;docx

Физиология
пищеварительной системы
Медведева НА
Кафедра физиологии человека и животных
Биологического факультета МГУ
Москва 2014
Процесс потребления и переваривания
продуктов питания у человека и высших
позвоночных животных происходит
внеклеточно и является внешним по
отношению к внутренней среде организма,
для чего в эволюции появился
пишеварителный тракт
Состав пищи
Микронутриенты- витамины, минералы, вода
Питателные в-ва- белки, жиры, углеводы
Основные функции желудочно-кишечного
тракта
• Потребление
пищи
• переваривание
• продвижение по
ЖКТ
• всасывание
• секреция
• реабсорбция
• удаление
непереваренных
остатков
Figure 21-1: Processes of the digestive system
Основные части желудочно-кишечного
• Ротовая полость
• (язык, зубы, три
• пары слюнных желез
• и глотка)
Пищевод
Желудок
Тонкий кишечник
Толстый кишечник
•Ротовая полость (язык, зубы, три пары слюнных
желез) и глотка (формирование пищевого комка +
НАЧАЛО ПЕРЕВАРИВАНИЯ УГЛЕВОДОВ)
Зубы и язык осуществляют
мехоническое измельчение
пищи и формирование
пищевого комка
Слюнные железы
(три пары)
выделяют секрет в
ротовую полость
Основные функции слюны:
1.Смачивание измельченной пищи и
подготовка пищевого комка к
проглатыванию
2.Начальный гидролиз углеводов
ферментом - амилазой слюны
3.Нейтрализация соляной кислоты,
которая может забрасываться из
желудка в пищевод
Состав слюны:
- ферменты -Альфа-амилаза, RNA-каза, DNAаза, пероксидаза;
- гликопротеин - муцин, обеспечивающий
вязкость слюны;
- бикорбанат, обеспечивающий щелочное
значение рН слюны
- объем 1,5 литра в день.
Значение рН – в отсутствие еды или мысли
о ней –(6 – 7); во время еды – (7-8)
Химия переваривания: углеводы
• Углеводы пищи: растительного и животного
происхождения –полисахариды - крахмал,
целлюлоза, амилопектин, гликоген; сахароза,
лактоза, глюкоза, фруктоза;
Полисахариды:
Амилаза
Амилопектин
Гликоген
Сахароза
Глюкоза +фруктоза
Мальтоза
Глюкоза + Глюкоза
Лактоза
Галактоза + Глюкоза
Раффиноза
Галактоза +Глюкоза+ Фруктоза
Олигосахариды
Чувство вкуса
• Вкусовые
рецепторы
(луковицы) на
языке
стимулируются
веществами,
входящими в
потребляемую
пищу
• Основные “вкусы”
– сладкое
– соленое
– кислое
– горькое
• Другие вкусы
– вода
– щелочной вкус
– металлический
– Umami umami
[uː'mɑːmɪ]
– япон.; букв.
"совершенный"; =
umame юмами (вкус
глутамата натрия,
характерный для
блюд японской и
китайской кухни;
выделяется наряду
с кислым, сладким,
горьким и солёным)
Карта расположения вкусовых рецепторов
на языке
Глотательный рефлекс –
многофазный процесс, состоящий
из произвольной, быстрой и
медленной непризвольной фаз
Figure 21-13: The swallowing reflex
Механизм продвижения пищевого комка по
пищеводу происходит с помощью
.
перистальтических
движений стенки пищевода
.
Normal
Barium
Swallow
Желудок
1.Фундальная часть
желудка:
LES
основная функция накопительная
(Corpus)
3. Дистальная или антральная
часть желудка:
основные функции:
а/образование химуса и его
продвижение в тонкий кишечник
в/ переваривание белков
2. Тело желудка
основная ф-ция –
переваривание
белков и
продвижение
пищевого комка
рН желудочного сока между
приемами пищи = 6-7 ед., во
время еды = 2
рН на поверхности
эпителия = 7
Figure 21-15: The mucus-bicarbonate barrier of the gastric mucosa
Функциональное значение выделения
слизи для желудка и кишечника
• Продуцируется специализированными экзокринными
клетками
• Вязкий секрет
– гликопротеины =муцин
• Функция – образование защитного слоя слизистой –
смазывающий, скользящий эффекты
• Выделение слизи контролируется нервной системой,
нейропептидами энтеральной системы, цитокинами
иммуных клеток
• При воспалении ЖКТ – секреция слизи возрастает
Желудочный сок продуцируется специализированными
сложноустроенными железами.
Gland lumen
H+
В состав желудочного
сока входят: основной
фермент, начинающий
гидролиз белков –
пепсин и соляная
кислота.
