Секреторная функция гастроинтестинального тракта Анатомические типы желез 1

Секреторная функция гастроинтестинального тракта Анатомические типы желез: 1. Одиночные бокаловидные клетки слизистой. На поверхности эпителия всех отделов пищеварительного тракта. Ф-ция: секреция слизи в ответ на локальное раздражение слизистой.

2. Секреторные крипты – впячивания эпителия в подслизистый слой Либеркюновы крипты (тонкий кишечник), крипты толстого кишечника Выстланы эпителиальными клеткам – секрет (ферменты, слизь, вода, соли) мигрирует к вершине ворсинки слущиваются в просвет кишечника.

3. Простые трубчатые железы (в желудке и верхнем отделе 12 -перстной к. )

4. Сложные железы. Слюнные ж. , ж. пищевода, Бруннеровы ж. кишечника, поджелудочная ж. , печень - продуцируют ферменты для переваривания пищи и вещества для эмульгации веществ. Первичный секрет продуцируется в ацинусах и модифицируется клетками эпителия протоков.

Базовые механизмы стимуляции гастроинтестинальных желез: 1. Стимуляция пищей. Особенно характерно для желез верхней части тракта, иннервируемым языкоглоточным и блуждающим нервами – слюнные ж. , ж. пищевода, ж. желудка, ПЖ, бруннеровы ж. – и для желез дистальной части иннервирумых тазовыми PS нервами. 2. Секреция остальных ж. тонкого к. и верхних 2/3 толстого к-ка стимулируется посегментно локальными нервными механизмами и гормонами. 3. Симпатическая стимуляция - слабое и среднее усиление секреции некоторых желез; - сужение кровеносных сосудов снабжающих ж. ; - т. о. +S слабая стимуляция желез, +S на фоне +PS (или/и гормоны) значительно снижает секрецию из-за выраженной вазоконстрикции. 4. Гормональная регуляция секреции

Базовые механизмы секреции железистых клеток I. Секреция органических в-в 1. Исходные в-ва поступают к базальной мембране по капиллярам; 2. Митохондрии в базальной части клетки синтезируют АТФ; 3. АТФ используется для синтеза органических в-в в ЭПР и комплексе Гольджи, рибосомы на шероховатом ЭПР отвечают за синтез секретируемых белков; 4. Синтезированные в-ва транспортируются по трубочкам ЭПР к комплексу Гольджи 5. В комплексе Гольджи в-ва модифицируются, концентрируются и выбрасываются в цитоплазму в виде секреторных везикул (зимогеновых гранул), которые депонируются в апикальной части клетки; 6. Везикулы экзоцитируются при действии соответствующего нервного или гормонального сигнала проницаемости мембраны для Са 2+ везикулы вступают в контакт с апикальной мембраной экзоцитоз

Роль секреции слизи: смазка и защита Состав слизи: вода, электролиты, гликопротеины (полисахариды связанные с белком) - слегка отличается в различных отделах ЖКТ. Свойства слизи: высокая адгезивная способность (к пище и стенкам) предотвращает прямой контакт пищи со слизистой оболочкой облегчает скольжение пищевых частиц вдоль эпителия облегчает формирование каловых масс устойчива к действию пищеварительных ферментов амфотерные свойства - обеспечивает буферные свойства как кислого, так и щелочного химуса, содержит бикарбонаты, нейтрализующие кислый р. Н. Cлизь облегчает движение пищи по ЖКТ, защищает эпителий от механических и химических повреждений.

Слюнные железы (сложные альвеолярно-трубчатые ж. ) 3 пары больших желез: околоушные (паротидные) (7) – основная секреция; подчелюстные (5); основная секреция + подъязычные (6) слизь + большое число малых буккальных желез Снаружи ж. покрыта соединительно-тканной капсулой, они делит ж. на дольки (ацинусы). У птиц развиты различно, отсутствуют у веслоногих птиц и рыб. С. железы особенно сильно развиты у травоядных форм, слабо развиты у водных млекопитающих, у китообразных - отсутствуют.

Малые с. ж. расположены в толще слизистой оболочки полости рта или в её подслизистой основе, их диаметр составляет ~1¸ 5 мм. Различают губные железы, щёчные железы, молярные железы, расположенные напротив больших коренных зубов, нёбные железы и язычные железы. Наиболее многочисленные среди них - губные и небные железы. По характеру секрета: серозные железы (язычные) выделяют жидкость, богатую белком, слизистые железы (нёбные, язычные) - слизь, смешанные железы (щёчные, молярные, губные, язычные) - смешанный секрет.

