IV. Изложение нового материала.

План:

1. Пищеварение вполости рта

2. Пищеварение в желукдке

3. Пищеварение в тонкой кишке

4. Пищеварение в толстой кишке

Экзокринные железы пищеварительной системы секретируют пищеварительные ферменты от ротовой полости до дистального отдела тощей кишки и выделяют слизь на всём протяжении ЖКТ. Секрецию регулируют вегетативная иннервация и многочисленные гуморальные факторы. Парасимпатическая стимуляция, как правило, стимулирует секрецию, а симпатическая — подавляет.

Таблица 22–2. Влияние различных отделов вегетативной нервной системы на секрецию в пищеварительном тракте

«+» — усиление секреции, «–» — подавление секреции

Секреция слюны. Три пары слюнных желёз (околоушные, нижнечелюстные, подъязычные), а также много щёчных желёз ежедневно секретируют от 800 до 1500 мл слюны. Гипотоничная слюна содержит серозный компонент, содержащий -амилазу для переваривания крахмала и слизистый компонент, содержащий муцин для обволакивания пищевого комка и предохранения слизистой оболочки ротовой полости от механического повреждения. Околоушные железы выделяют серозный секрет, нижнечелюстные и подъязычные — слизистый и серозный, щёчные железы — только слизистый. pH слюны колеблется от 6,0 до 7,0. Слюна содержит большое количество факторов, подавляющих рост бактерий (лизоцим, лактоферрин, ионы тиоцианата) и связывающих Аг (секреторный IgA). Слюна предохраняет слизистую оболочку ротовой полости и глотки от повреждающего действия эффекта кислого желудочного содержимого, попадающего в ротовую полость при забросе из желудка. Слюна смачивает пищу, обволакивает пищевой комок для более лёгкого прохождения по пищеводу, осуществляет начальный гидролиз крахмала (-амилаза) и жиров (лингвальная липаза). Стимуляцию секреции слюны осуществляет импульсация, поступающая по парасимпатическим нервным волокнам от верхнего и нижнего слюноотделительных ядер ствола мозга. Эти ядра возбуждаются вкусовыми и тактильными стимулами от языка и других областей ротовой полости и глотки, а также рефлексами, возникающими в желудке и верхнем отделе кишечника. Парасимпатическая стимуляция также усиливает кровоток в слюнных железах. Симпатическая стимуляция влияет на кровоток в слюнных железах двухфазно: вначале снижает, вызывая сужение сосудов, а затем увеличивает его.

Секреторная функция пищевода. Стенка пищевода содержит простые слизистые железы по всему протяжению; а ближе к желудку и в начальной части пищевода — сложные слизистые железы кардиального типа. Секрет желёз предохраняет пищевод от повреждающего действия поступающей пищи и от переваривающего действия забрасываемого желудочного сока.

Секреторная функция желудка

Внешнесекреторная функция желудка направлена на защиту стенки желудка от повреждений (в том числе самопереваривания) и на переваривание пищи. Поверхностный эпителий слизистой оболочки желудка вырабатывает муцины (слизь) и бикарбонат и выполняет защитную функцию путём формирования слизисто-бикарбонатного барьера, находящегося на поверхности эпителия. Слизистая оболочка в различных отделах желудка содержит кардиальные, фундальные и пилорические железы (рис. 22–4Б). Кардиальные железы вырабатывают преимущественно слизь, фундальные (80% всех желёз желудка) — пепсиноген, соляную кислоту, внутренний фактор Касла и некоторое количество слизи; пилорические железы секретируют слизь и гастрин.

Слизисто-бикарбонатный барьер

Слизисто–бикарбонатный барьер защищает слизистую оболочку от действия кислоты, пепсина и других потенциальных повреждающих агентов.

 Слизь постоянно секретируется на внутреннюю поверхность стенки желудка.

 Бикарбонат (ионы HCO₃^–), секретируемый поверхностными слизистыми клетками (рис. 22–7,I), имеет нейтрализующее действие.

 pH. Слой слизи имеет градиент pH. На поверхности слоя слизи pH равен 2, а в примембранной части более 7.

