Физиология пищеварения

В процессе пищеварения, как отмечено выше, принимают участие ферменты слюны, желудочного сока, поджелудочной железы и кишечного сока. При помощи их органы пищеварения обеспечивают расщепление огромного числа природных веществ, из которых весьма немногие соединения пригодны для последующего всасывания и клеточного питания.

Каждому из пищевых раздражителей соответствует специфический характер секреторного процесса.
Обработка пищи, процесс переваривания начинается в ротовой полости, где происходит пережевывание и смачивание слюной, выделяемой тремя парами слюнных желез (подъязычная, подчелюстные и околоушные), которые выполняют следующие функции:
- секреторную (выделяют слюну),
- выделительную (со слюной выводятся ненужные продукты обмена веществ),
- гормональную (вырабатывают и выделяют гормон, стимулирующий углеводный обмен).
Слюна имеет щелочную реакцию (рН 7,4 - 8,0) и состоит из 98,5-99 % воды, органических и неорганических веществ. В состав слюны входят ферменты птиалин, мальтаза, лизоцим, соли калия и кальция, азотные соли, кислород, С0₂, азот.
Фермент птиалин расщепляет крахмал (полисахарид) до мальтозы (дисахарид, солодовый сахар), фермент мальтаза мальтозу до глюкозы (моносахарид). Оба фермента активны только в щелочной среде слюны. В желудке под влиянием соляной кислоты желудочного сока действие их прекращается.
Фермент лизоцим обладает бактерицидным действием.
Процесс пережевывания пищи стимулирует выработку слюны: чем лучше измельчается пища, тем больше выделяется слюны, тем больше площадь соприкосновения пищи с птиалином, мальтазой слюны и, следовательно, полнее переваривание крахмала. За сутки выделяется около 1,5 л слюны. В процессе пережевывания через слюнные, железы протекает до 6 л крови (практически весь ее объем), что позволяет очистить ее от шлаков.
В ротовой полости пища находится 15-20 с.
Чем большую работа выполняет слюна, тем легче задача других пищеварительных ферментов, тем меньше возможность брожения в кишечнике.
Одной из функций ротовой полости является регулирование работы других органов пищеварения, для которого необходимо тщательное пережевывание пищи до полного развития вкусового ощущения. Самые тонкие ароматы от пищи получаются вследствие длительного ее пережевывания, которое дает достаточное время для воздействия слюны на пищу.
Оценка качеств пищи окончаниями вкусовых нервов подготавливает к работе желудок, печень, поджелудочную железу и другие органы пищеварения, чем дольше пища остается во рту: чем тщательнее она пережевывается, тем больше будет сока в желудке, тем лучше он будет адаптирован к потребностям съеденной пищи. Проба на вкус до сих пор еще полностью «е оценена, она регулирует процесс питания путем отключения аппетита последовательно на каждый съеденный вид пищи по мере получения организмом достаточного ее количества.
Вкус - это инстинктивный регулятор питания, и если он нормальный (неизвращенный), то является надежным ориентиром при определении количества и качества необходимой пищи.
При попадании в желудок дальнейшее переваривание крахмала прекращается в связи с нейтрализацией ферментов птиалина и мальтазы соляной кислотой желудочного сока. Желудок вмещает 1-2 л пищи. В нем различают: кардиальную (вход) часть, фундальную (дно) часть и привратниковую, пилорическую (выход).
Слизистая оболочка желудка имеет сложное строение. Отдельные участки желудка вырабатывают различные по составу пищеварительные соки. Так, в верхней части желудка (малая кривизна, кардиальная часть) быстро вырабатывается очень кислый желудочный сок, который нейтрализует действие птиалина и мальтазы, в нижней части (дно желудка, большая кривизна) он менее кислый и выделяется более длительное время, в пилорической части желудка (место перехода желудка в двенадцатиперстную кишку) желудочный сок щелочной и действует все время нахождения пищевой массы в желудке.
В пустом желудке для защиты собственной слизистой оболочки от действия соляной кислоты желудочного сока выделяется слизь нейтральной реакции, которая обволакивает стенки желудка.
