ФИЗИОЛОГИЯ ПИЩЕВАРЕНИЯ Лекция 2

Желудочная секреция Фазы желудочной секреции

Цефалическая (мозговая, сложнорефлекторная) фаза желудочной секреции запускается мыслями о еде, а также видом, вкусом и запахом пищи при участии эфферентных волокон блуждающего нерва, иннервирующих желудок. a)Секреция HCl париетальными клетками, гастрина – G-клетками и пепсиногена – главными клетками стимулируется эфферентными волокнами вагуса. b)Почти половина всей желудочной секреции происходит во время еды в результате активности волокон блуждающего нерва, вызванной цефалической фазой.

Желудочная фаза секреции начинается при попадании пищи в желудок. a) Растяжение тела желудка через местные и ваго-вагальные рефлексы, повышает секрецию соляной кислоты. b)Растяжение антрального отдела желудка вызывает местные и ваго-вагальные рефлексы, усиливающие высвобождение гастрина G-клетками антрального отдела. Процесс тормозиться, при рН < 3. c)Низкие значения рН активируют местные рефлексы, усиливающие секрецию пепсиногена. d)Хотя скорость желудочной секреции во время желудочной фазы ниже, чем в течение цефалической, она продолжается дольше. Таким образом, в обеих фазах выделяется приблизительно одно и тоже количество секрета.

Кишечная фаза секреции Начинается тогда, когда химус начинает переходить из желудка в двенадцатиперстную кишку. Обусловлена нервными и гуморальными механизмами. В целом, в кишечную фазу выделяется небольшое количество секрета.

Желудочный сок рН 0,8–1,5; 2-2,5 л/сут. Содержит воду, электролиты, мочевину, ферменты, мукоиды Его основные компоненты: Соляная кислота Пепсины и желудочная липаза Муцин Внутренний фактор Кастла (гастромукопротеид, необходимый для всасывания витамина В 12 )

Секреторные железы желудка Кардиальные – содержат добавочные клетки, выделяют слизь (муцин) Фундальные – содержат обкладочные, главные и добавочные клетки, выделяют HCl, ферменты, муцин Пилорические – содержат главные и добавочные клетки, а также G-клетки, выделяющие гастрин

Обкладочные (париетальные, кислотные) клетки Секретируют HCl Отвечают за секрецию внутреннего фактора, который необходим для всасывания витамина В12 в подвздошной кишке тонкого кишечника

Главные (пепсиновые) клетки Секретируют пепсиногены, предшественник ферментов пепсинов: Пепсин А – гидролизует белки при оптимуме рН 1,5-2 Пепсин B (желатиназа) – гидролизует белки при рН

Слизистые (мукозные) клетки выделяют слизь (муцин) Функции муцина Защищает от механических и химических влияний Присоединяет витамины В и С, защищая их от переваривания желудочным соком Адсорбирует ферменты, способствуя их задержке и работе в желудке

G-клетки, отвечающие за выработку гормона гастрина a)Существует две формы гастрина: G-17 (малый гастрин, пептид, состоящий из 17-ти аминокислот) и G-34 (большой гастрин, пептид, состоящий из 34-х амиокислот). Хотя G-17 мощнее, чем G-34, более «крупный» гастрин обнаруживается в кровотоке в больших концентрациях. b)Гастрин высвобождается с базолатеральной поверхности G-клеток, попадает в кровоток и доходит до проксимального отдела желудка, где стимулирует секрецию соляной кислоты париетальными клетками.

Функции гастрина: 1)Гастрин стимулирует секрецию HCl; 2)Он повышает моторику желудка и кишечника; 3)Он повышает панкреатическую секрецию; 4)Он необходим для правильного роста слизистой оболочки ЖКТ.

Стимуляция секреции гастрина Бомбезин (гастрин-высвобождающий пептид) – наиболее вероятный нейромедиатор энтеральной нервной системы, отвественный за стимуляцию секреции гастрина G-клетками. Блуждающий нерв повышает секрецию бомбезина во время цефалической фазы. Некоторые продукты питания и продукты расщепления пищевых веществ (секретагоги) напрямую стимулируют выделение гастрина. Среди них: продукты переваривания белка, алкоголь и кофе.

