Переваривания. Регуляция этих процессов

Глава 8.

Переваривание белков в ЖКТ и всасывание продуктов переваривания. Межуточный обмен аминокислот. Образование и обезвреживание аммиака.

1. Азотистый баланс. Биологическая ценность белков. Белковая недостаточность и её последствия.

2. Переваривание белков в желудке и кишечнике.

3. Транспорт АМК в клетки.

4. Гниение АМК в толстой кишке и обезвреживание продуктов гниения.

5. Диагностическое значение исследования желудочного и дуоденального соков.

6. Пути образования, обезвреживания аммиака. Механизмы токсичности аммиака;

7. Образование амидов и глюкозо-аланиновый цикл;

8. Синтез мочевины, взаимосвязь орнитинового цикла с ЦТК;

9. Образование аммонийных солей;

10. Лаборатоная диагностика системы детоксикации аммиака.

Переваривание белков в ЖКТ. Всасывание продуктов

переваривания. Регуляция этих процессов.

Азотистый баланс – разница между количествами азота, поступившего с пищей, и выделенного из организма. Важно отметить, что почти 95% азота поступает в организм в составе белков и АМК. Выделение, за исключением прямых потерь (слущивание эпителия, менструальные кровотечения, рост волос, ногтей и т.д.), происходит в виде мочевины и аммонийных солей. Азотистый баланс может принимать 3 значения:

1) азотистое равновесие – при равенстве количеств поступившего и выделенного азота у здорового человека при нормальном питании;

2) положительный – азота поступает больше, чем выводится – бывает у детей, выздоравливающих, при нарушении выделительной функции почек;

3) отрицательный – азота выделяется больше, чем поступает – наблюдается при старении, белковом или полном голодании, при ряде тяжёлых заболеваний.

При белковом или полном голодании масса выделяемого азота сокращается до 4 г/сут. Такая масса азота содержится в 25 г белка – именно столько его распадается в данной ситуации ежедневно. Минимальная порция белка для поддержания азотистого равновесия – 30-50 г/сут, а оптимально при средней физической нагрузке – 100-120 г/сут, при тяжёлой – до 150 г/сут. Детям до 12 лет достаточно 50-70 г/сут.

В ходе эволюции организм человека утратил способность синтезировать почти половину из 20 АМК, встречающихся в составе белков. Такие АМК называют незаменимыми. Это: Вал, Лей, Иле, Фен, Мет, Три, Тре, Лиз. Арг и Гис образуются в количестве, достаточном для взрослого, но детям необходимо их дополнительное поступление с пищей. Их называют частично заменимыми. Тир и Цис – условно замениемые АМК. Для их синтеза в организме необходимо присутствие незаменимых Фен и Мет.

Наиболее богатыми белком являются продукты животного происхождения и бобовые.

Питательная ценность индивидуального белка определяется его АМК-составом и способностью к усвоению. Биологическая ценность белка, содержащего необходимые АМК в нужной пропорции и легко гидролизуемого под действием протеаз, принимается за 100%. Таковы, например, белки яиц и молока. Растительные белки перевариваются труднее, кроме того, они бедны Мет, Три, Лиз. Однако, сочетая различные растительные белки, можно добиться сбалансированного набора АМК (бобы-кукуруза).

Отсутствие в рационе хотя бы 1 незаменимой АМК ведёт к нарушению усвоения остальных и к отрицательному азотистому балансу.

Недостаточность белка в питании в раннем детском возрасте ведёт к заболеванию, известному под названием «квашиоркор». При нём регистрируется задержка роста, анемия, гипопротеинемия, отёки, жировая дистрофия печени. Часто наблюдается тяжёлая дистрофия поджелудочной железы и, как следствие, не усваивается даже то минимальное количество белка, которое всё же поступает с пищей.

Большая часть АМК поступает в организм в виде белков. Т.е. для освобождения АМК необходим гидролиз этих белков под действием ферментов – протеаз. Протеазы, гидролизующие пептидные связи внутри ППЦ, называются эндопептидазами, отщепляющие концевые АМК – экзопептидазами.

Существенную роль в пищеварении в желудке играет соляная кислота. Она образуется в обкладочных (париетальных) клетках из воды, углекислого газа и хлорид-анионов. Поступление протонов в просвет желудка происходит активным транспортом пол лействием мемброанной Н⁺/К⁺-АТФ-азы. рН сока при этом снижается до 1-2. Соляная кислота необходима для набухания и денатерации пищевых белков, облегчающих действие протеаз, бактерицидного действия, активации пепсиногена и создании оптимальной среды для действия пепсина.

