Эндокринная регуляция желудочно-кишечного тракта

Гормоны пищеварительной системы (гастроинтестинальные гормоны) обеспечивают тонкую настройку моторики и секреции на переваривание пищи определенного химического состава. Стенки желудочно-кишечного тракта являются и источником гормонов, и мишенью для их действия, что позволяет говорить о наличии автономного эндокринного комплекса ЖКТ. По химической природе все гастроинтестинальные гормоны являются пептидами. Наиболее значимыми из них являются гастрин, секретин, холецистокинин, гастроингибирующий пептид и мотилин.

Всасывание

Всасывание в тонком кишечнике тесно связано с процессом переваривания. Эту взаимосвязь обеспечивают как сложная структура внутренней поверхности тонкого кишечника, так и особенности строения мембран энтероцитов. Увеличение поверхности слизистой оболочки тонкого кишечника за счет складок, ворсинок и микроворсинок увеличивает площадь соприкосновения содержимого кишечника с люминарными мембранами энтероцитов. В люминарных мембранах энтероцитов, помимо встроенных ферментов, обеспечивающих заключительные этапы переваривания, располагаются многочисленные молекулы транспортеров, котранспортеров, обменников, насосов и каналов, обеспечивающих всасывание продуктов переваривания и электролитов. Такая особенность строения позволяет говорить о существовании в тонком кишечнике переваривающее-всасывающей поверхности большой площади. В базолатеральные мембраны энтероцитов, обращенные к стенке кишки, также встроены белки, обеспечивающие перенос из клетки в тканевую жидкость и далее в кровь веществ, поступивших из полости кишки.

Всасывание моносахаридов, до которых с помощью гидролаз щеточной каемки энтероцитов расщепились олигосахариды, обеспечивают три типа переносчиков, встроенных в люминарную мембрану, и один тип, встроенный в базальную мембрану энтероцитов (рис. 5.32).

Переносчик первого типа SGLTI (от англ. Sodium Glucose Transporter) использует энергию электрохимического градиента катионов Na⁺ для вторично-активного транспорта глюкозы и галактозы (причем галактоза предпочтительнее) (рис. 5.33).

Градиент Na⁺ создает работа встроенной в базальную мембрану Na⁺/K⁺-ATO-a3bi. Помимо Иа⁺-зависимого переносчика, в люминарной мембране имеются еще два типа переносчиков моносахаридов, работающих по механизму облегченной диффузии, — GLUT2 и GLUTS (от англ. Glucose Transporter 2 or 5). Помимо транспорта глюкозы, эти переносчики обеспечивают транспорт фруктозы. В базальной мембране энтероцитов встроен только один тип переносчика — GLUT2.

Работа Ыа⁺/1С-АТФ-азы в базальной мембране энтероцитов создает трансмембранный градиент для Na⁺, обеспечивающий не только функционирование переносчика моносахаридов SGLTX, но и перемещение анионов С1~ по межклеточным пространствам — вслед за катионами Na⁺. Движение через мембрану Na^f и С1 создает осмотический градиент, благодаря которому из полости кишечника в тканевую жидкость (а затем в кровь и лимфу) переходит вода (см. рис. 5.32).

1—12 — трансмембранные домены в составе молекулы-переносчика.

Всасывание белков, пептидов и аминокислот в тонком кишечнике осуществляется несколькими путями. Энтероциты тонкого кишечника обладают способностью захватывать из просвета кишки некоторое количество целых, нерасщепленных белков с помощью эндоцитоза и расщеплять их внутри энтероцита до аминокислот лизосомальными протеазами (везикулярное переваривание). Из энтероцита аминокислоты выводятся через базолатеральную мембрану с помощью многочисленных транспортеров. Однако, около 10% эндоцитированых белков протеазами лизосом или совсем не расщепляются, или расщепляются частично. Из энтероцита они выводятся через базолатеральную мембрану по механизму экзоцитоза (везикулярный транспорт) (рис. 5.34).

