Как всасывается вода в кишечнике

Как всасывается вода в кишечнике

а) Всасывание в тонком кишечнике. Из тонкого кишечника ежедневно всасываются несколько сотен граммов углеводов, 100 г или более жира, 50-100 г аминокислот, 50-100 г ионов и 7-8 л воды. Всасывающая способность тонкого кишечника в норме гораздо больше, вплоть до нескольких килограммов в сутки: 500 г жира, 500-700 г белка и 20 л или более воды. Толстый кишечник может всасывать дополнительно воду и ионы, даже некоторое количество питательных веществ.

Функциональная организация ворсинок.
А. Продольный разрез.
Б. Поперечный разрез, показывающий основание мембраны под эпителиальными клетками и щеточную каемку в других окончаниях этих клеток

б) Всасывание воды. Изотоничное всасывание. Вода проходит через кишечную мембрану полностью посредством диффузии, которая подчиняется обычным законам осмоса. Следовательно, когда химус достаточно разбавлен, вода всасывается ворсинками слизистой кишечника в кровь практически исключительно осмосом.

И наоборот, вода может транспортироваться в обратном направлении из плазмы в химус. В особенности это происходит при попадании гипертонического раствора из желудка в двенадцатиперстную кишку. Чтобы сделать химус изотоничным плазме, необходимое количество воды с помощью осмоса в течение нескольких минут будет перемещено в просвет кишечника.

б) Всасывание ионов. Активный транспорт натрия. В состав кишечного секрета ежедневно выделяется 20-30 г натрия. Помимо этого ежедневно человек в среднем съедает 5-8 г натрия. Таким образом, чтобы предотвратить прямую потерю натрия с фекалиями, в сутки в кишечнике должно всасываться 25-35 г натрия, что равно приблизительно 1/7 всего натрия, находящегося в организме.

В ситуациях, когда значительное количество кишечного секрета выводится наружу, например при крайней степени диареи, запасы натрия в организме могут истощаться, достигая в течение нескольких часов смертельно опасного уровня. Обычно с фекалиями ежедневно теряется менее 0,5% кишечного натрия, т.к. он быстро всасывается слизистой кишечника. Натрий также играет важную роль во всасывании Сахаров и аминокислот, что мы увидим в дальнейших обсуждениях.

Основной механизм всасывания натрия из кишечника представлен на рисунке ниже.

Всасывание натрия эпителием кишечника. Особо выделено всасывание воды путем осмоса, т.е. вода «сопровождает» натрий через эпителиальную мембрану

Принципы этого механизма, в основном аналогичны всасыванию натрия из желчного пузыря и почечных канальцев.

Движущая сила для всасывания натрия обеспечивается активным выведением натрия с внутренней стороны эпителиальных клеток через базальную и боковые стенки этих клеток в межклеточное пространство. На рисунке это обозначено широкими красными стрелками. Этот активный транспорт подчиняется обычным законам активного транспорта: ему необходима энергия, и энергетические процессы катализируются в клеточной мембране аденозинтрифосфатаза-зависимыми ферментами. Часть натрия всасывается вместе с ионами хлора; к тому же отрицательно заряженные ионы хлора пассивно притягиваются положительно заряженными ионами натрия.

Активный транспорт натрия сквозь базолатеральную мембрану клеток снижает концентрацию натрия внутри клетки до низких значений (около 50 мэкв/л), что также показано на рисунке выше. Из-за того, что концентрация натрия в химусе в норме составляет около 142 мэкв/л (т.е. приблизительно равна содержанию в плазме), натрий движется внутрь по этому крутому электрохимическому градиенту из химуса через щеточную каемку в цитоплазму эпителиальных клеток, что обеспечивает основной транспорт ионов натрия эпителиальными клетками в межклеточное пространство.

