В настоящее время под питанием понимается сложный процесс поступления, переваривания, всасывания и усвоения в организме веществ (нутриентов), необходимых для удовлетворения энергетических и пластических потребностей организма, в том числе регенерации клеток и тканей, регуляции различных функций организма. Пищеварением называется совокупность физико-химических и физиологических процессов, обеспечивающих расщепление поступающих в организм сложных пищевых веществ на простые химические соединения, способные всасываться и усваиваться в организме.
Не вызывает сомнений тот факт, что поступающая в организм извне пища, обычно состоящая из нативного полимерного материала (белки, жиры, углеводы), должна быть деструктурирована и гидролизована до таких элементов, как аминокислоты, гексозы, жирные кислоты и т. д., которые непосредственно участвуют в процессах метаболизма. Превращение исходных веществ в резорбируемые субстраты происходит поэтапно в результате гидролитических процессов, проходящих с участием различных ферментов.
Последние достижения в области фундаментальных исследований работы пищеварительной системы существенно изменили традиционные представления о деятельности "пищеварительного конвейера". В соответствии с современной концепцией под пищеварением понимаются процессы ассимиляции пищи от ее поступления в желудочно-кишечный тракт до включения во внутриклеточные метаболические процессы.
Многокомпонентная система пищеварительного конвейера состоит из следующих этапов:
1. Поступление пищи в ротовую полость, ее измельчение, смачивание пищевого комка и начало полостного гидролиза. Преодоление глоточного сфинктера и выход в пищевод.
2. Поступление пищи из пищевода через кардиальный сфинктер в желудок и временное ее депонирование. Активное перемешивание пищи, ее перетирание и измельчение. Гидролиз полимеров желудочными ферментами.
3. Поступление пищевой смеси через антральный сфинктер в двенадцатиперстную кишку. Перемешивание пищи с желчными кислотами и ферментами поджелудочной железы. Гомеостазирование и формирование химуса с участием кишечной секреции. Гидролиз в полости кишки.
4. Транспорт полимеров, олиго- и мономеров через пристеночный слой тонкой кишки. Гидролиз в пристеночном слое, осуществляемый панкреатическими и энтероцитарными ферментами. Транспорт нутриентов в зону гликокаликса, сорбция - десорбция на гликокаликсе, связывание с акцепторными гликопротеидами и активными центрами панкреатических и энтероцитарных ферментов. Гидролиз нутриентов в щеточной кайме энтероцитов (мембранное пищеварение). Доставка продуктов гидролиза к основанию микроворсинок энтероцитов в зону образования эндоцитозных инвагинаций (с возможным участием сил полостного давления и капиллярных сил).
5. Перенос нутриентов в кровеносные и лимфатические капилляры путем микропиноцитоза, а также диффузии через фенестры эндотелиальных клеток капилляров и по межклеточному пространству. Поступление нутриентов через портальную систему в печень. Доставка пищевых веществ лимфо- и кровотоком в ткани и органы. Транспорт нутриентов через мембраны клеток и их включение в пластические и энергетические процессы.
Какова же роль различных отделов пищеварительного тракта и органов в обеспечении процессов переваривания и всасывания нутриентов?
В полости рта происходит механическое размельчение пищи, смачивание слюной и подготовка ее к дальнейшему транспорту, который обеспечивается тем, что пищевые нутриенты превращаются в более или менее однородную массу. Движениями, в основном, нижней челюсти и языка формируется пищевой комок, который затем проглатывается и, в большинстве случаев, очень быстро достигает полости желудка. Химическая обработка пищевых веществ в ротовой полости, как правило, не имеет большого значения. Хотя слюна содержит целый ряд ферментов, их концентрация очень невелика. Лишь амилаза может играть определенную роль в предварительном расщеплении полисахаридов.
В полости желудка пища задерживается и затем медленно, небольшими порциями перемещается в тонкую кишку. По-видимому, основная функция желудка - депонирующая. Пища быстро накапливается в желудке и затем постепенно утилизируется организмом. Это подтверждается большим числом наблюдений над больными с удаленным желудком. Основным нарушением, характерным для этих больных, является не выключение собственно пищеварительной деятельности желудка, а нарушение депонирующей функции, то есть постепенной эвакуации пищевых веществ в кишечник, что проявляется в виде так называемого "демпинг-синдрома". Пребывание пищи в желудке сопровождается ферментативной обработкой, при этом желудочный сок содержит ферменты, осуществляющие начальные стадии расщепления белков.
Желудок рассматривается как орган пепсинно-кислотного пищеварения, так как это единственный отдел пищеварительного канала, где ферментативные реакции проходят в резко кислой среде. Железы желудка выделяют несколько протеолитических ферментов. Наиболее важными из них являются пепсины и, кроме того, химозин и парапепсин, которые осуществляют дезагрегацию белковой молекулы и лишь в небольшой степени расщепление пептидных связей. Большое значение имеет, по-видимому, действие соляной кислоты на пищу. Во всяком случае, кислая среда желудочного содержимого не только создает оптимальные условия для действия пепсинов, но и способствует денатурации белков, вызывает набухание пищевой массы, увеличивает проницаемость клеточных структур, тем самым благоприятствуя последующей пищеварительной обработке.
Таким образом, слюнные железы и желудок играют весьма ограниченную роль в переваривании и расщеплении пищи. Каждая из упомянутых желез по сути осуществляет воздействие на один из видов пищевых веществ (слюнные железы - на полисахариды, желудочные - на белки), причем в ограниченных пределах. В то же время поджелудочная железа выделяет самые разнообразные ферменты, которые осуществляют гидролиз всех пищевых веществ. Поджелудочная железа воздействует с помощью вырабатываемых ею ферментов на все виды нутриентов (белки, жиры, углеводы).
Ферментативное действие секрета поджелудочной железы реализуется в полости тонкой кишки, и уже один этот факт заставляет считать, что кишечное пищеварение является наиболее существенным этапом в переработке пищевых веществ. Сюда же, в полость тонкой кишки, попадает и желчь, которая вместе с панкреатическим соком осуществляет нейтрализацию кислого желудочного химуса. Ферментативная активность желчи невелика и, в общем, не превышает ту, что обнаруживается в крови, моче и других непищеварительных жидкостях. Вместе с тем желчь и, в особенности, ее кислоты (холевая и дезоксихолевая) выполняют ряд важных пищеварительных функций. Известно, в частности, что желчные кислоты стимулируют деятельность некоторых панкреатических ферментов. Наиболее отчетливо это доказано в отношении панкреатической липазы, в меньшей степени это касается амилазы и протеаз. Кроме того, желчь стимулирует перистальтику кишечника и, по-видимому, обладает бактериостатическим действием. Но наиболее важно участие желчи во всасывании нутриентов. Желчные кислоты необходимы для эмульгирования жиров и для всасывания нейтральных жиров, жирных кислот и, возможно, других липидов.
Принято считать, что кишечное полостное пищеварение - это процесс, который осуществляется в просвете тонкой кишки под влиянием, главным образом, секрета поджелудочной железы, желчи и кишечного сока. Внутрикишечное пищеварение осуществляется за счет слияния части транспортных везикул с лизосомами, цистернами эндоплазматической сети и комплекса Гольджи. Предполагается участие нутриентов во внутриклеточном метаболизме. Происходит слияние транспортных везикул с базолатеральной мембраной энтероцитов и выход содержимого везикул в межклеточное пространство. Тем самым достигается временное депонирование нутриентов и их диффузия по градиенту концентрации через базальную мембрану энтероцитов в собственную пластинку слизистой оболочки тонкой кишки.
Интенсивное изучение процессов мембранного пищеварения позволило достаточно полно охарактеризовать деятельность пище-варительно-транспортного конвейера в тонкой кишке. Согласно сложившимся на сегодня представлениям, ферментативный гидролиз пищевых субстратов последовательно осуществляется в полости тонкой кишки (полостное пищеварение), в надэпителиальном слое слизистых наложений (пристеночное пищеварение), на мембранах щеточной каймы энтероцитов (мембранное пищеварение) и после проникновения не полностью расщепленных субстратов внутрь энтероцитов (внутриклеточное пищеварение).
Начальные стадии гидролиза биополимеров осуществляются в полости тонкой кишки. При этом пищевые субстраты, не подвергшиеся гидролизу в кишечной полости, и продукты их начального и промежуточного гидролиза диффундируют сквозь неперемешивае-мый слой жидкой фазы химуса (автономный примембранный слой) в зону щеточной каймы, где осуществляется мембранное пищеварение. Крупномолекулярные субстраты гидролизуются панкреатическими эндогидролазами, адсорбированными преимущественно на поверхности гликокаликса, а продукты промежуточного гидролиза - экзогидролазами, транслоцированными на внешней поверхности мембран микроворсинок щеточной каймы. Благодаря сопряженности механизмов, осуществляющих заключительные стадии гидролиза и начальные этапы транспорта через мембрану, продукты гидролиза, образующиеся в зоне мембранного пищеварения, всасываются и поступают во внутреннюю среду организма.
