За что отвечает кишечник: Рекомендации по питанию для людей с синдромом короткого кишечника

Содержание

Исследование кишечного иммунитета сотрудниками МГУ, опубликованное в Science, показало, почему не работают некоторые лекарства

Кишечник не только переваривает пищу, но и защищает организм с помощью антител и целой армии полезных бактерий — кишечной микрофлоры. Ученые из МГУ открыли роль небольшой молекулы в регуляции кишечного иммунитета, которая противоречит принятым на сегодняшний день схемам.

Уже давно было показано, что кишечник — это не только орган пищеварения, но и часть иммунной системы, которая защищает организм от бактерий, вирусов и других напастей, например раковых опухолей. Важный элемент функционирования кишечного иммунитета описали исследователи из Московского государственного университета (НИИ физико-химической биологии им. А.Н.Белозерского и кафедра иммунологии биологического факультета МГУ ) и Института молекулярной биологии РАН им. Энгельгардта РАН в сотрудничестве с коллегами из Немецкого центра изучения ревматоидного артрита и других научных центров Германии, Швейцарии, Франции и США.

Результаты их работы опубликованы 6 декабря в журнале Science .

Кишечный иммунитет обеспечивает защиту организма от различных патогенов, в частности за счет того, что в кишечнике вырабатываются антитела – иммуноглобулины А. Недавно были открыты лимфоидные клетки врожденного иммунитета, которые участвуют в развитии лимфоидных органов и регуляции иммунитета, эти клетки есть и в слизистой оболочке кишечника.

Эти же клетки синтезируют большое количество разнообразных белков-цитокинов. Цитокинами называют небольшие молекулы, которые передают клеточные сигналы и тем самым регулируют различные процессы. Таких веществ известно уже около ста, но для многих из них не до конца понятен молекулярный механизм работы.

Биологи из МГУ и РАН открыли новую роль одного из них — лимфотоксина-альфа.

«Мы нашли его новую функцию, которая по целому ряду факторов является парадоксальной, — говорит Сергей Недоспасов, заведующий кафедрой иммунологии биологического факультета МГУ, руководитель исследования. — Она связана с регуляцией иммунитета в кишечнике. Причем сделанное Андреем Кругловым открытие во многом противоречит принятой на сегодня схеме».

Исследователи работали с уникальными лабораторными мышами, созданными в лаборатории профессора Недоспасова почти 10 лет назад. Это генетически модифицированные мыши, у которых только определенные виды клеток не производят лимфотоксин. Ученые создали их с использованием технологии эмбриональных стволовых клеток . «Этот подход называется «обратной генетикой» — мы тонко меняли в отдельных клетках этих мышей функцию гена лимфотоксина», — объясняет Недоспасов.

06 сентября 13:48

Лимфотоксин синтезируется в двух формах — свободной растворимой и связанной с мембраной лимфоидной клетки. Их роль в кишечном иммунитете различна, при этом про роль растворимого лимфотоксина до сих пор ничего не было известно. Теперь ученые установили, что растворимый лимфотоксин (альфа) контролирует продукцию IgA в слизистой оболочке путем регуляции привлечения Т-клеток в кишечник. Т-клетки — это лимфоциты, которые играют очень важную роль в приобретенном иммунном ответе, в частности распознают и уничтожают клетки, несущие чужеродные антигены. Кроме того, они помогают

В-клеткам производить антитела. В то же время мембраносвязанный лимфотоксин (бета) обеспечивает независимый от Т-клеток кишечный иммунитет.

Недавно было выяснено, что уровень IgA в кишечнике регулирует состав бактериальной кишечной микрофлоры. И эта функция, как показали ученые, зависит от лимфотоксина. Они секвенировали ДНК кишечной микрофлоры у мышей с отсутствующим геном лимфотоксина в лимфоидных клетках врожденного иммунитета и нашли, что она отличается по составу от микрофлоры обычных мышей.

Открытие ученых может иметь важные практические приложения для медицины.

Одно из широко используемых лекарств против аутоиммунных заболеваний, в частности против ревматоидного артрита — этанерсепт (Etanercept, он же энбрел (Enbrel)) блокирует лимфотоксин. И именно это лекарство неэффективно при лечении аутоиммунных заболеваний кишечника. «Не зная важной функции растворимого лимфотоксина в кишечнике, этому факту не давали должной оценки, — подчеркивает Недоспасов. — Хотя наши данные прямо не вскрывают причину, но тот факт, что речь идет о неизвестной ранее роли лимфотоксина именно в регуляции иммунитета кишечника, позволяет предположить, что мы на пути к разгадке. Если выяснится, что этанерсепт (энбрел) влияет на микробиоту пациентов, то это будет очень важным клиническим результатом».

Материал подготовлен отделом науки «Газеты.Ru» и МГУ в рамках сотрудничества с «Фестивалем науки».

6 необычных фактов о том, как кишечник влияет на всё тело

В кишечнике живут триллионы бактерий, которые взаимодействуют со всеми органами тела. В последние годы учёным стало понятно, какое влияние оказывает кишечник на наше самочувствие. Оказывается, пищеварительная система отвечает за здоровье многих органов — от кожи до почек. И похоже, что всё дело в бактериях.

1. Кишечник может испортить кожу

Сыпь, сухость, шелушение поражают кожу и портят внешний вид. Но при этом они указывают на проблемы с пищеварительной системой. Как и многие другие органы, кожа может реагировать на неполадки в кишечнике, и сыпь — самая распространённая реакция.

Дело в том, что экземы, покраснения и сыпь — это ответ иммунитета на то, что оказалось в нашем кишечнике. Чаще всего такой аллергический ответ вызывают определённые продукты. Достаточно исключить их из рациона, чтобы сыпь прошла.

А вот на акне, вопреки распространённому мнению, диета почти не влияет.

2. Кишечник влияет на работу мозга

Кажется, что мозг от кишечника не зависит. Но на самом деле эти органы взаимодействуют.

  • Клетки кишечника вырабатывают гормон серотонин, который влияет на многие процессы, а больше всего известен как гормон настроения.
  • Микрофлора кишечника участвует в выработке цитокинов — это белки иммунной системы, которые влияют в том числе и на мозг.
  • Микробы в кишечнике вырабатывают вещества, которые влияют на гематоэнцефалический барьер. Грубо говоря, это фильтр между мозгом и кровеносной системой, который защищает мозг от всего вредного, что находится в крови.

Сейчас проводятся исследования того, как микробы кишечника влияют на нервную систему. Это сложный процесс, который ещё не до конца изучен, но уже точно ясно: чтобы голова была ясной, нужен здоровый кишечник. Пока учёные ищут, как бы использовать эту связь с пользой для здоровья, мы можем подумать о себе и всё-таки начать каждый день есть салаты из свежих овощей, чтобы кишечник работал лучше.

3. Кишечник влияет на иммунитет

В кишечник каждый день с пищей поступает огромное количество чужеродных для нас белков и патогенов — веществ, которые могут вызвать заболевания. Поэтому кишечник приспособился к тому, чтобы эти самые вещества нейтрализовать как можно быстрее. В том числе для этого в нём живёт микрофлора.

Значительная часть иммунной системы находится собственно в кишечнике, поэтому работа пищеварительного тракта влияет на всё тело.

Плохо функционирующий кишечник может привести к астме, мигреням, аллергии и даже аутоиммунным болезням (это такие заболевания, при которых клетки иммунной системы атакуют свой же организм).

4. Кишечник влияет на почки

Почки и толстый кишечник помогают регулировать водно-солевой баланс в организме. Почки также занимаются очисткой тела от водорастворимых токсинов, которые могли попасть в кровь из кишечника или в результате жизнедеятельности бактерий в нашем желудочно-кишечном тракте.

Поэтому если слизистая кишечника повреждена, это может навредить почкам. Так случается, например, после приёма некоторых антибиотиков, из-за болезней вроде синдрома раздражённого кишечника. Когда слизистая работает плохо, количество вредных веществ, которые поступают в кровь из кишечника, растёт, значит, усиливается иммунный ответ. Всё это приводит к системному воспалительному процессу, который поражает в том числе и почки вплоть до развития хронической почечной недостаточности.

5. Кишечник влияет на здоровье печени

Как и почки, печень отвечает за очистку организма. Всё, что поступило в кровь из кишечника, окажется в печени.

Все вещества, включая гормоны, токсины, медикаменты и продукты распада, проходят через печень, чтобы вместе с желчью попасть в кишечник, откуда их проще удалить. Изменения в нормальной работе кишечника и в целостности кишечной оболочки могут привести к хроническим заболеваниям печени и даже к изменению её структуры, например фиброзам, при которых нормальная ткань органа заменяется неработающей соединительной тканью.

6. От кишечника зависит наш вес

Понятно, что вес зависит от того, что мы едим. Но и от бактерий в кишечнике, возможно, тоже. Чтобы мы смогли набрать вес, нам нужно больше питательных веществ. Пищу на эти вещества разделяет кишечник. В зависимости от того, каких бактерий в нём больше, он может перерабатывать больше или меньше съеденной пищи. Поэтому кормить нужно не только себя, но и бактерии.

Как помочь своему кишечнику

Полезные бактерии, про которые шла речь выше, — это пробиотики. Они живут у нас в кишечнике сами по себе в достаточном количестве. Но чтобы они хорошо работали, их нужно «подкармливать». Питательная среда для этих бактерий — пребиотики, продукты с растительными волокнами, благодаря которым микробиом остаётся здоровым.

Чтобы получить и то и другое, не надо накидываться на аптечные препараты. Нужно скорректировать диету по очень простым принципам:

  • Есть больше свежих овощей.
  • Перекусывать натуральным йогуртом и кефиром.
  • Полюбить ферментированные закуски: квашеную капусту или кимчи.
  • И всё это — вместо сахара и рафинированных углеводов, какие есть, например, в пшеничном хлебе.

Выяснено, как кишечник связан с мозгом

Сотрудники Иллинойсского университета в Урбана-Шампейне обнаружили, что мозг и кишечник, особенно его часть, называемая тонкой кишкой, связаны между собой с помощью специальных нейронов. Благодаря этому орган пищеварения может посылать сигналы в мозг, а мозг — отправлять «указания» кишечнику. О своем исследовании авторы сообщили в журнале Autonomic Neuroscience: Basic and Clinical.

Неудивительно, что мозг реагирует на сигналы в кишечнике, инициируя моторные функции, связанные с пищеварением. Направляемые стволом головного мозга, эти основные биологические действия в значительной степени автоматизированы. Но что, если на сам мозг — его мыслительный и эмоциональный центры — также влияют сигналы из кишечника?

Чтобы выяснить это, авторы новой работы решили построить карту нейронных связей. Для этого они ввели нейротропные вирусы в двенадцатиперстную кишку крыс и проследили их движение от нейрона к нейрону вдоль блуждающих и спинномозговых нервов и по всему головному мозгу. Идея ученых заключалась в том, что движение вируса имитировало прохождение нормальных сигналов через нейроны от кишечника к головному мозгу и обратно. В результате авторы обнаружили множество связей в области ствола и заднего мозга, которые участвуют в ощущении и управлении органами тела. Это не стало большим сюрпризом для исследователей. Однако, когда вирусы продвинулись дальше, в те части мозга, которые обычно считаются эмоциональными центрами или центрами обучения, авторы удивились.

Исследование представляет собой первую полную карту нейрональных связей между тонким кишечником и всем мозгом. Вовлечение когнитивных и эмоциональных центров может помочь выяснить, как высший мозг иногда игнорирует наше чувство сытости. Результаты исследования также дают пищу для изучения взаимосвязи между депрессией и расстройствами пищеварения, а также многих других областей науки.

Кроме самой карты, ученые выяснили интересные особенности нейронов, передающих сигналы от органов пищеварения к мозгу. В большинстве систем организма сигналы от органа к мозгу передаются одним типом нейронов (например, сенсорными), а информация в обратном направлении идет с помощью другого типа (например, двигательных) этих клеток. Но в ходе этого исследования ученые обнаружили, что примерно половина нейронов, участвующих в передаче информации между мозгом и кишечником, может выполнять обе эти функции. То же самое ученые находили только один раз — при исследовании связи между жировой тканью и мозгом. Тогда биологи обнаружили, что те же 50% нейронов обладают возможностью «двусторонней коммуникации».

Кишечник, мозг и эмоции | Психология и психосоматика | Красота и здоровье

Кишечник часто называют «вторым мозгом». Между мозгом и нервной системой кишечника существует структурная и функциональная связь. Более того, кишечник и мозг нередко сравнивают, учитывая их некоторую внешнюю схожесть. Соединение мозга и кишечника через блуждающий нерв создает сложную взаимосвязь между этими органами – они постоянно обмениваются сообщениями.

Удивительно, но нейронов в кишечнике больше, чем в мозге! Да и нейромедиаторы (например, серотонин – «гормон счастья и хорошего настроения») кишечник синтезирует активнее. Благодаря этому он выполняет огромное число задач вне контроля ЦНС (центральной нервной системы).

Влияют ли стресс и «негативные» эмоции на состояние ЖКТ и процесс пищеварения? Однозначно! И многие даже не отдают отчета тому, в какой степени, как часто и долго происходит это влияние. А состояние экосистемы кишечника в свою очередь воздействует на работу мозга. Вот такой замкнутый круг.

Практически любая стрессовая ситуация в той или иной степени отражается на состоянии ЖКТ. Вспомните хотя бы об экзаменах в школе или институте – от страха, тревоги и волнений у многих начиналась так называемая «медвежья болезнь» (диарея). А как часто «скручивает» желудок или весь живот на почве каких-то неприятных переживаний? И эти ощущения сильно отличаются от «бабочек в животе» при трепетном волнении, приятном ожидании или влюбленности.

