Trávení
Všechny látky přijaté ústy do gastrointestinálního traktu (GIT), jsou označovány jako potrava. Potrava se skládá z živin, tekutin, minerálů a vitaminů. Jednotlivé živiny (cukry, tuky a bílkoviny), jsou v organizmu využity jako stavební materiál. Proces trávení je nezbytný k tomu, aby mohly být tyto látky, obvykle přijímané v podobě složitých organických látek, vstřebány v tenkém střevě.
Proces trávení
Trávením myslíme chemický proces štěpení pomocí specifických enzymů. Trávicí enzymy produkují žlázové buňky v dutině ústní a žaludku a exokrinní část pankreatu. Důležitou funkci v trávení má tenké střevo, ve kterém dochází k prostupu základních stavebních jednotek potravy, tedy aminokyselin, mastných kyselin a monosacharidů, přes jeho sliznici do krve nebo lymfy. Tomuto přestupu říkáme resorpce. Slizniční epitel tenkého střeva tvoří dva typy buněk:
- Enterocyty uplatňující se v trávení, resorpci a sekreci
- Pohárkové buňky produkující hlen, mucus, chránící povrch epitelu
Existuje několik mechanizmů, které zajišťují přestup látek z lumen tenkého střeva do extracelulární tekutiny. Jedná se o difuzi, facilitovanou difuzi, aktivní transport a pinocytózu.
Sacharidy jsou potravou přijímány hlavně jako polysacharidy, disacharidy a monosacharidy.
Hlavním polysacharidem je rostlinný škrob, složený z amylopektinu a amylózy. Molekuly glukózy jsou v něm uspořádány v rovných či mírně rozvětvených řetězcích a jsou vázány 1,4 α-glykosidovými vazbami. Polysacharid živočišného původu je glykogen, který je tvořen molekulami glukózy s rozvětvenými řetězci spojené 1,6 α-glykosidovými vazbami. Mezi disacharidy patří sacharóza (řepný cukr) a laktóza (mléčný cukr). Mezi monosacharidy zařazujeme glukózu a fruktózu.
Celulóza, hemicelulóza a pektin patří mezi nestravitelné rostlinné polysacharidy, nemají tedy pro člověka nutriční význam, ale jsou součástí vlákniny v potravě. Vláknina je pro člověka nestravitelná, je však stravitelná bakteriemi tlustého střeva, snižuje také cholesterol a má význam v prevenci rakoviny tlustého střeva. Má význam v regulaci střevních funkcí.
Trávení škrobu začíná v ústech působením enzymu slinných žláz – ptyalinu. Jeho aktivita je utlumena v kyselém žaludečním obsahu a poté pokračuje v duodenu účinkem pankreatické α-amylázy. Zásaditá pankreatická šťáva neutralizuje kyselý chymus přicházející do duodena ze žaludku a umožní tak činnost pankreatické amyláze, která dokončí štěpení škrobu a glykogenu na jednodušší sacharidy (maltóza, maltotrióza a oligosacharidy, především α-dextrin).[1] Vlastní resorpce sacharidů probíhá pouze na úrovni monosacharidů, enzymy kartáčového lemu membrány enterocytů musí dokončit štěpení vzniklých oligosacharidů.
Vstřebávání sacharidů
Konečnými produkty trávení jsou jednoduché cukry − glukóza, galaktóza a fruktóza. Vzniklé monosacharidy jsou následně transportovány do enterocytů. Glukóza a galaktóza využívají sekundárně aktivního transportu s ionty Na+ pomocí přenašeče SGLT-1 a 2, fruktóza přechází do enterocytu facilitovanou difuzí pomocí přenašeče GLUT-5.[1]
Glukóza přechází z enterocytu facilitovanou difuzí pomocí přenašeče GLUT-2 dále do žil sbírajících se do veny portae, fruktóza je z větší části přes fruktóza-6-fosfát a glukóza-6-fosfát přeměněna na glukózu, menší část vstupuje do krve také pomocí přenašeče GLUT-2.[1]
Tuky jsou potravou přijímány ve formě triacylglycerolů (až 90 %), fosfolipidů a esterů cholesterolu. Lipidy jsou špatně rozpustné ve vodě, takže jsou triacylglyceroly štěpeny lipázami, které jsou produkovány Ebnerovými žlázami kořene jazyka, žaludečními žlázami a acinárními buňkami pankreatu.
