Механизмы всасывания
Всасывание питательных веществ в организме человека осуществляется
преимущественно в тонком кишечнике и представляет собой сложный процесс,
объединяющий физико-химические свойства пищи с биологической активностью
эпителиальных клеток. Основные механизмы включают
диффузию, облегченную диффузию,
активный транспорт и эндоцитоз.
- Простая диффузия обусловлена градиентом
концентрации веществ через липидный слой мембраны. Этим способом
перемещаются малые неполярные молекулы, такие как вода, кислород,
углекислый газ, а также некоторые липофильные витамины (A, D, E,
K).
- Облегчённая диффузия требует участия
специализированных переносчиков и используется для транспорта
гидрофильных молекул, например, моносахаридов или аминокислот. Важной
особенностью является избирательность переносчика к
конкретному субстрату.
- Активный транспорт обеспечивает перемещение веществ
против их концентрационного градиента с затратой энергии, чаще всего за
счёт гидролиза АТФ. Ключевыми примерами являются всасывание глюкозы и
некоторых аминокислот через Na⁺-зависимые
переносчики.
- Эндоцитоз используется для поглощения крупных
молекул и частиц, включая иммуноглобулины в раннем возрасте (например, у
новорождённых) и липопротеины.
Всасывание углеводов
Углеводы поступают в кишечник в виде полисахаридов, дисахаридов и
моносахаридов. Полисахариды и дисахариды гидролизуются
ферментами поджелудочного сока и слизистой оболочки до
моносахаридов (глюкоза, фруктоза, галактоза), способных к активному
всасыванию.
- Глюкоза и галактоза всасываются с помощью
Na⁺-зависимого симпорта (SGLT1), где один молекула
сахара ко-транспортируется с ионом натрия.
- Фруктоза транспортируется облегчённой
диффузией через транспортёр GLUT5, без участия Na⁺. После
попадания внутрь клетки все моносахариды покидают эпителиальную клетку
через GLUT2 на базальной поверхности и поступают в
кровоток.
Всасывание белков
Белки перевариваются до олигопептидов и свободных аминокислот под
действием пепсина в желудке и протеолитических ферментов поджелудочного
сока (трипсин, химотрипсин, карбоксипептидазы).
- Свободные аминокислоты всасываются через Na⁺-зависимые
переносчики, специфичные к кислотным, основным или нейтральным
аминокислотам.
- Олигопептиды (2–3 аминокислотные остатки) транспортируются через
пептидные переносчики PepT1, после чего внутри клетки
расщепляются до аминокислот.
Всасывание липидов
Липиды перевариваются до глицерина и жирных кислот с помощью липазы и
жёлчных солей, образующих мицеллы.
- Жирные кислоты и моноглицериды диффундируют через липидную бислой
эпителиальной мембраны.
- Внутри энтероцита происходит ресинтез триглицеридов, формирование
хиломикронов, которые выводятся в лимфатическую
систему.
- Всасывание жирорастворимых витаминов (A, D, E, K) сопровождает
транспорт липидов через мицеллы.
Всасывание минеральных
веществ
Минералы делятся на макроэлементы (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺,
K⁺, P) и микроэлементы (Fe, Zn, Cu, Se).
- Кальций всасывается через трансмембранный
канал TRPV6, связывается с кальбидином и транспортируется в
базолатеральную мембрану через Ca²⁺-АТФазу.
- Железо присутствует в двух формах: гемовое (легко
усваивается через специфический переносчик) и нехемовое (требует
восстановления Fe³⁺ → Fe²⁺ и транспорт через DMT1).
- Натрий и калий активно всасываются в тонком
кишечнике через различные симпортеры и натрий-калиевые насосы,
поддерживая осмотический баланс.
Всасывание витаминов
Витамины всасываются различными способами:
- Водорастворимые витамины (B, C) — через
специфические переносчики или облегчённую диффузию.
- Жирорастворимые витамины (A, D, E, K) — в составе
мицелл и хиломикронов.
- Некоторые витамины (B12) требуют связывания с внутренним
фактором Касла для транспортировки через энтероциты и
дальнейшего поступления в кровь.
Регуляция всасывания
Всасывание питательных веществ регулируется на нескольких
уровнях:
- Гормональная регуляция: секретин, холецистокинин,
инсулин и глюкагон модифицируют активность ферментов и
переносчиков.
- Нервная регуляция: парасимпатическая стимуляция
усиливает секрецию ферментов и моторную активность кишечника.
- Локальные факторы: pH, осмотическое давление,
концентрация питательных веществ в просвете кишечника.
Особенности
всасывания в разных отделах кишечника
- Двенадцатиперстная кишка: основной участок
всасывания углеводов, аминокислот и железа.
- Тощая кишка: продолжение всасывания углеводов,
аминокислот, кальция и витаминов.
- Подвздошная кишка: всасывание жирорастворимых
веществ, витамина B12 и желчных кислот.
- Толстый кишечник: всасывание воды, электролитов и
продуктов бактериального метаболизма, таких как короткоцепочечные жирные
кислоты.
Ключевые моменты
- Всасывание — интегративный процесс, сочетающий химическую гидролизу
пищи и специализированные механизмы транспортировки.
- Энергозависимые процессы обеспечивают концентрацию питательных
веществ в крови выше, чем в кишечном просвете.
- Синергия ферментов, мицелл, переносчиков и гормональной регуляции
определяет эффективность усвоения пищи.
- Нарушения любого звена механизма всасывания могут приводить к
мальабсорбции и дефициту питательных веществ.