Микробиота пищеварительного канала

Занятие № 7

Питание, его значение для организма. Пищеварительная система, профилактика заболеваний.

I. Состав пищеварительной системы:

1. Ротовая полость

2. Слюнные железы

3. Глотка

4. Пищевод

5. Желудок

6. Тонкая кишка

7. Толстая кишка

8. Микробиота пищеварительного канала

9. Печень

10. Поджелудочная железа

II. Заболевания пищеварительной системы

Ротовая полость

Включает в себя следующие анатомические структуры: губы, щеки, десны, зубы, язык, мягкое и твердое небо (далее будут рассмотрены подробно только зубы и язык)

I) Зубы

 - функции: удержание и измельчение пищи

 - число и разновидности: число – 32; разновидности: резцы (8), клыки (4), малые коренные (8), большие коренные (12); развитие в онтогенезе - с 6 мес появляются молочные, которые в 10-12 дет сменяются постоянными; зубы образованы дентином и делятся на коронку, шейку и корень

 - схема строения: коронка и шейка снаружи покрыта эмалью, корень цементом; внутри зуба имеется полость, заполненная пульпой; зубы располагаются в костных ячейках (альвеолах) и прикреплены к ним специальной связкой

 - гистологическая характеристика:

А) эмаль состоит из множества плотно упакованных и определенным образом ориентированных призм, образованных фосфорнокислым, углекислым и фтористым кальцием

Б) дентин представляет собой особую пропитанную солями кальция ткань, пронизанную трубочками, в которых залегают отростки клеток - образователей дентина (одонтобластов)

В) цемент по своему строению сходен с грубоволокнистой костной тканью с той разницей, что не содержит кровеносных сосудов

Г) пульпа включает в себя рыхлую волокнистую соединительную ткань, сосуды, нервы

2) Язык

- функции: участие в механической обработке пищи орган вкуса участие в артикуляции (речеобразовании)

- анатомические части: кончик, тело, корень

- тканевые компоненты: поперечно-полосатая скелетная мышечная ткань (пучки ориентированы во взаимно перпендикулярных направлениях), слизистая оболочка (на спинке и с боков образует сосочки, в эпителии которых располагаются вкусовые луковицы), мелкие слюнные железы, сосуды, нервы.

 

Слюнные железы

1) Функции:

а) секреторная: выработка слюны (0,5 - 2 л/сут; содержит амилазу и мальтазу- ферменты, расщепляющие углеводы; муцин - вещество, склеивающее пищевые частицы в комок; лизоцим - вещество, тормозящее развитие микроорганизмов)

б) экскреторная (специфическое накопление и выделение мочевой кислоты, солей тяжелых металлов, лекарственных вешеств)

в) участие в регуляции водно-минерального метаболизма (выделяют ионы Na+, K+, Cl-, НСО3-)

г) эндокринная (вырабатывают так называемые ростовые факторы - нервный ростовой фактор, эпидермальный ростовой фактор, играющие важную роль в развитии соответствующих структур в эмбриональном периоде и регулирующие клеточное деление у взрослых) 

2) Анатомическая характеристика: число - 6 (три пары); разновидности: околоушные, подчелюстные, подъязычные; протоки открываются в ротовую полость; кроме крупных желез, в слизистой оболочке ротовой полости и языка имеются многочисленные мелкие слюнные железы, вырабатывающие жидкий секрет

3) Гистологическая характеристика:

- имеют дольчатое строение

- паренхима долек представлена множеством железистых концевых отделов и выводных протоков; различают белковые, слизистые и смешанные железистые концевые отделы (все типы встречаются в подъязычной железе, первый - только в околоушной, первый и третий - в подчелюстной)

4) Нервные механизмы регуляции слюноотделения

а) Безусловные рефлексы

- проявление рефлекса: раздражение (механическое, химическое) стенки ротовой полости приводит к усиленному выделению слюны

- эффекты симпатических и парасимпатических нервов на секреторную функцию слюных желез существенно различаются: раздражение первых приводит к выработке небольшого количества вязкой, густой слюны, богатой органическими веществами, вторых - к продукции большого количества жидкой слюны

б) Условные рефлексы

- методика выработки - стандартная в качестве условного раздражителя используется любой агент внешнего мира (звонок, световая вспышка и т.д.), безусловного - пища

- проявление рефлекса: на действие одного условного раздражителя (звука, света) наблюдается полноценный физиологический ответ- выделение слюны

 