 Н⁺. Проницаемость плазмолеммы слизистых клеток желудка для Н⁺ различна. Она незначительна в мембране, обращённой в просвет органа (апикальной), и достаточно высока в базальной части. При механическом повреждении слизистой оболочки, при воздействии на неё продуктов окисления, алкоголя, слабых кислот или жёлчи концентрация H⁺ в клетках возрастает, что приводит к их гибели и разрушению барьера.

Рис. 22–7. ЖЕЛУДОЧНАЯ СЕКРЕЦИЯ. I —. Механизм секреции HCO₃^— эпителиальными клетками слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки: А — выход HCO₃^– в обмен на Cl^– стимулируют некоторые гормоны (например, глюкагон), и подавляет блокатор транспорта Cl^– фуросемид. Б — активный транспорт HCO₃^–, не зависящий от транспорта Cl^–; В и Г — транспорт HCO₃^– через мембрану базальной части клетки внутрь клетки и по межклеточным пространствам (зависит от гидростатического давления в подэпителиальной соединительной ткани слизистой оболочки). II — Париетальная клетка. Система внутриклеточных канальцев значительно увеличивает площадь поверхности плазматической мембраны. В многочисленных митохондриях вырабатывается АТФ для обеспечения работы ионных насосов плазматической мембраны.. III — Париетальная клетка: транспорт ионов и секреция HCl. Na⁺,К⁺‑АТФаза участвует в транспорте K+ внутрь клетки. Cl^– входит в клетку в обмен на HCO₃^– через мембрану боковой поверхности (1), а выходит через апикальную мембрану; 2 — обмен Na⁺ на H⁺. Одно из важнейших звеньев — выход H⁺ через апикальную мембрану по всей поверхности внутриклеточных канальцев в обмен на K⁺ при помощи H⁺,К⁺‑АТФазы.. IV — Регуляции активности париетальных клеток. Стимулирующее влияние гистамина опосредуется через цАМФ, тогда как эффекты ацетилхолина и гастрина — через увеличение притока Са²⁺ в клетку. Простагландины снижают секрецию HCl, ингибируя аденилатциклазу, что приводит к уменьшению уровня внутриклеточного цАМФ. Блокатор H⁺,K⁺‑АТФазы (например, омепразол) снижает выработку HCl. ПК — протеинкиназа, активируемая цАМФ; фосфорилирует мембранные белки, усиливая работу ионных насосов. [11].

 Регуляция. Секрецию бикарбоната и слизи усиливают глюкагон, простагландин Е, гастрин, эпидермальный фактор роста. Для предупреждения повреждения и для восстановления повреждённого барьера применяют антисекреторные агенты (например, блокаторы гистаминовых рецепторов), простагландины, гастрин, аналоги сахаров (например, сукральфат).

 Разрушение барьера. При неблагоприятных условиях барьер разрушается в течение нескольких минут, происходят гибель клеток эпителия, отёк и кровоизлияния в собственном слое слизистой оболочки. Известны факторы, неблагоприятные для поддержания барьера:  нестероидные противовоспалительные препараты (например, аспирин, индометацин);  этанол,  соли жёлчных кислот,  Helicobacter pylori — грамотрицательная бактерия, выживающая в кислой среде желудка. H. pylori поражает поверхностный эпителий желудка и разрушает барьер, способствуя развитию гастрита и язвенного дефекта стенки желудка. Этот микроорганизм выделяют у 70% больных язвенной болезнью желудка и 90% больных язвой двенадцатиперстной кишки или антральным гастритом.

 Регенерация эпителия, формирующего слой бикарбонатной слизи, происходит за счёт стволовых клеток, расположенных на дне желудочных ямок; время обновления клеток — около 3 суток. Стимуляторы регенерации:  гастрин из эндокринных клеток желудка,  гастрин-рилизинг гормон из эндокринных клеток и окончаний волокон блуждающего нерва,  эпидермальный фактор роста, поступающий из слюнных, пилорических желёз, желёз двенадцатиперстной кишки и других источников.

Слизь. Помимо поверхностных клеток слизистой оболочки желудка, слизь секретируют клетки практически всех желёз желудка.

Пепсиноген. Главные клетки фундальных желёз синтезирует и секретирует предшественники пепсина (пепсиноген), а также небольшое количество липазы и амилазы. Пепсиноген не обладает пищеварительной активностью. Под влиянием соляной кислоты и особенно ранее образованного пепсина пепсиноген превращается в активный пепсин. Пепсин — протеолитический фермент, активный в кислой среде (оптимум pH от 1,8 до 3,5). При pH около 5 он практически не имеет протеолитической активности и за короткое время полностью инактивируется.