Переваривание и всасывание основных нутриентов осуществляется следующим образом.
Переваривание белков в желудке происходит при превращении в кислой среде пепсиногенов в пепсины (оптимальный рН 1,5-3,5). Пепсины расщепляют связи между ароматическими аминокислотами, соседствующими с карбоксильными аминокислотами. Они инактивируются в щелочной среде, расщепление пептидов пепсинами прекращается после поступления химуса в тонкую кишку.
В тонкой кишке полипептиды подвергаются дальнейшему расщеплению протеазами. В основном расщепление пептидов осуществляется панкреатическими ферментами: трипсином, химотрипсином, эластазой и карбоксипептидазами А и В. Энтерокиназа переводит трипсиноген в трипсин, который затем активирует и другие протеазы. Трипсин расщепляет полипептидные цепочки в местах соединений основных аминокислот (лизина и аргинина), в то время как химотрипсин разрушает связи ароматических аминокислот (фенилала-нина, тирозина, триптофана). Эластаза расщепляет связи алифатических пептидов. Эти три фермента являются эндопептидазами, поскольку гидролизуют внутренние связи пептидов. Карбоксипеп-тидазы А и В представляют собой экзопептидазы, так как отщепляют только концевые карбоксильные группы преимущественно нейтральных и основных аминокислот соответственно. При протеолизе, осуществляемом панкреатическими ферментами, происходит отщепление олигопептидов и некоторых свободных аминокислот. Микроворсинки энтероцитов имеют на своей поверхности эндопептидазы и экзопептидазы, которые расщепляют олигопептиды до аминокислот, ди- и трипептидов. Всасывание ди- и трипептидов осуществляется с помощью вторичного активного транспорта. Эти продукты затем расщепляются до аминокислот внутриклеточными пептидазами энтероцитов. Аминокислоты абсорбируются по принципу механизма ко-транспорта с натрием на апикальном участке мембраны. Последующая диффузия через базолатеральную мембрану энтероцитов происходит против градиента концентрации, и аминокислоты попадают в капиллярное сплетение кишечных ворсинок. По типам переносимых аминокислот различают: нейтральный транспортер (переносящий нейтральные аминокислоты), основной (переносящий аргинин, лизин, гистидин), дикарбоксильный (транспортирующий глутамат и аспартат), гидрофобный (транспортирующий фенилаланин и метионин), иминотранспортер (переносящий пролин и гидроксипролин).
В кишечнике расщепляются и всасываются только те углеводы, на которые действуют соответствующие ферменты. Непереваривае-мые углеводы (или пищевые волокна) не могут быть ассимилированы, поскольку для этого нет специальных ферментов. Однако возможен их катаболизм бактериями толстой кишки. Углеводы пищи состоят из дисахаридов: сахарозы (обычный сахар) и лактозы (молочный сахар); моносахаридов - глюкозы и фруктозы; растительных крахмалов - амилозы и амилопектина. Еще один углевод пищи - гликоген - является полимером глюкозы.
Энтероциты не способны транспортировать углеводы размером больше, чем моносахариды. Поэтому большая часть углеводов должна расщепляться перед всасыванием. Под действием амилазы слюны образуются ди- и триполимеры глюкозы (соответственно мальтоза и мальтотриоза). Амилаза слюны инактивируется в желудке, так как оптимальный рН для ее активности составляет 6,7. Панкреатическая амилаза продолжает гидролиз углеводов до мальтозы, мальтотриозы и концевых декстранов в полости тонкой кишки. Микроворсинки энтероцитов содержат ферменты, расщепляющие олиго- и дисахариды до моносахаридов для их абсорбции. Глюкоамилаза расщепляет связи на нерасщепленных концах олигосахаридов, которые образовались при расщеплении амилопектина амилазой. В результате этого образуются наиболее легко расщепляемые тетрасахариды. Сахаразно-изомальтазный комплекс имеет два каталитических участка: один с сахаразной активностью, другой - с изомальтазной. Изомальтазный участок переводит тетрасахариды в мальтотриозу. Изомальтаза и сахараза отщепляют глюкозу от нередуцированных концов мальтозы, мальтотриозы и концевых декстранов. При этом сахараза расщепляет дисахарид сахарозу до фруктозы и глюкозы. Кроме того, на микроворсинках энтероцитов также имеется лактаза, которая расщепляет лактозу до галактозы и глюкозы.
После образования моносахаридов начинается их абсорбция. Глюкоза и галактоза транспортируются в энтероциты вместе с натрием посредством транспортера "натрий-глюкоза", при этом всасывание глюкозы значительно возрастает в присутствии натрия и нарушается в его отсутствие. Фруктоза же поступает в клетку через апикальный участок мембраны путем диффузии. Галактоза и глюкоза проходят через базолатеральный участок мембраны с помощью переносчиков, механизм выхода фруктозы из энтероцитов менее изучен. Моносахариды поступают через капиллярное сплетение ворсинок в воротную вену и далее в кровоток.
Жиры в пище представлены в основном триглицеридами, фосфолипидами (лецитином) и холестерином (в виде его эфиров). Для полноценного переваривания и всасывания жиров необходимо сочетание нескольких факторов: нормальной работы печени и желчевыводящих путей, наличия панкреатических ферментов и щелочного рН, нормального состояния энтероцитов, лимфатической системы кишечника и регионарной кишечно-печеночной циркуляции. Отсутствие любого из этих компонентов приводит к нарушению всасывания жиров и стеаторее.
В основном переваривание жиров происходит в тонкой кишке. Однако начальный процесс липолиза может проходить в желудке под действием желудочной липазы при оптимальном значении рН 4-5. Липаза желудка расщепляет триглицериды до жирных кислот и диглицеридов. Она устойчива к воздействию пепсина, однако разрушается под действием протсаз поджелудочной железы в щелочной среде двенадцатиперстной кишки, ее активность снижается также под действием солей желчных кислот. Желудочная липаза имеет небольшое значение по сравнению с панкреатической липазой, хотя обладает некоторой активностью, особенно в антральном отделе, где при механическом перемешивании химуса образуются мельчайшие жировые капли, что повышает площадь поверхности переваривания жиров.
После попадания химуса в двенадцатиперстную кишку происходит дальнейший липолиз, включающий несколько последовательных стадий. Сначала триглицериды, холестерин, фосфолипиды и продукты расщепления липидов желудочной липазой сливаются в мицеллы под действием желчных кислот, мицеллы стабилизируются фосфолипидами и моноглицеридами в щелочной среде. Затем колипаза, секретируемая поджелудочной железой, воздействует на мицеллы и служит точкой приложения действия панкреатической липазы. В отсутствие колипазы панкреатическая липаза обладает слабой липолитической активностью. Связывание колипазы с мицеллой улучшается в результате воздействия панкреатической фосфолипазы А на лецитин мицелл. В свою очередь, для активации фосфолипазы А и образования лизолецитина и жирных кислот необходимо наличие солей желчных кислот и кальция. После гидролиза лецитина триглицериды мицелл становятся доступными для переваривания. Затем панкреатическая липаза прикрепляется к соединению "колипаза-мицелла" и гидролизует 1- и 3-связи триглицеридов, образуя моноглицерид и жирную кислоту. Оптимальный рН для панкреатической липазы составляет 6,0-6,5. Другой фермент - панкреатическая эстераза - гидролизует связи холестерина и жирорастворимых витаминов с эфирами жирной кислоты. Основными продуктами расщепления липидов под действием панкреатической липазы и эстеразы являются жирные кислоты, моноглицериды, лизолецитин и холестерин (неэстерифицированный). Скорость поступления гидрофобных веществ в микроворсинки зависит от их солюбилизации в мицеллах в просвете кишки.
Жирные кислоты, холестерин и моноглицериды поступают в энтероциты из мицелл путем пассивной диффузии; хотя жирные кислоты с длинной цепью могут переноситься и с помощью поверхностного связывающего протеина. Поскольку эти компоненты жирорастворимы и гораздо мельче, чем непереваренные триглицериды и эфиры холестерина, они легко проходят через мембрану энтероцита. В клетке жирные кислоты с длинной цепью (более 12 атомов углерода) и холестерин переносятся связывающими протеинами в гидрофильной цитоплазме к эндоплазматическому ретикулуму. Холестерин и жирорастворимые витамины переносятся стерольным белком-переносчиком к гладкому эндоплазматическому ретикулуму, где холестерин реэстерифицируется. Жирные кислоты с длинной цепью транспортируются через цитоплазму специальным белком, степень их поступления в шероховатый эндоплазматический ретикулум зависит от количества жиров в пище.
