Часть IV. Физиология систем внутренних органов

За сутки желудок человека выделяет 2–2,5 л желудочного сока. Он представляет собой бесцветную прозрачную жидкость, содержащую соляную кислоту (0,3–0,5%) и поэтому имеющую кислую реакцию (рН 1,5–1,8). Величина рН содержимого желудка значительно выше, так как сок фундальных желез частично нейтрализуется принятой пищей.

В желудочном соке имеются многие неорганические вещества: вода (995 г/л), хлориды (5–6 г/л), сульфаты (10 мг/л), фосфаты (10–60 мг/л), гидрокарбонаты (0–1,2 г/л) натрия, калия, кальция, магния, аммиак (20–80 кг/л). Осмотическое давление желудочного сока выше, чем плазмы крови. Органические компоненты желудочного сока представлены азотсодержащими веществами (200–500 мг/л): мочевиной, мочевой и молочной кислотами, полипептидами. Содержание белка достигает 3 г/л, мукопротеидов — до 0,8 г/л, мукопротеаз — до 7 г/л. Органические вещества желудочного сока являются продуктами секреторной деятельности желудочных желез и обмена веществ в слизистой оболочке желудка, а также транспортируются через нее из крови. В числе белков особое значение для пищеварения имеют ферменты.

Концентрация электролитов зависит от активности секреции (рис. 24.13). На пике секреции соляная кислота является основной неорганической составляющей желудочного сока. При любом уровне секреции концентрация ионов Н+, K+ и Cl– в желудочном соке выше, чем в плазме крови. В то же время уровень ионов Na+ ниже. Состав электролитов в желудочном соке необходимо учитывать при коррекции хронической рвоты. При этом теряется не только вода и NaCl, но и ионы K+. Их потерю необходимо компенсировать, иначе нарушение баланса ионов может нарушить функции организма и даже привести к смерти.

Рис. 24.13. Зависимость электролитного состава желудочного сока от скорости секреции

В состоянии покоя преобладает секреция слизистых клеток, расположенных на поверхности и в желудочных ямках. По мере увеличения скорости секреции концентрация ионов H+ повышается, а ионов Na+ уменьшается.

Железы в пилорической части желудка выделяют небольшое количество сока слабощелочной реакции с большим содержанием слизи. Увеличение секреции происходит при местном механическом и химическом раздражении пилорической части желудка. Секрет пилорических желез обладает небольшой протеолитической, липолитической и амилолитической активностью. Существенного значения в желудочном пищеварении ферменты, обусловливающие эту активность, не имеют. Щелочной пилорический секрет частично нейтрализует кислое содержимое желудка, эвакуируемое в двенадцатиперстную кишку.

Несмотря на сложный состав, четыре его компонента представляют наибольший интерес при изучении физиологии пищеварения: соляная кислота, пепсиногены, антианемический фактор и слизь.

Пепсиноген не обладает пищеварительной активностью. Его активация осуществляется аутокаталитически: вначале от молекулы пепсиногена в присутствии соляной кислоты (pH <3) отщепляется пептидная цепочка длиной около 45 аминокислот и образуется активный пепсин, который способствует активации других молекул. Активация пепсиногена поддерживает стимуляцию обкладочных клеток, выделяющих HCl.

Помимо поверхностных клеток слизистой оболочки желудка, слизь секретируют клетки практически всех желез желудка. Она покрывает всю внутреннюю поверхность желудка, образуя слой толщиной около 0,6 мм, который обволакивает слизистую оболочку и защищает ее от механического и химического повреждения.

Третий компонент желудочного сока, называемый внутренним (антианемическим) фактором, — это гликопротеин с молярной массой 42 000, секретируемый обкладочными клетками.

Значение соляной кислоты:

• активирует ферменты желудочного сока, переводя пепсиногены в пепсины;
• вызывает набухание и денатурацию белков содержимого желудка;
• оказывает мощное антибактериальное действие;
• влияет на моторику желудка, являясь одним из факторов, обусловливающих порционный переход содержимого желудка в двенадцатиперстную кишку.

Секреция соляной кислоты. Соляную кислоту (HCl) вырабатывают париетальные клетки, имеющие мощную систему внутриклеточных канальцев (рис. 24.14), значительно увеличивающих секреторную поверхность. В спокойном состоянии желудка секреция соляной кислоты составляет лишь 10–15% максимально возможной (рН около 1,5).

Синтез соляной кислоты представляет собой сложный процесс. За счет соляной кислоты рН желудочного сока может составлять 1,5–1,8, соответственно концентрация ее достигает 150–160 мэкв/л. Вне секреторной активности цитоплазма обкладочной клетки имеет многочисленные трубочки-пузырьки и внутриклеточные канальцы, открывающиеся в просвет собственных желез.

В период активности трубочки-пузырьки вытягиваются в микроворсинки в направлении внутриклеточных канальцев, которые расширяются. Таким образом, возрастает поверхность соприкосновения мембраны обкладочных клеток с секреторными канальцами и, в конечном счете, с протоками желез. В микроворсинках (см. рис. 24.14) содержатся ферменты, участвующие в секреции компонентов соляной кислоты (карбоангидраза, Н+,K+-АТФазы).