рН желудочного сока во
время поступления
пищи и процесса
переваривания не
превышает 2 ед.
Основные функции желудочной
фазы
• Накопительная
• Ферментативный гидролиз белков и
частично жиров, образование химуса
Химия пищеварения: белки
• Белки (среднее
потребление –0,5-0,7
г/день/кг веса 
ферментативный
гидролиз 
аминокислоты
Пепсин
• Ферменты:
– эндопептидазы (гидролиз
пептидной связи между
аминокислотами)
– экзопептидазы (гидролиз
аминокислоты с
N(aminopeptidase), or C конца (carboxypeptidase)
Figure 21-7: Endopeptidases and exopeptidases
Патогенез язвенной болезни многофакторный и обусловлен прежде
всего несоответствием между факторами защиты слизистой
оболочки и факторами ее повреждения
Повреждающие факторы:
- соляная кислота
- уменьшение кровотока
- уменьшение секреции бикарбонатов и слизи (действие НПВС)
-Helicobacter pylori (граммотрицательная бактерия, разрушающая
слизистую оболочку, выделяющая токсические вещества и
вызывающая воспалительный процесс)
- Никотин (увеличивает выработку соляной кислоты)
Защитные факторы:
- образование слизистой выстилки (защитный эффект)
- бикарбонаты (секретируются эпителиалными клеткамии)
- кровоток (обуславливает гомеостаз желудочной стенки)
- простагландин Е (стимулирует выработку бикарбонатов и слизи)
Лечение
язвенной
болезни
триадой
лекарственных
средств:
антибиотики,
блокаторы
протонного
насоса,
препараты,
защищающие
слизистый
слой желудка.
В и т а м и н В12
Механизм всасывания витамина В12
Витамин С 1g (Scott Med J 1982,27(3):240-3
Факторы, определяющие
скорость перехода химуса
из желудка в 12-перстную
кишку:
1.скорость опорожнения
желудка
2.скорость секреции сока
поджелудочной железы
3.скорость опорожнения
желчного пузыря
4.скорость транспорта по
тонкому кишечнику
(кишечная перестальтика)
Механизм эвакуации химуса из желудка пропульсивно- ретропульсивное
перемещение химуса в антральной
части желудка
“качество” пищи
регулирует скорость
опустошения
желудка
non-digestible spheres
Основные части кишечника и их функция
• Тонкий кишечник (переваривание +
всасывание)
– Двеннадцатиперстная кишка (25cm)
– Тощая кишка
– Подвздошная кишка
• Поджелудочная железа
• Печень
• Толстый кишечник (пропускает 1.5L
химуса в день – всасывание и абсорбция)
– Ободочная кишка (образование фекалий)
– Прямая кишка
• Анус (произвольно контролируемый
сфинктер – выведение непереваренных
остатков)
Двеннадцатиперстная
кишка
Желчный пузырь
печень
Поджелудочная железа
Особенности пищеварения в
двеннадцатиперстной кишке
рН среды = 7-8
• Определяет скорость опорожнения
желудка и силу сокращений его
гладких мышц (рефлекторно);
• Нейтрализация рН (от кислой к
щелочной), выделение желчи &
ферментов;
• Секреция сока поджелудочной железы;
• Продвижение химуса в сторону
тонкого кишечника;
Поджелудочная
железа
- Trypsinogen  trypsin (enterokinase
Трипсиноген
from duodenum).
Chymotrypsinogen and
трипсин
(гидролиз
carboxypeptidase

chymotrypsin and active
белков)
carboxypeptidase).
Step 1 of protein digestion
Амилаза (гидролиз
- Pancreatic amylase Step 1
углеводов)
carbohydrate digestion
- Pancreatic lipase step 1 lipid
Липаза
digestion(гидролиз
липидов)
- Bicarbonates ions from the
pancreatic juice help neutralize the
Бикарбонаты
для
acidity of the chyme.
нейтрализации
желудочного сока
Печень
Основные функции:
Детоксикация/удален
ие: алкоголя,
лекарственных
средств и других
веществ
- Синтез
• гликогена
• витаминов (A, D,
E, K)
• Fe и других ионов
• холестерина
– Активация витамина
D - Фагоцитоз
Секреция и продукция желчи.
» Желчь продуцируется гепатоцитами
– Компонентами желчи являютя:
• Соли желчных кислот (= стероиды +
аминокислоты) Детергенты, способные
реагировать с водой и липидами путем
образования водорастворимых жирных частиц
• Желчные пигменты (результат деградации
гемоглобина)
• Холестерин
- Желчь концентрируется и депонируется в желчном
пузыре и освобождается из него при сокращении
- Освобождение желчи стимулируется вагусом ,
секретином и холецистокинином
Процесс эмульгирования жиров и
жирорастворимых витаминов (А, D, Е, К) желчью
Мицелла
Figure 21-23: Bile salts
Липиды: с пищей в организм поступают в основном
триглицериды. В небольшом количестве –
фосфолипиды и холестерин.
