Физиология Покровский 301 -503

Распознавание и прикрепление микробов к гранулоцитам происходит с помощью рецепторов к Fc-фрагментам IgG и Сз, плотность которых выше на поверхности гранулоцитов, чем на AM. В связи с этим способность гранулоцитов к фагоцитозу опсонизированных микроорганизмов выше, чем у AM. Гранулоииты поглощают чужеродные частицы преимущественно за счет энергии гликолиза и гликогенеза, a AM — в основном с помощью окислительного фосфорилирования, причем скорость поглощения частиц гранулоцитами выше. Бактерицидность гранулоцитов так же, как и AM, главным образом обусловлена продукцией кислородных метаболитов, ко¬ торые могут оказывать также повреждающее действие на сами фагоцити¬ рующие клетки.

7.7.1.3. Гуморальные факторы защиты

Среди факторов гуморального звена МЗ значительная роль принадле¬ жит иммуноглобулинам (IgG, IgA, IgM). Наиболее важное значение среди них имеют иммуноглобулины класса А, содержание которых в бронхоальвеолярном смыве (БАС) больше, чем в сыворотке крови. IgA синтезирует¬ ся лимфоидными клетками костного мозга, селезенки, лимфатических уз¬ лов, БАЛТ, плазматическими клетками подслизистого слоя бронхов. Вы¬ работку IgA стимулирует антиген, попавший в просвет бронхиального де¬ рева. Синтезируемый местно мономер IgA с помощью гликопротеида, мо¬ лекулярная масса которого составляет 1500 кД, преобразуется в димер. Последний соединяется с пептидным фрагментом, синтезируемым эпите¬ лиальными клетками слизистой оболочки бронхов, и обозначается как секреторный компонент. Этот компонент способствует проникновению димеров IgA в бронхоальвеолярное пространство и защищает молекулу секреторного IgA (slgA) от разрушения протеолитическими ферментами. Только 5 % IgA поступает в бронхоальвеолярное пространство из сыворот¬ ки крови. IgA проявляет наибольшую функциональную активность в про¬ ксимальных отделах респираторного тракта, оказывая противовирусное и антимикробное действие, уменьшая адгезивную способность микроорга¬ низмов к слизистой оболочке. IgA принимает участие в активации комп¬ лемента по альтернативному пути, способствуя тем самым лизису микро¬ бов, усиливает антимикробное действие лизоцима и лактоферрина, антителозависимую клеточную цитотоксичность. Кроме того, этот иммуногло¬ булин предотвращает размножение вируса в месте внедрения, препятству¬ ет образованию аутоантител.

В противомикробной защите мелких бронхов немаловажную роль игра¬ ет IgG. Его уровень в БАС и сыворотке крови практически одинаков. Ис¬ точник IgG легких — сыворотка крови и БАЛТ. Существует 4 субкласса этого иммуноглобулина — IgG1 (66 %), IgG2 (27 %), IgG3 и IgG4 (1,8— 5,4 %). Известно, что к IgG2 принадлежат антитела к гемофильной палоч¬ ке и пневмококку. В БАС IgG действуют как опсонины, связываясь с бак¬ териальными частицами, они усиливают их адгезию к мембране AM, спо¬ собствуя фагоцитозу. В более низких концентрациях в бронхах обнаружи¬ вают IgM, который, по мнению большинства авторов, синтезируется мест¬ но, а не проникает из сыворотки.

