Поняття про травлення та засвоєння основних поживних речовин у людини Досягнення у галузі фізіологічної освіти

Відділ основних біомедичних наук, медичний факультет Санфорда, Університет Південної Дакоти, Вермільон, Південна Дакота

Адреса для запитів на передрук та іншої кореспонденції: Барбара Е. Гудман, Санфордська медична школа, Університет. Південної Дакоти, вул. Е. Кларка, 414, Вермільон, SD 57069 (електронна пошта: [електронна пошта захищена]).

Анотація

викладачі курсів фізіології перед студентами можуть регулярно призначати студентам таке запитання: «Умійте детально описувати етапи у всьому шлунково-кишковому тракті ссавців (ШКТ) для перетравлення та всмоктування ОДНОЇ з трьох поживних груп». Іншими словами, розкажіть, як розщеплюються вуглеводи, білки АБО жири (в яких органах і якими ферментами), а потім опишіть, як всмоктуються кінцеві продукти розпаду (як вони потрапляють в клітини епітелію кишечника, перетинають клітину і як вони виходять) клітини, включаючи те, чи потрапляють вони в кров або лімфатичну систему). Інформація, представлена в класі, зазвичай має 10 основних етапів перетравлення та повного засвоєння кожної основної групи поживних речовин. Діаграми, знайдені в більшості підручників з фізіології студентів, мають на меті чітко пояснити студентам деталі цих кроків.

Викладачі з медичної біохімії для студентів першого курсу медицини можуть читати лекції на тему: “Перетравлення та всмоктування вуглеводів/білків/жирів”. У той час як підручники з фізіології для студентів, як правило, розглядають деталі перетравлення різних поживних речовин (що таке ферменти та як вони працюють), підручники з медичної біохімії схильні до деталей про транспортери, необхідні для засвоєння продуктів розпаду поживні речовини та доля поживних речовин в організмі. Крім того, з кінця 1970-х років з’ясовано багато деталей щодо травлення та транспортування. Виявлено нові транспортери (такі як транспортери Н + -олігопептиду та транспортери жирних кислот). Ця оглядова стаття має на меті висвітлити ідеї вивчення травлення, всмоктування та транспорту вуглеводів, білків та ліпідів. Описи та схеми орієнтовані на аудиторію викладачів фізіології, які хочуть зрозуміти деталі біохімії травлення та фізіології транспорту епітелію поживних компонентів. Окрім того, описано кілька клінічних наслідків дефектних процесів для надання відповідних прикладів студентам медичної кар’єри.

Перетравлення та всмоктування вуглеводів

Рис. 1.Діаграми структур зв’язків між вуглеводними залишками в дієтичних дисахаридах та полісахаридах. Цукри пов'язані за допомогою глікозидних зв'язків між вуглецем одного цукру та гідроксильною групою іншого. Зв’язок може бути або α, або β, залежно від його положення над або під площиною цукру. [Змінено з посилання 6.]

Усередині тонкої кишки панкреатичний сік потрапляє в просвіт через гепатопанкреатичний сфінктер (сфінктер Одді), і його висока концентрація бікарбонату починає нейтралізувати шлункову кислоту. Одночасно α-амілаза підшлункової залози досягає просвіту і активно продовжує розщеплювати складні вуглеводи на мальтозу, мальтотріозу (ізомальтозу), трисахариди, більші олігосахариди та α-граничні декстрини (олігосахариди з точками відгалуження) (9). Оскільки ди-, три- та олігосахариди є результатом гідролізу крохмалю α-амілазою, необхідне додаткове перетравлення, перш ніж може відбутися поглинання продуктів розпаду моносахаридів крохмалю. Ці продукти гідролізу крохмалю повинні бути додатково розщеплені за допомогою дисахаридаз, що знаходяться як ферменти, що охоплюють мембрану, у плазматичних мембранах кистей кордону кишкових епітеліальних клітин (ентероцитів) (4). У таблиці 1 наведено підсумок основних вуглеводів, що містяться в їжі, з їх типовими джерелами, хімічними зв’язками, необхідними ферментами мембранної щітки та кінцевими продуктами моносахаридів.

Таблиця 1. Джерела вуглеводів, типи глікозидних зв’язків, мембранні ферменти та продукти моносахаридів

[Змінено з посилання 6.]

Іншим ферментом мембранної мембрани є трегалаза, яка гідролізує глікозидний зв’язок у трегалозі, невеликому дисахариді, незвичному в американській дієті (9). Трегалоза міститься в комах, водоростях, молодих грибах та інших грибах і може спричинити шлунково-кишковий дистрес, якщо людина споживає її без належної кількості трегалази (1). Неперетравлена трегалоза, що надходить у товсту кишку, також спричиняє осмотичний градієнт, що веде до рідкого стільця та діареї з наступним перетравленням трегалози мікрофлорою в товстій кишці, утворюючи гази (зокрема водень та метан, що з’являються у видихуваному повітрі) (1). Трегалаза коротша за інші дисахаридази і має лише одне каталітичне місце для гідролізу зв'язку α-1,1 між молекулами глюкози в трегалозі. Досі незрозуміло, наскільки мінливою може бути активність трегалази дванадцятипалої кишки у людській популяції; однак дослідження з ескімосами в Гренландії та з людьми у Фінляндії виявили як самопроголошених осіб, які не переносять грибів, так і дефіцит трегалази (1).

Α-амілаза підшлункової залози діє здебільшого в дванадцятипалій кишці незабаром після її потрапляння через гепатопанкреатичний сфінктер і утворює мальтозу, мальтотріозу та α-граничні декстрини із складних вуглеводів (6). Сукраза-ізомальтаза та β-глікозидаза мають високий розподіл та активність у проксимальній частині тонкої кишки, тоді як глюкоамілаза має найвищу активність у проксимальній частині клубової кишки (9). Таким чином, просторовий розподіл цих дисахаридаз (незначна активність у дванадцятипалій та дистальній частині клубової кишки та відсутність у товстій кишці) максимізує їх активність для координації з сегментами тонкої кишки, де переважають транспортери глюкози (4). Таким чином, ці дисахаридази сприяють явищу, відомому як перетравлення мембрани, і забезпечують моносахариди для всмоктування через епітеліальні клітини.