2.4.7. Физиологические основы регуляции процессов пищеварения
Регуляция пищеварения обеспечивается на центральном и местном уровнях. Центральный уровень осуществляется ЦНС. Совокупность нейронов различных отделов ЦНС, которые определяют пищевое поведение и регулируют пищеварительные функции человека, составляют пищевой центр. Эти нейроны находятся в коре больших полушарий, ретикулярной формации и гипоталамусе.
В определенных ядрах гипоталамуса локализуются центр голода и центр насыщения. Эти центры тесно связаны между собой - если один центр возбужден, то другой заторможен. Раздражение электрическим током центра голода у животных вызывает гиперфагию (непрерывное поедание пищи), а его разрушение – афагию (отказ от пищи).
Возбуждение или торможение центров голода и насыщения происходит в зависимости от содержания питательных веществ в крови, а также сигналов, поступающих от различных рецепторов.
Потребность в питательных веществах выражается состоянием голода и создает мотивацию поиска и принятия пищи. Различные теории объясняют возникновение голода не одинаково:
глюкостатическая – снижением уровня глюкозы в крови;
аминоацидостатическая - снижением содержания в крови аминокислот;
липостатическая - недостатком в крови жирных кислот и триглицеридов;
метаболическая - продуктами метаболизма цикла Кребса.;
термостатическая - снижением температуры крови;
локальная теория - импульсами от механорецепторов желудка при его «голодных» сокращениях.
Наиболее вероятно, что ощущение голода - следствие всех перечисленных факторов.
Чувство насыщения возникает в результате возбуждения нейронов центра насыщения. Выделяют первичное (сенсорное) насыщение и вторичное (метаболическое). Сенсорное насыщение связано с импульсами от рецепторов полости рта и желудка, возбуждаемых принимаемой пищей. Вторичное насыщение наступает через 1,5-2 часа с момента приема пищи, когда в кровь поступают продукты гидролиза питательных веществ.
Местный уровень регуляции осуществляется нервной системой и комплексом связанных между собой нервных сплетений, расположенных в толще стенок пищеварительного канала. Кроме того, в эпителии слизистой оболочки ЖКТ находятся эндокринные клетки (диффузная эндокринная система). При механическом и химическом воздействии пищи на эндокринные клетки вырабатываются гормоны холецистокинин, соматостатин (снижают потребление пищи), пентагастрин, окситоцин (способствуют формированию чувства голода).
2.5. Система крови
Система крови – совокупность органов кроветворения, периферической крови, органов кроверазрушения и нейрогуморального аппарата регуляции. Общее количество крови в организме взрослого человека составляет в среднем 6-8 % от массы тела, что соответствует 5-6 л.
Кровь – жидкая ткань, которая является основой внутренней среды организма (совокупность жидкостей, включающая кровь, лимфу, тканевую и цереброспинальную жидкости). Из внутренней среды организма ткани получают все необходимые для жизнедеятельности вещества и отдают в нее метаболиты.
Основные функции крови:
терморегуляторная – перенос тепла от более нагретых органов к менее нагретым;
защитная – осуществление иммунитета, свертывание крови предохраняет от кровопотери при травмах;
гомеостатическая – подержание постоянства внутренней среды организма (кислотно-основного равновесия, водно-электролитного баланса и т.д.);
транспортная (гуморальная) – доставка гормонов и других биологических веществ от места их синтеза к клеткам организма.
Разновидности транспортной функции:
дыхательная – перенос кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким;
трофическая – перенос питательных веществ от органов пищеварения к тканям;
экскреторная – транспорт конечных продуктов обмена веществ к органам выделения;
Кровь состоит на 55–60 %; из плазмы (жидкая часть) и на 40 – 45% из форменных элементов (твердая часть) – эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов (рис 2.12).
Плазма – жидкая часть крови, остающаяся после удаления из нее форменных элементов. В ее состав входят: вода (90%); органические вещества – белки крови, азотсодержащие и безазотистные вещества (9%); неорганические вещества – минеральные соли (1%).
