2 курс / Нормальная физиология / Нормальная_физиология_практикум_Часть_2_Зинчук_В_В_2015

Главным фактором, ведущим к высвобождению проферментов, является холецистокинин, который стимулирует выделение богатого ферментами секрета, а также усиливает кровоток и метаболизм поджелудочной железы. Его высвобождение из слизистой стимулирует прохождение пищи (особенно продуктов гидролиза белков и жиров) по двенадцатиперстной и тощей кишкам. Кроме того, известен секретин — гормон, вызывающий выделение большого количества секрета поджелудочной железы с высоким содержанием HCO3−, но с низким уровнем ферментов. Выделение секретина осуществляется при снижении рН до 4,5 и еще больше — при его уменьшении до 3,0. Совместно эффект холецистокинина и секретина (при приеме пищи) более выражен, чем по отдельности. Поджелудочная железа способна адаптироваться к характеру питания путем изменения количества секрета и его состава.

7.6. Гепатобилиарная система

Гепатобилиарная система состоит из органа желчеобразования печени и системы выделения желчи (желчный пузырь, внутрипеченочные и внепеченочные желчные протоки).

Процесс желчеобразования называется холерез, желчевыделения — холекинез.

Печень играет важную роль в функционировании ЖКТ и обмене веществ. Данный орган является самой крупной железой (масса около 1,5 кг) — экзокринной и эндокринной. Его кровоснабжение осуществляется за счет артериальных (20–30 % получаемой крови) и венозных (портальная вена — 70–80 %) сосудов.

Основные функции печени:

детоксикационная (расщепление физиологически активных соединений, продукция мочевой кислоты, мочевины из более токсических соединений), фагоцитоз Купферовскими клетками;

регуляция углеводного обмена (конверсия глюкозы в гликоген, гликогеногезис);

регуляция липидного метаболизма (синтез триглицеридов и холестерола, экскреция холестерола в желчь, образование кетоновых тел из жирных кислот);

синтез белков (альбумин, транспортные белки плазмы, фибриноген, протромбин и др.);

образование желчи.

Образование желчи в печени осуществляется за счет процессов транс- и интерцеллюлярной фильтрации и последующей реабсорбции и секреции в желчевыводящих путях, и особенно желчном пузыре. Желчь постоянно выделяется гепатоцитами в просвет желчных капилляров и желчных протоков, объединяемых в единый печеночный проток, а далее накапливается в желчном пузыре, где осуществляются процессы реабсорбции и секреции. Объем ее суточной секреции составляет 0,5–1 л. Это вязкая изотоническая жидкость, накапливающаяся в желчном пузыре. Печеночная желчь имеет желтый цвет, а пузырная — желто-зеленый.

Желчь содержит некоторые продукты обмена веществ, а также лекарственные вещества, поступившие в организм. Эта жидкость, проходя по протокам, существенно изменяется по составу. Благодаря процессам секреции в нее поступают натрий и бикарбонаты, следовательно увеличивается ее объем. Процессы реабсорбции позволяют обеспечить существенное концентрирование данного секрета (в 5 и более раз). Объем желчного пузыря составляет 30–60 мл.

Основными компонентами желчи являются соли желчных кислот, билирубин, холестерол, жирные кислоты, лецитин. Концентрация этих веществ по мере продвижения секрета к желчному пузырю возрастает (в 5–10 раз). Соли желчных кислот (холевой и дезоксихолевой) образуются в гепатоцитах из холестерина и активно секретируются в просвет желчных капилляров. К пигмен­ там желчи относятся билирубин, биливердин и, в небольшом количестве, уробилиноген.

