Прийом їжі - процес, заради якого кожна людина кілька разів на день залишає всі свої справи та турботи, адже харчування забезпечує його організм енергією, силою та всіма необхідними для нормальної життєдіяльності речовинами. Важливо й те, що їжа забезпечує його матеріалом для пластичних процесів, завдяки чому тканини тіла можуть зростати та відновлюватися, а зруйновані клітини замінюються новими. Після того, як все, що було потрібно від їжі, організм отримав, вона перетворюється на відходи, які виводяться з тіла природним шляхом.

Злагоджена робота такого складного механізму можлива завдяки травній системі, що здійснює перетравлення їжі (фізичну та хімічну її обробку), всмоктування продуктів розщеплення (вони всмоктуються в лімфу та кров через слизову оболонку) та виведення неперетравлених залишків.

Таким чином, травна система виконує кілька найважливіших функцій:

• Моторно-механічну (їжа подрібнюється, пересувається та виділяється)
• Секреторну (виробляються ферменти, травні соки, слина та жовч)
• Всмоктуючу (всмоктуються білки, жири, вуглеводи, вітаміни, мінеральні речовини та вода)
• Виділювальну (виводяться неперетравлені залишки їжі, надлишок ряду іонів, солі важких металів)

Небагато про розвиток органів травлення

Травна системапочинає закладатися ще перших стадіях розвитку людського ембріона. Після 7-8 діб розвитку заплідненої яйцеклітини з ентодерми (внутрішнього зародкового листка) формується первинна кишка. На 12-ту добу вона поділяється на дві частини: жовтковий мішок (незародкова частина) і майбутній травний тракт - ШКТ (внутрішньозародкова частина).

Спочатку первинна кишка не з'єднана з ротоглотковою та клоакальною мембранами. Перша розплавляється після 3 тижнів внутрішньоутробного розвитку, а друга – після 3 місяців. Якщо з якоїсь причини процес розплавлення мембран порушується, у розвитку виникають аномалії.

Через 4 тижні розвитку ембріона починають формуватися відділи травного тракту:

• Глотка, стравохід, шлунок, сегмент дванадцятипалої кишки (починає закладатися печінка та підшлункова залоза) – похідні передньої кишки
• Дистальна частина, худа кишка та клубова кишка - похідні середньої кишки
• Відділи товстої кишки - похідні задньої кишки

Основу підшлункової залози становлять вирости передньої кишки. Одночасно із залізистою паренхімою формуються панкреатичні острівці, що складаються з епітеліальних тяжів. 8 тижнів потому в альфа-клітинах імунохімічним шляхом визначається гормон глюкагон, а на 12-му тижні в бета-клітинах визначається гормон інсулін. Між 18-м та 20-м тижнями гестації (вагітності, термін якої визначається кількістю повних тижнів виношування, що пройшли з 1-го дня останньої менструації до моменту перерізання пуповини новонародженого) активність альфа- та бета-клітин зростає.

Після того як дитина народилася, шлунково-кишковий тракт продовжує зростати та розвиватися. Закінчується формування шлунково-кишкового тракту приблизно до трирічного віку.

Органи травлення та їх функції

Одночасно з вивченням органів травлення та їх функцій, ми розберемо і шлях, що проходить їжею з моменту її потрапляння в ротову порожнину.

Головна функція перетворення їжі на необхідні організму людини речовини, як стало зрозуміло, виконується шлунково-кишковим трактом. Він зовсім не так називається трактом, т.к. є продуманою природою дорогою для їжі, причому довжина її становить близько 8 метрів! ШКТ наповнений всілякими «регулювальними пристроями», за допомогою яких їжа, здійснюючи зупинки, поступово проходить свій шлях.

Початком травного тракту служить ротова порожнина, в якій тверда їжа змочується слиною та перемелюється зубами. Слина виділяється в неї трьома парами великою кількістю дрібних залоз. У процесі вживання їжі виділення слини багаторазово збільшується. А загалом за 24 години залози виділяють приблизно 1 літр слини.

Слина потрібна для змочування харчових грудок, щоб вони могли легше просуватися далі, а також постачає важливий фермент - амілазу або птіалін, за допомогою якого вуглеводи починають розщеплюватися вже в ротовій порожнині. До того ж слина видаляє з порожнини будь-які речовини, які подразнюють слизову оболонку (вони потрапляють у порожнину випадково, і їжею не є).

Грудки їжі, розжовані зубами і змочені слиною, при здійсненні людиною ковтальних рухів проходять через рот в глотку, минають її і далі прямують у стравохід.

Стравохід можна охарактеризувати як вузьку (діаметром близько 2-2,5 см і довжиною приблизно 25 см) вертикально розташовану трубку, яка з'єднує глотку та шлунок. Незважаючи на те, що стравохід не бере активної участі в переробці їжі, його пристрій аналогічний устрою нижчележачих відділів травної системи - шлунка і кишечника: у кожного з цих органів є стінки, що складаються з трьох шарів.

Що ж це за шари?

• Внутрішній шар утворюється слизовою оболонкою. У ній містяться різні залози, які відрізняються своїми особливостями у всіх відділах шлунково-кишкового тракту. З залоз виділяються травні соки, завдяки яким можуть розщеплюватись харчові продукти. Також з них виділяється слиз, необхідний для захисту внутрішньої поверхні травного каналу від впливу гострої, грубої та іншої дратівливої ​​їжі.
• Середній шар лежить під слизовою оболонкою. Він є м'язовою оболонкою, складеною поздовжніми та круговими м'язами. Скорочення цих м'язів дозволяють щільно охоплювати харчові грудки, а потім за допомогою хвилеподібних рухів (ці рухи називаються перистальтикою) проштовхувати їх далі. Зазначимо, що м'язи травного каналу - це м'язи групи гладких м'язів, та його скорочення відбувається мимоволі на відміну м'язів кінцівок, тулуба і обличчя. Тому людина не може розслаблювати або скорочувати їх за бажанням. Свідомо скорочувати можна лише пряму кишку з поперечнополосатою, а не гладкою мускулатурою.
• Зовнішній шар називають серозною оболонкою. У нього блискуча і гладка поверхня, а складає його переважно щільна сполучна тканина. Від зовнішнього шару шлунка і кишечника по всій довжині бере початок сполучнотканинна широка пластина, яка називається брижею. За допомогою неї органи травлення поєднуються з задньою стінкою черевної порожнини. У брижі є лімфатичні та кровоносні судини- вони забезпечують лімфою та кров'ю травні органи та нерви, які відповідають за їх рухи та секрецію.

Такими є основні характеристики трьох шарів стінок травного тракту. Безумовно, у кожному відділі є свої відмінності, проте загальний принципєдиний для всіх, починаючи стравоходом і закінчуючи прямою кишкою.

Після проходження стравоходу, на що йде близько шести секунд, їжа потрапляє в шлунок.

Шлунок - це так званий мішок, що має подовжену форму і косо розташування у верхній ділянці черевної порожнини. Основна частина шлунка знаходиться ліворуч від центрального перерізу тулуба. Він починається біля лівого бані діафрагми (м'язова перегородка, що відокремлює черевну і грудну порожнину). Входом у шлунок є місце його з'єднання із стравоходом. Так само, як і вихід (брамник), він відрізняється круговими м'язами замикання - жомами. Завдяки скороченням жому відокремлюють шлункову порожнину від дванадцятипалої кишки, яка знаходиться за нею, а також від стравоходу.

Якщо висловлюватися образно, шлунок хіба що «знає», що у нього надійде їжа. І він починає готуватися до нового прийому ще до того моменту, коли їжа потрапляє в рот. Згадайте самі той момент, коли ви бачите якусь смачну страву, і у вас починають «текти слинки». Разом з цими «слинами», що виникають у порожнині рота, у шлунку починає виділятися травний сік (саме це відбувається до того, як людина починає безпосередньо їсти). До речі, цей сік був названий академіком І. П. Павловим запальним чи апетитним соком, і вчений відводив йому велику роль у процесі подальшого травлення. Апетитний сік служить каталізатором складніших хімічних процесів, що беруть основну участь у перетравленні їжі, що надійшла в шлунок.

Зауважимо, що якщо зовнішній вигляд їжі не викликає апетитного соку, якщо їдок абсолютно байдужий до їжі, що стоїть перед ним, це може створити певні перешкоди для успішного травлення, а значить, їжа надійде в шлунок, який підготовлений для її перетравлення недостатньо. Ось тому й прийнято надавати гарному сервіруванню столу та апетитному вигляду страв таке велике значення. Знайте, що в центральній нервовій системі (ЦНС) людини відбувається утворення умовнорефлекторних зв'язків між запахом та видом їжі та роботою шлункових залоз. Ці зв'язку сприяють визначенню ставлення людини до їжі ще з відривом, тобто. в одних випадках він відчуває задоволення, а в інших – ніяких почуттів чи взагалі огиду.

Не буде зайвим відзначити ще одну сторону цього умовнорефлекторного процесу: у разі, коли запальний сік з якихось причин вже викликаний, тобто. якщо «слинки» вже «потекли», відкладати їжу не рекомендується. В іншому випадку порушується зв'язок діяльності ділянок ШКТ, і шлунок починає працювати «вхолосту». Якщо такі порушення будуть частими, збільшиться ймовірність виникнення певних недуг, наприклад виразки шлунка або катара.

Коли їжа виявляється в ротовій порожнині, збільшується інтенсивність секреції залоз слизової оболонки шлунка; в силу вступають уроджені рефлекси у роботі вищезгаданих залоз. Рефлекс передається по чутливим закінченням смакових нервів глотки і язика в довгастий мозок, а потім відправляється в нервові сплетення, закладені в шарах стінок шлунка. Цікаво, що травні соки при цьому виділяються лише при попаданні в ротову порожнину лише їстівних продуктів.

Виходить, що до моменту, коли подрібнена і змочена слиною їжа виявляється в шлунку, він вже абсолютно готовий до роботи, являючи собою як машину з перетравлення їжі. Грудки їжі, потрапляючи в шлунок і автоматично дратуючи його стінки наявними в них хімічними елементами, сприяють ще активнішому виділенню травних соків, що впливають на окремі елементи їжі.

Травний сік шлунка містить у собі соляну кислоту та пепсин – особливий фермент. Разом вони розщеплюють білки на альбумози та пептони. Також у соку є хімозин – сичужний фермент, який створює молочні продукти, та ліпаза – фермент, необхідний для початкового розпаду жирів. Крім усього іншого, з деяких залоз виділяється слиз, що оберігає внутрішні стінки шлунка від надмірно дратівливого впливу їжі. Аналогічну захисну функцію виконує і соляна кислота, що допомагає перетравлювати білки, - вона нейтралізує отруйні речовини, які потрапляють разом із їжею у шлунок.

Зі шлунка в кровоносні судини майже не потрапляють продукти розщеплення їжі. Здебільшого у шлунку всмоктується алкоголь і речовини, що мають у своєму складі спирт, наприклад, розчинені на спирті.

«Метаморфози» їжі в шлунку такі великі, що у випадках, коли перетравлення чомусь порушується, страждають усі відділи ШКТ. Виходячи з цього необхідно завжди дотримуватися . Це можна назвати основною умовою для запобігання шлунку від будь-яких порушень.

У шлунку їжа знаходиться приблизно 4-5 годин, після чого перенаправляється в інший відділ шлунково-кишкового тракту. дванадцятипалу кишку. Переходить вона до нього невеликими частинами та поступово.

Як тільки нова частка їжі потрапила в кишку, відбувається скорочення м'язового жому воротаря, і чергова частка не залишить шлунок, поки соляна кислота, що опинилася в дванадцятипалій кишці разом з комом їжі, що вже надійшли, не нейтралізується лугами, що містяться в соках кишки.

Дванадцятипалу кишку назвали ще давні вчені, причиною чого послужила її довжина – десь 26-30 см, що можна порівняти із шириною 12 пальців, розташованих поруч. За формою ця кишка нагадує підкову, а в її згині знаходиться підшлункова залоза.

З підшлункової залози виділяється травний сік, що виливається в порожнину дванадцятипалої кишки через окремий канал. Також сюди потрапляє жовч, який виробляє печінка. Разом з ферментом ліпазою (він міститься в соку підшлункової залози) жовч розщеплює жири.

Є в соку підшлункової залози та фермент трипсин – він допомагає організму перетравлювати білки, а також фермент амілаза – він сприяє розщепленню вуглеводів до проміжної стадії дисахаридів. У результаті дванадцятипала кишка служить місцем, де на всі органічні складові їжі (білки, жири і вуглеводи) активно впливають різні ферменти.

Перетворюючись на дванадцятипалу кишку на харчову кашку (вона називається хімусом), їжа продовжує свій шлях і потрапляє в тонка кишка. Представлений відрізок ШКТ є найдовшим - приблизно 6 метрів у довжину та 2-3 см у діаметрі. Ферменти остаточно розщеплюють цьому шляху складні речовини більш прості органічні елементи. І вже ці елементи стають початком нового процесу – вони всмоктуються у кровоносні та лімфатичні судини брижі.

У тонкому кишечнику прийнята людиною їжа нарешті трансформується у речовини, які всмоктуються в лімфу та кров, а потім використовуються клітинами тіла у своїх цілях. У тонкого кишечника є петлі, які перебувають у безперервному русі. Така перистальтика забезпечує повноцінне перемішування та пересування харчових мас до товстого кишечника. Цей процес досить тривалий: наприклад, звичайна змішана їжа, що входить до раціону людини, проходить по тонкому кишечнику за 6-7 годин.

Якщо навіть без мікроскопа подивитися поблизу слизової оболонки тонкого кишечника, можна спостерігати по всій її поверхні маленькі волоски - ворсинки висотою приблизно в 1 мм. Один квадратний міліметр слизової оболонки є 20-40 ворсинками.

Коли їжа проходить по тонких кишках, ворсинки постійно (причому кожна з ворсинок має свій ритм) скорочуються десь на ½ свого розміру, а потім знову витягуються вгору. Завдяки сукупності цих рухів з'являється всмоктувальна дія - саме вона дозволяє розщепленим харчовим продуктампереходити з кишківника в кров.

Велика кількість ворсинок сприяють збільшенню поверхні, що всмоктує, тонкого кишечника. Її площа складає 4-4,5 кв. м (а це майже в 2,5 рази більше від зовнішньої поверхні тіла!).

Але в тонкому кишечнику всмоктуються не всі речовини. Залишки відправляються в товстий кишечник довжиною близько 1 м і діаметром приблизно в 5-6 см. Товстий кишечник від тонкого відокремлює клапан - баугінієва заслінка, що іноді пропускає частини хімусу до початкового відрізку товстого кишечника. Товстий кишечник називається сліпою кишкою. На її нижній поверхні є відросток, що нагадує хробака, - це всім відомий апендикс.

Товстий кишечник відрізняється П-подібною формою та піднятими верхніми кутами. Складається він з декількох відрізків, серед яких сліпа, висхідна, поперечна ободова, низхідна і сигмоподібна кишка(Остання вигнута як грецька буква сигма).

Товстий кишечник є осередком безлічі бактерій, які продукують процеси бродіння. Ці процеси допомагають подрібнювати клітковину, в достатку міститься в їжі рослинного походження. А разом з її всмоктуванням відбувається і всмоктування води, яка надходить до товстого кишечника з хімусом. Тут починає формуватися кал.

Товсті кишки не такі активні, як тонкі. З цієї причини хімус перебуває у них набагато довше – аж до 12 години. За цей час їжа проходить остаточні стадії перетравлення та зневоднення.

Весь обсяг їжі, що надійшла в організм (а також вода) зазнає маси всіляких змін. В результаті в товстому кишечнику він значно зменшується, і від кількох кілограмів їжі залишається від 150 до 350 грамів. Ці залишки підлягають дефекації, що відбувається за рахунок скорочення поперечних м'язів прямої кишки, м'язів черевного преса і промежини. Процес дефекації завершує шлях їжі, що проходить через ШКТ.

На повне перетравлення їжі здоровий організм витрачає від 21 до 23 години. Якщо ж помічаються якісь відхилення, їх у жодному разі не можна ігнорувати, т.к. вони свідчать, що у якихось ділянках травного каналу і навіть у окремих органах є проблеми. При будь-якому порушенні необхідно звернутися до фахівця - це не дозволить захворювання, що почалося, стати хронічним і призвести до ускладнень.

Говорячи про органи травлення, слід сказати не лише про основні, а й про допоміжні органи. Про один із них ми вже говорили (це підшлункова залоза), тому залишилося згадати печінку і жовчний міхур.

Печінка відноситься до життєво важливих непарних органів. Вона знаходиться в черевній порожнині під правим куполом діафрагми та виконує велика кількістьнайрізноманітніших фізіологічних функцій.

З клітин печінки утворюються печінкові балки, які отримують кров із артеріальної та ворітної вен. Від балок кров відходить до нижньої порожнистої вені, де починаються шляхи, якими жовч відводиться в жовчний міхур і дванадцятипалу кишку. А жовч, як ми вже знаємо, бере активну участь у травленні, як панкреатичні ферменти.

Жовчний міхур - це розташований на нижній поверхні печінки мішкоподібний резервуар, де збирається жовч, що виробляється організмом. Резервуар відрізняється подовженою формою двома кінцями - широким і вузьким. У довжину міхур досягає 8-14 см, а в ширину - 3-5 см. Об'єм його дорівнює приблизно 40-70 куб. див.

Бульбашка має жовчну протоку, що з'єднується з печінковою протокою у воротах печінки. Злиття двох проток утворює загальну жовчну протоку, яка об'єднується з протокою підшлункової залози і відкривається в дванадцятипалу кишку через сфінктер Одді.

Значення жовчного міхура та функції жовчі не можна недооцінювати, т.к. вони виконують низку важливих операцій. Вони беруть участь у перетравленні жирів, створюють лужне середовище, активують травні ферменти, стимулюють моторику кишечнику та виводять із організму шлаки.

Загалом і цілому ж шлунково-кишковий тракт є справжнім конвеєром для безперервного руху їжі. Його робота підпорядкована суворій послідовності. Кожен етап впливає на їжу конкретним чином, завдяки чому вона забезпечує організм енергією, яка потрібна для його належної роботи. А ще однією важливою характеристикою шлунково-кишкового тракту є те, що він досить легко пристосовується до різних типів їжі.