Одним из факторов гуморального звена местной защиты является ком¬ племент — система белков сыворотки крови, включающая 9 компонентов

(С). Описаны классический (иммунный) и альтернативный (пропердиновый) пути активации комплемента. В активации первого пути принимают

382

участие IgG, IgM, иммунные комплексы, С-реактивный белок. Каскад ак¬ тивации Cir—С5ь обладает способностью повышать сосудистую проницае¬ мость, вызывать отек и бронхоспазм. Альтернативный путь активации на¬ чинается с Сз. Активаторами могут являться IgA и бактериальные липополисахариды. Присутствие в сыворотке крови ингибиторов (С1) и инактиваторов (Сзь) обеспечивает определенный уровень активации комплемен¬ та. Биологическое значение комплемента связано с его участием в воспа¬ лительных и иммунных реакциях легочной ткани в процессах местной за¬ шиты. Комплемент обладает опсонирующим действием, участвует в хемо¬ таксисе и адгезии, оказывает влияние на секрецию гликопротеинов слизи, движение ресничек мерцательного эпителия бронхов, регулируя таким об¬ разом мукоцилиарный клиренс. Признается, что дефицит Сз приводит к частым инфекционным заболеваниям.

Важным биологическим свойством лизоцима (мурамидазы) является антимикробное действие, связанное с его способностью расщеплять полисахаридную часть клеточной мембраны, вызывая лизис бактерий (стрепто¬ кокки группы А, грамотрицательные бактерии и грибы). Кроме того, лизоцим угнетает хемотаксис нейтрофилов и продукцию ими токсичных кис¬ лородных радикалов, увеличивает скорость поглощения бактерий и проли¬ ферацию лимфоцитов. Другими словами, лизоцим регулирует воспалите¬ льные реакции и оказывает влияние на процессы фагоцитоза. Основными источниками лизоцима являются моноциты крови, нейтрофилы, AM, се¬ розные клетки бронхиальных желез. В связи с тем что концентрация лизо¬ цима в легких больше, чем в других органах, его относят к факторам мест¬ ной защиты легких. При хроническом бронхите в результате гиперплазии и гипертрофии бронхиальных желез происходит снижение секреции лизо¬ цима, что приводит к угнетению антимикробной функции.

AM секретируют в 10 раз большее количество лизоцима, чем нейтро¬ филы, и обладают большей бактерицидной способностью. Лизоцим ока¬ зывает влияние также на реологические свойства слизи в просвете брон¬ хов, прежде всего на структуру геля. При дефиците лизоцима нарушается мукоцилиарный клиренс. Определенное участие в местной защите при¬ нимает лактоферрин. Лактоферрин представляет собой гликопротеид, со¬ держащий железо; продуцируется железистыми клетками, локализуется в гранулах серозных клеток бронхиальных желез. Одно из его основных свойств — бактериальная активность, которая, как полагают, связана с утилизацией железа, необходимого для нормальной жизнедеятельности бактериальной клетки. Связывание лактоферрина с поверхностью клетки не происходит в присутствии секреторного IgA, что свидетельствует о ко¬ оперативном взаимодействии факторов гуморального звена местной за¬ щиты легких.

Источником фибронектина в легких являются AM. Содержание этого гликопротеида повышается в БАС курильщиков. Основная роль фибро¬ нектина — неиммунная опсонизация некоторых микроорганизмов, немик¬ робных частиц, а также участие его в процессах адгезии клеток друг к дру¬ гу и к различным субстратам. Еще одним из факторов гуморального звена местной защиты легких является интерферон, обладающий противовирус¬ ным, антипролиферативным и иммунорегуляторными свойствами. Выде¬

ляют альфа-, бета- и гама-интерфероны, вырабатываемые различными клетками. Так, у-интерферон вырабатывается 0-лимфоцитами под влиянием бактерий и вирусов. AM выделяют бета-интерферон, а-интерферон продуцируют Т-лим- фоциты. Выработка альвеолярными макрофагами а- и гама-интерферонов имеет важное значение в противовирусной защите легких. Кроме того,

383

а-интерферон активирует естественные киллеры, а гама-интерферон стимули¬ рует активность AM и нейтрофилов.

