Клетки и ферменты желудка

Клетки и ферменты желудка thumbnail

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 февраля 2014;
проверки требуют 28 правок.

Ферме́нты пищеваре́ния, пищеварительные ферменты — ферменты, расщепляющие сложные компоненты пищи до более простых веществ, которые затем всасываются в организм. В более широком смысле пищеварительными ферментами также называют все ферменты, расщепляющие крупные (обычно полимерные) молекулы на мономеры или более мелкие части.
Все ферменты желудочно-кишечного тракта относятся к классу «Гидролазы», это означает, что расщепление пищевых полимеров происходит всегда при участии молекулы воды.

Пищеварительные ферменты находятся в пищеварительной системе человека и животных. Кроме этого, к таким ферментам можно отнести внутриклеточные ферменты лизосом.

Основные места действия пищеварительных ферментов в организме человека и животных — это ротовая полость, желудок, тонкая кишка. Эти ферменты вырабатываются такими железами, как слюнные железы, железы желудка, поджелудочная железа и железы тонкой кишки. Часть ферментативных функций выполняется облигатной кишечной микрофлорой.

По субстратной специфичности пищеварительные ферменты делятся на несколько основных групп:

  • протеазы: эндопептидазы, которые катализируют расщепление внутренних пептидных связей (пепсин, реннин, гастриксин в желудочном соке и трипсин, химотрипсин, эластаза в панкреатическом соке) и экзопептидазы, которые отщепляют по одной аминокислоте с карбоксильного конца (карбоксипептидаза в панкреатическом соке и аминопептидаза, пептидазы в кишечном соке)
  • липазы расщепляют липиды до жирных кислот и глицерина
  • карбогидразы гидролизуют углеводы, такие как крахмал или сахара, до простых сахаров, таких как глюкоза
  • нуклеазы расщепляют нуклеиновые кислоты до нуклеотидов

Ротовая полость[править | править код]

Ферменты пищеварения, упрощенная схема

Слюнные железы секретируют в полость рта:

  • альфа-амилазу (птиалин), которая расщепляет высокомолекулярный крахмал до более коротких фрагментов и до отдельных растворимых сахаров (декстрины, мальтоза, мальтриоза).
  • альфа-глюкозидазу (мальтазу), расщепляет мальтозу на две молекулы глюкозы

Желудок[править | править код]

Ферменты, секретирующиеся желудком называются желудочными ферментами. По химической природе практически все ферменты являются белками. В желудке также вырабатывается соляная кислота, которая обладает бактерицидным действием; активирует фермент пепсин; вызывает денатурацию и набухание белков.

  • Пепсин — основной желудочный фермент. Гидролитически расщепляет пептидные связи денатурированных белков до пептидов. Вырабатывается в так называемых «главных клетках» в неактивной форме в виде пепсиногена, чтобы предотвратить самопереваривание слизистой желудка. В полости желудка в кислой среде (рН=1.5—2,5) происходит превращение пепсиногена в активный пепсин. При этом отщепляется пепсин-ингибитор. Процесс идет аутокаталитически при участии НСl (ионов Н+), которая также вырабатывается в слизистой желудка, но в так называемых «обкладочных клетках». Молекулярный вес пепсиногена около 42 000, а пепсина — около 35 000. Из этого следует, что реакция превращения пепсиногена в пепсин сопровождается отщеплением 15—20 % исходной молекулы. Активирование происходит за счет отщепления N-концевого участка пепсиногена, в котором сосредоточены все основные аминокислоты. Среди продуктов отщепления обнаруживается ингибитор пепсина с молекулярным весом 3242 и пять более мелких фрагментов, в сумме отвечающих молекулярному весу около 4000. Для защиты стенок желудка от агрессивной кислой среды «добавочные клетки» слизистой вырабатывают муцин — гликопротеид — и ионы бикарбоната.
  • Гастриксин, реннин – тоже расщепляют белки.
  • Желатиназа расщепляет желатин и коллаген, основные протеогликаны мяса на полипептиды, пептиды и аминокислоты.
  • Липаза – жиры на глицерин и жирные кислоты, но ее активность в желудке незначительна.
  • Химозин – створаживает молоко

