Учебное пособие: Физиология питания военнослужащих
добавочные, секретирующие слизь.
В состав слизи входят мукопротеины, не расщепляющиеся протазами желудочного сока и тормозящие их активность, поэтому при обильном выделении слизи мышечные стенки желудка надёжно защищены от самопереваривания протеазами желудочного сока.
В сутки у взрослого человека выделяется 1,5-2 л желудочного сока, который содержит соляную кислоту (концентрации 0,4-0,5%), слизистые вещества, гормоноподобные вещества - гистамин и гастрин, основные протеолитические ферменты - пепсин, гастриксин и желудочную липазу. Оптимальная кислотность желудочного сока pH 1,5-1,8.
Основными раздражителями желудочных желёз является пища и условные сигналы, ранее сочетавшиеся с е приёмами.
Различают три последовательные фазы секреции желудочного сока:
1. мозговая фаза, включающая секрецию «запального» сока, возникающая при действии условных раздражителей (запах, вид пищи, время её приёма и т.д.) ещё до поступления пищи в ротовую полость, такой сок назван аппетитным. После приёма пищи в ротовую полость вступает в действие и безусловно - рефлекторная подфаза, возникающая под воздействием пищи на соответствующие рецепторы;
2. желудочная или «химическая» фаза. Она развивается при поступлении пищи в желудок в ответ на её механические и температурные воздействия, вызывающие возбуждение главных, обкладочных и добавочных клеток слизистой оболочки. Раздражителями секреции желудочного сока являются: слюна, желчь, сок поджелудочной железы, частично забрасываемые в полость желудка. Сильный сокогонный эффект оказывает гистамин, образующийся в слизистой оболочке желудка, а также выделяющийся в пилоргической части желудка гормон гастрин, который усиливает секреторную и двигательную активность кардиального отдела;
3. кишечная фаза. Этот этап желудочной секреции развивается при переходе пищевой кашицы из желудка в тонкий кишечник. Образующиеся здесь продукты гидролиза, особенно аминокислоты, всасываются в кровь и, воздействуя таким путём на желудочные железы, стимулируют их активность.
Торможение секреции желудочного сока вызывает перегрев и переохлаждение организма, тяжёлая физическая работа, психоэмоциональное возбуждение.
В желудке происходит гидролиз пищевых белков пепсином (оптимум pH 1,5-2,5) и гастриксином (оптимум pH 3,0).
Пепсин образуется в неактивной форме, в виде профермента пепсиногена и не может переваривать собственные белки клеток.
В полости желудка пепсиноген активизируется с помощью соляной кислоты и аутокаталитически, т.е. с помощью образовавшихся молекул пепсина.
Соотношение пепсин/гастриксин в желудочном соке 4:1. Регуляторами, стимулирующими выделение пепсиногена и соляной кислоты, являются гистамин и гастрин, выделяемые главными и добавочными клетками слизистой оболочки желудка.
Под влиянием пепсина и гастриксина белки пищи гидролизуются до смеси полипептидов, называемых также альбумозами и пептонами.
Соляная кислота облегчает гидролиз белков, благодаря денатурирующему действию, а также вызывает их набухание, что увеличивает контакт с ферментами.
Соляная кислота оказывает также бактерицидный эффект: способствует усвоению железа, стимулирует деятельность нижерасположенных отделов пищеварительного тракта, а также секрецию некоторых гормонов его стенками.
Под влиянием липазы желудочного сока жиры частично расщепляются на глицерин и жирные кислоты. У взрослых людей желудочная липаза не имеет существенного значения в пищеварении, так как она действует только на эмульгированные жиры: жир молока, майонеза, яичного желтка и др.
У детей имеется фермент химозин, вызывающий свёртывание молока, а желудочная липаза расщепляет до 25% жира молока.
Крахмал и мальтоза продолжают перевариваться - амилазой и мальтазой слюны в кардиальном отделе в течение около 30 мин, т.е. до тех пор, пока пищевой комок полностью не пропитается кислым желудочным соком.
В толщине стенок желудка находятся продольные, косые и круговые мышцы. Сокращение желудка способствует перемешиванию пищи, пропитыванию желудочным соком и эвакуации. Каждое сокращение желудка длится 10-30 сек.