Желчь обеспечивает эмульгирование жиров (диспергирование) (от лат. dispergo — рассеиваю, рассыпаю), т.е. измельчение, приводящее к образованию мелких структур, увеличивая поверхность, доступную для гидролитических ферментов. Под действием желчных кислот жиры образуют столь тонкие дисперсные частицы, что они в небольшом количестве могут даже всасываться из просвета без предварительного гидролиза. Желчь способствует всасыванию жиров; повышает активность панкреатических и кишечных ферментов (особенно липаз). Ее отсутствие нарушает всасывание

липидов и жирорастворимых витаминов. Без желчных кислот не усваивается около 40 % всех жиров, потребляемых с пищей. В случае удаления желчного пузыря его депонирующая и другие функции не реализуются. Желчь непрерывно поступает в просвет двенадцатиперстной кишки, а не только при приеме пищи, что приводит к существенному нарушению функционирования ЖКТ. Она обладает бактериостатическими свойствами.

Основные функции желчи:эмульгирование жиров;активация липолитических ферментов;

растворение продуктов гидролиза жира;всасывание продуктов липолиза и жирорастворимых вита-

минов;стимуляция моторной и секреторной функции тонкого ки-

шечника;регуляция секреции поджелудочной железы;

нейтрализация кислого химуса, инактивация пепсина;защитная функция;создание оптимальных условий для фиксации ферментов

на энтероцитах;стимуляция пролиферации энтероцитов;

нормализация кишечной флоры (ингибирует гнилостные процессы);

экскреция (билирубин, порфирин, холестерол, ксенобиотики);обеспечение иммунитета (секреция иммуноглобулина А). Для усвоения 100 г липидов требуется около 20 г желчных

кислот. Это количество обеспечивается за счет рециркуляции данных соединений (их кругооборот может достигать 2–5 раз в зависимости от содержания жира в пище). Содержащиеся в желчи желчные кислоты, образуемые в течение суток в количестве около 6 г, в значительной степени реабсорбируются (до 94 %) из тонкой кишки в кровь, затем через портальную вену — в печень (феномен энтерогепатической циркуляции желчных кислот). Другая, менее значительная, часть желчных кислот выводится из организма с калом. Это позволяет существенно уменьшить расход желчных кислот в организме. При значительном повышении концентрации холестерина в желчи наблюдается образование желчных камней.

Основную роль в регуляции секреции желчи и ее выбросе из желчного пузыря играет холецистокинин, вызывающий сокращение мышц пузыря и расслабление сфинктера Одди. Выброс желчи в двенадцатиперстную кишку осуществляется в результате ритмического сокращения мышечных элементов желчного пузыря и одновременного расслабления сфинктера Одди, который открывает выход общего желчного протока в полость этой кишки. Сильным стимулятором опорожнения желчного пузыря (через образование холецистокинина) является жирная пища. Процесс желчеобразования и желчевыделения регулируется различными активирующими или ингибирующими факторами, информация о которых представлена ниже.

Регуляция желчеобразования

холецистокинин;

секретин;

гастрин;

простагландины;

желчные кислоты;

пища (мясо, хлеб, молоко и др.)

Регуляция желчевыделения

бомбензин;

ацетилхолин;

гистамин;

пища (яичный желток, мясо, молоко и др.)

7.7. Функционирование тонкого кишечника

В тонком кишечнике осуществляется образование секрета, практически завершается гидролиз пищи и в значительной степени ее всасывание. Количество секрета в этом отделе ЖКТ составляет около 1000 мл/сут, скорость секреции варьируется от 0,17 до 0,70 (0,43) мл/мин. Удельный вес — 1,007–1,010 г/мл, рН — 6,51 (5,07–7,07). В состав секрета входят различные протеолитические, липолитические и амилолитические ферменты. Поверхность тонкого кишечника образует особые структурные единицы — либеркюновы крипты, в которых содержатся бокаловидные клетки, образующие слизь, и энтероциты, секретирующие воду и электролиты. Эпителиальные клетки кишечника постоянно обновляются. Время жизненного цикла составляет около 5 суток, что позволяет постоянно замещать зрелые клетки и формировать новый компонент секрета. В регуляции секреции тонкого кишечника большое значение имеют местные рефлекторные механизмы.