Содержание соляной кислоты в желудочном соке 0,4-0,5 %. За сутки у человека выделяется
1,5-2,5 л желудочного сока; при смешанном питании за один прием - 0,7-0,8 л. Количество выделенного сока прямо пропорционально количеству пищи.
Секреторная деятельность желудка зависит от функционального состояния желудочных желез, которое связано с характером пищи, режимом питания, состоянием ЦНС. Благодаря этому организм приспосабливает работу пищеварительного тракта и весь процесс пищеварения к различному пищевому режиму, что имеет большое биологическое значение. Выделение желудочного сока - процесс легко тормозимый, очень сильно подверженный влиянию эмоций.
Желудочный сок, кроме соляной кислоты, содержит фермент пепсин, расщепляющий белок на альбумозы и пептоны, который действует только в кислой среде, а также ферменты липазу, химозин и сычужный фермент.
Липаза расщепляет жиры на жирные кислоты и глицерин. Причем в желудке переваривается только эмульгированный жир (например, жир молока). Химозин и сычужный фермент вызывают свертывание молока (их используют в сыроварении, которое без них невозможно).
Ферментов, переваривающих углеводы, в желудочном соке нет. Здесь некоторое время до полной нейтрализации пищевой массы соляной кислотой продолжают действовать ферменты слюны птиалин и мальтаза.
Желудок, кроме секреторной и переваривающей белки и жиры функций, выполняет и двигательную функцию. Периодические сокращения стенки желудка по 10-30 с способствуют перемешиванию и перетиранию пищевой массы, обеспечивают эвакуацию пищи в двенадцатиперстную кишку.
Выделительная функция желудка состоит в выделении через слизистую оболочку продуктов распада белков (мочевой кислоты, мочевины и др.). Эта роль желудка (а также легких и кожи) особенно повышается при заболеваниях почек.
Желудок вместе с костным мозгом, селезенкой, печенью и кишечником является депо ферритина (белкового соединения железа), участвующего в синтезе гемоглобина.
Количество и состав желудочного сока различны при переваривании хлеба, мяса, молока; больше всего выделяется его на мясо, меньше на хлеб и еще меньше на молоко.
Продолжительность секреции желудочного сока также различна: на мясо сок выделяется в течение 7 ч, на хлеб - 10 ч, на молоко - 6 ч.
Количество ферментов (переваривающая сила желудочного сока) также меняется в зависимости от характера пищи. Больше всего ферментов в соке выделяется на хлеб, меньше всего - на молоко.
В механизме выделения желудочного сока играют важную роль:
- нервное возбуждение (условное и безусловное),
- механическое раздражение, которое испытывают стенки желудка при попадании в него пищи,
- гуморально-химическое влияние, связанное с действием химических веществ (таких как гистамин и гастрин), попадающих при всасывании их в кровь и через нее возбуждающих секрецию желудочных желез.
Пища в желудке в зависимости от состава, консистенции (жидкая или твердая) и переваривающей способности желудка может задерживаться от 3 до 10 ч. Вода покидает желудок немедленно по мере поступления.
Под влиянием кислого желудочного сока происходит повышение проницаемости мембран клеток, изменяется активность протеолитических (расщепляющих белок) ферментов, изменяется чувствительность белков к действию ферментов.
А. М. Угол ев установил, что соляная кислота желудочного сока, проникая в клетки пищи, вызывает в них разрушение лизосом (особых клеточных органов), в которых находятся клеточные ферменты - гидролазы; они разрушают все клеточные структуры. Следовательно, желудочный сок провоцирует самопереваривание пищи ее же ферментами. Оказывается, что около 50 % гидролиза пищевых продуктов определяется не ферментами желудочного сока, а ферментами самой аутолизированной ткани (пищи).
Биохимик А. Паргетти обнаружил, что нагревание пищи при температуре свыше 54 °С в течение любой продолжительности снижает активность ее ферментов и аутолиз становится невозможным. Все животные используют аутолитическое пищеварение и только человек подвергает пищу термической обработке, "улучшая" ее.