После ресинтеза эфиров холестерина, триглицеридов и лецитина в эндоплазматическом ретикулуме они образуют липопротеины, соединяясь с аполипопротеинами. Липопротеины делят по размеру, по содержанию в них липидов и по типу апопротеинов, входящих в их состав. Хиломикроны и липопротеины очень низкой плотности имеют больший размер и состоят, в основном, из триглицеридов и жирорастворимых витаминов, тогда как липопротеины низкой плотности имеют меньший размер и содержат преимущественно эсте-рифицированный холестерин. Липопротеины высокой плотности - самые маленькие по размеру и содержат, главным образом, фосфолипиды (лецитин). Сформированные липопротеины выходят через базолатеральную мембрану энтероцитов в везикулах, далее они поступают в лимфатические капилляры. Жирные кислоты со средней и короткой цепью (содержащие менее 12 атомов углерода) могут прямо поступать в систему воротной вены из энтероцитов без образования триглицеридов. Кроме того, жирные кислоты с короткой цепью (бутират, пропионат и др.) образуются в толстой кишке из непереваренных углеводов под действием микроорганизмов и являются важным источником энергии для клеток слизистой оболочки толстой кишки (колоноцитов).
Подытоживая представленные сведения, следует признать, что знания физиологии и биохимии пищеварения позволяют оптимизировать условия проведения искусственного (энтерального и перорального) питания, опираясь на основные принципы деятельности пищеварительного конвейера.
Неплохо, наверное, иметь некоторое представстенение о строении нашей пищеварительной системы и о том, что же происходит с едой «внутри»
Неплохо, наверное, иметь некоторое представстенение о строении нашей пищеварительной системы и о том, что же происходит с едой «внутри».
Человек, умеющий вкусно готовить, но не знающий, какая судьба ожидает его блюда после того, как они съедены, уподобляется автолюбителю, который выучил правила движения и научился «крутить баранку», но ничего не знает об устройстве автомобиля.
Отправляться в длительное путешествие с такими знаниями рискованно, даже если машина вполне надежна. В пути бывают всякие неожиданности.
Рассмотрим самое общее устройство «пищеварительной машины».
Процес пищеварения в организме человека
Итак, взглянем на схему.
Мы откусили кусочек чего-нибудь съестного.
ЗУБЫ
Откусили зубами (1) и ими же продолжаем пережевывать. Даже чисто физическое измельчение играет огромную роль – пища должна поступать в желудок в виде кашицы, кусками она переваривается в десятки и даже сотни раз хуже. Впрочем, сомневающиеся в роли зубов могут попробовать что-либо съесть, не откусывая и не перемалывая ими пищу.
ЯЗЫК И СЛЮНА
При жевании происходит также пропитывание слюной, выделяемой тремя парами больших слюнных желез (3) и множеством мелких. В сутки в норме вырабатывается от 0,5 до 2 литров слюны. Ее ферменты в основном расщепляют крахмал!
При должном пережевывании образуется однородная жидкая масса, требующая минимальных затрат для дальнейшего переваривания.
Помимо химического воздействия на пищу, слюна обладает бактерицидным свойством. Даже в промежутках между едой она всегда смачивает полость рта, предохраняет слизистую оболочку от пересыхания и способствует ее обеззараживанию.
Не случайно при мелких царапинах, порезах первое естественное движение - облизать ранку. Конечно, слюна как дезинфектор по надежности уступает перекиси или йоду, но зато всегда под рукой (то есть во рту).
Наконец, наш язык (2) безошибочно определяет, вкусно или невкусно, сладко или горько, солено или кисло.
Эти сигналы служат указанием, сколько и каких соков нужно для переваривания.
ПИЩЕВОД
Пережеванная пища через глотку попадает в пищевод (4). Глотание – довольно сложный процесс, в нем участвуют многие мышцы, и в известной мере оно происходит рефлекторно.
Пищевод представляет собой четырехслойную трубку длиной 22-30 см. В спокойном состоянии пищевод имеет просвет в виде щели, но съеденное и выпитое отнюдь не проваливается вниз, а продвигается за счет волнообразных сокращений его стенок. Все это время активно продолжается слюнное пищеварение.
ЖЕЛУДОК
Остальные пищеварительные органы располагаются в животе. Они отделены от грудной клетки диафрагмой (5) – главной дыхательной мышцей. Через специальное отверстие в диафрагме пищевод попадает в брюшную полость и переходит в желудок (6).
Этот полый орган формой напоминает реторту. На его внутренней слизистой поверхности находится несколько складок. Объем совершенно пустого желудка около 50 мл. При еде он растягивается и может вмещать весьма немало - до 3-4 л.
Итак, проглоченная пища в желудке. Дальнейшие превращения определяются прежде всего ее составом и количеством. Глюкоза, спирт, соли и избыток воды могут сразу всасываться – в зависимости от концентрации и сочетания с другими продуктами. Основная же масса съеденного подвергается действию желудочного сока. Этот сок содержит соляную кислоту, ряд ферментов и слизь. Его выделяют специальные желёзки в слизистой желудка, которых насчитывают около 35 млн.
Причем состав сока каждый раз меняется: на каждую пищу свой сок. Интересно, что желудок как бы заранее знает, какая работа ему предстоит, и выделяет нужный сок порой задолго до еды – при одном виде или запахе пищи. Это доказал еще академик И. П. Павлов в своих знаменитых опытах с собаками. А у человека сок выделяется даже при отчетливой мысли о еде.
Фрукты, простокваша и другая легкая пища требуют совсем немного сока невысокой кислотности и с малым количеством ферментов. Мясо же, особенно с острыми приправами, вызывает обильное выделение весьма крепкого сока. Относительно слабый, но чрезвычайно богатый ферментами сок вырабатывается на хлеб.
Всего за день выделяется в среднем 2-2,5 л желудочного сока. Пустой желудок периодически сокращается. Это знакомо всем по ощущениям «голодных спазмов». Съеденное же на какое-то время приостанавливает моторику. Это важный факт. Ведь каждая порция пищи обволакивает внутреннюю поверхность желудка и располагается в виде конуса, вложенного в предыдущий. Желудочный сок действует в основном на поверхностные слои, контактирующие со слизистой оболочной. Внутри же еще долгое время работают ферменты слюны.
Ферменты – это вещества белковой природы, обеспечивающие протекание какой-либо реакции. Главный фермент желудочного сока – пепсин, отвечающий за расщепление белков.
ДВЕНАДЦАТИПЕРСТНАЯ КИШКА
По мере переваривания порции пищи, расположенные у стенок желудка, продвигаются к выходу из него – к привратнику.
Благодаря возобновившейся к этому времени моторной функции желудка, то есть его периодическим сокращениям, пища основательно перемешивается.
В результате в двенадцатиперстную кишку (11) поступает уже почти однородная полупереваренная кашица. Привратник желудка «охраняет» вход в двенадцатиперстную кишку. Это мышечный клапан, пропускающий пищевые массы только в одном направлении.
Двенадцатиперстная кишка относится к тонкой кишке. Вообще-то весь пищеварительный тракт, начиная с глотки и вплоть до заднего прохода, представляет собой одну трубку с разнообразными утолщениями (даже таким крупным, как желудок), множеством изгибов, петель, несколькими сфинктерами (клапанами). Но отдельные части этой трубки выделяются и анатомически, и по выполняемым в пищеварении функциям. Так, тонкую кишку считают состоящей из двенадцатиперстной кишки (11), тощей кишки (12) и подвздошной кишки (13).
Двенадцатиперстная кишка самая толстая, но длина ее всего 25-30 см. Ее внутренняя поверхность покрыта множеством ворсинок, а в подслизистом слое находятся небольшие железки. Их секрет способствует дальнейшему расщеплению белков и углеводов.
В полость двенадцатиперстной кишки открываются общий желчный проток и главный проток поджелудочной железы.
ПЕЧЕНЬ
По желчному протоку поставляется желчь, вырабатываемая самой крупной в организме железой – печенью (7). За день печень производит до 1 л желчи – довольно внушительное количество. Желчь состоит из воды, жирных кислот, холестерина и неорганических веществ.
Желчеотделение начинается уже через 5-10 минут после начала еды и заканчивается, когда последняя порция пищи покидает желудок.
Желчь полностью прекращает действие желудочного сока, благодаря чему желудочное пищеварение сменяется на кишечное.
Она также эмульгирует жиры – образует с ними эмульсию, многократно повышая поверхность соприкосновения жировых частиц с воздействующими на них ферментами.
ЖЕЛЧНЫЙ ПУЗЫРЬ
В ее же задачу входит улучшить всасывание продуктов расщепления жиров и других питательных веществ – аминокислот, витаминов, способствовать продвижению пищевых масс и предупредить их гниение. Запасы желчи хранятся в желчном пузыре (8).
Наиболее активно сокращается его нижняя, примыкающая к привратнику часть. Его емкость около 40 мл, однако желчь в нем находится в концентрированном виде, сгущаясь в 3-5 раз по сравнению с печеночной желчью.
