Пищеварение в желудке

В желудке пища, смешанная со слюной и слизью, задерживается от 3 до 10 ч для ее механической и химической обработки. Желудок осуществляет следующие функции: 1) депонирование пищи\ 2) секрецию желудочного сока, обеспечивающего химическую обработку пищи; 3) перемешивание пищи с пищеварительными соками; 4) ее эвакуацию — передвижение порциями в двенадцатиперстную кишку; 5) всасывание в кровь небольшого количества веществ, поступивших с пищей; 6) выделение (экскрецию) вместе с желу­дочным соком в полость желудка метаболитов (мочевины, мочевой кисло­ты, креатина, креатинина), веществ, поступивших в организм извне (солей тяжелых металлов, йода, фармакологических препаратов); 7) образование активных веществ (инкрецию), принимающих участие в регуляции деятель­ности желудочных и других пищеварительных желез (гастрина, гистамина, соматостатина, мотилина и др.); 8) бактерицидное и бактериостатическое действие желудочного сока; 9) удаление недоброкачественной пищи, преду­преждающее ее попадание в кишечник.

11.5.1. Секреторная функция желудка

Секреторная функция желудка осуществляется желудочными железами, продуцирующими желудочный сок. Они состоят из трех видов клеток: главных, принимающих участие в выработке ферментов; обкладочных (па­риетальных), участвующих в выработке хлористоводородной (соляной) ки­слоты, и добавочных, выделяющих мукоидный секрет (слизь). В его состав входит также внутренний фактор кастла (гастромукопротен), участвующий в регуляции кровотворения. Натощак слизь выделяется также цилиндриче­ским эпителием, которым покрыта слизистая оболочка желудка. Железы кардиального отдела желудка секретируют в основном слизь. В железах пилорического отдела отсутствуют обкладочные клетки. Поэтому в секрете желез этого отдела отсутствует соляная кислота и его pH равен 7,8—8,4. Основную роль в желудочном пищеварении играют железы фундального отдела, включающего три секректорные зоны: дна, малой кривизны и тела желудка (рис. 11.11). Эти железы имеют все три типа клеток и выделяют основное количество желудочного сока.

Состав желудочного сока. В состоянии покоя (натощак) из желудка че­ловека можно извлечь около 50 мл желудочного содержимого нейтральной или слабокислой реакции (pH 6,0). Это смесь слюны и желудочного сока.

Общее количество желудочного сока, отделяющегося у человека при обычном пищевом режиме, составляет 2,0—2,5 л в сутки. Это бесцветная,

Рис. 11.11. Образование соляной кислоты желудочного сока. Пояснения в тексте. Символ ® означает активность ферментных транспортных систем мембраны кислотопроду­цирующих клеток. Стрелками показано направление движения ионов и воды.

прозрачная, слегка опалесцирующая жидкость с удельным весом 1,002— 1,007. В соке могут быть хлопья слизи. Желудочный сок имеет кислую ре­акцию (pH 0,8—1,5) вследствие высокого содержания в нем хлористоводо­родной (соляной) кислоты (0,3—0,5 %). Содержание воды в соке — 99,0— 99,5 %, а плотных веществ — 1,0—0,5 %. Плотный остаток представлен ор­ганическими и неорганическими веществами: хлоридами (5—6 г/л), суль­фатами (10 мг/л), фосфатами (10—60 мг/л), гидрокарбонатами (0—1,2 г/л) натрия, калия, кальция и магния, аммиалом (20—80 мг/л). Значительная часть минеральных веществ всасывается в желудке и кишечнике в кровь и участвует в поддержании постоянства внутренней среды. Основной неорга­нический компонент желудочного сока — соляная кислота (см. ниже). Ор­ганическая часть плотного остатка состоит из ферментов и мукоидов (см. ниже). В небольшом количестве находятся в остатке азотсодержащие ве­щества небелковой природы (мочевина, мочевая кислота, молочная кисло­та и др.), подлежащие удалению из организма.