Стресс – важнейший механизм адаптации, тренировки организма. Он призван повышать сопротивляемость и защитные механизмы тела и психики, и задумывался природой как аварийный режим для экстренных случаев. Гормоны стресса – это «гормоны борьбы или бегства», именно так спасал себя человек от РЕАЛЬНОЙ опасности. Проблема же современного человека в том, что этот режим включается чаще, чем необходимо. Мы сами превратили свою жизнь в ежедневный, порой ежеминутный стресс.

Находясь в состоянии хронического стресса, у человека наступает физическое и психологическое истощение. Болезнь может проявить себя и после острого стресса, если он внезапный и переживается человеком трагично. В любом случае, в состоянии напряжения, борьбы, бегства и беготни(суеты) нормальное пищеварение НЕВОЗМОЖНО! Полноценное пищеварение возможно в состоянии расслабления. Это простая физиология и биохимия нашего тела. 

Если говорить о более тонких психосоматических моментах, то их очень много, и это невозможно разобрать даже в нескольких статьях (будем делать это постепенно). Часто звучит вопрос: «Почему сегодня так много психосоматики, ведь раньше такого не было». БЫЛО ВСЕГДА, и в древних медицинских системах связь эмоций и заболеваний подробно описана тысячи лет назад, просто актуальность растет, и некоторые причины я объяснила выше. 

Я постараюсь пока коротко, максимально простым языком рассказать о взгляде Традиционной Китайской Медицины (ТКМ).  

Селезенка/Поджелудочная железа в ТКМ отвечает за все пищеварение, транспорт веществ к органам и тканям. На тонком уровне она связана с Интеллектом, который отвечает за память, концентрацию внимания, размышления. Чрезмерные, бесплодные размышления, тревога повреждают Селезенку, что приводит к нарушениям пищеварения. Ничего не напоминает?? Постоянные «мыслемешалка» и внутренний диалог в голове, беспокойство и тревожность – бич современного человека, особенно живущего в мегаполисе.

Желудок легко повреждается избыточностью (как на физическом, так и ментальном уровне). Если у нас много мыслей, особенно навязчивых, и мы не можем с ними разобраться («переварить»), возникает тяжесть и боль в желудке как после переедания. Желудок также подвержен воздействию беспокойства, страха, связан с нашими границами. 

Тонкий кишечник — это место трансформации, здесь происходит разделение «чистого» от «мутного», «своего» от «чужого». Это касается как физических объектов (пища, травы, паразиты, микроорганизмы и пр. ), так и наших мыслей, эмоций. На физическом уровне «свое» проходит во внутреннюю среду и становится частью нашего тела. «Чужое» выводится из организма. 

То же самое происходит и на тонком уровне. При адекватном ПЕРЕВАРИВАНИИ мыслей, идей, эмоций, ситуаций мы УСВАИВАЕМ опыт и далее можем действовать в соответствии с этим. При несварении же получаем соответствующие симптомы со стороны тела. 

Уже в древних трактах была описана связь Тонкого кишечника с Сердцем (нашим эмоциональным центром) и Разумом. Сегодня научные исследования это подтверждают. 

«Мутное» и «чужое» должно покинуть тело и отправляется в толстый кишечник (на физическом уровне – формирование кала и дефекация). На уровне ментальном и эмоциональном – это способность отпускать, выводить груз или «грязь» прошлого. Проблемы толстого кишечника часто связаны с невозможностью избавиться от «грязи», примириться с крайне неприятными ситуациями, подлостью, простить (это субъективная оценка человека!).  

Печень играет крайне важную роль в нашей эмоциональной жизни.

Печень связана с такими эмоциями как гнев, раздражительность, но не только. Также она отвечает за планы, мечты, творческий потенциал.

Но и физическое неблагополучие Печени (ох, как же это актуально в современной действительности) влияет на психоэмоциональное состояние – недаром есть выражение «желчный человек». 

А еще наш живот – это сакральный центр, место сосредоточения силы, энергии и… интуиции. Недаром мы говорим: «Чую нутром». Но об этом в другой раз…

Как связаны болезни дыхательных путей и кишечник: неожиданные результаты исследований

Здоровье дыхательных путей может быть связано с кишечником. Недавно это доказали австралийские и американские ученые. Давайте разберемся, как связаны между собой эти органы и как можно облегчить болезни дыхательных путей с помощью заботы о кишечнике.  

Как связаны болезни дыхательных путей и здоровье кишечника

Ученые установили, что часто астма, хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) и респираторные инфекции наблюдаются у людей, которые имеют проблемы с кишечником. Например, воспаления или синдром раздраженного кишечника.В том же исследовании ученые объяснили эту зависимость: дыхательные пути и желудочно-кишечный тракт являются частью общей иммунной системы и составляют ось «кишечник-легкие». Состояние кишечника напрямую влияет на иммунитет и способность организма справляться с опасными микробами и вирусами. Поэтому, если работа кишечника нарушена, может пострадать и общий иммунитет. А это, в свою очередь, может спровоцировать обострения болезней дыхательных путей и частые простуды.

Благодаря этому открытию многие специалисты изменили свой подход к лечению болезней дыхательных путей и стали активно использовать в комплексной терапии дыхательных путей пробиотики

Какой пробиотик помогает кишечнику защищать иммунитет и снижать риск заболеваний дыхательных путей 

В кишечнике живут миллионы бактерий и микроорганизмов, которые выполняют разные функции — от обработки остатков еды до защиты иммунитета. За вторую функцию активно отвечает Lactobacillus plantarum DR7. Это в 2019 году обнаружили американские ученые. Было доказано, что применение этого штамма в терапии дыхательных путей может усиливать кишечный иммунитет и снижать длительность воспалительных процессов и частоту заболеваний легких.

Lactobacillus plantarum DR7 содержится в коровьем молоке, но человеку, живущему в городских условиях, его концентрации часто не хватает, чтобы обеспечить достаточную защиту иммунитета. Тем более что в старшем возрасте может появиться непереносимость лактозы, которая содержится в молочных продуктах. В таких случаях специалисты могут порекомендовать употреблять добавки с этим штаммом пробиотика. 

Организмы Lactobacillus plantarum DR7 обеспечивают целостность слизистой оболочки кишечника и подавляют болезнетворные бактерии, укрепляя иммунную  и дыхательную системы

Какой пробиотик выбрать, чтобы защитить кишечник и дыхательные пути

Пробиотический штамм Lactobacillus plantarum DR7 содержатся в препарате «Орвис Пробиотик» от Эвалар. Этот пробиотик создали специально для решения проблем с дыхательными путями через воздействие на кишечник. 

1 капсула пробиотика содержит 1 миллиард бактерий Lactobacillus plantarum DR7

«Орвис Пробиотик» способствует не только подавлению болезнетворных микробов и бактерий в кишечнике, но и образованию веществ, которые отвечают за наш иммунитет. Через стенки кишечника они всасываются в кровь, по сосудам поднимаются к дыхательным путям и защищают их от инфекций. 

В результате организму проще справиться с хроническими проблемами дыхательных путей и защититься от респираторных инфекций и вирусов. 

Микробиота кишечника как отдельная система организма

В настоящее время организм человека рассматривается с точки зрения симбиотических отношений с населяющим его сообществом микроорганизмов. Данное многокомпонентное сообщество, состоящее из бактерий, археев, вирусов, грибов и простейших, получило название «микробиота». Благодаря техническому прогрессу в последние два десятилетия появились новые методы, позволяющие изучать спектр микроорганизмов без проведения микробиологического культивирования, так как 90% микроорганизмов не культивируются в лабораторных условиях. Молекулярно-генетические методы дали возможность расширить наши знания о таксономическом составе микробиомов и их роли в организме человека. Совокупность новых знаний о микробиоте кишечника позволяет рассматривать ее как отдельный орган или систему организма, связанную функционально с другими системами и играющую огромную роль в поддержании гомеостаза.

Согласно уточненным подсчетам, общая масса микробиоты человека составляет приблизительно 0,2 кг [1]. В организме человека содержится порядка 3,8·1013 бактерий, что равно количеству собственных клеток организма. В организме человека выделяют несколько биотопов, имеющих микробное население.

В совокупном геноме кишечных микроорганизмов, метагеноме, насчитывается порядка 10 млн генов, что превосходит человеческий геном по объему более чем в 100 раз [2]. Следует отметить, что микробиоте свойственна функциональная избыточность — многие из генов в метагеноме являются аналогами, содержащимися в геномах бактерий различных видов, поэтому реальное метаболическое превосходство несколько ниже [3].

Микробиота желудочно-кишечного тракта представляет собой сложнейшую микробную экосистему. Количество микробных клеток и видовое разнообразие различных отделов желудочно-кишечного тракта сильно различаются.

Желудочно-кишечный тракт наиболее населен микроорганизмами. Полость рта заселяется бактериями сразу после рождения и у взрослого человека может включать порядка 230 родов и более 600 различных видов бактерий [4]. Микробиота полости рта представлена в основном бактериями рода Streptococcus, Veillonella, Selenomonas, Gemella, Fusobacterium и Prevotella [5]. Микробиота пищевода характеризуется уникальным таксономическим составом с преобладанием стрептококков и превотелл [6]. Нормальную микрофлору желудка составляют Streptococcus, Helicobacter, Clostridium, Lactobacillus и Veillonella [7]. Микробные сообщества также населяют желчный пузырь. В микробиоте желчного пузыря преобладают типы Proteobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes и Actinobacteria [8]. На таксономический состав и разнообразие микробиоты желчи влияют пол, гельминтная инвазия, болезни печени и общее состояние желчевыводящей системы [9].

Однако наиболее важным биотопом человеческого организма является кишечник, в состав которого входит более 700 родов бактерий и 2500 различных видов микроорганизмов [10]. Сходство с системой или тканью организма создает специфическая структура пристеночного геля, в котором бактерии располагаются в строгой последовательности на расстоянии, равном размеру микробной клетки, и группируются в отдельные функциональные группы. Химус и слизистый слой являются питательным субстратом для бактерий. Роль соединительной ткани выполняет гликокаликс; он является сорбентом-катализатором, на котором происходит связывание нутриентов и их последующее химическое превращение с участием ферментов. Одновременно гликокаликс играет защитную роль, обеспечивая адгезию токсинов, антигенов, антител. Скопление бактерий и их метаболитов в гликокаликсе способствует созданию микроколоний эубиотической флоры. К поверхности гликокаликса прилегает слой слизистого геля толщиной 0,5—5 мм. Основным компонентом геля является муцин, который секретируется бокаловидными клетками. Слизистый гель рассматривается как сорбент с большой емкостью адгезии. Микрофлора, утилизирующая муцин, изменяет его физико-химические свойства и функциональные особенности структуры. Вновь образуемый гель плотно прилегает к гликокаликсу, имеет повышенную плотность, вязкость, нерастворим в воде. По мере продвижения в сторону просвета кишки и в процессе расщепления бактериями он утрачивает эти свойства, переходит в растворимую форму, вязкость его уменьшается — и он отторгается в просвет кишки, что указывает на процессы, идентичные процессам слущивания покровных эпидермальных тканей.

Вегетирующие микробные популяции, входящие в состав пристеночного микробиотопа, не расположены в геле диффузно, в виде биопленки, а образуют отдельные микроколонии, которые неравномерно расположены в толще слизи. Эти микроколонии состоят из сбалансированного набора содружественных членов [11].

Как и любая система организма, микробиота кишечника проходит определенные этапы развития и созревания. Ранее считалось, что плод в утробе матери не встречается с миром микроорганизмов, т. е. рождается полностью стерильным. Однако появились данные, опровергающие эту теорию. Проведенные исследования показали, что в плаценте, околоплодных водах, пуповинной крови, меконии имеются бактерии родов Enterococcus, Escherichia, Leuconostoc, Lactococcus, Streptococcus, Lactobacillus, Photorhabdus и Tannerella [12—16].

Но все же более активное заселение кишечника происходит после рождения. В этом процессе выделяют четыре последовательные временны́е фазы:

— 1-я фаза длится от момента рождения до 2 нед. Спектр микроорганизмов в этот период представлен в основном стрептококками и кишечной палочкой.

— 2-я фаза зависит от вида вскармливания и длится до введения в рацион прикорма. В этой фазе происходит заселение бифидобактериями и лактобактериями, а также в небольших количествах представителями родов Clostridium и Bacteroides.

— 3-я фаза начинается с момента введения прикорма и длится до завершения грудного вскармливания. В это время возрастает численность представителей рода Bacteroides. По мере увеличения в рационе доли твердой пищи и снижения доли грудного молока растет количество бактероидов и анаэробных грамположительных кокков (пептококков и пептострептококков).

— 4-я фаза начинается после окончания грудного вскармливания. Характеризуется относительной стабильностью микробного состава, который сохраняется в течение всей жизни индивида [17].

На формирование микробиоты кишечника большое влияние оказывают следующие факторы: способ родоразрешения, вскармливание, перенесенные заболевания, прием антибиотиков, особенности питания и условия жизни. Ряд исследований показывает, что кишечная микробиота при естественном родоразрешении представлена бактериями рода Escherichia coli и другими энтеробактериями, энтерококками и стафилококками. При оперативном родоразрешении новорожденный в первую очередь встречается с микрофлорой кожных покровов матери и медицинского персонала; это в основном бактерии рода Propionibacterium, Corynebacterium и Streptococcus [18, 19].

С конца первой недели жизни ребенка в кишечной микробиоте начинают доминировать строгие анаэробы (бифидобактерии, бактероиды и клостридии), которые подавляют аэробную флору [20]. У детей, рожденных путем кесарева сечения, формирование кишечной микробиоты происходит дольше и чаще обнаруживаются различные условно-патогенные микробы, такие как Clostridium difficile, Enterococcus, Klebsiella, Streptococcus, Haemophilus и Veillonella [20—22].

