АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Пути и механизмы транспорта в кишечнике

Существуют два пути транспорта воды и раст­воренных в ней веществ через эпителий кишечника: транспорт через эпителиальные клетки и через межклеточное пространство. В первом случае это активный процесс, а во втором-пассивный.

Пассивный перенос через межклеточное прост­ранство. Перенос веществ через межклеточное пространство всегда является пассивным процессом и основан на диффузии или конвекции. Диффу­зия - это перемещение веществ через эпителий в направлении электрохимического или химического градиента. Необходимым же условием для переноса веществ путем конвекции является трансэпителиальный ток воды под действием

Рис. 12.Пассивный перенос через эпителий зависит от размера пор плотных контактов, который умень­шается в направлении от проксимальных отделовки­шечника к дистальным, в связи с чем в том же направле­нии увеличиваются трансэпителиальная разность потен­циалов и электрическое сопротивление

осмотических или гидростатических сил. Как следует из названия, пассивный перенос осуществляется без затрат клеткой энергии; он всегда пропорционален осмотическому или концентрационному градиенту может быть описан уравнением Фика. Всасывание воды и минеральных солей через внеклеточ­ное пространство в количественном отношении имеет особенно большое значение в проксимальных отделах кишечника, т. е. в «протекающем» эпителии (см. рис 12).

Активный перенос через эпителий. Чтобы ве­щество могло всосаться через эпителиальную клетку. оно должно проникнуть в нее через плазматическую мембрану, обращенную в просвет кишечника, пройти через цитоплазму и выйти через базолатеральную мембрану в межклеточное пространство (рис.13 и 15). Совершенно очевидно, что этот ряд барье­ров значительно тормозит пассивный перенос через энтероцит. В частности, для гидрофильных и отри­цательно заряженных веществ липидная мембрана служит главным препятствием. Важная функция эпителиальной клетки состоит в активном транс­порте веществ из просвета кишечника в субэпите­лиальные капилляры и лимфатические сосуды. Ха­рактерная особенность активного переноса заклю­чается в том, что при этом вещество перемещается «в гору», т. е. против градиента концентрации даже при низкой концентрации этого вещества в просвете кишечника. Активный перенос осуществляется при участии переносчика и требует затраты энергии. Процесс характеризуется кинетикой насыщения, т. е. его скорость не может быть выше определенного уровня (рис. 14). Кроме того, механизмы актив­ного переноса обладают высокой степенью субст­ратной специфичности и могут угнетаться вещест­вами, имеющими химическое сходство с субстра­тами, а также рядом других веществ.

Рис. 13. Пути и механизмы транспорта воды и раст­воренных в ней веществ через эпителий. В транспорте через клетки участвуют и пассивный и активный про­цессы, а в транспорте через межклеточное пространство - только пассивный.

Нередко система активного транспорта работает только при мобилизации переносчика

Рис. 14. Кинетика процессов пассивной диффузии и активного транспорта с участием переносчика

другим веществом (со­пряженный транспорт). Процесс, идущий с участием переносчика, не всегда отвечает всем критериям активною транспорта. Так, например, фруктоза переносится механизмом с участием переносчика, действующим по принципу насыщения, но без затраты энергии, а лишь за счет разности концентраций субстрата. Такой вид транспорта называется облегченной диффузией.

Для многих веществ характерен транспорт сме­шанного типа, т.е. при участии как активного, так и пассивного процессов. При низкой концентрации вещества преобладает активный транспорт, а при более высоких концентрациях, когда процесс актив­ного транспорта достигает насыщения, преобладает процесс пассивного переноса (рис. 14).

Еще один механизм поглощения пиноцитоз. состоящий в том. что клеточная мембрана окружает внеклеточный материал с образованием маленького пузырька. Образовавшийся пузырек погружается в цитоплазму и мигрирует к базальной поверхности клетки, где заключенный в пузырьке материал выбрасывается из энтероцита. По-видимому, пиноцитоз играет определенную роль во всасывании интактных белков и других макромолекул.

Всасывание воды. По всей длине желудочно-ки­шечного тракта перенос воды в обоих направле­ниях от слизистой поверхности к серозной (всасы­вание) и от серозной к слизистой (секреция) это чисто пассивный процесс. Пока не совсем ясно, как в основном осуществляется перенос воды через клетки или через межклеточное пространство. Из­вестно, что объем трансэпителиального тока воды уменьшается параллельно уменьшению осмоти­ческого градиента в направлении от верхних отде­лов кишечника к нижним. Поскольку размер пор в плотных контактах также постепенно уменьшается в том же направлении, очевидно, что межклеточный транспорт воды имеет более важное значение. Движущей силой трансэпителиального переноса воды служат гидростатический и, главное, осмотический градиенты, создаваемые активным транспортом натрия между просветом кишечника и межклеточным пространством (рис. 15). В результате активного выведения натрия из клетки через базолатеральную мембрану межклеточная жидкость становится гипертонической. Создаю­щийся при этом устойчивый осмотический градиент вызывает ток воды из просвета кишечника в меж­клеточное пространство через плотные контакты или через эпителиальную клетку. Ток воды создает в межклеточном пространстве градиент гидроста­тического давления. Это давление направлено как в сторону слизистой, так и в сторону серозной по­верхности, но, поскольку базальная мембрана обла­дает значительно большей проницаемостью, чем плотные контакты, вода стремится выйти из меж­клеточного пространства именно в этом направле­нии, т.е. в сторону субэпителиальных капилляров. Именно гидростатическое давление в межклеточном пространстве служит движущей силой передвижения воды и растворенных веществ в субэпителиальные капилляры, и это передвижение может иметь место только в том случае, если гидростатическое давление в межклеточном прост­ранстве больше фильтрационного давления в ка­пиллярах.