Однак шлунково-кишковий тракт «потрібний» не тільки для переробки їжі та видалення непридатних її залишків. Насправді його функції набагато ширші, т.к. в результаті метаболізму (обміну речовин) у всіх клітинах тіла з'являються непотрібні продукти, що підлягають обов'язковому видаленню, інакше їх отрути можуть отруїти людину.

Велика частка отруйних продуктів метаболізму надходить через кровоносні судини до кишечника. Там ці речовини розпадаються і виводяться разом з фекаліями при дефекації. З цього випливає, що шлунково-кишковий тракт допомагає організму звільнитися від багатьох отруйних речовин, що з'являються в ньому в процесі життєдіяльності.

Чітка та гармонійна робота всіх систем травного каналу є результатом регуляції, за яку здебільшого відповідає нервова система. Деякі процеси, наприклад, акт ковтання їжі, акт її пережовування чи акт дефекації, підконтрольні свідомості людини. Але інші, такі як виділення ферментів, розщеплення та всмоктування речовин, скорочення кишечника та шлунка тощо, здійснюються самі по собі, без свідомих зусиль. За це відповідає вегетативна нервова система. Крім того, ці процеси пов'язані з ЦНС, зокрема з корою головного мозку. Отже, будь-які людини (радість, страх, стрес, хвилювання тощо) відразу ж позначаються на діяльності травної системи. Але це вже розмова трохи на іншу тему. Ми ж підбиваємо підсумок першому уроку.

У другому уроці ми детально поговоримо про те, з чого складається їжа, розповімо, чому організму людини потрібні ті чи інші речовини, а також наведемо таблицю вмісту корисних елементів у продуктах.

Перевірте свої знання

Якщо ви хочете перевірити свої знання на тему даного уроку, можете пройти невеликий тест, що складається з кількох питань. У кожному питанні правильним може бути лише один варіант. Після вибору одного з варіантів, система автоматично переходить до наступного питання. На бали, які ви отримуєте, впливає правильність ваших відповідей і витрачений на проходження час. Зверніть увагу, що питання щоразу різні, а варіанти перемішуються.

Одна з найважливіших складових тіла людини - його травна система органів. Ця сукупність продумана і організована природою таким чином, щоб її володар зміг витягти з їжі все найнеобхідніше для здійснення нормальної життєдіяльності. І в той же час у системі травлення працюють такі "чарівні" механізми, які уберігають нас від інфекцій, знешкоджують отрути і дозволяють нам навіть самостійно синтезувати важливі вітаміни. Зважаючи на всю важливість цього комплексу органів, потрібно його берегти.

Розглянемо, що є функції теж залишимо поза увагою. Ви також дізнаєтеся про те, що обов'язково потрібно зробити, щоб не мати хвороб ШКТ.

Які органи входять до системи травлення?

Травна система складається з наступних органів та відділів:

• ротова порожнина з слинними залозами, що входять до неї;
• ковтка;
• область стравоходу;
• шлунок;
• тонкий та товстий кишечник;
• печінка;
• підшлункова залоза.

Назва органу	Анатомічні особливості	Виконувані функції
порожнину рота	є зуби та язик для подрібнення їжі	аналіз їжі, що надходить, її подрібнення, розм'якшення і змочування слиною
стравохід	оболонки: серозна, м'язова, епітелій	моторна, секреторна, захисна
	рясне шунтування артеріями та капілярами кровоносних судин	перетравлення їжі
12-пала кишка	має протоки підшлункової залози та печінки.	просування їжі
печінка	має кровопостачальні вени та артерії	розподіл нутрієнтів; синтез глікогену, гормонів, вітамінів; нейтралізація токсинів; вироблення жовчі
підшлункова залоза	розташовується під шлунком	виділення секрету з ензимами, що розщеплюють білки, жири та цукру
тонка кишка	укладена петлями, стінки можуть скорочуватися, на внутрішній поверхні є ворсинки	здійснення порожнинного та пристінкового травлення, всмоктування продуктів розщеплення речовин
товстий кишечник з прямим відділом та анусом	стінки мають м'язові волокна	завершення травлення завдяки роботі бактерій, поглинання води, утворення калу, випорожнення кишечника

Якщо поглянути на будову цієї системи органів, то можна відзначити, що травний тракт є трубкою довжиною 7-9 м. Деякі великі залози розташовані поза стінами системи і мають з нею повідомлення.

Особливість цієї сукупності органів у цьому, що вони укладено дуже компактно. Протяжність тракту від ротового отвору до анусу становить до 900 см, проте вмістити їх у тілі людини допомогла здатність м'язів травного шляху до утворення петель та вигинів. Однак наше завдання – не лише перерахувати органи травної системи. Ми уважно вивчимо всі процеси, що протікають у кожному з відділів ШКТ.

Загальна схема роботи ШКТ

Глотки та стравохід мають фактично прямий напрямок.

Тепер давайте коротко розглянемо послідовність проходження їжі органами травної системи. Поживні компоненти надходить в організм людини через ротовий отвір.

Далі маса слід у глотку, в якій перетинаються травний тракт та дихальні органи. Після цього відділу харчова грудка прямує вниз стравоходом. Пережована і змочена слиною їжа надходить у шлунок. У черевній ділянці знаходяться органи кінцевого відрізка стравоходу: шлунок, тонкий, сліпий, ободовий відділи кишечника, а також залози: печінка та підшлункова.

В ділянці таза розташований прямий кишечник. Їжа в порожнині шлунка знаходиться різний час в залежності від типу продуктів, але цей період не перевищує кількох годин. У цей час в порожнину органу виділяється так званий Їжа стає рідкою, відбувається її перемішування та перетравлення. Просуваючись далі, маса потрапляє в активність ферментів. Тут забезпечує подальше розчинення поживних субстанцій до простих сполук, які без труднощів всмоктуються в кров'яне русло і в лімфу.

Далі залишкові маси просуваються у відділ товстого кишечника, де відбувається всмоктування води та утворення калу. По суті це речовини, які не перетравлюються і не можуть всмоктуватися в кров і лімфу. Вони й віддаляються у зовнішнє середовище за допомогою заднього проходу.

Навіщо людині слина?

На слизовій оболонці рота, з якої починається послідовність проходження їжі по органах травної системи, є великі і малі Великими називають ті, що розташовані навколо вушних раковин, під щелепами та під язиком. Останні два види слинних залоз продукують змішаний секрет: вони виділяють як слину, і воду. Залози біля вух здатні виробляти лише слиз. Слинотеча може бути досить інтенсивною. Наприклад, при вживанні лимонного соку може виділитись до 7,5 мл на хвилину.

Здебільшого слина складається з води, проте в ній є ензими: мальтаза та амілаза. Ці ферменти запускають процес травлення вже в ротовій порожнині: крохмаль перетворюється амілазою на мальтозу, яка далі розщеплюється мальтазою до глюкози. Їжа знаходиться в роті короткочасно - не більше 20 секунд, і за цей час крохмаль просто не встигає повністю розчинитися. Слина зазвичай має або нейтральну або слаболужну реакцію. Також у цьому рідкому середовищі міститься спеціальний білок лізоцим, який має бактерицидну властивість.

Прямуємо по стравоходу

Анатомія органів травної системи називає стравохід наступним за ротом та глоткою органом ШКТ. Якщо розглянути його стінку в розрізі, можна явно виділити три шари. Середній є м'язовим і здатний скорочуватися. Ця якість дозволяє їжі переміщатися від горлянки до шлунка. Мускулатура стравоходу виробляє хвилеподібні скорочення, які поширюються з верхньої частини органу на всій його тривалості. При проходженні харчової грудки вздовж цієї трубки відбувається розкриття вхідного сфінктера у шлунок.

Зазначений м'яз утримує їжу в шлунку і не дає їй рухатися у зворотному напрямку. У ряді випадків замикаючий сфінктер слабшає, і перетравлені маси можуть закидатися в стравохід. Відбувається рефлюкс, людина відчуває печію.

Шлунок та таємниці травлення

Продовжуємо вивчати порядок органів травної системи. За стравоходом слідує шлунок. Локалізація його - ліве підребер'я в надчеревній ділянці. Цей орган - не що інше, як розширення травного тракту з вираженою мускулатурою стінки.

Форма та розмір шлунка безпосередньо залежать від його вмісту. Порожній орган має довжину до 20 см, відстань між стінками - 7-8 см. Якщо шлунок вмеру заповнити, то його довжина стане вже близько 25 см, а ширина - до 12 см. Місткість органа також може змінюватись в залежності від ступеня його наповненості та варіюється від 1,5 л до 4 л. Коли людина ковтає, м'яз шлунка розслабляється, і цей ефект триває до закінчення трапези. Але навіть коли їжа закінчена, м'язи шлунка перебувають у стані активності. Їжа перетирається, відбувається її механічна та хімічна переробка за допомогою руху м'язів. Перетравлена ​​їжа просувається до тонкого кишечника.

Зсередини шлунок вистелений із безліччю складок, у яких розташовані залози. Їхнє завдання - виділити якнайбільше травних соків. Клітини шлунка продукують ферменти, соляну кислоту та мукоїдний секрет. Харчова грудка просочується всіма цими речовинами, подрібнюється та перемішується. М'язи, скорочуючись, сприяють травленню.

Що таке шлунковий сік?

Шлунковий сік є безбарвною рідиною з кислою реакцією, яка пояснюється присутністю соляної кислоти. У ньому працюють три основні групи ферментів:

• протеази (переважно пепсин) розщеплюють білки до поліпептидних молекул;
• ліпази, що впливають на молекули жирів, перетворюючи їх на жирні кислоти та гліцерин (у шлунку розщеплюється лише емульгований жир коров'ячого молока);
• амілази слини продовжують роботу з розщеплення складних вуглеводів до простих цукрів (у міру того, як харчова грудка повністю просочується кислим шлунковим соком, амілолітичні ензими інактивуються).

Соляна кислота є дуже важливим елементом травного секрету, тому що вона приводить в активний стан фермент пепсин, готує до розщеплення білкові молекули, створює молоко та знешкоджує всі мікроорганізми. Виділення шлункового соку відбувається в основному при їді і триває протягом 4-6 годин. Усього за добу цієї рідини виділяється до 2,5 л.

Цікавий той факт, що кількість і склад шлункового соку залежать від якості їжі, що надходить. Найбільше секрету виділяється для перетравлення білкових речовин, найменше - при поглинанні людиною жирної їжі. У здоровому організмі шлунковий сік містить досить багато соляної кислоти, його рН коливається не більше 1,5-1,8.

Тонка кишка

При вивченні питання, які органи входять у травну систему, подальший об'єкт дослідження - тонкий кишечник. Даний відділ системи травлення бере початок від шлункового воротаря і має загальну довжину до 6 метрів. Він поділяється на кілька ділянок:

• 12-пала кишка є найкоротшим і найширшим відділом, її довжина становить близько 30 см;
• худий кишечник характеризується зменшенням просвіту та довжиною до 2,5 м;
• здухвинна кишка є найвужчою ділянкою тонкого відділу, її довжина становить до 3,5 м.

Тонкий кишечник розташований у черевній порожнині у формі петель. З фронтальної частини він прикритий сальником, а з обох боків обмежується товстим травним трактом. Функція тонкої кишки- продовження хімічних перетворень компонентів їжі, її перемішування та подальший напрямок до товстого відділу.

Стінка даного органу має типову будову для всіх компонентів ШКТ і складається з наступних елементів:

• шар слизової;
• підслизова тканина зі скупченнями нервів, залоз, лімфатичних та кровоносних судин;
• м'язова тканина, яка складається із зовнішнього поздовжнього та внутрішнього кругового шарів, а між ними розташований прошарок сполучної тканини з нервами та судинами (м'язовий шар відповідає за перемішування та переміщення перевареної їжі вздовж системи);
• серозна оболонка є гладкою та зволоженою, вона запобігає тертю органів між собою.

Особливості травлення у тонкому кишечнику

Залози, що входять до структури тканини кишечника, виділяють секрет. Він захищає слизову оболонку від травмування і від активності травних ферментів. Слизова тканина формує безліч складок кругової спрямованості, і це збільшує площу всмоктування. Кількість даних утворень зменшується до товстого кишечника. Зсередини слизова оболонка тонкої кишки рясніє ворсинками і поглибленнями, які допомагають травленню.

У 12-палому відділі слаболужне середовище, проте з потраплянням до неї вмісту шлунка рН зменшується. Підшлункова залоза має протоку в цю зону, і її секрет лужить харчовий грудок, середовище якого при цьому стає нейтральним. Отже, ферменти шлункового соку тут инактивируются.

Пара слів про травні залози

Має протоки залоз внутрішньої секреції. Підшлункова залоза виділяє свій сік у міру їди людиною, і його кількість залежить від складу їжі. Білковий раціон провокує найбільшу секрецію, а жири викликають зворотний ефект. За добу підшлункова залоза продукує до 2,5 л соку.

Також у тонкий кишечник виділяє свій секрет жовчний міхур. Вже через 5 хвилин з початку трапези починає активно вироблятися жовч, яка активізує всі ферменти кишкового соку. Цей секрет також посилює моторні функції ШКТ, інтенсифікує перемішування та рух їжі. У 12-палому відділі перетравлюються близько половини білків і цукрів, що надходять з їжею, а також невелика частина жирів. У тонкому кишечнику ензимний розпад органічних сполукпродовжується, але менш інтенсивно, і переважає всмоктування пристінкового характеру. Найбільш інтенсивно цей процес відбувається через 1-2 години з моменту їди. Він перевищує за ефективністю аналогічний етап у шлунку.

Товстий кишечник – кінцева станція травлення

Ця ділянка ШКТ є кінцевою, довжина її становить близько 2 м. Назви органів травної системи враховують їх анатомічні особливості, І логічно зрозуміло, що цей відділ має найбільший просвіт. Ширина товстого кишечника зменшується від 7 до 4 см у низхідного ободового відділу. На даній ділянці травного тракту виділяють такі зони:

• сліпа кишка, що має червоподібний відросток, або апендикс;
• висхідний ободовий відділ;
• поперечно-ободова кишка;
• низхідна ободова ділянка;
• сигмовидна ободова кишка;
• прямий відділ, що закінчується анальним отвором.

Перетравлена ​​їжа потрапляє з тонкої кишки в товсту через маленький отвір у вигляді щілини, розташованої горизонтально. Тут існує своєрідний клапан зі сфінктером у вигляді губ, який запобігає попаданню вмісту сліпого відділу у зворотному напрямку.

Які процеси відбуваються у товстому кишечнику?

Якщо весь процес перетравлення їжі триває від однієї до трьох годин, то більша частина приділяється перебування грудки в товстому кишечнику. У ньому відбувається накопичення вмісту, здійснення всмоктування необхідних речовин та води, переміщення вздовж тракту, утворення та видалення калових мас. Фізіологічною нормою вважається надходження їжі, що перетравлюється, в товстий кишечник через 3-3,5 години після трапези. Даний відділ заповнюється протягом доби, далі слідує його повне спорожнення за 48-72 години.

У товстому кишечнику відбувається всмоктування глюкози, амінокислот, вітамінів та інших речовин, що продукуються бактеріями, що живуть у цьому відділі, а також переважна частина (95%) води та різних електролітів.

Мешканці ШКТ

Практично всі органи та частини травної системи населені мікроорганізмами. Лише шлунок має відносну стерильність (натще) завдяки кислому середовищі. Найбільша кількість бактерій знаходиться в товстому кишечнику – до 10 млрд/1 г калових мас. Нормальна мікрофлора товстого відділу шлунково-кишкового тракту називається еубіозом і відіграє величезну роль у житті людини:

• перешкоджає розвитку патогенних мікроорганізмів;
• синтез вітамінів групи В і К, ферментів, гормонів та інших корисних для людини речовин;
• розщеплення целюлози, геміцелюлози та пектинів.

Якість та кількість мікрофлори у кожної людини унікальна та регулюється як зовнішніми, так і внутрішніми факторами.

Бережіть своє здоров'я!

Як і будь-яка частина людського тіла, травна система органів може бути схильною різним захворюванням. Найчастіше вони пов'язані з потраплянням ззовні патогенних мікроорганізмів. Однак якщо людина здорова і шлунок у неї працює без збоїв, то всі приречені на загибель у кислому середовищі. Якщо з низки причин цей орган функціонує ненормально, то будь-яка інфекція може розвинутися і призвести до тяжких наслідків, таких як рак органів травної системи. Все починається з малого: нераціональне харчування, відсутність у раціоні грубої вживання алкоголю та жирних продуктів, куріння, стреси, незбалансовані дієти, погана екологія та інші несприятливі фактори поступово руйнують наш організм та провокують розвиток захворювань.

Травна система органів особливо схильна до руйнівного впливу ззовні. Тому не забувайте своєчасно проходити диспансеризацію та звертатися до лікаря при збоях у нормальному функціонуванні організму.

Розглянемо схематично проходження їжі травним трактом. Їжа спочатку потрапляє в ротову порожнину, яку обмежують щелепи: верхня (нерухома) та нижня (рухлива).

Ротова порожнина

У щелепах знаходяться зуби – органи, що служать для відкушування та подрібнення (пережовування) їжі. У дорослої людини міститься 28-32 зуби.

Зуб дорослої людини складається з м'якої частини – пульпи, пронизаної кровоносними судинами та нервовими закінченнями. Пульпа оточена дентином – кістковоподібною речовиною. Дентин складає основу зуба - з нього складається більша частина коронки (що виступає над ясна частина зуба), шийки (частина зуба, розташована на межі ясен) і кореня (частина зуба, що знаходиться в глибині щелепи). Коронка зуба покрита зубною емаллю, найтвердішою речовиною людського організму, що служить для захисту зуба від зовнішніх впливів (підвищений знос, хвороботворні мікроби, надмірно холодна або гаряча їжа тощо).

Зуби за своїм призначенням діляться на: різці, ікла та корінні зуби. Перші два види зубів служать для відкушування їжі та мають гостру поверхню, а останній – для її пережовування і для цього має широку жувальну поверхню. У дорослої людини знаходиться по 4 ікла та різця, а решта зубів – корінні.

У ротовій порожнині в процесі пережовування їжі вона не тільки подрібнюється, а й перемішується зі слиною, перетворюється на харчову грудку. Це перемішування в ротовій порожнині здійснюється за допомогою язика та м'язів щік.

Слизова оболонка ротової порожнини містить чутливі нервові закінчення – рецептори, з допомогою яких сприймає смак, температуру, консистенцію та інші якості їжі. Порушення від рецепторів передається до центрів довгастого мозку. В результаті, за законами рефлексу починають включатися послідовно в роботу слинні, шлункові та підшлункові залози, потім відбувається вищеописаний акт жування та ковтання. Ковтання - це акт, що характеризується проштовхуванням їжі в глотку за допомогою язика і далі в результаті скорочення м'язів гортані - стравохід.