Несомненно, вскармливание также влияет на колонизацию микроорганизмов. При грудном вскармливании микробиота кишечника представлена в основном молочнокислыми бактериями, такими как Lactobacillus, Leuconostoc, Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus и Weissella, а также некоторыми полезными видами Bifidobacterium [23, 24].

Другие исследования показали, что у детей, получающих молочные смеси, в микробиоте преобладает анаэробная флора — Bacteroides и Clostridium [25].

Применение антибиотиков также оказывает существенное влияние на формирование кишечной микробиоты. Антибактериальная терапия уменьшает общее разнообразие микробиома, смещает состав микробиоты кишечника в сторону высокого содержания протеобактерий и низкого содержания актинобактерий [26].

Процесс формирования микробиоты происходит параллельно и в тесной взаимосвязи с этапами созревания иммунной системы. В старости разнообразие состава микробиоты и ее функционирование снижается [27].

Микробиоту кишечника с точки зрения сходства по составу можно разделить на энтеротипы — это устойчивые композиции микробиоты с определенным таксономическим составом. В 2011 г. многочисленная международная группа ученых из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL), используя метод 16S секвенирования РНК, идентифицировала из огромного количества бактерий, колонизирующих желудочно-кишечный тракт, три доминирующих рода микроорганизмов: Bacteroides, Ruminococcus, Prevotella. По мнению авторов [28], энтеротипы не связаны ни с особенностями питания человека, ни с его полом, возрастом или индексом массы тела, хотя данное исследование показало преобладание рода Clostridium у людей пожилого возраста. Однако в ходе последующих исследований три обособленных энтеротипа выявить повторно не удалось. Так, в исследовании G. Wu и соавт. [29] фактически подтверждено существование только двух кластеров, первый из которых представлял собой сочетание энтеротипа Bacteroides с энтеротипом Ruminococcus, поскольку отличительные признаки последнего были слабо выражены, а второй соответствовал энтеротипу Prevotella. При этом указанные энтеротипы были строго связаны с характером питания исследуемых лиц. Другое исследование, проведенное в Республике Корея, показало, что в микробиоте кишечника здоровых корейцев выделяется два энтеротипа: энтеротип 1 с преобладанием Bacteroides (42%) и энтеротип 2 с преобладанием Prevotella (58%) [30]. Энтеротип 3 (Ruminococcus) в данном исследовании не выявили. Кроме того, энтеротип 2 при этом ассоциировался с характером питания. Энтеротипы не коррелировали с такими показателями, как возраст, индекс массы тела, уровень артериального давления, уровень сахара в крови натощак, уровень общего холестерина и триглицеридов.

В российском метагеномном исследовании отмечалось разделение всех образцов на две группы: одну — с преобладанием рода Prevotella (аналог энтеротипа 2), другую — с преобладанием нескольких родов филума Firmicutes (аналог энтеротипа 3). Энтеротипа с преобладанием рода Bacteroides, соответствующего энтеротипу 1, выявить не удалось. Это может быть объяснено высоким уровнем потребления животных белков и жиров и меньшим уровнем потребления клетчатки [31].

В связи с этим предложенная теория не имела успеха в научном сообществе, тем не менее вопрос о возможности разделения микроорганизмов на категории остается открытым. В настоящее время преобладает мнение о том, что микробиота не поддается классификации, а правильнее говорить о непрерывном изменении состава микробиоты в популяции [32].

Таким образом, несмотря на противоречивые данные об энтеротипах, полностью исключить их наличие не представляется возможным. На наш взгляд, более перспективным является изучение метаболических взаимоотношений с организмом человека. Говоря о непрерывном изменении состава микробиоты, необходимо учитывать факторы, влияющие на спектр микроорганизмов, характер питания, возраст, применение лекарственных средств, перенесенные заболевания и прочее. Все это, безусловно, влияет на микробиоту нашего организма.

Как известно, орган — это часть тела, которая не только имеет определенную форму, строение, место расположения, но и выполняет несколько функций. Кишечная микробиота как орган выполняет ряд важных функций (см. рисунок). Основные функции микробиоты кишечника в организме. КЖК — короткоцепочечные жирные кислоты; NO — оксид азота; h3S — сероводород. КЖК — short chain fatty acids; NO — nitric oxide; h3S — hydrogen sulfide. В первую очередь кишечные микроорганизмы участвуют в процессе пищеварения, расщепляя неперевариваемые пищевые волокна растительного происхождения [33]. Наибольшими возможностями гидролиза углеводов обладают бактерии родов Bacteroides (крахмал, ксилан), Roseburia (крахмал, ксилан, олигосахариды), Ruminococcus (крахмал, целлюлоза), Bifidobacterium (олигосахариды), Faecalibacterium и Enterobacteria. Такие бактерии, как Akkermansia muciniphila, составляющие около 3% от общего числа бактерий микробиоты человека, способны переваривать муцин — основной гликопротеид мукозного слоя кишечника [34].

Продуктом данного процесса являются короткоцепочечные жирные кислоты (КЖК) — бутират, ацетат, пропионат и другие [35]. КЖК выполняют множество функций в организме, а с точки зрения пищеварения являются одним из главных субстратов, которым питаются колоноциты кишечной стенки человека [36].

В одном из российских исследований оценивались изменения метаболома сыворотки крови и показателей микробиоценоза кишечника у пациентов с язвенным колитом и целиакией. Авторами впервые показано статистически значимое повышение общего количества бутират-продуцирующих бактерий, играющих ключевую роль в энергетическом обеспечении кишечного эпителия [37].

Микробиота также участвует в трансформации желчных кислот, способствуя тем самым формированию мицелл, необходимых для переваривания жиров в кишечнике [38, 39].

Помимо этого, микробиота кишечника участвует в метаболизме липидов, подавляя ингибирование липопротеинлипазы в адипоцитах. Bacteroides thetaiotaomicron способствует гидролизу липидов, увеличивая экспрессию колипазы [40].

Спектр микроорганизмов обладает значительным потенциалом для гидролиза белков, утилизации и синтеза аминокислот. Многие представители микрофлоры кишечника, такие как Prevotella ruminicola, Butyrivibrio fibrisolvens, Megasphaera elsdenii, Mitsuokella multacidas, Selenomonas ruminantium и Streptococcus bovis, несут в геноме множество дипептидилпептидаз и дипептидаз. Основные механизмы катаболизма свободных аминокислот сводятся к декарбоксилированию и деаминированию. Продуктами бактериального гидролиза аминокислот являются азот и газы: водород, углекислый газ, метан и сероводород. Отдельные метаболиты могут быть включены в синтез бутирата, пропионата и ацетата, жирных кислот, органических кислот и так далее [41]. Потенциально микробиота способна гидролизовать все аминокислоты, но предпочтительными субстратами являются глутамин/глутамат, аспарагин/аспартат, лизин, аргинин, глицин, лейцин, валин и изолейцин [42].

Еще одной важной функцией кишечной микробиоты является секреторная функция. Кишечные бактерии синтезируют ряд витаминов и витаминоподобных веществ (витамины группы B, С, К, фолиевой, никотиновой кислот), которые используются как организмом человека, так и микроорганизмами [43]. Только кишечная палочка синтезирует 9 витаминов. Микробиота производит также нейроактивные вещества: норадреналин, серотонин, гамма-аминомасляную кислоту, оксид азота, сероводород [44—46]. Синтез гормонов и биологически активных веществ лежит в основе регуляторного действия микрофлоры на функции внутренних органов и центральной нервной системы [47]. КЖК в свою очередь выполняют регуляторную функцию. Бутират и пропионат влияют на генетическую экспрессию в клетках организма-хозяина, взаимодействуя с ферментом гистондеацетилазой и регулируя фосфорилирование гистонов [48].

Кишечные бактерии способны к синтезу антибактериальных веществ — бактериоцинов, а это необходимо для защиты организма от колонизации патогенными бактериями [49]. Например, КЖК, в частности бутират, оказывают противовоспалительный эффект на слизистую оболочку кишечника за счет супрессии активации NF-κB, что позволяет поддерживать физиологический уровень воспаления, необходимый для защиты от патогенной флоры [50]. К другим полезным качествам бутирата относится потенцирование секреции муцина, снижение pH кишечника, усиление фагоцитоза, укрепление межклеточных соединений в эпителии, что позволяет снижать проницаемость кишечной стенки для бактерий и нарушать бактериальную адгезию к ней [50—53].

КЖК являются единственными известными лигандами для рецептора GPR43, который участвует в регуляции воспаления посредством ингибирования аденилатциклазы и активации фосфолипазы С [54]. Активация данного рецептора рассматривается как один из механизмов взаимодействия макроорганизма и микробиоты, нарушение работы которого приводит к дисбалансу иммунитета и провоспалительному фенотипу [55].

Микробиота кишечника играет важную роль в поддержании иммунной системы человека. Как известно, слизистая оболочка кишечника обладает собственной лимфоидной тканью, известной как GALT (gut-associated lymphoid tissue), которая является одним из важных компонентов иммунной системы макроорганизма. В слизистой оболочке кишечника локализовано около 80% иммунокомпетентных клеток, 25% слизистой оболочки кишечника состоит из иммунологически активной ткани. Таким образом, кишечник можно рассматривать как самый большой иммунный орган человека. Микрофлора участвует в формировании как местного (активация продукции IgА, фагоцитарной активности), так и системного иммунитета. Само наличие бактерий оказывает постоянное антигенное тренирующее действие [56].

Следует также отметить, что иммунная система сама по себе эволюционировала в постоянном присутствии микроорганизмов. В результате этого даже наличие микрофлоры само по себе является одним из важнейших факторов, необходимых для становления иммунитета [57].

Кроме приведенных функций, известно также, что микробиота осуществляет взаимодействие с нервной системой человека. Данное взаимодействие рассматривается в рамках концепции «ось мозг — кишечник» (англ. Gut—Brain Axis) и заключается во взаимном влиянии в системе «микробиота — головной мозг», осуществляемом посредством секреции нейроактивных факторов, изменения напряжения иммунного ответа, регуляции работы кишечника, а также через n.vagus [58].

Ввиду активного участия микробиоты в физиологических процессах, протекающих в организме человека, ее тесной связи с иммунной системой и колонизацией бактерий человек часто рассматривается в качестве «суперорганизма», а микробиота — как квазиорган такого организма и неотъемлемая его часть [59].

Проведя обзор научной литературы, можно утверждать, что в организме нет ни одной функции, на которые бы не влияла микробиота кишечника тем или иным образом. На спектр микрофлоры большое влияние оказывают способ родоразрешения, вскармливание, перенесенные заболевания, прием лекарственных средств, характер питания и условия жизни.

Важным остается вопрос энтеротипов, но, вероятно, больший научный интерес представляет изучение метаболических взаимоотношений с организмом человека. Установлено, что наиболее распространенным спектром микроорганизмов обладает кишечник, в нем осуществляется гидролиз белков, жиров, углеводов, происходит образование короткоцепочечных жирных кислот, необходимых для нормального функционирования кишечной стенки. Нормальная микрофлора обеспечивает синтез многих макро- и микронутриентов (витаминов группы B, С, К, фолиевой, никотиновой кислот), синтез гормонов и биологически активных веществ, а также нейтрализует многие токсические субстраты и метаболиты. Кишечные бактерии способны вырабатывать антибактериальные вещества — бактериоцины, которые необходимы для защиты организма от колонизации патогенными бактериями. Микробиота кишечника также играет важную роль в поддержании иммунной системы человека; благодаря фагоцитарной активности и продукции IgА происходит формирование как местного, так и системного иммунитета.

Таким образом, микробиотоп кишечника имеет свойства органа или системы и отвечает всем требованиям, предъявляемым к системам. Это основные свойства (признаки) систем — целостность и делимость, наличие устойчивых связей, организация и эмерджентность.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflict of interest.

Сведения об авторах

Юдина Ю.В. — https://orcid.org/0000-0001-9813-6616; e-mail: [email protected]

Корсунский А.А. — https://orcid.org/0000-0002-9087-1656

Аминова А.И. — https://orcid.org/0000-0002-1951-6424

Абдуллаева Г.Д. — https://orcid.org/0000-0003-0991-4346

Продеус А.П. — e-mail: [email protected]

Автор, ответственный за переписку: Юдина Ю. В. — e-mail: [email protected]

Юдина Ю.В., Корсунский А.А., Аминова А.И., Абдуллаева Г.Д., Продеус А.П. Микробиота кишечника как отдельная система организма. Доказательная гастроэнтерология. 2019;8(4-5):36-43. https://doi.org/10.17116/dokgastro2019804-05136

Чем меня зацепил «Очаровательный кишечник» Джулии Эндерс • ImOrganic

До книги «Очаровательный кишечник», которая уже стала легендой, я добралась только сейчас. Проглотила её за несколько дней, переварила и скажу так: если вы её до сих пор не прочитали, сделайте это прямо сейчас.

Я давно слышала фразу «иммунитет находится в кишечнике», и у меня даже была возможность убедиться в этом, когда осенью я начала принимать комплекс про- и пребиотиков и впервые пережила холодный сезон без простуд и даже насморка. Однако до «Очаровательного кишечника» я и не задумывалась, насколько всё связано. Джулия Эндерс открыла мне целую вселенную — достаточно лишь положить руку на живот, чтобы прикоснуться к ней. Чем дальше я читала книгу, тем больше объяснений находила тому, что происходило со мной с детства.

С детства я легко ловила вирусные заболевания, мне даже поставили диагноз «хронический тонзиллит», и я «благополучно» жила с ним, пока несколько лет назад мне впервые не промыли миндалины. Помню, как в кабинете у отоларинголога я выплёвывала впрыснутый мне в горло раствор, с которым выходили жутко вонючие белые шарики. После этой процедуры проблем с горлом у меня не было пару лет, хотя вирусы я продолжала ловить регулярно.