Слюнные железы Структурно-функциональная единица слюннной железы - саливон. Срез околоушной железы Миоэпителиальные клетки – сокращение и расширение просвета протоков

Функции слюны: 1. Растворитель. Восприятие вкуса, увлажнение ротовой полости. 2. Смазывающие вещества – муцин 3. Гигиена полости рта: лизоцим, пероксидаза, иммуноглобулин А 4. Пищеварительные ферменты: основной секрет - птиалин ( -амилаза) (крахмал и гликоген до мальтозы), мальтаза; неспецифические липазы (железы Эбнера) – переваривают жир молока (особенно важно для младенцев) 5. Содержит факторы роста – NGF (фактор роста нервов), EGF (эпидермальный фактор роста) 6. Терморегуляция (например у собак) 7. У ядовитых змей – секреция яда, у крокодилов – выделение соли.

Секреция слюны (в сутки до 1 л, р. Н 6 -7) Стадии секреции слюны: 1. Первичная секреция в ацинусах - изотоническая первичная слюна (Na+>Cl->HCO 3 ->K+). Белок переносчик Na+/K+/2 Cl- (симпорт) в базолатеральной мембране. ц. АМФ, Са

2. В слюнных протоках ионный состав слюны меняется: - реабсорбция Na+ и Cl- секреция K+ - секреция HCO 3 - - частично обмен на Cl-, частично активная секреция.

Т. о. в покое в конечной слюне много K+ и HCO 3 - , и мало Na+ и Cl- - она становится гипотоничной плазме – возрастает растворимость белков и чувствительность вкусовых рецепторов к соли При большой скорости секреции транспортные механизмы не справляются [K+] , а [Na. Cl] мало отличается от первичной слюны [HCO 3 -] мало зависит от скорости секреции

Выделение слюны регулируется исключительно ЦНС Слюноотделение рефлекторно – запах, вкус, вид пищи, жевание. Иннервации PS и S: менятся состав первичной слюны в ацинусе АЦХ – М 1 R – более жидкая слюна M 3 R – сокращение миоэпителильных клеток вокруг ацинуса калликреинов брадикинина из кининогена плазмы расширение сосудов усиление секреции слюны НА - 2 R – тягучая слюна, бедная водой с. ж. иннервируются в основном PS от верхнего и нижнего слюноотделительных ядер ствола мозга (VII и IX); c. я. располагаются на границе продолговатого мозга и моста – принимают вкусовую и тактильную информацию от ротовой полости и глотки; кислый вкус вызывает обильную секрецию с. (в 8 -20 раз > базовой), гладкие предметы слюноотд. , шершавые до полного прекращения

Секреция пищевода I. Кардиальные железы пищевода (простые трубчатые разветвленные ж. в слизистой оболочке) имеются только в верхней части пищевода (от перстневидного хряща до 5 -го кольца трахеи) и перед входом в желудок. По строению похожи на кардиальные железы желудка. мукоциты –большинство; в цитоплазме - секреторные гранулы с муцином, вырабатывают слизь; эндокринные клетки - серотонин, мелатонин и гистамин; париетальные экзокриноциты - в небольшом количестве; накапливают и выделяют хлориды, превращающиеся в желудке в HCl. II. В подслизистой оболочке располагаются концевые отделы собственных желез пищевода – сложные альвеолярно-трубчатые разветвленные слизистые железы. Секреторные отделы состоят только из слизистых клеток. Имеются по всей длине, но их больше всего в верхней трети на вентральной стенке. Секрет этих желез облегчает прохождение пищевого комка по пищеводу.

Функции желудка 1. Резервуарная ( накопление пищевой массы). 2. Химическая (HCl) и ферментативная переработка пищи (пепсин, химозин, липаза). 3. Стерилизация пищевой массы (HCl). 4. Механическая переработка (разбавление слизью и перемешивание с желудочным соком). 5. Всасывание (вода, соли, сахар, алкоголь и т. д. ). 6. Эндокринная (гастрин, серотонин, мотилин, глюкогон). 7. Экскреторная (выделение из крови в полость желудка аммиака, мочевой кислоты, мочевины, креатинина). 8. Выработка антианемического фактора (фактор Кастла), без которого становится невозможным всасывание витамина В 12, необходимого для нормального гемопоэза.

Общий принцип строения желез желудка 1. Главные (зимогеновые) – клетки призматической формы в области дна железы. Выражены гранулярный ЭПР, комплекс Гольджи и митохондрии, на апикальной поверхности микроворсинки. Функция: секретируют и резервируют проферменты – пепсиноген, гастриксин, желатиназу, химозин и липазу. 2. Париетальные (обкладочные) – в области шейки и тела железы. сильно разветвленный ЭПР, много митохондрий. Функции: секреция HCl (150 ммоль/л); выработка антианемического фактора Кастла. 3. Шеечные – в области шейки железы; органоиды слабо выражены. Малодифференцированные клетками для регенерации. Часть шеечных клеток вырабатывает слизь. 4. Мукоидные (добавочные) – В апикальной части мукоидные секреторные гранулы. Функция – выработка слизи. По строению все железы желудка простые трубчатые. В железе различают дно, тело и шейку.