Глотка

Глотка – лійкоподібний канал, вистелений слизовою оболонкою. Верхня стінка глотки зрощена з основою черепа, на межі між VI та VII шийними хребцями глотка, звужуючись, переходить у стравохід. З ротової порожнини через глотку в стравохід надходить їжа; крім того, через неї проходить повітря, надходячи з порожнини носа та з рота в горло. (У глотці відбувається перехрест травного та дихального шляхів).

Харчівник

Стравохід - циліндрична м'язова трубка, розташована між глоткою і шлунком довжиною 22-30 см. Стравохід вистелений слизовою оболонкою, в підслизовій основі його знаходяться численні власні залози, секрет яких зволожує їжу під час її проходження стравоходом в шлунок. Просування харчової грудки стравоходом відбувається за рахунок хвилеподібних скорочень його стінки - скорочення окремих ділянок чергується з їх розслабленням.

Шлунок

З стравоходу їжа потрапляє у шлунок. Шлунок - нагадує по зовнішньому виглядуреторту, розтяжний орган, який є частиною травного тракту і розташовується між стравоходом та дванадцятипалою кишкою. З стравоходом він з'єднується через кардіальний отвір, а з дванадцятипалою кишкою - через отвір воротаря. Шлунок зсередини покритий слизовою оболонкою, в якій містяться залози, що виробляють слиз, ферменти та соляну кислоту. Шлунок є резервуаром для поглиненої їжі, яка в ньому перемішується та частково перетравлюється під впливом шлункового соку. Виробляється шлунковими залозами, розташованими в слизовій оболонці шлунка, шлунковий сік містить соляну кислоту і фермент пепсин; ці речовини беруть участь у хімічній обробці, що надходить у шлунок їжі в процесі перетравлення. Тут під впливом шлункового соку розщеплюються білки. Це - поряд з перемішує дією, що надається на їжу м'язовими шарами шлунка, - перетворює її на частково перетравлену напіврідку масу (хімус), яка потім надходить у дванадцятипалу кишку. Перемішування хімусу із шлунковим соком та подальше його виштовхування в тонку кишку здійснюється шляхом скорочення м'язів стінок шлунка.

Тонка кишка

Тонка кишка займає більшу частину черевної порожнини і розташовується там, у вигляді петель. Довжина її сягає 4, 5 м. Тонка кишка, своєю чергою, ділиться на дванадцятипалу, худу і клубової кишки. Саме тут протікає більшість процесів перетравлення їжі та всмоктування її вмісту. Площа внутрішньої поверхні тонкої кишки збільшується за рахунок наявності на ній великої кількості виростів, що нагадують пальці, які називаються ворсинками. Поруч зі шлунком розташована 12-палова кишка, яку виділяють у тонкому кишечнику, тому що в неї впадають протоки міхура жовчного міхура і проток підшлункової залози.

Кишка дванадцятипала - перший із трьох відділів тонкої кишки. Починається від воротаря шлунка і доходить до худої кишки. У дванадцятипалу кишку надходить жовч із жовчного міхура (через загальну жовчну протоку) і сік підшлункової залози з підшлункової залози. У стінках дванадцятипалої кишки знаходиться велика кількість залоз, які секретують багатий на слиз лужний секрет, що захищає дванадцятипалу кишку від впливу кислого хімусу, що потрапляє в неї зі шлунка.

Кишка худа – частина тонкої кишки. Худа кишка становить приблизно дві п'яті всієї тонкої кишки. Вона з'єднує дванадцятипалу та здухвинну кишки.

Тонка кишка містить багато залоз, що виділяють кишковий сік. Тут відбувається основне перетравлення їжі та всмоктування поживних речовин у лімфу та кров. Переміщення хімусу в тонкому кишечнику відбувається завдяки поздовжнім та поперечним скороченням м'язів її стінки.

З тонкої кишки їжа потрапляє в товсту кишку довжиною 1,5 м, яка починається мішкоподібним випинанням - сліпою кишкою, від якої відходить 15-ти см відросток (апендикс). Вважається, що виконує деякі захисні функції. Кишка ободова - основна частина товстої кишки, до складу якої входять чотири відділи: висхідна, поперечна, низхідна та сигмоподібна ободова кишка.

У товстому кишечнику в основному засвоюється вода, електроліти та клітковина, він закінчується прямою кишкою, в якій збирається неперетравлена ​​їжа. Кишка пряма - кінцева частина товстої кишки (приблизно 12 см завдовжки), яка починається від сигмоподібної кишки ободової і закінчується заднім проходом. Під час акту дефекації калові маси проходять через пряму кишку. Далі ця неперетравлена ​​їжа через Задній прохід(Анус) виводиться з організму.



Розділ 10. Травна система

Розділ 10. Травна система

Короткий огляд функціонування травної системи

Харчові продукти, які ми споживаємо, не можуть бути засвоєні у такому вигляді. Для початку їжа має бути оброблена механічно, переведена у водний розчин і розщеплена хімічно. Невикористані залишки необхідно виводити з організму. Оскільки наш шлунково-кишковий тракт складається з тих же складових, що й їжа, то його внутрішня поверхня має бути захищена від дії травних ферментів. Так як ми приймаємо їжу частіше, ніж вона перетравлюється і продукти розщеплення абсорбуються, а також виведення шлаків здійснюється один раз на день, в шлунково-кишковому тракті повинна бути передбачена можливість для зберігання їжі протягом певного часу. Координація всіх цих процесів здійснюється в першу чергу: (1) автономною або гастроентеральною (внутрішньою) нервовою системою(нервові сплетення шлунково-кишкового тракту); (2) нервами вегетативної нервової системи, що приходять ззовні, і вісцеральними аферентами, а також (3) численними гормонами шлунково-кишкового тракту.

Нарешті, тонкий епітелій травної трубки є гігантськими воротами, через які в організм можуть проникати збудники хвороб. Існує ціла низка специфічних та неспецифічних механізмів захисту цього кордону між зовнішнім середовищем та внутрішнім світом організму.

У шлунково-кишковому тракті рідке внутрішнє середовище організму та зовнішнє середовище відокремлені один від одного лише дуже тонким (20-40 мкм), але величезним за площею шаром епітелію (близько 10 м 2), через який можуть всмоктуватися необхідні для організму речовини.

Шлунково-кишковий тракт складається з наступних відділів: рот, ковтка, стравохід, шлунок, тонкий кишечник, товстий кишечник, пряма кишка та анус. До них приєднані численні екзокринні залози: слинні залози

ротової порожнини, залози Ебнера, шлункові залози, підшлункова залоза, жовчна система печінки та крипти тонкого та товстого кишечника.

Моторна активністьвключає жування в роті, ковтання (ковтка і стравохід), подрібнення та перемішування їжі зі шлунковим соком у дистальному відділі шлунка, перемішування (рот, шлунок, тонкий кишечник) із травними соками, переміщення у всіх частинах шлунково-кишкового тракту та тимчасове зберігання (проксимальний відділ шлунка , сліпа кишка, висхідна частина ободової кишки, пряма кишка). Час проходження їжі по кожній із ділянок шлунково-кишкового тракту представлено на рис. 10-1. Секреціявідбувається по всій довжині травного тракту. З одного боку, секрети служать змащувальними та захисними плівками, а з іншого боку, містять ферменти та інші речовини, що забезпечують перетравлення. Секреція має на увазі транспорт солей і води з інтерстиціуму в просвіт шлунково-кишкового тракту, а також синтез білків у секреторних клітинах епітелію та їх транспорт через апікальну (люмінальну) плазматичну мембрану в просвіт травної трубки. Хоча секреція може відбуватися спонтанно, більшість залозистої тканини перебуває під контролем нервової системи та гормонів.

Перетравлення(Ферментативний гідроліз білків, жирів і вуглеводів), що відбувається в роті, шлунку і тонкому кишечнику є однією з основних функцій травного тракту. У його основі лежить робота ферментів.

Реабсорбція(або в російському варіанті всмоктування)передбачає транспорт солей, води та органічних речовин (наприклад, глюкози та амінокислот з просвіту шлунково-кишкового тракту в кров). На відміну від секреції, розміри реабсорбції визначаються, швидше, пропозицією речовин, що реабсорбуються. Реабсорбція обмежена певними ділянками травного тракту: тонкий кишечник (поживні речовини, іони та вода) та товстий кишечник (іони та вода).

Мал. 10-1. Шлунково-кишковий тракт: загальна схема будови та час проходження їжі.

Їжа обробляється механічно, перемішується із травними соками та розщеплюється хімічно. Продукти розщеплення, а також вода, електроліти, вітаміни та мікроелементи реабсорбуються. Залізи виділяють слиз, ферменти, іони H+ та HCO3-. Печінка постачає жовч, необхідну для травлення жирів, а також містить продукти, що підлягають виведенню з організму. У всіх відділах шлунково-кишкового тракту відбувається просування вмісту в проксимально-дистальному напрямку, при цьому проміжні місця зберігання уможливлюють дискретний прийом їжі та спорожнення кишкового тракту. Час спорожнення має індивідуальні особливостіі залежить насамперед від складу їжі

Функції та склад слини

Слина утворюється у трьох великих парних слинних залозах: привушних (Glandula parotis),підщелепних (Glandula submandibularis)та під'язикових (Glandula sublingualis).Крім того, залоз, які продукують слиз, багато в слизових оболонках щік, піднебіння та глотки. Серозну рідину виділяють також залози Ебнера, розташовані на основі мови.

В першу чергу слина необхідна для відчуття смакових стимулів, для ссання (у новонароджених), для гігієни ротової порожнини і для змочування твердих шматків їжі (при підготовці їх до ковтання). Травні ферменти слини необхідні, крім того, видалення залишків їжі з порожнини рота.

Функціїслини людини такі: (1) розчинникдля поживних речовин, які лише в розчиненому вигляді можуть бути сприйняті смаковими рецепторами. Крім того, слина містить муцини - змащувальні речовини,- які полегшують пережовування та проковтування твердих частинок їжі. (2) Зволожує ротову порожнину та перешкоджає поширенню збудників інфекцій за рахунок вмісту лізоциму, пероксидази та імуноглобуліну A (IgA),тобто. речовин, що мають неспецифічні або, у випадку з IgA, специфічні антибактеріальні та противірусні властивості. (3) Містить травні ферменти.(4) Містить різні фактори зростання,такі як NGF (Nerve growth factor)та EGF (Epidermal growth factor).(5) Немовлятам слина необхідна для щільного присмоктування губ до соску.

Вона має трохи лужну реакцію. Осмоляльність слини залежить від швидкості протікання слини протоками слинних залоз (рис. 10-2 А).

Слина утворюється у два етапи (рис. 10-2 Б). Спочатку часточки слинних залоз виробляють ізотонічну первинну слину, яка вдруге модифікується під час проходження вивідними протоками залози. Na + та Cl - реабсорбуються, а K+ та бікарбонат секретуються. Зазвичай реабсорбується більше іонів, ніж виділяється, тому слина стає гіпотонічною.

Первинна слинавиникає у результаті секреції. У більшості слинних залоз білок-переносник, що забезпечує перенесення в клітину Na+-K+-2Cl - (котранспорт),вбудований в базолатеральну мемб-

рану клітин ацинусу. За допомогою даного білкапереносника забезпечується вторинно-активне накопичення в клітині іонів Cl - , які потім пасивно виходять у просвіт проток залози.

на другому етапіу вивідних протоках зі слини реабсорбуються Na+ та Cl - .Оскільки епітелій протоки порівняно непроникний для води, слина в ньому стає гіпотонічній.Одночасно (невелика кількість) K+ та HCO 3 - виділяютьсяепітелієм протоки у його просвіт. У порівнянні з плазмою крові слина бідна іонами Na + і Cl -, але багата іонами K + і HCO 3 -. При великій швидкості течії слини транспортні механізмививідних проток не справляються з навантаженням, тому концентрація K+ падає, а NaCl – зростає (рис. 10–2). Концентрація HCO 3 практично не залежить від швидкості перебігу слини по протоках залоз.

Ферменти слини - (1)α -амілаза(називається також птіалін). Цей фермент виділяється майже виключно привушною слинною залозою. (2) Неспецифічні ліпази,які виділяються залозами Ебнера, розташованими в основі язика, особливо важливі для немовляти, оскільки вони можуть перетравлювати жир молока вже в шлунку завдяки ферменту слини, що проковтнув одночасно з молоком.

Виділення слини регулюється виключно ЦНС.Стимуляція її забезпечується рефлекторнопід впливом запаху та смаку їжі.Усі великі слинні залози людини іннервуються як симпатичної,так і парасимпатичнійнервової системи. Залежно від кількостей медіаторів, ацетилхоліну (M 1 -холінорецептори) та норадреналіну (β 2 -адренорецептори), склад слини змінюється поблизу клітин ацинусу. У людини симпатичні волокна викликають секрецію більш тягучої слини, бідною водою, ніж стимуляції парасимпатичної системи. Фізіологічний зміст такої подвійної іннервації, а також відмінності у складі слини поки що не відомі. Ацетилхолін також викликає (через M 3 -холінорецептори) скорочення міоепітеліальних клітиннавколо ацинусу (рис. 10-2 В), внаслідок чого вміст ацинусу видавлюється в протоку залози. Також ацетилхолін сприяє утворенню калікреїнів, які вивільняють брадикінінз кініногену плазми. Брадикінін має судинорозширювальну дію. Розширення судин посилює виділення слини.

Мал. 10-2. Слина та її освіта.

А- осмоляльність та склад слини залежать від швидкості струму слини. Б- Два етапи утворення слини. У- Міоепітеліальні клітини в слинній залозі. Можна припустити, що міоепітеліальні клітини оберігають часточки від розширення та розриву, які можуть бути визнані. високим тискому них у результаті секреції. У системі протоки вони можуть виконувати функцію, спрямовану на скорочення або розширення просвіту протоки

Шлунок

Стінка шлунка,показана на його зрізі (рис. 10-3 Б) утворена чотирма оболонками: слизової, підслизової, м'язової, серозної. Слизова оболонкаутворює поздовжні складки та складається з трьох шарів: епітеліального шару, власної платівки, м'язової пластинки. Розглянемо всі оболонки та шари.

Епітеліальний шар слизової оболонкипредставлений одношаровим циліндричним залізистим епітелієм. Він утворений залізистими епітеліоцитами. мукоцитами, секретуючи слиз. Слиз формує безперервний шар завтовшки до 0,5 мкм, будучи важливим фактором захисту слизової оболонки шлунка.

Власна платівка слизової оболонкиутворена пухкою волокнистою сполучною тканиною. У ній знаходяться дрібні кровоносні та лімфатичні судини, нервові стовбури, лімфоїдні вузли. Основними структурами власної платівки є залози.

М'язова пластинка слизової оболонкискладається з трьох шарів гладкої м'язової тканини: внутрішнього та зовнішнього циркулярних; середнього поздовжнього.

Підслизова оболонкаутворена пухкою волокнистою неоформленою сполучною тканиною, містить артеріальне та венозне сплетення, ганглії підслизового нервового сплетення Мейснера. У деяких випадках тут можуть бути великі лімфоїдні фолікули.

М'язова оболонкаутворена трьома шарами гладкої м'язової тканини: внутрішній косий, середній циркулярний, зовнішній поздовжній. У пілоричному відділі шлунка циркулярний шар досягає максимального розвитку, формуючи пілоричний сфінктер.

Серозна оболонкаутворена двома шарами: шаром пухкої волокнистої неоформленої сполучної тканини і мезотелієм, що лежить на ньому.

Усі залози шлунка,які є основними структурами власної платівки - прості трубчасті залози.Вони відкриваються в шлункові ямки і складаються із трьох частин: дна, тіла і шийки (Рис. 10-3 В). Залежно від локалізації залози ділятьсяна кардіальні, головні(або фундаментальні)і пилорічні.Будова та клітинний склад цих залоз неоднакові. У кількісному відношенні переважають Основні залози.Вони є найслабше розгалуженими з усіх залоз шлунка. На рис. 10-3 представлена ​​проста трубчаста заліза тіла шлунка. Клітинний склад цих залоз включає (1) поверхневі епітеліальні клітини, (2) слизові клітини шийки залози (або додаткові), (3) регенеративні клітини,

(4)парієтальні клітини (або обкладальні клітини),

(5) головні клітини та (6) ендокринні клітини. Таким чином, основна поверхня шлунка покрита одношаровим високопризматичним епітелієм, який переривається численними ямками - місцями виходу проток. залоз шлунка(Рис. 10-3 Б).

Артерії,проходять через серозну та м'язову оболонки, віддаючи їм дрібні гілки, що розпадаються до капілярів. Основні стволи утворюють сплетення. Найпотужніше сплетення – підслизове. Від нього відходять дрібні артерії у власну платівку, де утворюють слизову оболонку. Від останнього відходять капіляри, що обплітають залози і живлять покривний епітелій. Капіляри зливаються у великі зірчасті вени. Відня утворюють сплетення слизової оболонки, а потім підслизове венозне сплетення

(Рис. 10-3 Б).

Лімфатична системашлунка бере початок від сліпо починаються прямо під епітелієм і навколо залоз лімфокапілярів слизової оболонки. Капіляри зливаються у підслизове лімфатичне сплетення. Лімфатичні судини, що відходять від нього, проходять м'язову оболонку, приймаючи в себе судини з лежачих між м'язовими шарами сплетень.

Мал. 10-3. Анатомічні та функціональні відділи шлунка.

А- функціонально шлунок поділяють на проксимальний відділ (тонічне скорочення: функція зберігання їжі) та дистальний відділ (функція перемішування та переробки). Перистальтичні хвилі дистального відділу шлунка починаються в ділянці шлунка, що містить клітини гладкої мускулатури, мембранний потенціал яких коливається з найбільшою частотою. Клітини в цій галузі є водіями ритму шлунка. Схема анатомічного будови шлунка, якого підходить стравохід, представлена ​​на рис. 10-3 А. Шлунок включає кілька відділів - кардіальний відділ шлунка, дно шлунка, тіло шлунка з пейсмейкерной зоною, антральний відділ шлунка, воротар. Далі починається дванадцятипала кишка. Шлунок можна розділити на проксимальний відділ шлунка і дистальний відділ шлунка.Б- Розріз стінки шлунка. У- Трубчаста залоза тіла шлунка

Клітини трубчастої залози шлунка

На рис. 10-4 Б показана трубчаста заліза тіла шлунка, але в вставці (рис. 10-4 А) винесено її шари, позначені на панелі. Мал. 10-4 Б демонструє клітини, що входять до складу простої трубчастої залози тіла шлунка. Серед цих клітин ми приділяємо увагу основним, які грають виражену роль фізіології шлунка. Це, перш за все, парієтальні клітини, або обкладальні клітини(Рис. 10-4 В). Основна роль цих клітин – виділення соляної кислоти.