При необходимости она поступает через пузырный проток, который соединяется с печеночным протоком. Образуемый общий желчный проток (9) и доставляет желчь в двенадцатиперстную кишку.
ПОДЖЕЛУДОЧНАЯ ЖЕЛЕЗА
Сюда же выходит проток поджелудочной железы (10). Это вторая по величине железа у человека. Ее длина достигает 15-22 см, вес - 60-100 граммов.
Строго говоря, поджелудочная железа состоит из двух желез – экзокринной, вырабатывающей в день до 500-700 мл панкреатического сока, и эндокринной, производящей гормоны .
Разница между этими двумя видами желез заключается в том, что секрет экзокринных желез (желез внешней секреции) выделяется во внешнюю среду, в данном случае в полость двенадцатиперстной кишки, а производимые эндокринными (то есть внутренней секреции) железами вещества, называемые гормонами, попадают в кровь или в лимфу.
Панкреатический сок содержит целый комплекс ферментов, расщепляющих все пищевые соединения – и белки, и жиры, и углеводы. Этот сок выделяется при каждом «голодном» спазме желудка, непрерывное же его поступление начинается через несколько минут после начала еды. Состав сока меняется в зависимости от характера пищи.
Гормоны поджелудочной железы - инсулин, глюкагон и др. регулируют углеводный и жировой обмен. Инсулин, например, приостанавливает распад гликогена (животного крахмала) в печени и переводит клетки тела на питание преимущественно глюкозой. Уровень сахара в крови при этом снижается.
Но вернемся к превращениям пищи. В двенадцатиперстной кишке она смешивается с желчью и панкреатическим соком.
Желчь приостанавливает действие желудочных ферментов и обеспечивает должную работу сока поджелудочной железы. Белки, жиры и углеводы подвергаются дальнейшему расщеплению. Лишняя вода, минеральные соли, витамины и полностью переваренные вещества всасываются через кишечные стенки.
КИШЕЧНИК
Резко изгибаясь, двенадцатиперстная кишка переходит в тощую (12), длиной 2-2,5 м. Последняя в свою очередь соединяется с подвздошной кишкой (13), длина которой 2,5-3,5 м. Общая протяженность тонкой кишки составляет, таким образом, 5-6 м. Ее всасывающая способность многократно увеличивается благодаря наличию поперечных складок, число которых достигает 600-650. Кроме того, внутреннюю поверхность кишки выстилают многочисленные ворсинки. Их согласованные движения обеспечивают продвижение пищевых масс, через них же поглощаются питательные вещества.
Раньше считалось, что кишечное всасывание процесс чисто механический. То есть предполагалось, что питательные вещества расщепляются до элементарных «кирпичиков» в полости кишки, а затем эти «кирпичики» проникают в кровь через кишечную стенку.
Но оказалось, что в кишке пищевые соединения «разбираются» не до конца, а окончательное расщепление происходит только вблизи стенок кишечных клеток . Этот процесс был назван мембранным, или пристеночным
В чем оно заключается? Питательные компоненты, уже изрядно измельченные в кишке под действием панкреатического сока и желчи, проникают между ворсинками кишечных клеток. Причем ворсинки образуют столь плотную кайму, что для крупных молекул, а тем более бактерий, поверхность кишки недоступна.
В эту стерильную зону кишечные клетки выделяют многочисленные ферменты, и осколки питательных веществ разделяются на элементарные составляющие – аминокислоты, жирные кислоты, моносахариды, которые и всасываются. И расщепление, и всасывание происходят в очень ограниченном пространстве и часто объединены в один сложный взаимосвязанный процесс.
Так или иначе на протяжении пяти метров тонкой кишки пища полностью переваривается и полученные вещества попадают в кровь.
Но они поступают не в общий кровоток. Если бы это произошло, человек мог бы умереть после первой же еды.
Вся кровь от желудка и от кишечника (тонкого и толстого) собирается в воротную вену и направляется в печень . Ведь пища дает не только полезные соединения, при ее расщеплении образуется множество побочных продуктов.
Сюда же надо добавить токсины , выделяемые кишечной микрофлорой, и многие лекарственные вещества и яды, присутствующие в продуктах (особенно при современной экологии). Да и чисто питательные компоненты не должны сразу попадать в общее кровяное русло, в противном случае их концентрация превысила бы все допустимые пределы.
Положение спасает печень. Ее не зря называют главной химической лабораторией тела. Здесь происходит обеззараживание вредных соединений и регуляция белкового, жирового и углеводного обмена. Все эти вещества могут синтезироваться и расщепляться в печени - по потребности, обеспечивая постоянство нашей внутренней среды.
Об интенсивности ее работы можно судить по тому факту, что при собственном весе 1,5 кг печень расходует примерно седьмую часть всей производимой организмом энергии. За минуту через печень проходит около полутора литров крови, причем в ее сосудах может находиться до 20 % общего количества крови у человека. Но проследим до конца путь пищи.
Из подвздошной кишки через специальный клапан, препятствующий обратному затеканию, непереваренные остатки попадают в толстую кишку . Обитая длина ее от 1,5 до 2 метров. Анатомически она подразделяется на слепую кишку (15) с червеобразным отростком (аппендиксом) (16), восходящую ободочную кишку (14), поперечную ободочную (17), нисходящую ободочную (18), сигмовидную кишку (19) и прямую (20).
В толстой кишке завершается всасывание воды и формируется кал. Для этого кишечными клетками выделяется специальная слизь. В толстой кишке находят прибежище мириады микроорганизмов. Выделяемый кал примерно на треть состоит из бактерий. Нельзя сказать, что это плохо.
Ведь в норме устанавливается своеобразный симбиоз хозяина и его «квартирантов».
Микрофлора питается отходами, а поставляет витамины, некоторые ферменты, аминокислоты и другие нужные вещества. Кроме того, постоянное наличие микробов поддерживает работоспособность иммунной системы, не позволяя ей «дремать». Да и сами «постоянные обитатели» не допускают внедрение чужаков, нередко болезнетворных.
Но такая картина в радужных тонах бывает лишь при правильном питании. Неестественные, рафинированные продукты, избыток пищи и неправильные сочетания изменяют состав микрофлоры. Начинают преобладать гнилостные бактерии, и вместо витаминов человек получает яды. Сильно бьют по микрофлоре и всевозможные лекарства, особенно антибиотики.
Но так или иначе фекальные массы продвигаются благодаря волнообразным движениям ободочной кишки - перистальтике и достигают прямой кишки. На ее выходе для подстраховки расположены целых два сфинктера - внутренний и наружный, которые замыкают задний проход, открываясь лишь при дефекации.
При смешанном питании из тонкой кишки в толстую за сутки в среднем переходит около 4 кг пищевых масс, кала же вырабатывается лишь 150-250 г.
Но у вегетарианцев кала образуется значительно больше, ведь в их пище очень много балластных веществ. Зато и кишечник работает идеально, микрофлора устанавливается самая дружественная, а ядовитые продукты значительной частью даже не достигают печени, поглощаясь клетчаткой, пектинами и другими волокнами.
На этом мы закончим наш экскурс по пищеварительной системе. Но надо отметить, что ее роль отнюдь не сводится только к перевариванию. В нашем теле все взаимосвязано и взаимозависимо как на физическом, так и на энергетическом планах.
Совсем недавно, например, установили, что кишечник является и мощнейшим аппаратом по производству гормонов. Причем по объему синтезируемых веществ он сопоставим (!) со всеми остальными эндокринными железами, вместе взятыми. опубликовано
Пищеварение – это процесс химической и механической обработки пищи, при котором она переваривается и усваивается клетками организма. Пищеварительные пигменты обрабатывают поступившую еду и расщепляют ее на сложные и простые пищевые компоненты. Сначала в организме образуются белки, жиры и углеводы, которые в свою очередь становятся аминокислотами, глицерином и жирными кислотами, моносахаридами.
Компоненты подлежат всасыванию в кровь и ткани, способствуя дальнейшему синтезу сложных органических веществ, необходимых для правильного функционирования организма. Пищеварительные процессы важны для организма в энергетических целях. За счет процесса пищеварения из пищи извлекаются калории, улучшающие работу внутренних органов, мышц, центральной нервной системы. Пищеварительная система – это сложный механизм, в котором задействована ротовая полость, желудок и кишечник человека. Если продукты будут усваиваться неправильно, а минеральные вещества останутся в неизменном виде, она не принесет пользу организму. У здорового человека все этапы процесса пищеварения длятся на протяжении 24 – 36 часов. Изучим физиологию и особенности процесса пищеварения, чтобы понять, как устроен человеческий организм.
Чтобы понять, что такое пищеварение, необходимо рассмотреть строение и функции пищеварительной системы.
Она состоит из органов и отделов:
- ротовая полость и слюнные железы;
- глотка;
- пищевод;
- желудок;
- тонкий кишечник;
- толстый кишечник;
- печень;
- поджелудочная железа.