Proces trávení lipidů
Přibližně 10−30 % triacylglycerolů je tráveno již v žaludku, kde kyselé pH představuje optimální podmínky pro činnost jazykové a žaludeční lipázy. Zbytek je štěpen pankreatickou lipázou v pH neutrálním prostředí duodena a jejuna. Pro optimální činnost lipáz je nezbytná emulgace tuků, která nabízí enzymům vetší povrch pro štěpení. V žaludku jsou tuky emulgovány mechanicky motilitou aborální části žaludku, v tenkém střevě funkcí emulgátoru solí žlučových kyselin a lecitinu. Lipolytický účinek pankreatické lipázy je podmíněn přítomností kolipázy, která se jako enzym pankreatické šťávy navazuje na kapičky tuku. Výsledkem trávení triacylglycerolů jsou volné mastné kyseliny, mono- a diacylglyceroly. Vzniklé produkty trávení jsou přeměněny za spoluúčasti solí žlučových kyselin na micely, které jsou nezbytnou podmínkou pro normální vstřebávání tuků.
Vstřebávání lipidů
Micely putují mezi mikroklky a jejich obsah se rozptýlí v pomalu se pohybující tekutině. Složky lipidů zde dosahují vysokých koncentrací a díky svým hydrofobním vlastnostem difundují přes luminální membránu enterocytů. Shromažďují se ve vezikulech hladkého endoplazmatického retikula, kde se z nich znovu vytvoří molekuly lipidů. Jejich povrch pokrývají fosfolipidy a β-lipoprotein vytvořený v ribozomech enterocytů. Takto vznikají chylomikrony (tukové kapénky), které opouštějí buňku exocytózou do bazolaterálního prostoru. Jelikož jsou chylomikrony příliš velké, neprošly by bazální membránou do krevních kapilár, a tak vstupují do lymfatických kapilár a s lymfou se dostávají do krve. Většina tuků se vstřebává v duodenu a jejunu. Zbývající žlučové kyseliny se vstřebávají v terminálním ileu, odtud difundují nebo jsou přenášeny aktivním transportem přes luminální membránu a nakonec přestupují přes bazolaterální membránu do krve. Portálním oběhem se dostávají do jater, kde jsou s nově vytvořenými žlučovými kyselinami vyloučeny do žluče.
Trávení proteinů začíná v žaludku působením endopeptidázy pepsinu. Pepsin je secernován hlavními buňkami fundu a těla žaludku ve formě neaktivních proenzymů. Prekurzorem je pepsinogen, který je pomocí kyseliny chlorovodíkové přeměněn na pepsin. Kyselé žaludeční prostředí v rozmezí pH 1,8–4 vytváří optimální prostředí pro jeho činnost, která ustává v tenkém střevě, jakmile se žaludeční obsah smísí s alkalickou pankreatickou šťávou. V pankreatické šťávě se do duodena dostávají další proteolytické enzymy, které jsou zodpovědné za rozklad polypeptidů vzniklých trávením v žaludku. Jedná se o endopeptidázy (trypsin, chymotrypsin a elastáza), které štěpí vnitřní peptidové vazby, a karboxypeptidázy (prokarboxypeptidázy A,B a neaktivní formy enzymů), které odštěpují jednotlivé aminokyseliny na karboxylovém konci peptidového řetězce. Štěpení na závěrečné produkty (aminokyseliny) probíhá buď ve střevním lumen, v kartáčovém lemu enterocytů, nebo až v cytoplazmě slizničních buněk.
Vstřebávání proteinů
Trávením uvolněné aminokyseliny mají specializované transportní systémy na luminální i bazolaterální straně membrány, odkud jsou přenášeny do intersticia a poté do krevního oběhu. Na luminální straně probíhá resorpce pomocí specializovaných přenašečů pro jednotlivé typy aminokyselin. Na bazolaterální membráně probíhá resorpce pomocí difuze.
Neutrální a kyselé aminokyseliny jsou přenášeny do slizničních buněk pomocí sekundárně aktivních Na+ symportů a poté se pasivně nebo na nosiči dostávají do krve.
Bazické aminokyseliny (arginin, lysin, ornitin) mají vlastní transportní systémy. Část aminokyselin se vstřebá v podobě dipeptidů nebo tripeptidů sekundárním aktivním transportem s využitím kotransportu se sodíkem. Resorpce di- a tripeptidů probíhá rychleji. V enterocytech jsou dipeptidy a tripeptidy štěpeny cytoplazmatickými enzymy na jednotlivé aminokyseliny.
Člověk denně přijme asi 2 litry vody. Mimo to je do gastrointestinálního traktu vylučováno slinami, žaludeční šťávou, pankreatickou šťávou, žlučí a střevní šťávou asi 7 litrů denně. Stolicí je vyloučeno jen 100–200 ml vody a musí být téměř 98 % této tekutiny vstřebáno.
