Фізіологія людини - Вільям Ф. Ґанонґ 2002
Функції травної системи
Травлення та всмоктування
Ліпіди
Травлення жирів
Лінгвальну ліпазу секретує залоза фон Ебнера, яка міститься на дорсальній поверхні язика, а шлункову - шлунок (див. табл. 25-1). Шлункова ліпаза є менш важливою, за винятком випадків панкреатичної недостатності, тоді як лінгвальна активна в шлунку і може перетравити понад 30% харчових тригліцеридів.
Головна частина процесу травлення жирів починається в дванадцятипалій кишці, де один з найбільш задіяних ензимів - панкреатична ліпаза. Цей ензим порівняно легко гідролізує 1- та 3-зв’язки тригліцеридів, однак його дія на 2-зв’язок можлива за дуже низького рівня, тому головними продуктами його дії є вільні жирні кислоти і 2-моногліцериди. Вплив ензиму на жири спричинює їхню емульгацію. Активність панкреатичної ліпази реалізована за наявності амфіпатичної спіралі, що вкриває активні сайти й згинається подібно до оправи книги. Коліпаза - білок з молекулярною масою 11 000 - також секретований підшлунковою залозою. Коли ця молекула з’єднується з -СООН закінченням домену панкреатичної ліпази, то відкриття оправи полегшується. Коліпаза секретується в неактивній проформі (див. табл. 25-1), її активує в кишковому просвіті трипсин.
Відома ще одна панкреатична ліпаза, активована жовчними кислотами. Ця 100 000 кДа ліпаза становить понад 4% від загальної кількості білка, що міститься у соці підшлункової залози. У дорослих цей ензим у 10-60 разів активніший, однак, на відміну від панкреатичної ліпази, він каталізує гідроліз ефірів холестеролу, жиророзчинних вітамінів і фосфоліпідів до тригліцеридів. Ензим з подібною дією також міститься в материнському молоці.
Більшість холестеролу, що надходить з їжею, є у формі ефірів холестеролу і гідролізується за участю гідролази холестеролових ефірів у кишковому просвіті.
Жири остаточно емульгують у тонкій кишці завдяки високоактивним детергентам - солям жовчних кислот, лецитину і моногліцеридам. Коли концентрація солей жовчних кислот у кишці збільшується як після скорочення жовчного міхура, то вони спонтанно сполучаються з жирами, утворюючи міцели (рис. 25-4). Ці циліндричні аґреґати взаємодіють з ліпідами і, хоча концентрація жирів є різною, головно містять жирні кислоти, моногліцериди і холестерол у гідрофобних центрах. Утворення міцел, крім того, розчиняє жири і забезпечує їхнє транспортування до ентероцитів. Наприклад, міцели знижують концентраційний градієнт від нерухомого шару до щіточкової облямівки слизових клітин; ліпіди дифундують назовні від міцел, і насичений ліпідами водянистий розчин підтримує контакт зі щіточковою облямівкою клітин слизової оболонки (див. рис. 25-4).
Стеаторея
В експериментальних тварин після видалення підшлункової залози та у хворих з порушенням екзокринної секреції підшлункової залози простежується поява об’ємних калових мас жирнуватої консистенції та глинистого кольору (стеаторея). Це спричинено неповноцінним травленням та абсорбцією жирів. Стеаторея у більшості випадків виникає внаслідок дефіциту панкреатичної ліпази, а також якщо нема бікарбонатів, які теж секретує підшлункова залоза, бо порівняно кисле середовище дванадцятипалої кишки сприяє преципітації частини жовчних солей (панкреатична стеаторея). Кислота також інгібує панкреатичну ліпазу, внаслідок цього пацієнти з гіперсекрецією соляної кислоти в шлунку у випадках гастриносекретувальних пухлин (гастрином) і, відповідно, з низьким рівнем pH у дванадцятипалій кишці мають етеаторею. Іншою причиною стеатореї є порушення реабсорбції жовчних солей у дистальній частині клубової кишки (див. Розділ 26) (ентерогенна стеаторея). Дефіцит жовчі в кишці, пов’язаний із захворюваннями печінки або жовчних шляхів, спричинює гепатогенну стеаторею.
Рис. 25-4. Травлення жирів та їхнє надходження до слизової кишки. Жирні кислоти (ЖК) перетворюються у вільному стані під впливом панкреатичної ліпази на харчові тригліцериди і за наявності жовчних солей (ЖС) утворюють міцели (округлої форми структури), які дифундують через непорушний шар до поверхні слизової (відтворено за дозволом з Thomson ABR: Intestinal absorption of lipids: Influence of the unstirred water layer and bile acid micelle. In: Distrurbances in Lipid and Lipoprotein Metabolism. Dietschy JM, Gotto AM Jr, Ontko JA [editors]. American Physiological Society, 1978).