Тонкая кишка[править | править код]

Желчь[править | править код]

Желчь человека также участвует в процессах пищеварения. Она вырабатывается постоянно печенью и собирается в желчном пузыре. В ее состав не входят ферменты. Она переводит в активное состояние ферменты поджелудочной железы, эмульгирует жиры (что облегчает их расщепление), усиливает перистальтику кишечника, стимулирует продукцию слизи, ликвидирует действие пепсина желудка, опасного для ферментов поджелудочной железы.

Ферменты поджелудочной железы[править | править код]

Поджелудочная железа является основной железой в системе пищеварения. Она секретирует ферменты (более 20) в просвет двенадцатиперстной кишки.

  • Протеазы:
    • Трипсин является протеазой, аналогичной пепсину желудка.
    • Химотрипсин — также протеаза, расщепляющая белки пищи.
    • Карбоксипептидаза
    • Несколько различных эластаз, расщепляющих эластин и некоторые другие белки.
  • Нуклеазы, расщепляющие нуклеиновые кислоты нуклеотидов.
  • Стеапсин, расщепляющий жиры.
  • Амилазу, расщепляющую крахмал и гликоген, а также другие углеводы.
  • Липаза поджелудочной железы является важнейшим ферментом в переваривании жиров. Она действует на жиры (триглицериды), предварительно эмульгированные желчью, секретируемой в просвет кишечника печенью.

Ферменты тонкой кишки[править | править код]

  • Несколько пептидаз, в том числе:
    • энтеропептидаза — превращает неактивный трипсиноген в активный трипсин;
    • аланинаминопептидаза — расщепляет пептиды, образовавшиеся из белков после действия протеаз желудка и поджелудочной железы.
  • Ферменты, расщепляющие дисахариды до моносахаридов:
    • сахараза расщепляет сахарозу до глюкозы и фруктозы;
    • мальтаза расщепляет мальтозу до глюкозы;
    • изомальтаза расщепляет мальтозу и изомальтозу до глюкозы;
    • лактаза расщепляет лактозу до глюкозы и галактозы.
  • Липаза кишечника расщепляет триглицериды на глицерин и жирные кислоты.
  • Эрепсин, фермент, расщепляющий белки.

Микрофлора кишечника[править | править код]

Обитающие в толстом кишечнике человека микроорганизмы выделяют пищеварительные ферменты, способствующие перевариванию некоторых видов пищи.

  • Кишечная палочка — способствует перевариванию лактозы
  • Лактобактерии — превращают лактозу и другие углеводы в молочную кислоту

Пищеварительные ферменты насекомоядных растений[править | править код]

Из секрета непентеса Nepenthes macferlanei выделены протеазы, продемонстрирована также липазная активность. Его главный фермент, непентезин, по субстратной специфичности напоминает пепсин.[1]

Читайте также:  Части желудка на рентгене

Примечания[править | править код]

  1. ↑ Zoltán A. Tökés, Wang Chee Woon and Susan M. Chambers. Digestive enzymes secreted by the carnivorous plant Nepenthes macferlanei L. Planta, 1974, Volume 119, Number 1, 39-46

Ссылки[править | править код]

  • https://www.innvista.com/health/nutrition/diet/enzymecl.htm
  • Анатомия и физиология человека: учеб. для студ. учреждений сред. проф. образования / И. В. Гайворонский, Г. И. Ничипорук, А. И. Гайворонский. — 6-е изд., перераб. и доп. — М. : Издательский центр «Академия», 2011. — 496 с. ISBN 978-5-7695-7794-9

Источник

Процесс пищеварения запускается уже с того момента, когда мы чувствуем ароматный запах еды или наши глаза видят аппетитное блюдо. Через пару минут нервно-рефлекторная цепочка приводит к активному выделению пищеварительных соков — источников ферментов.

Как работают ферменты и чем грозит их нехватка, расскажем в статье.

