ЖКТ - 2
ЖКТ - 2
Общие сведения и функции печени
Печень является важнейшим органом, обеспечивающим множество метаболических процессов и играющим ключевую роль в функционировании пищеварительной системы. В печени осуществляется накопление гликогена, который при снижении уровня глюкозы в крови подвергается расщеплению для поддержания энергетического баланса. Орган способен осуществлять глюконеогенез, синтезируя глюкозу из лактозы, а также из аминокислот, которые могут извлекаться из мышечной ткани в условиях длительного голодания. Аминокислоты с разветвленными боковыми цепями в печени не расщепляются. В условиях дефицита углеводов из жирных кислот синтезируются кетоновые тела, такие как ацетоацетат и бета-гидроксибутират, служащие альтернативным источником энергии для центральной нервной системы. Печень синтезирует белки плазмы крови, обезвреживает аммиак посредством перевода его в мочевину и образует глутамин, участвующий в регуляции кислотно-щелочного баланса. Важнейшей функцией является биотрансформация ксенобиотиков и эндогенных токсинов, часто протекающая путем их конъюгации с глюкуроновой кислотой для последующего выведения с желчью или мочой. Печень также разрушает гем погибших эритроцитов, конвертирует фруктозу и галактозу в глюкозу, депонирует железо, медь, липиды и витамины. В эмбриональном периоде ткань печени выполняет кроветворную функцию, а у взрослого организма продуцирует гормоны, включая соматомедины, эритропоэтин и тромбопоэтин.
Образование желчи и мицеллообразование
Специфической пищеварительной функцией печени является секреция желчи, суточный объем которой достигает примерно 650 миллилитров. Выработка желчи на восемьдесят процентов обеспечивается гепатоцитами и на двадцать процентов — эпителием желчных протоков. Секреция осуществляется посредством двух основных механизмов: зависимого и независимого от желчных кислот. При зависимом механизме первичные желчные кислоты, синтезированные из холестерина, конъюгируются с глицином или таурином и активно транспортируются в желчные канальцы, создавая осмотический градиент для транспорта воды. Независимая секреция обусловлена активным выделением бикарбоната, глутатиона и билирубина. Желчные протоки под действием секретина дополнительно обогащают секрет бикарбонатами, снижая его кислотность. В периоды между приемами пищи желчь депонируется в желчном пузыре, где за счет реабсорбции воды и электролитов ее концентрация может возрастать в десять раз. Выделение желчи в двенадцатиперстную кишку стимулируется гормоном холецистокинином и активностью блуждающего нерва. Желчные кислоты, представляющие собой молекулы с гидрофильными и гидрофобными участками, при достижении критической мицеллярной концентрации формируют мицеллы. Эти структуры эмульгируют липиды, обеспечивая их гидролиз и всасывание. Избыток холестерина при нехватке мицеллярной емкости может кристаллизоваться, инициируя образование желчных камней. Подавляющая часть желчных кислот реабсорбируется в подвздошной кишке и возвращается в печень посредством портального кровотока. Пигмент билирубин, образующийся при распаде гемоглобина, придает желчи характерный цвет, а его метаболиты окрашивают каловые массы и мочу. Билирубин также выступает в роли мощного антиоксиданта, защищающего ткани от перекисного окисления.
Тонкий кишечник: моторика и секреция
Тонкий кишечник подразделяется на двенадцатиперстную, тощую и подвздошную кишки. Общая длина органа в условиях физиологического тонуса составляет около 3,75 метра. Моторика представлена преимущественно ритмической сегментацией, обеспечивающей перемешивание химуса. Пейсмекерные клетки генерируют медленные электрические волны, частота которых варьируется от двенадцати в минуту в проксимальных отделах до восьми в минуту в дистальных. Моторная и секреторная активность регулируется энтеральной нервной системой. Парасимпатические волокна посредством высвобождения ацетилхолина стимулируют перистальтику и выделение секрета, тогда как симпатические влияния через норадреналин угнетают гладкую мускулатуру и снижают секрецию. Слизистая оболочка ежесуточно выделяет около трех литров кишечного сока, содержащего муцины и бикарбонаты для защиты тканей от агрессивного кислого химуса, поступающего из желудка. Эпителиальный слой характеризуется высокой скоростью регенерации: клетки крипт непрерывно делятся, мигрируют к вершинам ворсинок и слущиваются каждые три-пять суток.
Механизмы всасывания нутриентов
Всасывательная поверхность тонкого кишечника колоссально увеличена за счет формирования ворсинок и достигает площади порядка двухсот квадратных метров. Транспорт веществ осуществляется трансклеточным и паралеточными путями, причем проницаемость паралеточного пространства максимальна в двенадцатиперстной кишке и постепенно снижается по ходу кишечной трубки. Всасывание натрия, являющееся ключевым фактором для абсорбции прочих молекул и воды, обеспечивается градиентом, создаваемым натрий-калиевой АТФазой, а также различными симпортными и антипортными системами мембраны. Ежесуточно через кишечник проходит около девяти литров жидкости, подавляющая часть которой реабсорбируется. Кальций всасывается трансклеточно с участием специфических каналов и внутриклеточного белка кальбиндина, синтез которого стимулируется кальцитриолом. Железо усваивается преимущественно в двухвалентной форме, для чего требуется воздействие желудочной соляной кислоты. Двухвалентное железо проникает в цитозоль, связывается с мобилферрином и экспортируется в кровоток через транспортер ферропортин. Водорастворимые витамины абсорбируются с участием натриевых или протонных симпортеров, за исключением витамина B12, требующего рецепторно-опосредованного эндоцитоза.
