оказалось, что наблюдаемые сдвиги в сфере систем мембранного пищеварения и транспорта сходны по времени с ответнымиреакциями главных пищеварительных желез.

В этом разделе основное внимание будет уделено характеристике пищеварительных и транспортных процессов кишечного эпителия при переходе от голодного состояния к сытому, т. е. от состояния относительного покоя к функционированию.

Интенсивность изменений ферментативных активностей энтероцитов определяется не только переходом от покоя к пищеварительной активности, но и составом пищи, поступающей тонкую кишку. Зависимость изменений процессов полостного и мембранного гидролиза от состава пищи позволяет думать, что в физиологических условиях приспособление пищеварительной системы к количеству и качеству пищи достигается в результате сложных интегрированных реакций со стороны систем, реализующих полостной, мембранный гидролиз и всасывание.

Следует отметить, что системы, реализующие мембранный гидролиз и транспорт пищевых веществ в тонкой кишке, способны к значительным изменениям в течение коротких интервалов. Такие изменения наиболее отчетливы при переходе от состояния

229

относительного покоя к пищеварительной активности, что сопровождается повышением процессов синтеза и транслокации мембранных ферментов, особенно при белковой диете. Такая перестройка, вероятно, имеет большое функциональное значение, увеличивая ферментативные и транспортные активности энтероцитов. При переходе от голода к сытости возникает специализированная реакция, которая зависит от состава поступающей пищи. Следует отметить, что стимуляторные и ингибиторные эффекты пищевых раздражителей для всех трех основных этапов переработки пищи (полостного, мембранного пищеварения и всасывания), как правило, совпадают, что является проявлением хорошо координированной и интегрированнойдеятельности пищеварительной системы в целом.

Интенсификацию пищеварительных и транспортных функций тонкой кишки следует рассматривать как приспособление к функциональной нагрузке. Тогда разницу между показателями, характеризующими деятельное состояние и покой, можно оценивать как функциональный резерв. Возможно, что некоторые дефекты мембранного пищеварения и транспорта связаны с уменьшением и отсутствием такого функционального резерва.

Медленн ые перес тройки . Приспособление пищеварительной системы обеспечивает эффективность и экономичность ее функционирования. Очевидно, что любое изменение в количестве потребленных белков, углеводов или жиров вызывает перестройку ферментов, гидролизирующих эти субстраты. Пищеварительные ферменты адаптируются к диете в пределах 2—3 дней, а спустя 5—7 дней происходит стабилизация. Установлено, что стимул, возникающий при изменении композиции диеты, вызывает очень кратковременный ответ со стороны пищеварительной системы и должен быть повторен при неоднократном приеме специализированной диеты для стабилизации нового уровня соответствующей ферментативной активности. Как правило, не происходит мгновенной реакции на введение субстрата. Более того, время адаптации может варьировать от места синтеза фермента и от вида адаптируемого фермента. В связи с тем, что обновление популяций энтероцитов совершается примерно в течение 2—6 суток, трудно представить возможным изменения их свойств за короткие интервалы времени (минуты или часы). Показано, что изменения дисахаридаз связаны со скоростью обновления кишечного эпителия. Причем изменение инвертазной и мальтазной активностей возникает сравнительно быстро и наблюдается через 3—4 дня после перевода животных на соответствующую диету, в то время индукция лактазы имеет место лишь через 5—8 недель после перехода на диету с высоким содержанием лактозы (до 30—60%). Следовательно, существуют легко и трудно адаптируемые ферментные системы.

15.4.3. Молекулярныемеханизмы адаптации. Регуляция на уровнеф ерментативных и транспортных активностей

Одна из важных форм адаптации ферментативно-транспортного аппарата желудочнокишечного тракта стала известна сравнительно недавно. Речь идет о перестройках ферментативного и транспортного спектра при неизменной структуре. При таких перестройках активность ферментативных и транспортных систем может меняться в результате воздействия (тормозящего пли стимулирующего) определенных сигналов на специализированные участки сложных белковых молекул, отличные от каталитических центров

— аллостерическоерегулированиеферментативнойи транспортнойактивности.