Важная роль пищеварительных ферментов

Для начала разберемся, какова роль ферментов в пищеварении. Еда содержит белки, жиры и углеводы, которые обеспечивают процессы жизнедеятельности. Ферменты, или энзимы, расщепляют пищу до простых соединений — это необходимо для ее усвоения организмом.

Энзимы начинают свою работу еще в ротовой полости. Измельченная зубами пища обильно смачивается слюной, в состав которой входят такие ферменты, как мальтаза, (-амилаза, лизоцим, калликреин, которые участвуют в расщеплении углеводов.

В таком виде пищевой комок (болюс) поступает в желудок, где подвергается обработке желудочного сока — активной субстанции из соляной кислоты, воды, электролитов и ферментов. Желудочный сок «упрощает» пищевой комок до еще более элементарных веществ[1]. Словно по цепочке соляная кислота активирует пищеварительные ферменты желудка — пепсин и липазу. Пепсин начинает расщеплять белки до соединений меньших размеров — альбумоз и пептон, а липаза дробит жиры молока[2].

Из желудка пищевой комок отправляется в кишечник. Пищеварительные ферменты кишечника — энтерокиназы — активируют работу пищеварительных ферментов сока поджелудочной железы, а именно трипсина и химотрипсина. Они расщепляют белки до аминокислот. Углеводы, которые не переварились в ротовой полости до конца, дробятся до простых сахаров под воздействием бета-амилазы, лактазы и мальтазы. Липазы расщепляют жиры до конечных продуктов — жирных кислот и глицерина[3].

После обработки пища легко всасывается через кишечную стенку и проникает в жидкостные среды организма — кровь и лимфу.

Почему возникает недостаток пищеварительных ферментов?

В норме активности пищеварительных ферментов в организме человека хватает, чтобы переварить всю поступившую пищу. Однако различные причины могут спровоцировать недостаток ферментов — энзимопатию, или ферментопатию. Нехватка ферментов для пищеварения может быть врожденной (первичной) или приобретенной (вторичной)[4].

Первичная недостаточность ферментов связана с генетическими дефектами. Мутации в генах приводят к невозможности полностью переваривать белки, жиры или углеводы. Как следствие, образуются нерасщепленные продукты пищеварения, которые накапливаются в организме в виде токсинов. К ферментопатии относятся такие болезни, как, например, фенилкетонурия, галактоземия и муковисцидоз. Употребление белковой пищи и молока при этих заболеваниях носит жизнеугрожающий характер.

Вторичный недостаток ферментов развивается у людей с расстройствами пищеварения при органическом повреждении органов желудочно-кишечного тракта или при их функциональном нарушении.

Так, гиповитаминоз, в частности дефицит витамина PP, повышающего количество соляной кислоты желудочного сока, приводит к ахлоргидрии — заболеванию, при котором возникает недостаток соляной кислоты. Без этого важного компонента пищеварительного сока невозможна активация пепсинов — ферментов, которые переваривают белки[5].

Атрофический гастрит сопровождается повреждением слизистой оболочки. Уменьшение железистых клеток слизистой желудка приводит к недостаточному образованию пепсинов. В результате нарушается расщепление белков[6].

При хроническом панкреатите — заболевании поджелудочной железы — возникает недостаток панкреатических ферментов. Гиперактивность железы в результате неправильного питания, инфекций или желчнокаменной болезни приводит к чрезмерному выделению панкреатических ферментов, которые начинают переваривать собственную поджелудочную.

Снижение активности кишечных ферментов может быть связано с дисбактериозом. Патогенные микроорганизмы повреждают ферменты кишечного сока. Количество лактазы, мальтазы и трегалазы — ферментов, которые расщепляют углеводы до простых сахаров, — снижается. Нерасщепленные углеводы не способны усвоиться в кишечнике. Организм не получает питательных веществ — возникает синдром нарушенного всасывания, или мальабсорбции[7].

