Третє травлення

У XVIII столітті великі натуралісти Реомюр і Спалланцані виконали дотепний дослід — залили шматочок м’яса, поміщений в пробірку, шлунковим соком. М’ясо розчинилося. Так було відкрито травлення. Подальші експерименти показали, що слина і соки підшлункової і кишкових залоз володіють дивовижною здатністю перетворювати харчові речовини в такі хімічні сполуки, які легко всмоктуються кишечником і засвоюються організмом.

Схема травного процесу така: під впливом різноманітних ферментів — протеаз, карбогідраз, ліпаз та інші — білки перетворюються в прості амінокислоти, вуглеводи — в моноцукри, а жири — на жирні кислоти, з яких, як з цеглинок, в організмі створюються необхідні клітини. Ферменти ж виробляються великими і дрібними травними залозами і надходять у травний канал, де зустрічаються з їжею і здійснюють гідроліз. Кінцеві продукти гідролізу всмоктуються епітелієм — внутрішнім шаром тонкої кишки і транспортуються в кров і лімфу які розносять їх по всьому організму. Весь процес розщеплення їжі та всмоктування відбувається в порожнині шлунково-кишкового тракту. Звідси і виникла назва — «порожнинне позаклітинне травлення».

До останнього часу дослідники та лікарі, розглядаючи діяльності шлунково-кишкового тракту, виходили саме з цих уявлень. Інших точок зору не існувало.

Однак ще в позаминулому столітті фізіологи зіткнулися з загадковим явищем: харчові продукти під впливом травних соків або ферментів перетравлювалися в організмі у багато десятків разів швидше, ніж в пробірці.

Якщо в той час вчені пояснювали подібне явище невмінням отримувати травні соки і незнанням основних умов, що забезпечують високу ферментативну активність, то зараз такі міркування були б явно неспроможні, так як завдяки успіхам фізіології і біохімії стало можливим одержувати в чистому вигляді практично всі травні секрети. Відомі й умови, необхідні для розвитку максимальної активності травних ферментів. Крім того, зараз вже можна відтворити в експерименті всі особливості порожнинного травлення: інтенсивне перемішування, хороший контакт ферментів і їжі і так далі. Здавалося б, поза організму можна відтворити не тільки якісно, але і кількісно те, що відбувається всередині нього. Однак експеримент все одно відрізнявся від того, що відбувалося в організмі, тобто травлення всередині організму виявлялося значно інтенсивніше, ніж у пробірці.

Тоді на порядок денний постало питання про «друге» травлення — внутрішньоклітинне, на яке вказував ще Мечников, який відкрив явище фагоцитозу, тобто «пожирання» клітинами сторонніх тіл.

Як з’ясувалося, клітина для свого живлення здатна забирати необхідні їй найпростіші речовини. Забравши їх, вона поміщає їжу в протоплазматичну кишеню, вона «з’являється» від стінки і потрапляє всередину клітини, де з допомогою розчинних тіл — лізозом — відбувається остаточне розщеплення поживних речовин. Цей процес всередині клітини здійснюють особливі органоїди.

Таке клітинне харчування отримало назву фагоцитозу й піноцитозу, називають його і внутрішньоклітинним, «другим» травленням. Але і це «друге» травлення не пояснювало механізму перетравлення їжі у вищих тварин і людини.

Справа в тому, що цілий ряд молекул, наприклад, молекули крохмалю, всередину клітини не проходять, тому що пори клітинної оболонки у багато разів менше. Крохмаль розщеплюється ферментом амілазою, дев’яносто дев’ять відсотків якої виробляє в організмі підшлункова залоза. Якщо «вимкнути» цю залозу, перетравлювання крохмалю не припиняється. Більше того, навіть швидкість розщеплення його змінюється незначно. Те ж саме відбувається і з іншими великими молекулами харчових речовин.

Одночасно вчені звернули увагу на те, що при порушеннях роботи порожнинного травлення, травлення їжі в організмі все ж відбувається, і нерідко так само, як і при нормальних умовах. З іншого боку, у дітей може виникнути диспепсія — захворювання, при якому головні травні залози нормально функціонують. У чому ж справа? А. М. Уголєв припустив, що поряд з полостним травленням існує система надзвичайно важливих процесів, що відбуваються на межі кишкового середовища і поверхні клітин. Очевидно, в організмі існує, крім порожнинного і внутрішньоклітинного, «третє» травлення — на поверхні клітинних мембран слизової оболонки кишки. Його назвали контактним, або пристінковим.

Дослідним шляхом з’ясувалося, що на поверхні кишкових клітин збирається велика кількість ферментів, що здійснюють найрізноманітніші реакції. А сама кишка являє собою своєрідний живий пористий каталізатор.

Електронний мікроскоп підтвердив припущення: при колосальному збільшенні стало видно, що внутрішня поверхня кишки покрита дрібними ворсинками. Їх дуже багато — близько двохсот мільйонів на кожному квадратному міліметрі. І пористість кишки створюють саме ці мікроворсинки. Порівняти її можна з пористістю досить сучасних каталізаторів, застосовуваних хіміками, наприклад, губчастою платиною. Якщо з якихось причин ворсинки пропадають і починається «облисіння» кишки, то травлення різко погіршується.

Наступні експерименти дозволили уточнити механізм травлення у вищих тварин і людини. Їжа, потрапляючи в шлунок, а потім у тонку кишку, піддається дії соків, в яких присутні різні ферменти. Великі молекули харчових речовин розщеплюються на більш дрібні. Ці «осколки» потрапляють в зону мікроворсинок, де й відбувається остаточний гідроліз харчових речовин з допомогою ферментів, зібраних на мембрані клітин. Відразу ж йде всмоктування. Це, в свою чергу, безперервно підсилює струм речовин з порожнини кишечника у бік мікроворсинок, або так звану зону щіткової облямівки.

Відкриття «третього» травлення відразу ж вивело з глухого кута багато проблем. Зараз зовсім інакше буде розглядатися питання раціонального харчування, по-новому будуть розроблятися раціони і для космічних польотів людини. Коли постало завдання знайти «компактні» продукти для космонавтів, фахівець з харчування космонавтів у США професор Кларк запропонував суміш амінокислот, цукрів, жирних кислот і вітамінів. Але він не врахував «третього» травлення. Виявляється, такий раціон, на перший погляд досить зручний, абсолютно не годиться. Причина проста: в шлунково-кишковому тракті багато бактерій — як корисних для організму, так і шкідливих.

Харчуються бактерії кінцевими продуктами гідролізу їжі. Тому якщо людина буде споживати запропоновану Кларком суміш, то, перш за все, нею «наситяться» бактерії. Коли ж у кишечник надходить звичайна їжа, мікроби не в змозі використовувати її для себе, тому що вони не можуть «дістати» результати гідролізу, що проходить в зоні щіткової облямівки кишки. Адже вхід в «зону» для бактерій закритий: вони набагато більші мікропор ворсинок. Інакше кажучи, пристінкове травлення відбувається в обстановці вищої стерильності, яку передбачила сама природа…

Отже, класична схема травлення зазнала змін. Зараз ясно, що система складається не з двох ланок (порожнинний гідроліз — всмоктування), як передбачалося, а з трьох: порожнинний гідроліз їжі — пристінковий гідроліз — всмоктування.

Таким чином, тепер, коли відкрилася «таємниця» пристінкового травлення, лікарі вже зможуть більш точно визначати стан травного апарату хворого, а при лікуванні враховувати вплив лікарських засобів на «третє» травлення, від якого багато в чому залежить здоров’я людини.

Автор: А. Логман.