Механизм секреции соляной кислоты. Хлористоводородная кислота вы­рабатывается париетальными (обкладочными) клетками желез желудка. Эти клетки характеризуются богатством митохондрий, расположенных вдоль внутриклеточных канальцев. Площадь мембраны канальцев и апи­кальной поверхности клеток во время стимуляции на высоте секреции рез­ко возрастает за счет встроенных в мембрану тубовезикул (трубочек-пу­зырьков), что сопровождается значительным увеличением клеточных ка­нальцев, проникающих вплоть до базальной мембраны. Это значительно увеличивает возможности синтеза гландулоцитом соляной кислоты. Вдоль канальцев располагается множество митохондрий, площадь внутренней мембраны которых возрастает в процессе биосинтеза НС1. Соответственно увеличивается площадь контакта канальцев и апикальной мембраны клет­ки. Таким образом, увеличение секреторной активности париетальных клеток обусловлено увеличением площади секреторной мембраны.

Секреция НО является ярко выраженным цАМФ-зависимым процес­сом, активация которого протекает на фоне усиления гликогенолитиче­ской и гликолитической активности, что сопровождается продукцией пи­рувата. Окислительное декарбоксилирование пирувата до ацетил-КоА. СО₂ осуществляется пируватдегидрогеназным комплексом и сопровождается накоплением в цитоплазме НАД • Н₂. Последний используется для генери­рования Н⁺ в процессе секреции НС1. Расщепление триглицеридов в сли­зистой оболочке желудка под влиянием триглицеридлипазы и последую­щая утилизация жирных кислот создает в 3—4 раза больший приток вос­становительных эквивалентов в митохондриальную цепь переноса электро­нов. Как аэробный гликолиз, так и окисление жирных кислот запускаются посредством цАМФ-зависимого фосфорилирования соответствующих фер­ментов, обеспечивающих генерирование ацетил-КоА в цикле Кребса и восстановительных эквивалентов для электронпереносящей цепи митохон­дрий. Са²⁺ является необходимым элементом секреторной системы НС1.

Процесс цАМФ-зависимого фосфорилирования обеспечивает актива­цию желудочной карбоангидразы, которая является регулятором кислотно­основного равновесия в кислотопродуцирующих клетках. Работа этих кле­ток сопровождается длительной и массовой потерей ионов Н⁺, что приво­дит к накоплению в клетке ОН^-, способных оказать повреждающее дейст­вие на клеточные структуры. Нейтрализация гидроксильных ионов и явля­ется главной функцией карбоангидразы. Образующиеся бикарбонатные ионы посредством электронейтрального механизма выводятся в кровь, а ионы СГ входят в клетку.

Кислотопродуцирующие клетки на наружных мембранах имеют две мембранные ферментные системы, участвующие в механизмах продукции Н⁺ и секреции НС1. Ими являются Ка⁺-К⁺-АТФаза и Н⁺-К⁺-АТФаза. Иа⁺-К⁺-АТФаза, расположенная в базолатеральных мембранах клеток, пе­реносит К⁺ из крови в обмен на Na⁺, а Н⁺-К⁺-АТФаза, локализованная в секреторной мембране, транспортирует калий из первичного секрета в об­мен на выводимые в желудочный сок ионы Н⁺. Процесс образования со­ляной кислоты кислотопродуцирующими клетками схематически пред­ставлен на рис. 11.11.

В период секреции митохондрии всей массой охватывают в виде муфты секреторные канальцы, и их мембраны сливаются, образуя митохондри­ально-секреторный комплекс, где ионы Н⁺ непосредственно акцептируют­ся Н⁺-К⁺-АТФазой секреторной мембраны и транспортируются из клетки.

Таким образом, кислотообразующая функция обкладочных клеток осу­ществляется благодаря процессу фосфорилирования — дефосфорилирова­ния, наличию митохондриальной окислительной цепи, транспортирующей ионы Н⁺ из матриксного пространства, а также активности Н⁺-К⁺-АТФазы секреторной мембраны, перекачивающей протоны из клетки за счет энер­гии АТФ.

Вода поступает в канальцы клетки путем осмоса. Конечный секрет, по­ступающий в канальцы, содержит НС1 в концентрации 155 ммоль/л, хло­ристый калий в концентрации 15 ммоль/л и очень малое количество хло­ристого натрия.