Из желудка пища поступает в двенадцатиперстную кишку (длиной 12 поперечных пальцев, перстов), причем не беспрерывно, а определенными порциями, в виде значительно переваренной кашицы. Этот процесс регулируется пилорическим сфинктером - кольцевыми мышцами, которые расположены между пилорической частью желудка и двенадцатиперстной кишкой. При сокращении кольцевых мышц сфинктера происходит закрытие отверстия, при расслаблении их сфинктер открывается и пропускает очередную порцию пищевой кашицы. Механизм действия сфинктера состоит в том, что кислый желудочный сок раздражает нервные окончания в слизистой стенке сфинктера, возбуждение передается в ЦНС, а оттуда на сфинктер, и он раскрывается.
В двенадцатиперстной кишке реакция щелочная. Переход пищи в нее происходит до тех пор, пока реакция не станет кислой. Поступившая кислота раздражает нервные окончания в слизистой оболочке кишки и вызывает рефлекторное закрытие сфинктера и т. д.
Поступление пищи в двенадцатиперстную кишку зависит также и от степени растянутости ее стенок: если она переполнена, то поступление пищи прекращается.
Таким образом, переход пищи из желудка представляет собой сложный рефлекторный акт, который называется пилорическим запирательным рефлексом.
'Переваривание пищи в двенадцатиперстной кишке происходит под влиянием пищеварительных соков стенки самой кишки, поджелудочной железы и желчи. Здесь белки, жиры и углеводы перевариваются до такого состояния, когда могут всасываться в кровь и лимфу.
В двенадцатиперстной кишке происходит переход от желудочного пищеварения к кишечному при слабощелочной реакции. В ней осуществляются:
- три основных типа пищеварения (полостное, мембранное и внутриклеточное);
- всасывание и экскреция (выделение);
- сочетание внешней и внутренней секреции: в двенадцатиперстную кишку открываются протоки поджелудочной железы, печени и собственных бруннеровых и либеркюновых желез); вырабатываются кишечные гормоны и другие биологически активные вещества, обладающие как пищеварительными, так непищеварительными свойствами. Так, в двенадцатиперстной кишке образуются гормоны секретин (стимулирует секрецию поджелудочной железы и желчи), холецистокинин (стимулирует сокращение желчного пузыря и открывает желчный проток) и вилликинин (вызывает движение ворсинок тонкого кишечника).
Поджелудочная железа -жизненно важный орган, после ее удаления наступает смерть. Ткань ее состоит из двух видов клеток, одни из которых вырабатывают поджелудочный сок (внешний секрет), изливающийся в двенадцатиперстную кишку, а другие (островки Лангерганса) вырабатывают гормон инсулин, всасывающийся в кровь (внутренний секрет).
В двенадцатиперстную кишку, кроме поджелудочного сока, выделяется желчь. Она непрерывно образуется в печени и собирается в желчном пузыре, а в двенадцатиперстную кишку поступает только во время пищеварения. За сутки образуется 0,8-1 л желчи.
Под влиянием желчи усиливается действие всех ферментов (белкового, жирового и углеводного обмена), желчь эмульгирует жиры, способствует всасыванию жирных кислот и, наконец, усиливает перистальтику, что помогает продвижению пищевой массы по кишечнику. Всосавшись в кровь, желчь действует на печень, стимулирует образование желчи.
Выделение желчи начинается после приема пищи: на мясо - через 8 мин, на хлеб - через 12, на молоко - через 3 мин, и длится несколько часов, в течение всего периода пищеварения: после приема молока - в течение 5-7 ч, после хлеба - 8-9 ч.
Процесс переработки пищевых веществ заканчивается в тонком кишечнике, где происходит окончательное расщепление всех пищевых веществ и всасывание продуктов расщепления.
Тонкий кишечник имеет длину 6 м при общей площади поверхности с учетом ворсинок около 5 м2, что примерно в 3 раза превышает наружную поверхность тела.
Здесь происходят основные процессы, связанные с усвоением пищевых продуктов (ассимиляция): полостное и мембранное пищеварение и всасывание.