Глотка

1)   функция: продвижение пищевого комка из ротовой полости в пищевод

2) анатомическая характеристика: полость, соединяющая полость рта с пищеводом и полость носа с гортанью (место "перекреста" пищеварительного и дыхательного путей)

3) части: носоглотка, ротоглотка, гортанная часть

у входа в глотку располагаются сильно развитые лимфоидные образования (миндалины)

4) физиология акта глотания: сложный рефлекторный процесс; механизм: раздражение рецепторов корня языка и мягкого неба рефлекторно вызывает закрытие входа в носовую полость мягким небом, поднятие гортани и закрытие входа в нее надгортанником, сокращение мышц глотки и проталкивание пищевого комка в пищевод

 

Пищевод

1) Функция: проведение пищевого комка из глотки в желудок

2) Анатомическая характеристика: узкая длинная трубка, соединяющая глотку с желудком

3)   Гистологическая характеристика

 I. Слизистая оболочка

1) эпителий

2) собственная пластинка (состоит из рыхлой волокнистой соединительной ткани)

3) мышечная пластинка (2-3 слоя гладких мышц)

II. Подслизистая оболочка (основа; состоит из рыхлой волокнистой соединительной ткани)

III. Мышечная оболочка (2-3 слоя гладких мышц)

IV. Наружная оболочка

следует добавить, что во всех оболочках содержаься кровеносные и лимфатические сосуды, а также нервные элементы - рецепторы, нервные волокна и нервные ганглии, образующие в своей совокупности нервные сплетения (подслизистое, межмышечное и подсерозное)

особенности гистологического строения пищевода:

- слизистая оболочка покрыта многослойным неороговевающим эпителием; рельеф неровный, имеются продольный складки, спобствующие продвижению пищевого комка

- подслизистая оболочка содержит слизистые железы

- мышечная оболочка состоит из двух слоев мышц; в верхней 1/3 - поперечно-полосатая скелетная мышечная ткань, ниже - замещается гладкой

 

Желудок

1) Функции:

а) железистая (выработка желудочного сока, содержащего соляную кислоту и пепсин - фермент, расщепляющий белки, секреция слизи обеспечивающей защиту эпителия от ионов Н+; за сутки у взрослого человека выделяется 2-2,5 л сока)

б) моторная (перемешивание пищи, эвакуация ее в двенадцатиперстную кишку)

в) выработка антианемического фактора - гликопротеида, способствующего всасыванию витамина В12)

г) экскреторная (выделение некоторых лекарств, красителей и минеральных солей)

д) всасывательная (частично всасывается вода, этиловый спирт)

2)   Анатомическая характеристика

- полый мешковидный орган, в котором выделяют: дно, входной отдел или кардию, тело, привратник 

3) Особенности гистологического строения

А) слизистая оболочка (рельеф - неровный, образован складками, полями, ямками; покрыта однослойным железистым эпителием, формирующим железы, специфичные для каждого отдела, которые открываются в ямки; специфичность желез определяется функцией составляющих их клеток: секретирующих соляную кислоту, пепсин, слизь; кроме того, в составе эпителия находятся клетки диффузной эндокринной системы, вырабатывающие биологически активные пептиды)

Б)  мышечная оболочка (З слоя гладких мышц)

В) наружная оболочка (в данном органе и во всех отделах кишечника пред-

ставлена брюшиной - серозой - оболочкой, состоящей из тонкого слоя соединительной ткани и однослойного плоского эпителия; последний, будучи увлажнен специальной жидкостью, обеспечивает скольжение внутренних органов относительно друг друга)

 4) Нейро-гуморальная регуляция железистой функции желудка

      Стимулами, инициирующими секрецию желез желудка в мозговой фазе являются все факторы, сопровождающие прием пищи. В этой фазе безусловные рефлексы, возникающие при попадании пищи в рот, жевании и глотании, сочетаются с условными рефлексами на ее вид и запах.

   Раздражители, включающую желудочную фазу, находятся (возникают) в самом желудке. Природа их может быть различной: механической (растяжение стенки органа), химической (действие на слизистую оболочку продуктов расщепления белка, экстрактивных веществ, извлекаемых при кипячении из мяса и овощей).

  Функционирование желез в кишечной фазе определяют влияния, идущие из кишечника, точнее, переднего отдела тонкой кишки. Эти влияния опосредованы главным образом гормонами диффузной эндокринной системы, в частности, секретином и др.

 

Тонкая кишка

1) Функции:

а) пищеварительно-всасывательная

б) железистая (выработка кишечного сока, содержащего пищеварительные ферменты, слизь, щелочные эквиваленты - бикарбонат - ионы, Cl- и др.)

