Предыдущая публикация
Секреция желудочного сока
Обещанная история про физиологию выработки кислоты и вообще желудочного сока у моногастричных. В смысле, у тех, у кого один желудок.
Как это устроено:
Желудок представляет собой мышечный мешок. Мешок этот делится на несколько частей — участок после сфинктера между пищеводом и желудком называется кардиальной частью, на входе, так сказать. Дальше дно и тело желудка, и за ними в сторону выхода антральная часть. Завершается все пилорической частью, там где пилорический сфинктер между желудком и двенадцатиперстной кишкой. Что характерно — в разных частях желудка рН будет разный. Почему — смотрим дальше…
И выстлан этот мешок несколькими разными слоями. Нас сейчас интересует внутренний — слизистый слой.
Этот слой содержит в числе прочего клетки, которые выделяют в просвет желудка всякое разное. Без этих клеток желудок остался бы просто мешком, в который может и можно было бы положить еду, но потом пришлось бы доставать обратно. Потому что для всех остальных процессов пищеварения нужны работники-клетки, вырабатывающие все составляющие для этого.
Из них сейчас рассмотрим несколько типов клеток:
— париетальные, которые создают соляную кислоту (и внутренний фактор Кастла, но пока не про него)
— главные, которые выделяют пепсиноген (название придумывала не я!)
— мукоциты, или слизистые, которые продуцируют слизь (ну хоть где-то логичное название)
— эндокриноциты — это клетки, которые вырабатывают всякие разные гормоны для урегулирования процессов. Отдел менеджмента, короче, следят за работниками и распределяют нагрузку. Из них интереснее всего сейчас G-клетки, образующие гастрин, и ECL-клетки, вырабатывающие гистамин. И немножко Р-клетки, которые могут стимулировать париетальные клетки, и соответственно тоже влиять на кислотообразование, и EC-клетки, которые пинают мукоциты и главные клетки, если надо. Серотонином, между прочим, пинают. В противовес G-клеткам еще есть D-клетки, которые вырабатывают соматостатин, если надо, чтобы прекратилась выработка гастрина.
То есть давайте еще раз — у нас прямо в желудке есть непосредственно работники, выделяющие кислоту, предшественников ферментов и защитную слизь, и управляющий отдел (эндокриноциты), который влияет на их работу. Менеджеров, надо сказать, побольше, есть еще вырабатывающие всякие вещества, действующие на желчный и даже на кровяное давление. На соседние офисы. Но и над нашим офисом в желудке есть руководящие отделы повыше.
Кстати, обратите внимание — при этом в желудке нет ни одной клетки, которая отвечала бы за распознавание сырого или отварного, и орала «Тут вареное! Отставить выработку соляной кислоты!», да и управляющих-ферментов, которые при виде корма/фарша немедленно бы прекращали работу остальных коллег, тоже не завезли. Ни одного, серьезно. Когда все эти штуки возникали, еще не придумали ни корм, ни мясорубку, ни человека разумного.
И в разных частях желудка разное количество и набор этих самых клеток. В кардиальной части мало париетальных клеток, в основном слизистые, причем не особо активные, и рН там соответственно будет выше, чем в теле желудка. Зато в кардиальной части находятся рецепторы, отвечающие за чувство насыщения — то есть чтобы почувствовать сытость, надо желудок набить доверху, что логично. В основной части (дне и теле) желудка происходит основная выработка соляной кислоты и ферментов, тут самый низкий рН. А в пилорической в основном защитная слизь и G-клетки. Потому что дальше уже щелочная среда двенадцатиперстной кишки, и низкий рН уже не нужен.
Мукоцитам проще и понятнее всех — они делают слизь, которая густым слоем покрывает внутри стенки желудка. Потому что желудочный сок, выделяемый в просвет, нужен, чтобы растворять белки. Стенка желудка тоже состоит из белков. И чтобы не переварить саму себя, защищается слизью. Причем эта слизь производится постоянно, есть базальный уровень желудочной секреции, такой нейтрально-защитный, в состоянии покоя. Неторопливые 5 мл/час. На поверхности этой слизи адсорбируются бикарбонаты, которые могут нейтрализовать кислоту. Это межпищеварительная фаза секреции, натощак. Немножко слизи, немножко пепсиногена.