Когда мне было восемь, однажды летним днём меня скрутило. Низ живота болел так, что я не могла разогнуться и лежала на кровати в позе зародыша. Осмотр показал воспаление аппендикса — пришлось оперативно удалять бесполезный (как я тогда думала) придаток слепой кишки.

Прошлой весной я слегла с сильнейшей ОРВИ. Высокая температура, боль в горле, заложенный нос, отсутствие голоса. Я просыпалась по ночам, от того что не могла дышать. Всё это продолжалось ДВА месяца: с вызовами врача, походами в поликлинику и в итоге антибиотиками, которые участковый терапевт назначила мне практически без осмотра.

Что объединяет все эти истории? Например, тот факт, что мне и в голову никогда не приходило связывать постоянные простуды с тем, что с восьми лет у меня отсутствует придаток слепой кишки. В книге же я нашла взаимосвязь между этими фактами.

Кишечник составляет 80% иммунитета и имеет больше нервных клеток, чем спинной мозг. Он влияет на память, отвечает за эмоции и настроение, формирует приступы страха и депрессии. Ах, и ещё он усваивает жизненно необходимые витамины и микроэлементы.

Простым и понятным языком Джулия Эндерс объясняет, как устроена пищеварительная система человека, что мы едим на самом деле, откуда берутся пищевые аллергии и непереносимости вроде целиакии и даже почему важно правильно сидеть на унитазе. Всё это она описывает в первой главе, но самое интересное впереди.

Из второй главы узнаём, как устроен «мозг» кишечника — его нервная система, и как он влияет на работу головного мозга и настроение. Оказывается, ещё Наталья Бехтерева предположила, что из всех внутренних органов кишечник, может быть, более всего связан с мозгом! Читаешь и понимаешь, чем обусловлены позывы в туалет накануне экзамена.

В кишечнике насчитывается около 100 биллионов бактерий — их вес составляет около двух килограммов.

Мир микробов во всём его многообразии раскрывается в третьей главе. Здесь Джулия Эндерс рассказывает о связи кишечной микрофлоры и иммунитета, роли микрофлоры, хороших и плохих бактериях (владельцам котиков читать обязательно!). Признаюсь, после этой главы желание сожрать ведро квашеной капусты, бахнуть стакан кефира или наброситься на соевый соус мне уже не казалось таким странным.

«Очаровательный кишечник» — одна из тех научно-популярных книг, которая несёт практическую пользу для здоровья. Во-первых, она помогает понять, что не стоит закидывать в себя всё подряд и злоупотреблять продуктами-пустышками. Во-вторых, в ней много полезных рекомендаций, которым нужно следовать и без рекомендации вашего лечащего врача (хотя консультацию с ним никто не отменял). Так что если вы до сих пор не связывали проблемы своего организма с кишечником, прочитайте книгу. Вполне вероятно, вы, как и я, найдёте в ней ответы на некоторые вопросы и поймёте, в каком направлении двигаться.


comments powered by HyperComments

Схема пищеварительной системы, органы, функции и многое другое

«Просто ложка сахара…» — поется в песне. Но что происходит с этим сахаром, когда вы его проглатываете? В самом деле, как вы вообще можете это проглотить? Ваша пищеварительная система совершает удивительные подвиги каждый день, съедаете ли вы двойной чизбургер или стебель сельдерея. Читайте дальше, чтобы узнать, что именно происходит с пищей, когда она проходит через вашу пищеварительную систему.

Что такое пищеварение?

Пищеварение — это сложный процесс превращения пищи, которую вы едите, в питательные вещества, которые организм использует для получения энергии, роста и восстановления клеток, необходимых для выживания.Процесс пищеварения также включает в себя создание отходов, которые необходимо устранить.

Пищеварительный тракт (или желудочно-кишечный тракт) представляет собой длинную извилистую трубку, которая начинается у рта и заканчивается анусом. Он состоит из ряда мышц, координирующих движение пищи, и других клеток, вырабатывающих ферменты и гормоны, способствующие расщеплению пищи. По пути другие «вспомогательные» органы, необходимые для пищеварения: желчный пузырь, печень и поджелудочная железа.

Путешествие пищи по пищеварительной системе

Остановка 1: рот

Рот — это начало пищеварительной системы, и, по сути, пищеварение начинается здесь еще до того, как вы откусите первый кусочек еды.Запах пищи заставляет слюнные железы во рту выделять слюну, вызывая слезотечение. Когда вы действительно пробуете пищу, количество слюны увеличивается.

Как только вы начинаете жевать и разбивать пищу на кусочки, достаточно мелкие, чтобы их можно было переварить, вступают в действие другие механизмы. Вырабатывается больше слюны. Он содержит вещества, в том числе ферменты, которые начинают процесс расщепления пищи в форму, которую ваше тело может усваивать и использовать. Больше пережевывайте пищу — это также помогает вашему пищеварению.

Остановка 2: Глотка и пищевод

Глотка, также называемая горлом, представляет собой часть пищеварительного тракта, куда поступает пища изо рта. От глотки ответвляются пищевод, по которому пища попадает в желудок, и трахея или дыхательное горло, по которому воздух поступает в легкие.

Акт глотания происходит в глотке частично рефлекторно и частично под произвольным контролем. Язык и мягкое небо — мягкая часть нёба — проталкивают пищу в глотку, закрывающую трахею.Затем пища попадает в пищевод.

Пищевод представляет собой мышечную трубку, отходящую от глотки и позади трахеи к желудку. Пища проталкивается через пищевод в желудок посредством серии сокращений, называемых перистальтикой.

Непосредственно перед входом в желудок находится важная кольцеобразная мышца, называемая нижним пищеводным сфинктером (НПС). Этот сфинктер открывается, чтобы позволить пище пройти в желудок, и закрывается, чтобы удерживать ее там. Если ваш НПС не работает должным образом, вы можете страдать от состояния, называемого ГЭРБ, или рефлюкса, которое вызывает изжогу и регургитацию (ощущение, что пища возвращается обратно).

Остановка 3: Желудок и тонкая кишка

Желудок представляет собой мешкообразный орган с прочными мышечными стенками. Помимо удержания пищи, он служит миксером и измельчителем пищи. Желудок выделяет кислоту и мощные ферменты, которые продолжают процесс расщепления пищи и превращения ее в жидкую или пастообразную консистенцию. Оттуда пища попадает в тонкий кишечник. Между приемами пищи неразжижаемые остатки высвобождаются из желудка и направляются через остальную часть кишечника для устранения.

Тонкая кишка, состоящая из трех сегментов: двенадцатиперстной, тощей и подвздошной, также расщепляет пищу с помощью ферментов, выделяемых поджелудочной железой, и желчи из печени. Тонкий кишечник является «рабочей лошадкой» пищеварения, так как именно здесь всасывается большинство питательных веществ. Перистальтика также работает в этом органе, перемещая пищу и смешивая ее с пищеварительными выделениями поджелудочной железы и печени, включая желчь. Двенадцатиперстная кишка в значительной степени отвечает за продолжающийся процесс распада, а тощая кишка и подвздошная кишка в основном отвечают за всасывание питательных веществ в кровоток.

Более техническое название этой части процесса — «подвижность», потому что она включает перемещение или опорожнение частиц пищи из одной части в другую. Этот процесс сильно зависит от активности большой сети нервов, гормонов и мышц. Проблемы с любым из этих компонентов могут вызвать различные состояния.

Пока пища находится в тонком кишечнике, питательные вещества всасываются через стенки и попадают в кровоток. То, что осталось (отходы), перемещается в толстую кишку (толстую кишку или толстую кишку).

Все, что находится выше толстой кишки, называется верхним отделом желудочно-кишечного тракта. Все, что ниже, относится к нижнему отделу желудочно-кишечного тракта

Остановка 4: толстая кишка, прямая кишка и анус

Толстая кишка (толстая кишка) представляет собой мышечную трубку длиной от пяти до семи футов, которая соединяет тонкую кишку с прямой кишкой. Она состоит из слепой кишки, восходящей (правой) ободочной кишки, поперечной (поперечной) ободочной кишки, нисходящей (левой) ободочной кишки и сигмовидной кишки, которая соединяется с прямой кишкой. Аппендикс представляет собой небольшую трубку, прикрепленную к восходящей ободочной кишке.Толстая кишка является узкоспециализированным органом, который отвечает за переработку отходов, чтобы дефекация (выведение отходов) была легкой и удобной.

Стул или отходы, оставшиеся после процесса пищеварения, проходят через толстую кишку посредством перистальтики сначала в жидком состоянии, а затем в твердой форме. Когда стул проходит через толстую кишку, вся оставшаяся вода всасывается. Стул хранится в сигмовидной (S-образной) кишке до тех пор, пока «массовое движение» не опорожняет его в прямую кишку, обычно один или два раза в день.

Обычно стулу требуется около 36 часов, чтобы пройти через толстую кишку. Сам стул в основном состоит из остатков пищи и бактерий. Эти бактерии выполняют несколько полезных функций, таких как синтез различных витаминов, переработка продуктов жизнедеятельности и пищевых частиц, а также защита от вредоносных бактерий. Когда нисходящая ободочная кишка наполняется калом, она опорожняет свое содержимое в прямую кишку, чтобы начать процесс выведения.

Прямая кишка представляет собой восьмидюймовую полость, соединяющую толстую кишку с анусом.Прямая кишка:

  • Получает стул из толстой кишки
  • Сообщает пациенту, что есть стул, который необходимо эвакуировать
  • Удерживает стул до тех пор, пока не произойдет эвакуация к мозгу. Затем мозг решает, можно ли выпустить ректальное содержимое или нет. Если это возможно, сфинктеры расслабляются, и прямая кишка сокращается, выталкивая свое содержимое. Если содержимое не может быть изгнано, сфинктеры сокращаются, а прямая кишка приспосабливается, так что ощущение временно исчезает.

    Анус является последней частью пищеварительного тракта. Он состоит из мышц, выстилающих таз (мышцы тазового дна), и двух других мышц, называемых анальными сфинктерами (внутреннего и внешнего).

    Мышца тазового дна создает угол между прямой кишкой и анусом, который препятствует выходу стула, когда он не должен выходить. Анальные сфинктеры обеспечивают точный контроль стула. Внутренний сфинктер всегда напряжен, за исключением случаев, когда стул попадает в прямую кишку. Он удерживает нас (не выпуская стул), когда мы спим или иным образом не осознаем присутствие стула.Когда у нас возникает позыв к дефекации (сходить в туалет), мы полагаемся на наш внешний сфинктер, который удерживает стул до тех пор, пока мы не сможем добраться до туалета.

    Вспомогательные органы пищеварения

    Поджелудочная железа
    Среди других функций поджелудочная железа является главным заводом пищеварительных ферментов, секретируемых в двенадцатиперстную кишку, первый сегмент тонкой кишки. Эти ферменты расщепляют белки, жиры и углеводы.

    Печень
    Печень выполняет множество функций, но две из ее основных функций в пищеварительной системе — вырабатывать и выделять важное вещество, называемое желчью, и перерабатывать поступающую из тонкой кишки кровь, содержащую только что всосавшиеся питательные вещества.Печень очищает эту кровь от многих примесей, прежде чем отправиться в остальные части тела.

    Желчный пузырь
    Желчный пузырь представляет собой мешок для хранения избытка желчи. Желчь, образующаяся в печени, попадает в тонкую кишку через желчные протоки. Если кишечнику это не нужно, желчь попадает в желчный пузырь, где ждет сигнала от кишечника о наличии пищи. Желчь служит двум основным целям. Во-первых, он помогает усваивать жиры в рационе, а во-вторых, выводит отходы из печени, которые не могут пройти через почки.

    Как пища продвигается по желудочно-кишечному тракту?

    Как пища продвигается по желудочно-кишечному тракту?

    Большие полые органы желудочно-кишечного тракта содержат слой мышц, который позволяет их стенкам двигаться. Движение стенок органов, называемое перистальтикой, продвигает пищу и жидкость по желудочно-кишечному тракту и перемешивает содержимое внутри каждого органа. Перистальтика выглядит как океанская волна, проходящая через мышцу, когда она сокращается и расслабляется.

    Пищевод

    Когда человек глотает, пища проталкивается в пищевод, мышечную трубку, по которой пища и жидкости передаются изо рта в желудок. Как только начинается глотание, оно становится непроизвольным и протекает под контролем пищевода и головного мозга. Нижний пищеводный сфинктер, кольцевидная мышца на стыке пищевода и желудка, контролирует прохождение пищи и жидкости между пищеводом и желудком. Когда пища приближается к закрытому сфинктеру, мышца расслабляется и пропускает пищу в желудок.

    ЖЕЛУДОК

    Желудок хранит проглоченную пищу и жидкость, смешивает пищу и жидкость с пищеварительным соком, который он производит, и медленно опорожняет свое содержимое, называемое химусом, в тонкую кишку. Мышцы верхней части желудка расслабляются, чтобы принять большие объемы проглоченного материала из пищевода. Мышца нижнего отдела желудка смешивает пищу и жидкость с пищеварительным соком.

    ТОНКАЯ КИШКА

    Мышцы тонкой кишки смешивают пищу с пищеварительными соками поджелудочной железы, печени и кишечника и проталкивают смесь вперед, чтобы способствовать дальнейшему пищеварению.Стенки тонкой кишки всасывают переваренные питательные вещества в кровоток. Кровь доставляет питательные вещества к остальным частям тела.

    ТОЛСТАЯ КИШКА

    Отходы пищеварительного процесса включают непереваренные части пищи и старые клетки слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта. Мышцы толкают эти отходы в толстую кишку. Толстая кишка поглощает воду и любые оставшиеся питательные вещества и превращает отходы из жидкости в стул. Прямая кишка хранит стул до тех пор, пока он не выталкивает стул из тела во время дефекации.