в) экскреторная

г) моторно-эвакуаторная

г) защитная (ограничение проникновения через кишечный барьер и обезвреживание болезнетворных микроорганизмов, вирусов, высокомолекулярных веществ, антигенов и др. за счет пищеварительных ферментов, лизоцима, гуморальных и клеточных факторов местной иммунной системы)

д) эндокринная

2) Анатомическая характеристика

- общая длина - 5-7 м

- отделы: двенадцатиперстная, тощая, подвздошная кишки

3) Особенности гистологического строения

- слизистая оболочка

+ покрыта однослойным каемчатым (всасывающим) эпителием; напомним, что щеточная кайма представляет собой поле микроворсинок - цилиндрических выростов плазмалеммы апикального полюса эпителиальных клеток (до 3000 на клетку); благодаря микроворсинкам площадь внутренней поверхности кишки увеличивается в 40-60 раз

+ рельеф поверхности - неровный: имеются пальцеобразные и листоподобныевыросты - ворсинки и трубкообразные врастания эпителия в подлежащую соединительную ткань - крипты

- подслизистая оболочка двенадцатиперстной кишки содержит железы, вырабатывающие слизь и бикарбонат-ионы, благодаря которым обеспечивается ощелачивание содержимого, поступающего из желудка, и защита кишечного эпителия

- мышечная оболочка состоит из двух слоев гладких мышц

- наружная оболочка представлена серозой

 4) Типы пищеварения.

Классификация

а) по месту реализации:

    - полостное; осуществляется в полости пищеварительной трубки (в ротовой полости под действием амилазы слюны, в полости желудка под действием пепсина желудочного сока, в полости тонкой кишки под действием ферментов поджелудочной железы и некоторых кишечных ферментов)

    - пристеночное (пищеварение в слое слизистых наложений); последний

представляет собой достаточно толстую относительно автономную пленку, покрывающую слизистую оболочку тонкой кишки и включающую в свой состав участки слущенного эпителия, отдельные клетки и их фрагменты, мембранные везикулы, лимфоциты; под действием сорбированных в толще слизи кишечных и панкреатических ферментов происходит дальнейшее гидролитическое расщепление пищевых субстратов

    - мембранное; протекает в щеточной кайме энтероцитов кишечного эпителия, образованной множеством упорядоченных (ориентированных параллельно) микроворсинок; здесь поэтапно осуществляется все более глубокий гидролиз промежуточных продуктов расщепления пищевых веществ (вплоть до мономеров); ферменты, катализирующие соответствующие реакции, в основном синтезируются внутри самого энтероцита и затем встраиваются в апикальную мембрану или выходят в пристеночный слой; необходимо специально подчеркнуть, что финальная стадия расщепления субстрата и начальная стадия транспорта продуктов гидролиза сопряжены благодаря существованию в структуре мембраны микроворсинок ферментно-транспортных молекулярных комплексов (ансамблей)

    - внутриклеточное; эволюционно наиболее древний тип пищеварения;

представлен в наибольшей степени у новорожденных, затем его удельный вес уменьшается; осуществляется при участии гидролитических ферментов гиалоплазмы или лизосом (в последнем случае вещества, подлежащие расщеплению, поступают в клетку путем эндоцитоза)

б) по источнику пищеварительных ферментов

    - собственное пищеварение (за счет ферментов, образуемых самим организмом человека)

    - симбионтное (за счет ферментов, вырабатываемых бактериями, одноклеточными грибами и простейшими, обитающими в толстой кишке)

    - аутолитическое (за счет ферментов, содержащихся в самих пищевых продуктах и сохранивших свою активность)

Пищеварительный конвейер

- процесс усвоения пищевых веществ в организме человека характеризуется четкой пространственно-временной организацией; его структуру можно уподобить техническому конвейеру, где каждая операция проиводится в строго определенном месте и в определенный момент времени; рассмотрим основные звенья пищеварительного конвейера

а) ротовая полость (измельчение, увлажнение пищи, частичное расщепление углеводов)

б) желудок (перемешивание, перетирание, депонирование пищи, подготовка белков к гидролизу, частичное расщепление белков)

в) полость тонкой кишки (перемешивание пищевой массы с желчью, соком поджелудочной и кишечных желез, формирование пищевой кашицы, гидролиз белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот до олигомеров и других промежуточных продуктов главным образом за счет панкреатических ферментов)

г) слой слизистых наложений (более глубокая деградация пищевых субстратов до олигомеров и мономеров за счет кишечных ферментов и ферментов поджелудочной железы)