На протяжении бронхиального дерева и респираторной ткани выделяют БАЛТ в виде скопления лимфоидных клеток, лимфоидных узлов и узел¬ ков. Эта ткань является резервуаром иммунокомпетентных клеток и спо¬ собствует развитию местных иммунных реакций при попадании антигенов в дистальные отделы легких. В составе БАЛТ на долю Т-лимфоцитов при¬ ходится около 7 3%, В-лимфоцитов — 7 %, О-лимфоцитов — 20 %. Осо¬ бенностью В-лимфоцитов БАЛТ является синтез этими клетками IgA. На¬ рушение функции Т-лимфоцитов БАЛТ ведет к недостаточной активации альвеолярных макрофагов и нарушению кооперативного взаимодействия между Т- и В-лимфоцитами, в результате чего происходит снижение про¬ дукции антител.

7.7.2. Метаболизм биологически активных веществ в легких

Легкие являются единственным органом в организме, куда поступает весь минутный объем крови. Это обеспечивает им роль своеобразного эн¬ догенного фильтра, который определяет состав биологически активных веществ в крови артериального русла.

Важная роль в трансформации биологически активных веществ при¬ надлежит эндотелию легочных капилляров, обладающему поглотительным и ферментным механизмами. Первый механизм обеспечивает поступление биологической субстанции в клетку, где эта субстанция депонируется, а затем подвергается инактивации ферментами. Второй механизм обеспечи¬ вает деградацию биологически активных веществ без стадии депонирова¬ ния путем контакта их с фиксированными на поверхности эндотелия фер¬ ментами.

Поглощению и ферментной трансформации в легких подвергаются почти полностью такие вещества, как серотонин, ацетилхолин и в мень¬ шей степени — на 40 % норадреналин.

В кавеолах эндотелия легочных капилляров локализуется большое ко¬ личество ангиотензинпревращающего фермента (АПФ), который обеспе¬ чивает процесс трансформации ангиотензина I в ангиотензин П. Под вли¬ янием АПФ в легких происходит деградация брадикинина. Введенный в легочный кровоток брадикинин при однократном прохождении крови че¬ рез легкие инактивируется на 80 %. АПФ также инактивирует в легких энкефалин и до 25 % инсулина.

Влегких человека инактивируются 90—95 % простагландинов группы Еи F.

Вэндотелии легочных сосудов сосредоточены ферменты, которые осу¬ ществляют синтез тромбоксана В2 и простагландинов. Эндотелий выпол¬ няет эндокринную функцию, выделяя факторы роста и медиаторы, оказы¬ вающие влияние на расширение и сужение сосудов. В качестве местного вазодилататора выступает простациклин (простагландин I2 ) — метаболит арахидоновой кислоты. Эндотелиальный расслабляющий фактор, являясь свободным радикалом — оксидом азота N0, образуется эндотелиальными клетками из L-аргинина и вызывает расширение сосудов легких, воздейст¬ вуя на гладкую мускулатуру.

Эндотелины — пептиды, продуцируемые эндотелиальными клетками сосудов легких и клетками бронхиального эпителия, вызывают выражен¬ ную вазо- и бронхоконстрикцию.

384

Организм человека ассимилирует жизненно необходимые белки, жиры, углеводы и ряд других веществ пищи только после ее физико-химической обработки и деполимеризации пищевых веществ — нутриентов. Эту роль выполняет система пищеварения. В результате пищеварения и всасывания продуктов переваривания пищи организм получает необходимые ему плас¬ тические и энергетические вещества, поддерживается гомеостазис орга¬ низма как важнейшее условие жизни.

8.1. ГОЛОД И НАСЫЩЕНИЕ

Лишение человека пищи вызывает состояние голода. Голод выражает потребность организма в нутриентах, которых он был лишен на какое-то время, что привело к снижению содержания в крови и депо питательных веществ. Субъективным проявлением голода выступают неприятные ощу¬ щения «сосания под ложечкой», тошноты, общей слабости, иногда голо¬ вокружения и головной боли. Объективным проявлением голода является пищевое поведение — поиск и прием пищи.

Ее прием вызывает состояние пищевого насыщения. Субъективными проявлениями насыщения являются ощущения удовольствия и наполненно¬ сти желудка.