Выход из желудка закрыт превратником, состоящим из кольцевых мышц, который осуществляет ритмичную эвакуацию пищевой массы в кишечник.
Пища в желудке обычно находится 6-8 ч. и дольше. Пища богатая углеводами эвакуируется быстрее, чем богатая белками, жирная пища задерживается в желудке на 8-10 ч.
Жидкости начинают переходить в кишечник почти сразу после их поступления в желудок. Нагретые жидкости быстрее покидают желудок, чем холодные.
Большие количества пищи, съеденной за один приём, вызывают растяжение стенок желудка, повышение давления в области сердца, что неблагоприятно сказывается на самочувствии людей, особенно в пожилом возрасте или лиц, ведущих малоподвижный образ жизни (выполнение работ в сидячей рабочей позе).
Строение и функции тонкого кишечника
Тонкий кишечник - это трубка длинной 5-6 м. Верхняя часть - двенадцатиперстная кишка - имеет длину 24-30 см, тощая кишка составляет 2/5 всего размера тонкого кишечника, подвздошная - около 3/5.
Двенадцатиперстная кишка занимает фиксированное положение. Пищеварение в ней обеспечивается соком поджелудочной железы и желчью, поступающими по протокам.
Поджелудочная (панкреатическая железа) обладает смешанной функцией: эндокрильная ткань синтезирует гормоны инсулин и глюкагон, выделяющиеся в кровь (внутренняя секреция), другая часть железы образует пищеварительный сок. За сутки образуется около 700 мл сока. Он содержит двууглекислый натрий, поэтому pH сока составляет 7,5-8,5; ферменты: протеазы (трипсиноген, химотрипсиноген, проэластазу, карбоксипептидазу и аминопептидазу) в неактивном состоянии, липазу в неактивном состоянии, а также нуклеазы и карбогидразы ( - амилазу, сахаразу, мальтазу, лактазу, расщепляющие нуклеотиды и соответствующие углеводы).
Гидролиз белков вначале осуществляется трипсином, который образуется из трипсиногена под влиянием фермента энтерокиназы, синтезируемого в тонком кишечнике. Образующиеся молекулы трипсина активируют остальной трипсиноген, химотрипсиноген и проэластазу. В результате действия этих протеаз, а также коллагеназы из различных пищевых белков, в том числе и фибриллярных, образуются пептиды и аминокислоты. Действие пепсина в двенадцатиперстной кишке прекращается.
Липаза поджелудочного сока расщепляет эмульгированные желчью жиры на глицерин и жирные кислоты.
Секреция поджелудочного сока начинается через 2-3 мин после приёма пищи и продолжается 6-14 ч. Наиболее длительное поджелудочное сокоотделение бывает при приёме жирной пищи.
Слизистая оболочка тощей и подвздошной кишок имеет множество складок, выпячиваний, образующих ворсинки, микроворсинки, обращённые в полость кишечника, они резко увеличивают поверхность стенок до 500 м2.
Благодаря этому обеспечиваются интенсивные процессы переваривания и всасывания продуктов гидролиза в кровеносные и лимфатические каппиляры, которыми обильно снабжена стенка тонкого кишечника. В кишечном соке содержится до 22 ферментов, довершающих гидролиз сложных пищевых веществ, в т.ч. связанных форм витаминов. Эти ферменты локализованы не только в полости кишечника, но и на поверхности микроворсинок, где происходит пристеночное или контактное пищеварение. Пристеночное пищеварение эффективнее полостного, т.к. при этом не происходит пищевых потерь в результате деятельности микроорганизмов, а также обеспечивается более быстрое всасывание.
Роль печени и желчи в пищеварении
Печень - это непарный жизненно важный орган, расположенный справа в верхней части брюшной полости. Это главная биохимическая «лаборатория» организма.
Печень выполняет разнообразные функции: участвует в пищеварении, распределении во внутренней среде ряда пищевых веществ, всосавшихся из желудочно-кишечного тракта, депонируя некоторые из них (белки, гликоген, витамины, жиры и др.), обезвреживает токсические соединения, поступившие из внешней и внутренней среды. Печень играет ведущую роль в обмене белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществ, гормонов, является важным звеном гомеостаза (постоянства и единства внутренней среды организма).