Стенки тонкого кишечника имеют сложное устройство. На слизистой оболочке стенок есть до 4000 выростов - микроворсинок, которые, располагаясь плотно одна к другой, образуют "щетку", называемую щеточной каймой. Стенки тонкого кишечника являются одним из важнейших органов внутренней секреции, выделяющих множество гормонов, осуществляющие процесс расщепления и ассимиляции питательных веществ.
В последнее время установлено, что в желудочно-кишечном тракте, как в эндокринном органе, подобно мозговым структурам, продуцируются эндогенные морфиноподобные вещества - эндорфины и энкефалины, обладающие болеутоляющим, успокаиващим и эйфоризирующим действием.
Всасывание. Под всасыванием понимается процесс прохождения питательных веществ через слой или ряд слоев клеток пищеварительного тракта в кровь и лимфу, благодаря чему все питательные вещества из пищеварительного тракта поступают в кровь.
Всасывание представляет собой сложный физиологический процесс прохождения продуктов пищеварения через живую слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта, через стенки лимфатических и кровеносных сосудов.
Всасыванию способствует и движение ворсинок. Гладкие мышцы в стенках ворсинок сокращаются и выдавливают содержимое лимфатического, млечного сосудика ворсинки в более крупный лимфатический сосуд. После расслабления мышцы млечный сосудик всасывает питательный раствор из полости кишечника (действует как насос). Всасывание, движение ворсинок регулируется нервным и гуморальным (гумор - сок, жидкость) путем с помощью продуктов распада питательных веществ (желчные кислоты, глюкоза, некоторые аминокислоты).
Аминокислоты растворимы в кишечном содержимом и легко всасываются непосредственно в кровь.
Углеводы всасываются преимущественно в виде глюкозы и только частью в виде других моносахаридов (фруктозы и Галактозы). Всасывание глюкозы начинается в верхних отделах кишечника, в нижних отделах тонкого кишечника ее уже практически нет. Углеводы всасываются непосредственно в кровь венозных капилляров и через воротную вену доставляются в печень, где откладываются про запас в виде гликогена. Часть гликогена депонируется в мышцах, остальная глюкоза разносится кровью во все органы и ткани.
Образующийся при распаде глицерин хорошо растворяется и всасывается, а жирные кислоты всасываются только после омыления под влиянием желчных кислот и щелочей. В таком виде они становятся растворимыми и всасываются не в кровь, а в лимфатические сосуды. При прохождении через клетки слизистой оболочки кишечника глицерин и мыла (омыленные жирные кислоты) вновь соединяются и образуют жир, поэтому в лимфе находятся капельки вновь образованного жира.
Вода всасывается в желудке, тонком и толстом кишечнике и поступает в кровь. Минеральные соли всасываются в кровь в растворенном виде.
Процесс пищеварения в тонком кишечнике протекает следующим образом.
В полости кишок под влиянием ферментов осуществляются главным образом начальные стадии (фазы) гидролиза (распада) белков, жиров и углеводов. В пристеночной части кишки, в щеточной кайме, происходит промежуточный этап, а на мембране микроворсинок идет заключительная стадия гидролиза с последующим всасыванием.
Пища у пристеночной каймы уменьшает поверхностное натяжение и этим создает благоприятные условия для перехода питательных веществ из середины химуса (пищевой массы) на поверхность к щеточной кайме, то есть переход от полостного к мембранному пищеварению.
Пищеварение и всасывание питательных веществ заканчивается в основном в тонком кишечнике.
В толстом кишечнике происходит всасывание воды, электролитов и глюкозы, витаминов и аминокислот, вырабатываемых микробами, обитающими в толстом кишечнике.
Растительная клетчатка поступает в толстый кишечник в неизмененном виде, так как ни сок поджелудочной железы, ни секреты кишечника не переваривают ее.
В толстом кишечнике имеется большое количество бактерий, которые вызывают брожение углеводов и гниение белков. Благодаря бактериям клетчатка распадается, а продукты этого распада под влиянием ферментов кишечного сока перевариваются и всасываются.
При гниении белков и других невсосавшихся продуктов распада образуются ядовитые вещества: индол, скатол, фенол и другие, которые, всосавшись в кровь, могут вызвать отравление, однако этому препятствует защитная функция печени.