Самое интересное начинается, когда желудку приходит время поработать, и начинается фаза пищеварительная. Начинается она с мозговой фазы. В этой фазе пока работают глаза, нос и уши — вид, запах и прочие сопутствующие еде звуки провоцируют условный рефлекс, и наш офис в желудке начинает готовиться к активной работе. В момент же попадания еды в рот сигналы от рецепторов поступают в мозг, и тот пинает по блуждающему нерву клетки желудка. Пора, готовьтесь к приему пищи! В эту фазу может вырабатываться до 20% всего объема желудочного сока. Потом наступает желудочная фаза, когда еда уже внутри, и раздражает рецепторы и механически, и химически (своим составом), и даже за счет растяжения желудка. И последняя фаза кишечная, когда активная работа тормозится (и идет работа тонкого кишечника).
Так что собственно происходит? Единственные клетки, которые могут выделять соляную кислоту — это париетальные клетки. Соляная кислота состоит из двух ионов — водорода Н+ и хлора Cl-
И чтобы ее получить, надо навыделять их побольше. Чтобы это сделать, клетки используют Н+,К+-АТФазу, фермент-белок, который позволяет обменивать калий снаружи клетки на ионы водорода, которые были внутри. То есть водород выделяется в просвет желудка.
Кстати, именно эту АТФазу называют протонной помпой или протонным насосом. Помните, что омез — это ингибитор протонной помпы? Вот ее он и ингибирует. В смысле, не дает работать. Почему протон? Потому что ион Н+ и есть протон. В смысле, атом водорода состоит из одного протона и одного электрона, и нейтрален. Отрываем отрицательный электрон, остается положительный протон. Хотя это, конечно, наивное упрощение, но для биохимии подходит.
Тут надо запомнить, что для того, чтобы выделять ионы водорода в желудок, протонная помпа должна встроиться в мембрану париетальной клетки. Это как раз тот самый процесс «активации» — когда приходит сигнал (какие могут быть сигналы, чуть позже), этот фермент выходит из тубуловезикулы, пузырька, где он отдыхает между приемами пищи, и встраивается в мембрану, начиная активно качать водород в просвет желудка. Между прочим, действительно активно, так как на этот процесс тратится энергия (только не надейтесь, организм не дурак и тратить на пищеварение больше энергии, чем получит от еды, не будет)) и для этого процесса нужен белок-переносчик.
Вот так выглядит активация пациетальных клеток, когда они готовятся качать соляную кислоту
Хлор тоже содержится в цитоплазме клетки, а в ее мембране имеются К+ и Сl — каналы. У нас внутри клетки и так много калия, а тут еще он нагнетается туда протонной помпой. И чтобы не лопнуть (зачеркнуто) и если у нас в шарике чего-то много, вокруг чего-то мало, а между ними есть дырка (канал) — оно туда будет потихоньку выходить. И калий через эти каналы выходит в просвет. И одновременно с ним активным транспортом в желудок выходит ион хлора, не иначе как в рамках сохранения вселенской гармонии (это я так не хочу вдаваться в сложности транспорта через мембрану в зависимости от заряда). Калий положительный, хлор отрицательный, достигнуто равновесие, все счастливы, а у нас в просвете появилась куча соляной кислоты.
Тут, возможно, вам стало интересно, откуда в клетке столько ионов водорода и хлора. Это отдельная прекрасная история, которая происходит с другой стороны париетальной клетки, на ее базолатеральной мембране. Там тоже есть транспортная система, только обеспечивающая обмен внутриклеточного аниона НСО3-на внеклеточный ион Сl-. А анионы НСО3 появляются в клетке благодаря функционированию карбоангидразы, фермента, обеспечивающего синтез НСО3 из углекислого газа. А уж тот в клетках есть всегда, как результат жизнедеятельности. Собственно, этот механизм переноса обычно описывается для эритроцитов, когда говорят про процесс дыхания. Просто париентальные клетки взяли и использовали его в своих кислых целях. А водород получается из воды.
На этом этапе самый низкий рН, ниже просто технически невозможно. А выходя из желудочной ямки, секрет париетальных клеток смешивается со всем остальным, и получается оптимальный для работы пищеварительных ферментов и убивания бактерий рН в интервале 1,5-2. Менять его будет скорость продукции соляной кислоты нашими клетками и количество нейтрализующих компонентов в желудочном соке.
У человека рН желудочного сока в среднем 1,5-1,8. Не на сыром, заметьте, не у видотипичного дикаря, а у любого офисного работника. Просто вот в норме он такой. Оптимум для воздействий пепсина достигается при рН 1,5-2,0. Пепсины одинаковые у людей, собак и кошек. В смысле, набор их чуть разный, по соотношению, но в остальном это одни и те же молекулы, с одинаковым оптимумом.