Нарушение функции кишечника без анатомического повреждения также способствует нехватке ферментов. Функциональная диспепсия, зачастую возникающая под влиянием стрессов, нарушает моторику пищеварительного тракта[8]. Пища дольше задерживается в кишечнике, из-за чего повреждается слизистая кишечника. Это также влияет на выработку энтерокиназ. Цепочка нарушений приводит к недостаточности ферментов поджелудочной — трипсина, химотрипсина[9].

Чем чревата нехватка ферментов и как ее можно устранить?

Ферментная недостаточность проявляется дискомфортом и тяжестью в животе, болезненными ощущениями, вздутием и тошнотой.

Нарушение всасывания питательных веществ приводит к прогрессирующему снижению веса. Полупереваренная пища скапливается в кишечнике и переполняет его, стимулируя моторику. Возникает учащенное выделение полуоформленного кала — до пяти раз в день[10]. Каловые массы могут содержать непереваренные мышечные волокна (при недостаточности трипсина) и иметь жирный блеск (при нехватке липазы).

Уменьшенное поступление полезных веществ, в том числе витаминов, приводит к периодическим головным болям, плохому сну, сниженной работоспособности. Недостаточность белков, жиров и углеводов сопровождается усталостью, как физической, так и умственной[11].

Читайте также:  Моторика желудка и ее регуляция

Дефицит ферментов в пищеварительных соках корректируется заместительной терапией. Препараты, обладающие высокой ферментной активностью, возмещают недостаток энзимов. При врожденных заболеваниях это основной метод лечения.

Приобретенные ферментопатии нуждаются в лечении основного заболевания, вызвавшего недостаток пищеварительных ферментов. При гастрите это эрадикационная терапия против H. pylori, при дисбактериозах — пробиотики, восстанавливающие здоровую микрофлору, при панкреатитах — снижение гиперактивной функции ферментов антиферментными препаратами, а затем восстановление нормальной активности заместительной терапией энзимами[12].

Дозировка и длительность лечения ферментными препаратами зависит от степени недостаточности энзимов в организме.

Чтобы избежать развития ферментной недостаточности, необходимо питаться правильно. Переедание, жирная пища, трудная для переваривания, недостаточное количество белков и витаминов в рационе нарушают работу ферментов. Соблюдение гигиены предотвращает развитие дисбактериозов и хеликобактерной инфекции. Своевременное лечение инфекций, в свою очередь, минимизирует риск развития панкреатитов как осложнений болезни. Здоровым людям без заболеваний ЖКТ не следует забывать, что, например, при переедании в праздничные дни можно помочь пищеварительной системе ферментными препаратами.

Недостаток ферментов нарушает нормальный процесс пищеварения. Скопление полупереваренных продуктов в организме проявляется неприятными симптомами, которые могут нарушить качество жизни. Недостающие ферменты можно восполнять с помощью заместительной терапии. Препараты с энзимами стимулируют естественное пищеварение, помогая кишечнику переварить пищу.

Источник

Процесс пищеварения включает в себя механическое измельчение пищи и ее химическое изменение с помощью пищеварительных соков. Пищеварение заключается в расщеплении сложных частиц белков, жиров и углеводов на более простые, которые могли бы проникать в кровь через стенку желудочно-кишечного тракта и являться источником развития клеток организма.

Переработка пищи начинается в полости рта, где с помощью зубов пища пережевывается и измельчается. Чем лучше пережевана пища, тем легче она будет переварена и лучше усвоена организмом. Язык, являясь органом вкуса, помогает перемешивать пищу со слюной и проглатывать ее.

Во рту пища обильно смачивается слюной, которая поступает в основном из трех пар слюнных желез. Обильное отделение слюны происходит не только во время еды, но и перед началом еды, от одного вида и запаха пищи. Отделение слюны регулируется центральной нервной системой. Слюна обладает противомикробными свойствами и, обильно смачивая пережеванную пищу, способствует также ее более легкому прохождению по пищеводу в желудок. У взрослого человека за сутки вырабатывается от 1 до 1,5 л слюны.