Олигопептиды, образовавшиеся при деградации белков пищи под влиянием протеолитических ферментов желудочного сока, сока поджелудочной железы и кишечного сока, подвергаются дальнейшему протеолизу на микроворсинках энтероцитов. При этом от них последовательно отщепляются концевые аминокислоты, которые сразу же транспортируются в энтероциг с помощью котранспортеров (вторично-активный транспорт). Котранспортеры способны переносить через люминарную мембрану не только отдельные аминокислоты, но и дипептиды, и трипептиды, которые затем подвергаются расщеплению до аминокислот внутриклеточными протеолитическими ферментами. Дипептиды и трипептиды транспортируются через мембрану даже быстрее, чем отдельные аминокислоты. Из энтероцитов аминокислоты выводятся с помощью специфических транспортеров, локализованных в базолатеральной мембране. Небольшое количество дипептидов и трипептидов расщеплению в энтероцитах не подвергается и поступает в тканевую жидкость, а затем в кровь целиком (рис. 5.36).

Трансмембранный перенос аминокислот зависит от их химической структуры. Так, например, 1-изомеры переносятся легче, чем D-изомеры. Отдельные системы переноса существуют для основных аминокислот, нейтральных аминокислот, иминокислот и дикарбоновых аминокислот. Совместный транспорт некоторых аминокислот может вызывать облегчение или торможение их суммарного переноса через мембрану.

Всасывание жиров производится в несколько этапов, причем начальные этапы тесно связаны с процессом переваривания. В тонком кишечнике жиры присутствуют в виде эмульсии — взвеси мелких капель диаметром около 5 мкм. Образование эмульсии происходит под влиянием моторики желудка и кишечника, а также действия солей желчных кислот. Эмульгирование приводит к значительному увеличению площади поверхности соприкосновения жира с водой и находящимися в ней липазами: панкреатической липазой, колипазой, фосфолипазой Л₂ и неспецифической липазой. По химическому составу жиры пищи на 90% состоят из триацилглицеридов, а оставшиеся 10% приходятся на холестерол, остатки эфира холестерола, фосфолипиды, сфинголипиды и жирорастворимые витамины (A, D, Е и К). Именно эти компоненты формируют центральную часть любой эмульсионной капли в тонком кишечнике. Центральная часть капли («ядро») снаружи покрыта трехслойной оболочкой, образованной солями желчных кислот и продуктами липолиза: жирными кислотами, моноацилглицеридами и холестеролом. По мере развития процессов липолиза эмульсионные капли начинают уменьшаться в размере, превращаясь в везикулы. Крупные везикулы имеют трехслойные оболочки, которые у мелких везикул иод влиянием желчных кислот превращаются в однослойные. В результате описанных процессов формируется структура, получившая название смешанной мицеллы (рис. 5.37).

В центре смешанной мицеллы находятся молекулы неполярных липидов, в частности эфиров холестерола и жирорастворимых витаминов. Соли желчных кислот, холестерол, дии моноацилглицериды, фосфолипиды и свободные длинноцепочечные жирные кислоты имеют в структуре своих молекул липофильные и гидрофильные участки, т. е. эти молекулы полярны. В смешанной мицелле гидрофильные части молекул обращены наружу, а липофильные — в центр. Диаметр такой мицеллы составляет 20—50 нм, что позволяет ей пройти между микроворсинками энтероцита и обеспечить плотный контакт с мембраной. Результатом такого контакта является или растворение компонетов мицеллы в липофильной мембране (так себя ведут неполярные липиды, жирорастворимые витамины и др.), или пассивный транспорт с помощью мембранных белков-переносчиков, что характерно для свободных длинноцепочечных жирных кислот.

Соли желчных кислот из смешанных мицелл на этом этапе не всасываются, а формируют новые мицеллы (несмешанные), которые частично превращаются в смешанные, а частично перемещаются далее по кишечнику в составе химуса. В конце подвздошной кишки в мембранах энтероцитов встроены белки-переносчики, обеспечивающие сопряженный с катионами Na⁺ трансмембранный перенос желчных кислот. Большая часть желчных кислот всасывается в подвздошной кишке и по воротной вене возвращается в печень (рециркуляция), а небольшое количество будет выведено с каловой массой.

Однако, не все продукты липолиза всасываются энтероцитами, но мицеллярному механизму. Жирные кислоты с короткими и средними цепями, а также глицерол непосредственно диффундируют в энтероциты, а из них — через тканевую жидкость в кровь (рис. 5.38).