в) Осмос воды. Следующий шаг в процессах транспорта — это осмос воды в межклеточное пространство. Он происходит потому, что создается высокий осмотический градиент из-за повышенной концентрации ионов в межклеточном пространстве. Большая часть осмоса осуществляется через плотные контакты апикальной каймы эпителиальных клеток, а также через сами клетки. Осмотическое движение воды создает поток жидкости через межклеточное пространство. В итоге вода оказывается в циркулирующей крови ворсинок.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Источник

Диарея, запор и нарушение всасывания

Нормальная функция желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) — Всасывание жидкости и электролитов

Всасывание питательных веществ

Перистальтика кишечника

Обеспечивает продвижение кишечного содержимого от желудка к анальному отверстию с разделением компонентов, что способствует абсорбции питательных веществ. Продвижение содержимого по кишечнику контролируется нервным, миогенным и гормональным механизмами, в частности, нейромедиаторами перистальтического моторного комплекса. Последовательная волна нейромышечной активности начинается в пилорическом отделе голодного желудка и медленно перемещается вниз по тонкой кишке. Помимо общей двигательной активности, в дистальных отделах толстой кишки существует локальная перистальтика, продвигающая каловые массы. Дефекация осуществляется в результате расслабления внутреннего анального сфинктера в ответ на растяжение прямой кишки в сочетании с произвольным контролем сокращения наружного анального сфинктера.

Диарея

Диарея определяется как выделение более 200 г/сут каловых масс при низком содержании растительных волокон в пище (западная диета); термин «диарея» также употребляется для обозначения разжиженного или водянистого кала. Медиаторный контроль происходит по одному из следующих механизмов.

Осмотическая диарея. Невсосавшиеся растворенные вещества повышают осмотическое внутрикишечное давление, вызывая секрецию воды в просвет кишки; обычно этот процесс прекращается при голодании, осмотический промежуток для жидкости в просвете толстой кишки выше 40 (см. ниже). Причины этого: недостаточность дисахаридаз (например, лактазы); недостаточность функции поджелудочной железы, кишечный дисбактериоз, избыточный прием слабительных, в том числе лактулозы или сорбитола; целиакию, спру и синдром короткой кишки. Лактазная недостаточность может быть первичной (чаще у негров и выходцев из Азии старше 20 лет) или вторичной (вирусный, бактериальный, протозойный гастроэнтериты, разные виды спру, квашиоркор).

Секреторная диарея. Активная секреция ионов вызывает облигатную потерю воды, кал обычно водянистый, понос часто профузный, голодание не дает эффекта; концентрация Na+, K+ в кале увеличивается по мере снижения осмотического промежутка ниже 40. Причины: вирусная инфекция (ротавирусы, Норфолк), бактериальная инфекция (холера, энтеротоксигенная Е. соli, Staph. aureus), простейшие (Giardia, Isospora, Cryptosporidid), СПИДассоциированные инфекции (включая микотическую инфекцию), некоторые лекарственные средства (теофиллин, колхицин, простагландины, диуретики), синдром Золлингера-Эллисона (повышенная продукция гастрина); опухоли, продуцирующие вазоактивные кишечные пептиды, раковые опухоли (гистамин и серотонин), медуллярная карцинома щитовидной железы (простагландины и кальцитонин), тучноклеточный лейкоз, базофилоклеточный лейкоз, дистальная ворсинчатая аденома толстой кишки (прямая секреция богатой электролитами, особенно калием, жидкости), колит и диарея при холере (недостаточность всасывания солей желчных кислот в подвздошной кишке).

Экссудативная диарея. Воспаление, некроз и десквамация слизистой оболочки толстой кишки; может включать компоненты секреторной диареи при выделении простагландинов клетками, вовлеченными в воспаление; кал содержит лейкоциты, а также скрытую или явную кровь. Причины: бактериальная инфекция, например Campylobacter, Salmonella, Shigella, Yersinia, инвазивная или энтеротоксигенная Е. соli, Vibrio parahemolyticus; колит, вызванный Clostridium difficile (часто связан с применением антибиотиков), паразитарная инвазия толстой кишки, болезнь Крона, язвенный проктоколит, идиопатический колит, дивертикулит, пострадиационный энтероколит, нарушение мезентериального кровообращения, прием цитостатиков, ишемия кишечника.