Voda se pohybuje přes stěnu gastrointestinálního traktu pasivními procesy v obou směrech. Resorpce probíhá hlavně v jejunu a ileu. Pohyb vody střevní cestou je podmíněn osmoticky. Tenké střevo je relativně propustné pro vodu a vstřebávaná tekutina je izotonická. Tlusté střevo je méně propustné a vstřebávaná tekutina je hypertonická. Účinnost vstřebávání můžou ovlivnit poruchy vstřebávání látek. Přítomnost nevstřebatelných, osmoticky aktivních látek zvyšuje rychlost pasáže střevního obsahu a absorpční procesy nemají dostatek času. Tyto látky působí jako projímadlo, výsledkem je tekutá stolice. Účinnost vstřebávání vody také klesá při zvýšeném krevním tlaku v portálním oběhu.
Na+ ionty jsou vstřebávány po celé délce střev. Na luminální straně vstupují ionty třemi způsoby vždy za účasti
Na+/K+-ATPázy:
- Kotransportem Na+ na nosiči s dalšími látkami (AK, glukóza).
- Difuzí iontů Na+ na základě elektrochemického gradientu. Hlavně v tlustém střevě.
- Paralelním transportem Na+ a Cl−. V ileu je Na+ vyměňován za H+ a současně Cl- za HCO3−. H+ a HCO3− se spojí za vzniku vody a CO2, který difunduje do buněk. HCO3− ionty pocházejí ze žluči a pankreatické šťávy.
Stolice je chudá na ionty Na+, Cl− a vodu, ale je v ní vyloučeno přibližně 1/3 přijatého Ca2+.
Vitaminy jsou organické nízkomolekulární látky nezbytné v malých množstvých pro správné fungování organismu. Tělo si je neumí (až na některé výjimky) samo vytvořit, a proto je musíme přjímat v potravě. Jejich hlavní funkcí je látková přeměna a regulace metabolismu.
Vitaminy rozpustné v tucích
Vitaminy rozpustné v tucích (A, D, E, K) vstupují difuzí ve formě micel do enterocytů, kde se stávají součástí chylomikronů.
Vitaminy rozpustné ve vodě
Vitaminy rozpustné ve vodě jsou vstřebávány v proximální části tenkého střeva. Jsou aktivně resorbovány symportem s Na+. Jen vitamin B6 prostupuje střevní stěnu difuzí. Vitamin B12 (kobalamin) musí člověk přijímat stravou. Nejdůležitějšími produkty živočišného kobalaminu jsou játra, ledviny, maso, ryby a vejce. Váže se v žaludku a duodenu na glykoprotein tvořený parietálními buňkami žaludeční sliznice (vnitřní faktor). Navázaný na vnitřní faktor se vstřebává endocytózou. V cytoplazmě je oddělen od vnitřní faktor a vitamin B12 je aktivně přenesen přes bazolaterální membránu do krve. A odtud je odveden navázaný na bílkoviny do jater.
Vápník
Vápník se vstřebává ve všech oddílech střeva, hlavně ale v jejunu a ileu. Ionty Ca2+ jsou přeneseny do cytoplazmy navázané na specifické proteiny na luminální straně enterocytů. V cytoplazmě se vážou na cytoplazmatický kalcium-vážící protein nebo vstupují do mitochondrií. Vstřebávání vápníku řídí vitamin D a parathormon.
Železo
Železo přijaté potravou se vstřebá jen v malém množství. Denně se přijme potravou okolo 15−20 mg. Dospělí muž i žena vstřebá denně 1−1,5 mg, těhotné ženy a děti více. Nejlépe se vstřebává železo hemu. Lépe se také vstřebává Fe2+ než Fe3+, protože netvoří nerozpustné sloučeniny. Ve střevě je železo vázáno na transferin, který se váže na specifický receptor luminální strany enterocytů a je přenesen do cytoplazmy endocytózou. V cytoplazmě je železo uvolněno a naváže se na cytoplazmatický feritin. Část zásoby železa je od feritinu oddělena (množství potřebné pro organismus) a je transportována do krve, kde se váže na plazmatický transferin. Zbytek železa se dostává do střevního obsahu a je vyloučeno stolicí.
Odkazy
Související články
- Trávicí soustava
- Tenké střevo
- Slinivka břišní
- Sacharidy v potravě
- Bílkoviny v potravě
- Tuky v potravě
Použitá literatura
- KITTNAR, Otomar. Lékařská fyziologie. 1. vydání. Praha : Grada, 2011. ISBN 978-80-247-3068-4.
- SILBERNAGL, Stefan a Agamemnon DESPOPOULOS. Atlas fyziologie člověka. 6. vydání. Praha : Grada, 2011. ISBN 978-80-247-0630-6.
- GANONG, William F. Přehled lékařské fyziologie. 20. vydání. Praha : Galén, 2005. 890 s. ISBN 80-7262-311-7.
- ↑ a b c GANONG, William F. Přehled lékařské fyziologie. 20. vydání. Praha : Galén, 2005. 890 s. ISBN 80-7262-311-7.
