Пищеварение двенадцатиперстной кишке. Состав и свойства секрета поджелудочной железы. Регуляция панкреатической секреции.

ПИЩЕВАРЕНИЕ В ТОНКОЙ КИШКЕ

В обеспечении начального этапа кишечного пищеварения большая роль принадлежит процессам, происходящим в двенадцатиперстной кишке. Натощак ее содержимое имеет слабоосновную реакцию (pH 7,2—8,0). При переходе в кишку кислого содержимого желудка реакция дуоденального содержимого становиться кислой, но затем она сдвигается к нейтральной за счет дуоденального химуса, формируемого вследствие поступления в кишку основных секретов поджелудочной железы, тонкой кишки и желчи, прекращающих действие пепсина.

У человека pH дуоденального химуса колеблется в пределах 4—8,5,- Чем выше его кислотность, тем больше выделяется сока поджелудочной железой, желчи и кишечного секрета, замедляется эвакуация содержимого желудка в двенадцатиперстную кишку, а из нее — в тощую кишку. По мере пассажа пищевого содержимого по двенадцатиперстной кишке оно смешивается с поступающими в кишку секретами, ферменты которых уже в двенадцатиперстной кишке осуществляют гидролиз питательных веществ. Особенно велика в этом роль сока поджелудочной железы.

Секреция поджелудочной железы

Образование, состав и свойства поджелудочного сока

Основную массу поджелудочной железы составляют ее экзокринные элементы, 80—95 % которых приходится на ацинозные (ацинарные) клетки, секретирующие ферменты. Центроацинозные и протоковые клетки секретируют воду, электролиты, слизь; из протоков компоненты смешанного секрета частично реабсорбируются.

Поджелудочная железа человека натощак выделяет небольшое количество панкреатического секрета..(0*2—0,3.мл/мин), а после приема пищи 4,5 мл/мин. За сутки выделяется 1,5—2,5 л бесцветного прозрачного сока сложного состава.

Среднее содержание воды в соке 987 г/л, Основность сока (pH 7,5— 8,8) ооусловлена гидрокарбонатом (25—150 ммоль/л), концентрация которого в соке изменяется прямо пропорционально скорости секреции. В соке содержатся хлориды (4—130 ммоль/л) натрия и калия; между концентрацией гидрокарбонатов и хлоридов существует обратная зависимость, что связано с механизмом образования гидрокарбонатов клетками протока железы (рис. 8.13). Гидрокарбонаты панкреатического секрета участвуют в нейтрализации кислого пищевого содержимого желудка в двенадцатиперстной кишке. Соли кальция составляют 1—2,5 ммоль/л. В соке значительна концентрация белка (2—3,5 г/л), основную часть которого составляют ферменты., переваривающие все виды питательных веществ (табл. 8.4).

Таблица 8.4. Ферменты сока поджелудочной железы человека

Протеолитические:

Трипсин(оген) It II, III Химотрилсин(оген) А, В, С (Про)карбоксипептидаза А1, А2 (Про)карбоксипептидаза Bh В2 (Про)эластаза 1, 2

Липолитические:

Липаза

(Про)фосфолипаза А,, А2 Неспецифическая эстераза

Амилолитические:

а-Амилаза

Нуклеазы:

Рибонуклеаза Дезоксирибонуклеаза

Другие ферменты:

Колипаза 1,2 Ингибитор трипсина Щелочная фосфатаза

Амилаза, липаза, колипаза, щелочная фосфатаза, ингибитор трипсина и нуклеазы секретируются поджелудочной железой в активном состоянии, а протеазы и фосфолипазы — в виде зимогенов.

Рис. 8.13. Механизмы секреции гидрокарбонатов эпителиоцитом протока поджелудочной железы.

Трипсиноген поджелудочного сока в двенадцатиперстной кишке под действием ее фермента энтерокиназы (энтеропептидаза) превращается в трипсин, который вызывает последующую активацию трипсиногена. Активация состоит в отщеплении от трипсиногена гексапептида под действием энтерокиназы и трипсина при pH 6,8—8,0. Процесс ускоряется в присутствии Са2+

Химотрипсиноген, прокарбоксипептидазы А и В, проэластазы и про- фосфолипазы активируются трипсином. Трипсин, химотрипсин и эластаза расщепляют преимущественно внутренние пептидные связи белков и вы-сокомолекулярных полипептидов. В результате этого образуются в основном низкомолекулярные пептиды.

Сок поджелудочной железы содержит а-амилазу, расщепляющую полисахариды. Производные нуклеиновых кислот расщепляют рибо- и дезоксирибонуклеазы. Липаза расщепляет жиры, в основном триглицериды, до моноглицеридов и жирных кислот. На липиды действуют также фосфоли- паза А2 и эстераза.