Расстройства перистальтики кишечника. Нарушение координированного контроля за процессом продвижения пищевой массы по кишечнику, диарея часто перемежающаяся или сменяемая запором. Причины: сахарный диабет, недостаточность надпочечников, тиреотоксикоз, ДБСТ, васкулит, паразитарная инвазия, гиперсекреция гастрина и VIP (вазоактивный кишечный пептид), амилоидоз, прием слабительных (особенно, содержащих магний), антибиотиков (эритромицин), холинергических препаратов; первичные неврологические заболевания (болезнь Паркинсона, травматическая невропатия), задержка каловых масс в кишечнике, дивертикулез, синдром раздраженной кишки. Кровь в просвете кишечника вызывает катаральное воспаление, поэтому выраженное кровотечение из верхних отделов ЖКТ провоцирует диарею, стимулируя усиленную перистальтику.

Уменьшение поверхности всасывания. Часто является следствием хирургического вмешательства (обширная резекция или существенная реконструкция кишечника), в результате чего уменьшается поверхность для усвоения жира и углеводов, а также для всасывания воды и электролитов; возникает спонтанно при тонкотонкокишечном или особенно гастротолстокишечном свище.

Диагностика

Анамнез. Диарею следует отличать от недержания кала, изменения объема каловых масс, ректального кровотечения и от нормальной дефекации малыми, частыми порциями. Важно тщательно разобраться в применявшихся медикаментах. При чередовании запоров и поносов следует заподозрить локальную обструкцию или очаг раздражения в толстой кишке. Внезапный эпизод диареи, часто с тошнотой, рвотой, лихорадкой, типичен для вирусной или бактериальной инфекции, дивертикулита, ишемии, радиационного энтероколита, медикаментозной диареи и может быть первым проявлением НЯК. Более длительные и выраженные эпизоды диареи встречаются при мальабсорбции, НЯК, метаболических или эндокринных заболеваниях, панкреатической недостаточности, чрезмерном приеме слабительных, ишемии, опухоли (с гиперсекрецией или частичной обструкцией) или синдроме раздраженной толстой кишки. Паразитарная инвазия и некоторые типы бактериального энтерита также могут давать хроническую симптоматику. В частности, зловонный или «жирный» стул говорит о мальабсорбции жиров. Задержка каловых масс может вызвать значимую диарею, так как будет проходить через участок обструкции. Некоторые инфекционные причины диареи обусловлены иммунодефицитным состоянием (табл. 201).

Физикальное исследование. При острой диарее признаки дегидратации часто выражены. Лихорадка и боль при пальпации брюшной полости позволяют заподозрить инфекцию или воспалительное заболевание, эти признаки часто отсутствуют при вирусном энтерите. Проявления мальдигестии скорее говорят о хроническом характере процесса. Некоторые симптомы вызваны дефицитом определенных веществ вследствие нарушения всасывания (хейлит при дефиците рибофлавина, глоссит при дефиците цианокобаламина, фолатов).

Исследование кала. Посев на бактериальную патогенную микрофлору, выявление лейкоцитов, яиц и личинок паразитов, определение токсина Clostridium difficile, — все это необходимо исследовать у больных с длительной, выраженной или кровавой диареей. Наличие крови (тест на скрытую кровь в кале) или лейкоцитов (окраска по Райту) говорят о воспалении (болезнь Крона, язвенный колит, инфекция, ишемия).

Окраска по Граму культуры из кала позволяет выявить Staphyhcoccus, Campylobacter, Candida. Стеаторея, определяемая окраской кала суданом III или 72-часовым количественном анализом кала на жиры, позволяет заподозрить мальабсорбцию или панкреатическую недостаточность. Исследование содержания Na+, K+ в жидкой части каловых масс дает возможность отличить осмотическую диарею от других ее видов [осмотическая диарея определяется по осмоляльному промежутку при исследовании кала = (осмоляльность) сыворотки — 2х(Na+ + K+кала>50].