Активовані клітини обкладинкивиділяють великі кількості ізотонічної рідини, яка містить соляну кислоту концентрації до 150 ммоль; активація супроводжується вираженими морфологічними змінами обкладувальних клітин (рис. 10-4). Слабо активована клітина має мережу вузьких, розгалужених канальців(Діаметр просвіту - близько 1 мкм), які відкриваються в просвіт залози. Крім того, у шарі цитоплазми, що межує з просвітом канальця, спостерігається велика кількість тубуловезикул.У мембрану тубуловезикул вбудовано K + /H + -ATФазата іонні K + -і Cl - канали.При сильній активації клітини тубуловезикули вбудовуються в мембрану канальців. Таким чином значно збільшується поверхня мембрани канальців і в неї вбудовуються необхідні для секреції HCl транспортні білки (K+/H+-ATФаза) та іонні канали для K+ та Cl-(рис. 10-4 Г). При зниженні рівня активації клітини тубуловезикулярна мембрана відщеплюється від мембрани канальця та зберігається у везикулах.

Механізм HCl-секреції сам по собі незвичайний (рис. 10-4 Г), оскільки він здійснюється H + -(і K +)-транспортуючої ATФазою в люмінальній (канальцевій) мембрані, а не так як це часто зустрічається у всьому організмі - з допомогою Na+/K+-ATФази базолатеральної мембрани. Na + /K + -ATФаза обкладувальних клітин забезпечує сталість внутрішнього середовища клітини: зокрема сприяє клітинному накопиченню K + .

Соляна кислота нейтралізується так званими антацидами. Крім того, секреція HCl може загальмовуватися за рахунок блокади ранитидином H 2 -рецепторів. (Histamine 2-receptors)обкладувальних клітин або гальмування активності H+/K+-ATФази омепразол.

Головні клітинивиділяють ендопептидази. Пепсин – протеолітичний фермент – виділяється головними клітинами залоз шлунка людини у неактивній формі (Пепсиноген).Активація пепсиногену здійснюється аутокаталітично: спочатку від молекули пепсиногену у присутності соляної кислоти (pH<3) отщепляется пептидная цепочка длиной около 45 аминокислот и образуется активный пепсин, который способствует активации других молекул. Активация пепсиногена поддерживает стимуляцию обкладочных клеток, выделяющих HCl. Встречающийся в желудочном соке маленького ребенка гастриксин (= пепсин C)відповідає лабферменту(хімозин, ренін) теляти. Він розщеплює певний молекулярний зв'язок між фенілаланіном і метіонінон (Phe-Met-зв'язок) в казеїногені(Розчинний білок молока), завдяки чому цей білок перетворюється на нерозчинний, але краще перетравлюваний казеїн («згортання» молока).

Мал. 10-4. Клітинна будова простої трубчастої залози тіла шлунка та функції основних клітин, що визначають її будову.

А- Трубчаста заліза тіла шлунка. Зазвичай 5-7 таких залоз вливається у ямку лежить на поверхні слизової оболонки шлунка.Б- Клітини, що входять до складу простої трубчастої залози тіла шлунка. У- обкладальні клітини у спокої (1) та при активації (2). Г- секреція HCl обкладними клітинами. У секреції HCl можна виявити два компоненти: перший компонент (не схильний до стимуляції) пов'язаний з активністю Na + /К+-АТФази, локалізованої в базолатеральній мембрані; другий компонент (схильний до стимуляції) забезпечується Н + /К + -АТФазою. 1. Na+/К+-АТФаза підтримує в клітині високу концентрацію іонів К+, які можуть виходити з клітини через канали в порожнину шлунка. Одночасно Na + /К + -АТФаза сприяє виведенню Na + з клітини, який накопичується в клітині в результаті роботи білка-переносника, що забезпечує механізмом вторинного активного транспорту обмін Na + / H + (антипорт). На кожен виведений іон Н+ у клітині залишається один OH-іон, який взаємодіє з CO2 з утворенням HCO3-. Каталізатором цієї реакції є карбоангідраза. HCO 3 - виходить із клітини через базолатеральну мембрану в обмін на Cl - , який потім секретується в порожнину шлунка (через Cl - канали апікальної мембрани). 2. На люмінальній мембрані H+/К+-АТФаза забезпечує обмін іонів К+ на іони H+, які виходять у порожнину шлунка, яка збагачується HCl. На кожен виділений іон H + і в даному випадку з протилежного боку (через базолатеральну мембрану) клітину залишає один аніон HCO 3 - . Іони К+ накопичуються в клітині, виходять у порожнину шлунка через К+-канали апікальної мембри і потім знову потрапляють у клітину в результаті роботи Н+/К+-АТФази (циркуляція К+ через апікальну мембрану)

Захист від самоперетравлення стінки шлунка

Цілісності епітелію шлунка насамперед загрожує протеолітична дія пепсину у присутності соляної кислоти. Від такого самоперетравлення шлунок захищає товстий шар тягучого слизу,яка виділяється епітелієм стінки шлунка, додатковими клітинами залоз дна та тіла шлунка, а також кардіальними та пілоричними залозами (рис. 10-5 А). Хоча пепсин і може розщеплювати муцини слизу в присутності соляної кислоти, здебільшого це обмежується верхнім шаром слизу, оскільки більш глибокі шари містять бікарбонат,кото-

рий виділяється клітинами епітелію і сприяє нейтралізації соляної кислоти. Таким чином, через шар слизу існує Н+-градієнт: від кислішого в порожнині шлунка до лужного на поверхні епітелію (рис. 10-5 Б).

Пошкодження епітелію шлунка необов'язково веде до серйозних наслідків за умови, що дефект швидко усунеться. Насправді такі пошкодження епітелію зустрічаються досить часто; однак вони швидко усуваються за рахунок того, що сусідні клітини розпластуються, мігрують у бічному напрямку та закривають дефект. Після цього вбудовуються нові клітини, що утворюються внаслідок мітотичного поділу.

Мал. 10-5. Самозахист стінки шлунка від перетравлення завдяки секреції слизу та бікарбонату

Структура стінки тонкої кишки

Тонка кишкаскладається з трьох відділів - дванадцятипалої, худої та клубової кишок.

Стінка тонких кишок складається із різних шарів (рис. 10-6). В цілому, зовні під серозною оболонкоюпроходить зовнішня м'язова оболонка,яка складається з зовнішнього поздовжнього м'язового шаруі внутрішнього кільцевого м'язового шару,і найвнутрішнім є м'язова пластинка слизової оболонки,яка відокремлює субмукозний шарвід мукозного. пучки gap junctions)

М'язи зовнішнього шару поздовжньої мускулатури забезпечують скорочення стінки кишечника. В результаті стінка кишечника зміщується щодо хімусу (харчової кашки), що сприяє кращому перемішування хімусу з травними соками. Кільцева мускулатура звужує просвіт кишківника, а м'язова пластинка слизової оболонки. (Lamina muscularis mucosae)забезпечує рух ворсинок. Нервову систему шлунково-кишкового тракту (гастроентеральну нервову систему) утворюють два нервові сплетення: міжм'язове нервове сплетення та підслизове нервове сплетення. ЦНС здатна впливати на роботу нервової системи шлунково-кишкового тракту через симпатичні та парасимпатичні нерви, які підходять до нервових сплетень харчової трубки. У нервових сплетіннях починаються аферентні вісцеральні волокна, які

передають нервові імпульси до ЦНС. (Подібний пристрій стінки спостерігається також у стравоході, шлунку, товстому кишечнику та прямій кишці). Для прискорення реабсорбції поверхню слизової оболонки тонкого кишечника збільшено за рахунок складок, ворсинок та щіткової облямівки.

Внутрішня поверхня тонкої кишки має характерний рельєф завдяки наявності низки утворень. циркулярних складок Керкрінгу, ворсинокі крипт(Кишкові залози Ліберкюна). Ці структури збільшують загальну поверхню тонкого кишківника, що сприяє виконанню його основних функцій травлення. Кишкові ворсинки та крипти є основними структурно-функціональними одиницями слизової оболонки тонкого кишечника.

Слизова(або борошна оболонка)складається з трьох шарів - епітеліальної, власної платівки та м'язової платівки слизової оболонки (рис. 10-6 А). Епітеліальний шар представлений одношаровим циліндричним каемчатим епітелієм. У ворсинках та криптах він представлений різними видами клітин. Епітелій ворсинокскладений чотирма типами клітин - головними клітинами, келихоподібними клітинами, ендокринними клітинамиі клітинами Панета.Епітелій крипт- п'ять видів

(Рис. 10-6 В, Г).

У облямівних ентероцитів

Бокалоподібні ентероцити

Мал. 10-6. Будова стінки тонкого кишківника.

А- будова дванадцятипалої кишки. Б- будова великого сосочка дванадцятипалої кишки:

1. Великий сосочок дванадцятипалої кишки. 2. Ампула протоки. 3. Сфінктери проток. 4. Панкреатична протока. 5. Загальна жовчна протока. У- будова різних відділів тонкої кишки: 6. Залози дванадцятипалої кишки (Бруннерові залози). 7. Серозна оболонка. 8. Зовнішній поздовжній та внутрішній круговий шар м'язової оболонки. 9. Підслизова основа. 10. Слизова оболонка.

11. Власна платівка слизової оболонки з гладкими клітинами м'язів. 12. Групові лімфоїдні вузлики (лімфоїдні бляшки, Пейєрові бляшки). 13. Ворсинки. 14. Складки. Г - будова стінки тонкої кишки: 15. Ворсинки. 16. Кругова складка.Д- ворсинки та крипти слизової оболонки тонкої кишки: 17. Слизова оболонка. 18. Власна платівка слизової оболонки з гладкими м'язовими клітинами. 19. Підслизова основа. 20. Зовнішній поздовжній та внутрішній круговий шари м'язової оболонки. 21. Серозна оболонка. 22. Ворсинки. 23. Центральний чумацький синус. 24. Одиночний лімфоїдний вузлик. 25. Кишкова заліза (Ліберкюнова заліза). 26. Лімфатична судина. 27. Підслизове нервове сплетення. 28. Внутрішній круговий шар м'язової оболонки. 29. М'язове нервове сплетення. 30. Зовнішній поздовжній шар м'язової оболонки. 31. Артерія (червоного кольору) та вена (синього кольору) підслизового шару

Функціональна морфологія слизової оболонки тонкого кишківника

Три відділи тонкої кишки мають такі відмінності: у дванадцятипалої кишки є великі сосочки - дуоденальні залози, різна висота ворсинок, яка наростає від дванадцятипалої кишки до здухвинної, різна їх ширина (ширші - в дванадцятипалій кишці), і кількість ). Ці відмінності показано на рис. 10-7 Б. Далі, в здухвинній кишці знаходяться групові лімфоїдні фолікули (пейєрові бляшки). Але вони іноді можуть виявлятися і в дванадцятипалій кишці.

Ворсинки- Пальцеподібні випинання слизової оболонки в просвіт кишечника. Вони містять кровоносні та лімфатичні капіляри. Ворсинки здатні активно скорочуватись за рахунок компонентів м'язової платівки. Це сприяє всмоктуванню хімусу (насосна функція ворсинки).

Складки Керкрінгу(рис. 10-7 Г) утворюються за рахунок випинання слизової та підслизової оболонок у просвіт кишки.

Крипти- це поглиблення епітелію у власну платівку слизової оболонки. Їх часто розцінюють як залози (залізи Ліберкюна) (рис. 10-7).

Тонкий кишечник є основним місцем перетравлення та реабсорбції. Більшість ферментів, що зустрічаються в просвіті кишечника, синтезується в підшлунковій залозі. Сам тонкий кишечник виділяє близько 3 л багатої муцинами рідини.

Для слизової оболонки кишечника характерна наявність кишкових ворсинок (Villi intestinalis),які збільшують поверхню слизової оболонки у 7-14 разів. Епітелій ворсинок переходить у секреторні крипти Ліберкюна. Крипти лежать в основі ворсинок і відкриваються у напрямку просвіту кишечника. Нарешті, кожна епітеліальна клітина на апікальній мембрані несе щіткову облямівку (мікроворсинки), кото-

раю збільшує поверхню слизової оболонки кишківника в 15-40 разів.

Мітотичний поділ відбувається у глибині крипт; дочірні клітини мігрують до вершини ворсинки. Всі клітини, за винятком клітин Панета (що забезпечують антибактеріальний захист), беруть участь у цій міграції. Весь епітелій повністю оновлюється протягом 5-6 днів.

Епітелій тонкого кишечника покритий шаром гелеподібного слизу,яка утворюється келихоподібними клітинами крипт та ворсинок. Коли відкривається сфінктер воротаря, вихід хімусу в дванадцятипалу кишку запускає підвищену секрецію слизу. залозами Бруннера.Перехід хімусу в дванадцятипалу кишку викликає виділення у кров гормонів секретината холецистокініна. Секретин запускає в епітелії протоки підшлункової залози секрецію лужного соку, що необхідно для захисту слизової оболонки дванадцятипалої кишки від агресивного соку шлунка.

Близько 95% епітелію ворсинок зайняті головними стовбоподібними клітинами. Хоча їх головним завданням є реабсорбція, вони є найважливішими джерелами травних ферментів, які локалізовані або в цитоплазмі (аміно- і дипептидази) або в мембрані щіткової облямівки: лактаза, сахараза-ізомальтаза, аміно- та ендопептидази. Ці ферменти щіткової облямівкиє інтегральними білками мембрани, причому частина їх поліпептидного ланцюжка разом з каталітичним центром спрямована в просвіт кишечника, тому ферменти можуть гідролізувати речовини в порожнині травної трубки. Їхня секреція в просвіт у даному випадку виявляється не потрібною (пристінкове травлення). Цитозольні ферментиепітеліальних клітин беруть участь у процесах перетравлення, коли вони розщеплюють реабсорбовані клітиною білки (внутрішньоклітинне травлення), або коли клітини епітелію, що їх містять, гинуть, відторгаються в просвіт і там руйнуються, виділяючи ферменти (порожнинне травлення).

Мал. 10-7. Гістологія різних відділів тонкої кишки - дванадцятипалої, худої та клубової кишок.

А- ворсинки та крипти слизової оболонки тонкої кишки: 1. Слизова оболонка. 2. Власна платівка слизової оболонки з гладкими м'язовими клітинами. 3. Підслизова основа. 4. Зовнішній поздовжній та внутрішній круговий шари м'язової оболонки. 5. Серозна оболонка. 6. Ворсинки. 7. Центральний чумацький синус. 8. Одиночний лімфоїдний вузлик. 9. Кишкова заліза (Ліберкюнова заліза). 10. Лімфатична судина. 11. Підслизове нервове сплетення. 12. Внутрішній круговий шар м'язової оболонки. 13. М'язове нервове сплетення. 14. Зовнішній поздовжній шар м'язової оболонки.

15. Артерія (червоного кольору) та вена (синього кольору) підслизового шару.Б, В - будова ворсинки:

16. Бокалоподібна клітина (одноклітинна залоза). 17. Клітини призматичного епітелію. 18. Нервове волокно. 19. Центральний чумацький синус. 20. Мікрогемациркуляторне русло ворсинки, мережа кровоносних капілярів. 21. Власна платівка слизової оболонки. 22. Лімфатична судина. 23. Веннула. 24. Артеріола

Тонка кишка

Слизова(або борошна оболонка)складається з трьох шарів - епітеліальної, власної платівки та м'язової пластинки слизової оболонки (рис. 10-8). Епітеліальний шар представлений одношаровим циліндричним каемчатим епітелієм. Епітелій містить п'ять основних популяцій клітин: стовпчасті епітеліоцити, келихоподібні екзокриноцити, клітини Панета, або екзокриноцити з ацидофільними гранулами, ендокриноцити або К-клітини (клітини Кульчицького), а також M-клітини (з мікроскладками), що є модифікацією.

Епітелієм покриті ворсинкита сусідні з ними крипти.Він переважно складається з реабсорбуючих клітин, які на люмінальній мембрані несуть щіткову облямівку. Між ними розкидані келихоподібні клітини, що утворюють слиз, а також клітини Панета та різні ендокринні клітини. Клітини епітелію утворюються в результаті поділу епітелію крипт,

звідки вони мігрують 1-2 дні у напрямку кінчика ворсинки і відторгаються.

У ворсинках та криптах він представлений різними видами клітин. Епітелій ворсинокскладений чотирма типами клітин - головними клітинами, келихоподібними клітинами, ендокринними клітинами та клітинами Панета. Епітелій крипт- П'ять видів.

Основний вид клітин епітелію ворсинок Каємчасті ентероцити. У облямівних ентероцитів

епітелію ворсинок мембрана формує мікроворсинки, вкриті глікокаліксом, а він адсорбує ферменти, що беруть участь у пристінковому травленні. За рахунок мікроворсинок поверхня всмоктування збільшується у 40 разів.

М-клітини(клітини з мікроскладками) є різновидом ентероцитів.

Бокалоподібні ентероцитиепітелію ворсинок – одноклітинні слизові залози. Вони виробляють вуглеводно-протеїдні комплекси – муцини, що виконують захисну функцію та сприяють просуванню компонентів їжі в кишечнику.

Мал. 10-8. Морфогістологічне будова ворсинки та крипти тонкого кишечника

Товста кишка

Товста кишкаскладається зі слизової, підслизової, м'язової та серозної оболонок.

Слизова оболонка формує рельєф товстої кишки – складки та крипти. Ворсинки у товстій кишці відсутні. Епітелій слизової оболонки одношаровий циліндричний облямовий, і містить ті ж клітини, що і епітелій крипт тонкої кишки - облямові, келихоподібні ендокринні, безкаємчасті, клітини Панета (рис. 10-9).

Підслизова оболонка утворена пухкою волокнистою сполучною тканиною.

М'язова оболонка має два шари. Внутрішній циркулярний шар та зовнішній поздовжній шар. Поздовжній шар не суцільний, а утворює

три поздовжні стрічки. Вони коротші за кишку і тому кишка зібрана в «гармошку».