Поскольку триглицериды нерастворимы в воде, липаза действует на поверхности жира. Чем больше поверхность жира, тем активнее идет его гидролиз. Поэтому эмульгирование жира имеет огромное значение для его переваривания. Эмульгирование обеспечивается желчью. Активность липазы повышает фермент колипаза. Она связывается с липазой в присутствии желчных солей и снижает оптимум pH действия фермента с 9 до 6—7, а также способствует адсорбции липазы на слизистой оболочке кишки.

Регуляция секреции поджелудочной железы. Секреция поджелудочной железы регулируется нервными и гуморальными механизмами. Раздражение блуждающих нервов вызывает выделение поджелудочного сока, богатого ферментами. Холинергические волокна блуждающих нервов посредством ацетилхолина действуют на Mj-холинорецепторы панкреацитов и стимулируют секрецию ими ферментов и гидрокарбонатов. Холинергические нейроны также потенцируют секреторные эффекты секретина и холеци- стокинина. Хирургическая ваготомия существенно снижает секрецию поджелудочной железы.

Симпатические волокна, иннервирующие поджелудочную железу, через p-адренорецепторы тормозят поджелудочную секрецию, усиливают синтез органических веществ в ней. Эффекты снижения секреции обеспечиваются также уменьшением кровоснабжения поджелудочной железы путем сужения кровеносных сосудов через их а-адренорецепторы.

Торможение секреции вызывают болевые раздражения, сон, напряженная физическая и умственная работа и др.

Поджелудочная железа имеет также пептидергическую иннервацию; окончания этих нейронов выделяют ряд нейропептидов. Одни из них стимулируют (GRP, VIP, PHI и др.), а другие тормозят ( энкефалин, PYY и др.) секрецию.

Гуморальная стимуляция панкреатической секреции. Первым открытым и названным гормоном веществом явился леквешш стимулятор обильного по объему сокоотделения и секреции гидрокарбонатов. Высвобождение этого гормона в кровь дуоденальными S-клетками происходит при действии на слизистую двенадцатиперстной кишки перешедшего в нее кислого желудочного содержимого. Секретин в большей мере стимулирует через соответствующие мембранные рецепторы и вторичные мессенджеры (аденилатциклаза и цАМФ) центроацинозные и протоковые клетки, в меньшей мере — ацинарные клетки, поэтому выделяется секрет с высокой концентрацией в нем гидрокарбонатов и низкой ферментативной активностью.

Секрецию гидрокарбонатов и воды усиливают также ВИП. нейротензин, гастринрилизинг-пептид; тормозят вещество П, соматостатин, простагландины (Е), пептид YY, кальцитонин, глюкагон, ПП.

Гормоном, усиливающим секрецию поджелудочной железы, является хааецистокинин (ХЦК). Высвобождение гормона в кровь из ССК-клеток слизистой оболочки двенадцатиперстной и тощей кишки происходит под влиянием химуса, особенно продуктов начального гидролиза пищевого белка и жира, углеводов, некоторых аминокислот. Стимулируют высвобождение ХЦК Са2+ и снижение pH содержимого двенадцатиперстной кишки.

ХЦК действует преимущественно на ациноциты поджелудочной железы, поэтому выделяющийся в ответ на этот гормон сок богат ферментами. Одновременное действие на железу секретина и ХЦК, имеющее место при приеме пищи, усиливает друг друга. Пептид химоденин стимулирует секрецию химотрипсиногена. Секрецию ациноцитов усиливают также гастринрилизинг-пептид и гастрин, секретин, инсулин, N0, ВИП и некоторые менее выраженные стимуляторы секреции ферментов. Тормозят глюкагон,. соматостатин, вещество П, энкефалин. ГИП, ПП, пептид YY, каль'цИТонин.

'Ацтгйоциты имеют на базолатеральной мембране тгесКолько типов спе-цифических рецепторов, на которые действуют нейротрансмиттеры и гормоны. В зависимости от их видов включаются две цепи вторичных посредников (рис. 8.14). В первой их цепи, мобилизуемой секретином и ВИП через их рецепторы, последовательно включаются аденилатциклаза (АЦ), цАМФ и соответствующая протеинкиназа, посредством которой активируется экзоцитоз гранул зимогена. Во второй цепи воздействие на мембранные рецепторы ацетилхолина (АЦХ), ХЦК и др. мобилизует фосфатидил- инозитолбифосфат (ФИФ2), а он в свою очередь — инозитол 1,4,5-три- фосфат (ИФЗ) и 1,2-диацилглицерол. Под их действием из ретикулума высвобождаются Са2+, в их присутствии оксидазотсинтаза (NOS) выделяет из L-аргинина оксид азота (N0), который активирует цГМФ, а последний активирует специфическую для него протеинкиназу, которая и обеспечивает экзоцитоз гранул зимогена через апикальную мембрану ациноцита.

Фазы секреции поджелудочной железы. Секреция поджелудочного сока резко усиливается через 2—3 мин после приема пищи и продолжается 6—14 ч. От количества и качества пищи зависят объем выделяющегося сока, его состав и динамика. Чем выше кислотность пищевого содержимого желудка, поступающего в двенадцатиперстную кишку, тем больше выделяется поджелудочного сока и гидрокарбонатов в его составе. Поэтому динамика поджелудочной и желудочной секреции схожи.