Субъективные и объективные проявления голода и насыщения обу¬ словлены возбуждением и торможением различных отделов ЦНС. Сово¬ купность их нервных элементов, регулирующих пищевое поведение и пи¬ щеварительные функции, И.П. Павлов назвал пищевым центром.

Пищевой центр представляет собой гипоталамо-лимбико-ретикулокор- тикальный комплекс. Результаты экспериментов на животных показали, что поражение латерального ядра гипоталамуса вызывает отказ от пищи (афагия), а электрическое раздражение через вживленные электроды — повышение приема пищи (гиперфагия). Эту часть пищевого центра назва¬ ли центром голода. Разрушение аентромедиальных ядер гипоталамуса вы¬ зывает гиперфагию, а раздражение — афагию. Эту часть пищевого центра назвали центром насыщения. Между центрами голода и насыщения уста¬ новлены реципрокные (обратные) отношения.

Состояние пищевого центра зависит от импульсов, поступающих от многих экстеро- и интероцепторов, состава крови и цереброспинальной жидкости. В зависимости от механизмов этих влияний предложено неско¬ лько теорий голода и насыщения.

Локальная теория голода и насыщения («теория пустого желудка») веду¬ щую роль отводит повторяющимся натощак каждые 90 мин и длящимся 15—20 мин периодическим сокращениям желудка, во время которых воз¬ никает чувство голода. Поэтому эти сокращения назвали «голодными». Торможение этих сокращений наполнением желудка пищей (и не только ею) подавляет голод. Однако имеются наблюдения о несинхронности фаз периодической моторики желудка с ощущениями голода у человека и ха¬ рактером пищевого поведения животных. Люди, у которых по соответст¬ вующим показаниям удален желудок, ощущают голод.

Акт приема пищи кратковременно тормозит центр голода, вызывая так называемое первичное, или сенсорное, насыщение. Длительное торможение

386

Рис. 8.1. Механизмы формирования голода и насыщения.

1,2 — рефлекторные механизмы; 3 — нервно-гуморальные механизмы; 4 — питательные ве¬ щества.

центра голода и возбуждение центра насыщения обеспечивается всасыва¬ нием из желудочно-кишечного тракта в кровь продуктов гидролиза нутриентов и восстановлением гомеостазиса питательных веществ в организме и называется вторичным, или истинным, насыщением.

Состав крови и цереброспинальной жидкости голодных и накормлен¬ ных человека и животных различен. В зависимости от вида веществ, с ко¬ торыми связывается состояние пищевого центра, предложены глюкостатическая, аминацидостатическая, липостатическая теории. В этих теориях ведущая роль отводится содержанию в крови соответственно глюкозы, аминокислот и липидов. Метаболическая теория отводит сигнальную роль ключевым компонентам цикла трикарбоновых кислот в крови. Гормональ¬ ная теория отводит сигнальную роль в голоде и насыщении содержанию в

. крови гормонов гипоталамо-гипофизарной системы и желудочно-кишеч¬ ного тракта, поджелудочной, щитовидной и половых желез. Термостатиче¬ ская теория постулирует как сигнал насыщения увеличение теплообразо¬ вания при приеме пищи (специфическое динамическое действие пищи). Эти теории не исключают друг друга и свидетельствуют о многих сочетанных физиологических механизмах голода и насыщения (рис. 8.1). Напри¬ мер, липостатическая теория сигнальную роль отводит гормону лептину: вместе с жиром из жировых клеток высвобождается пептид лептин, кото¬ рый тормозит центр голода и возбуждает центр насыщения, тем самым снижая потребление пищи. У тучных людей содержание лептина в крови понижено.

387

Аппетит (от латинского appetitus — стремление, желание) — ощуще¬ ние, связанное со стремлением человека к приему, чаще определенной, пищи. Еда с аппетитом способствует эффективному пищеварению. Сни¬ жение и потерю аппетита (анорексию) вызывают многие факторы, в том числе те, которые отвлекают человека от еды. Повышают аппетит острые и пряные приправы, закуски, хорошая сервировка стола.