Для нейтрализации ОН– внутри обкладочных клеток используется СО2. При этом образующиеся анионы НСО3 удаляются в кровь. Активный транспорт Н+ в просвет секреторных канальцев катализируется Н+,K+-АТФазой. В обмен на водородные ионы из просвета канальцев внутрь обкладочных клеток активно транспортируется K+. Внутри клетки концентрация ионов Na+ и K+ контролируется Na+,K+-АТФазой. Этот фермент сконцентрирован в основном на базальной мембране клеток (см. рис. 24.14).

По отношению к крови заряд поверхности протоков собственных желез желудка отрицательный (–70...–80 м) благодаря интенсивному транспорту ионов хлора в просвет протоков. При интенсивном синтезе обкладочными клетками Н+ в просвет протоков этот градиент несколько понижается (до –30...–40 мВ), но все же затрудняет проникновение Н+ в обратном направлении.

Регуляция секреции соляной кислоты. В регуляции секреции HCl принимают участие три вещества-активатора, для которых на мембране обкладочных клеток имеются рецепторы (рис. 24.15): гистамин из ECL- или Н-клеток действует через Н2-рецепторы; ацетилхолин, выделяющийся из нервных окончаний через мускариновые холинорецепторы (типа м3); гастрин, выделяющийся клетками привратника и двенадцатиперстной кишки.

Секреция гистамина стимулируется ацетилхолином, гастрином и продуктами переваривания белков (пептиды, некоторые аминокислоты, экстрактивные вещества мяса и овощей), но резко понижается при приближении содержимого пилорического отдела по рН к 1,0. Торможение секреции соляной кислоты вызывается секретином, холецистокинином, желудочным ингибирующим пептидом, ВИП, глюкагоном, нейротензином, соматостатином, АДГ,

Рис. 24.14. Париетальные клетки желудка: а — париетальная клетка в состоянии покоя и активированная; б — секреция HCl обкладочной клеткой

тиролиберином, энтерогастроном, кальцитонином, окситоцином, кологастроном, бульбогастроном, серотонином.

Гистамин выделяется энтерохромаффиноподобными (ЭХП) клетками, располагающимися в глубоких «карманах» фундальных желез, и выделяемый гистамин непосредственно контактирует с париетальными клетками желез. Уровень образования и секреции соляной кислоты париетальными клетками напрямую связан с количеством гистамина, выделяемого ЭХП-клетками.

Рис. 24.15. Регуляция секреции соляной кислоты: 1 — влияние различных факторов на желудочную секрецию; 2 — гуморальная стимуляция желудочной секреции; 3 — факторы, влияющие на выделение гастрина G-клетками антрального отдела; АЦХ — ацетилхолин; ЖИП — желудочный ингибирующий пептид; ПК — париетальная клетка; СС — соматостатин. Источник: С. Зильбернагль, А. Деспопулос (2013)

Гастрин представляет собой гормон, секретирующийся гастриновыми клетками, называемыми также G-клетками. Эти клетки располагаются в пилорических железах дистального отдела желудка. Гастрин — крупный полипептид, секретирующийся в двух формах: большой, называемой G-34, которая содержит 34 аминокислоты, и малой — G-17, которая содержит 17 аминокислот. Хотя обе формы важны, чаще встречается малая форма. Биологическая активность обеих форм гастрина обусловлена C-концом пептида, -Try-Met-Asp-Phe(NH2). Эта последовательность аминокислотных остатков содержится также в синтетическом пентагастрине, BOC-β-Ala-TryMet-Asp-Phe(NH2), который вводится в организм для диагностики секреторной функции желудка.

Стимулом для высвобождения гастрина в кровь является прежде всего присутствие продуктов расщепления белков в желудке или в просвете двенадцатиперстной кишки. Эфферентные волокна блуждающего нерва также стимулируют высвобождение гастрина. Волокна парасимпатической нервной системы активируют G-клетки не напрямую, а через промежуточные нейроны, которые высвобождают гастринвысвобождающий пептид. Высвобождение гастрина в антральном отделе желудка затормаживается, когда значение pH желудочного сока снижается до уровня меньше 3; таким образом возникает отрицательная петля обратной связи, с помощью которой прекращается слишком сильная или слишком длительная секреция желудочного сока. С одной стороны, низкий уровень pH прямо тормозит G-клетки антрального отдела желудка (см. рис. 24.15), а с другой стороны, стимулирует D-клетки, которые высвобождают соматостатин. Впоследствии соматостатин оказывает тормозное действие на G-клетки (паракринное действие).

Регуляция секреции пепсиногена. Регуляция секреции пепсиногена пептидными клетками фундальных желез менее сложная, чем регуляция секреции кислоты. Регуляция главных клеток, секретирующих пепсиноген, осуществляется ацетилхолином и гистамином.