Роль соляной кислоты в пищеварении. В полости желудка хлористоводо­родная кислота: 1) стимулирует секреторную активность желез желудка; 2) способствует превращению пепсиногена в пепсин путем отщепления ингибирующего белкового комплекса; 3) создает оптимальную кислот­ность для действия протеолитических ферментов желудочного сока; 4) вы­зывает денатурацию и набухание белков (что способствует их расщепле­нию ферментами); 5) обеспечивает антибактериальный эффект секрета; 6) участвует в осуществлении механизма перехода пищи из желудка в две­надцатиперстную кишку, раздражая хеморецепторы ее слизистой оболоч­ки; 7) участвует в регуляции секреции желудочных и поджелудочных же­лез, стимулируя образование гастроинтестинальных гормонов (гастрина, секретина); 8) возбуждает секрецию фермента энтерокиназы энтероцитами слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки; 9) участвует в створажи­вании молока; 10) стимулирует моторную активность желудка.

Ферменты желудочного сока и их роль в пищеварении. В полости желуд­ка под влиянием протеолитических ферментов осуществляется начальный гидролиз белков до альбумоз и пептонов. Протеолитические ферменты же­лудочного сока обладают активностью в широком диапазоне колебаний pH с оптимумом действия при pH 1,5—2,0 и 3,2—4,0. Это обеспечивает гидро­лиз белков в условиях значительных колебаний концентрации соляной ки­слоты в желудочном соке, в слоях пищи, прилежащих к слизистой оболоч­ке желудка, и в глубине содержимого желудка.

В желудочном соке представлены семь видов пепсиногенов, объединен­ных общим названием пепсины. Образование пепсинов осуществляется из неактивных предшественников — пепсиногенов, находящихся в клетках же­лудочных желез в виде гранул зимогена. В просвете желудка пепсиноген активируется НС1 путем отщепления от него ингибирующего белкового комплекса. В дальнейшем в ходе секреции желудочного сока активация пепсиногена осуществляется аутокаталитически под действием уже образо­вавшегося пепсина.

При оптимальной величине pH среды пепсин осуществляет гидролиз белков, разрывая в белковой молекуле пептидные связи, образованные группами фениламина, тирозина, триптофана и других аминокислот. В ре­зультате этого белковая молекула распадается на пептоны и пептиды. Пеп­син обеспечивает гидролиз основных белковых веществ, особенно коллаге­на — основного компонента волокон соединительной ткани,

К основным пепсинам желудочного сока относятся следующие.

Пепсин А — группа ферментов, гидролизирующих белки при оптимуме pH 1,5—2,0. Часть пепсиногена (около 1 %) переходит в кровеносное рус­ло, откуда вследствие небольшого размера молекулы фермента проходит через клубочковый фильтр в почках и выделяется с мочой (уропепсиноген). Определение содержания уропепсина в моче используется в лабораторной практике для характеристики протеолитической активности желудочного сока.

Гастриксин (пепсин С), гидролизирующий белки при оптимуме pH 3,2— 3,5. Пепсин В (парапепсин) расщепляет желатину и белки соединительной ткани. При pH 5,6 и выше протеолитическое действие фермента ослабля­ется.

Реннин (пепсин Д, химозин) расщепляет казеин молока в присутствии ио­нов Са²⁺.

Желудочный сок содержит ряд непротеолитических ферментов. Среди них — желудочная липаза, расщепляющая жиры, которые находятся в пище в эмульгированном состоянии (жиры молока), на глицерин и жирные ки­слоты при pH 5,9—7,9. У грудных детей желудочная липаза расщепляет до 59 % жира молока. В желудочном соке взрослых людей липазы мало. По­этому основное количество жиров переваривается в тонком кишечнике.

Клетками поверхностного эпителия слизистой оболочки желудка выра­батывается лизоцим (муромидаза). Лизоцим обусловливает бактерицидные свойства желудочного сока.

Уреаза расщепляет мочевину в желудке при pH 8,0. Освобождающийся при этом аммиак нейтрализует соляную кислоту и предотвращает избыточ­ную кислотность химуса, поступающего из желудка в двенадцатиперстную кишку.

