Всасывание в кишечнике

Общая физиология всасывания в кишечнике
Кишечные ворсинки и микроворсинки

Тонкая кишка является главным местом переваривания и всасывания питательных ве-ществ. Хотя общая ее длина составляет приблизительно 6 м, наличие ворсинок зна-чительно увеличивает площадь переваривания и всасывания (рис. 6-8). Каждая вор-синка имеет центральный лимфатический капилляр, который проходит в ее середине и соединяется с лимфатическими сосудами в подслизистом слое кишечника (рис. 6-9). Кроме того, в каждой ворсинке есть сплетение кровеносных капилляров, по которым оттекающая кровь, в конечном счете, поступает в воротную вену. Помимо ворсинок в слизистой оболочке тонкой кишки имеются крипты, т. е. инвагинации, содержащие относительно недифференцированные клетки. Эти клетки восполняют слущенные клетки ворсинок, пролиферируя и мигрируя из

Рис. 6-8. Увеличение площади поверхности тонкой кишки за счет складок, ворсинок и микроворсинок. Цифры показывают степень увеличения площади всасывания по сравнению с гладкой поверхностью. Складки, ворсинки и микроворсинки вместе увеличивают площадь всасывания в 600 раз. (По:
Yamada Т., Alpcrs D. H.,0wyang С., Powell D. W., Silverstein F. Е., eds. Textbook ot’Gastroenterology, 2nd ed. Philadelphia: J. B. Lippincott, 1995; 2: 2497.)

Рис. 6-9. Анатомия микрососудов ворсинок и центральный лимфатический сосуд. (По: Lundgren О. Studies on blood flow distribution and countercurrent exchange in the small intestine. Acta Physiol. Scand. 303:1, 1967; Ya-madaT., Alpers D. H., OwyangC., Powcll D.W., Silver-stein F. E., eds. Textbook of Gastro-enterology, 2nd cd. Philadel-phia: J. B. Lippincott, 1995; 2: 2497.)

крипт к верхушкам ворсинок (рис. 6-10). Хотя на ворсинках имеются и бокаловидные клетки и иммунные клетки, главными клетками ворсинок являются энтероциты. На апикальном участке своей мембраны каждый энтероцит покрыт микроворсинками, кото-рые усиливают переваривание и увеличивают всасывательную поверхность тонкой киш-ки. Энтероциты живут только 3—7 дней, затем они обновляются. По мере созревания в энтероциты недифференцированные клетки начинают вырабатывать различные фермен-ты, такие как дисахаридазы и пептидазы, необходимые для окончательного расщепле-ния питательных веществ перед их всасыванием на апикальных микроворсинках. В этом процессе участвуют также многие рецепторы и транспортеры. Они существенны для всасывания моносахаридов, аминокислот, липидов. Энтероциты тесно соединены друг с другом, так что практически вся абсорбция проходит в микроворсинках, а не через межклеточное пространство. Концентрация ферментов и транспортеров больше в проксимальном отделе тонкой кишки (двенадцатиперстная и тощая кишка), чем в под-вздошной кишке, однако специфические рецепторы для всасывания отдельных веществ, например витамина B12, есть только в подвздошной кишке.

Рис. 6-10. Схема соотношений ворсинки—крипта в тонкой кишке. (По: Yamada Т., Alpers D. H., Owyang С., Powell D. W., Silverstein F. E., eds. Textbook of Gastrocnterology, 2nd ed. Philadelphia:
J. B. Lippincott, 1995; 2: 362.)

