Для оценки характера перестроек ферментно-транспортных систем тонкойкишки при гипокинезии

5.1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Для оценки характера перестроек ферментно-транспортных систем тонкой кишки при гипокинезии необходимо было провести анализ изменений на различных этапах действия фактора, рассмотреть роль кишечных желез в процессе адаптации пищеварительной системы к гипокинезии, изучить саморегулирующую деятельность пищеварительной системы в распределении активности ферментов и выявить те регуляторные механизмы, которые имеют ведущее значение в генезе патологических изменений.
У высших животных и человека процессы ферментативного гидролиза полимеров и переход к процессам всасывания наиболее интенсивно осуществляются в тонкой кишке и ее начальном отделе — двенадцатиперстной кишке. Именно в тонкой кишке расщепляется до 80% всех пептидных и глюкозидных связей и до 55% триглицеридов [Уголев А. М., 1963, 1978; Borgstrom В., 1957; Beekem N. L., Norman M., 1964; Hugh F. J., Kim J. В., 1978]. В последние десятилетия были обнаружены новые, неизвестные ранее механизмы деградации пищи, существенно изменившие представления о гидролитических процессах в желудочно-кишечном тракте.
Согласно современным представлениям, гидролиз пищевых веществ осуществляется тремя основными путями пищеварения: полостным, мембранным и внутриклеточным.
Полостное пищеварение. Начальные этапы гидролиза пищевых нутриентов (углеводы, белки, жиры) происходят в полости желудочно-кишечного тракта и связаны с деятельностью ферментов, секретируемых пищеварительными железами в пищеварительные полости. Этот тип пищеварения характеризуется как полостное пищеварение [Разенков И. П., 1948; Павлов И. П., 1951; Уголев А. М., 1963, 1972, 1985; Шлы-гин Г. К., 1967; Semenza С, 1968; Faufel К., 1969; Jennigs J., 1972; Holdsworth С. В., Siladen С. F., 1979]. Гидролитические процессы в полости тонкой кишки продолжают процессы пищеварения, начатые в полости желудка, где происходит пищеварительная обработка пищи; денатурация белков, расщепление надмолекулярных комплексов и крупных молекул. В полость кишки поступают секрет поджелудочной железы » желчь, резко меняющие рН желудочного химуса и обеспечивающие вместе с кишечным соком дальнейший гидролиз пищи. В целом начальные стадии пищеварения следует характеризовать как комплексный процесс, состоящий из эффективной обработки пищи ферментами организма и индуцированного-аутолиза [Уголев А. М., 1984, 1985].
Основой современной модели пищеварения является представление о деградации веществ в двух реакционных зонах: в жидкой фазе энтеральной среды и в зоне щеточной каймы энтероцитов. В последние годы большое внимание уделялось изучению состава и функциональных свойств энтеральной среды [Гальперин Ю. М. и др., 1980, 1982; Лазарев П. И., Иванова Т. 3., 1982; Азаров Я. Б., 1984; Гальперин Ю. М., 1985]. Отмечена гетерогенность энтеральной среды, указаны существенные для ферментно-мембранного взаимодействия следствия этой гетерогенности [Шлыгин Г. К., 1974; Лазарев П. И., Иванова Т. 3., 1982]. Исследованиями последних лет в энтеральной среде обнаружены макроскопические структуры, содержащие ферменты. Такими структурами являются гелевые флоккулы эндогенной фазы химуса, образующиеся в двенадцатиперстной кишке при смешивании желудочного содержимого с дуоденальным соком [Гальперин Ю. М. и др., 1980; Руден-ская М. В. и др., 1981; Медкова И. Л. и др., 1983]. Гелевые структуры эндогенной плотной фракции химуса могут обогащаться ферментами как при включении фермента в структуру геля наряду с остальными белками, образующими его структуру, так и в результате избирательной адсорбции фермента на сформированную поверхность плотной фазы химуса [Иванова Т. 3. и др., 1981]. На поверхности пищевых частиц также происходит сорбция ферментов вследствие взаимодействия иммобилизованных на поверхности частиц субстрата и ферментов жидкой фазы энтеральной среды [Митин И. Е., 1985]. Со-любилизирующиеся с поверхности пищевых частиц субстраты оказываются в реакционной зоне плотной фазы химуса. Диффузия субстратов через объем плотной фазы в жидкую сопровождается их гидролизом. Жидкая фаза также является реакционной зоной, в которой происходит гидролиз питательных веществ [Гальперин Ю. М., Лазарев П. И., 1985].