5. Эндокринные клетки (APUD cells). Функции: синтез биологически активных гормоноподобных веществ: - энтерохромаффинноподобные (ECL) клетки - секретируют гистамин. Находятся в составе главных желудочных желёз, распределенных по всей поверхности слизистой тела желудка; - энтерохромафинные (EC) клетки – секретируют серотонин и мотилин; - G-клетки секретируют гастрин. Эти клетки находятся в структуре антральных желёз; - D-клетки секретируют соматостатин. Эти клетки находятся в составе антральных желудка Эндокринные клетки желудка, как и всей пищеварительной трубки относятся к APUD системе (Amine Precursor Uptake and Decarboxylation) и регулируют местные функции желудка и кишечника.

Желудочная секреция

В зависимости от особенностей строения, расположения и функций различают кардиальные, фундальные и пилорические железы желудка. I. Кардиальные железы - малочисленные железы, в 1, 5 см зоне у входа пищевода в желудок. Простые трубчатые сильно разветвленные, преимущественно слизистые. Преобладают мукоциты, мало париетальных, главных, эндокринных клеток. II. Пилорические железы – в пилорическом (антральном) отделе желудка. Простые трубчатые разветвленные, преимущественно слизистые, выражены прослойки рыхлой волокнистой с. т. Преобладают мукоциты, много эндокринных клеток, главных и париетальных клеток очень мало или отсутствуют. III. Фундальные (собственные) железы самые многочисленные ж. , в области тела и дна желудка (80% проксимального отдела). Простые трубчатые не разветвленные (или слабо разветвленные) железы. Имеют форму прямых трубок, расположенны плотно. Преобладают главные и париетальные клетки, остальных клеток меньше. Секрет содержит пищеварительные ферменты, соляную кислоту, гормоны и слизь.

Секреция фундальных желез

Секреция HCl обкладочными клетками Обкладочные клетки , железах тела и дна желудка, обладают способностью секретировать НСl, используя энергию окислительного фосфорилирования (1500 кал/л сока). Концентрация секретируемой НСl, составляет около 150 ммоль/л. HCl формируется в области микроворсинок внутриклеточных канальцев. В мембрану тубуловезикул встроены K+/H+-AТФаза, K+ и Cl- каналы

Схема формирования HCl

Секреция и активация пепсиногена НСl пепсиноген (Mr=42500) пепсин (35000) (оптимум p. H 1. 8 -3. 5) При p. H 5 пепсин теряет протеолитическую активность Секреция внутреннего фактора Кастла: - гликопротеин, необходимый для абсорбции и активации B 12 (цианкобаламин) в подвздошной кишке, секретируется обкладочными клетками параллельно с секрецией HCl; - при разрушении обкладочных клеток – не только ахлоргидрия, но и пернициозная анемия (болезнь Аддисона-Бирмера) – может иметь аутоиммунную природу.

Пилорическая секреция – слизь и гастрин П. железы сходны по строению с фундальными, но главных и обкладочных клеток очень мало в секрете мало пепсиногена и много слизи. В кровь секретируется гастрин. Защита стенки желудка от самопереваривания 1. Очень вязкая слизь. 2. Пепсин расщепляет лишь верхний слой слизи, т. к. глубокие слои содержат HCO 3 -. Т. о. через слой слизи существует градиент Н+. 3. Секреция HCO 3 - в присутствии ХЦК, секретина, Pg. E 2. 4. При повреждении клеток эпителия, соседние клетки устраняют дефект путем митотического деления.

Регуляция секреции HCl АЦХ n. vagus гастрин-рилизинг пептид G-кл. пилорических ж. G-34 продукты гидролиза белка и Ca 2+ G-17 (чаще встречается) ECL гистамин HCl АЦХ пептидные гормоны ЭНС n. vagus Секрецию HCl можно затормозить блокадой Н 2 рецепторов ранитидином

Регуляция секреции пепсиногена n. vagus ЭНС + + АЦХ + ? HCl + Главные клетки Пепсиноген Пепсин

Фазы желудочной секреции I. Цефалическая 20% желудочной секреции; запускается запахом видом и вкусом пищи, недостатком глюкозы в крови (голод) с участием коры и пищевого центра (гипоталамус и миндалина); стимулируется PS: АЦХ – непосредственно стимулирует обкладочные кл. , стимулирует образование GRP в P-клетках желудка и тонкого кищечника. II. Желудочная 70% желудочной секреции; запускается растяжением стенки желудка: рефлексы с участием ЦНС и ВНС; химическая стимуляция гидролизатом белка и Ca 2+ гастрин. III. Кишечная запускается перемещением пищи в 12 -п. к-ку: через реабсорбированные аминокислоты крови и секрецию гастрина.