Основные механизмы всасывания и транспорта веществ

Химус продвигается от двенадцатиперстной кишки вдоль всей тонкой кишки для полного переваривания и всасывания ворсинками и микроворсинками. Мышечная стенка тонкой кишки состоит из внутреннего циркулярного и наружного продольного слоев и совершает, как минимум, два типа сокращений: сегментацию и перистальтику. Сег-ментация вызывает перемешивание химуса, перемещая содержимое кишечника маятнико-образно за счет периодических сокращений сегментов тонкой кишки. Перистальтика — это продвижение перевариваемого материала в направлении к толстой кишке. Данные мышечные сокращения контролируются нервной системой кишечника с модуляцией со стороны парасимпатической нервной системы и гормонов. Для лучшего переваривания и всасывания содержимое кишечника должно быть жидким, поскольку вода обеспечива-ет пространство для диффузии веществ из просвета кишки к поверхности энтероцита. Присутствующая в кишечнике вода поступает через рот с пищей, секретируется орга-нами желудочно-кишечного тракта и тонкой кишкой (около 1.5 л). В тонкой кишке всасывается большая часть из 8.5 л воды, которые, в среднем, поступают в нее за сутки, и для окончательного всасывания до толстой кишки доходит около 0.5—2 л воды (рис.6-11).
Как только электролиты, пептиды, углеводы и липиды достигают энтероцитов, для их всасывания включаются различные механизмы. Это может быть даль

Рис. 6-11. Общий баланс воды в желудочно-кишечном тракте человека. (По: Berne R. M., Levy M. N., eds. Physi-ology. St. Louis: С. V. Mosby, 1983: 802.)

нейшее расщепление веществ ферментами энтероцитов, например дорасщепление угле-водов и пептидов, а может быть непосредственное включение активного транспорта веществ из просвета кишки, например некоторых электролитов. Наружная мембрана энтероцитов обладает низкой проницаемостью для полярных химических структур, по-этому для переноса через нее питательных веществ необходимы специальные мембран-ные белки. Активный транспорт требует затрат энергии АТФ для переноса веществ против градиента их концентрации; например, против градиента концентрации рабо-тает Nа+,К+-АТФаза, локализованная в базолатеральном участке мембраны энтероцитов и перемещающая К+ в клетку, а Na+ из клетки. Белки в мембране клетки являются транспортными каналами, по которым осуществляется перемещение ионов в двух на-правлениях против градиента концентрации. Транспортные каналы могут находиться в «открытом» и «закрытом» состоянии. Примером их служит механизм перемещения ионов хлора на апикальном участке мембраны энтероцитов. Вторичный активный транспорт представляет собой комплекс активных и пассивных механизмов: он происходит за счет активного ионного (с затратой АТФ) транспорта, который формирует градиенты концентраций этих ионов и сочетается с пассивным транспортом энергетически «не-выгодных» молекул, осуществляемым, например, транспортером Nа+/глюкоза, располо-женным на апикальной поверхности энтероцитов. Na+,K+-АТФаза создает низкую кон-центрацию Na+ в клетке. Натрий стремится войти в клетку и с помощью транспортера Nа+/глюкоза входит вместе с глюкозой, которая, в отличие от натрия, идет против градиента концентрации (рис. 6-12). Этот транспорт происходит пассивно, но он невозможен без работы Nа+,К+-АТФазы. Na+/глюкоза-транспортёр является примером котранспорта (симпорт), поскольку и натрий, и глюкоза перемещаются в одном на-правлении. Обменный транспорт (антипорт) осуществляется с помощью белков, пере-мещающих однозарядные молекулы в разных направлениях. Поступление в энтероцит аминокислот, пептидов, витамина В12, желчных кислот происходит по принципу меха-низма котранспорта с Na+ как и описанный ранее транспорт глюкозы. Вода перемеща-ется пассивно в направлении повышенного осмотического давления. После абсорбции воды оба сектора (просвет кишки и слизистая оболочка кишки) становятся изоосмо-тичными. Поскольку осмотическое давление, в основном, создается электролитами, перемещение воды регулируется преимущественно их транспортом. Главным ионом, управляющим перемещением воды, является Na+. Однако глюкоза и другие молекулы также осмотически активны, поэтому их абсорбция сопровождается абсорбцией воды.

Рис. 6-12. Абсорбция Na+ и глюкозы. На апикальном участке мембраны клетки находится Na+/глюкоза-транспортер, переносящий Na+ и глюкозу в клетку, после чего натрий выводится из клетки Na+,К+-АТФазой; глю-коза переносится через базолатеральный участок мембраны специальным переносчиком. Котранспортные меха-низмы с Na+ существуют для переноса аминокислот, ди- и трипептидов, некоторых витаминов группы В и желчных солей. (По: Yamada Т., Alpers D. П., Owyang С., Powell D. W., Silverstein F. E., eds. Textbook of Gastroen-terology, 2nd ed. Philadelphia: J. B. Lippincott, 1995; 1:334.)