Внутренний фактор. Для всасывания витамина B₁₂ в кишечнике необходим (внутренний) фактор Касла, синтезируемый париетальными клетками желудка. Фактор связывает витамин B₁₂ и защищает его от разрушения ферментами. Комплекс внутреннего фактора с витамином B₁₂ в присутствии ионов Ca²⁺ взаимодействует с рецепторами эпителиальной клетки дистального отдела подвздошной кишки. При этом витамин B₁₂ поступает в клетку, а внутренний фактор высвобождается. Отсутствие внутреннего фактора приводит к развитию анемии.

Соляная кислота

Соляную кислоту (HCl) вырабатывают париетальные клетки, имеющие мощную систему внутриклеточных канальцев (рис. 22–7,II), существенно увеличивающих секреторную поверхность. Клеточная мембрана, обращённая в просвет канальцев, содержит протонный насос (H⁺,K⁺-ATФaза), выкачивающий из клетки Н⁺ в обмен на К⁺. Хлорно–бикарбонатный анионообменник встроен в мембрану боковой и базальной поверхности клеток: Cl^– входит в клетку в обмен на HCO₃^– через этот анионообменник и выходит в просвет канальцев. Таким образом, в просвете канальцев оказываются оба компонента соляной кислоты: и Cl^–, и H⁺. Все остальные молекулярные компоненты (ферменты, ионные насосы, трансмембранные переносчики) направлены на сохранение ионного баланса внутри клетки, прежде всего — на поддержание внутриклеточного pH.

Таким образом, механизм образования соляной кислоты (рис. 22–7,II) складывается из следующих этапов.

 Ионы хлора активно транспортируются из цитоплазмы обкладочных клеток в просвет внутриклеточных канальцев, а ионы натрия переносятся наружу. Эти два эффекта создают в канальцах потенциал (от –40 до –70 мВ), приводящий к диффузии большого количества ионов калия и некоторого количества ионов натрия внутрь канальцев.

 В цитоплазме клетки вода диссоциирует на водородные и гидроксильные ионы. Водородные ионы посредством активного транспорта секретируются внутрь канальцев в обмен на ионы калия. Этот процесс катализирует H⁺, K⁺‑АТФаза. В результате ионы калия и натрия, которые диффундировали внутрь канальцев, реабсорбируются в цитоплазму клеток, а ионы водорода занимают их место в канальцах, создавая там раствор концентрированной соляной кислоты, который через секреторные канальцы поступает наружу, т.е. на поверхность эпителия желудка.

 Вода проходит внутрь канальцев под воздействием осмоса. В результате секрет канальцев содержит соляную кислоту в концентрации 150–160 ммоль/л, хлорид калия в концентрации 15 ммоль/л и небольшое количество хлорида натрия.

 На заключительным этапе углекислота, образующаяся в ходе метаболизма клетки, под влиянием карбоангидразы соединяется с гидроксильными ионами, образуя бикарбонатные ионы. Бикарбонатные ионы диффундируют из цитоплазмы во внеклеточную жидкость в обмен на ионы хлора, входящие в клетку и в дальнейшем секретируемые в канальцы париетальных клеток.

 В покое клетка секретирует хлор.

 При стимуляции усиливается работа Н⁺,К⁺‑АТФазы, в результате чего возрастает транспорт Н⁺ из клетки. Одновременно в 2–3 раза увеличивается транспорт Cl^– в обмен на HCO₃^–. В итоге внутриклеточный pH остаётся неизменным. Стимуляция обкладочных клеток вызывает выделение кислого раствора, изотоничного внеклеточной жидкости, содержащего 160 ммоль/л соляной кислоты с величиной pH раствора около 0,8. Содержание водородных ионов в этом растворе в 3 млн раз выше, чем в артериальной крови.

Регуляция секреции соляной кислоты представлена на рис. 22–7,IV. Париетальная клетка активируется через м‑холинорецепторы (блокатор — атропин), Н₂-рецепторы гистамина (блокатор — циметидин) и рецепторы гастрина (блокатор — проглюмид). Указанные блокаторы или их аналоги, а также ваготомия используются для подавления секреции соляной кислоты. Существует ещё один способ понизить выработку соляной кислоты — блокада Н⁺,К⁺‑АТФазы.