Торможение желудочной секреции кишечными гуморальными факторами Несмотря на небольшое стимулирующие влияние химуса на ж. секрецию в ранней кишечной фазе, в другие моменты наличие пищи в 12 -п. кишке ведет к ж. секреции: - растяжение стенок т. к-ка, наличие кислого химуса в 12 -п. к-ке, наличие продуктов гидролиза белка, раздражение слизистой обратный энтерогастральный рефлекс (через миэнтеральное сплетение, S и PS (vagus); - p. H, продукты распада белка, гиперосмотические среды, раздражение верхнего т. к-ка секретин, ГИП, соматостатин инактивация обкладочных клеток ж. секреции Желудочная секреции в промежутках между приемами пищи - несколько мл/час, сок практически не содержит HCl, много слизи и немного пепсиногена; - эмоциональный стресс способен увеличить такую секрецию до 50 мл/час и сделать ее кислой и богатой пепсиногеном (~цефалической фазе) частая причина колитов и язвенной болезни.

Панкреатическая секреция Поджелудочная ж. (панкреас) сложная крупная железа, лежит под желудком параллельно ему. Внутреннее строение аналогично слюнным ж. Панкреатические ацинусы секретируют панкреатические пищеварительные ферменты. Клетки канальцев и протоков секретируют Na. HCO 3. Общий проток ПЖ железы перед впадением в 12 -п. к-ку сливается с общим желчным протоком. Место впадения – фатеров сосочек, окруженный сфинктером Одди. ПЖ - ж. смешанной секреции. Островки Лангерганса секретируют в кровь инсулин и глюкагон

Панкреатические ферменты ацинусов 1. Трипсин(ген) и химотрипсин(ген) – продуцируют пептиды разной длины. Трипсиноген активируется энтерокиназой слизистой или/и трипсином, химотрипсиноген – трипсином; 2. (Про)карбоксипептидазы – продуцирует свободные а-ты. Активируется трипсином; 3. (Про)эластаза 4. Панкреатическая -амилаза – расщепляет крахмал. гликоген и др. углеводы (карбогидраты) (кроме целлюлозы) до ди- и трисахаридов; 5. Панкреатическая липаза – расщепляет нейтральные жиры до жирных кислот и моноглицеридов; 6. Неспецифическая карбоксилэстераза – гидролизует все эфиры; 7. (Про)фосфолипаза A 2 – расщепляет жирные кислоты до фосфолипидов; 8. Нуклеазы (РНК-азы, ДНК-азы) Секреция трипсин-ингибирующего фактора Панкретический ингибитор трипсина секретируется теми же клетками что и протеолитические ферменты, и предотвращает активацию трипсина в цитоплазме и протоках железы. Повреждение ПЖ или закупорка ее протоков ведет к накоплению секретов внутри железы и ее самоперевариванию – острый панкреатит

Секреция HCO 3 - - секретируются эпителиальными клетками панкреатических канальцев; - при интенсивной секреции концентрация HCO 3 может в 5 раз превышать плазматическую (145 m. Eq/L); - необходимо для нейтрализации кислого р. Н и создания условий для работы панкреатических ферментов

Регуляция панкреатической секреции Стимуляция секреции: - АЦХ (PS и ЭНС); - ХЦК (слизистая 12 -п. кишки и проксимальной подвздошной кишки) - секретин (слизистая 12 -п. кишки и проксимальной подвздошной кишки в ответ на кислый химус); В период активного пищеварения активируются все механизмы, наблюдается мультпликация эффектов и резкое усиление панкреатической секреции + + Продукция ферментов и секреция небольшого количества воды и электролитов (ферм. накапливаются в ацинусах и протоках) Секреция большого количества воды и HCO 3

Секретин (27 а-т, Mr=3400) секретируется в виде просекретина S-клетками слизистой 12 -перстной и подвздошной кишки; секреция стимулируется HCl (p. H химуса поступающего из желудка 4, 5 -5); секретин стимулирует обильную панкреатическую секрецию – нейтрализация кислого химуса: HCl+Na. HCO 3 Na. Cl+H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O Абсорбируется в кровь Холецистокинин-панкреозимин (33 а-ты, Mr=4200) секретируется I-клетками слизистой 12 -перстной и подвздошной кишки; секретируется в ответ на присутствие в химусе альбумоз и пептонов, а также длинноцепочечных жирных кислот; вызывает секрецию ферментов (70 -80%) в ацинусах ПЖ;

Фазы панкреатической секреции I. Цефалическая фаза – усиление секреции ферментов при мыслях о еде, запахе, виде пищи (20% от секреции во время еды). II. Желудочная фаза (10 -12%) (стимуляция панкреатических клеток АЦХ) III. Кишечная фаза (обильная секреция при попадании химуса в тонкий кишечник, стимулируется секретином)

Печень: строение и функции Строение: - крупный орган (вес ~2 кг); - состоит из нескольких долей; - снаружи окружена оболочкой, состоящей из двух слоев: а) наружный слой образует гладкая влажная брюшина печени, б) внутренний - фиброзная глиссонова капсула печени, окружает все структуры, входящие в печень и выходящие из нее. Волокна глиссоновой капсулы , расположенные внутри печени, поддерживают ее форму. Функции печени: 1. Образование желчи (до 1 л/сут). 2. Депо крови 3. Место распада эритроцитов 4. Барьерная ф-ция (распад токсинов) 5. Участвует в свертывании крови 6. Запасающая (гликоген) 7. Регуляторная