Частная физиология всасывания в кишечнике
Всасывание воды и электролитов

Содержимое тонкой кишки становится изоосмотичным прежде всего за счет дву-направленного перемещения как воды, так и электролитов. Выравнивание осмолярности обычно происходит в двенадцатиперстной кишке, поскольку объем химуса, поступающего туда одномоментно при нормальной работе желудка, небольшой. Если желудок опорожняется ненормально и в двенадцатиперстную кишку поступают большие объемы гиперосмотичного химуса, то в этом случае изоосмотичность в двенадцати-перстной кишке не может быть достигнута. Поскольку вода пассивно проходит в сто-рону гиперосмотичности, жидкость выходит из плазмы через ворсинки и поступает в просвет кишки. Значительный выход жидкости может привести к гиповолемии и веге-тативным реакциям в виде тахикардии и потливости, что является признаками дем-пинг-синдрома.
Главным механизмом абсорбции воды, электролитов и многих органических молекул является Na+,K+-ATФaзa, локализованная на базолатеральных участках мембран энте-роцитов. Этот механизм транспорта требует затраты энергии АТФ и присутствия ио-нов магния для обмена трех ионов натрия, выходящих из клетки, на два иона калия, входящих в клетку. Поскольку суммарно клеткой теряются положительно заряженные ионы, электрический потенциал клетки относительно внеклеточной среды становится отрицательным. Na+,K+-ATФaзa создает градиент натрия, способствующий вхождению натрия обратно в клетку. Поэтому существует много веществ, транспортирующихся в клетку вместе с натрием: глюкоза, аминокислоты, ди- и трипептиды, соли желчных кислот. Для транспорта каждого из этих веществ необходим свой собственный белок-переносчик. Наличие ионов натрия значительно улучшает всасывание глюкозы; с дру-гой стороны, глюкоза усиливает всасывание ионов натрия. На апикальном участке мембраны существуют также Nа+,Н+-антипорт и Сl~,НСО3–-антипорт (рис. 6-13). Бла-годаря этим белкам, Na+ и Сl– поступают в клетку, тогда как ионы водорода и би-карбонат выходят из клеток. Н+ и НСО3– образуются в клетке под действием карбоан-гидразы из СО2. Вода перемещается вслед за натрием пассивно: сначала в клетку, а затем из клетки в плазму крови.

Рис. 6-13. Всасывание воды и натрия в тонкой кишке. (По: Yamada Т., Alpers D. H., Owyang С., Powell D. W., Sil-ver-stein F. E., eds. Textbook of Gastroentcrology, 2nd ed. Philadelphia: J.B.Lippincott, 1995; 1:333.)

Энтероциты также секретируют электролиты, в основном бикарбонат и ионы хлора. Секреция бикарбоната происходит преимущественно в проксимальном отделе тонкой кишки (но наблюдается и в других отделах) посредством Cl–, HСО3–-антипорта, но может осуществляться и с помощью иных механизмов. Секреция хлора связана с нали-чием на базолатеральном участке мембраны Na+,K+, Cl–-котранспортера (рис. 6-14), который переносит все три иона в клетку; это вторичный активный транспортный процесс. Как только хлор накапливается в клетке за счет действия Na,K,Cl и Сl, НСО3-транспортеров, происходит открытие хлорных каналов в апикальном участке мембраны, и хлор выходит из клетки в просвет кишки. Важность механизмов абсорб-ции и секреции хорошо выявляется при нарушении этих процессов. Токсин холерного вибриона стимулирует секрецию хлоридов и угнетает абсорбцию натрия и хлора в эн-тероцитах. При этом вода перемещается в просвет кишки вслед за натрием и вызыва-ет сильную водную диарею. При пероральной регидратации необходимо введение рас-творов NaCl и глюкозы, поскольку Na+/глюкоза-котранспортер и Na+,K+-АТФаза не по-вреждаются холерным токсином и, следовательно, котранспорте? Na+/глюкoзa обеспе-чит сочетанное всасывание Na+ и глюкозы, а соответственно, и воды. Такое лечение значительно улучшает абсорбцию воды даже при холере.