Всмоктування жирів
Традиційно ліпіди надходять в ентероцити шляхом пасивної дифузії, проте у деяких випадках у цьому процесі беруть участь носії. Всередині клітини ліпіди швидко етерифікують, утримуючи сприятливий концентраційний градієнт від просвіту кишки до клітин (рис. 25-5). На відміну від слизової оболонки клубової кишки, рівень поглинання солей жовчних кислот у порожній кишці низький, і більша частина солей жовчних кислот не покидає просвіту кишки, будучи вільними для утворення нових міцел.
Тривалість ’’життя» жовчних кислот в ентероцитах залежить від їхнього розміру. Жирні кислоти, що містять до 10-12 атомів вуглецю, потрапляють від слизових клітин прямо у систему портальних судин, де транспортуються як вільні (неетерифіковані) жирні кислоти. Якщо ж жирні кислоти вміщують понад 10-12 атомів вуглецю, то вони реетерифікують до тригліцеридів у слизових клітинах. Крім того, відбувається етерифікація частини абсорбованого холестеролу.
Тригліцериди і холестеролові ефіри, вкриті шаром з білків, холестеролу і фосфоліпідів, утворюють хіломікрони. Вони вивільнюються від клітини і входять у лімфатичні судини (див. рис. 25-5).
У слизових клітинах більшість тригліцеридів утворюються ацилюванням абсорбованих 2-моногліцеридів головно у гладкій ендоплазматичній сітці. Частина тригліцеридів утворюється з гліцерофосфату, який, відповідно, є продуктом катаболізму глюкози. Гліцерофосфат також перетворюється у гліцерофосфоліпіди, які беруть участь в утворенні хіломікронів. Ацилювання гліцерофосфату й утворення білків відбувається у шорсткій ендоплазматичній сітці. Карбогідратна половина додається до білків у апараті Ґольджі, і завершений хіломікрон виділяється через базальну або латеральну поверхні клітини.
Абсорбція довголанцюгових жирних кислот більше виражена у проксимальній частині тонкої кишки, однак значна частина таки всмоктується у клубовій кишці (рис. 25-6). За помірного вмісту жирів у харчовому раціоні 95% спожитих жирів абсорбує.
Процеси, що відбуваються під час всмоктування жирів, недостатньо сформовані в разі народження дитини, тому у немовлят відбувається абсорбція лише 10-15% жирів від усіх спожитих, і в них більша ймовірність розвитку хворобливих проявів унаслідок зменшення всмоктувань жирів.
Коротколанцюгові жирні кислоти
Сьогодні щораз більшу увагу приділяють ролі коротко- ланцюгових жирних кислотах (КЛЖК), які утворюються в ободовій кишці і звідти всмоктуються. За структурою КЛЖК - це дво- або п’ятивуглецеві легкі кислоти, які за нормальних умов містяться у просвіті кишки (їхня концентрація 80 ммоль/л). Близько 60% від загальної кількості становлять ацетатні, 25 - пронріонатні і 15% - бутанові жирні кислоти. Вони утворюються внаслідок дії бактерій у товстій кишці (див. Розділ 26) на комплексні вуглеводи, резистентні крохмалі та інші компоненти харчової клітковини, які не перетравились у проксимальніших відділах шлунково-кишкового тракту і потрапили у ободову кишку.
Після всмоктування КЛЖК беруть участь в обміні речовин і роблять суттєвий внесок у загальну кількість спожитих калорій. Крім того, вони мають трофічний ефект на епітеліоцити ободової кишки, протизапальну дію, всмоктуються, частково обмінюючись на Н+, завдяки чому допомагають утримувати кислотно-лужну рівновагу. У епітеліоцитах ободової кишки є родина аніонних обмінників. КЛЖК також активують всмоктування Na+, проте точний механізм спареного Na+-КЛЖК всмоктування остаточно не з’ясований.
Всмоктування холестеролу та інших стеролів
Холестерол швидко абсорбується з тонкої кишки, якщо наявні жовч, жирні кислоти та панкреатичний сік. Близькоспоріднені стероли рослинного походження всмоктуються погано. Майже весь абсорбований холестерол входить у хіломікрони, які потрапляють у кровообіг через лімфатичні судини, як описано вище. Неабсорбовані рослинні стероли, наприклад такі, що містяться у соєвих, зменшують всмоктування холестеролу, можливо завдяки конкуруванню з холестеролом для етерифікації з жирними кислотами.