Перечисленные органы структурно взаимосвязаны и представляют собой своеобразную трубку, длинной 7 – 9 метров. Но органы уложены настолько компактно, что с помощью петель и изгибов располагаются от ротовой полости до ануса.
Интересно! Сбои в пищеварительной системе приводят к различным заболеваниям. Чтобы пищеварение правильно происходило, откажитесь от нерационального питания, жирной пищи, жестких диет. Также на органы неблагоприятно воздействует плохая экология, регулярные стрессы, алкоголь и курение.
Основная функция процесса пищеварения – переваривание пищи и ее постепенная обработка в организме для образования питательных веществ, всасываемых в лимфу и кровь.
Но кроме этого пищеварение выполняет ряд других важных задач:
- двигательная или моторная отвечает за измельчение пищи, перемешивание с секретами желез пищеварения и дальнейшее передвижение по ЖКТ;
- секреторная обеспечивает расщепление питательных компонентов до слизистых, электролитов, мономеров и конечных метаболических продуктов;
- всасывание способствует перемещению питательных веществ из полости тракта в кровь и лимфу;
- защитная заключается в создании барьеров с помощью слизистой оболочки;
- экскреторная выводит из организма токсические вещества и инородные тела;
- эндокринная вырабатывает биологически активные вещества для регуляции пищеварительных функций;
- витаминообразующая обеспечивает выработку витаминов группы В и К.
К пищеварительным функциям относится сенсорная, моторная, секреторная и всасывание. Среди непищеварительных задач ученые выделяют защитную, метаболическую, экскреторную и эндокринную.
Особенности процесса пищеварения в ротовой полости
Этапы пищеварения у человека в ротовой полости, где начинается измельчение пищи для дальнейшей переработки – важные процессы. Продукты взаимодействуют со слюной, микроорганизмами и ферментами, после чего появляется вкус еды и происходит расщепление крахмалистых веществ до сахаров. В процессе переработки участвуют зубы и язык. Во время координированного глотания участвует язычок и небо. Они предотвращают попадание пищи в надгортанник и носовую полость. В организме происходит анализ поступившей пищи, ее размягчение и измельчение. После этого она через пищевод поступает в желудок.
Процессы пищеварения в желудке
Желудок расположен в теле человека в левом подреберье под диафрагмой и защищен тремя оболочками: внешней, мышечной и внутренней. Основная функция желудка – переваривание пищи за счет обильного шунтирования капиллярами кровеносных сосудов и артериями. Это самая широкая часть пищеварительного тракта, которая может увеличиваться в размерах для всасывания большого количества пищи. В процессе обработки пищи в желудке сокращаются стенки и мышцы, после чего она смешивается с желудочным соком. Процесс химической и механической обработки в желудке длится на протяжении 3 – 5 часов. На пищу воздействует соляная кислота, которая содержится в желудочном соке и пепсине.
После логической схемы процесса пищеварения белки перерабатываются в аминокислоты и низкомолекулярные пептиды. Углеводы в желудке перестают перевариваться, поэтому теряется активность амилазам в кислой среде. В полости желудка благодаря соляной кислоте происходит набухание белков, а также обеспечивается бактерицидное действие. Особенность желудочного процесса пищеварения в том, что продукты, богатые углеводами, перерабатываются кратко и через 2 часа переходят к следующему процессу. Белки и жиры задерживаются в отделе до 8 – 10 часов.
Как происходит пищеварение в тонком кишечнике?
Частично переваренная пища вместе с желудочным соком небольшими порциями перемещается в тонкий кишечник. Здесь происходят более важные циклы пищеварения. Кишечный сок состоит из щелочной среды за счет поступления желчи, выделений кишечных стенок и поджелудочного сока. Процесс пищеварения в кишечнике может замедлиться из-за недостатка лактазы, гидролизирующей молочный сахар. В тонком кишечнике в результате процесса пищеварения расходуется больше 20 ферментов. Работа тонкого кишечника зависит от бесперебойного функционирования трех отделов, плавно переходящих друг в друга: двенадцатиперстной, тощей и подвздошной кишки.
Двенадцатиперстная кишка во время пищеварения принимает желчь, образованную в печени. За счет соединений желчи и поджелудочного сока белки и полипептиды расщепляются до простых частиц: эластаза, аминопептидаза, трипсина, карбоксипептидаза и химотрипсина. Происходит их всасывание в кишечник.
Функции печени
Следует отметить неоценимую роль печени, которая вырабатывает желчь во время процесса пищеварения. Работа тонкого кишечника не была бы полноценна без желчи, так как она помогает эмульгировать жиры, активировать липазы и всасывание в желудок триглицеридов. Желчь стимулирует перильстатику, усиливает всасывание белков и углеводов, увеличивает гидролиз и способствует инактивированию пепсина. Желчь играет важную роль во всасывании и растворении жиров и жирорастворимых витаминов. Если желчи в организме не достаточно или она выделяется в кишечник, то процессы пищеварения нарушаются, а жиры выделяются в начальном виде при выходе кала.
Важность желчного пузыря
В желчном пузыре здорового человека откладываются запасы желчи, которые организм расходует при переработке большого объема. Необходимость в желчи пропадает после опустошения двенадцатиперстной кишки. Но работа печени не останавливается, когда пища выводится. Она вырабатывает желчь, откладывая ее в желчный пузырь, чтобы она не испортилась и хранилась до того момента, пока потребность в ней не появится снова.
Если желчный пузырь по каким-то причинам удален из организма, его отсутствие легко переносится. Желчь хранится в желчных протоках и оттуда легко и беспрерывно направляется в двенадцатиперстную кишку вне зависимости от факта приема пищи. Поэтому после операции нужно принимать пищу часто и небольшими порциями, чтобы желчи хватало для ее обработки. Это связано с тем, что места для хранения остатков больше нет, а значит, и резервный запас предельно мал.
Особенности толстого кишечника
В толстый кишечник попадают остатки непереваренной еды. Они находятся в нем 10 – 15 часов. За этот период происходит всасывание воды и микробная метаболизация питательных веществ. Благодаря микрофлоре толстого кишечника, в этом отделе разрушаются пищевые волокна, которые относят к неперевариваемым биохимическим компонентам.
Среди них выделяют:
- воск,
- смолу,
- камедь,
- клетчатку,
- лигнин,
- гемицеллюлозу.
В толстом кишечнике формируются каловые массы. Они состоят из остатковеды, которые не переварились в процессе пищеварения, слизи, микробов и отмерших клеток слизистой оболочки.
Гормоны, влияющие на пищеварение
Кроме основных отделов ЖКТ на качество и скорость процесса пищеварения влияют биологически активные вещества.
| Название | В каком отделе находятся | Функция |
| Гастроэнтеропанкреатическая эндокринная система | эндокринная система | продуцирует пептидные гормоны |
| Гастрин | пилорический отдел | увеличение секреции желудочного сока, пепсина, бикарбонатов и слизи, торможение опорожнения желудка, увеличение продукции простагландина Е |
| Секретин | тонкий кишечник | усиление стимуляции продукции желчи, увеличение щелочи в соке поджелудочной железы, обеспечивает до 80% секреции бикарбонатов |
| Холецистокинин | двенадцатиперстная кишка, проксимальный отдел тощей кишки | стимуляция расслабления сфинктера Одди, увеличение тока желчи, повышение панкреатической секреции |
| Сомастостатин | поджелудочная железа, гипоталамус | понижение секреции инсулина, глюкагона, гастрина |
Как мы видим, процесс пищеварения в организме человека – это сложная система, без которой невозможна жизнь человека. Правильное всасывание пищи способствует качественной работе организма. Каждый орган, составляющий желудочно-кишечный тракт, играет важную роль. Для поддержания здоровья необходимо придерживаться принципов рационального питания и исключить вредные привычки. Тогда механизмы будут работать как часы.
Для поддержания своей жизнедеятельности человек должен употреблять пищу. Пищевые продукты содержат все необходимые для жизни вещества: воду, минеральные соли и органические соединения. Белки, жиры и углеводы синтезируются растениями из неорганических веществ с помощью солнечной энергии. Животные строят своё тело из питательных веществ растительного или животного происхождения.
Питательные вещества, поступающие в организм с пищей, - это строительный материал и одновременно источник энергии. При распаде и окислении белков, жиров и углеводов выделяется разное, но постоянное для каждого вещества количество энергии, характеризующее их энергетическую ценность.
Пищеварение
Попав в организм, пищевые продукты подвергаются механическим изменениям - измельчаются, смачиваются, расщепляются на более простые соединения, растворяются в воде и всасываются. Совокупность процессов, в результате которых питательные вещества из окружающей среды переходят в кровь, называется пищеварением .