Пристеночное (мембранное) пищеварение — процесс ферментативного расщепления питательных веществ ферментами, расположенными в гликокаликсе и на апикальных мембранах энтероцитов. Данный феномен был открыт А.М. Уголевым в 1956–1957 гг. Установлено, что поверхность тонкой кишки является не только всасывающей, но и пищеварительной, т.е. функционирует механизм мембранного пищеварения. Уголевым в опытах было показано, что скорость расщепления растворимого крахмала в пробирке под влиянием амилазы поджелудочной железы при добавлении кусочка вывернутой «наизнанку» тонкой кишки крысы осуществляется намного быстрее. Это доказывает возможность переваривания пищевых веществ на поверхности тонкой кишки, участие в гидролизе пищи не только адсорбированных панкреатических ферментов, но и собственно кишечных.

За счет процессов мембранного пищеварения обеспечивается полный гидролиз олигомеров до простейших элементов. Он реализуется за счет ферментов, адсорбированных в гликокаликсе, и собственных кишечных ферментов на мембране энтероцитов, которые имеют в данном случае оптимальную ориентацию. При

этом они фиксированы и их активные центры ориентированы определенным образом. Происходит создание оптимальной пространственной организации ферментативного ансамбля. Мембранное пищеварение происходит на внешней поверхности клеток кишечного эпителия в специальной структуре, которая называется щеточной каймой. Энтероциты имеют много микроворсинок (до 3–4 тысяч на апикальной поверхности каждого из них). Снаружи эти микроворсинки покрыты гликокаликсом — множеством мукополисахаридных нитей, на которых адсорбированы различные ферменты. Существенно, что микроорганизмы просвета кишечника не могут использовать аминокислоты, углеводы, жирные кислоты, так как их размеры больше просветов между выростами щеточной каемки. Особенностью пристеночного пищеварения является то, что ферменты фиксируются на клеточных мембранах ворсинок. Полостное пищеварение обеспечивает гидролиз крупных молекул (происходит разрыв 10 % всех пептидных связей). Мембранное пищеварение осуществляет расщепление около 90 % пептидных и глюкозидных связей и до 55–60 % триглицеридов. Полостное пищеварение подготавливает субстрат для мембранного пищеварения, а оно, в свою очередь, уменьшает его количество, тем самым влияя на скорость гидролиза. Этот механизм обеспечивает сопряженность процессов гидролиза и активного транспорта.

Всасывание продуктов пищеварения происходит в значительной степени в тонком кишечнике. В данном отделе всасываются большие объемы воды (8–9 л), что очень важно для возвращения этого компонента во внутреннюю среду организма. Вода является основной составляющей слюны, желудочного и других секретов. Отсутствие этого выраженного реабсорбционного механизма в данном отделе приводило бы к обезвоживанию организма. Также на уровне тонкого кишечника осуществляются процессы секреции ряда жизненно важных анионов (Cl−, HCO3−). Высокомолекулярные компоненты пищи гидролизируются ферментами пищеварительных секретов и эпителиальных клеток тонкого кишечника. При этом образуются низкомолекулярные вещества, способные всасываться. Эти вещества используются в энергетическом и структурном метаболизме организма. Белки и полипептиды вначале расщепляются до олигопептидов, а затем — до аминокислот. Аминокислоты и олигопептиды транспортируются в энтероциты.

Существуют специфические механизмы активного транспорта аминокислот (сопряженный Na+-зависимый). Р. Гейденгайн доказал, что процесс всасывания из кишечной трубки осуществляется за счет не только пассивных, но и активных механизмов. Он вводил животным после некоторого голодания их же кровяную сыворотку, предполагая, что всасывание из-за отсутствия градиента концентраций осуществляться не будет. Однако вся кровяная сыворотка всасывалась, что доказывает осуществление этого процесса через некие активные механизмы. Всасывание представляет собой процесс переноса веществ из полости желудочно-кишечного тракта во внутреннюю среду организма. За счет крупных и мелких складок, ворсинок и микроворсинок функциональная площадь поверхности тонкого кишечника возрастает до 200 м2.