Всасывание аминокислот

Переваривание белков в желудке происходит при превращении в кислой среде пепсиногена в пепсин (оптимальный рН 1—3). Пепсин расщепляет связи между арома-тическими аминокислотами, соседствующими с карбоксильными аминокислотами. Пепсин инактивируется в щелочной среде. Этот этап переваривания белков отсутствует у больных после гастрэктомии, а также у тех, кто длительное время принимал ингиби-торы Н+,К+-АТФазы, например омепразол. Расщепление пептидов пепсином прекращается после поступления химуса в тонкую кишку.
В тонкой кишке полипептиды подвергаются дальнейшему расщеплению протеазами, имеющимися в соке поджелудочной железы и на поверхности микроворсинок энтероцитов. Основное расщепление пептидов происходит панкреатическими фермента-ми: трипсином, химотрипсином, эластазой и карбоксипептидазами А

Рис. 6-14. Секреция хлора в тонкой кишке. (По: Yamada Т., А1-pers D. H.,0wyang С., Powell D. W„ Silver-stein F. E., eds. Textbook of Gastroenterology, 2nd ed. Philadelphia: J. B. Lippincott, 1995; 1:339.)

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 (фенилаланина, тирозина, триптофана). Эластаза расщепляет связи алифатических пептидов (рис. 6-15). Эти три фермента являются эндопептидазами, т. к. они гидролизуют внутренние связи пептидов. Карбоксипепти-дазы А и В представляют собой экзопептидазы, поскольку отщепляют только концевые карбоксильные группы преимущественно нейтральных и основных аминокислот соответ-ственно. При протеолизе, осуществляемом панкреатическими ферментами, происходит отщепление олигопептидов и некоторых свободных аминокислот. Микроворсинки энте-роцитов имеют на своей поверхности эндопептидазы и экзопептидазы, которые расще-пляют олигопептиды до аминокислот и ди-, трипептидов. Всасывание ди- и трипепти-дов осуществляется с помощью вторичного активного транспорта. Эти продукты затем расщепляются до аминокислот внутриклеточными пептидазами энтероцитов. Аминокис-лоты абсорбируются по принципу механизма котранспорта с натрием на апикальном участке мембраны. Последующая диффузия через базолатеральную мембрану происходит против градиента концентрации, и аминокислоты попадают в капиллярное сплетение ворсинок. Существует, как минимум, пять симпортов Na+/аминокислота, различающихся по типам переносимых аминокислот: нейтральный транспортер (переносящий нейтральные аминокислоты), основной (переносящий аргинин, лизин, гис-тидин), дикарбоксильный (транспортирующий глутамат, аспартат), гидрофоб-

Рис. 6-15. Переваривание белка в просвете кишки панкреатическими протеазами. (Но: Yamada Т.. Аlpers D. H., Owyang С., Powell D. W., Silverstein F. E., cds. Textbook of Gastroenterology, 2nd ed. Philadelphia:.;. B. Lippincott, 1995; 1: 457.)

ный (транспортирующий фенилаланин, метионин), и имино-транспортер (переносящий пролин, гидроксипролин). Описаны наследственные нарушения функций от-дельных переносчиков аминокислот, приводящие к специфическим дефицитам аминокис-лот.