Огромное значение в процессе пищеварения играют ферменты - биологически активные белковые вещества, которые катализируют (ускоряют) химические реакции. В процессах пищеварения они катализируют реакции гидролитического расщепления питательных веществ, но сами при этом не изменяются.
Основные свойства ферментов:
- специфичность действия - каждый фермент расщепляет питательные вещества только определённой группы (белки, жиры или углеводы) и не расщепляет другие;
- действуют только в определённой химической среде - одни в щелочной, другие в кислой;
- наиболее активно ферменты действуют при температуре тела, а при температуре 70–100ºС они разрушаются;
- небольшое количество фермента может расщепить большую массу органического вещества.
Органы пищеварения
Пищеварительный канал представляет собой трубку, проходящую через всё тело. Стенка канала состоит из трёх слоёв: наружного, среднего и внутреннего.
Наружный слой (серозная оболочка) образован соединительной тканью, отделяющей пищеварительную трубку от окружающих тканей и органов.
Средний слой (мышечная оболочка) в верхних отделах пищеварительной трубки (полость рта, глотка, верхняя часть пищевода) представлен поперечнополосатой, а в нижних - гладкой мышечной тканью. Чаще всего мышцы располагаются в два слоя - круговой и продольный. Благодаря сокращению мышечной оболочки пища продвигается по пищеварительному каналу.
Внутренний слой (слизистая оболочка) выстлана эпителием. В нём содержатся многочисленные железы, выделяющие слизь и пищеварительные соки. Помимо мелких желёз имеются крупные железы (слюнные, печень, поджелудочная) лежащие вне пищеварительного канала и сообщающиеся с ними своими протоками. В пищеварительном канале различают следующие отделы: полость рта, глотку, пищевод, желудок, кишечник тонкий и толстый.
Пищеварение в ротовой полости
Ротовая полость - начальный отдел пищеварительного тракта. Сверху она ограничена твёрдым и мягким нёбом, снизу диафрагмой рта, а спереди и с боков - зубами и дёснами.
В полость рта открываются протоки трёх пар слюнных желёз: околоушных, подъязычных и подчелюстных. Кроме этих имеется масса мелких слизистых слюнных желёз, разбросанных по всей ротовой полости. Секрет слюнных желёз - слюна - смачивает пищу и участвует в её химическом изменении. В слюне содержатся только два фермента - амилаза (птиалин) и мальтаза, которые переваривают углеводы. Но так как в ротовой полости пища находится недолго, расщепление углеводов не успевает закончиться. В слюне содержатся также муцин (слизистое вещество) и лизоцим, обладающий бактерицидными свойствами. Состав и количество слюны может изменяться в зависимости от физических свойств пищи. В течение суток у человека выделяется от 600 до 150 мл слюны.
В полости рта у взрослого человека имеется 32 зуба по 16 в каждой челюсти. Ими пища захватывается, откусывается и пережёвывается.
Зубы состоят из особого вещества дентина являющегося видоизменением костной ткани и обладающей большей прочностью. Снаружи зубы покрыты эмалью. Внутри зуба имеется полость, заполненная рыхлой соединительной тканью, в которой находятся нервы и кровеносные сосуды.
Большая часть ротовой полости занята языком , который представляет собой мышечный орган, покрытый слизистой оболочкой. В нём различают верхушку, корень, тело и спинку, на которой находятся вкусовые рецепторы. Язык - орган вкуса и речи. С его помощью пища перемешивается во время пережёвывания и проталкивается при глотании.
Подготовленная в ротовой полости пища проглатывается. Глотание - сложное движение, в котором участвуют мышцы языка и глотки. Во время глотания мягкое нёбо приподнимается и преграждает пище путь в носовую полость. Надгортанник в это время закрывает вход в гортань. Пищевой комок попадает в глотку - верхнюю часть пищеварительного канала. Она представляет собой трубку, внутренняя поверхность которой выстлана слизистой оболочкой. Через глотку пища поступает в пищевод.
Пищевод - трубка длиной около 25 см, являющаяся прямым продолжением глотки. В пищеводе никаких изменений пищи не происходит, так как в нём не секретируются пищеварительные соки. Он служит для проведения пищи в желудок. Продвижение пищевого комка по глотке и пищеводу происходит в результате сокращения мускулатуры этих отделов.
Пищеварение в желудке
Желудок - самый расширенный отдел пищеварительной трубки ёмкостью до трёх литров. Размеры и форма желудка изменяются в зависимости от количества принятой пищи и степени сокращения его стенок. В местах впадения пищевода в желудок и перехода желудка в тонкий кишечник имеются сфинктеры (сжиматели), регулирующие движение пищи.
Слизистая оболочка желудка образует продольные складки и содержит большое количество желёз (до 30 млн). Железы состоят из трёх типов клеток: главных (вырабатывающих ферменты желудочного сока), обкладочных (выделяющих соляную кислоту) и добавочных (выделяющих слизь).
Сокращениями стенок желудка пища перемешивается с соком, что способствует её лучшему перевариванию. В процессе переваривания пищи в желудке участвует несколько ферментов. Главный из них пепсин. Он расщепляет сложные белки на более простые, которые подвергаются дальнейшей переработке в кишечнике. Пепсин действует только в кислой среде, которая создаётся соляной кислотой желудочного сока. Большая роль отводится соляной кислоте в обеззараживании содержимого желудка. Другие ферменты желудочного сока (химозин и липаза) способны переваривать белок и жиры молока. Химозин створаживает молоко, благодаря чему оно дольше задерживается в желудке и подвергается перевариванию. Липаза, имеющаяся в незначительном количестве в желудке, расщепляет только эмульгированный жир молока. Действие этого фермента в желудке взрослого человека выражено слабо. Ферментов, действующих на углеводы, в составе желудочного сока нет. однако значительная часть крахмала пищи продолжает перевариваться в желудке амилазой слюны. Слизь, выделяемая железами желудка, играет важную роль в защите слизистой оболочки от механических и химических повреждений, от переваривающего действия пепсина. Железы желудка выделяют сок только во время пищеварения. При этом характер сокоотделения зависит от химического состава употребляемой пищи. После 3–4 часовой обработки в желудке пищевая кашица маленькими порциями поступает в тонкий кишечник.
Тонкий кишечник
Тонкий кишечник представляет собой самую длинную часть пищеварительной трубки, достигающую у взрослого человека 6–7 метров. Он состоит из двенадцатипёрстной, тощей и подвздошной кишок.
В начальный отдел тонкого кишечника - двенадцатипёрстную кишку - открываются выводные протоки двух крупных пищеварительных желёз - поджелудочной железы и печени. Здесь происходит наиболее интенсивное переваривание пищевой кашицы, которая подвергается действию трёх пищеварительных соков: поджелудочного, желчи и кишечного.
Поджелудочная железа расположена позади желудка. В ней различают верхушку, тело и хвост. Верхушка железы окружена подковообразно двенадцатипёрстной кишкой, а хвост прилегает к селезёнке.
Клетки железы вырабатывают поджелудочный сок (панкреатический). Он содержит ферменты, действующие на белки, жиры и углеводы. Фермент трипсин расщепляет белки до аминокислот, но оказывается активным только в присутствии кишечного фермента - энтерокиназы. Липаза расщепляет жиры на глицерин и жирные кислоты. Активность её резко усиливается под влиянием желчи, вырабатываемой в печени и поступающей в двенадцатипёрстную кишку. Под влиянием амилазы и мальтозы поджелудочного сока происходит расщепление большинства углеводов пищи до глюкозы. Все ферменты поджелудочного сока активны только в щелочной среде.
В тонком кишечнике пищевая кашица подвергается не только химической, но и механической обработке. Благодаря маятникообразным движениям кишки (попеременное удлинение и укорочение) она перемешивается с пищеварительными соками и разжижается. Перистальтические движения кишечника вызывают перемещения содержимого в направлении толстого кишечника.
Печень - самая крупная пищеварительная железа нашего тела (до 1,5 кг). Она лежит под диафрагмой, занимая правое подреберье. На нижней поверхности печени расположен желчный пузырь. Печень состоит из железистых клеток, образующих дольки. Между дольками находятся прослойки соединительной ткани, в которой проходят нервы, лимфатические и кровеносные сосуды и мелкие желчные протоки.
Желчь, вырабатываемая печенью, играет большую роль в процессе пищеварения. Она не расщепляет пищевых веществ, но подготавливает жиры к перевариванию и всасыванию. Под её действием жиры распадаются на мелкие капли, взвешенные в жидкости, т.е. превращаются в эмульсию. В таком виде они легче перевариваются. Кроме того, желчь активно влияет на процессы всасывания в тонком кишечнике, усиливает перистальтику кишечника и отделение поджелудочного сока. Несмотря на то, что желчь образуется в печени непрерывно, в кишечник она поступает только при приёме пищи. Между периодами пищеварения желчь собирается в желчном пузыре. По воротной вене в печень притекает венозная кровь из всего пищеварительного канала, поджелудочной железы и селезёнки. Ядовитые вещества, попадающие в кровь из желудочно-кишечного тракта, здесь обезвреживаются и затем выводятся с мочой. Таким образом печень осуществляет свою защитную (барьерную) функцию. Печень участвует в синтезе целого ряда важных для организма веществ, таких, как гликоген, витамин А, оказывает влияние на процесс кроветворения, обмена белков, жиров, углеводов.