Пищеварение и абсорбция углеводов, белков и жиров
Углеводы в виде крахмала подвергаются первичному гидролизу под действием альфа-амилазы слюны, а затем интенсивно расщепляются панкреатической амилазой в тонком кишечнике до мальтозы и олигосахаридов. Ферменты щеточной каймы, такие как изомальтаза и олигосахаридазы, завершают гидролиз до моносахаридов. Глюкоза и галактоза стремительно абсорбируются с помощью вторично-активного транспорта, сопряженного с переносом ионов натрия, тогда как фруктоза всасывается посредством облегченной диффузии. Белки пищи проходят первичную денатурацию и частичный гидролиз в желудке. В просвете тонкого кишечника панкреатические протеазы расщепляют полипептиды до олигопептидов, которые далее гидролизуются ферментами эпителия до свободных аминокислот и коротких пептидов. Аминокислоты проникают в энтероциты через натрий-зависимые переносчики, а ди- и трипептиды транспортируются совместно с протонами и окончательно разрушаются внутриклеточными пептидазами. Пищевые липиды, представленные в основном триацилглицеринами, эмульгируются желчью. Панкреатическая липаза, активируемая колипазой, гидролизует их до моноацилглицеринов и жирных кислот. В составе мицелл эти продукты транспортируются к мембране энтероцитов и проникают внутрь клеток, где происходит ресинтез эндогенных липидов. Синтезированные жиры упаковываются в липопротеиновые комплексы — хиломикроны, которые экзоцитируются в интерстиций и поступают в лимфатическое русло.
Толстый кишечник и процесс дефекации
Толстый кишечник, длина которого составляет около полутора метров, выполняет функции накопления химуса, окончательной реабсорбции воды и формирования каловых масс. Время транзита содержимого варьируется в широких пределах, составляя от двадцати до семидесяти часов. Преобладающим типом моторной активности является непульсивная сегментация, приводящая к образованию гаустр. В дистальных отделах генерируются антиперистальтические волны, замедляющие продвижение химуса и способствующие максимальному всасыванию электролитов. Несколько раз в сутки возникают мощные пропульсивные масс-сокращения, перемещающие содержимое в сигмовидную и прямую кишку. Процесс дефекации координируется активностью двух сфинктеров. Внутренний анальный сфинктер расслабляется рефлекторно при растяжении ампулы прямой кишки, формируя позыв к опорожнению, тогда как наружный сфинктер находится под произвольным контролем центральной нервной системы.
Иммунная система желудочно-кишечного тракта
Слизистая оболочка кишечника ассоциирована с массивной лимфоидной тканью, в которой сосредоточена значительная часть иммунных клеток организма. Лимфоидный аппарат представлен пейеровыми бляшками, изолированными фолликулами и диффузно расположенными лимфоцитами. Специализированные эпителиальные М-клетки захватывают макромолекулы и антигены из просвета кишечника, передавая их макрофагам и Т-лимфоцитам. Активация лимфоцитов приводит к дифференцировке плазматических клеток, синтезирующих секреторный иммуноглобулин А. Данный иммуноглобулин выделяется в просвет кишечника, связывая патогенные микроорганизмы и препятствуя их адгезии к эпителию, при этом обладая высокой устойчивостью к действию протеолитических ферментов. Функционирование локальной иммунной системы также направлено на поддержание оральной толерантности, что предотвращает развитие патологических иммунных реакций на компоненты пищи.
Микрофлора и газообразование
В дистальных отделах пищеварительного тракта обитает обширная популяция микроорганизмов, подавляющее большинство которых составляют облигатные анаэробы. Бактерии осуществляют ферментацию углеводов, устойчивых к действию эндогенных ферментов, включая целлюлозу. Продуктами бактериального гидролиза являются короткоцепочечные жирные кислоты, абсорбция которых способствует поддержанию слабощелочной среды и обеспечивает энтероциты энергией. Кишечная микрофлора также синтезирует биотин и витамин К2. В процессе ферментации вырабатываются аммиак и газообразные продукты. Аммиак всасывается в портальный кровоток и метаболизируется печенью до мочевины. Ежесуточно в кишечнике образуется до двух литров газов, состоящих из углекислого газа, водорода, метана, а также серосодержащих соединений, обусловливающих специфический запах. Объем выделяемых газов находится в прямой зависимости от количества потребляемой растительной клетчатки. Накопление газов при их затрудненном выведении приводит к вздутию живота и развитию болевого синдрома.