Серозна оболонка складається з пухкої волокнистої сполучної тканини та мезотелію і має випинання, що містять жирову тканину.

Основні відмінності стінки товстої кишки (рис. 10-9) від тонкої (рис. 10-8) – це: 1) відсутність у рельєфі слизової оболонки ворсинок. Причому крипти мають більшу, ніж у тонкій кишці, глибину; 2) наявність в епітелії великої кількості келихоподібних клітин та лімфоцитів; 3) наявність великого числа одиночних лімфоїдних вузликів та відсутність пейєрових бляшок у власній платівці; 4) поздовжній шар не суцільний, а формує три стрічки; 5) наявність випинань; 6) наявність жирових приважень у серозній оболонці.

Мал. 10-9. Морфогістологічне будова товстого кишечника

Електрична активність м'язових клітин шлунка та кишечника

Гладка мускулатура кишечника складається з маленьких, веретеноподібних клітин, що формують пучкиі утворюють поперечні зв'язки із сусідніми пучками. Усередині одного пучка клітини з'єднані одна з одною як механічно, і електрично. Завдяки таким електричним контактам потенціали дії поширюються (через міжклітинні щілинні контакти: gap junctions)на весь пучок (а не лише на окремі м'язові клітини).

Для м'язових клітин антрального відділу шлунка та кишечника зазвичай характерні ритмічні коливання мембранного потенціалу. (повільні хвилі)амплітудою 10-20 мВ та частотою 3-15/хв (рис. 10-10). У момент виникнення повільних хвиль м'язові пучки частково скорочені, тому стінка цих відділів шлунково-кишкового тракту перебуває у тонусі; це відбувається за відсутності потенціалів дії. Коли мембранний потенціал досягає порогового значення і перевищує його, відбувається генерація потенціалів дії, що йдуть з невеликим інтервалом один за одним. (Послідовність спайків).Генерація потенціалів дії обумовлена ​​Са 2+ -струмом (Са 2+ -каналів L-типу). Зростання концентрації Са 2+ у цитозолі запускає фазічні скорочення,які особливо виражені у дистальному відділі шлунка. Якщо величина мембранного потенціалу спокою наближається до величини порогового потенціалу (проте не досягає його; мембранний потенціал спокою зсувається у бік деполяризації), то потенціал повільних коливань починає

регулярно перевищувати граничне значення потенціалу. І тут спостерігається періодичність у виникненні послідовностей спайків. Гладка мускулатура скорочується щоразу, коли генерується послідовність спайків. Частота ритмічних скорочень відповідає частоті повільних коливань мембранного потенціалу. Якщо мембранний потенціал спокою клітин гладкої мускулатури ще більше наближається до порогового потенціалу, то зростає тривалість послідовностей спайків. Розвивається спазмгладкої мускулатури. Якщо ж мембранний потенціал спокою зсувається у бік негативніших значень (у бік гіперполяризації), то спайкова активність припиняється, а з нею припиняються і ритмічні скорочення. Якщо ж мембрана гіперполяризується ще більше, то знижується амплітуда повільних хвиль та м'язовий тонус, що зрештою веде до паралічу гладких м'язів (атонії).За рахунок яких іонних струмів виникають коливання мембранного потенціалу, поки не ясно; Очевидно одне, що нервова система впливає на коливання мембранного потенціалу. Клітини кожного пучка мускулатури мають одну, лише їм властиву частоту повільних хвиль. Оскільки сусідні пучки з'єднані один з одним за допомогою електричних міжклітинних контактів, пучок з більш високою частотою хвиль (водій ритму)буде нав'язувати цю частоту сусідньому пучку з нижчою частотою. Тонічне скорочення гладкої мускулатуринаприклад, проксимального відділу шлунка, обумовлено відкриванням Са 2+ -каналів іншого типу, які є хемозалежними, а не потенціалзалежними.

Мал. 10-10. Мембранний потенціал клітин гладкої мускулатури шлунково-кишкового тракту.

1. Доки хвилеподібно коливається мембранний потенціал клітин гладкої мускулатури (частота коливань: 10 хв -1) залишається нижче величини порогового потенціалу (40 мВ), потенціали дії (спайки) відсутні. 2. При викликаній (наприклад, розтягуванням або ацетилхоліном) деполяризації послідовність спайків генерується щоразу, коли пік хвилі мембранного потенціалу перевищує величину порогового потенціалу. За такими послідовностями спайків йдуть ритмічні скорочення гладкої мускулатури. 3. Спайки генеруються безперервно, якщо мінімальні значення коливань мембранного потенціалу лежать вище за порогове значення. Розвивається тривале скорочення. 4. Потенціали дії не генеруються при сильних зрушеннях мембранного потенціалу у бік деполяризації. 5. Гіперполяризація мембранного потенціалу викликає загасання повільних коливань потенціалу, і гладка мускулатура повністю розслаблюється: атонія

Рефлекси гастроентеральної нервової системи

Частина рефлексів шлунково-кишкового тракту є власними гастроентеральними (локальними) рефлексами,при яких сенсорний чутливий аферентний нейрон активує клітину нервового сплетення, що іннервує розташовані поряд з нею клітини гладких м'язів. Вплив на гладком'язові клітини може бути збуджуючим або гальмівним, залежно від того, який тип нейрона сплетення виявляється активованим (рис. 10-11 2, 3). Здійснення інших рефлексів залучає моторні нейрони, розташовані проксимальніше або дистальніше місця стимуляції. При перистальтичному рефлексі(наприклад, внаслідок розтягування стінки травної трубки) збуджується сенсорний нейрон

(рис. 10-11 1), який через гальмівний інтернейрон надає гальмівну дію на поздовжню мускулатуру відділів травної трубки, що лежать проксимальніше, і гальмівну дію на кільцеву мускулатуру (рис. 10-11 4). Одночасно дистальніше через збуджуючий інтернейрон активується поздовжня мускулатура (відбувається скорочення харчової трубки), а кільцева мускулатура розслабляється (рис. 10-11 5). При перистальтичному рефлексі запускається складна серія моторних подій, викликана розтягуванням м'язової стінки травної трубки (наприклад, стравоходу; рис. 10-11).

Пересування харчової грудки зміщує місце активації рефлексу дистальніше, що знову переміщає харчову грудку, результатом чого є безперервний транспорт у дистальному напрямку.

Мал. 10-11. Рефлекторні дуги рефлексів гастроентеральної нервової системи.

Порушення аферентного нейрона (світло-зелений) за рахунок хімічного або, як показано на картинці (1), механічного стимулу (розтягування стінки харчової трубки за рахунок харчової грудки) активує в найпростішому випадку тільки один збуджуючий (2) або тільки один моторний моторний або гальмівний нейрон (3). Рефлекси гастроентеральної нервової системи протікають все-таки зазвичай за складнішими схемами перемикання. При перистальтичному рефлексі, наприклад, нейрон, який збуджується при розтягуванні (світло-зелений), збуджує у висхідному напрямку (4) гальмівний інтернейрон (фіолетовий), який у свою чергу загальмовує збуджуючий мотонейрон (темнозелений), іннервує. гальмівного мотонейрону (червоний) кільцевої мускулатури (скорочення). Одночасно в низхідному напрямку (5) активується збуджуючий інтернейрон (синій), який через збуджуючі або, відповідно, гальмують мотонейрони в дистальній частині кишечнику, що лежать, викликає скорочення поздовжньої мускулатури і розслаблення кільцевої мускулатури

Парасимпатична іннервація шлунково-кишкового тракту

Іннервація шлунково-кишкового тракту здійснюється за допомогою вегетативної нервової системи (парасимпатична(Рис. 10-12) і симпатичнаіннервація - еферентні нерви), а також вісцеральних аферентів(аферентна іннервація). Парасимпатичні прегангліонарні волокна, що іннервують більшу частину травного тракту, приходять у складі блукаючих нервів. (N. vagus)з довгастого мозку та у складі тазових нервів (Nn. Pelvici)з крижового відділу спинного мозку. Парасимпатична система посилає волокна до збудливих (холінергічних) і гальмівних (пептидергічним) клітин міжм'язового нервового сплетення. Прегангліонарні симпатичні волокна починаються від клітин, що лежать у бічних рогах грудинно-поперекового відділу спинного мозку. Їхні аксони іннервують кровоносні судини кишечника або підходять до клітин нервових сплетень, надаючи гальмівну дію на їх збуджуючі нейрони. Вісцеральні аференти, що починаються в стінці шлунково-кишкового тракту, проходять у складі блукаючих нервів. (N. vagus),у складі нутрощових нервів (Nn. splanchnici)та тазових нервів (Nn. Pelvici)до довгастого мозку, симпатичних ганглій і до спинного мозку. За участю симпатичної та парасимпатичної нервових систем протікає безліч рефлексів шлунково-кишкового тракту, включаючи рефлекс розширення при наповненні та парез кишківника.

Хоча рефлекторні акти, що здійснюються нервовими сплетеннями шлунково-кишкового тракту, можуть протікати незалежно від впливу центральної нервової системи (ЦНС), проте вони знаходяться під контролем ЦНС, що забезпечує певні переваги: ​​(1) розташовані далеко один від одного частини травного тракту можуть швидко обмінюватися інформацією через ЦНС і тим самим координувати власні функції; (2) функції травного тракту можуть бути підпорядковані більш важливим інтересам організму; що, наприклад, у разі болю в животі, може навіть викликати усвідомлені відчуття.

Іннервація шлунково-кишкового тракту забезпечується вегетативними нервами: парасимпатичними та симпатичними волокнами та, крім того, аферентними волокнами, так звані вісцеральні аференти.

Парасимаптичні нервишлунково-кишкового тракту виходять із двох незалежних відділів ЦНС (рис. 10-12). Нерви, що обслуговують стравохід, шлунок, тонкий кишечник і висхідну ободочну кишку (а також підшлункову залозу, жовчний міхур і печінку), беруть свій початок від нейронів довгастого мозку (Medulla oblongata),аксони яких утворюють блукаючий нерв (N. vagus),тоді як іннервація інших відділів шлунково-кишкового тракту починається від нейронів крижового відділу спинного мозку,аксони яких утворюють тазові нерви (Nn. Pelvici).

Мал. 10-12. Парасимпатична іннервація шлунково-кишкового тракту

Вплив парасимпатичної нервової системи на нейрони м'язового сплетення

У всьому травному тракті парасимпатичні волокна активують клітини-мішені через нікотинові холінергічні рецептори: один вид волокон утворює синапси холінергічних збуджуючих,а інший тип - на пептидергічних (NCNA) гальмівнихклітинах нервових сплетень (рис. 10-13).

Аксони прегангліонарних волокон парасимпатичної нервової системи перемикаються в міжм'язовому нервовому сплетінні на збуджуючі холінергічні або гальмівні не-холінергічні-не-адренергічні (NCNA-ергічні) нейрони. Постгангліонарні адренергічні нейрони симпатичної системи діють у більшості випадків гальмуючи на нейрони сплетення, які стимулюють моторну та секреторну активність.

Мал. 10-13. Іннервація шлунково-кишкового тракту вегетативною нервовою системою

Симпатична іннервація шлунково-кишкового тракту

Прегангліонарні холінергічні нейрони симпатичної нервової системилежать в інтермедіолатеральних стовпах грудного та поперекового відділів спинного мозку(Рис. 10-14). Аксони нейронів симпатичної нервової системи виходять із грудного відділу спинного мозку через передні.

коріння і проходять у складі нутрощових нервів (Nn. splanchnici)до верхньому шийному гангліюі до превертебральним гангліям.Там відбувається перемикання на постгангліонарні норадренергічні нейрони, аксони яких утворюють синапси на холінергічних збудливих клітинах міжм'язового сплетення і через α-рецептори надають гальмуєвплив на ці клітини (див. рис. 10-13).

Мал. 10-14. Симпатична іннервація шлунково-кишкового тракту

Аферентна іннервація шлунково-кишкового тракту

У нервах, що забезпечують іннервацію шлунково-кишкового тракту, у відсотковому відношенні більше аферентних волокон, ніж еферентних. Закінчення сенсорних нервівє неспеціалізованими рецепторами. Одна група нервових закінчень локалізується у сполучній тканині слизової оболонки поруч із її м'язовим шаром. Передбачається, що вони виконують функцію хеморецепторів, але поки не ясно, які з речовин, що реабсорбуються в кишечнику, активують ці рецептори. Можливо, в їхній активації бере участь пептидний гормон (паракринна дія). Інша група нервових закінчень лежить усередині м'язового шару і має властивості механорецепторів. Вони реагують на механічні зміни, пов'язані зі скороченням і розтягуванням стінки травної трубки. Аферентні нервові волокна йдуть від шлунково-кишкового тракту або у складі нервів симпатичної або парасимпатичної нервової системи. Деякі аферентні волокна, що йдуть у складі симпатичних

нервів, утворюють у превертебральних гангліях синапси. Більша частина аферентів проходить через пре- і паравертебральні ганглії без перемикання (рис. 10-15). Нейрони аферентних волокон лежать у чутливих

спинальних гангліях задніх корінців спинного мозку,та його волокна входять у спинний мозок через задні коріння. Аферентні волокна, які проходять у складі блукаючого нерва, утворюють аферентну ланку рефлексів шлунково-кишкового тракту, що протікають за участю блукаючого парасимпатичного нерва.Дані рефлекси особливо важливі для координації моторної функції стравоходу та проксимального відділу шлунка. Чутливі нейрони, аксони яких йдуть у складі блукаючого нерва, локалізовані в Ganglion nodosum.Вони утворюють зв'язки з нейронами ядра одиночного шляху (Tractus Solitarius).Інформація, що передається ними, досягає прегангліонарних парасимпатичних клітин, локалізованих у дорзальному ядрі блукаючого нерва. (Nucleus dorsalis n. vagi).Аферентні волокна, які у тому числі проходять у складі тазових нервів (Nn. pelvici),беруть участь у рефлексі дефекації.

Мал. 10-15. Короткі та довгі вісцеральні аференти.

Довгі аферентні волокна (зелені), тіла клітин яких лежать у задніх корінцях спинального ганглія, проходять крізь пре-і паравертебральні ганглії без перемикання і потрапляють у спинний мозок, де вони або перемикаються на нейрони висхідних або низхідних шляхів, або в тому ж сегменті спинного мозку перемикаються на прегангліонарні вегетативні нейрони, як у латеральному проміжному сірому речовині (Substantia intermediolateralis) грудного відділу спинного мозку У коротких аферентів рефлекторна дуга замикається за рахунок того, що перемикання на симпатичні еферентні нейрони здійснюється вже в симпатичних гангліях

Основні механізми трансепітеліальної секреції

Вбудовані в люмінальну та базолатеральну мембрану білки-переносники, а також склад ліпідів цих мембран визначають полярність епітелію. Мабуть, найважливішим фактором, що визначає полярність епітелію, є наявність у базолатеральній мембрані клітин секретуючого епітелію. Na+/K+-ATФази (Na+/К+-«насос»),чутливою до оубаїну. Na + /К + -АТФаза перетворює хімічну енергію АТФ на електрохімічні градієнти Na + і К + , спрямовані в клітину або з клітини відповідно (Первинний активний транспорт).Енергія цих градієнтів може бути повторно використана для того, щоб транспортувати інші молекули та іони активно через клітинну мембрану проти їхнього електрохімічного градієнта. (Вторинний активний транспорт).Для цього потрібні спеціалізовані транспортні білки, так звані переносники,які або забезпечують одночасне перенесення Na + в клітину разом з іншими молекулами або іонами (котранспорт), або здійснюють обмін Na + на

інші молекули чи іони (антипорт). Секреція іонів у просвіт травної трубки породжує осмотичні градієнти, тому вода слідує за іонами.

Активна секреція калію

У клітинах епітелію К+ активно накопичується за допомогою розташованого в базолатеральній мембрані Na+-К+-насоса, а Na+ викачується з клітини (рис. 10-16). В епітелії, в якому не відбувається секреції К+, К+-канали знаходяться там же, де розташований насос (вторинне використання К+ на базолатеральній мембрані, див. рис. 10-17 та рис. 10-19). Простий механізм секреції До+ може бути забезпечений вбудовуванням численних К+-каналів у люмінальну мембрану (замість базолатеральної), тобто. у мембрану епітеліальної клітини з боку просвіту травної трубки. У такому разі накопичений у клітині К+ виходить у просвіт травної трубки (пасивно; рис. 10-16), а аніони слідують за К+, внаслідок чого виникає осмотичний градієнт, тому вода виділяється у просвіт травної трубки.

Мал. 10-16. Трансепітеліальна секреція KCl.

Na +/К + -АТФаза, локалізована в базолатеральній клітинній мембрані, при використанні 1 моль АТФ «викачує» з клітини 3 моля іонів Na + і «закачує» в клітину 2 моля К +. У той час як Na + входить у клітину черезNa +-канали, розташовані в базолатеральній мембрані, К + -іони залишають клітину через К + -канали, локалізовані в люмінальній мембрані. В результаті переміщення К+ через епітелій встановлюється позитивний у просвіті травної трубки трансепітеліальний потенціал, внаслідок чого іони Cl – міжклітинно (через щільні контакти між епітеліальними клітинами) теж спрямовуються у просвіт травної трубки. Як показують стехіометричні значення малюнку, на 1 моль АТФ виділяється 2 моля До +

Трансепітеліальна секреція NaHCO 3

Більшість епітеліальних клітин, що секретують, спочатку секретують аніон (наприклад, HCO 3 -). Рушійною силою цього транспорту є електрохімічний градієнт Na+, спрямований з екстраклітинного простору в клітину, який встановлюється завдяки механізму первинного активного транспорту Na + -К + -насосом. Потенційна енергія градієнта Na+ використовується білками-переносниками, причому Na+ переноситься через клітинну мембрану в клітину разом з іншим іоном або молекулою (котранспорт) або обмінюватися на інший іон або молекулу (антипорт).

Для секреції HCO 3 -(наприклад, у протоках підшлункової залози, в залозах Бруннера або жовчних протоках) необхідний Na + /Н + -обмінник у базолатеральній клітинній мембрані (рис. 10-17). Іони Н + за допомогою вторинного активного транспорту виводяться з клітини, в результаті в ній залишаються іони ВІН - які взаємодіють з СО 2 з утворенням НСО 3 - . У ролі каталізатора у процесі виступає карбоангидраза. НСО 3, що утворився - виходить з клітини в напрямку просвіту шлунково-кишкового тракту або через канал (рис. 10-17), або за допомогою білка-переносника, що здійснює обмін С1 - / НСО 3 - . Ймовірно, у протоці підшлункової залози активні обидва механізми.