Лабораторные исследования. Клинический анализ крови может выявить анемию (острая или хроническая кровопотеря или нарушение всасывания железа, фолатов, цианокобаламина), лейкоцитоз (воспаление), эозинофилию (паразитарное, опухолевое заболевание толстой кишки или НЯК). Содержание в сыворотке кальция, альбумина, железа, холестерина, фолатов, витамина В12, железосвязывающая способность сыворотки, ПВ позволяют судить о мальабсорбции или недостаточное питании.

Другие исследования. Проба с D-ксилозой — удобный скринингтест для оцен ки всасывания в тонкой кишке. Биопсия слизистой оболочки информативна для доказательства нарушенного всасывания в тонкой кишке. Специальные исследования включают пробу Шиллинга (нарушение всасывания витамина В12), дыхательные пробы: определение водорода в выдыхаемом воздухе после приема меченной по водороду лактулозы (ускоренный рост бактериальной микрофлоры), гликохолевой кислоты (нарушение всасывания в подвздошной кишке), триолеина (нарушение всасывания жиров), секретиновый и бентиромидовый тесты (панкреатическая недостаточность). Ректоромано- и колоноскопия применяются для диагностики колита, особенно псевдомембранозного и ишемического, но они не всегда помогают дифференцировать инфекционное поражение от неинфекционного (особенно НЯК). Контрастное рентгенологическое исследование с бария сульфатом позволяет заподозрить мальабсорбцию (утолщение складок толстой кишки), илеит или колит, туберкулез (воспаление в области илеоцекального угла), дивертикулит, опухоль, тонкокишечный свищ или расстройства перистальтики.

Таблица 201 Инфекционные причины диареи у больных СПИДом

Неоппортунистические возбудители

Оппортунистические возбудители

Простейшие

Источник

Библиотека

Цель лекции. Рассмотреть физиологические механизмы всасывания в желудочно­кишечном тракте (ЖКТ).
Основные положения. В литературе данные вопросы освещаются с трех сторон: 1) топография всасывания веществ в различных отделах ЖКТ – желудок, двенадцатиперстная кишка, тощая, подвздошная и толстая кишка; 2) основные функции энтероцитов; 3) основные механизмы всасывания в кишечнике. Рассмотрено 7 основных механизмов всасывания веществ в кишечнике.
Заключение. Из всего ЖКТ тощая и подвздошная кишка характеризуются самым широким спектром всасывания различных соединений. Понимание физиологических механизмов всасывания в тонкой кишке имеет большое значение в практической гастроэнтерологии.

Ключевые слова:
Всасывание, ионы, натрий, нутриенты, желудочно­кишечный тракт, простая диффузия, облегченная диффузия, осмос, фильтрация, околоклеточный транспорт, активный транспорт, сопряженный транспорт, вторично­-энергизованный транспорт, эндоцитоз, трансцитоз, Р­-гликопротеин.

Основные механизмы всасывания

Всасывание в различных отделах желудочно-кишечного тракта

В желудке всасывается 20% потребленного алкоголя, а также короткоцепочечные жирные кислоты. В двенадцатиперстной кишке – витамины A и B1, железо, кальций, глицерин, жирные кислоты, моноглицериды, аминокислоты, моно- и дисахариды. В тощей кишке – глюкоза, галактоза, аминокислоты и дипептиды, глицерин и жирные кислоты, моно- и диглицериды, медь, цинк, калий, кальций, магний, фосфор, йод, железо, жирорастворимые витамины D, E и K, значительная часть комплекса витаминов В, витамин С и остатки алкоголя. В подвздошной кишке – дисахариды, натрий, калий, хлорид, кальций, магний, фосфор, йод, витамины C, D, E, K, B₁, B₂, B₆, B₁₂ и большая часть воды. В толстой кишке – натрий, калий, вода, газы, некоторые жирные кислоты, образовавшиеся при метаболизме растительных волокон и непереваренного крахмала, витамины, синтезированные бактериями, – биотин (витамин Н) и витамин К.