Железистые клетки печени непрерывно образует желчь 500-1500 мл/сут. Когда пища не потребляется, желчь накапливается в желчном пузыре. Во время приёма пищи желчь поступает в двенадцатиперстную кишку как непосредственно из печени по протокам, так и из желчного пузыря.
Желчь содержит желчные кислоты, пигменты, холестерин, хлориды натрия и калия, фосфатиды, кальций, железо, магний, ряд гормонов и продуктов обмена веществ.
Желчь выполняет следующие функции:
инактивация пепсина; эмульгирование жиров, что обеспечивает их контакт с липазой;
активация липазы поджелудочного сока;
обеспечение всасывания жиров и других липидов, а также кальция, магния (благодаря образованию с желчными кислотами комплексов, легко проникающих через стенки тонкого кишечника);
повышение устойчивости холестерина в растворённом состоянии; создание благоприятных условий для пищеварения на всём протяжении тонкого кишечника вследствие усиления его секреторной и двигательной активности;
угнетение размножения микроорганизмов и их жизнедеятельности;
выделение продуктов обмена хромопротеинов (желчные пигменты), холестерина, стероидных гормонов, кальция, железа и многих ядов, лекарственных веществ;
стимуляция образования желчи печёночными клетками и выведения её.
При недостатке в желчи желчных кислот и лицетина, холестерин выпадает в осадок, способствуя образованию камней в желчных путях, развивается желчнокаменная болезнь. Если отток желчи в кишечник нарушен, то продукты обмена, содержащиеся в ней, всасываются в кровь и оказывают токсическое действие на организм - возникает желтуха вследствие окрашивания тканей желчными пигментами.
Образование желчи стимулируется следующими факторами: актом еды; условными раздражителями, сопровождающими ранее приём пищи; соляной и другими кислотами; раздражителями механорецепторов желудка, а также гастрином и некоторыми другими гормонами, образующимися в стенке кишечника.
Тормозят желчевыделение холод, голодание, недостаточность кислорода, глюкагон и некоторые другие гормоны.
Всасывание продуктов переваривания в тонком кишечнике
В тонком отделе кишечника осуществляется транспорт (всасывание) в кровь и лимфу основной массы переварившихся пищевых веществ. В переходе веществ в кровь и лимфу важную роль играют сокращения ворсинок, а также моторика стенок тонкой кишки.
Всасывание - активный процесс, требующий затрат энергии; зачастую он происходит против градиента концентрации, т.е. когда уровень пищевых веществ в крови выше, чем кишечном соке.
Основными продуктами гидролиза белков являются аминокислоты. Их всасывание в кишечнике, также как и транспорт через другие клеточные мембраны, осуществляется с помощью специальных транспортных систем для аминокислот. Наиболее универсальной является система Na+, K+ - АТфаза (натриевый насос). При транспорте аминокислот через мембрану кишечного эпителия ионы Na+ входят с ними внутрь клетки. Натрий вновь «откачивается» из клетки Na+, K+ - АТфазой, а аминокислоты остаются внутри клетки. В кишечнике возможно всасывание небольших количеств дипептидов и негидролизованных белков.
Часть аминокислот и продукты гидролиза нуклеотидов всасываются путём диффузии.
Углеводы транспортируются в кровь, главным образом, в виде глюкозы (в слабощелочной среде кишечного сока фруктоза частично превращается в глюкозу). Наиболее быстро всасывается галактоза, затем глюкоза.
Всасывание глюкозы происходит как путём активного транспорта (натриевого насоса), так и путём диффузии.
Продукты переваривания липидов всасываются по-разному. Глицерин, фосфорная кислота, холин и другие растворимые компоненты всасываются путём диффузии. Таким же путём могут всасываться и короткоцепочные (до 10-12 углеродных атомов) жирные кислоты.
Длинноцепочные (более 14 углеродных атомов) жирные кислоты, холестерин и жирорастворимые витамины всасываются через стенку тонкого кишечника при участии желчных кислот, с которыми они образуют комплексы. Эти комплексы называют холеиновыми кислотами. Внутри стенки кишечника холеиновый комплекс распадается, а желчные кислоты уходят в кровь портальной вены и в печень. Из печени они вновь возвращаются с желчью в кишечник.
