Переваривание и всасывание углеводов

Структура и классификация углеводов

Углеводы представляют собой органические соединения с общей формулой (C_n(H_2O)_n), включающие моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Моносахариды, такие как глюкоза, фруктоза и галактоза, являются основными строительными блоками, легко усвояемыми организмом. Дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза) требуют гидролиза до моносахаридов перед всасыванием. Полисахариды (крахмал, гликоген, клетчатка) подвергаются сложному ферментативному расщеплению.

Переваривание углеводов

Стадия 1. Ротовая полость Механическое измельчение пищи сочетается с ферментативным расщеплением. Слюна содержит альфа-амилазу (птиалин), расщепляющую α-1,4-гликозидные связи крахмала и гликогена, образуя мальтозу и короткие декстрины. Гидролиз в ротовой полости непродолжителен, так как активность амилазы снижается под воздействием кислой среды желудка.

Стадия 2. Желудок В желудке переваривание углеводов практически прекращается из-за низкого pH, который инактивирует слюнную амилазу. Здесь происходит только механическое измельчение и образование химуса.

Стадия 3. Тонкая кишка Основной процесс расщепления углеводов осуществляется в двенадцатиперстной и тощей кишках. Поджелудочная железа выделяет панкреатическую амилазу, продолжающую гидролиз α-1,4-гликозидных связей до мальтозы и изомальтозы. На поверхности энтероцитов кишечника локализованы дисахаридазы:

• Мальтаза – расщепляет мальтозу и изомальтозу до глюкозы.
• Сахараза – гидролизует сахарозу на глюкозу и фруктозу.
• Лактаза – расщепляет лактозу на глюкозу и галактозу.

Эти ферменты связаны с микроворсинками энтероцитов, обеспечивая максимально эффективное расщепление перед всасыванием.

Всасывание углеводов

Всасывание происходит преимущественно в тощей кишке. Механизмы транспорта различаются по типу моносахарида:

• Глюкоза и галактоза всасываются через солевой (натрий-зависимый) ко-транспортер SGLT1, который использует градиент натрия, поддерживаемый Na⁺/K⁺-АТФазой. Этот механизм активного транспорта позволяет усваивать моносахариды даже при их низкой концентрации в просвете кишки.
• Фруктоза поглощается по механизму облегчённой диффузии через транспортёр GLUT5, не требующий энергии.
• Все моносахариды затем транспортируются в кровь через GLUT2, обеспечивая их доставку к печени и другим органам.

Регуляция переваривания и всасывания

Активность ферментов и транспортных систем регулируется несколькими факторами:

• Состав пищи – присутствие жиров замедляет эвакуацию химуса, влияя на скорость ферментативного расщепления.
• Гормональные сигналы – секретин и холецистокинин стимулируют выделение панкреатической жидкости и ферментов.
• Энзимная зрелость – у новорождённых и младенцев низкая активность лактазы, что влияет на усвоение молочного сахара.
• Состояние кишечного эпителия – повреждение микроворсинок снижает эффективность дисахаридаз и транспорта моносахаридов.

Биохимические аспекты

Глюкоза, поступившая в кровь, обеспечивает основной энергетический субстрат для большинства тканей. После всасывания моносахариды направляются в печень через портальную вену, где глюкоза может быть превращена в гликоген, использоваться для синтеза триглицеридов или сразу поступать в системное кровообращение.

Патофизиологические отклонения

Нарушения переваривания и всасывания углеводов приводят к клиническим состояниям:

• Лактозная непереносимость – дефицит лактазы, приводящий к диарее и метеоризму.
• Кишечная мальабсорбция – повреждение энтероцитов (например, при целиакии) снижает активность дисахаридаз и всасывание моносахаридов.
• Фруктоземия – дефект GLUT5 или ферментов фруктозного обмена нарушает усвоение фруктозы.

Энергетическое значение

Полное расщепление углеводов обеспечивает получение глюкозы, которая далее участвует в гликолизе, цикле Кребса и окислительном фосфорилировании, генерируя АТФ. Эффективное переваривание и всасывание углеводов критично для поддержания гомеостаза глюкозы и энергетического обмена организма.