Мембранное пищеварение. В конце 50-х годов А. М. Уголев описал новый тип пищеварения, названный им контактным,    пристеночным,    а    впоследствии    мембранным (Уголев A.M., 1960, 1961, 1963, 1967]. Мембранное пищеварение происходит благодаря наличию на поверхности плазматической мембраны кишечных клеток слоя ферментов, осуществляющих при контакте с пищевыми веществами их гидролитическое расщепление. Выдвинутая автором теория мембранного пищеварения послужила поводом для фундаментального исследования роли поверхности эпителия кишки высших животных в осуществлении заключительных стадий гидролиза пищевых веществ.
Мембранное пищеварение осуществляется как с помощью сорбированных экзогидролаз поджелудочной железы, так и собственно кишечных ферментов — эндогидролаз. Ферменты мембранного пищеварения фиксированы определенным образом по отношению к мембране и водной фракции. Мембранная -локализация ферментов обеспечивает возможность образования ферментно-транспортных систем, тем самым связывая гидролиз и всасывание в единый процесс [Уголев А. М., Иезу-итова Н. Н., 1985].
Основной структурной клеткой, реализующей комплекс пищеварительных функций, является кишечная клетка — энтеро-цит. Этому способствует организация апикальной мембраны энтероцита, обладающей специальными выростами — микроворсинками [Коммисарчик Я. Ю., Уголев А. М., 1970; Holt J. H., Miller D., 1961; Porteous J. W., Clark В., 1965; Creamer В., 1974; Kenny A. I., Booth A. G., 1978; Bayer R. С et al., 1981; Parsons D. S., 1983]. На поверхности энтероцита расположено 2000—4000 микроворсинок, увеличивающих транспортную поверхность кишки в 30—40 раз [Уголев А. М., 1972; Wilson Т. Н., 1962; Creamer В., 1974]. Плазматическая мембрана микроворсинок имеет характерную трехслойную структуру. Поверхность мембраны покрыта многочисленными извилистыми нитями мукополисахаридной природы. Эти нити, синтезируемые самой эпителиальной клеткой и являющиеся ее интегральной частью, создают примембранный слой— гликокаликс [Комиссарчик Я. Ю., Уголев А. М., 1970; Елецкий Ю. К-, Цибульский А. Ю., 1979; Ito S., 1964, 1965; Revel J., Ito S., 1967; Forstnen G., 1971; Johnson C. F., 1969; Chapman D., 1974; Trier J. S., Madara J., 1981; Egberts H. J. et al., 1984]. Гликокаликс препятствует поступлению в щеточную кайму крупных частиц пищи и бактерий. Кроме того, он участвует в иммунологических реакциях клеточной поверхности, в процессах адсорбции и адгезии. Одним из наиболее важных свойств гликокаликса является его способность адсорбировать различные ферменты поджелудочной железы. В зоне гликокаликса могут находиться и собственно кишечные ферменты, в частности щелочная фосфатаза, некоторое количество дипептидаз и трипептидаз    [Уголев А. М. и др.,    1978;   Кушак Р. И. и др., 1981; Friedrich M., 1980]. Гликокаликс обладает пурификатор-ной функцией, которая заключается в очистке пористого реактора щеточной каймы при периодическом сбрасывании гликокаликса в полость кишечника [Комиссарчик Я- Ю., Уголев А. М., 1970; Масевич Т. Н. и др., 1982]. Гликокаликс участвует в осуществлении ряда функций, непосредственно связанных с мембранным пищеварением и всасыванием [Комиссарчик Я. Ю., Уголев А. М., 1970; Уголев А. М., 1970, 1972; Елецкий Ю. К., Цибульский А. Ю., 1979; Johnson С. F., 1969].
Говоря о мембранном пищеварении, имеют в виду так называемую толстую мембрану, состоящую из трехслойной плазматической мембраны и гликокаликса [Уголев А. М., 1972].
Специальная структурная организация энтероцитов обеспечивает эффективное выполнение ими пищеварительно-транс-портных функций в тонкой кишке. Некоторые особенности мембранного пищеварения (структурная и функциональная связь с процессами всасывания, наличие пищеварительной цепочки, связывающей процессы полостного и мембранного гидролиза, стерильность мембранного пищеварения, его роль как барьерного механизма) обусловливают высокую эффективность этого типа пищеварения в осуществлении заключительных этапов ассимиляции пищевых веществ в организме [Уголев А. М., 1972; Уголев А. М., Смирнова Л. Ф., 1977; Matthews D. М., 1972].