Большинство освободившихся жирных кислот, прежде чем поступить в лимфу, в кишечной стенке синтезируются в липиды, специфичные для организма человека (жиры, фосфолипиды, холестерин). Они образуют жировые капельки - хиломикроны, которые всасываются в основном в лимфу, откуда попадают в кровь, которая становится мутной. В крови хиломикроны расщепляются липопротеиназой и плазма крови просветляется.
Водорастворимые витамины всасываются из тонкого кишечника в кровь путём диффузии, где образуют комплексы с соответствующими белками и в таком виде транспортируются к различным тканям.
Во всасывании воды и минеральных веществ значительную роль играет их активный транспорт через мембраны кишечной стенки. Здесь за день в среднем проходит 8-9 л воды. Основными источниками её являются пищеварительные соки вышерасположенных отделов пищеварительной системы, лишь около 1,5 л воды поступает извне. Это важный путь сохранения водного баланса в организме. Для всасывания кальция и магния необходимы желчные кислоты. Железо усваивается в виде вдухвалентного иона.
Регуляция функции тонкого кишечника осуществляется ЦНС. Стимуляторами функции тонких кишок являются соки желудка и двенадцатиперстной кишки.
Двигательную и секреторную активность тонких кишок усиливают плотные куски пищи, в основном баластные вещества (клетчатка и др.), причём относительно грубые частицы эффективнее, чем тонко измельчённые (тренировка мышц кишечника).
В тонком кишечнике, помимо пищеварительной, осуществляется регуляторная и гомеостатическая функции; в условиях недостаточного поступления пластического материала извне тонкий кишечник участвует в обеспечении внутренней среды необходимыми веществами. Источником незаменимых аминокислот служат белки пищеварительных соков и слущившихся клеток. В этом отделе пищеварительного тракта происходит также синтез фосфолипидов, образование ретинола (витамина А из каротинов) и некоторых других важных для организма биологически активных веществ, а также обезвреживание некоторых токсических веществ.
После завершения процесса пищеварения веществ в тонком кишечнике, их избирательного транспорта в кровь и лимфу вся не переварившаяся и не всосавшаяся масса поступает в толстый кишечник.
Строение толстого кишечника и происходящие в нём процессы
Общая длина толстого кишечника равна 1,5-4 м. Начальная его часть отделена от тонкой кишки специальной заслонкой, пропускающей пищевую кашицу лишь в направлении толстой кишки, часть её, граничащая с тонкой, называется слепой кишкой; от неё отходит небольшой отросток - апендикс (червеобразный отросток). Затем следует ободочная кишка, которая в виде петли поднимается в брюшной полости вверх и, спускаясь вниз, переходит в сигмовидную кишку, заканчивающуюся прямой кишкой и анальным отверстием.
Толстый кишечник обильно населён микрофлорой, выполняющей полезные функции: она защищает организм от болезнетворных микроорганизмов, препятствую их жизнедеятельности и размножению; стимулирует деятельность защитных механизмов, формирующих иммунные барьеры против чужеродных веществ; синтезирует некоторые витамины, частично используемые организмом: В3, В9, В5, В6, В8, Н и К; и другие функции.
Микроорганизмы толстого кишечника для своего питания используют непереваренные остатки пищи человека, вызывая глубокое расщепление органических веществ и образуя разнообразные продукты, в том числе токсические и канцерогенные, в определённой степени отравляющие организм человека. Основная масса их выводится через прямую кишку, но небольшая часть всасывается и поступает через воротную вену в печень, где обезжиривается.
В толстом кишечнике в основном всасывается вода, благодаря чему в организме сохраняется определённый уровень водно-солевого обмена. Уплотнившаяся масса продвигается в прямую кишку, откуда выделяется наружу.
Помимо невсасавшихся и непереварившихся веществ, чужеродных соединений через толстый кишечник удаляются некоторые продукты обмена, например холестерин, кальций и другие металлы, соли которые плохо растворимы в воде и не могут выводиться через почки с мочой.