Резкое повышение аппетита — булимия, и снижение чувства насыще¬ ния — акария, приводят к полифагии — приему большого количества пиши и ожирению. Одним из проявлений расстройств аппетита является его извращение, при котором человек принимает несъедобные вещества (мел, земля, уголь, керосин, бумага и др.). В одних случаях это проявление специфического аппетита из-за потребности недостающих организму ве¬ ществ, в других — результат нарушения деятельности пищевого центра и психических расстройств.

8.2. СУЩНОСТЬ ПИЩЕВАРЕНИЯ И ЕГО ОРГАНИЗАЦИЯ 8.2.1. Пищеварение и его значение

Пищеварение — сложный физиологический и биохимический процесс физических, физико-химических и химических изменений принятой пищи в пищеварительном тракте. В процессе этого компоненты пищи со¬ храняют свою пластическую и энергетическую ценность; утрачивают ви¬ довую специфичность, приобретают свойство быть усвоенными организ¬ мом и включенными в его обмен веществ.

Изменения пищи состоят в ее размельчении, набухании, растворении, в последовательной деградации питательных веществ (нутриентов) в резуль¬ тате действия на них гидролитических ферментов секретов пищеваритель¬ ных желез и энтероцитов. Эти процессы идут в пищеварительном тракте в определенной последовательности (рис. 8.2).

Продвижение пищевого содержимого в каудальном направлении, его гомогенизация, задержка на различное время в отделах пищеварительного тракта, смешивание пищевых веществ с пищеварительными секретами обеспечивается гладкомышечным моторным аппаратом пищеварительного тракта. В результате деполимеризации образуются в основном мономеры, которые всасываются из кишечника в кровь и лимфу, транспортируются к тканям организма и включаются в его метаболизм. Вода, минеральные соли и некоторые органические компоненты пищи (в их числе витамины) всасываются в кровь неизмененными.

8.2.2. Типы пищеварения

В зависимости от происхождения гидролитических ферментов пищева¬ рение делят на три типа (A.M. Уголев): собственное, симбионтное и аутолитическое.

Собственное пищеварение осуществляется ферментами, синтезированны¬ ми данным макроорганизмом: его железами, эпителиальными клетками — ферментами слюны, желудочного и поджелудочного соков, эпителия тон¬ кой кишки.

Симбионтное пищеварение — гидролиз питательных веществ фермента¬ ми, синтезированными симбионтами макроорганизма — бактериями и

388

Рис. 8.2. Последовательность процессов в пищеварительном тракте и выделение секретов в его полость.

простейшими желудочно-кишечного тракта. Симбионтное пищеварение у человека происходит в основном в толстой кишке и его роль в общем пи¬

щеварительном процессе относительно невелика. Клетчатка пищи по типу собственного пищеварен фермента в секретах желез не гидролизуется, в чем есть физиологический смысл, так как сохранение пищевых волокон играет важную роль в ки¬ шечном пищеварении. Они перевариваются ферментами симбионтов в толстой кишке. В результате симбионтного пищеварения и деятельности микроорганизмов образуются вторичные нутриенты (в отличие от продук¬ тов гидролиза пищи первичных, образующихся в результате собственного пищеварения).

Аутолитическое пищеварение осуществляется за счет экзогенных гидролаз, которые поступают в организм в составе принимаемой пищи. Его роль существенна при недостаточно развитом собственном пищеварении. У новорожденных, у которых собственное пищеварение еще не развито, возможно его сочетание с аутолитическим пищеварением, т.е. в желудоч¬ но-кишечном тракте младенца питательные вещества материнского моло¬ ка перевариваются его же ферментами.

Пищеварение в зависимости от локализации гидролиза питательных ве¬ ществ делится на внутриклеточное и внеклеточное.