В исследованиях последних лет при электронной и сканирующей [микроскопии выявлена зона пристеночного пищеварения, предшествующая мембранному. Р. А. Бродский и соавт. (1982), И. А. Морозов (1980, 1982) показали, что люминарная поверхность слизистой оболочки тонкой кишки покрыта слоем слизи. В этом слое обнаружены панкреатические и собственно кишечные ферменты [Гальперин Ю. М. и др., 1982; Медко-ва И. Л., 1983]. Слой пристеночных слизистых наложений, морфологически связанный с ультраструктурами поверхности слизистой оболочки, является зоной, ферментный аппарат которой может частично обеспечивать деградацию поли- и оли-гомеров питательных веществ [Вазина А. А. и др., 1984]. Слою слизистых наложений приписывается защитная, смазывающая функция, а также роль активного неспецифического химического барьера. Обнаружение в кишечной слизи активных ферментов выдвинуло ее на первый план в роли пищеварительного барьера, завершающего гидролиз питательных веществ перед их попаданием на мембраны эпителиоцитов. Важная роль слизи в транспорте веществ и иммобилизации в ней гидролитических ферментов обусловливает постоянный интерес к ее химическому составу, молекулярной структуре    и    физическим свойствам [Бродский Р. А. и др., 1983; Гальперин Ю. М., Лазарев П. И., 1985; Азаров Я- Б., Лазарев П. И., 1986; Бурав-цев В. Н. и др., 1986; Лазарев П. И., 1986; Кривова Н. А.г Гриднева В. И., 1986; Питран Б. В. и др., 1986; Allen A., Pearson J. Р., 1980; Allen А., 1981].
Внутриклеточное пищеварение. После открытия De Duve (1963) субклеточных структур — лизосом, осуществляющих интрацеллюлярный гидролиз белков, существенно расширились представления о процессах внутриклеточного пищеварения. Этот процесс характеризуется тем, что ферментативная обработка пищевых субстратов осуществляется после их проникновения внутрь клетки. Необходимость проникновения через мембрану энтероцитов ограничивает возможности внутриклеточного пищеварения и делает его эффективным в отношении соединений небольшого размера [Уголев А. М., 1961, 1963, 1967, 1972, 1985; Шлыгин Г. К., 1967; Коштоянц X. С, 1970; Miller D., Crane R. К., 1961, 1963; Jennings J. В., 1972; Holdsworth С. D., Sladen G. F., 1979; Desje-ux J. F. et al., 1984]. Внутриклеточное пищеварение может осуществляться при пиноцитозе и эндоцитозе. Пиноцитоз является особым типом пищеварения, характерным для раннего постнатального периода развития организма, при котором происходит усвоение относительно крупных по своему размеру молекулярных комплексов без предварительного расщепления [Хейсин Е. М., 1965; Гайлите Б. Е., Андрушайте Р. Е., 1966; Куваева И. Б., 1978; Мазо В. К. и др., 1982; Clark S. L., 1961; Platt В. S., 1961; Saundes S. J., Isselbaacher К. J., 1966; Hemmings C, 1979; Gardner M. L., 1984; Silk D. B. et al., 1985].
В последние годы получили дальнейшее развитие представления о возможности всасывания пищевых веществ при помощи эндоцитоза, при котором происходит впячивание участков плазматической мембраны и превращение их в везикулярную внутриклеточную структуру.
Мембранный гидролиз продолжает осуществляться внутри эндоцитозных везикул в процессе транспорта нутриентов через эпителиальную клетку, т. е. речь идет о внутриклеточном эндо-везикулярном мембранном пищеварении [Морозов И. А. и др., 1985, 1986].
За последние годы накопился большой материал о проникновении во внутреннюю среду организма негидролизованного белка и крупных пептидов, не потерявших биологической специфичности [Мазо В. К. и др., 1982, 1985; Шатерников В. А., Мазо В. К., 1986; Matthews D. М., 1972; Adibi S. A., Morse Е. L'., 1977; Yaung G. P. et al., 1981; Jardner M. L., 1984; Zucco J. E., De Angelis R. C, 1985.