Панкреатические протеазы

Механизмы всасывания аминокислот и полипептидов

• Разнообразные натрий-зависимые системы активного транспорта идентифицированы для транспорта трипептидов, дипептидов и аминокислот.

• Для всасывания основных, кислых и нейтральных аминокислот существуют отдельные переносчики.

• Существует, по крайней мере, две различные системы для транспорта полипептидов.

• Трипептиды и дипептиды всасываются в больших количествах, чем аминокислоты.

• Полипептиды, состоящие более чем из трех аминокислотных остатков, плохо всасываются.

Всасывание полипептидов и аминокислот

• Попав в энтероциты, некоторые из полипептидов перевариваются внутриклеточными пептидазами до аминокислот.

• Аминокислоты и оставшиеся полипептиды транспортируются через базолатеральную мембрану энтероцита посредством облегченной диффузии. Затем они поступают в капилляры ворсинок посредством простой диффузии.

• Почти все непереваренные протеины всасываются в тонком кишечнике. Любые протеины, которые обнаруживаются в экскрементах, являются производными бактерий толстого кишечника или компонентами остатков слущенных клеток кишечника.

Переваривание и всасывание жиров

Ежедневное потребление жира - от 25 до 160 г.

• Переваривание липидов в ротовой полости и желудке очень незначительно, если вообще таковое происходит.

• Жиры в пищеварительном тракте всасываются пассивной диффузией.

• Прежде, чем жиры смогут всосаться, они сначала должны перейти в водорастворимую форму. Для солюбилизации липидов требуются желчные кислоты.

Панкреатические липазы

a) Панкреатическая липаза отщепляет жирные кислоты от 1 и 1’ – положения триглицеридов, оставляя 2-моноглицерид.

b) Холестерол-эстераза отщепляет жирную кислоту от эфиров холестерола, оставляя свободный холестерол.

c) Фосфолипаза А2 отщепляет жирные кислоты от фосфолипидов, таких как фосфотидил-холин.

Эмульгирование липидов. Липиды должны быть разбиты на маленькие капельки (менее, чем 1 мкм в диаметре) или эмульгированы на жировые глобулы желчными кислотами и лецитином (компоненты желчи) до того, как они переварятся.

Переваривание жиров панкреатическими липазами происходит очень быстро после эмульгирования, т.к. соотношение поверхность/объем у маленьких глобул очень велико.

Формирование мицелл

• Эмульгированные продукты переваривания липидов (моноглицериды, холестерол) должны сформировать мицеллы, прежде, чем они смогут всасываться.

• Мицеллы – это маленькие (около 5 нм в диаметре) агрегаты, содержащие 20-30 молекул липидов и желчные соли.

• Желчные соли находятся снаружи мицеллы. 2-моноглицериды и лизофосфатиды направлены своими гидрофобными цепочками внутрь мицеллы и своими полярными концами в окружающую водную фазу. Холестерол и жирорастворимые витамины локализованы внутри жирорастворимого содержимого мицеллы.

Всасывание липидов и желчных солей из мицелл

1. Мицеллы движутся по поверхности микроворсинок, позволяя своим липидам диффундировать через мембрану микроворсинок в энтероциты.
2. Липиды, холестерол и жирорастворимые витамины быстро удаляются из мицелл, как только мицелла входит в контакт с микроворсинкой.
3. Лимитирующей стадией процесса всасывания липидов является миграция мицелл из интестинального химуса к поверхности микроворсинок.
4. Желчные соли, освбожденые от ассоциированных с ними липидов, всасываются в терминальных отделах подвздошной кишки за счет процесса натрий-зависимого активного транспорта.
5. В норме всасываются все поглощенные липиды. Жир, который присутствует в экскрементах, является дериватом интестинальной флоры.

Формирование хиломикронов энтероцитами

1. Проникнув в энтероцит, переваренные липиды попадают в гладкий эндоплазматический ретикулум, где они вновь «собираются» (реконструируются):

• 2-Моноглицериды комбинируются с жирными кислотами с образованием триглицеридов.