Торможение секреции гастрина Соматостатин тормозит секрецию гастрина. Блуждающий нерв тормозит выделение соматостатина во время цефалической фазы.

Функции HCl: Создает оптимальную среду для работы желудочных ферментов Активирует пепсиноген Переводит прогастрин в гастрин Вызывает набухание и денатурацию белков (что способствует их обработке ферментами) Створаживает молоко Подавляет патогенную микрофлору Стимулирует моторную активность желудка

Функции HCl (продолжение) Регулирует эвакуацию желудочного содержимого в двенадцатиперстную кишку Стимулирует секреторную активность желез желудка (в том числе, выделение муцина) Стимулирует выработку энтерогастронов (секретина и ХЦК) в двенадцатиперстной кишке Возбуждает секрецию фермента энтерокиназы энтероцитами двенадцатиперстной кишки Влияет на Са 2+ -обмен у человека (способствует декальцинации костей)

Механизм секреции HCl. a)Процесс активного транспорта начинается с поступления K + и Cl - в канальцы. Cl - транспортируется либо за счет Cl - насоса, либо - через канал. Поток Cl - создает отрицательный потенциал в канальцах, что является причиной пассивного выхода К + в канальцы. b) Н + затем обменивается на ион К + К + /Н + – АТФазой. c)Вода поступает в канальцы по осмотическому градиенту, создаваемому движением HCl.

Ион водорода, поступающий в канальцы, образуется путем диссоциации угольной кислоты Н 2 СО 3 на Н + и НСО 3 -. a)Н 2 СО 3 образуется в париетальных клетках в процессе реакции: СО 2 + Н 2 О = Н 2 СО 3 = Н + + НСО 3 -. b)Формирование Н 2 СО 3 из СО 2 катализируется ферментом карбангидразой (КА). Ацетазоламид, ингибитор КА, блокирует формирование HCl париетальными клетками. c)НСО 3 - диффундирует обратно в плазму крови (создавая приток оснований, связанный с желудочной секрецией) в обмен на Cl -, таким образом поставляя хлорид-ион для начального этапа секреторного процесса.

Вещества, влияющие на секрецию HCl: Ацетилхолин, гистамин и гастрин влияют на париетальные клетки, стимулируя секрецию HCl. Ацетилхолин и гастрин могут стимулировать тучные клетки, вызывая секрецию гистамина.

Торможение секреции HCl Соматостатин угнетает секрецию соляной кислоты париетальными клетками и секрецию гастрина G- клетками. Соматостатин выделяется D-клетками - интернейронами энтеральной нервной системы.

Регуляция секреции желудочной кислоты (HCl). Стимуляция во время цефалической фазы. Блуждающий нерв усиливает секрецию HCl, т.к.: стимулирует выделение ацетилхолина; тормозит высвобождение соматостатина.

Стимуляция секреции HCl во время желудочной фазы Наиболее сильным регулятором, определяющим секрецию HCl в желудочную фазу, является количество поглощенного белка. a)Белок – это хороший буфер, и, таким образом он поддерживает рН на оптимальном для секреции кислоты уровне. b)Аминокислоты и пептиды напрямую стимулируют секрецию кислоты париетальным клетками.

Торможение секреции HCl во время желудочной фазы Если рН

Стимуляция секреции HCl во время кишечной фазы Присутствие продуктов переваривания белка в двенадцатиперстной кишке вызывает усиление секреции HCl. Хотя G-клетки обнаружены в двенадцатиперстной кишке, гастрин не считается причиной усиления секреции соляной кислоты. Еще не идентифицированный гормон, называемый энтеро-оксинтин (entero-oxyntin), как предполагается, отвечает за повышение секреции HCl. Аминокислоты, циркулирующие в крови после того, как они всасываются в кишечнике, могут также стимулировать секрецию HCl.