По наличию или отсутствию двойных связей в
структуре жирных кислот различают насыщенные
жирные кислоты и ненасыщенные жирные кислоты,
имеющие двойные связи между атомами углерода (СН=СН-).
Холестерин
• Эндогенный
холестерин
синтезируется в
печени и составляет
около 80% от общего
количества.
• Экзогенный
холестерин поступает
с пищей через
желудочно-кишечный
тракт и составляет
20% от общего
количества
холестерина.
Химия пищеварения:
жиры
• С пищей в организм поступают в основном
триглицериды. В небольшом количестве –
фосфолипиды и холестерин.
• Небольшое количество жиров, растворенных в масле
подвергаются действию желудочной липазы и
всасываются в желудке.
• Большему количеству жировых частиц для
ферментативной деградации, транспортировки и
всасывания необходима эммульгирование желчью.
• Ферменты: липазы, колипазы&фосфолипазы
• Триглицериды  моноглицериды & свободные жирные
кислоты
• Свободный холестерин, потребляемый с пищей –
поступает в энтероцит через специфический канал
Строение эпителия тонкого кишечника (щеточная
кайма – пристеночное пищеварение)
•
•
•
•
•
Ворсинки и микроворсинки
Лимфатические сосуды
Артериальные и венозные сосуды
Связь с портальной системой печени
Хиломикроны (смесь жиров с холестерином)
Кишечная фаза деградации и всасывания жиров
Figure 21-26: Fat digestion and absorption
ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ, ПРИСУТСТВУЮЩИЕ В ПЛАЗМЕ
Название
Длина цепи
Источник
Насыщенные
миристиновая
пальмитиновая
стеариновая
С 14:0
С 16:0
С 18:0
Кокосовое масло
животный жир
животный жир
Мононенасыщ
енные
Пальмитолеиновая
олеиновая
С 16:1 w7
С 18:1 w9
Жир
растительное
масло
Полиненасыщ
енные
(полиеновые)
Линолевая
арахидоновая
эйкозопентаеновая
линоленовая
С 18:2 w6
С 20:4 w8
С 20:5 w3
С 18:3
Растительное
масло
растительное
масло
рыбий жир
В сокращенной формуле указано количество атомов углерода и число
двойных связей. Ближайшая к метильному концу двойная связь обозначена
символом w.
Основные липиды, имеющиеся в
биосредах и тканях организма.
•
•
•
•
•
•
•
•
1.Жирные кислоты
2.Триглицериды
3.Фосфолипиды
4. Холестерин
А так же липопротеиды:
1.Х-ЛПВП ( Апо-А белок)
2.Х-ЛПНП,Х-ЛПОНП,Х-ЛППП(Апо-Вбелок)
3.ЛП(а).
Транспорт холестерина
В транспортировке холестерина к
Атерогенный индекс:
ЛНП/ЛВП = 3/1
тканям с кровью участвуют разные
носители: липопротеины очень
низкой плотности (ЛОНП),
липопротеины низкой плотности
(ЛНП), липопротеины высокой
плотности (ЛВП) и хиломикроны
(ХМ). В печень холестерин
поступает при участии ЛВП и в
быту его называют “хороший
холестерин”. В печени холестерин
метаболизируется и выводится из
организма с желчью. Холестерин и
другие жиры (насыщенные),
транспортируемые ЛНП (“плохой
холестерин”), с их помощью
поступают в эндотелий сосудов и
при накоплении там вызывают
нарушение стрения сосудистой
стенки и появление
атеросклеротических бляшек.
“Хороший холестерин”:
холестерин +
моно(поли)ненасыщенние
жирные кислоты,
транспортируемые ЛВП
“Плохой холестерин”холестерин + насыщенные
жирные кислоты,
транспортируемые ЛОНП
и ЛНП
Липопротеидные комплексы
1 Хиломикроны
Образуются при всасывании в стенке кишечника,
содержат около 90% ТГ. В норме сохраняются в
крови после еды 8-12 часов
2. ЛПОНП (пре-β)
Основная транспортная форма эндогенных ТГ.
Содержание ХС 50-60%.
3. ЛПНП (β-ЛП)
Транспортируют 2/3 всего ХС. Содержат до 50% ХС.
Доставляют ХС в ткани. Обладают атерогенными
свойствами.