Основные функции энтероцитов

Основные механизмы всасывания соединений в кишечнике

На рис. 2 представлены основные механизмы всасывания веществ. Рассмотрим указанные механизмы более подробно.
Пресистемный метаболизм, или метаболизм (эффект) первого прохождения кишечной стенки. Явление, при котором концентрация вещества перед попаданием в кровеносное русло резко снижается. При этом если введенное вещество является субстратом P-гликопротеина (см. ниже), его молекулы могут неоднократно поступать в энтероциты и выводиться из него, в результате чего вероятность метаболизма данного соединения в энтероцитах возрастает.
P-гликопротеин в большом количестве экспрессирован в нормальных клетках, выстилающих кишечник, проксимальные канальцы почек, капилляры гематоэнцефалического барьера, и в клетках печени. Транспортеры типа P-гликопротеина являются членами надсемейства самого большого и наиболее древнего семейства транспортеров, представленного в организмах от прокариотов до человека. Это трансмембранные белки, функцией которых является транспорт широкого спектра

веществ через вне- и внутриклеточные мембраны, включая продукты метаболизма, липиды и лекарственные вещества. Такие белки классифицируются как АТФ-связывающие кассетные транспортеры (АВС-транспортеры) на основании их последовательности и устройства АТФ-связывающего домена. АВС-транспортеры влияют на невосприимчивость к лекарственным средствам опухолей, кистозного фиброза, устойчивость бактерий ко многим лекарственным препаратам и некоторые другие явления.
Пассивный перенос веществ через эпителиальный пласт. Пассивный транспорт веществ через монослой энтероцитов протекает без затрат свободной энергии и может осуществляться или трансклеточным, или околоклеточным путем. К этому виду транспорта относятся простая диффузия (рис. 3), осмос (рис. 4) и фильтрация (рис. 5). Движущей силой диффузии молекул растворенного вещества является его концентрационный градиент.
Зависимость скорости диффузии вещества от его концентрации линейна.Диффузия – это наименее специфичный и самый, по-видимому, медленный процесс транспорта. При осмосе, представляющем собой разновидность диффузионного переноса, происходит перемещение в соответствии с концентрационным градиентом свободных (не связанных с веществом) молекул растворителя (воды).