    Ссылки

    Процесс пищеварения: толстая кишка

    толстая кишка является одной из многих важных частей пищеварительного тракта. Это а ряд органов, который начинается ртом и заканчивается анусом, отверстием вашей прямая кишка.

    Еда то, что вы едите, проходит изо рта через пищевод в желудок.Это тогда идет из желудка в тонкий кишечник. Эти органы расщепляют пищу на кусочки. что твой тело поглощает и использует для получения энергии. К тому времени, когда пища, которую вы едите, достигнет вашего большого кишечник, большая часть пищеварения осуществляется. Толстую кишку также называют толстой кишкой а также толстая кишка.

    Работа толстой кишки состоит в том, чтобы всасывать воду, минеральные вещества и часть оставшихся питательные вещества из вашей пищи. Это превратит остаточные отходы в испражнения. Это также называется табуреткой. Ваша прямая кишка хранит стул до тех пор, пока вы не почувствуете необходимость есть опорожнение кишечника. Мышцы прямой кишки затем проталкивают стул через задний проход. и из твоего тела.

    Анатомия толстой кишки

    Ваш тонкая кишка соединяется с толстой кишкой в ​​нижней правой части живота (брюшная полость).Вся толстая кишка имеет длину около 5 футов. Он разделен на несколько сегменты:

    • Слепая кишка. Переваренная пища из тонкой кишки попадает в этот мешочек. Ваш аппендикс свисает с конца твоя слепая кишка.

    • По возрастанию двоеточие. Этот сегмент проходит вдоль правой стороны живота. Это о 9 дюймов в длину.

    • Печеночный изгиб. В верхней правой части вашего брюшной полости, под вашей печенью, эта часть толстой кишки поворачивает к осталось.

    • Поперечный двоеточие. Этот сегмент проходит через верхнюю часть живота справа налево.

    • Селезеночный изгиб. В левой верхней части живота, толстая кишка расположена под селезенка. В этом изгибе толстая кишка поворачивается вниз.

    • Нисходящая ободочная кишка.  В левой стороне живота, толстая кишка опускается примерно на 5 дюймы.

    • Ректосигмовидный двоеточие.  Эта часть имеет длину около 5 дюймов и ведет в прямую кишку.

    • Прямая кишка.  Эта часть ваш толстый кишечник хранит стул. Это примерно от 6 до 8 дюймов в длину и ведет к вашему заднепроходной канал.

    полость внутри толстой кишки известна как просвет. Его подкладка называется слизистая оболочка. Он имеет специальные складки и выступы, которые помогают ему поглощать питательные вещества. Слой из мышца (muscularis propria) поддерживает стенки толстой кишки.

    Роль бактерий

    Большинство бактерий, которые живут в вашем теле, а их миллиарды, живут внутри твой толстая кишка.Эти бактерии важны для пищеварения и поддержания большого кишечник здоров. Полезные бактерии, которые живут в толстой кишке, называются нормальными. Флора. Они помогают предотвратить размножение вредных бактерий и возникновение проблем. Немного люди дополнить свой рацион пробиотиками или йогуртом. Оба загружены здоровым бактериальные культуры, которые могут способствовать пищеварению.

    Бактерии также помогают расщеплять клетчатку.Это важная часть вашего рациона, которая способствует для здоровья пищеварительной системы, предотвращая запоры. Нормальная бактериальная флора также выделяет витамин К и витамин В, которые вы можете усвоить. Газ, который вы производите, является результатом трудолюбивой нормальной флоры толстой кишки.

    Советы для здорового толстого кишечника

    Проблемы, которые могут возникнуть с толстой кишкой, включают запор, воспаление, и рак.Ниже приведены некоторые общие советы, которые помогут поддерживать работу толстой кишки. хорошо.

    • Начните регулярный скрининг рака толстой кишки в возрасте 50 лет или когда ваш лечащий врач рекомендует. Это будет зависеть от вашей семейной истории.

    • Поддерживайте здоровый вес.

    • Регулярно делайте физические упражнения.

    • Включите в свой рацион много клетчатки, овощей, фруктов и цельнозерновых продуктов.

    • Избегайте обезвоживания и пейте много воды каждый день.

    • Сократите потребление красного мяса и переработанного мяса, такого как мясное ассорти, хот-доги и колбасные изделия.

    • Не кури. Употребляйте алкоголь только в умеренных количествах.

    Предупредительные признаки проблем с толстой кишкой могут включать следующее:

    • Изменение режима работы кишечника

    • Вздутие живота

    • Боль в животе

    • Запор

    • Диарея

    • Кровь в стуле

    Скажи своему лечащему врачу, если у вас есть какие-либо из этих симптомов.Лучший способ решить проблемы с вашей толстой кишкой, чтобы найти их как можно раньше.

    Регуляция свойств и функций кишечных эпителиальных клеток с помощью аминокислот

    Кишечные эпителиальные клетки (КЭК) выстилают поверхность кишечного эпителия, где они играют важную роль в переваривании пищи, всасывании питательных веществ и защите организма человека от микробов. инфекции и др.Дисфункция IECs может вызвать заболевания. На развитие, поддержание и функции IEC сильно влияет внешнее питание, такое как аминокислоты. Аминокислоты играют важную роль в регуляции свойств и функций МЭК. В данной статье мы кратко рассмотрели современные представления о роли аминокислот в регуляции свойств и функций МЭК в физиологическом состоянии, в том числе в гомеостазе МЭК (дифференцировке, пролиферации и обновлении), в структуре и функциях кишечного эпителиального барьера, и в иммунных реакциях.Мы также обобщили некоторые важные данные о влиянии добавок аминокислот (например, глютамина и аргинина) на восстановление функций IEC и кишечника при некоторых болезненных состояниях. Эти результаты будут способствовать нашему пониманию важной роли аминокислот в гомеостазе IEC и потенциально могут помочь определить новые мишени и реагенты для терапевтических вмешательств при заболеваниях, связанных с дисфункциональными IEC.

    1. Введение
    1.1. Пищеварительная система, строение и функции кишечника

    Организм человека имеет несколько уровней организации: клетки, ткани, органы и системы органов.Работая вместе, системы органов человека снабжают клетки организма необходимыми биологическими материалами, необходимыми им для функционирования, а также способствуют выведению отходов. Они также работают скоординировано, чтобы поддерживать температуру, pH и другие условия на оптимальном уровне для поддержания клеточных процессов. Пищеварительная система выполняет три основные функции: переваривание пищи, всасывание питательных веществ и выведение твердых пищевых отходов. К органам пищеварительной системы относятся органы, входящие в состав желудочно-кишечного (ЖКТ) тракта (т. g., пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник) и вспомогательные органы (например, печень, желчный пузырь и поджелудочная железа).

    Тонкий и толстый кишечник составляют основную часть желудочно-кишечного тракта. Расположенные в брюшной полости, они являются основным местом переваривания и всасывания питательных веществ из проглоченной пищи [1]. Тонкая кишка состоит из трех отделов: двенадцатиперстной, тощей и подвздошной [2]. Двенадцатиперстная кишка является первым и самым коротким отделом тонкой кишки. Он получает частично переваренную пищу из желудочного и поджелудочного секретов, содержащих пищеварительные ферменты; он играет важную роль в переваривании пищи.Тощая кишка лежит в средней части кишечника, соединяя двенадцатиперстную кишку и подвздошную кишку. Он содержит круглые складки и ворсинки для увеличения площади поверхности для поглощения мелких частиц питательных веществ, которые были ферментативно переварены в двенадцатиперстной кишке. Поглощенные питательные вещества затем попадают в печень через энтерогепатическую циркуляцию. Подвздошная кишка является третьим отделом тонкой кишки и содержит ворсинки, подобные ворсинкам тощей кишки. Подвздошная кишка поглощает витамин B12, желчные кислоты и другие оставшиеся питательные вещества, не абсорбированные тощей кишкой [2].Ворсинки отсутствуют в слепой кишке и толстой кишке (ободочной кишке).

    В поперечном сечении тонкая кишка состоит из четырех слоев: слизистого, подслизистого, мышечного и адвентициального [3] (рис. 1). Слизистая оболочка состоит из эпителиальных клеток, которые выделяют слизь в виде густой защитной жидкости. Основными функциями слизистой оболочки являются поглощение и транспортировка питательных веществ, сохранение влаги в тканях и защита организма от патогенов и инородных частиц [4]. Подслизистая оболочка представляет собой относительно тонкий, богатый коллагеном внеклеточный матрикс, который поддерживает слизистую оболочку и соединяет ее с мышечным слоем.Мышечный слой состоит из мышечной ткани; он отвечает за движения кишечника, такие как перистальтика [3]. Адвентиция представляет собой гладкотканную оболочку, состоящую из двух слоев мезотелия, висцеральной оболочки и париетального слоя. Адвентиция выделяет серозную жидкость [3].


    1.2. Свойства и функции кишечных эпителиальных клеток (IECs)

    IECs существуют как слой клеток, которые выстилают просветную поверхность кишечного эпителия. IEC постоянно заменяются каждые 4-5 дней в процессе обновления и миграции.Новые ИЭК продуцируются стволовыми клетками, расположенными в криптах у основания кишечных желез. Эти стволовые клетки дают начало предшественникам, которые дифференцируются в зрелые типы IECs по мере того, как они (за исключением клеток Панета) мигрируют вверх по оси крипта-ворсинка [5]. Состарившиеся ИЭК подвергаются апоптозу и выбрасываются в просвет кишечника. В кишечном эпителии присутствуют несколько типов клеток, включая энтероциты, клетки Панета, бокаловидные клетки и нейроэндокринные клетки (рис. 1).

    Энтероциты являются основным типом клеток кишечного эпителия. Они представляют собой простые столбчатые эпителиальные клетки и играют важную роль в абсорбции питательных веществ (например, ионов, воды, сахара, пептидов и липидов) и в секреции иммуноглобулинов. Бокаловидные клетки составляют около 10% всех ИЭК. Бокаловидные клетки выделяют слизь, которая смазывает прохождение пищи по кишечнику и защищает стенку кишечника от пищеварительных ферментов [6]. Клетки Панета обнаруживаются только в тонком кишечнике, особенно в подвздошной кишке [7]. Клетки Панета синтезируют и секретируют противомикробные пептиды и белки.Сообщалось, что клетки Панета могут непосредственно ощущать кишечные бактерии посредством активации клеточно-автономного MyD88-зависимого толл-подобного рецептора (TLR), запускающего экспрессию множества антимикробных факторов [8]. Клетки Панета — долгоживущие клетки; после дифференцировки из стволовых клеток они мигрируют вниз к основанию крипт. Нейроэндокринные клетки могут выделять кишечные гормоны или пептиды в кровоток при стимуляции, чтобы активировать нервные реакции [9]. Известно также, что нейроэндокринные клетки действуют как хеморецепторы, инициируя пищеварительные действия, обнаруживая вредные вещества и инициируя защитные реакции [10].

    Другие зарегистрированные типы клеток включают экзокринные клетки и эндокринные клетки. Экзокринные клетки располагаются в слизистой оболочке тонкой кишки; они секретируют слизь, пептидазу, сахарозу, мальтазу, лактазу, липазу и энтеропептидазу [9]. Эндокринные клетки секретируют холецистокинин и секретин. Их секреция в основном регулируется химусом: чем больше химуса, тем больше секреция [11].

    2. Аминокислоты регулируют свойства и функции МЭК
    2.1. Всасывание аминокислот в кишечнике

    По данным Национальной академии наук инженерной медицины, рекомендуемая норма потребления составляет 0,8 г белка на килограмм массы тела [12]. Большинство этих белков не могут быть поглощены человеческим организмом в их предварительно переваренном состоянии и должны быть преобразованы в аминокислоты до абсорбции [13]. Пищеварение описывает процесс, посредством которого сложные пищевые вещества превращаются в простые формы, которые могут усваиваться организмом.Переваривание белков начинается в желудке и заканчивается в кишечнике. Для переваривания белков важны три фермента: пепсин, трипсин и химотрипсин [14]. Кислая среда в желудке денатурирует белки и делает их доступными для протеолитического расщепления. Пепсин является основным протеолитическим ферментом желудка, где он превращает крупные белки в более мелкие пептиды. Частично переваренные пептиды попадают в тонкий кишечник, где подвергаются дальнейшей деградации активированными трипсином и химотрипсином. Трипсин и химотрипсин секретируются поджелудочной железой в виде неактивных форм и превращаются в активные формы при секреции в тонкий кишечник [14].Переваривание белков может дополнительно усиливаться протеазами, такими как аминопептидаза N. Аминопептидазы могут переваривать белки с амино-конца и образовывать отдельные аминокислоты или ди- и трипептиды [15].

    Всасывание аминокислот в основном осуществляется ИЭК посредством активного транспорта [16]. Эти IECs сильно поляризованы, с апикальной плазматической мембраной, обращенной к просвету кишечника. Поскольку существуют разные типы переносчиков, локализованных либо в апикальной, либо в базолатеральной мембранах, IECs могут транспортировать вещества в одном направлении через эпителий.На апикальной поверхности МЭК имеется более 7 типов переносчиков аминокислот [17, 18]. Один тип представляет собой транспортную систему Na + /аминокислота; он транспортирует аминокислоты из просвета кишечника в клетки. На серозной (базолатеральной) поверхности присутствуют по крайней мере 5 переносчиков аминокислот, которые могут транспортировать аминокислоты из клеток в интерстициальную жидкость [17] (рис. 2). Затем аминокислоты могут попасть в кровеносные сосуды для циркуляции. Непереваренные и неабсорбированные вещества попадают в толстую кишку.