состоит из долек (1 -1. 5 мм) (микроанатомическая единица печени); на периферии дольки – междольковые печеночная (портальные) триады; функциональная единица печени – ацинус (содержит около 20 гепатоцитов); ацинус – микроциркуляторная единица печени; синусоид выстлан эпителием и купферовскими клетками, не имеют базальной мембраны (1 мкм)

Строение гепатоцита Гепатоциты имеют форму многогранников, но основных функциональных поверхности три: а) синусоидальная, обращенная в синусоидальный канал; б) канальцевая - участвующая в образовании стенки желчного капилляра (собственной стенки он не имеет); в) межклеточная непосредственно граничащая с соседними печеночными клетками.

Строение и функции желчного пузыря В общем печеночном протоке сфинктер Miritzi. В начальной части пузырного протока имеется 3 -5 поперечных складок (клапаны Хайстера (Highster)), а в шейке пузыря – кольцевой слой мышц – сфинктер Люткенса (Lutkence).

Анатомические элементы сфинктера Одди 1. Сфинктер общего желчного протока 2. Сфинктер панкреатического протока 3. Сфинктер ампулы большого дуоденального сосочка А, В, С - варианты строения ампулы сосочка Функции сфинктера: регуляция поступление желчи в кишечник и препятствует забрасыванию дуоденального содержимого в желчные протоки.

Сократительная активность сфинктера Одди Два типа моторной активности: - базальное давление (отвечает за регуляцию оттока секрета из желчных и панкреатических протоков) - фазовая, периодическая сократительная активность. 4/мин антеградно с целью очистить область сфинктера 1. В межпищеварительный период сфинктер Одди работает как заслонка. Периодический сброс желчи в ДПК необходим для нормального функционирования печени и системы желчевыделения. При застое желчи в желчных путях желчь продолжает вырабатываться, но поступает в кровь и лимфу. 2. В течение 7 -10 минут после приема пищи начинается пищеварительная моторика в строгой корреляции с моторикой желудка и ДПК. Насосная функция. Регуляция активности сфинктера Одди : Сфинктер Одди регулируется нервными и пептидергическими механизмами: энкефалин/эндорфин, субстанция Р, N 0, ВИП, нейропептид Y, ХЦК и CGRP. морфин и фентанил - длительный спазм сфинктера Одди, нитроглицерин и атропин – расслаблен

Печень и секреция желчи (холерез) В день секретируется 600 -1000 мл желчи Функции желчи: 1. Участвует в переваривании и всасывании жиров - соли желчных кислот эмульгируют жиры; - желчные кислоты способствуют всасыванию жира через мембрану слизистой 2. С желчью удаляются продукты метаболизма – билирубин и избыток холестерола. Этапы секреции желчи • Начальная секреция – гепатоциты секретируют желчные к-ты, холестерол и др. в желчные капилляры через микроворсинки путем активного транспорта; • Эпителий протоков секретирует воду, Na+, HCO 3. Эту вторичную секреция стимулирует секретин.

Хранение и концентрация желчи в желчном пузыре В ж. пузыре может хранится 30 -60 мл желчи. За 12 ч может секретироваться до 450 мл желчи – стенки ж. пузыря абсорбируют воду, желчь концентрируется в 5 -20 раз (активный транспорт Na+ вторичный транспорт Cl-, H 2 O и др. ионов).

Регуляция желчеотделения (холекинеза) Желчь секретируется благодаря: а) ритмические сокращения стенок ж. пузыря; б) сокращение сфинктера Одди. Выделение желчи начинается ~30 мин после приема пищи ХЦК – самый мощный стимул АЦХ – n. vagus и ЭНС – те же нервы, что регулируют моторику и секрецию тонкого к-ка.

Роль солей желчных кислот в переваривании и всасывании В сутки секретируется ~6 г солей ж. к-т. У млекопитающих 24 атома углерода. Холестерол (с пищей, образуется в печени при метаболизме жиров) холевая и хенодезоксихолевая кты (1: 1) конъюгируют с глицином и таурином (в меньшей степени) гликохолевая и таурохолевая к-ты (3: 1) в основном секретируются в составе натриевых солей. Функции солей желчных кислот: 1. Эмульгация жиров - детергентные свойства, снижение поверхностного натяжения частиц жира 2. Улучшают всасывание жирных кислот, моноглицеридов, холестерола и др. липидов через образование мицелл благодаря электрическому заряду желчных солей, растворимость жиров в химусе , и в таком виде они доставляются к мембране энтероцитов В отсутствие желчи ~40% жиров не усваивается

Энтерогепатическия циркуляция желчных кислот 94% солей желчных кислот реабсорбируется в кровь в тонком к-ке: 1/2 диффундирует в слизистой верхних отделов тонкого к-ка, 1/2 захватывается путем активного транспорта в дистальной подвздошной кишке портальная система печень В среднем каждая молекула соли проходит через этот цикл 17 раз

Секреция холестерола печенью и образование камней в желчном пузыре в процессе секреции солей ЖК из плазмы удаляется 1 -2 г холестерола ежедневно; холестерол нерастворим в воде – в присутствии ЖК и лецитина образует мицеллы и коллоидный раствор; в патологических условиях (холестаз) холестерол преципитируется в желчном пузыре и образуются камни.