Процесс фильтрации заключается в переносе раствора через пористую К пассивному переносу веществ через мембраны относится также облегченная диффузия – перенос веществ с помощью транспортеров, т. е. специальных каналов или пор (рис. 6). Облеченная диффузия обладает специфичностью к субстрату. Зависимость скорости процесса при достаточно высоких концентрациях переносимого вещества выходит на насыщение, поскольку перенос очередной молекулы тормозится ожиданием, когда транспортер освободится от переноса предыдущей.
Околоклеточный транспорт – это транспорт соединений между клетками через область плотных контактов (рис. 7), он не требует затрат энергии. Структура и проницаемость плотных контактов тонкой кишки в настоящее время активно исследуются и дискутируются. Например, известно, что за селективность плотных контактов для натрия отвечает клаудин-2.
Другая возможность состоит в том, что межклеточный перенос осуществляется благодаря некоторым дефектам в эпителиальном пласте. Такое движение может происходить по межклеточным областям в тех местах, где происходит слущивание отдельных клеток. Такой путь может оказаться воротами для проникновения чужеродных макромолекул прямо в кровь или в тканевые жидкости.
Эндоцитоз, экзоцитоз, рецепторопосредованный транспорт (рис. 8) и трансцитоз. Эндоцитоз – это везикулярный захват жидкости, макромолекул или небольших частиц в клетку. Существуют три механизма эндоцитоза: пиноцитоз (от греческих слов «пить» и «клетка»), фагоцитоз (от греческих слов «поедать» и «клетка») и рецепторопосредованный эндоцитоз или клатрин-зависимый эндоцитоз. Нарушения указанного механизма приводят к развитию определенных заболеваний. Многие кишечные токсины, в частности холерный, попадают в энтероциты именно по этому механизму.
При пиноцитозе гибкая плазматическая мембрана образует впячивание (инвагинация) в виде ямки. Такая ямка заполняется жидкостью из внешней среды. Затем она отшнуровывается от мембраны и в виде везикулы продвигается в цитоплазму, где ее мембранные стенки перевариваются, а содержимое высвобождается. Благодаря такому процессу клетки могут поглощать как крупные молекулы, так и различные ионы, не способные проникнуть через мембрану самостоятельно. Пиноцитоз часто наблюдается в клетках, функция которых связана со всасыванием. Это чрезвычайно интенсивный процесс: в некоторых клетках 100% плазматической мембраны поглощается и восстанавливается всего за час.
При фагоцитозе (явление открыто русским ученым И.И. Мечниковым в 1882 г.) выросты цитоплазмы захватывают капельки жидкости, содержащие какие-либо плотные (живые или неживые) частицы (до 0,5 мкм), и втягивают их в толщу цитоплазмы, где гидролизующие ферменты переваривают поглощенный материал, разрушая его до таких фрагментов, которые могут быть усвоены клеткой. Фагоцитоз осуществляется с помощью клатрин-независимого актин-зависимого механизма; это – основной механизм защиты организма хозяина от микроорганизмов. Фагоцитоз поврежденных или постаревших клеток необходим для обновления тканей и заживления ран.
При рецепторопосредованном эндоцитозе (см. рис. 8) для переноса молекул используются специфические поверхностные рецепторы. Этот механизм обладает следующими свойствами – специфичность, способность к концентрированию лиганда на поверхности клетки, рефрактерность. Если специфический рецептор после связывания лиганда и его поглощения не возвращается на мембрану, клетка становится рефрактерной к данному лиганду.
С помощью эндоцитозного везикулярного механизма всасываются как высокомолекулярные соединения типа витамина В₁₂, ферритина и гемоглобина, так и низкомолекулярные – кальций, железо и др. Роль эндоцитоза особенно велика в раннем постнатальном периоде. У взрослого человека пиноцитозный тип всасывания существенного значения в обеспечении организма питательными веществами, по-видимому, не имеет.
Трансцитоз – это механизм, посредством которого молекулы, пришедшие в клетку извне, могут доставляться к различным компартментам внутри клетки или даже перемещаться от одного слоя клеток к другому. Одним из хорошо изученных примеров трансцитоза является проникновение некоторых материнских иммуноглобулинов через клетки кишечного эпителия новорожденного. Материнские антитела с молоком попадают в организм ребенка. Антитела, связанные с соответствующими рецепторами, сортируются в ранние эндосомы клеток пищеварительного тракта, затем с помощью других пузырьков проходят сквозь эпителиальную клетку и сливаются с плазматической мембраной на базолатеральной поверхности. Здесь лиганды освобождаются от рецепторов. Затем иммуноглобулины собираются в лимфатические сосуды и попадают в кровоток новорожденного.
Рассмотрение механизмов всасывания с точки зрения отдельных групп веществ и соединений будут представлены в одном из следующих номеров журнала.

Работа поддержана грантом РФФИ 09-04-01698

Список литературы:
1. Метельский С.Т. Транспортные процессы и мембранное пищеварение в слизистой оболочке тонкой кишки. Электрофизиологическая модель. – М.: Анахарсис, 2007. – 272 с.
2. Общий курс физиологии человека и животных. – Кн. 2. Физиология висцеральных систем / Под ред. А.Д. Ноздрачева. – М.: Высшая школа, 1991. – С. 356–404.
3. Membrane digestion. New facts and concepts / Ed. A.M. Ugolev. – M.: MIR Publishers, 1989. – 288 p.
4. Tansey T., Christie D.A., Tansey E.M. Intestinal absorption. – London: Wellcome Trust, 2000. – 81 p

статья взята с сайта Русского журнала Гастроэнтерологии, Гепатологии, Колопроктологии

Источник