Переваривание пищи происходит при участии ферментов, содержащихся в пищеварительных соках. Пищеварительные ферменты – это особые химические вещества белковой природы, которые являются мощными ускорителями переваривания пищи. В слюне – первом пищеварительным соке – содержится особый фермент птиалин, с помощью которого начинается превращение не растворимого в воде углевода (крахмала) в растворимый углевод (сахар). Если, например, долго жевать хлеб, то можно ощутить, как он постепенно приобретает сладковатый привкус. Действие птиалина продолжается и в желудке (в течение примерно 20–30 минут), пока кислый желудочный сок не пропитает пищевую массу.

Из полости рта проглоченная пища по эластичной трубке – пищеводу – проходит в желудок. У взрослого человека пищевод представляет собой узкую вертикальную трубку длиной примерно 25 см. В нем выделяют шейную, грудную и брюшную части. Диаметр пищевода на всем протяжении практически одинаков, и только в трех местах он сужается: в самом начале, там, где глотка переходит в пищевод; когда пересекает сзади левый главный бронх и прилежит к дуге аорты, и, наконец, в месте прохождения через диафрагму.

Благодаря строению своей стенки пищевод активно участвует в продвижении пищевого комка. Наружный слой стенки образован соединительно-тканной оболочкой. За ней располагается мышечная, а затем следуют рыхлая подслизистая основа и лежащая на ней слизистая оболочка, собранная в продольные складки. За счет волнообразного сокращения (перистальтики) продольных и круговых мышц пищевода пища проталкивается к желудку. Во время прохождения пищи продольные складки слизистой оболочки расправляются, и просвет пищевода несколько расширяется. Перистальтическая волна проходит весь пищевод – от глотки до желудка – за 8–12 секунд. Легкому продвижению пищи по пищеводу способствует не только слюна, но и слизь, которую вырабатывают железы слизистой оболочки пищевода.

Между пищеводом и двенадцатиперстной кишкой находится важнейший орган пищеварительного тракта – желудок. Именно желудок является основной «фабрикой пищеварения». Бо́льшая часть этого органа располагается слева, в брюшной полости, а меньшая, примерно одна четверть, – справа от срединной линии. Форма желудка непостоянна, она меняется в зависимости от того, пуст он или полон, а также от положения тела – горизонтального или вертикального, и даже от возраста человека. Тем не менее принято различать две его основные формы: в виде рога (чаще у людей низкого роста, плотных и полных) и в виде крючка (как правило, у людей высоких и худощавых).

Емкость желудка в среднем составляет 1,5–2,5 л. У мужчин она несколько больше, чем у женщин.

Читайте также:  Что снижает кислотность желудка

Там, где пищевод переходит в желудок, нет специального, анатомически выраженного сфинктера – запирательного устройства, но есть кардиальная складка, закрывающая вход в желудок и препятствующая обратному забросу желудочного содержимого в пищевод. К пищеводу прилежит кардиальная часть желудка. Выпуклую верхнюю часть называют дном, или куполом, или сводом. Бо́льшая средняя часть желудка получила название тела. Сужаясь, тело переходит в привратниковый отдел, который на границе с двенадцатиперстной кишкой заканчивается сфинктером – мощным мышечным кольцом шириной до 2 см. Мышцы кольца расслабляются, когда надо пропустить порцию пищи, и затем плотно смыкаются, задерживая еще недостаточно обработанную в желудке пищу, а также препятствуя забросу сока двенадцатиперстной кишки, так как он весьма неблагоприятно действует на клетки слизистой оболочки желудка.

Снаружи желудок покрыт серозной оболочкой, или брюшиной, которая имеет многочисленные связки с другими органами и переходит в большой сальник, подобно фартуку, покрывающему спереди петли кишечника. Под серозной оболочкой лежит мышечный слой, состоящий из продольных, круговых и косых мышц, которые обеспечивают достаточно сложную моторику органа, ведь желудку приходится одновременно часть пищи перерабатывать, уже переработанную проталкивать к кишечнику, а какую-то часть хранить. Сразу после того, как пища попадает в желудок, за счет сокращения продольных и косых мышц уменьшаются размеры дна и тела: желудок как бы стремится плотно охватить пищевые массы. Потом он начинает их перемешивать, чтобы кислый желудочный сок равномерно пропитал пищевой комок. По мере переработки перистальтические волны проталкивают пищевые массы к выходу из желудка, где открывается сфинктер, и небольшая их порция переходит в двенадцатиперстную кишку, а остальная отбрасывается и снова перемешивается. И так до тех пор, пока все содержимое желудка не эвакуируется в следующий отдел пищеварительного тракта – двенадцатиперстную кишку.