Всасывание питательных веществ
Чтобы образовавшиеся в результате расщепления аминокислоты, простые сахара, жирные кислоты и глицерин были использованы организмом, они должны всосаться. В ротовой полости и пищеводе эти вещества практически не всасываются. В желудке всасываются в незначительном количестве вода, глюкоза и соли; в толстых кишках - вода и некоторые соли. Основные процессы всасывания питательных веществ происходят в тонком кишечнике, достаточно хорошо приспособленном для осуществления этой функции. В процессе всасывания активную роль играет слизистая оболочка тонкой кишки. Она имеет большое количество ворсинок и микроворсинок, которые увеличивают всасывающую поверхность кишечника. В стенках ворсинок имеются гладкие мышечные волокна, а внутри их находятся кровеносные и лимфатические сосуды.
Ворсинки принимают участие в процессах всасывания питательных веществ. Сокращаясь, они способствуют оттоку крови и лимфы, насыщенных питательными веществами. При расслаблении ворсинок в их сосуды вновь поступает жидкость из полости кишечника. Продукты расщепления белков и углеводов всасываются непосредственно в кровь, а основная масса переваренных жиров - в лимфу.
Толстый кишечник
Толстый кишечник имеет длину до 1,5 метров. Диаметр его в 2–3 раза больше тонкого. В него попадают непереваренные остатки пищи, главным образом растительной, клетчатка которой не разрушается ферментами пищеварительного тракта. В толстом кишечнике очень много различных бактерий, часть которых играет важную роль в организме. Целлюлозобактерии расщепляют клетчатку и тем самым улучшают усвоение растительной пищи. Есть бактерии которые синтезируют витамин К, необходимый для нормального функционирования системы свёртывания крови. Благодаря этому человек, не нуждается в приёме витамина К из внешней среды. Кроме бактериального расщепления клетчатки в толстом кишечнике происходит всасывание большого количества воды, поступившей туда вместе с жидкой пищей и пищеварительными соками, завершается всасыванием питательных веществ и происходит образование каловых масс. Последние переходят в прямую кишку, а оттуда выводятся наружу через анальное отверстие. Открытие и закрытие заднепроходного сфинктера происходит рефлекторно. Этот рефлекс находится под контролем коры головного мозга и на некоторое время может быть произвольно задержан.
Весь процесс пищеварения при животной и смешанной пище у человека длится около 1–2 суток, из которых более половины времени приходится на передвижение пищи по толстым кишкам. Каловые массы накапливаются в прямой кишке, в результате раздражения чувствительных нервов её слизистой оболочки наступает дефекация (опорожнение толстых кишок).
Процесс пищеварения представляет собой ряд этапов, каждый из которых проходит в определённом отделе пищеварительного тракта под действием определённых пищеварительных соков, выделяемых пищеварительными железами и действующих на определённые питательные вещества.
Ротовая полость - начало расщепления углеводов под действием ферментов слюны, вырабатываемой слюнными железами.
Желудок - расщепление белков и жиров под действием желудочного сока, продолжение расщепления углеводов внутри пищевого комка под действием слюны.
Тонкая кишка - завершение расщепления белков, полипептидов, жиров и углеводов под действием ферментов поджелудочного и кишечного соков и желчи. Сложные органические вещества в результате биохимических процессов превращаются в низкомолекулярные, которые, всасываясь в кровь и лимфу, становятся для организма источником энергии и пластических материалов.
Есть такое правило: если хочешь получить самую точную информацию - обращайся к справочнику. Поэтому давайте откроем 24-й том Большой медицинской энциклопедии и на странице 603 прочитаем: «Пищеварение - начальный этап обмена веществ в организме, заключающийся в физико-химической обработке пищи». Не правда ли, очень сложно?
Действительно, уважаемый читатель, мы полагаем, что ни в столовой, куда ты забегаешь в обеденный перерыв, ни дома после работы, когда ты с аппетитом ужинаешь, ни в ресторане, где ты иногда сидишь с друзьями, тебе никогда не приходит в голову, что ты совершаешь «начальный этап обмена веществ в организме». Думаем, что ты также не подозреваешь, что твоя сущность меняется в зависимости от того, с какой стороны посмотреть. Для себя - ты личность, для официанта в ресторане - клиент, для сидящих с тобой за ресторанным столиком товарищей - приятный собеседник и свой человек, а с точки зрения пищеварительного процесса ты гетеротрофный организм, не способный синтезировать органические соединения из неорганических и нуждающийся хотя бы в простейших органических субстратах, попадающих в организм с пищей.
И, наверное, не нужно, чтобы такие мысли приходили в голову во время обеда или ужина. Питание, помимо всего, акт эстетический. Как говорил И. П. Павлов, «надо есть так, чтобы еда доставляла тебе удовольствие», и потому вряд ли целесообразно представлять себе во время еды, во что и как превращаются твои любимые пельмени или треска в томатном соусе. Однако в этом вопросе надо быть грамотным. Для чего? Позволь, дорогой читатель, мы зададим тебе вопрос: умеешь ли ты питаться?
Эка невидаль, скажет иной. Чего тут сложного? Бери ложку или вилку, иногда нож и действуй, чтоб на тарелке ничего не оставалось! Нет, не так все просто. Не верите? Тогда ответьте на следующие вопросы:
1. Сколько калорий необходимо человеку в день?
2. Сколько белков, жиров, углеводов, солей должен потреблять человек в день?
3. Как долго надо разжевывать пищу?
4. Когда надо выходить из-за стола?
5. Сколько раз в день надо есть?
6. За сколько часов до сна надо последний раз принимать пищу?
7. Каковы должны быть принципы составления меню?
Перечень вопросов можно продолжить. Ну, уважаемый читатель, если ты не ответишь даже на один вопрос из семи приведенных выше, можешь считать, что есть ты не умеешь и что твоя личная система питания помимо того, что она позволяет вводить в организм необходимые питательные вещества, каждый день наносит определенный вред твоему кишечнику, твоему сердцу, твоим сосудам. Пусть каждый день этот вред невелик, незаметен. Но из малого складывается большое. Вот почему мы и решили вначале рассказать о пищеварении, чтобы читатель мог понять, как мы едим, а в дальнейшем речь пойдет о том, как надо есть правильно.
Процесс пищеварения начинается задолго до того, как в рот попадает первый кусок пищи . Начало пищеварения связано с определенным, индивидуальным для каждого человека временем. В нашем организме работают так называемые «биологические часы»: в течение суток ритм всех жизненных процессов циклически изменяется, периодически уменьшается и увеличивается количество клеток крови, меняется ее свертываемость, меняется и деятельность пищеварительных желез - в определенные часы они активизируются, а в другое время их деятельность заторможена. Значит, в определенное время (когда эти железы активизировались) человек начинает испытывать чувство голода.
Кроме этого внутреннего механизма, связанного с биоритмами, имеется и другой, в основе которого лежат индивидуальные привычки человека, - в те часы, когда он обычно завтракает, обедает или ужинает, у него на основе индивидуального опыта начинают активизировать свою деятельность пищеварительные железы. Итак, процесс пищеварения начинается с двух рефлексов «па время»: безусловного, связанного с наследственными биоритмами, и условного, зависящего от времени принятия пищи данным конкретным человеком.
Далее наступает период действия других раздражителей: человек попадает в привычную обстановку столовой, ресторана или садится дома за обеденный стол. Возникает условный рефлекс на обстановку, что еще сильнее активирует пищеварительный аппарат. Но этот рефлекс, как и предыдущие (на время), производит, если так можно выразиться, неспецифическую активацию пищеварительного аппарата: пищеварительные железы, прежде всего железы желудка, начинают выделять сок, но его состав во всех случаях будет одинаковым. После этого включаются специфические рефлексы: человек видит пищу, чувствует ее запах, при попадании пищи в рот раздражаются вкусовые рецепторы - нервные окончания, заложенные в языке. Здесь уже раздражение" будет специфическим, и пищеварительные железы начнут выделять сок, различный по количеству и составу, в зависимости от вида пищи, которую человек принимает: на мясо будет выделяться большое количество желудочного сока, богатого ферментами, на молоко - меньшее количество с меньшим содержанием ферментов. Если вы едите сухари, то выделяется большое количество слюны, содержащей в достаточно высокой концентрации фермент амилазу, который расщепляет углеводы. А если в рот попало что-то кислое (например, вы разжевали дольку лимона), то слюна начинает буквально бить фонтаном, но она почти не содержит ферментов, а богата минеральными солями, которые участвуют в нейтрализации лимонной кислоты.