Благодаря всасыванию воды жидкая пищевая кашица становится более плотной. Из 4000 г пищевой кашицы остается 130-150 г каловых масс, остальная всасывается в кровь (3850- 3870 г). Комочки слизи кишечного сока склеивают и окончательно формируют каловые массы. Кал состоит из непереваренных частиц пищи, слизи, отмерших клеток кишечной стенки, большого количества бактерий (30-50 % кала) и распавшихся желчных пигментов, которые придают ему темный цвет.
В толстом кишечнике наблюдается маятникообразное и перистальтическое движение. Сокращение толстого кишечника происходит очень медленно; этим и объясняется длительное задерживание остатков пищи в нем: половина общего времени пищеварения приходится на пребывание остатков пищи в толстом кишечнике.
Микрофлора кишечника. Содержимое кишечника очень богато различными микроорганизмами.
Уже через 30 мин после поступления пищи наступает значительная активация и размножение бактерий в полости желудочно-кишечного тракта и на поверхности слизистой оболочки кишечника.
Оказывается, микрофлора кишечника также переваривается и утилизируется организмом. Микробы, бактерии, дрожжи, составляющие нормальную микрофлору, представляют собой прекрасное пищевое сырье. Их белок содержит все важнейшие аминокислоты. В сухих дрожжах их может содержаться до 58 %. Кроме того, внутри микробов, бактерий и дрожжей могут синтезироваться и накапливаться многие витамины, особенно группы В и D.
Отсюда вытекает важнейшая задача - сохранить нормальную микрофлору, для которой особенно благоприятным условием является свежая растительная пища. В ней кроме всех полезных элементов, содержится много кислорода, необходимого для дыхания бактерий.
При раздельном (мономерном) питании мембранное пищеварение как защитный механизм не функционирует и патогенные бактерии оказываются в очень выгодных условиях, что увеличивает количество пищевых токсинов.
Вареная пища содержит значительно меньше кислорода, что вызывает развитие бактерий, использующих бескислородное разложение пищевых продуктов, вследствие чего угнетается нормальная микрофлора, возникает дисбактериоз. А это в свою очередь ведет к снижению активности ферментов тонкого кишечника и, следовательно, к нарушению мембранного пищеварения.
Развитию дисбактериоза способствует неправильное питание: однообразная или подвергшаяся длительной кулинарной обработке пища, неправильное потребление ее.
Применение антибиотиков сильно угнетает нормальную микрофлору кишечника и формируют патогенную микрофлору. В связи с огромной скоростью размножения микробов в кишечнике пищевые потребности 1 бактерии в сутки равны пищевым потребностям 15-летнего ребенка. В процессе быстрого размножения бактерий образуется большое количество ядовитых метаболитов, которые всасываются через кишечную стенку и вызывают отравление организма.
В кишечнике обитает до 500 различных видов бактерий. В 1 г испражнений их содержится до 40 млрд., в сутки выделяется до 17 трлн. микробов.
Нормальная микрофлора кишечника не только участвует в конечном процессе пищеварения и оказывает защитную роль, но и производит целый ряд жизненно важных веществ из пищевых волокон: витаминов, аминокислот, ферментов, гормонов, дает пищевую добавку к нашему питанию, делает его более устойчивым и независимым от окружающей среды.
В условиях нормального функционирования кишечника микробы способны подавлять и уничтожать патогенные и гнилостные микробы.
Кишечные палочки синтезируют 9 различных витаминов: В1, В2, В6, В12, К, биотин, пантотеновую, фолиевую, никотиновую кислоты. Кишечная палочка и другие микробы, благодаря ферментативной деятельности, разлагают пищевые продукты подобно пищеварительным ферментам кишечного сока; синтезируют ацетилхолин, способствуют усвоению железа; продукты их жизнедеятельности оказывают регулирующее действие на вегетативную нервную систему, стимулируют иммунную систему.
Для нормальной жизнедеятельности кишечной микрофлоры необходима слабокислая среда и пищевые волокна. При неправильном питании в кишечнике гниющие пищевые продукты создают щелочную среду, что способствуют росту патогенной флоры.