Третье пищеварение

В XVIII веке великие естествоиспытатели Реомюр и Спалланцани проделали остроумный опыт — залили кусочек мяса, помещенный в пробирку, желудочным соком. Мясо растворилось. Так было открыто пищеварение. Дальнейшие эксперименты показали, что слюна и соки поджелудочной и кишечных желез обладают удивительной способностью превращать пищевые вещества в такие химические соединения, которые легко всасываются кишечником и усваиваются организмом.

Схема пищеварительного процесса такова: под влиянием разнообразных ферментов — протеаз, карбогидраз, липаз и другие — белки превращаются в простейшие аминокислоты, углеводы — в моносахара, а жиры — в жирные кислоты, из которых, как из кирпичиков, в организме создаются необходимые клетки. Ферменты же вырабатываются крупными и мелкими пищеварительными железами и поступают в пищеварительный канал, где встречаются с пищей и осуществляют гидролиз. Конечные продукты гидролиза всасываются эпителием — внутренним слоем тонкой кишки и транспортируются в кровь и лимфу, которые разносят их по всему организму. Весь процесс расщепления пищи и всасывания происходит в полости желудочно-кишечного тракта. Отсюда и возникло название — «полостное внеклеточное пищеварение».

До последнего времени исследователи и врачи, касаясь деятельности желудочно-кишечного тракта, исходили именно из этих представлений. Других точек зрения не существовало.

Однако еще в позапрошлом веке физиологи столкнулись с загадочным явлением: пищевые продукты под влиянием пищеварительных соков или ферментов переваривались в организме во много десятков раз быстрее, чем в пробирке.

Если в то время ученые объясняли подобное явление неумением получать пищеварительные соки и незнанием основных условий, обеспечивающих высокую ферментативную активность, то сейчас такие рассуждения были бы явно несостоятельны, так как благодаря успехам физиологии и биохимии стало возможным получать в чистом виде практически все пищеварительные секреты. Известны и условия, необходимые для развития максимальной активности пищеварительных ферментов. Кроме того, сейчас уже можно воспроизвести в эксперименте все особенности полостного пищеварения: интенсивное перемешивание, хороший контакт ферментов и пищи и так далее. Казалось бы, вне организма можно воспроизвести не только качественно, но и количественно то, что происходит внутри него. Однако эксперимент все равно отличался от того, что происходило в организме, то есть пищеварение внутри организма оказывалось значительно интенсивнее, чем в пробирке.

Тогда на повестку дня встал вопрос о «втором» пищеварении — внутриклеточном, на которое указывал еще Мечников, открывший явление фагоцитоза, то есть «пожирания» клетками посторонних тел.

Как выяснилось, клетка для своего питания способна забирать необходимые ей простейшие вещества. Забрав их, она помещает пищу в протоплазматический карман, он «отшнуровывается» от стенки и попадает внутрь клетки, где с помощью растворяющих тел — лизозом — происходит окончательное расщепление питательных веществ. Этот процесс внутри клетки осуществляют особые органоиды.

Такое клеточное питание получило название фагоцитоза и пиноцитоза, называют его и внутриклеточным, «вторым» пищеварением. Но и это, «второе» пищеварение не объясняло механизма переваривания пищи у высших животных и человека.

Дело в том, что целый ряд молекул, например, молекулы крахмала, внутрь клетки не проходят, потому что поры клеточной оболочки во много раз меньше их. Крахмал расщепляется ферментом амилазой, девяносто девять процентов которого вырабатывает в организме поджелудочная железа. Если «отключить» эту железу, переваривание крахмала не прекращается. Больше того, даже скорость расщепления его изменяется незначительно. То же самое происходит и с другими крупными молекулами пищевых веществ.

Одновременно ученые обратили внимание на то, что при нарушениях работы полостного пищеварения переваривание пищи в организме все же происходит, и нередко так же, как и при нормальных условиях. С другой стороны, у детей может возникнуть диспепсия — заболевание, при котором главные пищеварительные железы нормально функционируют. В чем же дело? А. М. Уголев предположил, что наряду с полостным пищеварением существует система чрезвычайно важных процессов, происходящих на границе кишечной среды и поверхности клеток. Очевидно, в организме существует, помимо полостного и внутриклеточного, «третье» пищеварение — на поверхности клеточных мембран слизистой оболочки кишки. Его назвали контактным, или пристеночным.

Опытным путем выяснилось, что на поверхности кишечных клеток собирается большое количество ферментов, осуществляющих самые разнообразные реакции. А сама кишка представляет собой своеобразный живой пористый катализатор.

Электронный микроскоп подтвердил предположение: при колоссальном увеличении стало видно, что внутренняя поверхность кишки покрыта мельчайшими ворсинками. Их очень много — около двухсот миллионов на каждом квадратном миллиметре. И пористость кишки создают именно эти микроворсинки. Сравнить ее можно с пористостью весьма современных катализаторов, применяемых химиками, например, губчатой платиной. Если по каким-либо причинам ворсинки пропадают и начинается «облысение» кишки, то пищеварение резко ухудшается.

Последующие эксперименты позволили уточнить механизм пищеварения у высших животных и человека. Пища, попадая в желудок, а затем в тонкую кишку, подвергается действию соков, в которых присутствуют различные ферменты. Крупные молекулы пищевых веществ расщепляются на более мелкие. Эти «осколки» попадают в зону микроворсинок, где и происходит окончательный гидролиз пищевых веществ с помощью ферментов, собранных на мембране клеток. Сразу же идет всасывание. Это, в свою очередь, непрерывно усиливает ток веществ из полости кишечника в сторону микроворсинок, или так называемую зону щеточной каймы.

Открытие «третьего» пищеварения сразу же вывело из тупика многие проблемы. Сейчас совершенно иначе будет рассматриваться вопрос рационального питания, по-новому будут разрабатываться рационы и для космических полетов человека. Когда встала задача найти «компактные» продукты для космонавтов, специалист по питанию космонавтов в США профессор Кларк предложил смесь из аминокислот, Сахаров, жирных кислот и витаминов. Но он не учел «третьего» пищеварения. Оказывается, такой рацион, на первый взгляд весьма удобный, совершенно не годится. Причина проста: в желудочно-кишечном тракте много бактерий — как полезных для организма, так и вредных.

Питаются бактерии конечными продуктами гидролиза пищи. Поэтому если человек будет потреблять предложенную Кларком смесь, то, прежде всего, ею «насытятся» бактерии. Когда же в кишечник поступает обычная пища, микробы не в состоянии использовать ее для себя, потому что они не могут «заполучить» результаты гидролиза, проходящего в зоне щеточной каймы кишки. Ведь вход в «зону» для бактерий закрыт: они намного крупнее микропор ворсинок. Иначе говоря, пристеночное пищеварение происходит в обстановке высшей стерильности, которую предусмотрела сама природа…

Итак, классическая схема пищеварения претерпела изменения. Сейчас ясно, что система состоит не из двух звеньев (полостной гидролиз — всасывание), как предполагалось, а из трех: полостной гидролиз пищи — пристеночный гидролиз — всасывание.

Таким образом, теперь, когда открылась «тайна» пристеночного пищеварения, врачи уже смогут более точно определять состояние пищеварительного аппарата больного, а при лечении учитывать влияние лекарственных средств на «третье» пищеварение, от которого во многом зависит здоровье человека.

Автор: А. Логман.