Секреция Бруннеровых желез в 12 -п. кишке Duodenal glands, Brunner's glands, Johann Brunner (1653 -1727), швейцарский анатом - функция: защита слизистой и нейтрализация HCl - секретируют слизь с p. H>7 в ответ на: механическую и химическую стимуляцию; стимуляцию n. vagus; гастроинтестинальные гормоны (особенно секретин) - торможение: стимуляция S при стрессе вероятность язвенной болезни

Складки, ворсинки, крипты а) бокаловидные кл. (слизь) б) энтероциты [ворсинки энтероцитов всасывают воду, соли + продукты расщепления пищи] в) эндокринные клетки г) клетки Панета [альфа-дефензины (катионные пептиды), лизоцим, фосфолипаза А 2]

Секреция пищеварительных ферментов в тонком кишечнике - при анализе сока тонкого к-ка без клеточных фрагментов ферментов обнаружить не удается; - энтероциты слизистой, особенно ворсинок, содержат ферменты - работают после всасывания: а) пептидазы б) сукраза, мальтаза, изомальтаза, лактаза в) интестинальная липаза (нейтральные жиры глицерол и жирные к-ты) - эпителиальные кл. дна Либеркюновых крипт постоянно делятся, новые кл. мигрируют вдоль базальной мембраны, обновляя эпителий ворсинок - стареющие клетки (~5 суток) разрушаются, выделяя ферменты в просвет к-ка. - регуляция - за счет ЭНС

Секреция в толстом кишечнике - Либеркюновы крипты, но нет ворсинок; - эпителиальные кл. не содержат ферментов; - основной секрет - слизь, HCO 3, р. Н ~8; - регуляция а) прямая механическая стимуляция эпителиальных кл. б) PS активация через тазовые нервы. - при избыточном раздражении эпителия (например при бактериальной инфекции (энтерит)) секретируется избыток воды и электролитов с целью растворить раздражающие факторы и удалить их из организма диарея

Гидролиз различных компонентов пищи I. Гидролиз углеводов (полисахариды и дисахариды) Углеводы пищи: 1. Сахароза 2. Лактоза (дисахарид молока) 3. Крахмал (картофель, зерновые) 4. Другие карбогидраты: амилоза, гликоген, алкоголь, пируват, пектины, декстрины 5. Целлюлоза - человеком практически не переваривается

Ротовая полость: птиалин крахмал (5%) мальтоза + 3, 9 полимеры глюкозы Переваривание крахмала продолжается и в желудке (~1 час), пока пища не перемешается и р. Н не упадет до 4 (к этому моменту 40% крахмала гидролизуется до мальтозы) Тонкий кишечник панкреатическая амилаза (в неск. раз активнее, чем амилаза слюны) Через 10 -30 мин после попадания пищи в 12 -п. кишку все углеводы гидролизуются как минимум до мальтазы Окончательное расщепление происходит в щеточной каемке энтероцитов. Лактаза, сукраза, мальтаза, декстриназа 80% глюкоза, 20% галактоза и фруктоза

Расщепление углеводов

Расщепление белков II. Гидролиз белков Пепсин - гидролизует коллаген (альбуминоидный белок, негидролизуемый другими пептидазами). Коллаген образует соед. ткань Обеспечивает 10 -20% общего гидролиза

Желудок - для активации пепсина необходима HCl – секрет обкладочных кл. имеет p. H 0. 8, при смешивании с секретом других желез становится 2 -3; - основная функция пепсина – гидролиз коллагена – основного компонента межклеточной соединительной ткани; - пепсин расщепляет белки до альбумоз и пептонов (10 -20% от общего процесса переваривания белка) Поджелудочная железа Трипсин и химотрипсин до полипептидов Карбоксиполипептидаза отщепляет а-ты от С конца полипептида Проэластаза переваривание эластиновых волокон

Энтероциты ворсинок кишечника - переваривание ди- и трипептидов в щеточной каемке; - ферменты (аминополипептидазы и дипептидазы) встроены в мембрану микроворсинок + находятся в цитозоле; - 99% продуктов расщепления белка всасывается в виде свободных аминокислот (немногие олигопептиды проникающие в клетку целиком могут вызвать аллергическую реакцию и иммунный дисбаланс)