    2.2. Аминокислоты регулируют пролиферацию и дифференцировку IEC

    Поддержание и рост кишечника зависят от количества питательных веществ в просвете. Высокое содержание питательных веществ вызывает увеличение количества клеток, длины ворсин и глубины крипт [13, 19, 20]. Кроме того, тип питательных веществ, по-видимому, способствует изменению морфологии и функций IEC. Недавнее исследование показало, что L-глутамин усиливает рост кишечных энтероцитов за счет активации сигнального пути мишени рапамицина (mTOR) у млекопитающих независимо от AMP-активируемой киназы (AMPK) [21].В другом исследовании было обнаружено, что пищевые добавки глютамина (1% L-глютамина, вес : вес) у поросят увеличивают экспрессию в кишечнике генов, необходимых для роста клеток и удаления оксидантов (120–124%), и снижают экспрессию генов, которые способствуют окислительный стресс и иммунная активация (34–75%) [22]. Было обнаружено, что диета с высоким содержанием белка повышает экспрессию генов, связанных с пролиферацией клеток и функцией химического барьера в толстой кишке крысы [23]. Это исследование показало, что диета с высоким содержанием белка увеличивает количество непереваренных пептидов, поступающих в толстую кишку, изменяет состав кишечной микробиоты и увеличивает ферментацию белка бактериями, что приводит к образованию многочисленных метаболитов, полученных из аминокислот [23].

    Также было обнаружено, что обработка раствором аминокислот (1,0 г/л треонина, 1,2 г/л валина, 1,1 г/л серина, 0,2 г/л тирозина и 1,6 г/л триптофана) увеличивала скорость пролиферации ИЭК в мыши подверглись облучению. Лечение увеличивало маркеры пролиферации (например, Ki-67, p-Erk, p-Akt и PCNA) и маркеры стволовых клеток (Lgr5+), снижало маркеры апоптоза (например, расщепленную каспазу-3) и повышало уровень белка натрия. – водородный обменник 3 (NHE3) и натрийзависимые переносчики глюкозы (SGLT1) в мембране щеточной каймы [24].У мышей, обработанных этим раствором аминокислоты, наблюдалось снижение парацеллюлярной проницаемости (уплотнение слизистого барьера), увеличение поглощения Na + и улучшение выживаемости при воздействии летальной дозы облучения всего тела. Результаты продемонстрировали, что лучшее всасывание электролитов и питательных веществ может быть, по крайней мере частично, связано с увеличением высоты ворсинок, вызванным раствором аминокислоты, и что внеклеточный путь киназы, регулируемой сигналом (ERK), в IEC активируется аминокислотой. решение [24].

    Пероральное введение L-глютамина (0,5%) поросятам-отъемышам увеличивает высоту ворсин и глубину крипт, снижает окислительный стресс, увеличивает скорость пролиферации IEC и снижает скорость апоптоза IEC [25]. В культивируемых эпителиальных клетках кишечника свиньи (IPEC-1) L-аргинин стимулировал скорость пролиферации и ослаблял гибель клеток, индуцированную липополисахаридом (LPS-) [26]. В механистическом исследовании авторы обнаружили, что лечение L-аргинином увеличивало относительные уровни белка фосфорилированного mTOR и фосфорилированной рибосомной протеинкиназы S6-1 и снижало относительные уровни белка TLR4 и фосфорилированного ядерного фактора каппа-легкой цепи-энхансера активированных В-клеток. NF-B) в клетках IPEC-1, обработанных ЛПС.

    2.3. Аминокислоты регулируют барьерные функции кишечного эпителия

    МЭК тесно связаны друг с другом в монослой комплексами межклеточных соединений. Эти межклеточные связи позволяют эпителию образовывать барьер, который отделяет внеклеточную жидкость на люминальной стороне клетки от жидкости на серозной стороне, а также предотвращает микробную инвазию в интерстициальные ткани [27]. Плотные контакты являются основной детерминантой барьерных свойств и функций кишечного эпителия.Плотные контакты предотвращают прямую диффузию малых молекул из просвета кишечника в интерстициальное пространство, а затем в кровеносные сосуды [28]. Нарушение структур плотных контактов из-за специфических белковых мутаций или аберрантной передачи сигналов может быть как причиной, так и следствием заболеваний [27].

    В последние годы исследования установили важную роль глютамина в регуляции функций белков плотных контактов (рис. 2). В клетках Caco-2 человека, классической модели для изучения барьерной функции кишечника, было обнаружено, что депривация глутамина или ингибирование глутаминсинтетазы значительно снижает трансэпителиальную резистентность и снижает экспрессию белков плотных контактов.Добавление глютамина восстанавливало фенотип барьерной дисфункции [29]. В другом исследовании авторы обнаружили, что депривация глютамина активирует фосфатидилинозитол-3-киназу (PI3-K)/Akt и снижает экспрессию белка плотных контактов клаудина-1, что приводит к нарушению барьерной функции (со снижением трансэпителиального электрического сопротивления и повышенная проницаемость) [30]. Сообщалось, что другие соединительные белки, такие как ZO-1, occludin и claudins, являются важными эффекторами регуляции плотных соединений, опосредованной актомиозиновым кольцом [31].В модели желудочно-кишечной инфекции у поросят, связанной с отъемом от груди, было обнаружено, что добавление глютамина (4,4% в весовом отношении) сохраняет барьерную функцию кишечного эпителия в дистальном отделе подвздошной кишки поросят во время инфекции [32]. При воздействии E. coli уровни экспрессии клаудина-1 и окклюдина снижались у контрольных животных, но не у поросят, получавших глутамин. Исследование показало, что добавление глютамина было полезным для смягчения тяжести инфекции, вероятно, за счет снижения реакции цитокинов слизистой оболочки и сохранения барьерной функции кишечника [32].При пероральном приеме глютамина у крыс с повреждением кишечной ишемии-реперфузии (ИР) наблюдалось значительное увеличение массы тощей и подвздошной кишки и слизистой оболочки, а также высоты ворсинок и глубины крипт по сравнению с крысами, не получавшими ИР [33]. Добавление глутамата (2%) продемонстрировало положительное влияние на показатели роста свиней, которых кормили зараженным плесенью кормом, улучшило несбалансированную антиоксидантную систему и уменьшило вызванные микотоксинами аномалии в структуре кишечника [34]. Сообщалось, что дефицит глутамина в рационе нарушает передачу сигналов клетками и приводит к атрофии кишечника как у поросят, так и у младенцев [35].

    Было обнаружено, что добавка L-аргинина в дозе 0,5% или 1% у поросят-отъемышей защищает и усиливает иммунную функцию слизистой оболочки кишечника и поддерживает целостность кишечного барьера после заражения E. coli LPS [36]. В мышиной модели воспалительного заболевания кишечника (ВЗК) добавление L-аргинина подавляло повреждение слизистой оболочки кишечника, вызванное декстрансульфатом натрия (DSS-), и улучшало клинические параметры ВЗК (например, выживаемость и потерю массы тела) [37]. Пищевая добавка L-аргинина также уменьшала повреждение слизистой оболочки кишечника, вызванное метотрексатом, и улучшала восстановление кишечника после травмы у крыс [38]. Сообщалось, что скармливание L-аргинина in ovo улучшает развитие и барьерные функции тонкого кишечника у бройлеров после вылупления, что связывают с активацией пути mTOR [39].

    2.4. Аминокислоты регулируют кишечный иммунитет

    ИЭК играют важную роль в защите организма человека от микробных инфекций. Кишечник содержит наибольшее количество иммунных клеток в организме [40] и постоянно подвергается воздействию широкого спектра антигенов и потенциальных иммунных стимулов [27].IEC могут ощущать и реагировать на микробную стимуляцию, чтобы усилить свою барьерную функцию и участвовать в координации соответствующих иммунных реакций, начиная от толерантности и заканчивая антипатогенным иммунитетом. Поскольку IEC функционируют как барьер между кишечной микробиотой и хозяином, они важны для поддержания симбиотических отношений между кишечной микробиотой и хозяином, создавая слизистые барьеры, секретируя иммунологические медиаторы и доставляя бактериальные антигены.Инфламмасома, экспрессируемая IEC, играет важную роль в иммунной защите и воспалении слизистой оболочки [41]. Дисфункция кишечного эпителия может вызывать заболевания, а некоторые заболевания вызывают аномалии кишечного эпителия, которые могут усугубить осложнения. Большинство иммунологических процессов происходит в слизистой оболочке [42]. Пейеровы бляшки являются важными компонентами кишечно-ассоциированной лимфоидной ткани (GALT) в тонкой кишке (рис. 1). В-клетки обычно доминируют в зародышевых центрах фолликулов, а Т-клетки рассеяны между фолликулами.В-клетки в GALT играют центральную роль в иммунных реакциях кишечника. Нарушения функций В-клеток могут вызывать развитие аутоиммунитета [43]. Клетки B-1 продуцируют большую часть циркулирующих естественных антител. Они могут дифференцироваться в клетки, секретирующие иммуноглобулин M- (IgM-) или IgA, и влиять на гомеостаз тканей и поддержание симбиотической микробиоты слизистой оболочки посредством BCR-зависимых и независимых средств [43]. Отсутствие IgA-продуцирующих клеток B-1 в кишечнике может увеличить риск пищевой аллергии [44].Регуляторные Т-клетки (Treg) представляют собой субпопуляцию Т-клеток. Они функционируют для подавления нерегулируемых иммунных ответов других иммунных клеток для поддержания гомеостаза кишечника [45]. Было высказано предположение, что Tregs играют важную роль в других физиологических и патофизиологических процессах, включая патогенез ВЗК, контроль микробного разнообразия кишечника и содействие восстановлению/восстановлению кишечной ткани в ответ на повреждение [45].

    Адекватное питание необходимо для развития и поддержания иммунной системы.Обширные исследования пролили свет на гомеостатическую регуляцию аминокислот в кишечном иммунитете. Было обнаружено, что глютамин снижает выработку провоспалительных ИЛ-6 и ИЛ-8 в биоптатах кишечника и повышает уровень противовоспалительного ИЛ-10 в кишечнике [46]. ИЛ-10 в основном продуцируется лейкоцитами (например, Т-клетками и В-клетками), а также эпителиальными клетками. ИЛ-10 играет важную роль в поддержании гомеостаза слизистой оболочки кишечника и в подавлении провоспалительных реакций врожденных и адаптивных иммунных клеток [47]. Ока и его коллеги обнаружили, что по сравнению с регуляторными В-клетками (Bregs) от здоровых людей, у Breg от пациентов с болезнью Крона была нарушена продукция IL-10, и что у мышей с истощением Breg развивалось более тяжелое воспаление кишечника по сравнению с контрольной группой. Результаты показали, что снижение или потеря функции Breg усугубляет воспаление кишечника [48]. Было показано, что регуляторные клетки B10, продуцирующие IL-10, ингибируют воспаление/повреждение кишечника, вызванное DSS, на модели колита у мышей [49].

    Было показано, что аминокислоты влияют на развитие, созревание и функции В-клеток и Т-клеток в кишечнике. Было показано, что дефицит аргинина нарушает раннее созревание В-клеток у трансгенных мышей F/A -2 +/+ , что приводит к резкому снижению числа В-клеток в тонком кишечнике и снижению уровня IgM в сыворотке [50]. Исследования с использованием мышей с дефицитом транспортера аминокислот ASCT2 (мыши Slc1a5 -/- ) показали, что ASCT2 играет важную роль в развитии ответов Т-хелперов 1 (Th2) и Th27, а также в регуляции функции Т-хелперов CD4. [51].Было обнаружено, что из-за снижения импорта глутамина снижается передача сигналов mTORC1 в Т-клетках и ослабляются провоспалительные ответы CD4+ Т-клеток [51]. Кобболд и его коллеги обнаружили, что истощение незаменимых аминокислот ингибирует активацию и пролиферацию Т-клеток и передачу сигналов mTOR в дендритных клетках [52]. Было обнаружено, что глютамин необходим для активации Т-клеток. Истощение глутамина блокировало пролиферацию и секрецию цитокинов Т-лимфоцитами. И активация Т-клеток индуцировала поглощение и метаболизм глутамина, регулируемые передачей сигналов ERK/MAPK [53].Икеда и его коллеги обнаружили, что аминокислоты с разветвленной цепью (BCAA, например, изолейцин) регулируют поддержание Treg посредством Slc3a2-зависимого метаболического перепрограммирования. У мышей, которых кормили диетой с пониженным содержанием BCAA, было снижено количество Tregs Foxp3 + , а у мышей на диете с пониженным содержанием лейцина у мышей Foxp3 + Tregs наблюдалась дефектная пролиферация [54]. Было показано, что пероральный прием L-аргинина улучшает иммунную функцию кишечника и снижает транслокацию бактерий и эндотоксинов у экспериментальных крыс с тяжелым острым панкреатитом [55].Лечение увеличивало количество CD3+ и CD4+ Т-лимфоцитов и соотношение CD4+/CD8+ в собственной пластинке слизистой оболочки кишечника [55].

    Эти результаты могут помочь понять положительное влияние глютамина на снижение заболеваемости и проницаемости кишечника у пациентов с полиорганной системной травмой [56]. В модели пункционной травмы головного мозга у крыс введение глютамина уменьшало повреждение кишечника и снижало активность кишечного NF-B и экспрессию кишечных провоспалительных цитокинов [57]. Исследования перорального и парентерального питания показали, что, помимо общего потребления белка, для оптимизации иммунных функций кишечника также важна доступность определенных диетических аминокислот (особенно глутамина, глутамата и аргинина) [42].Дефицит аминокислот, таких как триптофан, аргинин, глютамин и цистеин, может снизить активацию иммунных клеток [58]. Было показано, что эти аминокислоты играют уникальную роль в поддержании целостности, роста и функции кишечника, в нормализации секреции воспалительных цитокинов, в улучшении количества Т-лимфоцитов, специфических функций Т-клеток и секреции IgA [59]. В модели язв, вызванных 2,4,6-тринитробензолсульфокислотой (TNBS) у крыс, по сравнению с крысами, получавшими контрольную диету, у крыс, получавших глицин, наблюдались легкие изъязвления и локализованные воспалительные клетки на слизистой оболочке и в подслизистой области. , снижение активности миелопероксидазы толстой кишки (70%) и снижение TNBS-индуцированной мРНК IL-1 β и TNF- α [60].