Белки крови (альбумины, глобулины, фибриноген) выполняют следующие функции:
обеспечивают онкотическое (коллоидно-осмотическое давление);
формируют иммунные антитела;
участвуют в процессе свертывания крови (фибриноген, факторы свертывания крови);
обеспечивают вязкость крови;
регулируют рН крови (белковые буферные сисиемы);
транспорируют различные вещества, в том числе гормоны, железо, лекарства;
выполняют питательно-пластическую роль (альбумины – резервные белки при голодании).
Азотсодержащие вещества (мочевина, мочевая кислота, аминокислоты) – промежуточные продукты обмена белка в организме. Повышение содержания остаточного азота в крови (азотемия) является патологическим состоянием.
Безазотистые органические вещества (промежуточные продукты метаболизма, ферменты, все витамины) - глюкоза, липиды, фосфолипиды, молочная, пировиноградная и жирные кислоты и т.д.
Неорганические вещества – минеральные соли, создающие осмотическое давление крови, поддерживающие рН (буферные системы плазмы – карбонатная, фосфатная) и участвующие в процессе свертывания крови.
Несмотря на непрерывный обмен веществ с клетками, состав и физико-химические свойства плазмы остаются постоянными.
Эритроциты представляют собой клетки диаметром 7,5 мкм; не содержат ядер и белоксинтезирующей системы; имеют форму двояковогнутого диска, что увеличивает их поверхность. В мембране эритроцитов располагаются гликопротеиды, являющиеся носителями иммунологических детерминант и белки, образующие каналы для транспорта ионов.
В норме в крови мужчин содержится 4,0-5,0х1012/л эритроцитов, у женщин - 3,7-4,5х1012/л. Срок жизни эритроцитов составляет 120 дней.
Основную массу цитоплазмы эритроцитов составляет гемоглобин (греч. haema – кровь, лат. globus - шарик) – сложный протеин, состоящий из железосодержащих групп гема, включающих двухвалентное железо, и белкового остатка глобина. Динамическое взаимодействие гема с глобином придает гемоглобину уникальные свойства, необходимые для обратимого процесса транспорта кислорода. Содержание гемоглобина в среднем у мужчин составляет 130-160 г/л, у женщин – 120-140 г/л.
При присоединении к гемоглобину кислорода из воздуха, поступившего в легкие, происходит оксигенация (насыщение кислородом). Валентность железа не изменяется. Образуется оксигемоглобин – соединение, обеспечивающее перенос кислорода с кровью от лекгих к тканям. Соединение гемоглобина с углекислым газом называется карбогемоглобин. В легких карбогемоглобин теряет углекислый газ, который выделяется с выдыхаемым воздухом.
При истинном окислении гемоглобина (под воздействием перекисей, нитритов, хининов и т.д.) образуется метгемоглобин – вещество, содержащее трехвалентное железо и не способное вступать в обратимую реакцию с кислородом.
Скелетные и сердечные мышцы содержат мышечный гемоглобин (миоглобин), обеспечивающий кислородом работающие мышцы.
Функции эритроцитов:
дыхательная - транспорт кислорода и углекислого газа к различным органам и тканям;
питательная - транспорт пептидов, нуклеотидов и других питательных веществ к органам и тканям, что обеспечивает регенераторные процессы;
детоксикационная - способность адсорбировать токсичные продукты и инактивировать их;
регуляторная - регуляция кислотно-основного состояния (за счет гемоглобина);
защитная – участие в иммунологических реакциях организма;
Кроме того, эритроциты несут в себе групповые признаки крови и участвуют в процессах свертывания крови и фибринолиза.
Рис. 2.12. Форменные элементы крови человека.
1-эритроцит; 2, 3-нейтрофилы; 4-эозинофил; 5-базофил; 6,7,8-лимфоциты; 9-моноцит; 10-тромбоциты.