4. ЛПВП (α-ЛП)
Транспортируют ХС из периферических тканей в
печень. Содержат до 20% ХС, до 50% белка и около
30% фосфолипидов. Обладают антиатерогенными
свойствами.
Липопротеиды высокой
плотности
• Осуществляют обратный транспорт ХС из
сосудистой стенки и макрофагов в печень,
откуда он выводится из организма в составе
желчных кислот.
• Связываются с рецепторами печени и
клетками сосудистой стенки посредством
апобелков апоА1 и апоА2.
Клиническое значение ЛПНП
• ЛПНП – основная атерогенная фракция липидов
• Повышение ЛПНП – независимый фактор риска
возникновения ССЗ
• Тест выбора при мониторинге липидоснижающей терапии
• Снижение ЛПНП –основная цель:
Первичной профилактики ССЗ
Вторичной профилактики ССЗ
Функция пищеварительных ферментов
Гидролиз углеводов при
действии фермента
амилазы
1,4 glycosidic bonds
(glandular
secretions)
Specific
Disaccharidases
(found on surface of intestinal
absorptive cells)
Кишечная фаза деградации и
всасывания углеводов
• Гидролиз до простых сахаров
• Всасывание/ транспорт
– Na+/ глюкоза или галактоза симпорт
(апикальная мембрана)
– фруктоза транспортируется GLUT5
(апикальная и базолатеральная мембраны)
– Транспорт глюкозы через
базолатеральную мембрану
транспортером GLUT2 в капилляр
Apical Na+glucose symport
Basolateral
GLUT-facilitated
diffusion
transporter
Figure 21-24: Carbohydrate absorption
Химия пищеварения: белки
• Белки (среднее
потребление –0,5-0,7
г/день/кг веса 
ферментативный
гидролиз 
аминокислоты
Пепсин (желудок)
трипсин (12перстная кишка)
• Ферменты:
– эндопептидазы (гидролиз
пептидной связи между
аминокислотами)
– экзопептидазы (гидролиз
аминокислоты с
N(aminopeptidase), or C конца (carboxypeptidase)
Figure 21-7: Endopeptidases and exopeptidases
Кишечная фаза деградации и
всасывания белков
• Гидролиз до три- дипептидов и
аминокислот;
• Мембранный транспорт: H+, Na+ котранспорт
(транспортеры САТ1, САТ2) и трансцитоз
через энтероцит, а затем в капилляр;
Традиционная
пищевая пирамида
Среднеземноморская
диета
Современные диетические стандарты
1/ Особое внимание следует уделять контролю
веса и постоянной физической активности
2/ Рекомендации по потреблению жиров
- Предпочтение следует отдавать моно- и
полиненасыщенным жирам
-Потребление насыщенных жиров должно
быть ограничено
-Калорийность диеты должна только на 20
and 35% покрываться за счет жиров
-Потребление транс жиров должно быть
сведено к минимуму
3/ В диете следует ограничивать потребление
сахара и обращать внимание на потребление
цельнозерновых продуктов
4/ Необходимо ограничивать потребление соли
Локализация мест всасывания и секреции по ходу
желудочно-кишечного тракта
Zn, Mn, Co, Cd, Ni, Cu
Mg
Fe
Обмен жидкости в ЖКТ: общий – 9 литров из них 5 литров
из тканей и 2 литра p/os
•
•
•
•
Слюнные железы Экзокринные
Поджелудочная железы
железа
Эпителиальные клетки
ЖКТ
• печень
–
–
–
–
вода
ферменты
муцин
ионы: H+, K+, Na+
HCO3-, Cl– Печеночные продукты
Figure 21-5: Daily mass balance in the digestive system
Основные функции толстого кишечника
•
•
•
•
Бактериальное ферментирование
Всасывание и секреция ионов
Реабсорбция воды 1.4 L/день
Дефекационный рефлекс и вывод
фекальных масс
Общие принципы всасывания в ЖКТ
• В процессе пищеварения пищевой комок
подвергается механическому и
энзиматическому разложению на
макромолекулы
• Маленькие кусочки пищи – объект действия
желчи и пищевых ферментов
• Характерно специфическое значение pH для
различных отделов ЖКТ
• Кислое значение рН – в желудке
• Щелочное значение рН – в ротовой полости и кишечнике
– Всасывание нутриентов – в основном в тонком
кишечнике
Вопросы для зачета:
1. Как изменяется рН среды в желудочнокишечном тракте по ходу продвижения
пищи и с чем это связано?
2. Что такое “хороший” и “плохой”
холестерин?
3. Какие ферменты участвуют в
переваривании белков и в каком виде они
всасываются в тонком кишечнике?