    Исследования на мышах показали, что стимуляция пищевых аминокислот регулирует гомеостаз макрофагов в тонком кишечнике. Например, когда мышам давали полное парентеральное питание, что лишало животных энтеральных питательных веществ, наблюдалось значительное снижение количества макрофагов, продуцирующих ИЛ-10 (например, макрофагов F4/80+CD11b+) в тонком кишечнике, в то время как ИЛ-10 -продуцирующие CD4+ Т-клетки остались без изменений [61]. Производство ИЛ-10 в тонком кишечнике зависит как от диеты, так и от микробиоты.Эти данные продемонстрировали сильную связь между недостатком аминокислот и нарушением восполнения функции кишечного иммунитета; длительный дефицит белка (аминокислот) нарушает критические иммунные функции [61].

    Было показано, что L-аргинин участвует в синтезе белка и в регуляции многих важных клеточных функций, включая иммунный ответ, секрецию гормонов и заживление ран [62]. Добавка L-аргинина (0,5%) свиньям увеличивала количество секретирующих IgA клеток и CD8+ и CD4+ Т-клеток в подвздошной кишке [36].Было обнаружено, что в клетках человека Caco-2 L-аргинин ослабляет воспаление кишечника за счет ослабления индуцированной интерлейкином-1 β — (IL-1 β -) активации NF-B [63]. L-аргинин и его метаболит орнитин способствуют заживлению эпителиальных ран толстой кишки, усиливая пролиферацию клеток и отложение коллагена посредством активации сигнального пути mTOR [64]. Было показано, что диетические добавки с глицином и L-глютамином защищают стенку толстой кишки облученных крыс [65, 66].

    Хотя длительный дефицит белка может нарушать критические иммунные функции, было показано, что кратковременное ограничение белка повышает иммунитет к патогенам [67] и регулирует воспаление [68].Интегрированная реакция на стресс (ISR) представляет собой скоординированную клеточную программу, которая позволяет эукариотическим клеткам воспринимать и реагировать на стресс-индуцированные сигналы, включая лишение питательных веществ (например, голодание аминокислот) и стресс эндоплазматического ретикулума [69, 70]. General control nonderepressible 2 (GCN2) представляет собой сенсор ISR, который может обнаруживать истощение аминокислот [69]. Недавнее исследование показало, что острое аминокислотное голодание (с использованием диеты с 2% белка или диеты с дефицитом лейцина) подавляло воспаление кишечника и облегчало тяжесть заболевания в модели колита, вызванного DSS, посредством GCN2-зависимого механизма [69].Авторы продемонстрировали, что аминокислотное голодание активирует ISR и GCN2, подавляя воспаление кишечника и ответы Th27 посредством механизма, зависящего от аутофагии, снижения окислительного стресса и снижения активации воспалительных процессов и продукции IL-1 β [69]. В предыдущем исследовании Сандруд и его коллеги обнаружили, что избирательное лишение аминокислот ингибирует дифференцировку клеток Th27 и что низкомолекулярный галофугинон избирательно ингибирует дифференцировку Th27, активируя путь ответа на голодание аминокислот.Авторы также обнаружили, что галофугинон подавлял аутоиммунное воспаление, связанное с Th27, в двух экспериментальных мышиных моделях аутоиммунного энцефаломиелита [71]. Эти результаты иллюстрируют способность Т-клеток ощущать уровни аминокислот в локальной среде, а не использовать аминокислоту исключительно в качестве источника топлива, раскрывают механизм, связывающий восприятие аминокислот с воспалением кишечника через GCN2, и потенциально помогают идентифицировать новые мишени для терапевтическое вмешательство при ВЗК и других воспалительных заболеваниях.

    Помимо предоставления мономерных единиц для синтеза белков, аминокислоты участвуют в различных клеточных функциях. Обширные исследования показали, что (1) аминокислоты играют важную роль в поддержании роста, структуры, гомеостаза и функций ИЭК; (2) аминокислоты регулируют структуру и функции кишечного эпителиального барьера; (3) аминокислоты регулируют функции кишечного иммунитета; и (4) добавление аминокислот может улучшить аномалии / фенотипы, связанные с дисфункциональными IEC, путем восстановления свойств (и функций) IEC (таблица 1). Эти результаты помогают углубить наше понимание важной роли аминокислот в гомеостазе ИЭК и в поддержании физиологии кишечника, пищеварительной системы и организма человека и потенциально могут помочь в определении новых мишеней и реагентов для терапевтических вмешательств при заболеваниях, связанных с дисфункциональными ИЭК. .


    Аминокислотный расстройство Модель Роль (механизм) Справочник

    Аргинин ВБК Колит у мышей, вызванный DSS Добавление L-аргинина улучшило реакцию на повреждение и воспаление, вызванное DSS (например,г., проницаемость толстой кишки ↓, экспрессия провоспалительных цитокинов и хемокинов ↓, способность к заживлению ран ↑). [37]
    Пищевые добавки с аргинином оказали положительное влияние на клинические и биохимические параметры колита (например, изменения профиля аминокислот в сыворотке, окислительное повреждение толстой кишки ↓, клаудин-1 ↑). [59].ж., интраэпителиальные лимфоциты ↑, IgA-секретирующие клетки ↑, CD8(+) и CD4(+) Т-клетки ↑, тучные клетки ↓, апоптоз лимфоцитов пейеровой бляшки ↓). [36]
    Лучевая терапия (рак) Модель облучения брюшной полости у крыс Добавление аргинина оказывало защитное действие на поддержание стенки толстой кишки облученных крыс (поддерживая частичный объем эпителия толстой кишки, а не общий объем эпителия толстой кишки) стена). [66]

    Глутамин Инфекции желудочно-кишечного тракта, связанные с отъемом Поросята-отъемыши E.coli инфекция Добавка L-глютамина снижала тяжесть инфекций за счет улучшения барьерной функции кишечника (например, разность потенциалов и Isc ↑, экспрессия соединительных белков ↑) и за счет снижения реакции цитокинов слизистой оболочки (например, IL-1 β , ИЛ-6 и ТФР- β ↓). [32]. g., пролиферация энтероцитов ↑, масса кишечника и слизистой оболочки, ДНК слизистой оболочки, высота ворсинок и глубина крипт ↑). [33]
    Повреждение слизистой оболочки кишечника, связанное с ЧМТ Модель на крысах с ЧМТ Добавление глютамина улучшило вызванное ЧМТ повреждение структуры кишечника (апоптоз кишечника ↓, активность NF-B 3 β-19, IL ИЛ-6 и ФНО- α ↓). [57]
    ВЗК Биопсия двенадцатиперстной кишки человека Глутамин благоприятно влияет на цитокиновый ответ в кишечнике человека (IL-1 β -индуцированный IL-6 и IL-8 ↓, IL-10) . [46]
    ВЗК DSS-индуцированный колит у мышей Добавление глютамина в пищу оказывает благотворное влияние на клинические и биохимические параметры колита (например, изменения профиля аминокислот в сыворотке, активность NF-B ↓, PI3K -Акт сигнализации ↓). [59]
    Лучевая терапия (рак) Модель облучения брюшной полости у крыс Добавление глютамина оказало защитное действие на поддержание стенки толстой кишки облученных крыс. . IL-1 β , TNF- α , активность миелопероксидазы, цитокин-индуцированный хемоаттрактант нейтрофилов и воспалительный белок макрофагов ↓). [60]
    Лучевая терапия (рак) Модель облучения брюшной полости у крыс Добавление глицина оказывало защитное действие на поддержание стенки толстой кишки облученных крыс (поддержание толщины стенки толстой кишки и эпителия слизистой оболочки). [65, 66]

    Примечание . (1) ↑: повышенный/усиливающий; ↓: снижено/подавлено; (2) ДСС: декстрансульфат натрия; ЖКТ: желудочно-кишечный тракт; ВЗК: воспалительное заболевание кишечника; ИР: ишемия-реперфузия; ЧМТ: черепно-мозговая травма; TNBS: 2,4,6-тринитробензолсульфокислота.

    BCAA: BCAA: BCAA: BREGS AMIнокислоты BREGS: Regulatoratory B Клетки ERK: Внеклеточно-регламентированные сигнальные Kinase IBD Воспалительная болезнь кишечника IECS: IEC: кишечника IR: Ischemia-reperfusion ISR: Интегрированный ответ на стресс GALT: Гут-ассоциированный лимфоз ткань GCN2: общее управление nonderepressible 2 Г. И.: желудочно-кишечного тракта Ig: Иммуноглобулин ИЛ-1: Интерлейкин-1 β ЛПС: Липополисахарид 90 367 MTOR: MAMMALAL MALL of Rapamycin NF-B: NF-B: Ядерный фактор Kappa-Light-Change-Enhancer из активированных B клеток PI3K: Фосфатидилинозитол 3-киназа Th: T-хелперные клетки TLR: TLR-подобный рецептор TNBS: TNBS: 2,4,6-тринитро-бензол Сульфоновая кислота TREGS: Регулирующие Т-клетки.
    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

    Вклад авторов

    Все авторы участвовали в написании этой статьи.

    Благодарности

    Weiqiang Zhang поддерживается Национальным институтом здравоохранения США (NIH), грант HL123535. Авторы благодарят д-ра Аманду Престон (научный редактор Исследовательского института Детского фонда, Детская больница Ле Бонёр, Мемфис, Теннесси, США) за редактирование рукописи.

    Всасывание в тонком кишечнике

    Всасывание в тонком кишечнике: общие механизмы

    Практически все питательные вещества из рациона всасываются в кровь через слизистую оболочку тонкой кишки. Кроме того, кишечник поглощает воду и электролиты, таким образом играя решающую роль в поддержании водного и кислотно-щелочного баланса организма.

    Вероятно, будет справедливо сказать, что единственный наиболее важный процесс, происходящий в тонкой кишке и делающий возможным такое всасывание, — это установление электрохимического градиента натрия на границе просвета эпителиальных клеток. Это критическая концепция и на самом деле довольно интересная. Кроме того, как мы увидим, понимание этого процесса, несомненно, привело к спасению миллионов жизней.

    Чтобы оставаться жизнеспособными, все клетки должны поддерживать низкую внутриклеточную концентрацию натрия. Энтероциты в тонкой кишке поглощают большое количество ионов натрия из просвета как за счет котранспорта с органическими питательными веществами, так и за счет обмена с протонами. В поляризованных эпителиальных клетках, таких как энтероциты, низкий уровень внутриклеточного натрия поддерживается большим количеством Na + /K + АТФаз — так называемых натриевых насосов — встроенных в базолатеральную мембрану.Эти насосы выводят 3 иона натрия из клетки в обмен на 2 иона калия, таким образом создавая градиент как заряда, так и концентрации натрия на базолатеральной мембране.

    У крыс, в качестве модели всех млекопитающих, имеется около 150 000 натриевых насосов на энтероцит тонкой кишки, что в совокупности позволяет каждой клетке транспортировать около 4,5 миллиардов ионов натрия из каждой клетки в минуту (J Membr Biol 53:119-128, 1980). ). Очень впечатляет! Этот поток и накопление натрия в конечном итоге отвечает за поглощение воды, аминокислот и углеводов.

    Помимо только что рассмотренного электрохимического градиента натрия, для понимания всасывания в тонком кишечнике требуется несколько других концепций. Кроме того, пищевые источники белков, углеводов и жиров должны пройти заключительные этапы химического переваривания непосредственно перед поглощением, например, аминокислот, глюкозы и жирных кислот.

    На данный момент проще всего говорить отдельно о поглощении каждой из основных групп продуктов, признавая, что все эти процессы происходят одновременно.

    • Вода и электролиты
    • Углеводы после расщепления до моносахаридов
    • Белки после расщепления до небольших пептидов и аминокислот
    • Нейтральный жир после расщепления до моноглицеридов и свободных жирных кислот

    Обновлено в мае 2019 г. Отправить комментарии по адресу [email protected]

    Тонкий кишечник: всасывание питательных веществ и роль в пищеварении — видео и стенограмма урока

    Микроворсинки

    Микроворсинки — это волоски, которые помогают всасывать питательные вещества.

    Почти все питательные вещества, которые вы принимаете через рот, всасываются через стенку тонкой кишки. Это неудивительно, если вы посмотрите на поверхность стенки тонкой кишки и заметите все специальные модификации, предназначенные для увеличения всасывания питательных веществ. Ранее мы узнали, что слизистая оболочка представляет собой выстилку пищеварительного тракта и состоит из простых столбчатых эпителиальных клеток.

    В тонком кишечнике эти клетки содержат микроворсинок , которые представляют собой крошечные волосовидные выросты, повышающие абсорбцию питательных веществ.Эти выступы увеличивают площадь поверхности тонкой кишки, позволяя большему количеству питательных веществ всасываться.

    Микроворсинки микроскопические, их можно увидеть только в очень мощный микроскоп, но они придают поверхности клеток нечеткий вид, потому что их так много. Этот нечеткий вид заставляет некоторых анатомов называть микроворсинки границей кисти , потому что структура похожа на щетину кисти. Итак, мы видим, что щеточную каемку можно определить как покрытую микроворсинками поверхность клеток простого цилиндрического эпителия тонкой кишки.