Желудочная слизь и ее значение. Органическим компонентом желудоч­ного сока является слизь.

Нерастворимая слизь (муцин) является продуктом секреторной актив­ности добавочных клеток и клеток поверхностного эпителия. Муцин выде­ляется через апикальную мембрану мукоцита, образует слой слизи толщи­ной 0,5—1,5 мм, он обволакивает слизистую оболочку желудка и препятст­вует повреждающему воздействию соляной кислоты и пепсинов на клетки слизистой оболочки и раздражающих веществ, поступивших с пищей. Эти­ми же клетками одновременно с муцином продуцируется и бикарбонат. Образующийся при взаимодействии муцина и бикарбоната мукозо-бикар- бонатный барьер предохраняет слизистую оболочку от аутолиза под воз­действием соляной кислоты и пепсинов.

Слой слизи является преградой для обратной диффизии ионов водорода из полости желудка; он нейтрализует соляную кислоту благодаря буфер­ным свойствам из-за наличия гидрокарбонатов, а также адсорбирует фер­менты. Под влиянием длительного воздействия желчных кислот (при за­брасывании их из двенадцатиперстной кишки), салицилатов, масляной и пропионовой кислот, алкоголя происходит нарушение слизистого барьера. Это приводит к обратной диффизии ионов водорода из полости желудка, контакту слизистой оболочки с пепсинами и ее повреждению в результате аутолиза. Так формируются пептические язвы желудка. Возникновению язвенного процесса способствуют продукты жизнедеятельности микроор­ганизма Helicobacter pylori, которые усиливают секрецию соляной ки­слоты.

11.5.2. Регуляция секреции желудочного сока

Железы желудка в состоянии относительного покоя (в условиях отсутствия процесса пищеварения) выделяют небольшое количество сока нейтральной или слабощелочной реакции (фоновая секреция). Под влиянием пищевого раздражения во время приема пищи железы желудка секретируют значи­тельный объем желудочного сока, богатого протеолитическими фермента­ми. Эта реакция желез является рефлекторным ответом на раздражение пищей рецепторов слизистой оболочки ротовой полости, глотки и желудка (безусловный рефлекс) и воздействие комплекса раздражителей, влияющих на другие рецепторы, предшествующих и сопутствующих приему пищи (условный рефлекс).

Афферентные импульсы с раздражаемых пищей рецепторов (тактиль­ных, температурных и вкусовых) по афферентным волокнам V, VII, IX и X черепно-мозговых нервов передаются в бульбарный, таламический, гипо­таламический и корковый отделы пищевого центра. Нисходящие влияния коркового представительства пищевого центра активируют парасимпатиче­ские и симпатические ядра гипоталамуса. При возбуждении парасимпати­ческих ядер их эфферентные влияния активируют клетки бульбарного от­дела пищевого центра, импульсы от которых по преганглионарным волок­нам блуждающего нерва передаются на постганглионарные нейроны ин­трамуральных ганглиев желудка (клетки Догеля I типа). Выделяемый в окончаниях их аксонов медиатор ацетилхолин через М-холинорецепторы мембраны гландулоцитов стимулирует секреторную деятельность главных, обкладочных и мукоидных клеток желез желудка. Поэтому после перерез­ки блуждающих нервов у собак не выделяется желудочный сок при раздра­жении пищей рецепторов полости рта, на ее вид и запах.

Ацетилхолин активирует также эндокринные У-клетки слизистой обо­лочки антрального отдела желудка, вырабатывающие гастрин, который че­рез кровоток достигает обкладочных клеток желез и через специальные ре­цепторы их мембраны вызывает выработку соляной кислоты.

Ацетилхолин и гастрин в слизистой оболочке фундального отдела же­лудка стимулируют активность эндокринных клеток, выделяющих гиста­мин, который, диффундируя по межклеточным пространствам, через Н₂- рецепторы мембраны обкладочных клеток стимулирует выработку большо­го количества кислого желудочного сока, бедного ферментами и мукоида­ми. После перерезки блуждающих нервов (в экспериментах на животных) сокогонный эффект ацетилхолина, гастрина и гистамина резко ослабля­ется.