Желудочная секреция

Клинические понятия «желудочная секреция», «желудочный сок» подразумевают секрецию пепсина или секрецию соляной кислоты, или сочетанную секрецию пепсина и соляной кислоты.

 Стимуляторы секреции желудочного сока:  пепсин (оптимум ферментной активности при кислых значениях pH),  Cl^– и H⁺ (соляная кислота),  гастрин,  гистамин,  ацетилхолин.

 Ингибиторы и блокаторы секреции желудочного сока:  желудочный ингибирующий пептид,  секретин,  соматостатин,  блокаторы рецепторов гастрина, секретина, гистамина и ацетилхолина.

Фазы желудочной секреции

Желудочная секреция осуществляется в три фазы — мозговую, желудочную и кишечную (см. в книге рис. 22–06Б).

 Мозговая фаза начинается до поступления пищи в желудок, в момент приёма пищи. Вид, запах, вкус пищи усиливают секрецию желудочного сока. Нервные импульсы, вызывающие мозговую фазу, происходят из коры больших полушарий и центров голода в гипоталамусе и миндалине. Они передаются через моторные ядра блуждающего нерва и затем через его волокна к желудку. Секреция желудочного сока в эту фазу составляет до 20% секреции, связанной с приемом пищи.

 Желудочная фаза начинается с момента поступления пищи в желудок. Поступившая пища вызывает ваго-вагальные рефлексы, местные рефлексы энтеральной нервной системы, выделение гастрина. Гастрин в течение нескольких часов пребывания пищи в желудке стимулирует секрецию желудочного сока. Количество сока, выделяющегося в желудочную фазу, составляет 70% от общей секреции желудочного сока (1500 мл).

 Кишечная фаза связана с поступлением пищи в двенадцатиперстную кишку, что вызывает небольшой подъём секреции желудочного сока (10%) за счёт выделения гастрина из слизистой оболочки кишки под влиянием растяжения и действия химических стимулов.

Регуляция желудочной секреции кишечными факторами

 Пища, поступившая из желудка в тонкую кишку, тормозит секрецию желудочного сока. Нахождение пищи в тонкой кишке вызывает тормозный кишечно-желудочный рефлекс, осуществляемый через энтеральную нервную систему, симпатические и парасимпатические волокна. Рефлекс инициируется растяжением стенки тонкой кишки, присутствием кислоты в краниальном отделе тонкой кишки, наличием продуктов белкового расщепления и раздражением слизистой оболочки кишки. Этот рефлекс — часть комплексного рефлекторного механизма, замедляющего переход пищи из желудка в двенадцатиперстную кишку.

 Присутствие кислоты, продуктов жирового и белкового расщепления, гипер- или гипоосмотических жидкостей или любых других раздражающих факторов в краниальных отделах тонкой кишки вызывает выделение нескольких кишечных пептидных гормонов — секретина, желудочного ингибирующего пептида и VIP. Секретин — важнейший фактор стимуляции секреции поджелудочной железы — тормозит секрецию желудка. Желудочный ингибирующий пептид, VIP и соматостатин оказывают умеренное тормозное влияние на желудочную секрецию. В результате торможение желудочной секреции кишечными факторами приводит к замедлению поступления химуса из желудка в кишечник, когда тот уже заполнен.

Секреция желудка после приёма пищи. Секреция желудка через некоторое время после приёма пищи (2–4 часа) составляет несколько миллилитров желудочного сока за каждый час «межпищеварительного периода». В основном секретируется слизь и следы пепсина, практически без соляной кислоты. Однако эмоциональные стимулы часто увеличивают секрецию до 50 мл и более в час с высоким содержанием пепсина и соляной кислоты.

Секреторная функция поджелудочной железы

Ежедневно поджелудочная железа секретирует около 1 л литра сока. Сок поджелудочный железы (ферменты и бикарбонаты) в ответ на опорожнение желудка оттекает по длинному выводному протоку. Этот проток, соединившись с общим жёлчным протоком, формирует печёночно-поджелудочную ампулу, которая открывается на большом дуоденальном (фатеровом) сосочке в двенадцатиперстную кишку, будучи окружена жомом из ГМК (сфинктер Одди). Поступающий в просвет кишки сок поджелудочной железы содержит пищеварительные ферменты, необходимые для переваривания углеводов, белков и жиров, и большое количество бикарбонатных ионов, обеспечивающих нейтрализацию кислого химуса.

