Концепции пищеварения и питания

Пищеварение - сложный физиологический процесс, благодаря которому пища, поступившая в пищеварительный тракт, подвергается физико-химическим изменениям и содержащиеся в ней питательные вещества, лишённые видовой специфичности, всасываются в ЖКТ и попадают в кровь и лимфу.

В зависимости от происхождения гидролитических ферментов А.М. Уголев выделяет 3 типа пищеварения:

1) Собственное пищеварение – осуществляется ферментами, синтезированными данным макроорганизмом, его железами, эпителиальными клетками - ферментами слюны, желудочного и поджелудочного соков, эпителия тонкой кишки. В результате собственного пищеварения образуются первичные нутриенты (белки, жиры, углеводы).

2) Симбионтное пищеварение – гидролиз питательных веществ за счет ферментов, синтезированных симбионтами макроорганизма – бактериями и простейшими пищеварительного тракта. У человека осуществляется в толстой кишке, где ферментами симбионтов гидролизуется клетчатка пищи. В результате симбионтного пищеварения образуются вторичные пищевые вещества (вторичные нутриенты).

3) Аутолитическое пищеварение – осуществляется за счет экзогенных гидролаз, которые вводятся в организм в составе принимаемой пищи. Роль данного пищеварения существенна при недостаточно развитом собственном пищеварении. У новорожденных собственное пищеварение еще не развито, поэтому возможно его сочетание с аутолитическим пищеварением. Т.е. питательные вещества грудного молока перевариваются ферментами, поступающими в пищеварительный тракт младенца в составе грудного молока.

Классическая схема рассматривала процесс пищеварения в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) как двухэтапный: полостной гидролиз и всасывание.

В настоящее время процесс пищеварения рассматривают как трехэтапный: полостное пищеварение – пристеночное пищеварение – всасывание. Полостное заключается в начальном гидролизе полимеров до стадии олигомеров, пристеночное обеспечивает деполимеризацию олигомеров в основном до стадии мономеров, которые затем всасываются.

Пищеварительные функции пищеварительного тракта.

1. Секреторная функция.

Экзосекреция или внешняя секреция заключается в выработке железистыми клетками секретов, которые через систему протоков поступают в полости пищеварительного тракта (слюна, желудочный сок, поджелудочный сок, кишечный сок и желчь).

Инкреция (эндосекреция). Ферменты пищеварительных желез транспортируются в лимфу и кровь из интерстициальной жидкости, куда попадают инкреторным путем из гландулоцитов (через базолатеральные мембраны), резорбцируются из протоков желез и из тонкой кишки, высвобождаются из разрушенных гландулоцитов. Инкретированные в кровь ферменты могут находиться в свободном или в связанном состоянии (с транспортными белками и форменными элементами). Есть свидетельства их участия в гидролизе пищевых веществ, находящихся в крови и лимфе. Выполняют также и регуляторную функцию: тормозят секрецию одноименных ферментов, могут усиливать секрецию других ферментов.

2. Моторно-эвакуаторная функция – осуществляется мускулатурой пищеварительного аппарата. Обеспечивает жевание, глотание, передвижение пищи вдоль пищеварительного тракта, выбрасывание непереваренных остатков.

Каждый отдел пищеварительного тракта имеет свой специфический характер движений.

3. Всасывательная функция – определяется гидролитическим процессом расщепления высокомолекулярных веществ (полимеров) до мономеров, т.е. это гидролиз белков до аминокислот, жиров до – жирных кислот и глицирина, углеводов – до глюкозы.

Мономеры подвергаются всасыванию на протяжении всего пищеварительно-транспортного комплекса.

Мономеры являются основными элементами в промежуточном обмене, из них вновь синтезируются сложные органические соединения. Вместе с тем есть доказательства всасывания в ЖКТ и олигомеров (дипептидов, дисахаридов и т.д.).

Всасывательный процесс односторонний – это процесс проникновения веществ из полостей тела и полых органов в кровь или лимфу через один или нескольких слоев клеток – биологические мембраны.

4. Рецепторная функция – все отделы ЖКТ имеют полный набор рецепторных клеток, начиная с ротовой полости (вкусовые, термо, болевые, хемо-, боро-, рецепторы) кончая прямой кишкой.