Под влиянием всех этих факторов в короткое время перестраивают свою деятельность прежде всего желудочные железы - начинается первая фаза желудочной секреции, которая носит название сложнорефлекторной, поскольку в ее формировании принимает участие целый комплекс рефлексов как -безусловных, так и условных.
Когда пища попадет в желудок, начнется вторая фаза желудочной секреции - нервно-химическая, которая связана уже с непосредственным действием пищевого комка на стенки желудка, на его железы, на нервные окончания, заложенные в этой стенке.
Нервной эта фаза называется потому, что в ней продолжает играть роль рефлекторный компонент, а химической - в связи с тем, что химические вещества пищи непосредственно воздействуют на стенку желудка.
До того момента, как пища попадет в желудок, осуществляется еще один важный начальный этап процесса пищеварения - пережевывание пищи. Пища измельчается и благодаря этому в дальнейшем она будет сильнее подвергаться воздействию пищеварительных соков желудка. В полости рта начинается и химическая обработка пищи. В слюне содержится фермент, расщепляющий углеводы - птиалин, или амилаза.
Этот фермент расщепляет крахмал - полисахарид на более мелкие составные части - декстраны. Попробуйте проделать такой эксперимент: возьмите небольшой кусочек хлеба и долго жуйте его. Вы почувствуете, что хлеб приобретает сладковатый привкус, так как произошло расщепление крахмала на сахаристые вещества. Обычно мы не жуем пищу в течение нескольких минут и поэтому углеводы в ротовой полости расщепляются лишь частично. Кроме того, в слюне есть слизистое вещество - муцин. Он обволакивает и как бы «смазывает» частицы пищи, способствуя их перемещению вдоль пищеварительного канала.
В полости желудка начинается переваривание белков, содержащихся в пище, под влиянием фермента пепсина и соляной кислоты. Железы желудка выделяют неактивный профермент пепсиноген, который активируется под воздействием соляной кислоты, также продуцируемой железами желудочной стенки. Соляная кислота, кроме активации пепсина, выполняет и ряд других важный функций: она вызывает набухание некоторых белков, подготавливая их расщепление пепсином, создает необходимую для действия пепсина кислую реакцию среды, а также обладает бактерицидным (то есть убивающим микробы) действием.
Продуцирование железами стенки желудка пепсина и соляной кислоты начинается еще до того, как пища попадает в желудок. Если первая сложнорефлекторная фаза желудочной секреции хорошо выражена, то пища попадает уже в готовый к ее перевариванию желудок и расщепление пищевых веществ идет активно. Количество выделяемых желудком соляной кислоты и пепсина зависит от характера пищи, поступающей в пищеварительный тракт: в одном случае среда будет очень кислой и содержать много пепсина, а в другом - выделяется слабокислый, бедный пепсином желудочный сок. Пепсин обладает огромной переваривающей способностью: один грамм пепсина может за два часа переварить приблизительно 50 кг яичного альбумина, а в желудочном соке содержится около одного грамма пепсина на литр. Очень важно, чтобы желудочный сок выделялся в точном количестве с характером и количеством поступающей в желудок пищи, иначе он может неблагоприятно воздействовать на желудочную стенку. Недаром возникновению язвенной болезни желудка часто предшествуют гастриты : воспаление желудочной стенки при высокой кислотности и богатом содержании пепсина в желудочном соке.
Для того чтобы представить, насколько динамика пищеварения в желудке зависит от характера принимаемой пищи, мы, рискуя несколько перегрузить наш рассказ фактическим материалом, приведем достаточно большую цитату из того же 24-го тома БМЭ, поскольку она очень точно и сжато дает представление по данному вопросу. «При приеме смешанной пищи количество п качество желудочного сока бывает различным в зависимости от процентного соотношения входящих в нее основных сортов пищи, а также различных дополнительных веществ, добавляемых к тому или иному блюду. Установлено, что при приеме различных супов наибольшее количество сока отделяется на ячневый, овсяный и картофельный супы и сравнительно меньше - на рисовый и манный.
Значительное количество сока выделяется при еде рассольника и капустных щей, особенно кислых. Из вторых блюд наибольшее количество сока отделяется на суфле из рыбы и наименьшее - на рисовый пудинг и манную кашу. Из мясных блюд наибольшее количество сока отделяется при приеме мясного рулета и наименьшее - макаронника.
Большое количество сока выделяется при еде тушеного мяса и особенно - бефстроганов.
Из сладких блюд наибольшую секрецию вызывает компот из сухих фруктов с примесью сока сырых апельсинов. К приведенной цитате следует добавить, что в зависимости от характера пищи варьирует также длительность секреции и ее латентный период, то есть время, проходящее между приемом пищи и началом секреции. Таким образом, желудочная секреция в значительной степени зависит от того, что и как мы едим.
Из желудка пищевой комок попадает в двенадцатиперстную кишку, где пищеварение происходит под влиянием соков, выделяющихся из так называемых бруннеровых желез ее стенки, секрета поджелудочной железы, печени и тонкого кишечника. Наибольшее значение в дуоденальном пищеварении (duodenum- латинское название двенадцатиперстной кишки) принадлежит панкреатическому соку (pancreas - латинское название поджелудочной железы), который выделяется в количестве от 600 мл до 2000 мл в сутки и содержит ферменты, расщепляющие белки, жиры, углеводы. Сюда относятся расщепляющие белки трипсин, хемотрипсин и карбоксипептидаза; сахаролитические ферменты - амилаза, мальтаза и лактаза - и липаза.
Механизм включения этих ферментов в пищеварительный процесс очень сложен. Многие из них выделяются в неактивном состоянии и должны быть активированы.
Переваривающая сила этих ферментов зависит не только от их количества, но и от реакции среды в двенадцатиперстной кишке, от того, насколько кислым было содержимое желудка.
Действие ферментов, расщепляющих в двенадцатиперстной кишке белки, зависит и от тою, насколько интенсивно прошло первичное расщеплен не белков в желудке.
Дуоденальное пищеварение также связано со скоростью поступления пищевого комка из желудка, а это, в свою очередь, обусловлено кислотностью желудочного сока. Не вдаваясь в подробности, не являющиеся необходимыми в научно-популярной литературе, хотим только подчеркнуть, что уровень дуоденального пищеварения тесно связан с пищеварением в желудке и определяется теми же самыми факторами.
Говоря о пищеварении в двенадцатиперстной кишке , необходимо подчеркнуть, что очень важным ферментом панкреатического сока является липаза, фермент, расщепляющий жиры. Ферменты, расщепляющие белки и углеводы, имеются во многих отделах пищеварительного тракта, а панкреатическая липаза - это практически единственный липолитический фермент. Поэтому при нарушении экскреторной функции (то есть продукции пищеварительных ферментов) поджелудочной железы существенно нарушается именно жировой обмен.
В двенадцатиперстную кишку поступает также желчь из печени . Желчь эмульгирует жиры и активирует липазу, то есть способствует расщеплению жиров. И секреция поджелудочного сока и секреция желчи, так же как и выделение желудочного сока, проходят две фазы - сложнорефлекторную и нервно-химическую и подчиняется тем же самым закономерностям, как и в желудке.
Окончательное расщепление пищевых продуктов происходит в тонком кишечнике, где пищевые массы перерабатываются под воздействием панкреатического сока, которым они пропитались в двенадцатиперстной кишке, и ферментов, продуцируемых железами стенки тонкого кишечника. В тонком кишечнике происходит в основном всасывание расщепленных пищевых продуктов (частично оно начинается уже в желудке, где всасывается небольшое количество воды и, если он был принят, спирт), которые попадают в кровь. Вместе с током крови питательные вещества поступают в печень - главную химическую лабораторию организма, где перерабатываются далее; часть из них разносится с током крови по организму и поступает в клетки, другие откладываются в печени или идут для синтеза других веществ, в частности - белков. В печени же происходит обезвреживание образовавшихся в процессе расщепления питательных веществ ядовитых для организма продуктов.
В толстом кишечнике, в который переходит тонкий, происходит интенсивное всасывание воды. Пищевой комок здесь расщепляется уже менее интенсивно, поскольку сок толстого кишечника беден ферментами. Большое значение для химических процессов в толстых кишках имеет нормальная кишечная микрофлора. Непереваренные остатки пищи выбрасываются из организма в виде испражнений. Необходимо подчеркнуть, что в толстом кишечнике в относительно небольших количествах образуются ядовитые для организма продукты, которые, всасываясь, попадают в печень и там обезвреживаются. В толстом кишечнике происходит также образование газов (аммиак, углекислый газ, водород, сероводород). Газы, образующиеся большей частью при окончательном распаде белков, нужны для стимуляции моторики толстого кишечника и проталкивания каловых масс к прямой кишке.
Таков, вкратце, процесс пищеварения в человеческом организме .
