Эндокринные клетки кишечника
Фармакодинамика
Лекарственный препарат – средство в руках врача.Читать
Фармакокинетика
Изучает особенности поступления препарата в организм.Читать
Витамины
Витамины известны нам уже более 100 лет.Читать
Mассаж
Термин массаж пришел к нам из французского языка.Читать
Характеристика эндокринных клеток желудочно-кишечного тракта
Функционирование пищеварительной системы, сопряжение моторики, секреции и всасывания регулируются сложной системой нервных и гуморальных механизмов. Выделяют три основных механизма регуляции пищеварительного аппарата: центральный рефлекторный, гуморальный и локальный. Центральные рефлекторные влияния в большей мере выражены в верхней части пищеварительного тракта. По мере удаления от ротовой полости их участие снижается, однако возрастает роль гуморальных механизмов. Особо выражено это влияние на деятельность желудка, двенадцатиперстной кишки, поджелудочной железы, желчеобразование и желчевыведение. В тонкой и особенно толстой кишке проявляются преимущественно локальные механизмы регуляции (за счет механических и химических раздражений). [7]
Большую роль в гуморальной регуляции пищеварительными функциями играют гастроинтестинальные гормоны. Эти вещества продуцируются эндокринными клетками слизистой оболочки желудка, двенадцатиперстной кишки, поджелудочной железы и представляют собой пептиды и амины. Гастроинтестинальные гормоны оказывают регуляторные влияния на клетки-мишени различными способами: эндокринным (доставляются к органам-мишеням общим и региональным кровотоком) и паракринным (диффундируют через интерстициальную ткань к рядом или близко расположенной клетке). [4]
Некоторые из этих веществ продуцируются нервными клетками и играют роль нейротрансмиттеров. Гастроинтестинальные гормоны участвуют в регуляции секреции, моторики, всасывания, трофики, высвобождения других регуляторных пептидов, а также оказывают общие эффекты: изменения в обмене веществ, деятельности сердечно-сосудистой и эндокринной систем, пищевом поведении. [4]
16 января 1902 г. Bayliss и Starling показали, что даже после перерезки всех нервных связей между органами введение кислоты в тонкий кишечник стимулирует секрецию поджелудочной железы. Сделав правильный вывод относительно возможной природы этого «ненервного» механизма, они приготовили экстракт слизистой оболочки тонкого кишечника и показали, что при внутривенном введении он стимулирует панкреатическую секрецию, тогда как при введении экстракта толстого кишечника этого эффекта не наблюдается. Bayliss и Starling поняли, что они открыли не только новое вещество – секретин, но и ввели новое понятие о регуляции деятельности организма посредством «химической информации из крови», т. е. гормонами. Таким образом родилась эндокринология, в частности, эндокринология пищеварения. В результате исследования неочищенных экстрактов, помимо секретина, были выделены и химически охарактеризованы следующие пептиды: гастрин – Edkins, холецистокинин – Ivy, вещество Р – Euler и Gaddum, панкреозимин (позднее была выявлена его идентичность холецистокинину) – Harper, мотилин – Brown, желудочный ингибиторный пептид (GIP – gastric inhibitory peptide) – Brown, вазоактивный кишечный пептид (VIP – vasoactive intestinal peptide) – Said и Mutt. В 1964 г. Gregory и сотр. представили аминокислотную последовательность гастрина, а затем появились сообщения о последовательности аминокислот в молекулах секретина (Mutt, 1970), холецистокинина (Mutt, 1971), вещества Р (Chang, 1973), GIP (Brown, 1971), мотилина (Brown, 1973) и VIP (Mutt, 1974). На основании гомологичной последовательности аминокислот гастрин и холецистокинин были отнесены к одному химическому семейству, а секретин, GIP, VIP и панкреатический глюкагон – к другому.[5]
С появлением радиоиммунологических методов стало возможным выявление клеток, продуцирующих и накапливающих различные пептиды. В 1968 г. McGuigan идентифицировал гастринсодержащие или G-клетки в слизистой оболочке антрального отдела желудка. Начиная с этого времени, Pearse, Polak, Solcia и соавт. обнаружили клетки, которые реагируют с антителами к каждому из пептидов, экстрагированных из кишечника. Оказалось, что для каждого пептида есть отдельные клетки, продуцирующие и накапливающие этот пептид, причем эти клетки определенным образом распределены по длине кишечника: одни – в ограниченных участках, другие – на всем его протяжении. Было также показано, что не только кишечник, но и другие органы содержат клетки, реагирующие с антителами к кишечным пептидам; и наоборот, в кишечнике есть клетки, которые реагируют с антителами к пептидам, выделенным из других органов (глюкагону поджелудочной железы, бомбезину из кожи лягушки, соматостатину и нейротензину гипоталамуса; в головном мозге и в кишечнике выявляются вещество Р (Euler и Gaddum, 1931) , гастрин, VIP, энкефалин).[5]
Гастроинтестинальные гормоны, таким образом, в настоящее время рассматриваются как часть единой системы гуморальной регуляции организма, осуществляемой единой системой клеток химической информации, в которой одни и те же или сходные пептиды или амины могут использоваться для нейрокринной, паракринной и эндокринной передачи.[1]