Мал. 10-17. Трансепітеліальна секреція NaHCO 3 стає можливою тоді, коли H + -іони активно виводяться з клітини через базолатеральну мембрану. За це відповідає білок-переносник, який за механізмом активного вторинного транспорту забезпечує перенесення іонів H+. Рушійна сила цього процесу - хімічний градієнт Na +, що підтримується Na + / K + -ATФазою. (На відміну від рис. 10-16 через базолатеральну мембрану з клітини через K + -канали виходять іони K + , що надходять в клітину в результаті роботи Na + / K + -ATФази). На кожен іон H + залишає клітину, залишається один іон OH - , який зв'язується з CO 2 , утворюючи HCO 3 - . Ця реакція каталізується карбоангідразою. HCO 3 - дифундує через аніонні канали в просвіт протоки, що призводить до виникнення трансепітеліального потенціалу, при якому вміст просвіту протоки заряджено негативно по відношенню до інтерстиціуму. Під дією такого трансепітеліального потенціалу іони Na+ через щільні контакти між клітинами спрямовуються у просвіт протоку. Кількісний баланс показує, що секрецію 3 моль NaHCO 3 витрачається 1 моль ATФ

Трансепітеліальна секреція NaCl

Більшість епітеліальних клітин, що секретують, спочатку секретують аніон (наприклад, Cl -). Рушійною силою цього транспорту є електрохімічний градієнт Na + , спрямований з екстраклітинного простору в клітину, який встановлюється завдяки механізму первинного активного транспорту Na + -К + -насосом. Потенційна енергія градієнта Na+ використовується білками-переносниками, причому Na+ переноситься через клітинну мембрану в клітину разом з іншим іоном або молекулою (котранспорт) або обмінюється на інший іон або молекулу (антипорт).

Схожий механізм відповідає за первинну секрецію Cl - , яка забезпечує рушійними силами процес секреції рідини в кінцевих

відділах слинних залоз рота, в ацинусах підшлункової залози, а також у слізних залозах. Замість обмінника Na + / H + в базолатеральній мембраніепітеліальних клітин цих органів локалізований переносник, що забезпечує сполучене перенесення Na + -К + -2Сl - (котранспорт;Мал. 10-18). Цей переносник використовує градієнт Na + для (вторинного активного) накопичення Cl – у клітині. З клітини Cl може пасивно виходити через іонні канали люмінальної мембрани в просвіт протоки залози. При цьому виникає негативний у просвіті протоки трансепітеліальний потенціал, і Na + спрямовується у просвіт протоки: у цьому випадку через щільні контакти між клітинами (міжклітинний транспорт). Висока концентрація NaCl у просвіті протоки стимулює струм води осмотичним градієнтом.

Мал. 10-18. Варіант трансепітеліальної секреції NaCl, який потребує активного накопичення Cl – у клітині. У шлунково-кишковому тракті за це відповідають принаймні два механізми (див. також рис. 10-19), для одного з яких необхідний локалізований у базолатеральній мембрані переносник, що забезпечує одночасне перенесення Na + -2Cl - -K + через мембрану (котранспорт ). Він працює під дією хімічного градієнта Na+, який, у свою чергу, підтримується Na+/K+-ATФазою. Іони K+ потрапляють у клітину як за допомогою механізму котранспорту, так і за допомогою Na+/K+-ATФази та виходять із клітини через базолатеральну мембрану, а Cl – залишає клітину через канали, локалізовані в люмінальній мембрані. Імовірність їхнього відкривання підвищується завдяки цAMФ (тонкий кишечник) або цитозольному Ca 2+ (кінцеві відділи залоз, ацинуси). Виникає трансепітеліальний потенціал негативний у просвіті протоки, що забезпечує міжклітинну секрецію Na +. Кількісний баланс показує, що на 1 моль ATФ виділяється 6 моль NaCl

Трансепітеліальна секреція NaCl (варіант 2)

Цей інший механізм секреції спостерігається в клітинах ацинуса підшлункової залози, які

мають два переносники, локалізовані в базолатеральній мембрані і забезпечують іонні обміни Na ​​+ /Н + і С1 - /НСО 3 - (антипорт; рис. 10-19).

Мал. 10-19. Варіант трансепітеліальної секреції NaCl (див. також рис. 10-18) який починається з того, що за допомогою базолатерального Na + /Н + -обмінника (як на рис. 10-17) іони HCO 3 - накопичуються в клітці. Однак пізніше цей HCO 3 - (на відміну від рис. 10-17) залишає клітину за допомогою переносника Cl - HCO 3 - (антипорт), розташованого на базолатеральній мембрані. Як наслідок Cl – у результаті («третинного») активного транспорту потрапляє в клітину. Через Cl-канали, розташовані в люмінальній мембрані, Cl-виходить з клітини в просвіт протоки. В результаті в просвіті протоки встановлюється трансепітеліальний потенціал, при якому вміст просвіту протоки несе негативний заряд. Na + під впливом трансепітеліального потенціалу спрямовується у просвіток протоки. Енергетичний баланс: тут за 1 моль використаної ATФ виділяється 3 моль NaCl, тобто. вдвічі менше, ніж у випадку механізму, описаного на рис. 10-18 (DPC = дифеніламінкарбоксилат; SITS = 4-ацетаміно-4"-ізотіоціан-2,2"-дисульфонстилбен)

Синтез секретованих білків у шлунково-кишковому тракті

Певні клітини синтезують білки як для потреб, а й у секреції. Матрична РНК (mRNA) для синтезу експортних білків несе як інформацію про амінокислотної послідовності білка, а й включеної спочатку сигнальної послідовності амінокислот. Сигнальна послідовність забезпечує попадання білка, що синтезується на рибосомі, в порожнині шорсткого ендоплазматичного ретикулуму (RER). Після відщеплення сигнальної послідовності амінокислот, білок потрапляє в комплекс Гольджі і, нарешті - в вакуолі, що конденсують, і зрілі запасають гранули. При необхідності він викидається із клітини внаслідок екзоцитозу.

Перший етап будь-якого синтезу білка - надходження амінокислот до базолатеральної частини клітини. За допомогою аміноацил-tRNA-синтетази амінокислоти прикріплюються до відповідної транспортної РНК (tRNA), яка доставляє їх до місця синтезу білка. Синтез білка здійснює

вдається на рибосомах,які «зчитують» з матричної РНК інформацію про послідовність амінокислот у білку (Трансляція). mRNA для білка, призначеного на експорт (або для вбудовування в клітинну мембрану), несе не тільки інформацію про послідовність амінокислот пептидного ланцюжка, але й підключену спочатку mRNA інформацію про сигнальної послідовності амінокислот (сигнальний пептид)Довжина сигнального пептиду становить близько 20 залишків амінокислот. Після того, як сигнальний пептид буде готовий, він відразу ж зв'язується з цитозольною молекулою, що розпізнає сигнальні послідовності - SRP(Signal recognition particle). SRP блокує синтез білка до тих пір, поки весь рибосомальний комплекс не закріпиться на SRP-рецептор(Причальний білок) шорсткого цитоплазматичного ретикулуму (RER).Після цього синтез починається знову, причому білок виділяється не в цитозоль і через пору потрапляє в порожнини RER (рис. 10-20). Після закінчення трансляції сигнальний пептид відщеплюється пептидазою, розташованої в мембрані RER, і новий білковий ланцюжок готовий.

Мал. 10-20. Синтез білка, призначеного на експорт, у клітині, що виділяє білки.

1. Рибосома зв'язується з ланцюжком mRNA, і кінець синтезованого пептидного ланцюжка починає виходити з рибосоми. Сигнальна послідовність амінокислот (сигнальний пептид) білка, призначеного на експорт, зв'язується з молекулою, що розпізнає сигнальні послідовності (SRP, signal recognition particle). SRP блокує у рибосомі позицію (ділянка А), до якої під час синтезу білка підходить tRNA з прикріпленою амінокислотою. 2. В результаті трансляція припиняється, і (3) SRP разом з рибосомою зв'язується з SRP-рецептором, розташованим на мембрані шорсткого ендоплазматичного ретикулума (RER), так що кінець пептидного ланцюжка виявляється в (гіпотетичній) порі мембрани RER. 4. SRP відщеплюється 5. Трансляція може продовжуватися, і пептидний ланцюжок зростає в порожнині RER: транслокація

Секреція білків у шлунково-кишковому тракті

концентрується. Такі вакуолі перетворюються на зрілі секреторні гранули,які збираються у люмінальній (апікальній) частині клітини (рис. 10-21 А). З цих гранул білок вивільняється в екстраклітинний простір (наприклад, просвіт ацинуса) за рахунок того, що мембрана гранули зливається з клітинною мембраною і при цьому розривається: екзоцитоз(Рис. 10-21 Б). Екзоцитоз є постійно поточним процесом, проте вплив нервової системи чи гуморальна стимуляція можуть його прискорити.

Мал. 10-21. Секреція білка, призначеного на експорт, у клітині, що виділяє білки.

А- типова екзокринна клітка, що секретує білокмістить у базальній частині клітини щільно упаковані шари шорсткого ендоплазматичного ретикулуму (RER), на рибосомах якого синтезуються білки, що експортуються (див. рис. 10-20). На гладких кінцях RER відокремлюються везикули, що містять білки, які потрапляють до cis-області апарату Гольджі (посттрансляційна модифікація), від trans-областей якого відокремлюються вакуолі, що конденсують. Нарешті, з апікального боку клітини лежать численні зрілі секреторні гранули, готові до екзоцитозу (панель Б). Б- На малюнку продемонстрований екзоцитоз. Три нижніх, оточених мембраною везикули (секреторна гранула; панель А) поки що лежать вільно у цитозолі, тоді як везикула зліва вгорі прилягає до внутрішньої сторони плазматичної мембрани. Мембрана везикули праворуч зверху вже злилася з плазматичною мембраною, і вміст везикули виливається в просвіток протоки

Синтезований у порожнині RER білок упаковується у невеликі везикули, які відокремлюються від RER. Везикули, що містять білок, підходять до комплексу Гольджіта зливаються з його мембраною. У комплексі Гольджі пептид модифікується. (Посттрансляційна модифікація),наприклад, гліколізується і залишає потім комплекс Гольджі всередині конденсуючих вакуолей.У них білок знову модифікується і

Регуляція процесу секреції у шлунково-кишковому тракті

Екзокринні залози травного тракту, що лежать поза стінками стравоходу, шлунка та кишечника, іннервуються еферентами як симпатичної, так і парасимпатичної нервової системи. Залози у стінці травної трубки іннервуються нервами підслизового сплетення. Епітелій слизової оболонки та вбудовані в нього залози містять ендокринні клітини, які вивільняють гастрин, холецистокінін, секретин, GIP (glucose-dependent insuli-releasing peptide)та гістамін. Після викиду в кров ці речовини регулюють та координують моторику, секрецію та перетравлення у шлунково-кишковому тракті.

Багато, можливо навіть усі, секреторні клітини у стані спокою секретують у невеликих кількостях рідини, солі та білки. На відміну від реабсорбуючого епітелію, в якому транспорт речовин залежить від градієнта Na+, що забезпечується активністю Na+/К+-АТФазою базолатеральної мембрани, рівень секреції може бути значно збільшений у разі потреби. Стимуляція секреціїможе здійснюватися як нервовою системою,так і гуморально.

У всьому шлунково-кишковому тракті між епітеліальними клітинами розкидані клітини, які синтезують гормони. Вони вивільняють цілу низку сигнальних речовин: деякі з яких по кровоносному руслу транспортуються до своїх клітин-мішеней (ендокринна дія),інші ж – парагормони – діють на сусідні з ними клітини (паракринна дія).Гормони впливають як на клітини, що у процесі секреції різних речовин, а й у гладку мускулатуру шлунково-кишкового тракту (стимулюють її активність чи гальмують). Крім того, гормони можуть чинити на клітини шлунково-кишкового тракту трофічну або антитрофічну дію.

Ендокринні клітинишлунково-кишкового тракту мають форму пляшки, при цьому вузька частина має мікроворсинки і спрямована в бік просвіту кишечника (рис. 10-22 А). На відміну від епітеліальних клітин, що забезпечують транспорт речовин, у базолатеральної мембрани ендокринних клітин можна виявити гранули з білками, які беруть участь у процесах транспорту в клітину та декарбоксилювання речовин-попередників амінів. Ендокринні клітини синтезують у тому числі біологічно активний 5-гідрокситримптамін.Такі

ендокринні клітини називаються APUD (Amine precursor uptake and decarboxylation)клітинами, оскільки всі вони містять переносники, необхідні для захоплення триптофану (і гістидину), та ферменти, що забезпечують декарбоксилювання триптофану (і гістидину) до триптаміну (і гістаміну). Загалом є принаймні 20 сигнальних речовин, що утворюються в клітинах ендокринних шлунка і тонкого кишечника.

Гастрін,взятий як приклад, синтезується та вивільняється З(astrin)-Клітками.Дві третини G-клітин знаходиться в епітелії, що вистилає антральний відділ шлунка, і одна третина - в мукозному шарі дванадцятипалої кишки. Гастрин існує у двох активних формах G34і G17(Цифри в назві означають кількість амінокислотних залишків, що становлять молекулу). Обидві форми відрізняються одна від одної місцем синтезу в травному тракті та біологічним часом напіврозпаду. Біологічна активність обох форм гастрину обумовлена C-кінцем пептиду,-Try-Met-Asp-Phe(NH2). Ця послідовність амінокислотних залишків міститься також у синтетичному пентагастрині, BOC-β-Ala-TryMet-Asp-Phe(NH 2), який вводиться в організм для діагностики секреторної функції шлунка.

Стимулом для вивільненнягастрину в кров є насамперед присутність продуктів розщеплення білків у шлунку або у просвіті дванадцятипалої кишки. Еферентні волокна блукаючого нерва також стимулюють вивільнення гастрину. Волокна парасимпатичної нервової системи активують G-клітини не безпосередньо, а через проміжні нейрони, які вивільняють GPR(Gastrin-Releasing Peptide).Вивільнення гастрину в антральному відділі шлунка загальмовується, коли значення pH шлункового соку знижується до рівня менше 3; таким чином виникає негативна петля зворотного зв'язку, за допомогою якої припиняється надто сильна або надто тривала секреція шлункового соку. З одного боку, низький рівень pH прямо гальмує G-клітиниантрального відділу шлунка, а з іншого боку, стимулює розташовані по сусідству D-клітини,які вивільняють соматостатин (SIH).Згодом соматостатин має гальмівну дію на G-клітини (паракринну дію). Ще одна можливість для гальмування секреції гастрину полягає в тому, що волокна блукаючого нерва можуть стимулювати секрецію соматостатину з D-клітин за допомогою CGRP(Calcitonin gene-related peptide)-ергічних інтернейронів (рис. 10-22 Б).

Мал. 10-22. Регулювання секреції.

А- ендокринна клітина шлунково-кишкового тракту. Б- регуляція секреції гастрину в антральному відділі шлунка

Реабсорбція натрію у тонкому кишечнику

Головними відділами, де відбуваються процеси реабсорбції(або в російській термінології всмоктування)у шлунково-кишковому тракті, є худа кишка, клубова кишка та верхній відділ товстої кишки. Специфіка худої кишки та клубової кишки полягає в тому, що поверхня їх люмінальної мембрани збільшена більш ніж у 100 разів за рахунок кишкових ворсинок та високої щіткової облямівки.

Механізми, за допомогою яких реабсорбуються солі, вода та поживні речовини, схожі на ниркові. Транспорт речовин через клітини епітелію шлунково-кишкового тракту залежить від активності Na+/К+-АТФази або Н+/К+-АТФази. Різне вбудовування переносників та іонних каналів у люмінальну та/або базолатеральну клітинну мембрану визначає, яка речовина реабсорбуватиметься з просвіту травної трубки або секретуватиметься в неї.

Для тонкого та товстого кишечника відомо кілька механізмів всмоктування.

Для тонкої кишки переважно механізми всмоктування, представлені на рис. 10-23 А та

Мал. 10-23 ст.

Механізм 1(рис. 10-23 А) локалізовано насамперед у худій кишці. Na+ -іони перетинають тут щіткову облямівку за допомогою різних білків-переносників,які використовують енергію (електрохімічного) градієнта Na+, направленого в клітину, для реабсорбції глюкози, галактози, амінокислот, фосфату, вітамінівта інших речовин, тому ці речовини потрапляють у клітину внаслідок (вторинного) активного транспорту (котранспорт).

Механізм 2(рис. 10-23 Б) властивий худої кишці та жовчному міхурі. Він заснований на одночасної локалізації двох переносниківу люмінальній мембрані, що забезпечують обміни іонів Na + / H +і Cl - /HCO 3 - (антипорт),що дозволяє реабсорбувати NaCl.

Мал. 10-23. Реабсорбція (всмоктування) Na+ у тонкому кишечнику.

А- пов'язана реабсорбція Na + , Cl - і глюкози в тонкому кишечнику (передусім у худій кишці). Направлений у клітину електрохімічний градієнт Na+, який підтримується Na+/ K + -АТФазою, служить рушійною силою для люмінального переносника (SGLT1), за допомогою якого механізмом вторинного активного транспорту Na + і глюкоза надходять у клітину (котранспорт). Оскільки Na+ має заряд, а глюкоза нейтральна, то люмінальна мембрана деполяризується (електрогенний транспорт). Вміст травної трубки набуває негативного заряду, який сприяє реабсорбції Cl - через щільні міжклітинні контакти. Глюкоза залишає клітину через базолатеральну мембрану механізмом полегшеної дифузії (переносник глюкози GLUT2). В результаті на один витрачений моль АТФ реабсорбується 3 молячи NaCl і 3 молячи глюкози. Механізми реабсорбції нейтральних амінокислот та цілого ряду органічних речовин схожі на описаний для глюкози.Б- реабсорбція NaCl за рахунок паралельної активності двох переносників люмінальної мембрани (худа кишка, жовчний міхур). Якщо мебрану клітини поруч вбудовані переносник, здійснює обмін Na + /Н + (антипорт), і переносник, який би обмін Cl - /HCO 3 - (антипорт), то результаті їх роботи іони Na ​​+ і Cl - накопичуватимуться у клітині. На відміну від секреції NaCl, коли обидва переносники розташовані на базолатеральній мембрані, в даному випадку обидва переносники локалізовані в люмінальній мембрані (реабсорбція NaCl). Хімічний градієнт Na+ є рушійною силою секреції Н+. Іони Н+ виходять у просвіт травної трубки, а в клітині залишаються іони ОН-, які реагують з CO2 (каталізатором реакції є карбоангідраза). У клітині накопичуються аніони HCO 3 - , хімічний градієнт яких забезпечує рушійною силою переносник, що транспортує Cl - клітину. Cl - залишає клітину через базолатеральні Cl -канали. (У просвіт травної трубки Н + і HCO 3 - реагують один з одним з утворенням Н 2 Про та CO 2). В даному випадку реабсорбується 3 моль NaCl на 1 моль АТФ

Реабсорбція натрію в товстому кишечнику

Механізми, за допомогою яких відбувається всмоктування у товстому кишечнику, дещо відрізняється від механізмів, що мають місце у тонкому кишечнику. Тут також можна розглянути два механізми, що переважають у цьому відділі, що проілюстровано на рис. 10-23 як механізм 1 (рис. 10-24 А) та механізм 2 (рис. 10-24 Б).