   д) щеточная кайма энтероцита (конечные стадии гидролиза органических молекул до мономеров; транспорт продуктов расщепления и неполностью гидролизованных веществ внутрь энтероцита, в том числе, с помощью пиноцитоза)

е) цитоплазма энтероцита (окончательный гидролиз нерасщепленных субстратов под действием ферментов гиалоплазмы и лизосом, включение части продуктов распада в метаболизм, ресинтез определенных липидов, транспорт продуктов расщепления полимеров и ресинтезированных веществ за пределы энтероцита)

ж) соединительнотканная строма кишечной ворсинки (сортировка органических субстратов и их перенос в кровеносные и лимфатические капилляры, временное депонирование продуктов распада пищевых веществ, нейтрализация чужеродных веществ - антигенов и аллергенов - клетками местной иммунной системы - макрофагами, лимфоцитами и др.)

з) вены кишечника (поступление всосавшихся продуктов в печень)

и) кровеносные сосуды (доставка питательных веществ в ткани и органы)

к) тканевые клетки (транспорт веществ через плазматическую мембрану внутрь клетки, их включение в метаболические и пластические процессы)

 

Толстая кишка

1)   Функции

а) железистая (выработка кишечного сока, содержащего большое количество слизи и мало ферментов)

б) пищеварительно-всасывательная (разрушение клетчатки за счет ферментов бактерий-симбионтов, всасывание воды, ионов Na+, K+)

в) моторная (перистальтика)

г) биосинтез витаминов К и В12 за счет бактерий-симбионтов

д) защитная (местная иммунная ситема)

е) эндокринная

ж) формирование экскрементов

2) Анатомическая характеристика

- общая длина: 1,5 -2 м

- отделы: слепая (с червеобразным отростком) кишка, ободочная кишка, сигмовидная кишка, прямая кишка

- отличительные черты анатомического строения по сравнению с тонкой кишкой: больший диаметр, наличие особых продольных мышечных тяжей (или лент, в количестве трех), характерных вздутий (мешкообразных выпячиваний между лентами) и отростков серозной оболочки, содержащих жир 

3) Особенности гистологического строения

- слизистая оболочка

+ покрыта однослойным каемчатым эпителием

+ рельеф поверхности - неровный: полулунные складки; ворсинок нет; имеются крипты, содержащие большое кол-во одноклеточных слизистых желез

+ содержит большое кол-во лимфоидных клеток, образующих скопления - лимфоидные узелки (фолликулы)

- мышечная оболочка представлена двумя слоями гладких мышц (наружным продольным и внутренним циркулярным); при этом наружный слой не образует сплошного пласта, а разделен на три тяжа (ленты)

- наружная оболочка представлена серозой

 

Микробиота пищеварительного канала

и ее значение в жизнедеятельности организма

1) Микробиота - совокупность микроорганизмов - бактерий, грибов, простейших и др., обитающих в пищеварительном канале человека и находящаяся с ним в симбионтных или нейтральных отношениях 

2) Распределение по пищеварительной трубке

- ротовая полость - ворота для микроорганизмов и благоприятная среда для их размножения; все структурные компоненты ротовой полости (губы, щеки, десна, небо, язык, зубы) характеризуются наличием определенных групп микроорганизмов

- в желудке и верхнем отделе тонкой кишки здорового человека микрорганизмы отсутствуют или имеются в незначительном количестве (кислотоустойчивые или споровые бактерии)

- нижний отдел тонкой кишки (подвздошная кишка) заселена микроорганизмами, видовой состав которых приближается к таковому в толстой кишке

- толстая кишка наиболее богата микроорганизмами как в количественном, так и в качественном отношении; их содержание достигает 250 млрд на 1 г, а общее количество составляет приблизительно 1,5 кг; здесь встречаются аэробные и анаэробные формы, в частности, кишечная палочка, молочнокислые бактерии, энтеробактерии, клостридии (группа анаэробных спорообразующих бактерий, разлагающих пептиды, аминокислоты, полисахариды и пурины, часто с образованием газов – водорода или диоксида углерода), дрожжеподобные грибки, простейшие; их сообщество представляет собой целостную сбалансированную систему - биоценоз, члены которого находятся в сложных взаимоотношениях (преимущественно симбионтных); данная система пребывает в состоянии динамического равновесия, которое может нарушаться в патологических условиях

3) Функции кишечной микробиоты:      

- проявляя выраженный антагонизм по отношению к патогенным бактериям

микробиота кишечника осуществляет неспецифическую защиту организма от кишечных инфекций