 Протеолитические ферменты — трипсин, химотрипсин, карбоксипептидаза, эластаза, а также расщепляющие макромолекулы ДНК и РНК нуклеазы. Трипсин и химотрипсин расщепляют белки до пептидов, а карбоксипептидаза расщепляет пептиды на отдельные аминокислоты. Протеолитические ферменты находятся в неактивной форме (трипсиноген, химотрипсиноген и прокарбоксипептидаза) и становятся активными только после поступления в просвет кишки. Трипсиноген активирует энтерокиназа из клеток слизистой оболочки кишечника, а также трипсин. Химотрипсиноген активируется трипсином, а прокарбоксипептидаза — карбоксипептидазой.

 Липазы. Жиры расщепляет панкреатическая липаза (гидролизует триглицериды, ингибитор липазы — соли жёлчных кислот), холестерол-эстераза (гидролизует эфиры холестерола) и фосфолипаза (отщепляет жирные кислоты от фосфолипидов).

 –Амилаза (панкреатическая) расщепляет крахмал, гликоген и большинство углеводов до ди- и моносахаридов.

 Бикарбонатные ионы секретируют эпителиальные клетки мелких и средних протоков. Механизм секреции HCO₃^– рассмотрен на рис. 22–7,I.

 Фазы секреции поджелудочной железы такие же, как и желудочной секреции — мозговая (20% всей секреции), желудочная (5–10%) и кишечная (75%).

 Регуляция секреции. Секрецию сока поджелудочной железы стимулируют ацетилхолин и парасимпатическая стимуляция, холецистокинин, секретин (особенно при очень кислом химусе) и прогестерон. Действие стимуляторов секреции обладает эффектом мультипликации, то есть эффект одновременного действия всех стимулов намного больше, чем сумма эффектов каждого стимула по отдельности.

Таблица 22–3. Нейрогуморальная регуляция секреции холецистокинина

«+» — усиление секреции, «–» —подавление секреции

Секреция жёлчи

Одной из многообразных функций печени является желчеобразующая (от 600 до 1000 мл в день). Жёлчь — сложный водный раствор, состоящий из органических соединений и неорганических веществ. Основные компоненты жёлчи — холестерин, фосфолипиды (главным образом лецитин), соли жёлчных кислот (холаты), жёлчные пигменты (билирубин), неорганические ионы и вода. Жёлчь (первая порция жёлчи) постоянно секретируется гепатоцитами и по системе протоков (здесь к жёлчи добавляется стимулируемая секретином вторая порция, содержащая много ионов бикарбоната и натрия) поступает в общий печёночный и далее в общий жёлчный проток. Отсюда печёночная жёлчь опорожняется непосредственно в двенадцатиперстную кишку или же поступает в пузырный проток, ведущий в жёлчный пузырь. Жёлчный пузырь накапливает и концентрирует жёлчь. Из жёлчного пузыря концентрированная жёлчь (пузырная жёлчь) по пузырному и далее по общему жёлчному протоку порциями выбрасывается в просвет двенадцатиперстной кишки. В тонком кишечнике жёлчь участвует в гидролизе и всасывании жиров.

 Концентрирование жёлчи. Объём жёлчного пузыря — от 30 до 60 мл, но за 12 часов в жёлчном пузыре может депонироваться до 450 мл печёночной жёлчи, так как вода, натрий, хлориды и другие электролиты постоянно всасываются через слизистую оболочку пузыря. Основный механизм абсорбции — активный транспорт натрия с последующим вторичным транспортом ионов хлора, воды и других компонентов. Жёлчь концентрируется в 5 раз, максимально — в 20 раз.

 Опорожнение жёлчного пузыря за счёт ритмических сокращений его стенки происходит тогда, когда пища (особенно жирная) поступает в двенадцатиперстную кишку. Эффективное опорожнение жёлчного пузыря наступает при одновременном расслаблении сфинктера Одди. Прием значительного количества жирной пищи стимулирует полное опорожнение жёлчного пузыря в течение 1 часа. Стимулятор опорожнения жёлчного пузыря — холецистокинин, дополнительные стимулы поступают от холинергических волокон блуждающего нерва.