Теперь про сигналы, которые влияют на выработку соляной кислоты. Их может быть аж три разных типа — три начальника на одного бедного работника:
Тут, возможно, вам стало интересно, откуда в клетке столько ионов водорода и хлора. Это отдельная прекрасная история, которая происходит с другой стороны париетальной клетки, на ее базолатеральной мембране. Там тоже есть транспортная система, только обеспечивающая обмен внутриклеточного аниона НСО3-на внеклеточный ион Сl-. А анионы НСО3 появляются в клетке благодаря функционированию карбоангидразы, фермента, обеспечивающего синтез НСО3 из углекислого газа. А уж тот в клетках есть всегда, как результат жизнедеятельности. Собственно, этот механизм переноса обычно описывается для эритроцитов, когда говорят про процесс дыхания. Просто париентальные клетки взяли и использовали его в своих кислых целях. А водород получается из воды.
На этом этапе самый низкий рН, ниже просто технически невозможно. А выходя из желудочной ямки, секрет париетальных клеток смешивается со всем остальным, и получается оптимальный для работы пищеварительных ферментов и убивания бактерий рН в интервале 1,5-2. Менять его будет скорость продукции соляной кислоты нашими клетками и количество нейтрализующих компонентов в желудочном соке.
У человека рН желудочного сока в среднем 1,5-1,8. Не на сыром, заметьте, не у видотипичного дикаря, а у любого офисного работника. Просто вот в норме он такой. Оптимум для воздействий пепсина достигается при рН 1,5-2,0. Пепсины одинаковые у людей, собак и кошек. В смысле, набор их чуть разный, по соотношению, но в остальном это одни и те же молекулы, с одинаковым оптимумом.
Теперь про сигналы, которые влияют на выработку соляной кислоты. Их может быть аж три разных типа — три начальника на одного бедного работника:
Упрощенная схема - здесь париетальная клетка с отображением трех рецепторов (внизу), которые могут разными путями ее стимулировать для выработки соляной кислоты (без отметки механизмов, которые ее тормозят)
Первый способ заставить париетальную клетку работать — сигнал со стороны нервной системы. То, что описывалось в первой и второй фазе. Когда еда уже в желудке, механорецепторы (чувствительные к прикосновению клетки) передают сигнал об этом по блуждающему нерву (вагусу) в продолговатый мозг, а тот обратно передает по сигнал по двигательным волокнам этого же нерва уже на выработку желудочного сока. Этот самый вагус влияет на выработку соляной кислоты несколькими путями (вот эти три внизу на схеме):
— при прямом контакте с клетками (возбуждение ацетилхолином М3-холинорецепторов, как на схеме слева)
— через внутрижелудочные нервные сплетения
— активацией G-клеток
Обратите внимание, что тут состав еды еще ни на что не влияет. Потому что реакция идет на сам факт поступления еды, все. И на ее количество — при сильном растяжении желудка выработка соляной кислоты тоже будет усиливаться (вторично, как ответ на усиленную выработку гастрина).
Ацетилхолин действует не только на париетальные клетки — он стимулирует и главные клетки продуцировать пепсиноген, и мукоциты слизь. Пепсиноген предшественник фермента пепсина, который может расщеплять длинную белковую молекулу на куски покороче. Однако активным пепсином он может стать только в кислой среде, после контакта с соляной кислотой, внутри клеток это совершенно безобидный для белков пепсиноген (потому что небезопасно вырабатывать штуку, которая тебя же может растворить!). Соляная кислота отвечает и за денатурацию белков (да-да, такую же, как при варке, поэтому желудку без разницы, сырое или вареное, он знает что с ним делать дальше). Ну и усиленная выработка слизи нужна, чтобы защитить стенки желудка. Он, напомню, мышечный мешок, тоже белок.
И тот же ацетилхолин может стимулировать ECL-клетки вырабатывать гистамин. Который, в свою очередь, тоже стимулирует париетальную клетку делать больше соляной кислоты (посередине на схеме).
И наконец, белки еды достигают антральной части желудка, где находятся G-клетки. Только тут наконец-то начинает влиять состав еды, поскольку именно пептиды (куски белковых молекул) активно заставляют G-клетки вырабатывать гастрин. Сильнее всего стимулируют его выработку мясные бульоны, где уже готовый набор пептидов и свободные аминокислоты (а еще алкоголь). Гастрин попадает в кровоток и переносится к ECL-клеткам, провоцируя их выбрасывать гистамин, и непосредственно к париетальным клеткам тоже (справа на схеме), и вся эта толпа очень эффективно стимулирует выработку соляной кислоты.