389

Внутриклеточное пищеварение состоит в том, что транспортированные в клетку путем эндоцитоза вещества гидролизуются клеточными (лизосомальными) ферментами либо в цитозоле, либо в пищеварительной вакуоли.

Внеклеточное пищеварение делится на дистантное, или полостное, и контактное, или пристеночное, мембранное. Полостное пищеварение осу¬ ществляется в полости желудочно-кишечного тракта ферментами слюны, желудочного, поджелудочного соков и тонкой кишки. Эффективность по¬ лостного пищеварения определяется активностью ферментов секретов пи¬ щеварительных желез в отделах пищеварительного тракта.

Пристеночное, контактное, или мембранное, пищеварение, открыто A.M. Уголевым. Оно происходит в тонкой кишке на колоссальной поверхно¬ сти, образованной складками, ворсинками и микроворсинками ее слизистой оболочки. В мембраны микроворсинок «встроены» собственно кишечные ферменты. Богаты ферментами слизистая оболочка тонкой кишки и зона ис¬ черченной каемки, образованная мукополисахаридными нитями — гликокаликсом и микроворсинками. В слизи и гликокаликсс находятся панкреатиче¬ ские ферменты, перешедшие из полости кишки и собственно кишечные, сорбированные из полости, где их достаточно много в связи с непрерывно идущими процессами кишечной секреции и отторжения энтероцитов.

Кишечное пристеночное пищеварение гетерофазно, т.е. совершается в разных фазах: в слое надэпителиальной слизи, в зоне гликокаликса и на поверхности микроворсинок, их мембран большим набором панкреатиче¬ ских и кишечных ферментов.

Пищеварение представляется как трехэтапный процесс: полостное пи¬ щеварение (в полостях рта, желудка и кишечника) -» пристеночное пище¬ варение (в тонкой кишке) -» всасывание (в основном в тонкой кишке). Полостное пищеварение состоит в начальном гидролизе полимеров до стадии олигомеров; пристеночное пищеварение обеспечивает дальнейшую ферментную деполимеризацию олигомеров в основном до стадии мономе¬ ров, которые всасываются (рис. 8.3).

8.2.3. Конвейерный принцип организации пищеварения

И.П. Павлов сравнивал деятельность желудочно-кишечного тракта с конвейерным химическим производством. Пищеварительный конвейер за¬ ключается в последовательности и преемственности ряда процессов.

ДПреемственность биотехнологических процессов: размельчение, увлаж¬ нение, набухание, растворение пищи и ее компонентов, денатурация белков; гидролиз полимеров до стадии олигомеров, затем — мономеров; их транспорт в кровь и лимфу (см. рис. 8.2).

ДОрганная преемственность пищеварения: пищеварение в полости рта, желудочное пищеварение, кишечное пищеварение.

ДПреемственность глубины деградации макромолекул, их деполимериза¬ ции: гидролиз полимеров до различной сложности олигомеров, а их до тетра-, три-, ди- и, наконец, — мономеров. При этом в проксимальнее расположенном отделе повышается атакуемость молекул нутриентов для ферментов последующего, дистальнее расположенного отдела пищева¬ рительного тракта.

ДПреемственность полостного пищеварения: от центральной части пище¬ вого желудочного содержимого к примукозному слою его, от вершины кишечной ворсинки к ее основанию.

390

Рис. 8.3. Пищеварительный конвейер тонкой кишки.

Д Преемственность стадий кишечного пищеварения: полостное, гетерофазное пристеночное (последовательно — в слизи, гликокаликсе, на мембранах микроворсинок), сопряжение мембранного пищеварения и всасывания.

Каждому отделу пищеварительного тракта свойственна определенная ферментативная активность, которая обеспечивается секрецией соответст¬ вующих пищеварительных желез и деятельностью энтероцитов (табл. 8.1).

В желудке идет пищеварительный процесс в кислой среде, в антральной части желудка его содержимое частично нейтрализуется. Переходящее в двенадцатиперстную кишку кислое содержимое продолжает нейтрализо-

391