Поступление пищи в желудок во время еды усиливает безусловно-реф­лекторное отделение желудочного сока, что обусловлено раздражением ме­ханорецепторов при растяжении его стенок (особенно антрального отдела) и хеморецепторов пептидами и экстрактивными веществами пищи. При этом рефлекс осуществляется с участием бульбарного отдела пищевого центра, дополняется местной реакцией, реализуемой через холинергиче­ские нейроны интраорганной нервной системы.

Увеличение концентрации соляной кислоты в желудочном соке приво­дит к угнетению выработки гастрина У-клетками и последующим умень­шением кислотности сока. Этот механизм саморегуляции предотвращает избыточное выделение соляной кислоты. Подавляют секрецию соляной кислоты соматостатин, ВИП и серотонин (см. табл. 11.1).

При возбуждении симпатических ядер гипоталамуса его нисходящие влияния стимулируют преганглионарные симпатические нейроны боковых рогов торакальных сегментов (IV—X) спинного мозга. Их эфферентные влияния стимулируют постганглионарные нейроны симпатических гангли­ев, аксоны которых в составе чревных нервов достигают желез желудка. Выделяющийся в их окончаниях медиатор норадреналин тормозит секре­цию желудочного сока, но приводит к накоплению секреторного материа­ла в гландулоцитах, содержащих пепсиногены и мукоиды.

Поступление в двенадцатиперстную кишку не полностью переваренно­го химуса из желудка вызывает дополнительное возбуждающее и тормоз­ное влияние на железы желудка. Гастрин, вырабатываемый У-клетками слизистой оболочки кишки, бомбезин (гастрин-рилизинг-гормон), выде­ляемый Р-клетками, продукты гидролиза белков гуморально стимулируют выработку соляной кислоты.

Выделяемые эндокринными клетками двенадцатиперстной кишки холе­цистокинин, гастроингибирующий пептид, нейротензин и другие пептиды (см. табл. 11.1) под влиянием продуктов гидролиза жиров в двенадцатипер­стной кишке оказывают тормозной эффект на выработку соляной кислоты железами желудка.

11.5.2.1.Фазы желудочной секреции

В естественных условиях приема пищи сокоотделение в желудке начинает­ся под влиянием условных раздражителей — вида и запаха пищи, привыч­ной обстановки. При попадании пищи в ротовую полость в процессе же­вания и глотания раздражаются рецепторы слизистой оболочки рта, глотки и пищевода, что вызывает безусловно-рефлекторную секрецию желудочно­го сока. Этот комплекс условных и безусловных секреторных рефлексов составляет сложнорефлекторную первую фазу желудочного сокоотделения, которая продолжается около двух часов. Выделяющийся при этом сок от­личается высоким содержанием ферментов, что способствует возникнове­нию второй фазы сокоотделения — нейрогуморальной. Она обусловлена раздражением рецепторов желудка и кишечника компонентами химуса, влиянием на железы желудка гастроинтестинальных гормонов (см. табл.

11.1) и продуктов гидролиза пищевых веществ, поступающих в кровоток. Поэтому секреция желудочного сока (в опытах на собаках) продолжается 6—10 ч.

Нейрогуморальная фаза секреции желудочного сока «наслаивается» на сложнорефлекторную и состоит из желудочной и кишечной фаз. Желудоч­ная фаза сокоотделения обусловлена влиянием содержимого желудка на рецепторы его слизистой оболочки и эндокринные клетки (см. табл. 11.1). Так, механическое раздражение пищей приводит к выделению гастрина. Его выделение усиливается под влиянием продуктов гидролиза белков и экстрактивных веществ.

Кишечная фаза секреции желудочного сока обусловлена раздражением рецепторов слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки кислым желу­дочным содержимым, поступающим из желудка, всасыванием в кровь про­дуктов гидролиза белков и гастроинтестинальных гормонов, выделяемых эндокринными элементами слизистой оболочки кишечника (см. табл.

11.1). При осуществлении кишечной фазы возникают и тормозные влия-

Часы