    Ворсинки и молочные железы

    Микроворсинки — не единственная адаптация, которую мы видим в стенке тонкой кишки, которая помогает увеличить всасывание. Другая структурная адаптация, которую мы видим в тонкой кишке, — это ворсинок . Ворсинки представляют собой небольшие пальцеобразные выросты, выступающие из слизистой оболочки и увеличивающие всасывание питательных веществ. Каждая ворсинка имеет множество микроворсинок. Получается, что ворсинки — это пальцы, торчащие из стенки тонкой кишки, а микроворсинки — это волоски на этих пальцах.Оба работают на увеличение площади поверхности, чтобы можно было поглощать больше питательных веществ.

    Лактеалы поглощают пищевые жиры.

    Внутри каждой ворсинки вы найдете множество капиллярных лож, а также молочных желез . Млечные железы — это лимфатические капилляры, которые поглощают пищевые жиры. Ранее мы узнали, как желчь вместе с пищеварительными ферментами расщепляет жиры. Lacteals представляют собой уникальный способ поглощения жиров. Например, другие питательные вещества идут довольно прямым путем, проходя через стенку тонкой кишки и попадая в кровяные капилляры.В случае переваренных жиров мы видим, как они рекомбинируются в слизистой оболочке кишечника, а затем всасываются в млечные железы. Жидкость, содержащаяся в млечных железах, затем переходит в более крупные лимфатические сосуды, прежде чем вернуться в кровоток.

    Круговые складки

    В дополнение к микроворсинкам и ворсинкам имеется третья адаптация к стенке тонкой кишки, которая помогает увеличить всасывание, называемая круговыми складками . Круговые складки также называются круговыми складками, и мы видим, что слово plicae на латыни означает «складка».Таким образом, любой термин дает нам представление о том, как могут выглядеть эти адаптации.

    Кольцевые складки стенки кишечника увеличивают всасывание.

    Круговые складки — это постоянные глубокие складки в стенке тонкой кишки, которые увеличивают всасывание. Когда химус проходит через круговые складки, он заставляет химус закручиваться по спирали и делает поток турбулентным, приводя его в контакт со стенками, где он может более эффективно поглощаться.

    Итоги урока

    Давайте повторим. Поверхность стенки тонкой кишки имеет ряд особых модификаций, которые призваны увеличить всасывание питательных веществ. Простые столбчатые эпителиальные клетки, составляющие слизистую оболочку, содержат одну из этих модификаций, называемую микроворсинками . Микроворсинки — это крошечные, похожие на волосы выступы, которые увеличивают поглощение питательных веществ. Эта покрытая микроворсинками поверхность делает клетку нечеткой, и это называется щеточной каймой .

    Эти микроворсинки можно найти поверх ворсинок . Ворсинки представляют собой небольшие пальцеобразные выросты, выступающие из слизистой оболочки и увеличивающие всасывание питательных веществ. Внутри каждой ворсинки вы найдете множество капиллярных слоев вместе с молочными железами . Млечные железы — это лимфатические капилляры, которые поглощают пищевые жиры.

    В дополнение к микроворсинкам и ворсинкам в стенке тонкой кишки есть третья адаптация, которая помогает увеличить всасывание, называемая круговыми складками .Круговые складки — это постоянные глубокие складки в стенке тонкой кишки, которые увеличивают всасывание.

    Результат обучения

    После этого урока вы сможете описать структуру и функцию трех приспособлений в стенке тонкой кишки, обеспечивающих максимальное всасывание питательных веществ: ворсинок, микроворсинок и круговых складок.

    Пищеварительная система | Все, что вам нужно знать, включая фотографии

    Нажмите, чтобы просмотреть большое изображение

    Продолжение сверху. .. Для достижения цели обеспечения организма энергией и питательными веществами в пищеварительной системе выполняются шесть основных функций:
    • Проглатывание
    • Секрет
    • Смешивание и перемещение
    • Переваривание
    • Поглощение
    • Выделение

    Анатомия пищеварительной системы

    Рот

    Пища начинает свой путь через пищеварительную систему во рту, также известном как ротовая полость . Внутри рта находится множество вспомогательных органов, помогающих перевариванию пищи: язык, зубы и слюнные железы.Зубы измельчают пищу на мелкие кусочки, которые смачиваются слюной, прежде чем язык и другие мышцы проталкивают пищу в глотку.

    • Зубья . зуба — это 32 маленьких твердых органа, расположенных вдоль переднего и бокового краев рта. Каждый зуб состоит из похожего на кость вещества, называемого дентином, и покрыт слоем эмали — самого твердого вещества в организме. Зубы являются живыми органами и содержат кровеносные сосуды и нервы под дентином в мягкой области, известной как пульпа.Зубы предназначены для разрезания и измельчения пищи на более мелкие кусочки.
    • Язык . Язык расположен в нижней части рта сразу позади и медиальнее зубов. Это небольшой орган, состоящий из нескольких пар мышц , покрытых тонким бугристым, похожим на кожу слоем. На внешней стороне языка имеется множество шероховатых сосочков для захвата пищи, когда она перемещается мышцами языка. Вкусовые рецепторы на поверхности языка улавливают молекулы вкуса в еде и соединяются с нервами на языке, чтобы отправить информацию о вкусе в мозг.Язык также помогает проталкивать пищу к задней части рта для проглатывания.
    • Слюнные железы . Вокруг рта располагаются 3 набора слюнных желез. Слюнные железы являются вспомогательными органами, которые производят водянистый секрет, известный как слюна. Слюна помогает смачивать пищу и начинает переваривание углеводов. Организм также использует слюну для смазывания пищи, когда она проходит через рот, глотку и пищевод.

    Глотка

    Глотка, или глотка, представляет собой воронкообразную трубку, соединенную с задним концом рта.Глотка отвечает за прохождение масс пережеванной пищи изо рта в пищевод. Глотка также играет важную роль в дыхательной системе, так как воздух из носовой полости проходит через глотку на пути к гортани и, в конечном счете, к легким . Поскольку глотка выполняет две разные функции, она содержит лоскут ткани, известный как надгортанник , который действует как переключатель для направления пищи в пищевод и воздуха в гортань .

    Пищевод

    Пищевод представляет собой мышечную трубку, соединяющую глотку с желудком, которая является частью верхних отделов желудочно-кишечного тракта .Он несет на своем протяжении проглоченные массы пережеванной пищи. В нижнем конце пищевода находится мышечное кольцо, называемое нижним пищеводным сфинктером или кардиальным сфинктером. Функция этого сфинктера заключается в закрытии конца пищевода и захвате пищи в желудке.

    Желудок

    желудок представляет собой мышечный мешок, расположенный на левой стороне брюшной полости, чуть ниже диафрагмы . У среднего человека желудок размером с два кулака, поставленных рядом друг с другом.Этот важный орган действует как резервуар для хранения пищи, поэтому у организма есть время правильно переваривать большие порции. Желудок также содержит соляную кислоту и пищеварительные ферменты, которые продолжают переваривание пищи, начавшееся во рту.

    Тонкий кишечник

    Тонкая кишка представляет собой длинную тонкую трубку диаметром около 1 дюйма и длиной около 10 футов, которая является частью нижнего отдела желудочно-кишечного тракта . Он расположен чуть ниже желудка и занимает большую часть пространства в брюшной полости.Вся тонкая кишка скручена, как шланг, а ее внутренняя поверхность изобилует гребнями и складками. Эти складки используются для максимального переваривания пищи и усвоения питательных веществ. К тому времени, когда пища покидает тонкую кишку, около 90% всех питательных веществ извлекается из поступившей в нее пищи.

    Печень и желчный пузырь

    Печень — вспомогательный орган пищеварительной системы примерно треугольной формы, расположенный справа от желудка, чуть ниже диафрагмы и выше тонкой кишки.Печень весит около 3 фунтов и является вторым по величине органом в организме.

    Печень выполняет множество различных функций в организме, но основной функцией печени в пищеварении является выработка желчи и ее секреция в тонкую кишку. желчный пузырь представляет собой небольшой орган грушевидной формы, расположенный сразу за печенью. Желчный пузырь используется для хранения и рециркуляции избыточной желчи из тонкой кишки, чтобы ее можно было повторно использовать для переваривания последующих приемов пищи.

    Поджелудочная железа

    Поджелудочная железа представляет собой большую железу, расположенную чуть ниже и позади желудка. Он имеет длину около 6 дюймов и имеет форму короткой бугристой змеи с «головой», соединенной с двенадцатиперстной кишкой, и «хвостом», указывающим на левую стенку брюшной полости. Поджелудочная железа выделяет пищеварительные ферменты в тонкую кишку для завершения химического переваривания пищи.

    Толстая кишка

    толстая кишка представляет собой длинную толстую трубку около 2.5 дюймов в диаметре и около 5 футов в длину. Он расположен чуть ниже желудка и огибает верхний и латеральный края тонкой кишки. Толстая кишка поглощает воду и содержит множество симбиотических бактерий, которые помогают расщеплять отходы для извлечения небольшого количества питательных веществ. Фекалии в толстой кишке выходят из организма через анальный канал.

    Физиология пищеварительной системы

    Пищеварительная система отвечает за прием цельных продуктов и превращение их в энергию и питательные вещества, позволяющие организму функционировать, расти и восстанавливаться. Шесть основных процессов пищеварительной системы включают:

    1. Прием пищи
    2. Секреция жидкости и пищеварительных ферментов
    3. Смешивание и перемещение пищи и отходов в организме
    4. Расщепление пищи на более мелкие кусочки
    5. Поглощение питательных веществ
    6. Выделение отходов

    Первая функция пищеварительной системы — прием пищи. За эту функцию отвечает рот, так как это отверстие, через которое вся пища попадает в организм.Рот и желудок также отвечают за хранение пищи, пока она ждет переваривания. Эта емкость хранения позволяет организму есть только несколько раз в день и поглощать больше пищи, чем он может переработать за один раз.

    В течение дня пищеварительная система выделяет около 7 литров жидкости. Эти жидкости включают слюну, слизь, соляную кислоту, ферменты и желчь. Слюна смачивает сухую пищу и содержит слюнную амилазу, пищеварительный фермент, который начинает переваривание углеводов. Слизь служит защитным барьером и смазкой внутри желудочно-кишечного тракта. Соляная кислота помогает химически переваривать пищу и защищает организм, убивая бактерии, присутствующие в пище. Ферменты похожи на крошечные биохимические машины, которые разбирают большие макромолекулы, такие как белки, углеводы и липиды , на более мелкие компоненты. Наконец, желчь используется для эмульгирования больших масс липидов в крошечные шарики для облегчения пищеварения.

    Пищеварительная система использует 3 основных процесса для перемещения и перемешивания пищи:

    • Глотание .Глотание — это процесс использования гладких и скелетных мышц рта, языка и глотки для выталкивания пищи изо рта через глотку в пищевод.
    • Перистальтика . Перистальтика представляет собой мышечную волну, которая проходит по всей длине желудочно-кишечного тракта, перемещая частично переваренную пищу на небольшое расстояние вниз по тракту. Требуется много волн перистальтики, чтобы пища прошла из пищевода через желудок и кишечник и достигла конца желудочно-кишечного тракта.
    • Сегментация . Сегментация происходит только в тонкой кишке, поскольку короткие сегменты кишечника сокращаются, как руки, сжимающие тюбик зубной пасты. Сегментация способствует увеличению всасывания питательных веществ за счет перемешивания пищи и увеличения ее контакта со стенками кишечника.

    Пищеварение — это процесс превращения больших кусков пищи в составные химические вещества. Механическое пищеварение — это физическое расщепление больших кусков пищи на более мелкие.Этот способ пищеварения начинается с пережевывания пищи зубами и продолжается за счет мышечного перемешивания пищи желудком и кишечником. Желчь, вырабатываемая печенью, также используется для механического расщепления жиров на более мелкие глобулы. В то время как пища переваривается механически, она также переваривается химически, поскольку более крупные и сложные молекулы расщепляются на более мелкие молекулы, которые легче усваиваются. Химическое пищеварение начинается во рту с слюнной амилазы в слюне, расщепляющей сложные углеводы на простые углеводы. Ферменты и кислота в желудке продолжают химическое пищеварение, но основная часть химического пищеварения происходит в тонком кишечнике благодаря действию поджелудочной железы. Поджелудочная железа выделяет невероятно сильный пищеварительный коктейль, известный как панкреатический сок, который способен переваривать липиды, углеводы, белки и нуклеиновые кислоты. К тому времени, когда пища покидает двенадцатиперстную кишку , она распадается на химические строительные блоки — жирные кислоты, аминокислоты, моносахариды и нуклеотиды.

    После того, как пища превратилась в строительные блоки, она готова к усвоению организмом. Всасывание начинается в желудке, когда простые молекулы, такие как вода и алкоголь, всасываются непосредственно в кровоток. Большая часть всасывания происходит в стенках тонкой кишки, которые плотно сложены, чтобы максимально увеличить площадь поверхности, соприкасающуюся с переваренной пищей. Мелкие кровеносные и лимфатические сосуды в стенке кишечника собирают молекулы и переносят их к остальным частям тела. Толстая кишка также участвует в абсорбции воды и витаминов В и К до того, как фекалии покинут организм.

    Конечной функцией пищеварительной системы является выделение отходов в процессе, известном как дефекация. Дефекация выводит неперевариваемые вещества из организма, чтобы они не скапливались внутри кишечника. Время дефекации произвольно контролируется сознательной частью мозга, но это должно происходить на регулярной основе, чтобы предотвратить резервное копирование неперевариваемых материалов.

    Расстройства пищеварения

    Многие заболевания и состояния здоровья, такие как язвы, ГЭРБ, ВЗК и глютеновая болезнь, и это лишь некоторые из них, приводят к дисфункции в нашей пищеварительной системе.Узнайте о них, посетив наш раздел о заболеваниях и состояниях пищеварения. (Кроме того, теперь вы можете проверить свой генетический риск заражения целиакией — узнайте больше о ДНК-тестировании здоровья.)

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.