Назначение – обеспечение нервно-гуморальной регуляции ЖКТ, в зависимости от функционального состояния организма (биологических потребностей) качества и количества пищи.

Непищеварительные функции пищеварительного тракта.

1. Экскреторная функция. В пищеварительный тракт путем секреции и рекреции выводятся многие эндогенные и экзогенные вещества (в том числе лекарственные, токсичные, попавшие в кровоток энтеральным и парентеральным путем). Т.е. – участие в сохранении гомеостаза.

2. Участие в водно-солевом обмене. Значительное количество воды и электролитов депонируется в пищеварительном тракте, циркулирует между кровью и содержимым пищеварительного тракта. Дегидратация (обезвоживание) организма снижает секреторную активность пищеварительных желез, что способствует сохранению воды в организме. Диурез и объем секреции, выделение электролитов в составе секретов желез и мочи взаимосвязаны. В одних случаях это процесс одно-, в других – разнонаправленный.

3. Эндокринная функция. Гормоны пищеварительного тракта не только влияют на секрецию, моторику, всасывание, высвобождение других регуляторных пептидов, но и оказывают общие эффекты. Они особенно выражены в отношении изменения обмена веществ, деятельности ССС и эндокринной системы.

Например: Гастрин – усиливает высвобождение гистамина, инсулина, кальцитонина, липолиз в жировой ткани, выделение почками воды, калия, натрия. Секретин – усиливает липолиз и гликолиз, тормозит реабсорбцию гидрокарбонатов в почках, усиливает диурез, ренальное выделение натрия и калия, повышает сердечный выброс. Холецистокинин (ХЦК) – рилизинг-фактор для инсулина.

Кроме гормонов железы синтезируют или элиминируют из крови многие БАВ. Например, выделение желудочными секреторными клетками внутреннего фактора Касла, позволяющего утилизировать витамин В₁₂ (высший фактор Касли) (цианкобаламин) необходимый для эритропоэза.

6. Защитная функция. Местная иммунная система пищеварительного тракта обеспечивает 2 функции: 1) распознавание и индукция толерантности к пищевым антигенам; 2) блокирующий эффект по отношению к патогенным микроорганизмам. Процесс формирования пищевого лейкоцитоза, сводится к защите пищеварительного тракта от инфекционных и токсических воздействий пищевых веществ. Качество пищи влияет не только на содержание ферментов в ЖКТ, но и на иммунологический защитный процесс.

В пищеварительном тракте – 3 группы иммунокомпетентных элементов лимфоидной ткани:

1) лимфоидные фолликулы на всем протяжении, в подвздошной кишке и червеобразном отростке образуют скопления (пейеровы бляшки).

2) плазматические и Т-лимфоидные клетки слизистой оболочки ПТ.

3) малые неидентифицированные лимфоидные клетки.

Питание организма.

Это сложный процесс поступления, переваривания, всасывания и усвоения пищевых веществ, необходимых для покрытия его энергетических затрат, построения и возобновления клеток, тканей и регуляции функций организма.

Сбалансированное питание включает в себя четыре группы пищевых веществ, необходимых организму:

I. Нутриенты: белки, жиры, углеводы соотношение оптимальное для здорового организма 1:1:4. На долю углеводов приходится около 50% калорий, потребляемых человеком в сутки. Сахароза, крахмал, лактоза, глюкоза, фруктоза.

К нутриентам относятся такие витамины, как водорастворимые: тиамин, аскорбиновая кислота, рибофлавин, фолиевая кислота; так и жирорастворимые витамины А и D и минеральные вещества Ca, Mg, Fe, K, Na.

Витамин В₁₂ поступает с животной пищей (печень и почки).

II. Балластные вещества. В основном это пищевые полисахариды структурного типа: целлюлоза, лигнин, агар, пектин, хитин (клетчатка). Они стимулируют моторную функцию ЖКТ, абсорбируют токсины и желчные кислоты, влияют на электролитный обмен, снижают уровень холестерина в крови (абсорбирующий фактор), увеличивают скорость всасывания и уменьшают время транзита пищи через ЖКТ, оказывают антиоксидантный эффект (удаления активных форм кислорода, снижения продуктов свободнорадикального происхождения), антитоксический эффект.