Время пребывания смешанной пищи в желудке взрослого человека примерно 6 часов. У детей в первые месяцы жизни содержимое желудка переходит в двенадцатиперстную кишку за 2–3 часа при естественном вскармливании и за 3–4 часа – при искусственном.

Внутренняя оболочка желудка – слизистая. В ее толще имеется тонкая мышечная пластинка, собирающая слизистую оболочку в складки. В кардиальной части, в области тела и дна, они располагаются косо и поперечно. А на малой кривизне желудка видны 4–5 продольных складок, образующих как бы дорожку, от входа до выхода. На поверхности слизистой оболочки хорошо различимы и небольшие, многоугольной формы, возвышения – желудочные поля размером от 1 до 16 мм. Каждое такое микрополе представляет собой мелкие холмики, на поверхности которых и между ними находятся желудочные ямки, куда открываются точечные отверстия желудочных желез.

Число желудочных ямок достигает 3 миллионов! А количество желез, выделяющих секрет, намного больше – 35 миллионов! Их общая секретирующая поверхность составляет 3–4 м2.

Кардиальные железы (расположенные вблизи входа в желудок) и привратниковые (около его выхода) продуцируют в основном муцин – основной компонент слизи, а также фермент дипептидазу, расщепляющую белки. Привратниковые железы выделяют также гормон гастрин, активизирующий секрецию желудочного сока.

В области дна и тела сгруппированы многочисленные так называемые собственные желудочные железы, образованные тремя видами клеток. Одни из них (главные) продуцируют различные ферменты и предшественник пепсина – пепсиноген, который лишь под воздействием соляной кислоты превращается в активный пепсин, способный расщеплять белки пищи. Одну из главных составляющих желудочного сока – соляную кислоту – выделяют париетальные клетки. Эта кислота помогает переваривать белки. Благодаря содержанию соляной кислоты сок способен убивать бактерии, попавшие из полости рта в желудок. И наконец, слизистые клетки продуцируют слизь, увлажняющую пищевой комок.

Все вместе железы вырабатывают желудочный сок – биологически очень активную жидкость, которая состоит из соляной кислоты и различных ферментов, расщепляющих питательные вещества. За сутки у здорового человека в желудке вырабатывается примерно 1,5 л желудочного сока. Причем и его количество, и его качество напрямую зависят от характера и состава пищи.

Основная задача желудка – тщательная химическая обработка желудочным соком пищевых компонентов, их переваривание и продвижение обработанной пищевой массы в кишечник.

Возникает вопрос: почему желудочный сок, переваривая белковые вещества, не переваривает в нормальных условиях саму стенку желудка, которая построена в основном из белков? Предполагают, что слизь, покрывающая изнутри желудочную стенку, является для нее как бы защитной оболочкой. Этому же, возможно, способствуют и щелочная реакция крови, обильно циркулирующей в слизистой оболочке желудка, и наличие других защитных веществ, которые в нормальном состоянии нейтрализуют действие соляной кислоты желудочного сока.

Таким образом, на слизистую оболочку желудка, с одной стороны, воздействуют компоненты желудочного сока – соляная кислота и ферменты, расщепляющие белок, а с другой стороны, их агрессивному действию противостоит естественная система защиты желудка, вырабатываемая им самим против своих же факторов агрессии. Нетрудно предположить, что желудок будет исправно работать только в том случае, если между факторами «агрессии» и факторами «защиты» будет соблюдаться равновесие, а нарушение этого равновесия неизбежно ведет к развитию заболевания.

Источник