 Функции жёлчных кислот. Ежедневно гепатоциты синтезируют около 0,6 г гликохолевых и таурохолевых жёлчных кислот. Жёлчные кислоты — детергенты, они уменьшают поверхностное натяжение жировых частиц, что приводит к эмульгированию жира. Более того, жёлчные кислоты способствуют всасыванию жирных кислот, моноглицеридов, холестерола и других липидов. Без жёлчных кислот более 40% липидов пищи теряется с калом.

 Кишечно–печёночная циркуляция жёлчных кислот. Жёлчные кислоты всасываются из тонкой кишки в кровь и через воротную вену поступают в печень. Здесь они почти полностью абсорбируются гепатоцитами и снова секретируются в жёлчь. Таким способом жёлчные кислоты циркулируют до 18 раз, прежде чем они постепенно не будут удалены с калом. Этот процесс называется кишечно-печёночной циркуляцией.

 Нарушения обмена холестерина и жёлчных кислот. Выпадение холестерина в осадок происходит при снижении соотношения «холаты/холестерин» и «лецитин/холестерин», поэтому образованию камней способствуют повышение концентрации в жёлчи холестерина и снижение содержания лецитина и холатов. Факторы риска: ожирение (повышена экскреция холестерина с жёлчью), выраженная гиперлипидемия, нарушение рационального питания (жирное мясо, яйца, масло и другие продукты, содержащие много холестерина), наследственная предрасположенность, сахарный диабет, приём ЛС (эстрогены; клофибрат и никотиновая кислота, используемые для лечения гиперлипидемии, ингибируют синтез холестерина и повышают его экскрецию в жёлчь за счёт мобилизации из тканей), беременность, резекция тонкой кишки (нарушается всасывание жёлчных кислот из-за уменьшения функциональной поверхности кишечника).

 Нарушения обмена билирубина. Выделяющийся с жёлчью конъюгированный билирубин хорошо растворим в воде, но в ряде случаев, он способен выпадать в осадок и формировать пигментные камни. Факторы риска: цирроз печени, хроническая гемолитическая анемия (перенасыщение жёлчи билирубином), бактериальная инвазия жёлчных путей.

Секреторная функция тонкой кишки

Ежедневно в тонком кишечнике образуется до 2 л секрета (кишечный сок) с pH от 7,5 до 8,0. Источники секрета — железы подслизистой оболочки двенадцатиперстной кишки (бруннеровы железы) и часть эпителиальных клеток ворсинок и крипт.

 Бруннеровы железы секретируют слизь и бикарбонаты. Слизь, выделяемая бруннеровыми железами, защищает стенку двенадцатиперстной кишки от действия желудочного сока и нейтрализует соляную кислоту, поступающую из желудка.

 Эпителиальные клетки ворсинок и крипт (рис. 22–8). Их бокаловидные клетки секретируют слизь, а энтероциты выделяют в просвет кишки воду, электролиты и ферменты.

 Ферменты. На поверхности энтероцитов в ворсинках тонкой кишки находятся пептидазы (расщепляют пептиды до аминокислот), дисахаридазы сукраза, мальтаза, изомальтаза и лактаза (расщепляют дисахариды на моносахариды) и кишечная липаза (расщепляет нейтральные жиры до глицерина и жирных кислот).

 Регуляция секреции. Секрецию стимулируют механическое и химическое раздражение слизистой оболочки (местные рефлексы), возбуждение блуждающего нерва, гастроинтестинальные гормоны (особенно холецистокинин и секретин). Секрецию тормозят влияния со стороны симпатической нервной системы.

Секреторная функция толстой кишки. Крипты толстой кишки выделяют слизь и бикарбонаты. Величину секреции регулируют механическое и химическое раздражение слизистой оболочки и локальные рефлексы энтеральной нервной системы. Возбуждение парасимпатических волокон тазовых нервов вызывает увеличение отделения слизи с одновременной активацией перистальтики толстой кишки. Сильные эмоциональные факторы могут стимулировать акты дефекации с периодическим выделением слизи без фекального содержимого («медвежья болезнь»).