III. Гормоны поступают вместе с животной пищей. Поскольку гормоны не имеют видовой специфичности их эффект имеет место при употреблении тех или иных пищевых продуктов, содержащих гормональные препараты (молочные продукты, яйца) и физиологически активные вещества растительного происхождения.

IV. Токсины – вещества растительного и животного происхождения, оказывающие вредное влияние на живой организм или вещества, проникающие в организм в определенных дозах, способные вызвать его заболевание или даже смерть. В пищевых продуктах всегда в небольших дозах присутствуют токсины, которые определяют состояние микрофлоры в кишечнике и стимулируют защитные механизмы ЖКТ в виде пищевого лейкоцитоза и соответствующих иммунологических реакций.

В теории адекватного питания (А.М. Уголев), помимо первичных нутриентов, выделяются 3 потока вторичных нутриентов. Это - 1) нутриенты, модифицированные микрофлорой; 2) продукты жизнедеятельности бактерий; 3) модифицированные балластные вещества.

Регуляция пищеварения.

В результате пищеварения и всасывания в крови и лимфе поддерживается относительно постоянный уровень питательных веществ, необходимый для питания клеток организма.

Лишение пищи влечет за собой состояние голода, субъективным выражением которого служат ощущения жжения, «сосания под ложечкой», тошноты, иногда головокружения, головной боли и общей слабости. Стимулирует пищевое поведение, направленное на поиск и прием пищи.

Насыщение – снятие чувства голода, ощущение удовольствия, полноты в желудке после приема пищи. Постепенно угасает. Зависит от психологических факторов и привычек.

И.П. Павлов назвал совокупность нервных элементов различных отделов ЦНС, функциями которых являются регуляция пищевого поведения и пищеварительных функций, пищевым центром.

Пищевой центр – сложный гипоталамо-лимбико-ретикулокортикальный комплекс.

Центр голода (или центр питания) находится в латеральных ядрах гипоталамуса. Их разрушение приводит к афагии (отказу от пищи), а их электрическое раздражение – к повышенному потреблению пищи (гиперфагии).

Центр насыщения – в вентромедиальных ядрах гипоталамуса. Их разрушение приводит к гиперфагии, а электростимуляция – к афагии.

Нарушение пищевого поведения происходит также при поражении лимбической системы, ретикулярной формации и передних отделов КБП.

Функциональное состояние гипоталамических ядер пищевого центра зависит от импульсов, поступающих в ЦНС с периферии от различных экстеро- и интерорецепторов; от состава и свойств крови, притекающей к мозгу; от состава находящейся в мозге цереброспинальной жидкости.

Теории голода и насыщения.

Локальная теория голода. Ощущение голода вызывается импульсами от периодически сокращающегося свободного от пищи желудка. «Голодные сокращения» повторяются через 1,5 ч и продолжаются 15-20 мин. При наполнении желудка пищей прекращаются.

Однако периодические сокращения желудка не совпадают с ощущениями голода у человека.

Собственно прием пищи, активация при этом секреции и моторики пищеварительного тракта имеют сигнальное значение и оказывают влияние на пищевой центр, вызывая первичное, или сенсорное, насыщение (кратковременные изменения состояния пищевого центра). Длительные изменения зависят от процессов гомеостаза, отражающих состояние метаболизма. Всасывание в кровь пищевых веществ обеспечивает вторичное, обменное, или истинное насыщение.

Теории насыщения связаны с видами тех веществ, с которыми связывают изменение состояния пищевого центра.

Глюкостатическая теория. Углеводный обмен влияет на пищевой центр через гипоталамические рецепторы, состояние которых зависит от разницы содержания глюкозы в артериальной и венозной крови.

Аминоцидостатическая теория. Некоторые аминокислоты крови тормозят пищевой центр.

Липостатическая теория. Возбуждение пищевого центра связывает с высвобождением липидов из жировых депо.

Считают, что если глюкостатический механизм определяет кратковременные изменения состояния пищевого центра, то липостатический – долговременные.

Пищевой центр контролирует использование различных пищевых веществ в «метаболическом котле» по интегральным показателям, отражающим состояние энергетического баланса. В роли сигналов об этом могут выступать теплообразование и компоненты цикла трикарбоновых кислот (Кребса).