Олигопептиды также могут переноситься активным транспортом. Из энтероцитов аминокислоты поступают в портальную кровь, из нее — в печень. Углеводы под действием ферментов слюны и панкреатического секрета расщепляются до гекса-, три- и дисахаридов, которые, однако, не всасываются. Дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза) в результате пристеночного пищеварения расщепляются до моносахаридов (глюкозы, фруктозы, маннозы, галактозы и др.), которые способны всасываться. Глюкоза и галактоза транспортируются с помощью подвижного переносчика, зависимого от Na+, манноза и пентозы — путем простой диффузии, а фруктоза — через механизм облегченной диффузии. Жиры под действием липаз расщепляются до жирных кислот и глицерина. Жирные кислоты с короткими и средними цепями непосредственно диффундируют в энтероциты, длинноцепочечные кислоты и холестерин транспортируются туда в виде мицелл. В энтероцитах происходит ресинтез жиров и других липидов, которые, соединяясь с белками, образуют различные липопротеиды (их можно дифференцировать по плотности). Нарушение всасывания в тонком кишечнике называется мальабсорбцией.

7.8. процессы, происходящие в толстом кишечнике

В толстом кишечнике завершаются процессы гидролиза и всасывания (жирные кислоты, газы, вода). На уровне этого отдела ЖКТ химус содержит в негидролизированном состоянии только клетчатку. Под воздействием секрета вышележащих отделов, толстого кишечника и ферментов микрофлоры осуществляется гидролиз клетчатки. В этом отделе в течение суток всасываются около 1,0–1,5 л воды и формируются каловые массы. Эпителиальные клетки толстого кишечника практически не имеют микроворсинок. В тоже время в этом отделе ЖКТ содержится значительное количество слизи, которая обеспечивает защиту кишечной стенки от механических повреждений и воздействий инфекционных агентов.

Ведущая роль в процессе всасывания принадлежит проксимальному отделу толстого кишечника. Объем всасываемой жидкости может достигать 5–8 л в сутки.

Толстый кишечник имеет нормальную микрофлору (эубиоз), которая включает bifidum bacterium, Bacteroides (90 %), молочнокислые бактерии, кишечную палочку, стрептококки, спороносные анаэробы (в целом 10 %).

Функции микрофлоры толстого кишечника:формирование резистентности организма (межмикробный

антагонизм, активация иммунной системы), осуществляет путем ассоциации со слизистой оболочкой кишечника защиту кишечного барьера от проникновения микробов и токсинов во внутреннюю среду организма;

ингибирование патогенных и условно-патогенных микроорганизмов: конкуренция в борьбе за нутриенты; образование органических кислот и многоатомных спиртов; продукция бактериоцидов, перекиси водорода;

снижение рН в просвете кишки;регулирование моторной активности кишечника;механическая защита слизистой оболочки;

усиление процессов всасывания через стенки кишечника ионов кальция, железа, витамина D;

синтез ферментов: гликозидаз (α- и β-гликозидазы, α- и β-га- лактозидазы, β-глюкуронидазы, гемицеллюлазы), расщепляющих

невсасывающиеся углеводы; протеаз, инактивирующих пищеварительные ферменты; липаз, завершающих гидролиз жиров;

синтез аминокислот и белков, витамина К, пантотеновой и фолиевой кислоты, витаминов группы В (тиамин, рибофлавин, никотиновая кислота, пиридоксин и цианкобаламин);

участие в обмене белков, фосфолипидов и желчных кислот;метаболизм эстрогенов (деконъюгирование эстрогенов), что

обеспечивает их реабсорбцию;утилизация пищевых субстратов, детоксикация экзогенных

субстратов за счет биотрансформации; расщепление целлюлозы, пектинов, лигнинов; сбраживание углеводов до кислых продуктов;формирование иммунобиологической реактивности организма: увеличение фагоцитарной активности макрофагов и нейтрофилов; стимуляция образования секреторного IgA; увеличение

содержания цитокинов; продукция α-, β-, γ-интерферонов.