Торможение секреции HCl во время кишечной фазы Ионы водорода, жирные кислоты и повышенная осмолярность стимулирует выделение энтерогастронов из двенадцатиперстной кишки. Наиболее важным из энтерогастронов является желудочно-ингибирующий пептид (ЖИП), который тормозит как высвобождение гастрина, так и секрецию HCl париетальными клетками. Предполагается, что ЖИП стимулирует выделение соматостатина, который, в свою очередь, ингибирует париетальные и G-клетки.

Регуляция секреции пепсиногена 1)Цефалическая фаза. Блуждающий нерв активирует холинергические нейроны энтеральной нервной системы. Они, в свою очередь, стимулируют главные клетки, выделяющие пепсиноген. 2)Желудочная фаза. Низкий рН активирует местные рефлексы, которые усиливают секрецию пепсиногена. Низкий рН желудка также обеспечивает перевод пепсиногена в активную форму (пепсин). Ацетилхолин является медиатором, который стимулирует главные клетки. 3)Кишечная фаза. При переходе кислого содержимого желудка в двенадцатиперстную кишку выделяется секретин. Секретин повышает выделение пепсиногена.

Всасывание и экскреция в желудке не имеют большого физиологического значения В достаточной мере всасываются хорошо растворимые в липидах вещества (например, деионизированные триглицериды уксусной, пропионовой и масляной кислот). Аспирин при желудочном значении рН является де- ионизированным и жирорастворимым. После всасывания он ионизируется внутри клеток, повреждая клетки слизистой оболочки желудка и иногда приводя к кровотечениям. Алкоголь быстро всасывается, в зависимости от его концентрации. Вода движется в обоих направлениях через слизистую оболочку желудка. Однако она не следует по осмотическому градиенту. Водорастворимые вещества, включая ионы натрия, калия глюкозу и аминокислоты, всасываются в незначительных количествах.

ПИЩЕВАРЕНИЕ В ТОНКОМ КИШЕЧНИКЕ Тонкий кишечник – это основное место переваривания и всасывания углеводов, белков и жиров в пищеварительном тракте. Работа и секреторная активность некоторых вспомогательных органов играет существенную роль в процессах переваривания и всасывания в тонком кишечнике. Питательные вещества и жидкости, которые не всасываются в тонком кишечнике, проходят в толстую кишку.

Тонкий кишечник Тонкий кишечник состоит из трех отделов: двенадцатиперстная кишка (duodenum), тощая кишка (jejunum) и подвздошная кишка (ileum). Вспомогательными органами, которые вовлечены в процессы переваривания и всасывания в тонком кишечнике, являются следующие: поджелудочная железа (pancreas), печень и желчный пузырь.

Поджелудочная железа (pancreas) выделяет различные вещества, способствующие пищеварению в тонком кишечнике, включая бикарбонат, нейтрализующий кислое содержимое желудка, поступающее в двенадцатиперстную кишку содержит эндокринные и экзокринные клетки, а также клетки протоков.

Типы панкреатических клеток и их функции a.Эндокринные (островковые) клетки, выделяют инсулин, глюкагон и панкреатический полипептид прямо в кровоток. b.Экзокринные клетки объединены в ацинусы, которые производят четыре типа пищеварительных ферментов: пептидазы, липазы, амилазы и нуклеазы, которые отвечают за переваривание белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. В отсутствии этих ферментов развивается синдром мальабсорбции. c.Клетки протоков секретируют панкреатический сок, содержащий бикарбонаты в высокой концентрации.

Ионы бикарбоната нейтрализуют кислоту желудочного сока; регулируют рН в верхней части тонкого кишечника. Неспособность нейтрализовать химус, поступающий из желудка в кишечник, приводит к язве двенадцатиперстной кишки.