Всасывание углеводов

В кишечнике расщепляются и всасываются только те углеводы, на которые дей-ствуют специальные ферменты. Неперевариваемые углеводы, или пищевые волокна, не могут быть катаболизированы, поскольку для этого нет специальных ферментов. Од-нако возможен их катаболизм бактериями толстой кишки, что может вызывать образо-вание газов. Углеводы пищи состоят из дисахаридов: сахарозы (обычный сахар) и лактозы (молочный сахар); моносахаридов: глюкозы и фруктозы; и растительных крахмалов: амилозы (длинных полимерных цепочек, состоящих из молекул глюкозы, соединенных al,4 связями) и амилопектина (другого полимера глюкозы, молекулы ко-торой соединены a 1,4 и a 1,6 связями). Еще один углевод пищи — гликоген, явля-ется полимером глюкозы, молекулы которой соединены a 1,4 связями.
Энтероцит не способен транспортировать углеводы размером больше, чем моносахарид. Поэтому большая часть углеводов должна расщепляться перед всасыванием. Амилазы слюны и поджелудочной железы гидролизуют преимущественно 1,4 связи глюкоза—глюкоза, но связи 1,6 и концевые связи 1,4 не расщепляются ами-лазой. Когда начинается переваривание пищи, амилаза слюны расщепляет 1,4-соединений амилозы и амилопектина, образуя 1,6-ветви 1,4-соединений полимеров глюкозы (так называемые концевые -декстраны) (рис. 6-16). Кроме того, под дей-ствием амилазы слюны образуются ди- и триполимеры глюкозы, называемые соответст-венно мальтозой и мальтотриозой. Амилаза слюны инактивируется

Рис. 6-16. Переваривание и всасывание углеводов. (По: Kclley W. N., ed. Textbook of Internal Medicine, 2nd ed. Philadelphia:}. B. Lippincott, 1992:407.)

в желудке, т. к. оптимальный рН для ее активности составляет 6.7. Пан-креатическая амилаза продолжает гидролиз углеводов до мальтозы, мальтотриозы и концевых -декстранов в просвете тонкой кишки. Микроворсинки энтероцитов содержат ферменты, катаболизирующие олигосахариды и дисахариды до моносахаридов для их абсорбции. Глюкоамилаза или концевая -декстраназа расщепляет а 1,4 связи на нерасщепленных концах олигосахаридов, которые образовались при расщеплении ами-лопектина амилазой. В результате этого образуются тетрасахариды с а1,6 связями, которые наиболее легко расщепляются. Сахаразно-изомальтазный комплекс имеет два каталитических участка: один с сахаразной активностью, а другой — с изомальтаз-ной. Изомальтазный участок расщепляет а 1,4 связи и переводит тетрасахариды в мальтотриозу. Изомальтаза и сахараза отщепляют глюкозу от нередуцированных кон-цов мальтозы, мальтотриозы и концевых а-декстранов; однако изомальтаза не может расщеплять сахарозу. Сахараза расщепляет дисахарид сахарозу до фруктозы и глюко-зы. 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 энтероцит вместе с Na+ через Na+/глюкоза-транспортер; всасывание глюкозы значительно возрастает в присутствии натрия и нарушается в его отсутствие. Фруктоза, по-видимому, поступает в клетку через апикальный участок мембраны путем диффузии. Галактоза и глюкоза выходят через базолатеральный участок мембраны с помощью переносчиков; механизм выхода фруктозы из энтероцитов менее изучен. Моносахариды поступают через капиллярное сплетение ворсинок в во-ротную вену.

Всасывание жиров

Жиры в пище состоят в основном из триглицеридов, фосфолипидов (лецитина) и холе-стерина (в виде эфиров) (рис. 6-17). Для полноценного переваривания и всасывания жиров необходимо сочетание нескольких факторов: нормальная работа печени и жел-чевыводящих путей, наличие панкреатических ферментов и щелочного рН, нормальное состояние энтероцитов, лимфатической системы кишечника и функциональной кишечно-печеночной циркуляции. Нарушение 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, вы-рабатываемой в дне желудка, при оптимальном значении рН 4—5. Липаза желудка рас-щепляет триглицериды до жирных кислот и диглицеридов. Она устойчива к воздейст-вию пепсина, однако разрушается под действием протеаз поджелудочной железы в ще-лочной среде двенадцатиперстной кишки, ее активность снижается только под дейст-вием солей желчных кислот. Желудочная липаза имеет небольшое значение по сравне-нию с панкреатической липазой, хотя обладает некоторой активностью, особенно в антральном отделе, где при механическом перемешивании химуса образуются мельчай-шие жировые капли, что повышает площадь поверхности для переваривания жиров.
После попадания химуса в двенадцатиперстную кишку происходит дальнейший липолиз, включающий несколько последовательных стадий. Сначала триглицериды, хо-лестерин, фосфолипиды и продукты расщепления липидов желудочной липазой сливают-ся 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 панкреати-ческой липазы. В отсутствие колипазы панк