• Лизофосфатиды объединяются с жирными кислотами с образованием фосфолипидов.

• Холестерол реэтерифицируется.

2. Вновь сформированные липиды собираются в хиломикроны (маленькие липидные капельки около 1 нм в диаметре) внутри гладкого эндоплазматического ретикулума.

3. Хиломикроны выводятся из клетки путем экзоцитоза. Бета-липопротеин, который синтезируется в энтероцитах, покрывает поверхность хиломикронов. В отсутствии бета-липопротеина экзоцитоза не происходит, и энтероциты становятся буквально «набиты» липидами.

Транспорт липидов в кровь

• После выхода из клеток хиломикроны сливаются в капли большего размера, которые могут вариировать от 50 до 500 нм, в зависимости от количества всосавшихся липидов.

• Крупные липидные капельки затем диффундируют в лактеали, из которых они попадают в лимфоток.

• Почти все переваренные липиды полностью реабсорбируются к тому времени, как химус достигает середины тощей кишки, причем максимальная интенсивность всасывания липидов происходит в двенадцатиперстной кишке.

Переваривание и всасывание липидов

В просвете кишечника триглицериды расщепляются под действием колипазы и липазы до жирных кислот и 2-моноглицеридов, которые содержатся в растворе в виде мицелл и поступают их них в энтероциты. В клетках из длинноцепочечных жирных кислот и 2-моноглицеридов ресинтезируются триглицериды, которые в виде окруженных в белковую оболочку хиломикронов выходят в лимфу. Жирные кислоты с короткими или средними цепями поглощаются и переносятся в кровь непосредственно в этой форме.

Всасывание воды в тонком кишечнике

• Вода транспортируется по осмотическому градиенту

• На верхушках ворсинок, где происходит интенсивное всасывание, вода преимущественно реабсорбируется

• В области крипт, где происходит секреция, вода выделяется в просвет кишечника.

Необходимость всасывания воды

• Тонкий кишечник, в дополнение к абсорбции большего количества натрия и воды, поступивших с пищей, также должен всосать 7-8 л воды и 20-30 г натрия, которые содержатся в слюне, желудочном соке, желчи, панкреатическом соке.

• Неспособность к всасыванию воды из кишечника может привести к быстрой дегидратации и циркуляторному коллапсу.

Механизм всасывания воды

• Вода в тонком кишечнике всасывается пассивной изоосмотической реабсорбцией.

a) Активная реабсорбция электролитов и питательных веществ создает осмотический градиент, способствующий реабсорбции воды.

b) Поскольку быстро достигается осмотическое равновесие, жидкость в просвете тонкого кишечника всегда изоосмотична плазме крови.

• В двенадцатиперстной кишке осмотическое давление, создаваемое поступающим туда химусом, вызывает поступление воды в кишечник.

• В тощей и подвздошной кишке реабсорбция хлорида натрия создает осмотический градиент, способствующий реабсорбции воды.

Всасывание NaCl

• Na+ реабсорбируется двуступенчатым процессом:

1) Сначала ионы натрия и хлора транспортируются из просвета кишечника в энтероцит.

2) Затем они транспортируются через базолатеральную мембрану в интерстициальное пространство тонкой кишки.

• Na+ поступает в энтероцит тремя путями:

1) Около 30% натрия переносится в клетку посредством натрий-глюкозной, натрий-аминокислотной и натрий (ди- и три-) пептидной котранспортных систем.

2) Около 30% натрия поступает в клетку посредством нейтральной натрий-хлоридной котранспортной системы.

3) Остальной натрий поступает в клетку пассивно по электрохимическому градиенту.

• Попав в энтероцит, натрий транспортируется из клетки через базолатеральную мембрану Na+ / К+ - АТФ-азной системой активного транспорта.

• Хлор, по большей части, следует пассивно через энтероцит по градиенту, создаваемому активным транспортом натрия.