Механізм 1(рис. 10-24 А) переважає у проксимальному відділі товстого кишківника.Суть його полягає в тому, що Na+ потрапляє в клітину через люмінальні Na+-канали.

Механізм 2(Рис. 10-24 Б) представлений в товстому кишечнику завдяки К + /Н + -АТФазі, розташованої на люмінальній мембрані, первинноактивно реабсорбуються іони К + .

Мал. 10-24. Реабсорбція (всмоктування) Na+ у товстому кишечнику.

А- реабсорбція Na+ через люмінальні Na +-канали (насамперед у проксимальному відділі товстого кишечника). За направленим у клітину градієнту іони Na +можуть реабсорбуватися, беручи участь у механізмах вторинного активного транспорту за допомогою переносників (котранспорт або антипорт), і пасивно входити в клітину черезNa +-канали (ENaC = Epithelial Na +Channel), локалізованими у люмінальній клітинній мембрані. Так само, як і на рис. 10-23 А цей механізм надходження Na + в клітину є електрогенним, тому і в даному випадку вміст просвіту харчової трубки заряджається негативно, що сприяє реабсорбції Cl - через щільні міжклітинні контакти. Енергетичний баланс становить, як і рис. 10-23 А, 3 молячи NaCl на 1 моль АТФ.Б- робота Н+/К+-АТФази сприяє секреції іонів Н+ та реабсорбціїіонів K+ за механізмом первинного активного транспорту (шлунок, товстий кишечник). За рахунок цього «насоса» мембрани обкладувальних клітин шлунка, що потребує енергії АТФ, Н + -іони накопичуються в просвіті травної трубки у дуже високих концентраціях (цей процес гальмується омепразолом). Н+/К+-АТФази в товстому кишечнику сприяє реабсорбції KHCO 3 (гальмується оубаїном). На кожен секретований іон Н+ у клітині залишається іон OH - , який реагує з CO 2 (каталізатором реакції є карбоангідразу) з утворенням HCO 3 - . HCO 3 - виходить з клітини обкладки через базолатеральну мембрану за допомогою переносника, що забезпечує обмін Cl - /HCO 3 - (антипорт; тут не показаний), вихід HCO 3 - з клітини епітелію товстого кишечника здійснюється через HCO^-канал. На 1 моль реабсорбируемого KHCO 3 витрачається 1 моль АТФ, тобто. мова йде про досить дорогий процес. В даному випадкуNa +/К + -АТФаза не відіграє значної ролі в даному механізмі, тому не можна виявити стехіометричну залежність між кількістю витраченої АТФ і кількостями перенесених речовин

Екзокринна функція підшлункової залози

Підшлункова залозамає екзокринним апаратом(поряд з ендокринною частиною),який складається з гроноподібних кінцевих ділянок - ацинусів(Долік). Вони розташовані на кінцях розгалуженої системи проток, епітелій яких виглядає порівняно однотипно (рис. 10-25). У порівнянні з іншими екзокринними залозами в підшлунковій залозі особливо помітна повна відсутність міоепітеліальних клітин. Останні в інших залозах підтримують кінцеві ділянки під час секреції, коли тиск у вивідних протоках зростає. Відсутність міоепітеліальних клітин у підшлунковій залозі означає, що ацинарні клітини під час секреції легко лопаються, тому певні ферменти, призначені на експорт у кишечник, потрапляють в інтерстиціум підшлункової залози.

Екзокринні відділи підшлункової залози

виділяють з клітин часточок травні ферменти, які розчинені в рідині з нейтральним pH і збагаченою іонами Cl - , а з

клітин вивідних проток - вільну від білків лужну рідину. До травних ферментів відносяться амілази, ліпази та протеази. Бікарбонат у секреті клітин вивідних проток необхідний для нейтралізації соляної кислоти, яка надходить із хімусом зі шлунка в дванадцятипалу кишку. Ацетилхолін із закінчень блукаючого нерва активує секрецію в клітинах часточок, тоді як секреція клітин у вивідних протоках стимулюється насамперед секретином, синтезованим у S-клітинах слизової оболонки тонкого кишечника. За рахунок модуляторного впливу на холінергічну стимуляцію холецистокінін (ССК) впливає на ацинарні клітини, внаслідок чого їхня секреторна активність посилюється. Холецистокінін також стимулює вплив на рівень секрецію клітин епітелію протоки підшлункової залози.

Якщо відтік секрету утруднений, як із муковісцидозі (цистичний фіброз); якщо сік підшлункової залози особливо тягучий; або коли вивідна протока звужена в результаті запалення або відкладень, це може призводити до запалення підшлункової залози (панкреатит).

Мал. 10-25. Будова екзокринної частини підшлункової залози.

На нижній частині малюнка схематично відображено уявлення про розгалужену систему проток, що існувало до теперішнього часу, на кінцях яких розташовані ацинуси (кінцеві ділянки). На збільшеному зображенні видно, що ацинус насправді є мережею з'єднаних один з одним секреторних канальців. Позадолькова протока з'єднана через тонку внутрішньодолькову протоку з такими секреторними канальцями

Механізм секреції бікарбонатів клітинами підшлункової залози

Підшлункова залоза виділяє близько 2 літрів рідини на день. Під час перетравлення рівень секреції зростає у багато разів у порівнянні зі станом спокою. У спокої, натщесерце, рівень секреції становить 0,2-0,3 мл/хв. Після їди рівень секреції зростає до 4-4,5 мл/хв. Таке збільшення швидкості секреції у людини є досягненням перш за все епітеліальних клітин вивідних проток. У той час, як ацинуси виділяють нейтральний багатий на хлорид сік з розчиненими в ньому травними ферментами, епітелій вивідних проток постачає лужну рідину з високою концентрацією бікарбонату (рис. 10-26), яка у людини становить більше 100 ммоль. В результаті змішування цього секрету з хімусом рН, що містить НС1, піднімається до значень, при яких травні ферменти максимально активовані.

Що швидкість секреції підшлункової залози, то вище концентрація бікарбонатув

соку підшлункової залози. При цьому концентрація хлоридуведе себе як дзеркальне відображення концентрації бікарбонату, тому сума концентрацій обох аніонів за всіх рівнів секреції залишається однаковою; вона дорівнює сумі іонів К+ та Na+, концентрації яких змінюються так само незначно, як і ізотонічність соку підшлункової залози. Такі співвідношення концентрацій речовин у соку підшлункової залози можуть бути пояснені тим, що в підшлунковій залозі виділяються дві ізотонічні рідини: одна багата NaCl (ацинуси), а інша багата NaНСО 3 (протоки, що виводять) (рис. 10-26). У стані спокою і ацинуси, і протоки підшлункової залози виділяють незначну кількість секрету. Однак у спокої переважає секреція ацинусів, внаслідок чого кінцевий секрет багатий на С1 - . При стимуляції залози секретиномрівень секреції епітелію протоки збільшується. У зв'язку з цим одночасно знижується концентрація хлориду, оскільки сума аніонів не може перевищувати (постійну) суму катіонів.

Мал. 10-26. Механізм секреції NaHCO 3 в клітинах протоки підшлункової залози схожий на NaНС0 3 -секрецію в кишечнику, оскільки він також залежить від локалізованої на базолатеральній мембрані Na+/K+-АТФази та білка переносника, що здійснює обмін іонів Na+/H+ (антипорт) через базолатеральну мембрану. Однак у даному випадку HCO 3 - потрапляє в протоку залози не через іонний канал, а за допомогою білка-переносника, що забезпечує аніонний обмін. Для підтримки його роботи підключений паралельно Cl-канал повинен забезпечувати рециркуляцію іонів Cl-. Цей Сl - канал (CFTR = Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator) дефектний у пацієнтів із муковісцидозом (=Cystic Fibrosis), що робить секрет підшлункової залози більш тягучим і бідним на HCO 3 - . Рідина в протоці залози заряджається негативно по відношенню до інтерстиціальної в результаті виходу з клітини Cl - в просвіт протоку (і проникнення K+ в клітину через базолатеральну мембрану), що сприяє пасивній дифузії Na+ в протоку залози між щільними міжклітинними контактами. Високий рівень секреції HCO 3 - можливий, мабуть, тому, що HCO 3 - вторинно-активно транспортується в клітину за допомогою білка-переносника, що здійснює сполучений транспорт Na + -HCO 3 - (симпорт; білок-переносник NBC, на малюнку не зображений; білок-переносник SITS)

Склад та властивості ферментів підшлункової залози

На відміну від клітин протоки, ацинарні клітини виділяють травні ферменти(Табл. 10-1). Крім того, ацинуси постачають неферментативні білки,такі як імуноглобуліни та глікопротеїни. Травні ферменти (амілази, ліпази, протеази, DNази) необхідні нормального перетравлення складових частин їжі. Існують дані,

що набір ферментів змінюється залежно від складу їжі. Підшлункова залоза, щоб захистити себе від самоперетравлення своїми протеолітичними ферментами, виділяє їх у формі неактивних попередників. Так трипсин, наприклад, секретується як трипсиногена. Як додатковий захист сік підшлункової залози містить інгібітор трипсину, який запобігає його активації всередині секреторних клітин.

Мал. 10-27. Властивості найважливіших травних ферментів підшлункової залози, що виділяються ацинарними клітинами, та ацинарних неферментативних білків (табл. 10-1)

Таблиця 10-1. Ферменти підшлункової залози

* Багато травних ферментів підшлункової залози існують у двох і більше формах, які відрізняються один від одного відносними молекулярними масами, оптимальними значеннями pH та ізоелектричними точками

** Класифікаційна система Enzyme Commission, International Union of Biochemistry

Ендокринна функція підшлункової залози

Острівцевий апаратпредставляє ендокринну частину підшлункової залозиі становить лише 1-2% тканини переважно екзокринної її частини. З них близько 20% - -клітини,у яких утворюється глюкагон, 60-70% становлять β -клітини,які виробляють інсулін та амілін, 10-15% - δ -клітини,які синтезують соматостатин, що пригнічує секрецію інсуліну та глюкагону. Ще один тип клітин - F-клітинивиробляє панкреатичний поліпептид (інша назва – ПП-клітини), який можливо є антагоністом холецистокініну. Зрештою, існують і G-клітини, що виробляють гастрин. Швидку модуляцію вивільнення гормонів у кров забезпечує локалізація цих ендокринно-активних клітин у союзі з острівцями Лангерганса (названими

так на честь відкривача - німецького студента-медика), що дозволяє здійснювати паракринний контрольта додатковий прямий внутрішньоклітинний транспорт речовин-передавачів та субстратів через численні Gap Junctions(Щільні міжклітинні контакти). Оскільки V. pancreaticaвпадає у ворітну вену, концентрація всіх гормонів підшлункової залози в печінці, найважливішому для обміну речовин органі, у 2-3 рази вище, ніж у решті судинної системи. При стимуляції це співвідношення зростає у 5-10 разів.

В цілому, ендокринні клітини виділяють два ключові для регуляції вуглеводневого обмінугормону: інсуліні глюкагон.Секреція цих гормонів головним чином залежить від концентрації глюкози у кровіта модулюється соматостатином,третім за значимістю гормоном острівців, разом із гастроінтестинальними гормонами і автономної нервової системою.

Мал. 10-28. Острівець Лангерганса

Глюкагон та інсулін-гормони підшлункової залози

Глюкагонсинтезується в α -Клітках.Глюкагон складається з єдиного ланцюга із 29 амінокислот і має молекулярну масу 3500 Dа (рис. 10-29 А, Б). Його амінокислотна послідовність гомологічна деяким гастроінтестинальним гормонам, таким як секретин, вазоактивний інтестинальний пептид (VIP) та GIP. З еволюційної точки зору це дуже старий пептид, який зберіг не тільки свою форму, але й деякі важливі функції. Глюкагон синтезується через препрогормон у α-клітинах острівців підшлункової залози. Подібні з глюкагоном пептиди у людини також додатково утворюються у різних клітинах кишечника. (Ентероглюкагонабо GLP 1). Посттрансляційне розщеплення проглюкагону у різних клітинах кишечника і підшлункової залози відбувається по-різному, отже утворюється низку пептидів, функції яких ще з'ясовані. Глюкагон, що циркулює в крові, приблизно на 50% пов'язаний з білками плазми; цей, так званий великий глюкагон плазми,біологічно не активний.

Інсулінсинтезується у β -Клітках.Інсулін складається з двох пептидних ланцюжків, А-ланцюжка з 21 і В-ланцюжка з 30 амінокислот; його молекулярна маса становить близько 6000 Dа. Обидва ланцюги пов'язані між собою дисульфідними містками (рис. 10-29) і утворені з попередника, проінсулінув результаті протеолітичного відщеплення С-ланцюга (зв'язуючий пептид). Ген для синтезу інсуліну локалізовано в 11-й хромосомі людини (рис. 10-29 Г). За допомогою відповідної мРНК в ендоплазматичному ретикулумі (ER) синтезується препроінсулінз молекулярною масою 11500 Dа. В результаті відділення сигнальної послідовності та утворення дисульфідних містків між ланцюжками А, В і С з'являється проінсулін, який в мікровези-

кулах транспортується до апарату Гольджі. Там відбувається відщеплення С-ланцюжка від проінсуліну та утворення цинк-інсулінових-гексамерів - форми, що запасає, в «зрілих» секреторних гранулах. Уточнимо, що інсулін різних тварин і людини відрізняється не тільки за амінокислотним складом, а й по α-спіралі, яка зумовлює вторинну структуру гормону. Більш складною є третинна структура, що утворює ділянки (центри), відповідальні за біологічну активність та антигенні властивості гормону. Третинна структура мономерного інсуліну включає гідрофобний кор, який утворює шилоподібні відростки на його поверхні, що володіють гідрофільними властивостями, за винятком двох неполярних областей, що забезпечують агрегаційні властивості молекули інсуліну. Внутрішня будова молекули інсуліну важлива для взаємодії з його рецептором та проявом біологічної дії. При дослідженні за допомогою рентгеноструктурного аналізу встановлено, що одна гексамерна одиниця кристалічного цинк-інсуліну складається з трьох димерів, згорнутих навколо осі, на якій розташовані два атоми цинку. Проінсулін так само, як і інсулін, утворює димери та цинксодержащіе гексамери.

Під час екзоцитозу інсулін (А- та В-ланцюжка) та С-пептид виділяються в еквімолярних кількостях, причому ще близько 15% інсуліну залишається у вигляді проінсуліну. Сам проінсулін має лише дуже обмежену біологічну дію, про біологічну дію С-пептиду ще немає достовірних відомостей. У інсуліну дуже короткий період напівжиття, близько 5-8 хв, у С-пептиду – у 4 рази довше. У клініці вимір С-пептиду в плазмі використовується як параметр функціонального стану β-клітин, і навіть при терапії інсуліном дозволяє оцінити залишкову секреторну ємність ендокринної підшлункової залози.

Мал. 10-29. Структура глюкагону, проінсуліну та інсуліну.

А- глюкагон синтезується вα -Клітках та його структура представлена ​​на панелі. Б- інсулін синтезується вβ -Клітках. У- у підшлунковій залозіβ -клітини, що виробляють інсулін, розподілені рівномірно, тоді якα-клітини, що виробляють глюкагон, зосереджені у хвості підшлункової залози. В результаті відщеплення С-пептиду у зазначених ділянках з'являється інсулін, що складається з двох кіл:Аі В. Г- Схема синтезу інсуліну

Клітинний механізм секреції інсуліну

Панкреатичні β-клітини підвищують рівень внутрішньоклітинної глюкози за рахунок її входу через GLUT2-транспортер і метаболізують глюкозу, а також галактозу та маннозу, і кожна ця речовина може спричинити секрецію інсуліну острівцями. Інші гексози (наприклад, З-О-methylglucose або 2-deoxyglucose), які транспортуються в β-клітини, але не можуть там метаболізуватися, і не стимулюють секрецію інсуліну. Деякі амінокислоти (особливо аргінін та лейцин) та маленькі кетокислоти (α-ketoisocaproate) так само, як ketohexoses(Фруктоза), можуть слабо стимулювати секрецію інсуліну. Амінокислоти та кетокислоти не поділяють жодного метаболічного шляху з гексозами, крім окислення через цикл лимонної кислотиЦі дані призвели до припущення, що ATФ, синтезований в результаті метаболізму цих різних речовин, може бути залучений до секреції інсуліну. Виходячи з цього, було запропоновано 6 ступенів секреції інсуліну β-клітинами, які викладені в підмальовковому підписі до рис. 10-30.

Розглянемо весь процес детальніше. Секрецією інсуліну в основному керує концентрація глюкози у крові,це означає, що їда стимулює секрецію, а при зменшенні концентрації глюкози, наприклад під час голодування (пост, дієта), викид гальмується. Зазвичай інсулін секретується з інтервалом 15-20 хв. Така пульсаційна секреція,мабуть, має значення для ефективності інсуліну та забезпечує адекватну функцію інсулінових рецепторів. Після стимуляції секреції інсуліну внутрішньовенним введенням глюкози спостерігається двофазна секреторна відповідь.У першій фазі вже протягом хвилин відбувається максимальний викид інсуліну, який за кілька хвилин знову слабшає. Приблизно через 10 хв настає друга фаза з підвищеною секрецією інсуліну, що зберігається. Вважають, що за обидві фази відповідають різні

запасні форми інсуліну. Можливо також, що відповідальними за таку двофазну секрецію є різноманітні паракринні та ауторегуляторні механізми острівцевих клітин.