Рис. 6-17. Структуры липидов. (R = алкильпые цепи разной длины)

реатическая липаза обладает слабой липолитической активностью. Связывание коли-пазы с мицеллой улучшается в результате воздействия панкреатической фосфолипазы А2 (ФЛА2) на лецитин мицелл. В свою очередь, для активации ФЛА2 и образования ли-золецитина и жирных кислот необходимо наличие солей желчных кислот и кальция. После гидролиза лецитина триглицериды мицелл становятся доступными для перевари-вания. Затем панкреатическая липаза прикрепляется к соединению колипаза—мицелла (рис. 6-18) и гидролизует 1 и 3-связи триглицеридов, образуя 2-моноглицерид и жирную кислоту. Оптимальный рН для панкреатической липазы составляет 6.0—6.5. Другой фермент — панкреатическая эстераза — гидролизует связи холестерина и жи-рорастворимых витаминов с эфирами жирной кислоты. Основными продуктами расщепле-ния липидов под действием панкреатической липазы (ФЛА2) и эстеразы являются жир-ные кислоты, 2-моноглицериды, лизолецитин и холестерин (неэтерифицированный). Скорость поступления гидрофобных веществ в микроворсинки зависит от их солюбили-зации в мицеллах в просвете кишки.
Жирные кислоты, холестерин и моноглицериды поступают в энтероциты из мицелл пу-тем пассивной диффузии (рис. 6-19); хотя жирные кислоты с длинной цепью могут переноситься и с помощью поверхностного связывающего протеина. Поскольку эти компоненты жирорастворимы и гораздо мельче, чем непереварен

Рис. 6-18. Взаимодействие панкреатической липазы и комплекса колнпаза-мицелла для гидролиза триглицеридов. (По: Sleisenger M. II., FordtranJ. S.,eds. Gastrointestinal Disease, 5th ed. Philadelphia: W. B. Saunders, 1993; 1:984.)

ные триглицериды и эфиры холестерина, они легко проходят через мембрану энтероцита. В клетке жирные кислоты с длинной цепью и холестерин переносятся связывающими протеинами в гидрофильной цитоплазме к эндоплазматическому ретикулуму (ЭР). Холестерин и жирорастворимые витамины переносятся стерольным бел-ком-переносчиком к гладкому ЭР, где холестерин реэтерифицируется ацил-КоА-холестеринацилтрансферазой. Жирные кислоты с длинной цепью транспортируются че-рез цитоплазму специальным белком, степень их поступления в шероховатый эндо-плазматический ретикулум зависит от количества жиров в пище. При голодании (мало жиров) жирные кислоты соединяются с глицерин-3-фосфатом, образовавшимся при ме-таболизме глюкозы, для ресинтеза триглицеридов в шероховатом цитоплазматическом ретикулуме. При добавлении жиров в диету синте-

Рис. 6-19. Транспорт липидов в энтероците. (По: Isselbacher К. J. Biochemical reports of lipid malabsorption. Fed. Proc. 26: 1420, 1967;Johnson L. R., ed. Physiology of Gastrointestinal Tract, 2nd cd. New York: Raven Press, 1987: 1530.)