Панкреатический сок (рН 7,5-8,8; 1,5-2,5 л/сут) Электролиты 1)Концентрации Na + и K + в панкреатическом соке такие же, как в плазме крови (соответственно 142 ммоль/л и 4,8 ммоль/л) 2)Концентрация HCO 3 - в панкреатическом соке гораздо выше, чем в плазме крови (100 ммоль/л против 24 ммоль/л в плазме) 3)Панкреатический сок также содержит небольшие количества других ионов, таких как кальций, магний, цинк, гидрогенмонофосфат (HPO 4 2- )и сульфат (SO 4 2- )

Секреция бикарбонатов клетками протоков: Ионы HCO 3 - и H + формируются путем диссоциации H 2 CO 3 : Н 2 СО 3 = Н + + НСО 3 - H + активно переносятся из клетки через базальную мембрану посредством Na + / H + -антипорта. HCO 3 - переносится через апикальную мембрану клеток протоков. Механизм этого транспорта пока не установлен. Na+ следует за HCO 3 - в проток поджелудочной железы. Большая часть Na+ следует пассивно по промежуткам между клетками протоков. Однако некоторые из ионов Na + могут активно переноситься через апикальную мембрану.

Секреция бикарбонатов (продолжение) Вода поступает в протоки по осмотическому градиенту, который формируется благодаря секреции бикарбоната натрия (NaHCO 3 ). Максимальная скорость потока, которая при этом достигается – 1 мл/мин. По мере того, как панкреатический сок протекает по протокам, Cl - обменивается на HCO 3 -.Чем больше скорость потока, тем менее интенсивно происходит обмен. Таким образом, концентрация HCO 3 - наиболее высока, когда панкреатическая секреция достигает наибольшей интенсивности.

Ферменты поджелудочной железы 1)Панкреатическая альфа-амилаза секретируется в активной форме. Она гидролизует гликоген, крахмал и другие сложные углеводороды, исключая целлюлозу, до дисахаридов. 2)Панкреатические липазы (липаза, липаза холестерола и фосфолипаза) секретируютя в активной форме. Ферменты, гидролизующие водонерастворимые эфиры, требуют для своей работы присутствия желчных солей. 3)Панкреатические протеазы (трипсин и химотрипсины) секретируются в неактивной зимогенной форме (трипсиноген и химотрипсиногены) a)Трипсиноген превращается в трипсин под действием энтерокиназы или самого трипсина (автокатализ). b)Превращение химотрипсиногенов в соответствующие активные формы происходит под действием трипсина. 4)Ингибитор трипсина секретируется теми же самыми клетками и в то же самое время, что и панкреатические проферменты. Ингибитор трипсина защищает поджелудочную железу от самопереваривания.

Регуляция панкреатической секреции Цефалическая фаза (мозговая, сложнорефлекторная). Мысли о еде, вид, запах или вкус пищи вызывают мозговую фазу панкреатической секреции. Стимуляция блуждающего нерва усиливает активность как ацинарных клеток, так и клеток протоков. 1)Секреция ферментов ацинарными клетками стимулируется энтеральными нейронами, выделяющими ацетилхолин. 2)Секреция бикарбонатов клетками протоков стимулируется энтеральными нейронами, выделяющими не- холинергический и не-адренергический медиатор, предположительно VIP.

Желудочная фаза панкреатической секреции Во время желудочной фазы панкреатическая секреция усиливается; стимулами являются растяжение желудка и продукты переваривания пищи. 1)Растяжение антрального отдела и тела желудка инициирует ваго-вагальный рефлекс, результатом которого является выделение небольшого количества панкреатического сока, содержащего как бикарбонаты, так и ферменты. Медиатором является ацетилхолин. 2)Продукты переваривания пищи (преимущественно аминокислоты и пептиды) могут стимулировать панкреатическую секрецию из-за их способности вызывать выделение гастрина G-клетками антрального отдела желудка. Гастрин стимулирует выделение небольшого количества панкреатического сока, богатого ферментами.

Кишечная фаза панкреатической секреции Основными стимуляторами панкреатической секреции являются гормоны холецистокинин и секретин. Они выделяются эндокринными клетками двенадцатиперстной и тощей кишки в течение кишечной фазы панкреатической секреции. 1)Холецистокинин (ХЦК) a) является мощным стимулятором секреции панкреатических ферментов. b)Действие ХЦК усиливается секретином, хотя сам по себе секретин не влияет на секрецию ферментов. 2)Секретин a) Его первичный эффект – повышение секреции бикарбоната поджелудочной железой. b) Действие секретина усиливается холецистокинином. Сам по себе ХЦК не оказывает влияния на секрецию бикарбонатов.