Всасывание витаминов и минералов

• Жирорастворимые витамины (A, D, E, K) становятся частью мицелл, формируемых желчными солями, и всасываются вместе с другими липидами в проксимальном отделе тонкой кишки.

• Водорастворимые витамины(С и В, биотин, фолиевая кислота, никотиновая кислота, В6, или пиридоксин, В2, или рибофлавин, В1, или тиамин) всасываются облегченным транспортом или натрий-зависимой системой активного транспорта в проксимальном отделе тонкой кишки.

Система всасывания витамина В12

1) В желудке витамин В12 связывается с R-белком, который является специфическим связывающим белком.

2) Париетальные клетки желудка секретируют другой белок, связывающий витамин В12, который называется «внутренний фактор Кастла». Однако сродство внутреннего фактора к витамину В12 меньше, чем у R-белка, таким образом, большая часть витамина В12 связывается в желудке с R-белком.

3) В кишечнике панкреатические протеазы отщепляют витамин В12 от R-белка, позволяя витамину связаться с внутренним фактором.

4) Комплекс витамина В12 с внутренним фактором связывается с рецептором на энтероцитах подвздошной кишки.

Всасывание кальция в тонком кишечнике

• Регулируется с целью поддержания баланса этого иона в организме. В норме всасывается 25-80% ежедневно поглощаемого кальция (около 1000мг).

1) Всасывание кальция происходит через связанный с мембраной переносчик, который активируется витамином D.

a) Витамин D3 конвертируется в 25-гидроксивитамин D3 в печени.

b) В почках 25-гидроксивитамин D3 превращается в 1, 25-дигидроксивитамин D3 посредством процесса, который регулируется паратгормоном.

c) 1,25-дигидроксивитамин D3 затем поступает в энтероцит, где вызывает формирование кальциевого переносчика, который встраивается в мембрану на люминальной поверхности энтероцита.

• Кальций транспортируется из клетки АТФ-азной системой активного транспорта кальция и системой натрий-кальциевого обменника.

Всасывание железа

• Необходимо для того, чтобы поддерживать нормальный баланс железа. Однако всасывается очень мало (0,75 мг у мужчин и 1,5 мг у женщин) из 15-25 мг железа, ежедневно поступающего с пищей.

1) Железо преимущественно всасывается в двенадцатиперстной и тощей кишке.

2) Железо может всасываться как в составе гема (получаемого из мяса), так и в форме свободных ионов.

3) Двухвалентное железо всасывается более эффективно, чем трехвалентное.

4) Аскорбиновая кислота (витамин С) способствует всасыванию железа, переводя трехвалентное железо в двухвалентное, и предотвращая формирование нерастворимых комплексов железа с химусом.

5) Кислота желудочного сока имеет тенденцию, со своей стороны, разрушать нерастворимые комплексы железа, и, таким образом, облегчает всасывание железа.

Процесс транспорта железа из тонкого кишечника в плазму крови:

1. Железо переносится через апикальную мембрану энтероцита специфической системой переносчика железа.
2. Железо связывается с апоферритином, железо-связывающим белком, чтобы сформировать ферритин.
3. Для того, чтобы покинуть энтероцит, железо должно диссоциировать от ферритина и связаться с внутриклеточным белком-переносчиком, который переносит его к базолатеральной мембране, где оно выводится из клетки.
4. Как только железо выходит в интерстициальное пространство тонкого кишечника, железо переносится в плазму крови посредством бета-глобулина трансферрина.

Количество всосавшегося железа в большей мере зависит от количества трансферрина, чем от количества ферритина.

• Если доступно большое количество трансферрина, железо может быстро транспортироваться из энтероцита в плазму крови.

• Если трансферрина мало, большое количество железа остается «запертым» в энтероците и, в свою очередь, экскретируется, когда клетки слущиваются.

• Когда истощаются запасы железа, как бывает после кровотечений, синтез трансферрина возрастает.