тический процесс переключается в гладкий ЭР, где образуются триглицериды из 2-моноглицеридов и жирных кислот. Лизолецитин, являющийся водорастворимым продуктом действия ФЛАз, может при наличии большого количества жиров преобразовываться в лецитин, взаимодействуя с жирными кислотами. При голодании ли-зоцетин, как и жирные кислоты, соединяется с глицерин-3-фосфатом с образованием конечной формы лецитина.
После ресинтеза эфиров холестерина, триглицеридов и лецитина в ЭР они образуют липопротеины, соединяясь с аполипопротеинами, синтезируемыми в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме энтероцитов. Липопротеины делят по раз-меру, 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 этерифицирован-ный холестерин. Липопротеины высокой плотности — самые маленькие по размеру и содержат главным образом фосфолипиды (лецитин). Дефицит аполипопротеинов наруша-ет транспорт липидов. При абеталипопротеинемии (состояние, при котором отсутст-вует необходимый для образования хиломикронов и липопротеинов очень низкой плот-ности апо-В-протеин) наблюдается переполнение энтероцитов жирами, нарушение вса-сывания жиров и неврологические расстройства, связанные с дефицитом витамина Е. Сформированные липопротеины выходят через базолатеральную мембрану в везикулах, далее они поступают в лимфатический сосуд. Жирные кислоты с короткой цепью, со-держащей менее 12 атомов углерода, могут прямо поступать в систему воротной вены из энтероцитов без образования триглицеридов. Жирные кислоты с короткой цепью образуются под действием микроорганизмов из непереваренных в толстой кишке угле-водов и являются важным источником энергии для колоноцитов.

Всасывание витаминов и минеральных веществ

Фолиевая кислота. Биологически активная форма фолиевой кислоты — тетрагидрофо-лиевая — важнейший компонент в реакциях «одноуглеродного» переноса при синтезе нуклеиновой кислоты тимидина из дезоксиуридина. Дефицит фолиевой кислоты приво-дит к развитию макроцитарной анемии. Фолаты содержатся в зеленых овощах и фрук-тах и поступают в виде птероилполиглутамата. Всасывание происходит в основном в тощей кишке (рис. 6-20). Птероилполиглутамат гидролизируется в мономеры птеро-илглутамата ферментом микроворсинок — конъюгазой и переносится в клетку специ-альным белком, имеющим максимальную активность при рН со значением 5.5—6.0. Внутри энтероцита птероилглутамат укорачивается, метилируется и превращается в 5-метилтетрагидрофолиевую кислоту, которая покидает клетку через базолатеральный участок мембраны с помощью переносчика и поступает сначала в капиллярное сплете-ние ворсинки, а затем в печень через воротную вену.

Витамин B12. Витамин B12 (цианкобаламин) является коэнзимом для метаболизма аминокислот. Дефицит витамина В12, благодаря имеющимся в печени запасам, возникает обычно через 1—3 года после нарушения его поступления. Возникновение дефицита приводит к развитию макроцитарной анемии и дегенерации нервных волокон. Витамин B12 входит в состав пищи только животного происхождения и полностью от-сутствует в растительной пище. В желудке, высвободившись из пищи под действием соляной кислоты, витамин B12 соединяется с R-белком слюны. После расщепления в двенадцатиперстной кишке R-белка панкреатическими

Рис. 6-20. Места всасывания витаминов и минеральных веществ в тонкой кишке. (По: YamadaT., А1-pers D. H., Owyang С., Powell D. W., Silverstein F. E., eds. Textbook of Gastroenterology, 2nd ed. Philadelphia: J. B. Lippincott, 1995; 1: 479.)

протеазами витамин B12 связывается с внутренним фактором (ВФ), вырабатываемым париетальными клетками желудка (рис. 6-21). Щелочная среда в двенадцатиперстной кишке усиливает связь ВФ—В12, в результате чего витамин B12 становится устойчи-вым к действию протеолитических ферментов. Молекула ВФ-В12 затем абсорбируется в подвздошной кишке с помощью специальных рецепторов в присутствии ионов кальция. Механизм захвата витамина B12 энтероцитом неизвестен, однако, выйдя из энтероци-та, витамин B12 в крови соединяется с белком-переносчиком транскобаламином II и поступает в воротный кровоток печени.

Железо. Железо является кофактором для синтеза гемоглобина, миоглобина и порфиринов. Оно поступает в организм в составе пищи животного (геминовое железо) или растительного (негеминовое железо) происхождения. Геминовое железо непосред-ственно всасывается в двенадцатиперстной кишке и в проксимальном отделе тощей кишки. Негеминовое железо поступает преимущественно в виде трехвалентных ионов (Fe3+) и не растворимо в щелочной среде тонкой кишки. В

Рис. 6-21. Последовательные стадии всасывания кобаламина (Cb). R обозначает R-белок; IF — внутренний фак-тор. (По: Yamada Т., Alpers D. H., Owyang С., Powell D. W., Silverstein F. E., eds. Textbook of Gastroenterology, 2nd ed. I^iladelphia: J. B. Lippincott, 1995; 1: 470.)