В случае бесконтрольного приема антибиотиков в толстом кишечнике уничтожается нормальная микрофлора, что приводит к существенному нарушению процессов пищеварения (дисбактериоз).

За счет двигательной активности в этом регионе обеспечивается резервуарная функция, а затем и эвакуаторная. Для толстого кишечника характерен особый тип движения — гаустрации, т.е. комбинированное сокращение круговой и продольных мышц, которые в течение 30 с нарастают, а затем продолжаются постоянно в течение 60 с и исчезают. Эти движения имеют дистальную направленность и обеспечивают перемешивание, переворачивание

иформирование содержимого. В конце повздошной кишки располагается илеоцекальный сфинктер (баугиниевая заслонка), регулирующий переход химуса из тонкой кишки в толстую. Илеоцекальный клапан предупреждает обратное движение масс из толстого кишечника в тонкий. Данный сфинктер характеризуется ритмическими сокращениями после приема пищи, благодаря которым каждые 30 с транспортируется 10–15 мл химуса. Важное значение имеет бисфинктерный рефлекс — рефлекторный процесс, обеспечивающий согласованность работы илеоцекального и пилорического сфинктеров, а именно одновременное их расслабление. В стенке толстого кишечника содержится хорошо развитая интрамуральная иннервация, состоящая из ауэрбахова (между наружными

ивнутренними мышечными слоями) и мейснерова (под слизистой

оболочкой) сплетений, которые в совокупности образуют метасимпатический отдел ВНС, обеспечивающий определенную автономность функционирования этого региона. Из тонкого кишечника в толстый поступает 4000 г химуса, масса которого постепенно уменьшается и трансформируется в фекалии. В целом процесс пищеварения длится от нескольких часов до нескольких суток. Наиболее длительное время нахождения остатков пищи осуществляется в толстой кишке. Время общей эвакуации содержимого из ЖКТ после приема пищи составляет 24–36 ч. По данным рентгенологического исследования с помощью контрастного вещества сернокислого бария, полное опорожение толстой кишки осуществляется через 48–72 ч. Характер пищи влияет на длительность пищеварения. Прием растительной пищи, богатой балластными веществами (целлюлоза, пептин, клетчатка и др.), уменьшает время этих процессов в ЖКТ.

Впищеварительном тракте происходит формирование газов.

Втечение суток их объем может достигать от 200 до 2000 мл. Обычно их содержание в пищеварительной трубке не превышает

200 мл. Газовая смесь состоит из N2, O2, CO2, H2, CH4 и других веществ, в частности индола, сероводорода, скатола и др., которые придают ей специфический запах. Объем газов определяется составом потребляемой пищи и функциональными особенностями системы пищеварения. На образование газов влияют объем заглатываемого воздуха, диффузия из стенки кишечника и в основном процессы брожения в полости толстого кишечника. Избыточное образование газов (метеоризм) наблюдается при употреблении растительной пищи (целлюлоза, бобовые и др.).

Дефекация — процесс удаления каловых масс из толстой и прямой кишки, реализуемый за счет перистальтических движений гладкой мускулатуры их стенок и расслабления внутреннего и наружного сфинктера. Во время этого процесса отмечается повышение АД (на 20–60 мм рт. ст.), учащение величины пульса (на 20 уд/мин). Спинальный центр дефикации находится в пояс-

нично-кресцовом отделе спинного мозга (S2–S4). В его организацию вовлечены нейроны симпатического и парасимпатического отделов ВНС. Парасимпатическая иннервация обеспечивает расслабление внутреннего сфинктера, сокращение гладкомышечных элементов прямой кишки и, соответственно, опорожнение этого