Термостатическая теория. Избыточное тепло, связанное с метаболизмом и температурой окружающей среды, оказывает тормозное влияние на пищевой центр, является сигналом насыщения.

Метаболическая теория. Сигнальная роль отводится циркулирующим в крови ключевым компонентам цикла трикарбоновых кислот.

Роль таких метаболических сигналов и факторов могут выполнять гормоны поджелудочной железы, гипоталамо-гипофизарной системы, щитовидной железы, пищеварительного тракта, половые, эндогенные и экзогенные опиаты (морфиноподобные вещества). Эти гормоны изменяют функциональное состояние пищевого центра и пищевое поведение.

Аппетит (appetito - стремление желание) – ощущение, связанное со стремлением к определенной пище. Вырабатывается индивидуально. Отражает не столько потребность в пище, сколько потребность, связанную со спецификой обмена веществ, дефицитом тех или иных компонентов пищи, привычками. Избирательный аппетит - стремление к выбору определенной пищи, чаще той, где содержатся недостающие организму вещества (у беременных, у детей, у больных).

У человека выражена произвольная регуляция приема пищи и аппетита. Еда с аппетитом способствует эффективному пищеварению.

Расстройства аппетита.

Анорексия – понижение аппетита вплоть до полной потери. Причины анорексии – нарушение деятельности пищевого центра, пищеварительной системы, эндогенные, нейрогенные, психогенные расстройства, интоксикации.

Булимия (прожорливость) – резкое повышение аппетита. Отмечается при заболеваниях ЖКТ, поражениях головного мозга, эндокринных заболеваниях (тиреотоксикоз, избыточная продукция инсулина и т. д.). Иногда булимия является результатом снижения чувства насыщения (акория), при этом наблюдается полифагия (прием чрезмерно большого количества пищи).

Извращенный аппетит – стремление принимать несъедобные вещества. Это может быть мел, известь, золу, землю, уголь, керосин и т.д. В одних случаях это результат выраженного специфического аппетита, в других – психических расстройств и нарушения деятельности пищевого центра.

В полости рта осуществляется осознаваемая рецепция вкусов и запахов, температуры, влажности, механических и др. свойств пищи. Прием пищи оказывает рефлекторное пусковое влияние на проксимальные отделы пищеварительного тракта: резко и кратковременно усиливается секреция слюнных, желудочных и поджелудочных желез, желчевыделение, расслабляется желудок и снижается моторная активность проксимального отдела тонкой кишки.

Далее в пищеварительном тракте осуществляется подсознательная рецепция нервными окончаниями, заложенными в его стенке (механо-, хемо-, осмо-, терморецепторы). Афферентными сигналами служат также всосавшиеся в кровь продукты гидролиза питательных веществ и регуляторные пептиды клеток-продуцентов желудка и кишечника. Афферентная информация поступает в интра- и экстрамуральные ганглии, спинной и головной мозг, откуда затем поступают управляющие импульсы по эфферентным путям.

Т.е. после пусковых рефлекторных влияний дальнейшая регуляция секреции и моторики ЖКТ осуществляется за счет корригирующих нервных, гуморальных и паракринных влияний по принципу обратной связи. Эти влияния формируются на основе рецепции содержимого ЖКТ, его секреции и моторики. Смесь в пищеварительном тракте пищевого содержимого с пищеварительными соками является с одной стороны объектом, в котором происходит пищеварительный процесс, с другой стороны параметры этой смеси служат для регуляции пищеварительного процесса (субстратное регулирование).

Каждому виду пищи соответствует определенная моторика и секреция различных отделов пищеварительного тракта. Адаптация проявляется в соответствии объема, электролитного состава и спектра ферментов выделяемых секретов принятой пище.

Существуют три основных механизма регуляции секреции и моторики, которые в разной степени представлены в различных отделах пищеварительного тракта.

1) Центральные рефлекторные механизмы - регулируют функции преимущественно начального отдела пищеварительного тракта, в отделах, расположенных дистальнее, их роль снижается.

2) Гуморальные - наиболее выражены в «средней» части пищеварительного тракта (в регуляции желудка и двенадцатиперстной кишки, поджелудочной железы, желчеобразования и желчевыделения).

3) Локальные, местные – в наибольшей мере представлены в дистальных отделах (в тонкой и особенно толстой кишке).