желудке кислота переводит трехвалентное железо в двухвалентное (Fe2+), ко-торое растворяется в щелочной среде и поэтому легко всасывается. Всасывание не-геминового железа зависит от компонентов пищи, которые могут солюбилизировать железо (витамин С) или прочно соединяться с ним (фосфаты, растительные белки). Микроворсинки энтероцитов двенадцатиперстной кишки имеют высокоаффинные рецепто-ры для транспорта железа в клетку. Кроме того, в клетке, по-видимому, существует несколько связывающих железо белков, пока еще не выделенных. Затем железо выхо-дит из клетки в капиллярное сплетение ворсинок. В крови железо связывается с трансферрином — белком, имеющим два железосвязывающих участка. В тканях железо накапливается в виде ферритина — молекулы, связывающей до 4500 атомов железа.

Витамины А, D, E, К. Эти витамины являются жирорастворимыми и всасываются приблизительно также, как и пищевые жиры. Полноценное всасывание зависит от об-разования мицелл, наличия щелочного значения рН и от состояния лимфатической системы кишечника. Всасывание происходит преимущественно в тощей кишке.
Витамин А необходим для роста и дифференцировки клеток и является предшественником зрительного пигмента — родопсина. Дефицит витамина А приводит к ксерофтальмии — синдрому, вызывающему необратимую слепоту. Источниками витамина А являются пигмент -каротин, которым богаты свежие овощи, и ретиниловые эфиры, содержащиеся в мясе. Путем пассивной диффузии -каротин поступает в энтероцит, который расщепляет -каротин на две молекулы ретинальдегида и превращает рети-нальдегид в ретинол. Ретиноловые эфиры, основным источником которых являются пи-щевые продукты животного происхождения, расщепляются до ретинола панкреатической эстеразой и также поступают в энтероцит путем пассивной диффузии. В клетке рети-нол связывается со специальным клеточным ретинолсвязывающим белком II и реэтери-фицируется ацетил-КоА-ретинолацилтрансферазой до ретиниловых эфиров. Этот про-цесс аналогичен механизму всасывания холестерина. Ретиниловые эфиры встраиваются в липопротеины хиломикронов и поступают в лимфатическую систему.
Витамин D регулирует всасывание кальция в тонкой кишке. Его дефицит приводит к развитию рахита и остеомаляции, к нарушению минерализации костей. Вита-мин D синтезируется в коже под действием ультрафиолета из 7-дигидрохолестерина. Кроме того, витамин D поступает с пищей, после чего (эргокальциферол) абсорбиру-ется энтероцитами и в составе хиломикронов покидает их. Поступивший витамин D находится в неактивной форме, пока не произойдет его гидроксилирование в печени и в почках.
Витамин Е необходим для клеточных мембран в качестве антиоксиданта, особенно важно его действие для нервной ткани. Дефицит витамина Е сочетается с про-грессирующими неврологическими нарушениями, проявляющимися в виде мозжечковых расстройств. Наиболее активная форма витамина Е — -токоферол, а его основными источниками являются овощи и хлебные продукты. В тонкую кишку витамин Е поступа-ет в виде эфиров и гидролизуется до неэтерифицированной формы панкреатической эстеразой. Затем витамин Е абсорбируется по принципу механизма пассивной диффу-зии, встраивается в хиломикроны и с ними попадает в лимфатическую систему.
Витамин К является кофактором для -карбоксилирования глутаминовой кислоты, что необходимо для синтеза факторов свертывания крови II, VII, IX, Х и антикоагулянтов — протеинов С и S, в печени. Дефицит витамина К приводит к нарушению свертывания крови (в коагулограмме основным признаком является увеличение протромбинового времени). Витамин К синтезируется в кишечнике микроорганизмами, а также поступает в организм с растительной пищей (зеленые овощи). Как и другие жирорастворимые витамины, витамин К абсорбируется путем пассивной диффузии и по-падает в лимфатическую систему в составе хиломикронов.