Сравнительно недавно доказано, что микрофлора толстого кишечника снабжает организм человека определённым количеством энергии в виде выделяемых в полость кишечника и всасываемых в кровь так называемых летучих жирных кислот уксусной, пропионовой и масляной. Эти кислоты являются дополнительным источником энергии, удовлетворяя 6-9% потребности организма человека. Эта энергия образуется в основном за счёт пищевых волокон, которые не расщепляются пищеварительными ферментами, но используются микрофлорой толстого кишечника.
Тонус стенок толстого кишечника повышается под действием желчи и механических частиц пищи. Раздражителями слизистой оболочки толстого кишечника являются желудочный сок, кислоты, щёлочи, витамины группы В, особенно тиамин (В1).
Вывод: Таким образом, органы пищеварения человека играют огромную роль в активном превращении элементов внешней среды-пищи, в элементы внутренней среды организма - субстракт клеток и тканей.
Этот процесс чрезвычайно сложен и в настоящее время до конца не изучен.
3. Регуляция процессов пищеварения
Целостность всего организма, гармоническое взаимодействие его частей, координация их деятельности, приспособление к постоянно меняющимся условиям внешней и внутренней среды обеспечивает специальная система нейрогуморальной регуляции. Эта система функционально едина, хотя и существует на двух уровнях организации: нервном, структурным элементом которого является нервная клетка нейрон и гуморальном (от лат. Humor - жидкость), структурными элементами которого являются жидкие среды организма (кровь, лимфа и др.), переносящие биологически активные вещества (гормоны, медиаторы).
Под влиянием нейрогуморальной системы отдельные участки пищеварительной системы последовательно включаются в процессы пищеварения и всасывания.
В ЦНС находится пищевой центр, состоящий из определённых участков головного и спинного мозга.
В гипоталамусе расположены группы клеток, одни из которых ответственны за ощущение голода, аппетита, а другие - насыщения, жажды. Пищевой центр обуславливает формирование реакции поглощения или отвергания пищи. С помощью гуморальных факторов регулируется пищеварение, всасывание нутриентов, выделение шлаков через толстый кишечник.
Голод связан с обеднением крови глюкозой, сокращениями стенок пустого желудка. Аппетит возникает под влиянием условных раздражителей, сопровождавших ранее приём пищи. Такими сигналами могут быть время, слово, мысли о еде. И.П. Павлов указывал, что аппетит является сильнейшим раздражителем желудочных желез, благодаря которому создаются благоприятные условия для переваривания потребляемой пищи.
После поступления пищи в ротовую полость к действию условных раздражителей присоединяется влияние обусловленных раздражителей - химических веществ пищи (аппетит приходит во время еды).
В процессе потребления пищи от рецепторов полости рта, а затем и нижележащих отделов пищеварительного тракта начинают поступать сигналы в центр насыщения, который тормозит центр голода. Чувство сытости развивается ещё до того, как переварившиеся пищевые вещества всосались в кровь, так как во время еды от рецепторов пищеварительного тракта через нервную систему передаются сигналы в депо: печень и жировые клетки. Из них в кровь поступают питательные вещества - глюкоза, жирные кислоты, которые тормозят участок пищевого центра, ответственный за ощущение аппетита. Чувство сытости развивается под влиянием длительного пребывания пищи в желудке и заполнения его. Высококалорийная, но малообъёмная пища вызывает меньшее насыщение, чем та которая содержит баластные вещества, увеличивающие её массу.
Вывод: Пищеварение - это сложный процесс, в проведении которого участвует нервная и гуморальная система человека.
Заключение
Итак, пищеварительная система представляет собой единый сложный физиологический механизм, состоящий из множества взаимосвязанных звеньев. Их деятельность не ограничивается процессами подготовки пищевых веществ к усвоению организмом человека. Находясь в тесной зависимости от состава и характера пищи, условий её приёма, пищеварительная система оказывает глубокое многостороннее воздействие на многие стороны обмена веществ в организме, обеспечивая связь между внешней и внутренней средой; на формирование защитных механизмов. Поэтому нарушение любого звена пищеварительной системы отрицательно влияет не только на переваривание и усвоение пищи, но и на многие другие физиологические процессы, протекающие в организме.
Биохимия и биоэнергетика процессов обмена в организме отдельных питательных веществ, их физиологические функции более подробно будут рассмотрены на последующих занятиях.