Фазы панкреатической секреции при стимуляции ее приемом пищи те же, что для желудочной секреции. Но в отличие от них более выражены гормональные влияния на поджелудочную железу, особенно в кишечную фазу.

Секреция пепсиногена

Рецепторы Секретин ВИП

Рис. 8.14. Стимуляция секреции ациноцита.

АЦХ — ацетилхолин; ХЦК — холецистокинин; ГРП — гас- тринрилизинг-пептид; ВИП — вазоактивный интестиналь-ный пептид; NOS — N0- синтаза; ФИФ2 — фосфати- дилинозитол-4,5-бифосфат; ИФ3 — инозитол-1,4,5-три- фосфат; АЦ — аденилатцик- лаза; ЭР — эндоплазматиче- ский ретикулум.

Первая, мозговая, фаза секреции поджелудочной железы вызывается видом, 'запахом пищи и другими раздражителями, связанными с приемом пищи (условнорефлекторные раздражения), а также воздействиями на рецепторы слизистой оболочки рта, жеванием и глотанием (безусловнорефлекторные раздражения). У человека с фистулой поджелудочного протока наблюдали условнорефлекторное выделение панкреатического сока через 2—3 мин после того, как испытуемому говорили о пище, которую ему дадут. Нервные импульсы, возникающие в рецепторах, достигают продолговатого мозга и затем по волокнам блуждающего нерва поступают к железе и вызывают ее секрецию.

По объему секреции первая фаза составляет в среднем 15 % общей по- стпрандиальной (послетрапезной) секреции поджелудочной железы, а по секреции ферментов — 25 %. Это подтверждает большую роль рефлекторного вагусного механизма в стимуляции ферментовыделительной деятельности железы. Секреция ее в первую фазу вариабельна и в большой мере зависит от аппетита, вида принимаемой пищи.

Вторая Фаза — желудочная. Секреция во время нее стимулируется и поддерживается путем ваго-вагального рефлекса с механо- и хеморецепторов желудка и посредством гастрина. На нее приходится около 10 % общей секреции.

С переходом желудочного содержимого в двенадцатиперстную кишку начинается третья — кишечная фаза панкреатической секреции. Она составляет 7U—% общей секреции. Б эту фазу секреция стимулируется посредством ваго-вагального дуоденопанкреатического рефлекса, секретина и ХЦК. Высвобождение секретина и ХЦК из продуцирующих их клеток происходит при действии на слизистую оболочку двенадцатиперстной кишки ее кислого содержимого и продуктов гидролиза нутриентов. Секреция ферментов в кишечную фазу стимулируется посредством ваго-вагального рефлекса и ХЦК. ХЦК и другие пептиды поддерживают этот рефлекс, стимулируя и потенцируя рецепторы вагусных афферентов. Кишечная фаза слагается из дуоденальной (основной),

подвздошно-ободочной (особенно выражена, если этого отдела кишечника достигают недостаточно гидролизованные нутриенты, которые тормозят не только секрецию железы, но и скорость продвижения химуса по тонкой кишке) и циркуляторной (вызывается всосавшимися в кровь продуктами гидролиза нутри-ентов, выступающими в роли стимуляторов железы и потребляемых ею энергетических веществ).

В кишечную фазу велика роль саморегуляции панкреатической секреции, которая зависит от ферментных свойств дуоденального содержимого. «Избыток» в нем ферментов селективно по принципу отрицательной обратной связи тормозит секрецию ферментов. Избыток субстрата снимает эти тормозные влияния. Образовавшиеся продукты гидролиза субстрата стимулируют секрецию соответствующих ферментов поджелудочной железой. Эти механизмы направлены на срочную адаптацию секреции панкреатических ферментов к виду принятой пищи. Их реализация обеспечивается М-холинергическими и p-адренергическими влияниями, ХЦК и секретином. При стимуляции секреции поджелудочной железы усиливается ее кровоснабжение, что важно для поддержания секреции железы на высоком уровне.

Влияние пищевых режимов на секрецию поджелудочной железы. Прием пищи вызывает увеличение выделения всех ферментов в составе сока, но при углеводной пище в наибольшей мере увеличивается секреция амилазы, белковой пищи — трипсина и химотрипсина, прием жирной пищи вызывает секрецию сока с более высокой липолитической активностью. Набор ферментов в панкреатическом соке срочно адаптируется к составу принимаемой пищи во все три фазы секреции, и особенно в ее кишечную фазу.

Есть медленные адаптации секреции ферментов под влиянием длительного приема пищи определенного состава. Суть адаптации состоит в том, что железа секретирует больше того фермента, который гидролизует преобладающие в рационе питательные вещества. Эта адаптация носит согласованный характер с работой других отделов пищеварительного тракта, составляя часть интегрированных адаптаций всего пищеварительного конвейера.