Взаимодействие секретина и холецистокинина Из-за того, что гормоны секретин и ХЦК усиливают действие дуг друга, небольшие количества ХЦК и секретина совместно могут вызывать значительное повышение панкреатической секреции ферментов и бикарбоната.

Регуляция секреции холецистокинина и секретина. ХЦК и секретин выделяются эндокринными клетками в ответ на поступление химуса в тонкий кишечник. a)Аминокислоты (преимущественно фенилаланин), жирные кислоты и моноглицериды являются основными стимулами для секреции ХЦК. b)Низкие значения рН (< 4,5), вызванные присутствием желудочной кислоты (HCl) в кишечнике, являются мощным стимулом для выделения секретина.

Влияние блуждающего нерва на эффекты секретина и холецистокинина Вагус активируется на протяжении кишечной фазы пищеварения. Активация блуждающего нерва значительно усиливает эффекты секретина и ХЦК. Ацетилхолин усиливает как эффекты ХЦК, так и секретина. Таким образом, стимуляция вагуса гораздо сильнее стимулирует панкреатическую секрецию, когда в плазме крови присутствуют ХЦК и секретин.

Секреция желчи Образование. Желчь формируется клетками печеночного эпителия (гепатоцитами), и эпителиальными клетками желчных протоков, или дуктальными клетками. Ежедневно секретируется от 600 до 1500 мл желчи. рН печеночной желчи 7,3-8,0 Хранение. Хотя желчь секретируется постоянно, она накапливается в желчном пузыре в промежутках между пищеварительными циклами. рН пузырной желчи 6,0-7,0 Выделение. Желчь выделяется в двенадцатиперстную кишку во время пищеварительного цикла только после того, как химус запустит высвобождение ХЦК, который, в свою очередь, вызывает сокращение желчного пузыря и расслабление сфинктера Одди.

Состав желчи Первичные желчные кислоты (тригидроксихолевая и дигидроксихолевая) синтезируются из холестерола и превращаются в желчные соли в гепатоцитах Вторичные желчные кислоты формируются путем деконъюгации и дегидроксилирования первичных желчных солей интестинальными бактериями с образованием деоксихолевой и литохолевой кислот. Желчные пигменты. Билирубин и биливердин, два основных желчных пигмента, являются метаболитами гемоглобина. Фосфолипиды (преимущественно, лецитины) являются, после желчных солей, наиболее обильным органическим компонентом желчи. Холестерол. Секреция холестерола с желчью это один из немногих путей регуляции запасов холестерола. Электролиты. Электролитный состав желчи такой же, как электролитный состав панкреатического сока и плазмы крови.

Функции желчи 1.Нейтрализация кислого содержимого, поступающего в 12-ти перстную кишку из желудка 2.Создание оптимального рН для работы кишечных ферментов (активность липаз в присутствии желчи возрастает в 20 раз) 3.Собственная ферментативная активность 4.Эмульгирование жиров 5.Обеспечение всасывания жиров, жирорастворимых витаминов (D, E, K), холестерина, солей кальция 6.Повышение тонуса и моторики кишечника 7.Стимуляция секреции самой желчи 8.Бактерицидное действие 9.Регуляция выделения гормонов 12-ти перстной кишки 10.Участие в пристеночном пищеварении (создание условий для фиксации ферментов на щеточной каемке)

Кишечно-печеночный круговорот – это рециркуляция желчных солей из печени в тонкий кишечник, а затем снова в печень. Этот круговорот необходим, т.к. пул желчных солей, доступных для расщепления и всасывания жира, ограничен. Общий циркулирующий пул желчных солей приблизительно составляет 3,6 г. Для переваривания одной порции пищи требуется 4- 8 г желчных солей Следовательно, общий пул должен циркулировать дважды после каждого приема пищи. Т.о., желчные кислоты ежедневно циркулируют 6-8 раз.

