Переваривание и всасывание питательных веществ

Процессы переваривания и всасывания питательных веществ в организме человека

Переваривание представляет собой совокупность физических и химических процессов, обеспечивающих расщепление сложных органических соединений пищи до простых, способных к всасыванию и усвоению клетками организма. Основная цель этих процессов — преобразование полимерных биомолекул (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот) в мономеры, пригодные для транспортировки через эпителиальный барьер желудочно-кишечного тракта и дальнейшего включения в обмен веществ.

Пища состоит преимущественно из макромолекулярных соединений — белков, полисахаридов, триглицеридов и нуклеиновых кислот, которые не могут напрямую проникать через клеточные мембраны кишечного эпителия. Их ферментативный гидролиз осуществляется поэтапно, при участии комплекса ферментов, секретируемых железами желудочно-кишечного тракта.

Каждый класс питательных веществ подвергается специфическому воздействию:

Белки — гидролизуются протеазами до пептидов и аминокислот.
Жиры — эмульгируются желчными кислотами и расщепляются липазами до глицерина и жирных кислот.
Углеводы — под действием амилаз, мальтаз, сахараз и лактаз превращаются в моносахариды.
Нуклеиновые кислоты — подвергаются действию нуклеаз, распадаясь на нуклеотиды и их производные.

Ферментативные этапы переваривания

Полостное (кавитарное) пищеварение

Происходит в просвете желудка и тонкого кишечника. Ферменты, секретируемые слюнными, желудочными и панкреатическими железами, взаимодействуют с крупными молекулами пищи.

В ротовой полости под действием α-амилазы слюны (птиалина) начинается расщепление крахмала до декстринов и мальтозы.
В желудке активен пепсин, гидролизующий белки до полипептидов в кислой среде (pH ≈ 1,5–2,0).
В двенадцатиперстной кишке панкреатические ферменты — трипсин, химотрипсин, липаза, амилаза — обеспечивают основную массу гидролитических реакций.

Пристеночное (мембранное) пищеварение

Осуществляется ферментами, закреплёнными на микроворсинках энтероцитов тонкой кишки. Здесь завершаются реакции гидролиза олигомеров до мономеров: пептиды превращаются в аминокислоты, дисахариды — в моносахариды, нуклеотиды — в азотистые основания, пентозы и фосфатные остатки. Мембранное пищеварение обеспечивает высокую эффективность и направленность процессов благодаря пространственной близости к системам транспорта.

Роль желчи и эмульгирования липидов

Желчные кислоты, синтезируемые в печени и выделяемые в составе желчи, способствуют эмульгированию жиров, то есть образованию мелких жировых капель с большой поверхностью для действия липаз. Они также образуют мицеллы, обеспечивающие растворимость продуктов липолиза — жирных кислот и моноглицеридов — в водной среде кишечника.

Кроме того, желчные кислоты способствуют активации липазы, усвоению жирорастворимых витаминов (A, D, E, K) и регуляции моторики кишечника.

Всасывание питательных веществ

Процесс всасывания представляет собой транспорт продуктов переваривания из просвета кишечника в кровь или лимфу. Он осуществляется посредством диффузии, облегчённой диффузии, активного транспорта и пиноцитоза.

Всасывание углеводов

Основной продукт гидролиза — глюкоза — транспортируется через апикальную мембрану энтероцитов активным способом при участии натрий-глюкозного котранспортера (SGLT1). Галактоза и фруктоза всасываются с помощью специфических переносчиков (GLUT2, GLUT5). После проникновения в клетки глюкоза поступает в кровь через базолатеральную мембрану по градиенту концентрации.

Всасывание белков

Преимущественно в виде аминокислот, ди- и трипептидов, транспортируемых с участием натрийзависимых систем и пептидных переносчиков (PepT1). В клетках эпителия короткие пептиды гидролизуются до аминокислот, после чего поступают в кровь воротной вены.

Всасывание жиров

Жирные кислоты, моноглицериды и холестерин поступают в энтероциты в составе мицелл. Внутри клеток они реэстерифицируются с образованием триглицеридов, которые вместе с белками образуют хиломикроны — липопротеидные комплексы, поступающие в лимфатическую систему и далее в общий кровоток.

Всасывание витаминов и минеральных веществ

Водорастворимые витамины (C, B-комплекс) транспортируются активными и облегчёнными механизмами.
Жирорастворимые витамины всасываются совместно с липидами.
Минералы поглощаются избирательно: ионы натрия — активно с участием Na⁺/K⁺-АТФазы; кальций — под контролем витамина D; железо — в виде Fe²⁺ с участием ферритина.

Регуляция процессов пищеварения

Физиологическая регуляция осуществляется нервными и гуморальными механизмами.

Нервная регуляция обеспечивается блуждающим нервом и энтеральной нервной системой, которые координируют секрецию и моторику.
Гормональная регуляция осуществляется гастроинтестинальными гормонами: гастрином (стимулирует секрецию желудочного сока), секретином (усиливает выделение панкреатического сока), холецистокинином (вызывает сокращение желчного пузыря и выделение ферментов поджелудочной железы).

Биохимическое и медицинское значение

Переваривание и всасывание питательных веществ — ключевое звено метаболизма, обеспечивающее снабжение организма энергетическими и структурными компонентами. Нарушения этих процессов приводят к тяжелым патологическим состояниям: мальабсорбции, гиповитаминозам, нарушению липидного обмена, белково-энергетической недостаточности.

С медицинской точки зрения особое значение имеют исследования ферментопатий (например, лактазной недостаточности), нарушений секреции ферментов поджелудочной железы, патологий желчевыделения и воспалительных заболеваний кишечника, влияющих на эффективность гидролиза и абсорбции.

Химические аспекты этих процессов лежат в основе разработки ферментных препаратов, заместительной терапии, нутритивной поддержки и фармакологических коррекций метаболических нарушений.