Расщепление жиров - основные жиры пищи – нейтральные жиры – триацилглицеролы; - фосфолипиды; - холестерин и эфиры холестерина (не являются жирами, но образуются из них и обладают их свойствами)

- в слюне взрослых липаз (эстераз) практически нет. Лингвальная липаза секретируется железами слизистой оболочки корня языка и примыкающей к нему области глотки у детей грудного возраста. - Секреция стимулируется раздражением механорецепторов во время сосательных и глотательных движений при естественном кормлении грудью; - молоко быстро проглатывается и действие лингвальной липазы начинает проявляться только в желудке. Оптимальной средой для максимального действия лингвальной липазы является среда с кислотностью приблизительно равной кислотности желудочного сока грудных детей, ~p. H = 4, 0 -5, 0; - лингвальная липаза лучше всего расщепляет триацилглицеролы; - при взрослении и переходе от питания детей грудным молоком к питанию пищей взрослых, необходимость в лингвальной липазе уменьшается. Железы полости рта снижают количество секретируемой лингвальной липазы и ее значимость в переваривании жиров уменьшается.

- в кишечнике триацилглицеролы частично могут всасываться без предварительного гидролиза (если средний диаметр частичек жира в эмульсии не превышает 0, 5 мкм); - основная часть жиров всасывается лишь в виде продуктов их ферментативного гидролиза: хорошо растворимых в воде жирных кислот, моноглицеридов и глицерола; - холестерин пищи обычно существует в виде эфира жирной кислоты и расщепляется гидролазой эфиров холестерина; - фосфолипиды расщепляются фосфолипазой А 2

Всасывание в ЖКТ 1, 5 л жидкости/день (извне) + ~7 л секрета желез = 7. 5 -8 л Большая часть жидкости всасывается в тонком кищечнике. Илеоцекальную заслонку проходит только ~1, 5 л В желудке всасывание слабое: отсутствует каемчатый эпителий ; клетки плотно связаны друг с другом (плотные контакты); всасываются некоторые вещества: алкоголь, аспирин и т. п. Слизистая тонкого к-ка имеет круговые складки (складки Керкринга) – увеличивают площадь в 3 раза, до 8 мм

Анатомические предпосылки Поверхность слизистой покрыта миллионами ворсинками (~1 мм) – ворсинки увеличивают поверхность в 10 раз Каждый энтероцит на ворсинке покрыт щеточной каемкой, состоящей из ~1000 микроворсинок (1 х 0, 1 мкм) – это увеличивает S поверхности еще в 20 раз. Таким образом суммарная площадь поверхности тонкого кишечника составляет 250 м 2 Актиновые филаменты микроворсинок обеспечивают их ритмическое движение

Всасывание в тонком кишечнике Каждый день всасывается: несколько сот грамм углеводов (max несколько кг); >100 г жиров (max до 500 г); 50 -100 г аминокислот (max 500 -700 г); 50 -100 г ионов; 7 -8 л воды (max >20 л) I. Всасывание воды H 2 O всасывается по классическим законам осмоса как из химуса в энтероциты, так и в обратном направлении – когда гиперосмотический химус поступает из желудка в ДПК. Вода всасывается как через участки плотных контактов на апикальном полюсе клеток, так и через цитоплазму энтероцитов

II. Всасывание ионов 1. Активный транспорт Na+ - в день организму нужно абсорбировать 20 -30 г натрия (1/7 всего натрия в организме) (20 -30 г Na+ в секрете желез + 7 -8 г с пищей); - в норме организм теряет 0, 5 % Na+ /cут, при диарее Na+ очень быстро выводится; - Na+ необходим для всасывания сахаров и аминокислот; - Сl- транспортируется вместе с Na+ , используя его положительный заряд; - Na+ активно закачивается в межклеточное пространство и в клетку через люминальную мембрану (Na/H антипорт) - при дегидратации, корковый слой надпочечников выделяет альдостерон, активирующий всасывание Na+ Cl- H 2 O

2. Всасывание бикарбонатов (HCO 3 -) - необходимо, т. к. много HCO 3 - секретируется с панкреатическим и интестинальным соком; - при абсорбции Na+ в просвет кишечника секретируется немного H+ (в обмен на Na+). Образуется Н 2 СО 3, распадается на H 2 O и CO 2, который абсорбируется кровью и выводится через легкие – «активная абсорбция бикарбоната» = в почечных канальцах; 3. Всасывание Ca 2+ - активно абсорбируется в кровь в ДПК, процесс абсорбции четко регулируется - паратгормон вит. D 3 абсорбции Ca 2+: + Са-АТФаза ? повышает скорость синтеза кальций-связывающего белка

4. Всасывание Fe - Fe всасывается во всех частях тонкого к-ка, очень медленно несколько мг/сутки даже если в пище много железа, усваивается лишь его незначительная часть; - печень апотрансферрин (в составе желчи) связывает свободное Fe + Fe Hb и миоглобина мяса) = трансферрин связывается с мембраной энтероцитов пиноцитоз трансферрин плазмы крови синтез гемоглобина и т. д. 5. К+, Mg 2+, PO 43 - и др. подвергаются активному транспорту. Моновалентные ионы транспортируются в гораздо больших количествах, чем бивалентные.