Путь циркуляции Желчные соли поступают из печени в двенадцатиперстную кишку по общему желчному протоку. Желчные соли реабсорбируются только в терминальных отделах подвздошной кишки. Никакой реабсорбции этих веществ в двенадцатиперстной и тощей кишке не происходит. В нижней части подвздошной кишки в портальный кровоток активно реабсорбируется от 90 до 95% желчных солей, которые поступают в тонкий кишечник.

Механизм секреции желчи Желчь секретируется: гепатоцитами - за счет выделения желчных кислот, холестерола, фосфолипидов, билирубина, электролитов; клетками протоков – за счет выделения электролитов

Регуляция секреции желчи Объем выделяемой желчи и количество желчи в секрете регулируются отдельно. 1.Независимая от самой желчи фракция желчной секреции («желченезависимая» секреция) определяется количеством жидкости, состоящей из электролитов и воды, которая каждый день секретируется печенью. 2.Зависимая от желчи фракция желчной секреции определяется желчными солями, которые секретируются печенью.

«Желченезависимая» секреция определяется количеством жидкости, состоящей из электролитов и воды, которая каждый день секретируется с желчью. 1)Секреция жидкой фракции желчи контролируется гормоном секретином. 2)Эта жидкость представляет собой секрет клеток протоков. a)Эта жидкость секретируется клетками протоков. b)Их секреторная активность контролируется гормоном секретином. c)Эта жидкость содержит бикарбонаты в высокой концентрации.

Зависимая от желчи фракция желчной секреции определяется желчными солями, которые секретируются печенью. 1)Чем больше желчи реабсорбируется гепатоцитами из портального кровотока, тем больше желчных солей секретируется печенью. Общее количество желчи относительно постоянно. Секреторная способность печени ограничена. Вещества, повышающие секрецию желчи, называются холеретиками. Основными холеретиками являются желчные соли и желчные кислоты. 2) Синтез и секреция желчи печенью не находится под прямым гуморальным или нервным контролем. ХЦК повышает выделение желчи непрямым путем, увеличивая ее высвобождение из желчного пузыря

Желчный пузырь 1)Хранение (накопление) желчи. В промежутках между пищеварительными циклами желчь, секретируемая печенью, собирается в желчный пузырь. Как правило, желчный пузырь накапливает мл желчи. Желчь сильно концентрируется в желчном пузыре, благодаря реабсорбции воды. Вода реабсорбируется по осмотическому градиенту, который создается активной реабсорбцией натрия и бикарбонатов. 2)Сокращение желчного пузыря. Во время активного пищеварения желчный пузырь сокращается, высвобождая желчь в двенадцатиперстную кишку.

Регуляция моторики желчного пузыря 1) ХЦК - основной стимул для сокращения желчного пузыря и расслабления сфинктера Одди. Во время кишечной фазы пищеварения жир и продукты переваривания белков прямо стимулируют секрецию ХЦК. 2)Стимуляция желчного пузыря волокнами блуждающего нерва вызывает сокращение желчного пузыря и расслабление сфинктера Одди. Стимуляция вагуса происходит прямо во время цефалической фазы пищеварения, а также через ваго-вагальный рефлекс в течение желудочной фазы пищеварения.

Камни желчного пузыря 1)Холестерол и лецитин, которые нерастворимы в воде, поддерживаются в солюбилизированном состоянии благодаря формированию мицелл. Когда пропорции холестерола, лецитина и солей желчных кислот нарушаются, холестерол выпадает в осадок, приводя к формированию камней. Эти камни не видны на рентгенограмме. 2) Камни из билирубината кальция могут формироваться в результате инфекции желчевыводящих путей, которая приводит к бактериальной деконъюгации конъюгированного билирубина. Деконъюгированный билирубин, который нерастворим в желчи, затем преципитируется, начиная процесс образования камней. Камни билирубината кальция видны на рентгенограмме.