Была высказана гипотеза о существовании не одного, а нескольких регуляторных участков, специализированных дляразличных групп эффекторов.

Поэтому, если в пищеварительный канал одновременно поступают жиры, белки, углеводы, сначала перевариваются жиры, затем углеводы и, наконец, белки. При моносубстратных процессах с наибольшей скоростью перевариваются белки, а наиболее медленно — жиры. Кроме того, в присутствии жиров имеет место смещение зоны гидролиза

230

пептидов в каудальном направлении. Таким образом, в тонкой кишке осуществляется не вероятностная переработка пищевых веществ, а определенное следование гидролитических процессов не только во времени, но и в пространстве.

Наконец, очень важно, что регуляторные свойства могут меняться при патологии, в частности после хирургического вмешательства, под влиянием стресса, под воздействием некоторых токсикантов.

Таким образом, становится возможным понимание ферментных недостаточностей на уровне взаимодействия. Изменение регуляторных свойств при патологии последнее время было использовано для построения новых диагностических подходов.

Взаимодействие пищевых веществ при их совместном гидролизе и регуляцию ферментативных систем на уровне активности следует рассматривать так же, как эффективный механизм координации ферментативных и транспортных активностей.

15.4.4. Адаптивный синтезф ерментов

Омеханизмах адаптивн ых перес троек п ан креатич еских фермен тов . Повышенное содержание в диете одного из пищевых компонентов сопровождается

специфическим энзиматическим ответом: при повышенном содержании углеводов в диете увеличивается концентрация амилазы; высокожировая диета первично увеличивает концентрацию липазы, затем — протеаз; высокопротеиновая диета вызывает сначала повышение концентрации протеолитических ферментов, апозднее— липазы.

Причем, ответная реакция со стороны ферментов поджелудочной железы проявляется очень быстро —в течение 1—2 дней после перевода животных на соответствующую диету. Сохраняются эти изменения в течение нескольких недель. Изменения концентрации ферментов в ткани поджелудочнойжелезы ассоциируются с таковыми в соке.

Как правило, изменения ферментативной концентрации вызваны изменениями скоростей синтеза фермента. С одной стороны, скорость синтеза ферментов поджелудочной железы при увеличении того или иного пищевого компонента меняется под влиянием освобождаемых в этих условиях гастроинтестинальных гормонов. С другой стороны, образующиеся продукты гидролиза, попадая при всасывании в кровеносную систему, изменяют скорость синтеза соответствующих ферментов путем прямого или непрямого влияния на клетки поджелудочной железы, исключая кишечные факторы.

Следовательно, в зависимости от композиции пищи резко меняется набор гормонов, благодаря чему уже на уровне кишечной гормональной системы возможны существенные адаптивные перестройкипищеварительных активностей.

Также нельзя не отметить, что синтез панкреатических ферментов зависит от качественного состава пищевого белка.

Следовательно, поджелудочная железа способна к специфической секреции ферментов, благодаря этому ферментативный спектр поджелудочного сока может быть очень лабильным. Причем регуляция достигается нервными и гуморальными механизмами. Таким образом, кажется вероятным, что пищеварение регулируется на молекулярном уровне при помощи специальных стимулов, вызывающих специфические ответы поджелудочной железы (избирательная специфическая секреция).

Для объяснения синтеза панкреатических ферментов наиболее предпочтительна в настоящее время сигнальная гипотеза. Синтез панкреатических ферментов происходит на полисомах, связанных с эндоплазматическим ретикулумом. Мембранно-связанные полисомы могут быть тем путем, по которому вновь синтезированный белок переносится к цистернам шероховатого эндоплазматического ретикулума. Если это так, то остается нерешенным вопрос, как определить, что данная молекула мессенджер РНК переходит на свободную или связанную полисому. Для объяснения этого возможного двойного разделения и предложена