Нарушение всасывания и секреции в тонком кишечнике - некоторые бактерии (холерный вибрион) могут увеличивать секрецию воды и Na. Cl до 5 -10 л/день и через 1 -5 дней может наступит сильное обезвоживание организма; - субъединица холерного токсина попадает в энтероцит, что стимулирует избыточный синтез ц. АМФ открываются Cl- -каналы Cl- выходит в просвет кишки выходит Na+ [Na. Cl] ведет к выведению H 2 O

III. Всасывание углеводов - конечные стадии гидролиза углеводов осуществляются непосредственно на мембране микроворсинок энтероцитов в их гликокаликсе, т. о. завершающие стадии гидролиза и всасывания тесно сопряжены (мембранное пищеварение); Всасывание глюкозы и галактозы: - при блокаде транспорта Na+ через мембрану, всасывание глюкозы прекращается; - Na+ активно транспортируется через базолатеральную мембрану в капилляры Na+ транспортируется внутрь энтероцита облегченной диффузией (белок переносчик связывается и с Na+ и с глюкозой - симпорт) в кровь глюкоза поступает с участием белков переносчиков - унипорт); Всасывание фруктозы: - фруктоза транспортируется без участия Na+ белками переносчиками (облегченная диффузия); - часть фруктозы в клетке превращается в глюкозу

Большая часть моносахаридов, попадают с потоком крови через воротную вену в печень. Небольшое количество (~10%) моносахаридов поступает по лимфатическим сосудам в венозную систему. В печени значительная часть всосавшейся глюкозы превращается в гликоген. Гликоген резервируется в клетках печени (гепатоциты) в виде гранул.

IV. Всасывание аминокислот и пептидов - в мембране энтероцитов найдено 5 различных белковых транспортных систем; - нейтральные аминокислоты и анионные L–аминокислоты (глицин, пролин) по механизму симпорта с ионами Na+ в цитоплазму. Отсюда они посредством пассивной диффузии или с помощью переносчиков транспортируются в кровь; - катионные L–аминокислоты (L–аргинин+, L–лизин+, L–орнитин+) могут частично перемещаться в цитоплазму энтероцита посредством механизмов, независимых от транспорта Na+. Движущей силой для их перемещения является электрический потенциал мембраны энтероцита; - анионные аминокислоты (L–глутамат– и L–аспартат–) имеют собственные механизмы транспорта, сопряженные с транспортом Na+ и K+. По большей части эти аминокислоты в разрушаются цитоплазме эритроцита. - дипептиды и трипептиды могут транспортироваться в цитоплазму энтероцита посредством механизмов активного транспорта

Конечные стадии гидролиза белка осуществляются в гликокаликсе и на мембране энтероцита. Cвободные а-ы, всасываются через мембрану энтероцита в цитозоль, затем - в интерстициальное пространство и далее - в кровь микроциркуляторного русла. Большая часть а-т, всосавшихся в микроциркуляторное русло кишечных ворсинок, попадает с током крови через воротную вену в печень. Небольшое количество поступает по лимфатическим сосудам в венозную систему.

V. Всасывание жиров Моноглицериды и жирные кислоты в комплексе с желчными кислотами образуют мицеллы (d=3 -6 нм) доставляются к мембране высвобождаются, проникая внутрь клетки (желчные кислоты используются повторно) в гладкий ЭПР синтез триглицеридов в виде хиломикронов* проникают в грудной лимфатический проток в венозное кровеносное русло; Некоторые короткоцепочечные жирные кислоты всасываются непосредственно в портальный кровоток, в силу их большей водорастворимости * - класс липопротеинов, образующихся в тонком кишечнике в процессе всасывания экзогенных липидов. Это самые большие из липопротеинов, достигающие размера от 75 нм до 1, 2 мкм в диаметре. Хиломикроны синтезируются клетками кишечника и секретируются в лимфатические сосуды, после чего они попадают в кровь

Всасывание в толстом кишечнике в подвздошную кишку ежедневно попадает ~1. 5 л воды, а выводится около 100 мл (max возможное всасывание 5 -8 л воды/день); большинство ионов также абсорбируется, выводится незначительные кол-ва Na+ и Clвысокий уровень активного всасывания Na+ и Cl-; контакты между клетками эпителия еще плотнее, чем в тонком к-ке; Сl- абсорбируется в обмен на секрецию HCO 3 – нейтрализация кислых продуктов жизнедеятельности бактерий; кишечные бактерии синтезируют витамины K (необходим для свертывания крови), B 12, тиамин (В 1), рибофлавин (B 2), различные газы – СО 2, H 2, CH 4