Образование эритроцитов (эритропоэз) происходит в красном костном мозге. Для образования эритроцитов требуется достаточное поступление с пищей белка, железа, а также ряда витаминов. Витамин В12 (цианокобаламин) и фолиевая кислота участвуют в синтезе глобина; В2 необходим для образования липидов эритроцита; В6 участвует в образовании гемма; аскорбиновая кислота стимулирует всасывание железа в кишечнике; витамины Е и РР укрепляют липидную оболочку эритроцита. Для нормального эритропоэза также необходимы микроэлементы – медь, никель и кобальт, цинк, селен.
Лейкоциты – ядросодержащие клетки (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, моноциты и лимфициты), структурная организация которых идентична другим клеткам организма. Размеры лейкоцитов варьируют от 8 до 20 мкм. Продолжительность жизни составляет 4-120 дней. Количество лейкоцитов в периферической крови не постоянно даже в условиях физиологической нормы, оно подвержено колебаниям в зависимости от физической нагрузки, приема пищи, времени суток, наличия повреждающих агентов и в среднем составляет 4-9х109/л.
Лейкоциты – важнейшее звено иммунной системы, обеспечивающей невосприимчивость организма к инфекционным и неинфекционным структурам. Лейкоциты способны мигрировать из крови к участкам, на которые воздействовал чужеродный агент, и обезвреживать его.
Они также отграничивают очаг воспаления и препятствуют проникновению токсичных продуктов в неповрежденные окружающие ткани. Лейкоциты распознают, а затем поглощают и переваривают чужеродные объекты и отмирающие клетки, т.е. осуществляют процесс фагоцитоза (греч. phagos – пожирающий). Фагоцитоз возможен благодаря наличию в лейкоцитах большого количества активных протеолитических ферментов.
Кроме того, лейкоциты выполняют защитную (бактерицидное и антитоксическое действие, участие в иммунных реакциях, в процессе свертывания крови); регенеративную (способствуют заживлению поврежденных тканей) и транспортную (перенос ряда ферментов) функции.
Все лейкоциты образуются в красном костном мозге из единой стволовой клетки, дальнейшее формирование лейкоцитов происходит во вторичных лимфатических органах. Образование лейкоцитов (лейкопоэз) стимулируют продукты их распада, микроорганизмы и их токсины, некоторые гормоны, нуклеиновые кислоты и т.д. Для полноценного функционирования лейкоцитов требуется достаточное количество белка и витамина С в питании.
Тромбоциты (кровяные пластинки) – безъядерные клетки различной формы, диаметром 2-5мкм, состоящие из наружной и внутренней, содержащей гранулы, частей. В норме в крови взрослого человека содержится 180-320х109/л. Тромбоциты образуются в красном костном мозге, содержат набор ферментов и ряд соединений, участвующих в процессе свертывания крови.
В процессе свертывания крови участвуют факторы свертывания – белки плазмы крови, форменные элементы (в первую очередь тромбоциты) и сосудистая стенка. Тромбоциты способны передвигаться с помощью ложноножек, прилипать к чужеродной поверхности, в том числе к измененной сосудистой стенке, (адгезия) и склеиваться между собой (агрегация).
Тромбоциты легко разрушаются, при этом высвобождается большое количество активных веществ, которые индуцируют дальнейшую агрегацию тромбоцитов и каскадную активацию других факторов свертывания. В результате образуется сгусток (тромб), останавливающий кровотечение.
Процесс свертывания крови регулируется на нейрогуморальном уровне. В организме также существует противосвертывающая система, которая поддерживает кровь в жидком состоянии.
Для нормального свертывания необходимы ионы кальция, витамин К. Избыток в пище линоленовой кислоты способствует возникновению внутрисосудистых тромбов (вследствие образования веществ, вызывающих агрегацию тромбоцитов). Полиненасыщенные жирные кислоты препятствуют повышенному свертыванию крови.