На рис. 15,Б приведена схема механизма транспорта воды в виде модели с тремя компартментами. Компартменты представляют собой просвет кишечника вблизи эпителия (1), межклеточ­ное пространство (2) и субэпителиальное прост­ранство (3). Прежде всего в результате активного транспорта натрия повышается осмотическая кон­центрация в компартменте 2. что вызывает вход воды по осмотическому градиенту через плотные контакты (с серозной поверхности никакого поступ­ления воды не происходит, так как концентрацион­ный градиент между компартментами 1 и 2 больше,

Рис. 15. Механизмы всасывания воды. Поглощение воды полностью пассивный процесс, возникающий вследствие функциональной асимметрии эпителия. Эта асимметрия обусловлена осмотическим градиентом между просветом кишечника и межклеточным прост­ранством, а также гидростатическим давлением в меж­клеточном пространстве и разной проницаемостью плотных контактов и базальной мембраны

чем между компартментами 2 и3). По мере поступ­ления воды в компартмент 2 в нем увеличивается гидростатическое давление, под действием которого вода перемещается в компартмент 3. Весь процесс основан на совместном действии активного и пассивного транспорта в трех компартментах, разделенных мембранами, одна из которых (плотный контакт) малопроницаема для ионов, а вторая (базальная мембрана) обладает высокой проницаемостью. В тонком кишечнике, где в плот­ных контактах имеются относительно крупные поры, интенсивное поступление воды из просвета кишечника противостоит тенденции к гипертоничности межклеточной жидкости, и ионы Na⁺ всасы­ваются в кровь в виде раствора, изотоничного плазме. В толстом кишечнике поры плотных кон­тактов намного мельче, поэтому вода поступает из просвета кишечника в межклеточное пространство значительно медленнее и лишь слегка разводит межклеточную жидкость, в связи с чем всасываемый раствор является гипертоническим по отношению к плазме, а жидкость, каловых масс, следователь­но, - гипотонической.

Выделение минеральных солей и воды. Выделе­ние веществ в просвет кишечника наблюдается в тех случаях, когда от серозной поверхности к слизистой переносится больше жидкости, чем в противополож­ном направлении. Такой процесс может иметь место как в случае уменьшения тока жидкости от сли­зистой поверхности к серозной (малъабсорбция), так и при увеличении переноса от серозной поверхности к слизистой (рис. 6). Поскольку транспорт воды-это полностью пассивный процесс, для пре­вращения всасывания в секрецию должно изме­ниться направление осмотического или гидростати­ческого градиента. Таким образом, предпосылкой для секреции воды всегда служит секреция электро­литов. Существует несколько возможных механиз­мов секреции жидкости: 1) активная секреция анио­нов; 2) уменьшение активного всасывания; 3) высо­кая осмолярность в просвете кишечника (рис. 34); 4) повышение гидростатического давления на се­розной поверхности; 5) повышение проницаемости плотных контактов для ионов (рис. 16).

В активной секреции электролитов центральную роль играет циклический АМФ (цАМФ). Некоторые бактериальные токсины (холерный токсин, колитоксин) и ряд гормонов (простагландины, секретин, вазоактивный интестинальный полипептид) вызы­вают повышение содержания цАМФ в энтероцитах. Изменяя концентрацию ионов Са²⁺ в клетках, цАМФ повышает проницаемость для Сl^- в криптах слизистой поверхности энтероцитов. Хлорид выходит из клеток в просвет кишечника, а за ним следуют ионы натрия и вода; первые - по принципу сохранения электронейтральности, а вторая - под действием осмотического давления. В дру­гих, указанных выше ситуациях секреция жидкости осуществляется пассивным путем.

Рис. 16. Секреция воды и электролитов через меж­клеточное пространство. Дигидрооксипроизводные желчных кислот и слабительные препараты, вызываю­щие выведение воды, повышают проницаемость плот­ных контактов. Это «протекание» ликвидирует функцио­нальную асимметрию эпителия, и под действием гидро­статического давления на субэпителиальной стороне направление переноса меняется на противоположное.

Л___

Дата добавления: 2015-08-06 | Просмотры: 1722 | Нарушение авторских прав