Гипотетически выглядит так, что чем больше белка, тем ниже будет рН. Да, частично верно. Однако оптимум действия пепсина все равно 1,5-2, и на рационах человека он тоже достигается. Еще на париетальных клетках есть кальций-чувствительные рецепторы, которые могут влиять на активность протонной помпы. И предположительно кости тоже будут стимулировать выработку соляной кислоты, при этом не влияя на главные клетки и соответственно без большого количества пепсина (но это не точно)).
И вне зависимости от рациона, как только в антральном отделе рН достигает 1-1,5, выработка гастрина блокируется, чтобы максимально быстро затормозить париетальные клетки. Потому что желудку хочется жить, и не хочется раствориться. И ему не очень интересны мифы о великой видотипичной кислотности.
Итого важен не столько сам рН желудочного сока, сколько скорость его (сока) секреции и количество. И меняться они будут в зависимости от объема пищи, ее состава и времени нахождения в желудке. Это очень сложная, красивая и безумно запутанная система, постоянно меняющаяся во времени. И это я пока не включала информацию о факторах, влияющих на энтеральную нервную систему, например грелин:
— при прямом контакте с клетками (возбуждение ацетилхолином М3-холинорецепторов, как на схеме слева)
— через внутрижелудочные нервные сплетения
— активацией G-клеток
Обратите внимание, что тут состав еды еще ни на что не влияет. Потому что реакция идет на сам факт поступления еды, все. И на ее количество — при сильном растяжении желудка выработка соляной кислоты тоже будет усиливаться (вторично, как ответ на усиленную выработку гастрина).
Ацетилхолин действует не только на париетальные клетки — он стимулирует и главные клетки продуцировать пепсиноген, и мукоциты слизь. Пепсиноген предшественник фермента пепсина, который может расщеплять длинную белковую молекулу на куски покороче. Однако активным пепсином он может стать только в кислой среде, после контакта с соляной кислотой, внутри клеток это совершенно безобидный для белков пепсиноген (потому что небезопасно вырабатывать штуку, которая тебя же может растворить!). Соляная кислота отвечает и за денатурацию белков (да-да, такую же, как при варке, поэтому желудку без разницы, сырое или вареное, он знает что с ним делать дальше). Ну и усиленная выработка слизи нужна, чтобы защитить стенки желудка. Он, напомню, мышечный мешок, тоже белок.
И тот же ацетилхолин может стимулировать ECL-клетки вырабатывать гистамин. Который, в свою очередь, тоже стимулирует париетальную клетку делать больше соляной кислоты (посередине на схеме).
И наконец, белки еды достигают антральной части желудка, где находятся G-клетки. Только тут наконец-то начинает влиять состав еды, поскольку именно пептиды (куски белковых молекул) активно заставляют G-клетки вырабатывать гастрин. Сильнее всего стимулируют его выработку мясные бульоны, где уже готовый набор пептидов и свободные аминокислоты (а еще алкоголь). Гастрин попадает в кровоток и переносится к ECL-клеткам, провоцируя их выбрасывать гистамин, и непосредственно к париетальным клеткам тоже (справа на схеме), и вся эта толпа очень эффективно стимулирует выработку соляной кислоты.
Гипотетически выглядит так, что чем больше белка, тем ниже будет рН. Да, частично верно. Однако оптимум действия пепсина все равно 1,5-2, и на рационах человека он тоже достигается. Еще на париетальных клетках есть кальций-чувствительные рецепторы, которые могут влиять на активность протонной помпы. И предположительно кости тоже будут стимулировать выработку соляной кислоты, при этом не влияя на главные клетки и соответственно без большого количества пепсина (но это не точно)).
И вне зависимости от рациона, как только в антральном отделе рН достигает 1-1,5, выработка гастрина блокируется, чтобы максимально быстро затормозить париетальные клетки. Потому что желудку хочется жить, и не хочется раствориться. И ему не очень интересны мифы о великой видотипичной кислотности.
Итого важен не столько сам рН желудочного сока, сколько скорость его (сока) секреции и количество. И меняться они будут в зависимости от объема пищи, ее состава и времени нахождения в желудке. Это очень сложная, красивая и безумно запутанная система, постоянно меняющаяся во времени. И это я пока не включала информацию о факторах, влияющих на энтеральную нервную систему, например грелин:
Здесь уже практически все пути влияния на париетальную клетку :)
ветдиетолог Екатерина Нигова
#секреция,желудочного_сока #пищеварение_моногастричные #Ветдиетолог_ЕкатеринаНигова
#секреция,желудочного_сока #пищеварение_моногастричные #Ветдиетолог_ЕкатеринаНигова
Следующая публикация
Нет комментариев