- оказывает стимулирующее влияние на иммунную систему и таким образом принимает участие в поддержании ее фонового тонуса

- является источником витаминов В2, В6, В12, пантотеновой и фолиевой кислот

- вырабатывает ферменты, расщепляющие растительную клетчатку

- нейтрализует некоторые фармакологически активные вещества, поступающие извне или образующиеся в процессе пищеварения

- разрушает избыток пищеварительных ферментов и желчных кислот

 

Печень

1) Функции:

а) железистая (выработка желчи, содержащей желчные кислоты и пигменты, холестерин и др.; необходима для перевода жиров в состояние тонкодисперсной эмульсии, активации липаз, всасывания жиров и витаминов, стимуляции моторики кишечника и торможения гнилостных процессов в нем)

б) детоксикационная (барьерная; обезвреживание экзогенных и эндогенных.токсичных веществ, фагоцитоз инородных частиц)

в) метаболическая (участие в обмене углеводов, белков, липидов, витаминов, минеральных компонентов и др.)

г) депонирующая (депо крови, витаминов, гликогена, микроэлементов и др.)

д) белковообразовательная (биосинтез сывороточных альбуминов, фиброгена и др.)

2) Анатомическая характеристика

- крупная непарная железа; располагающаяся в правом подреберье; покрыта капсулой; состоит из 2 долей, а доли - из сегментов

- на нижней поверхности органа находятся ворота - место входа кровеносных сосудов и нервов и выхода лимфатических сосудов и общего печеночного протока

- печень имеет два источника кровоснабжения: а) печеночная артерия (приносит кровь, богатую кислородом, б) воротная вена (приносит венозную кровь от непарных органов брюшной полости - желудочно-кишечного тракта, поджелудочной железы, селезенки

- имеется специальный резервуар для депонирования желчи - желчный пузырь

- главный проток железы (общий желчный проток) впадает в двенадцатиперстную кишку

3) Гистологическая характеристика

- орган имеет полимерное строение, состоит из множества однотипных структурно-функциональных единиц - печеночных долек

- печеночная долька имеет форму шестигранной пирамиды и образована множеством радиально ориентированных балок (пластинок), состоящих из двух рядов гепатоцитов; внутри печеночных балок проходит желчный капилляр, по которому образующаяся в гепатоцитах желчь транспортируется в вокругдольковый желчный проток; между печеночными балками проходят синусоидные капилляры, начинающиеся от вокругдольковых вен и собирающиеся в центральную вену (образуют “чудесную” капиллярную сеть); от вокругдольковых артерий отходят короткие капилляры, которые прободают печеночные балки и впадают в синусоидные капилляры, обогащая текущую по ним смешанную кровь кислородом; в состав выстилки синусоидных капилляров наряду с эндотелиоцитами входят звездчатые макрофаги (клетки, способные к фагоцитозу) и липоциты (клетки, депонирующие липиды и жирорастворимые витамины)

 

Поджелудочная железа

1) Функции:

А. Экзокринной части

а) выработка панкреатического сока, содержащего ферменты, расщепляющие все основные типы пищевых субстратов - белки (трипсин, химотрипсин, карбоксипептидазы), жиры (липаза, фосфолипаза, холестераза), углеводы (амилаза), нуклеиновые кислоты (нуклеаза), бикарбонат-ионы (необходимы для ощелачивания содержимого, поступающего из желудка в двенадцатиперстную кишку)

Б. Эндокринной части

б) выработка гормонов (инсулина, глюкагона - гормонов, играющих важную роль в регуляции углеводного метаболизма; инсулин обеспечивает превращение свободной глюкозы крови в гликоген ткани, в первую очередь, печени и скелетных мышц, глюкагон оказывает противоположное действие)

2) Анатомическая характеристика

- крупная железа; покрыта капсулой; состоит из трех отделов - головки, тела, хвоста, имеет дольчатое строение

- главный выводной проток открывается в двенадцатиперстную кишку

3) Гистологическая характеристика

- экзокринная часть образована множеством белковых железистых концевых отделов и выводных протоков

- эндокринная часть представлена мелкими компактными скоплениями клеток - панкреатическими островками, разбросанными по всему объему органа; каждый островок является миниатюрной железой внутренней секреции, пронизан синусоидными капиллярами, лишен выводных протоков и состоит из нескольких типов клеток, каждый из которых ответственен за выработку определенного гормона; так альфа-клетки продуцируют глюкагон, бета-клетки - инсулин.