Механізм стимуляціїсекреції інсуліну глюкозою чи гормонами значною мірою з'ясовано (рис. 10-30). Вирішальним є збільшення концентрації АТФв результаті окислення глюкози, яка при зростанні концентрації глюкози в плазмі за допомогою опосередкованого переносником транспорту у збільшеній кількості надходить у β-клітини. В результаті АТФ (або від співвідношення АТФ/АДФ) залежний К + -канал інгібується і мембрана деполяризується. Внаслідок цього відкриваються потенціалзалежні Са 2+ -канали, екстраклітинний Са 2+ спрямовується всередину і активує процес екзоцитозу. Пульсаційне вивільнення інсуліну є наслідком типового зразка розрядки -клітини «пачками».

Клітинні механізми дії інсулінудуже різноманітні і ще повністю з'ясовані. Інсуліновий рецептор є тетрадимером і складається з двох екстраклітинних α-субодиниць зі специфічними місцями зв'язування для інсуліну та двох β-субодиниць, які мають трансмембранну та внутрішньоклітинну частини. Рецептор відноситься до сімейства тирозинкіназних рецепторіві дуже подібний за структурою з соматомедин-С-(IGF-1-)рецептором. β-субодиниці інсулінового рецептора з внутрішньої сторони клітини містять велику кількість тирозинкіназних доменів, які на першому етапі активуються за допомогою аутофосфорилювання.Ці реакції є суттєвими для активації наступних кіназ (наприклад фосфатидилінозитол 3-кінази), які потім індукують різні процеси фосфорилювання, за допомогою яких ефекторні клітини відбувається активація більшості ензимів, що беруть участь в обміні речовин. Крім того, інтерналізаціяінсуліну разом зі своїм рецептором у клітину можливо також має значення для експресії специфічних протеїнів.

Мал. 10-30. Механізм секреції інсулінуβ -Клітками.

Підвищення рівня позаклітинної глюкози є тригером для секреціїβ-клітинами інсуліну, який відбувається у вигляді семи етапів. (1) Глюкоза входить у клітину через GLUT2 транспортер, робота якого опосередкована полегшеною дифузією глюкози в клітину. (2) Збільшення входу глюкози стимулює метаболізм глюкози в клітині та веде до збільшення [АТФ] i або [АТФ] i / [АДФ] i. (3) Збільшення [АТФ] i або [АТФ] i/[АДФ] i інгібує АТФ-сенситивні К+-канали. (4) Інгібування АТФ-сенситивних К+-каналів викликає деполяризацію, тобто. V m набуває більш позитивних значень. (5) Деполяризація активує потенціал-керовані Са 2+ -канали мембрани клітини. (6) Активація цих потенціал-керованих Са2+-каналів збільшує вхід іонів Са2+ і, таким чином, збільшує i, що також викликає Са2+-індукований Са2+-реліз з ендоплазматичного ретикулуму (ЕР). (7) Накопичення i веде до екзоцитозу та виходу в кров інсуліну, що міститься в секреторних гранулах

Ультраструктура печінки

Ультраструктура печінки та жовчовивідних шляхів показана на рис. 10-31. Жовч виділяється клітинами печінки у жовчні канальці. Жовчні канальці, зливаючись один з одним на периферії печінкової часточки, формують більші жовчні ходи - перилобулярні жовчні проточки, вистелені епітелієм і гепатоцитами. Перилобулярні жовчні проточки впадають у міждолькові жовчні протоки, вистелені кубічним епітелієм. Анастомозуючи між

собою і збільшуючись у розмірах, вони утворюють великі септальні протоки, оточені фіброзною тканиною портальних трактів і зливаються в часткові лівий і правий печінковий протоки. На нижній поверхні печінки в області поперечної борозни лівий і правий печінковий протоки з'єднуються і формують загальну печінкову протоку. Останній, зливаючись з протокою міхура, впадає в загальну жовчну протоку, що відкривається в просвіт дванадцятипалої кишки в області великого сосочка дванадцятипалої кишки, або фатерова соска.

Мал. 10-31. Ультраструктура печінки.

Печінка складається зчасток (Діаметр 1-1,5 мм), які на периферії забезпечуються гілками портальної вени(V.portae) та печінкової артерії(A.hepatica). Кров із них протікає через синусоїди, які постачають кров'ю гепатоцити, і потім потрапляє до центральної вени. Між гепатоцитами лежать трубкоподібні, закриті збоку за допомогою щільних контактів і не мають власної стінки щілини, жовчні капіляри або канальці, Canaliculi biliferi. Вони виділяється жовч (див. рис. 10-32), яка залишає печінку через систему жовчних ходів. Епітелій, що містить гепатоцити, відповідає кінцевим відділам звичайних екзокринних залоз (наприклад, слинних залоз), жовчні канальці - просвіту кінцевого відділу, жовчні протоки - вивідних проток залози, а синусоїди - кровоносним капілярам. Незвичайно ж те, що синусоїди отримують суміш артеріальної (багатої O 2 ) і венозної крові портальної вени (бідної O 2 але багатої поживними та іншими речовинами, що надходять з кишечника). Клітини Купфера є макрофагами

Склад та секреція жовчі

Жовчявляє собою водний розчин різних сполук, що має властивості колоїдного розчину. Основними компонентами жовчі є жовчні кислоти (холева та в невеликій кількості дезоксихолева), фосфоліпіди, жовчні пігменти, холестерин. До складу жовчі входять також жирні кислоти, білок, бікарбонати, натрій, калій, кальцій, хлор, магній, йод, незначна кількість марганцю, а також вітаміни, гормони, сечовина, сечова кислота, ряд ферментів та ін. У жовчному міхурі концентрація багатьох компонентів у 5-10 разів вище, ніж у печінковій. Однак концентрація ряду компонентів, наприклад, натрію, хлору, бікарбонатів, у зв'язку з їх всмоктуванням у жовчному міхурі значно нижча. Альбумін, присутній у печінковій жовчі, у міхуровій зовсім не виявляється.

Жовч утворюється у гепатоцитах. У гепатоциті розрізняють два полюси: васкулярний, який здійснює за допомогою мікроворсинок захоплення речовин ззовні та введення їх у клітину, і біліарний, де відбувається виділення речовин із клітини. Мікроворсинки біліарного полюса гепатоцита утворюють витоки жовчних канальців (капілярів), стінки яких утворені мембранами

двох та більше суміжних гепатоцитів. Утворення жовчі починається із секреції гепатоцитами води, білірубіну, жовчних кислот, холестерину, фосфоліпідів, електролітів та інших компонентів. Секретуючий апарат гепатоциту представлений лізосомами, пластинчастим комплексом, мікроворсинками та жовчними канальцями. Секреція здійснюється у зоні мікроворсинок. Білірубін, жовчні кислоти, холестерин та фосфоліпіди, головним чином лецитин, виділяються у вигляді специфічного макромолекулярного комплексу – жовчної міцели. Співвідношення цих чотирьох основних компонентів, досить постійне у нормі, забезпечує розчинність комплексу. Крім того, мала розчинність холестерину значно збільшується у присутності солей жовчних кислот та лецитину.

Фізіологічна роль жовчі пов'язана головним чином із процесом травлення. Найбільш важливе значення для травлення мають жовчні кислоти, що стимулюють секрецію підшлункової залози і мають емульгувальну дію на жири, що необхідно для їх перетравлення панкреатичної ліпази. Жовч нейтралізує кислий вміст шлунка, що надходить у дванадцятипалу кишку. Білки жовчі здатні пов'язувати пепсин. З жовчю екскретуються і чужорідні речовини.

Мал. 10-32. Секреція жовчі.

Гепатоцити виділяють електроліти та воду у жовчні канальці. Додатково гепатоцити виділяють первинні жовчні солі, які вони синтезують із холестерину, а також вторинні жовчні солі та первинні жовчні солі, які вони захоплюють із синусоїдів (кишково-печінкова рециркуляція). Секреція жовчних кислот супроводжується додатковою секрецією води. Білірубін, стероїдні гормони, чужорідні речовини та інші речовини зв'язуються з глутатіоном або глюкуроновою кислотою, для підвищення їх розчинності у воді, і в такій кон'югованій формі виділяються в жовч

Синтез жовчних солей у печінці

Жовч печінки містить жовчні солі, холестерин, фосфоліпіди (насамперед фосфатидилхолін = лецитин), стероїди, а також продукти обміну, такі як білірубін, та багато чужорідних речовин. Жовч ізотонічна плазмі крові, а її електролітний склад схожий на електролітний склад плазми крові. Значення рН жовчі нейтральне або трохи лужне.

Жовчні соліє метаболіти холестерину. Жовчні солі захоплюються гепатоцитами з крові портальної вени або синтезуються внутрішньоклітинно після кон'югації з гліцином або таурином через апікальну мембрану в жовчні канальці. Жовчні солі утворюють міцели: у жовчі – з холестерином і лецитином, а у просвіті кишечника – насамперед із погано розчинними продуктами ліполізу, для яких необхідною передумовою реабсорбції є утворення міцел. При реабсорбції ліпідів жовчні солі знову вивільняються, реабсорбуються в кінцевих відділах клубової кишки і так знову потрапляють у печінку: шлунково-печінковий кругообіг. У епітелії товстого кишечника жовчні солі підвищують проникність епітелію для води. Секреція як жовчних солей, так і інших речовин супроводжується переміщеннями води осмотичних градієнтів. Секреція води, обумовлена ​​секрецією жовчних солей та інших речовин, становить у кожному випадку 40% кількості первинної жовчі. Решта 20%

води припадають на рідини, що виділяються клітинами епітелію жовчної протоки.

Найбільш поширені жовчні солі- солі холевої, хеноде(з)оксихолевой, де(з)оксихолевой та літохолевоїжовчних кислот. Вони захоплюються клітинами печінки з крові синусоїда за допомогою переносника NTCP (котранспорт з Na +) та переносника OATP (незалежний від Na + перенесення; OATP = O rganic A nion -T ransporting P olypeptide) і в гепатоцитах утворюють кон'югат з амінокислотою, гліцином чи таурином(Рис. 10-33). Кон'югаціяполяризує молекулу з боку амінокислоти, що полегшує її розчинність у воді, тоді як стероїдний скелет ліпофілену, що полегшує взаємодію з іншими ліпідами. Таким чином, кон'юговані жовчні солі можуть виконувати функцію. детергентів(речовин забезпечують розчинність) для зазвичай погано розчинних ліпідів: коли концентрація жовчних солей у жовчі або в просвіті тонкого кишечника перевищує певну (так називану критичну міцелярну) величину, вони спонтанно утворюють з ліпідами дрібні аггрегати, міцели.

Еволюція різних жовчних кислот пов'язана з необхідністю утримувати ліпіди в розчині в широкому діапазоні значень рН: при рН = 7 - у жовчі, при рН = 1-2 - в хімусі, що приходить зі шлунка, і при рН = 4-5 - після того як хімус змішується із соком підшлункової залози. Це можливо завдяки різним рКa " -значенням окремих жовчних кислот (рис. 10-33)

Мал. 10-33. Синтез жовчних солей у печінці.

Гепатоцити, використовуючи як вихідну речовину холестерин, утворюють жовчні солі, насамперед хенодеоксихолат і холат. Кожна з цих (первинних) жовчних солей може кон'югувати з амінокислотою, насамперед з таурином або гліцином, що знижує pKa"-значення солі з 5 до 1,5 або 3,7 відповідно. Крім цього частина молекули, зображена на малюнку справа, стає гідрофільній (середня частина малюнка) З шести різних кон'югованих жовчних солей праворуч показані обидва кон'югати холату з їх повними формулами. холата утворюються вторинні жовчні солі літохолат (не показаний на малюнку) і деоксихолат, відповідно.

Кишково-печінковий кругообіг жовчних солей

Для перетравлення та реабсорбції 100 г жиру необхідно близько 20 г жовчних солей.Проте загальна кількість жовчних солей в організмі рідко перевищує 5 г, і лише 0,5 г щодня синтезуються заново (холат та хенодоксихолат = первинні жовчні солі).Успішна абсорбція жирів за допомогою невеликої кількості жовчних солей можлива завдяки тому, що в клубовій кишці 98% жовчних солей, що виділяються з жовчю, знову реабсорбується за механізмом вторинного активного транспорту спільно з Na + (котранспорт), потрапляє в кров портальної вени і повертається в печінку: кишково-печінкова рециркуляція(Рис. 10-34). У середньому, цей цикл повторюється для однієї молекули жовчної солі до 18 разів, перш ніж вона буде втрачена з калом. При цьому кон'юговані жовчні солі декон'югуються

у нижньому відділі дванадцятипалої кишки за допомогою бактерій та декарбоксилюються, у разі первинних жовчних солей (освіта вторинних жовчних солей;див. рис. 10-33). У пацієнтів, у яких хірургічним шляхом видалена клубова кишка або страждають від хронічного запалення кишечника (Morbus Crohn),Більшість жовчних солей втрачається з калом, тому порушується перетравлення і всмоктування жирів. Стеаторея(жирний стілець) та мальабсорбціяє наслідками таких порушень.

Цікаво, що невеликий відсоток жовчних солей, який потрапляє у товстий кишечник, відіграє важливу фізіологічну роль: жовчні солі взаємодіють із ліпідами люмінальної клітинної мембрани та підвищують її проникність для води. Якщо концентрація жовчних солей у товстому кишечнику знижується, то зменшується реабсорбція води у товстому кишечнику і, як наслідок, розвивається діарея.

Мал. 10-34. Кишково-печінкова рециркуляція жовчних солей.

Скільки разів на день пул жовчних солей циркулює між кишечником та печінкою, залежить від вмісту жиру в їжі. При перетравленні нормальної їжі пул жовчних солей циркулює між печінкою та кишечником 2 рази на день, при багатій на жири їжі циркуляція відбувається 5 разів або ще частіше. Тому цифри на малюнку дають лише приблизне уявлення

Жовчні пігменти

Білірубінутворюється переважно при розщепленні гемоглобіну. Після руйнування старих еритроцитів макрофагами ретикулоендотеліальної системи від гемоглобіну відщеплюється кільце гема, а після руйнування кільця гемоглобін перетворюється спочатку на білівердин і потім на білірубін. Білірубін, через свою гідрофобність, переноситься плазмою крові у зв'язаному з альбуміном стані. З плазми крові білірубін захоплюється клітинами печінки та зв'язується із внутрішньоклітинними білками. Потім білірубін утворює кон'югати за участю ферменту глюкуронілтрансферази, перетворюючись на водорозчинні моно- та диглюкуроніди.Моно- та диглюкуроніди за допомогою переносника (MRP2 = сМОАТ), робота якого потребує витрат енергії АТФ, виділяються в жовчний каналець.

Якщо в жовчі підвищується вміст поганорозчинного, некон'югованого білірубіну (зазвичай 1-2% міцелярного «розчину»), незалежно від того чи відбувається це в результаті перевантаження глюкуронілтрансферази (гемоліз, див. нижче), або внаслідок пошкодження печінки або бактеріальної декон'югації в жовчі утворюються так звані пігментне каміння(білірубінат кальцію та ін.).

В нормі концентрація білірубіну у плазмі кровіменше 0,2 ммоль. Якщо вона зростає до значення, що перевищує 0,3-0,5 ммоль, то плазма крові виглядає жовтою і сполучна тканина (спочатку склеру, а потім і шкіра) забарвлюються в жовтий колір, тобто. таке підвищення концентрації білірубіну призводить до жовтяниці (іктерус).

Висока концентрація білірубіну в крові може мати кілька причин: (1) Масова загибель еритроцитів з будь-яких причин, навіть при нормальній функції печінки підвищує

плазмі крові концентрацію некон'югованого («непрямого») білірубіну: гемолітична жовтяниця.(2) Дефект ферменту глюкуронілтрансферази також призводить до збільшення кількості некон'югованого білірубіну в плазмі: гепатоцелюлярна (гепатична) жовтяниця.(3) Постгепатитна жовтяницявиникає, коли відбувається закупорка жовчних шляхів. Це може відбуватися як у печінці (холостаз),так і за її межами (внаслідок виникнення пухлини або каменю в Ductus choleodochus):механічна жовтяниця.Жовч накопичується вище за місце закупорки; вона видавлюється разом з кон'югованим білірубіном з жовчних канальців через десмосоми у позаклітинний простір, який пов'язаний із синусом печінки та, таким чином, з венами печінки.

Білірубіні його метаболіти реабсорбуються в кишечнику (близько 15% від кількості, що виділяється), проте лише після того як від них відщеплюється (анаеробними бактеріями кишечника) глюкуронова кислота (рис. 10-35). Вільний білірубін перетворюється бактеріями на уробіліноген і стеркобіліноген (обидва безбарвні). Вони окислюються до (забарвлених, жовто-жовтогарячих) кінцевих продуктів уробілінаі стеркобіліна,відповідно. Невелика частина цих речовин потрапляє в кров системи кровообігу (насамперед уробіліноген) і після клубочкової фільтрації в нирці виявляється в сечі, надаючи їй характерного жовтуватого кольору. У той же час кінцеві продукти, що залишилися в калі, уробілін і стеркобілін, забарвлюють його в коричневий колір. При швидкому проходженні по кишечнику білірубін, що не змінився, забарвлює калові маси в жовтуватий колір. Коли ж у калових масах, як при холостазії або закупорці жовчної протоки не виявляється ні білірубін, ні продукти його розпаду, наслідком цього є сірий колір калу.

Мал. 10-35. Виведення білірубіну.

На день виводиться до 230 мг білірубіну, який утворюється внаслідок розщеплення гемоглобіну. У плазмі крові білірубін пов'язаний із альбуміном. У клітинах печінки за участю глюкуронтрансферази білірубін утворює кон'югат із глюкуроновою кислотою. Такий кон'югований, значно краще розчинний у воді, білірубін виділяється в жовч і з нею потрапляє в товстий кишечник. Там бактерії розщеплюють кон'югат і перетворюють вільний білірубін на уробіліноген і стеркобіліноген, з яких в результаті окислення утворюються уробілін і стеркобілін, що надають стільцю коричневого кольору. Близько 85% білірубіну та його метаболітів виводиться зі стільцем, близько 15% знову реабсорбується (кишково-печінкова циркуляція), 2% потрапляє через систему кровообігу в нирки та виводиться із сечею