Механизм активации зимогенов, в частности перехода пепсиногена в пепсин вы подробно изучили в блоке, посвящённом ферментам. Пепсин гидролизует пептидные связи, карбонильная группа в которых принадлежит АМК с ароматическим кольцом в радикале. Это – эндопептидаза, приводящая к образованию в желудке более коротких пептидов, по сравнению с исходными. Эти продукты получили название «пептоны» (Рис.8-1)

Рис.8-1. Переваривание белков в желудочно-кишечном тракте

У грудных детей в желудочном соке присутствует фермент ренин (химозин), створаживающий молоко. Это необходимо для замедления эвакуации жидкой пищи (молока) из желудка. У взрослых эту функцию выполняет соляная кислота. Ещё один фермент, присутствующий в желудке – гастриксин. Следует отметить, что пепсин, ренин, и гастриксин сходны по первичной структуре, что указывает на их общее происхождение от общего гена-предшественника.

Переход желудочного содержимого (химуса) с кислой реакцией в двенадцатиперстную кишку является сигналом для выброса в кровь двух гормонов: секретина, усиливающего секрецию поджелудочной железой (ПЖ) гидрокарбонатов, и холецистокинина, стимулирующего секрецию панкреатических ферментов. Гидрокарбонаты панкреатического сока быстро нейтрализуют соляную кислоту в составе химуса, обеспечивая оптимум для действия ферментов ПЖ.

В ПЖ синтезируются следующие зимогены протеаз: трипсиноген, химотрипсиноген, прокарбоксипептидазы А и В, проэластаза. В просвете кишечника они путём частичного протеолиза превращаются в активные ферменты. Обращает на себя внимание факт, что несмотря на отсутствие у пептидаз абсолютной субстратной специфичности они все же обладают некоторым тропизмом к участкам специфического воздействия на белки и полипептиды, которое продемонстрировано на рисунке 8-2.

Рис. 8-2. Участки специфического воздействия на белковые молекулыпротеолитических ферментов желудочно – кишечного тракта.

Заключительный гидролиз коротких пептидов до свободных АМК происходит под действием амино- и дипептидаз, синтезируемых клетками тонкого кишечник в активной форме.

Защита собственных тканей от действия протеаз обеспечивается 3-мя механизмами: 1) синтезом ферментов и доставкой его к месту действия в виде зимогенов; 2) наличием в клетках ПЖ белка-ингибитора трипсина; 3) наличием на поверхности эпителия желудка и кишечника слоя слизи – полисахарида, не расщепляемого протеазами.

АМК, образовавшиеся в процессе гидролиза, всасываются 2 путями: в воротную систему печени и по лимфатическим сосудам. Известны, по крайней мере, 5 разных переносчиков через мембрану АМК со сходным строением радикалов.

Небольшое количество негидролизованных пептидов может всасываться непосредственно, что ведёт к развитию аллергических реакций. У новорождённых проницаемость кишечника выше, чем у взрослых, что обеспечивает поступление материнских иммуноглобулинов.

Невсосавшиеся АМК используются кишечной микрофлорой как питательные вещества. При их метаболизме образуются токсические для макроорганизма вещества. Этот процесс, в основе которого лежат реакции дезаминирования и декарбоксилирования АМК, получил название «гниение». Так, в результате гниения тирозина образуются фенол и п-крезол, триптофана – индол и скатол.

Обезвреживание продуктов гниения происходит в печени. Для гидрофобных веществ (индол, скатол) предусмотрены 2 этапа детоксикации: 1) гидроксилирование под действием системы микросомального окисления; 2) конъюгация – образование парных соединений с серной или глюкуроновой кислотами. Детоксикация гидрофильных продуктов (фенол и п-крезол) происходит сразу путём конъюгации.

Довольно часто в клинике встречаются нарушения кислотообразующей функции желудка.

Повышенная кислотность (гиперацидность) обычно встречается при язвенной болезни двенадцатиперстной кишки (ЯБДК), гиперацидном гастрите. Пониженная кислотность (гипоацидность) имеет место при некоторых формах гастритов. Полное отсутствие свободной соляной кислоты (анацидность) или даже сока вообще (ахилия) свидетельствуют о тяжёлом поражении слизистой оболочки желудка.

Диагностическое значение имеет определение свободной, связанной соляной кислоты, общей кислотности, а также обнаружение патологических компонентов желудочного сока.