Большую роль в развитии учения об интестинальных гормонах сыграли работы A. Pearse (1968-1972), посвященные своеобразной системе клеток, названной APUD (Amine Precursor Uptake and Decarboxylation). Эти клетки (апудоциты) имеют общую цитохимическую характеристику, связанную с синтезом, накоплением, секрецией полипептидов и аминов и характеризуются, в первую очередь, высоким содержанием аминов, способностью к усвоению (Uptake) предшественников (Precursor) аминов из окружающей среды и наличием фермента декарбоксилазы (Decarboxylase). Эмбриологические исследования позволили предположить, что первичные клетки системы APUD происходят из нервного гребешка и вторично внедряются в соответствующие органы – переднюю долю гипофиза, щитовидную железу, желудочно- кишечный тракт и бронхиальную систему.[1]
Эндокриноподобные клетки, разбросанные среди эпителиальных клеток слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта, во многом отличаются от клеток, сконцентрированных в эндокринных железах. В отличие от последних, эти клетки не имеют никаких специальных или предпочтительных взаимоотношений с капиллярами, а неспособность желудочных А-клеток реагировать на стимуляторы, активизирующие А-клетки поджелудочной железы, свидетельствует также и о различии в их иннервации. Большинство эндокриноподобных клеток слизистой оболочки пилорической части желудка и тонкого кишечника непосредственно контактирует с просветом своим рецепторным полюсом, в котором находятся также супрануклеарный пластинчатый комплекс Гольджи и базальные секреторные гранулы (диаметром 100-300 нм), т. е. видна четкая морфологическая полярность. Содержимое просвета желудочно-кишечного тракта может служить для этих клеток источником информации о количестве, природе, состоянии пищи и продуктов ее переваривания. В слизистой оболочке дна желудка эндокринные клетки не соприкасаются с содержимым просвета и поэтому не реагируют на стимуляторы, активные в отношении эндокринных клеток пилорического отдела. Секреторные гранулы выделяются на базальной поверхности апудоцита или вдоль нижней части его боковой поверхности. Выделению секреторных продуктов в просвет желудочно-кишечного тракта препятствует тот факт, что интерстициальные пространства и канальцы (образованные внедряющимися над базальной пластинкой клетками), через которые осуществляются местные эндокринно-экзокринные, а также межэндокринные корреляции, в верхней (юксталюминальной) части боковой поверхности эпителиальных клеток закрыты соединительными комплексами. Активные пептиды и амины, выделяемые эндокриноподобными клетками, могут, не поступая в кровь (не осуществляя истинно эндокринного влияния), взаимодействовать с некоторыми мишенями, в том числе с нервными окончаниями, гладкомышечными клетками, стенкой сосудов, осуществляя местную (паракринную) регуляцию.[5],[4] Общими характеристиками клеток APUD также являются: 1) флюрогеннные амины (катехоламины, 5-гидрокситриптамин), усвоение предшественников аминов (ДОФА), декарбоксилирование аминокислот; 2) боковые цепи карбоксильных групп (маскированная метахромазия); 3) аргирофилия; 4) α-глицерофосфатдегидрогеназы, неспецифические эстеразы, холинэстеразы; 5) специфическая иммунофлюоресценция. [1]
В настоящее время используется классификация эндокриноподобных клеток, принятая на Международном симпозиуме по гастродуоденальной патофизиологии в Болонье в марте 1973 г. Эта классификация предусматривает выделение в желудке 6 типов эндокринных клеток: ЕС – энтерохромаффинные, G – вырабатывают гастрин (и незначительное количество АКТГ), ECL (энтерохромаффиноподобные), А-подобные (напоминающие А-клетки поджелудочной железы, вырабатывающие глюкагон), D и D1; в тонкой кишке – ЕС, S (вырабатывают секретин), EG – вырабатывают энтероглюкагон, G, I, D, D1. Дальнейшие исследования позволили довести число клеток, принадлежащих к APUD, до 36, из которых 18 определенно являются производными нейральной или специализированной (placodal) эктодермы (A. Pearse, T. Takor Takor, 1976) (источник остальных 18 остается неизвестным), что свидетельствует о том, что клетки APUD представляют собой третье подразделение нервной системы (помимо соматического и автономного).[1] Один из более поздних вариантов классификации эндокринных клеток кишечника (Varese, 1977), приведен в следующей таблице: [5]
Вопрос 87. Эндокринная функция ЖКТ.
В желудке и тонком кишечнике вырабатывается множество гормонов, которые действуют и на сам желудочно-кишечный тракт, и на поджелудочную железу, и на желчный пузырь. Эти гормоны, действуя вместе с периферической нервной системой, регулируют активность отдельных областей желудочно-кишечного тракта и секрецию сока поджелудочной железы и желчи.
Гастрин секретируется в G-клетках привратниковой (пилорической) части желудка при поступлении в желудок пищевых масс. Этот гормон активирует секрецию соляной кислоты и пепсиногена, повышая таким образом выделение желудочного сока. Также гастрин участвует в регуляции двигательной активности желудка, способствуя переходу химуса (пищевых масс) из желудка в тонкую кишку. Именно гастрин вызывает развитие так называемой «голодной» перистальтики желудка, которая развивается в том случае, когда желудок более 2-3 часов находится в пустом состоянии. Это приводит к активации центра голода гипоталамуса.
В энтерохромаффинных клетках слизистой желудка вырабатывается гормон гистамин, который усиливает стимулирующее действие гастрина на выделение HCl, а также расширяет сосуды в стенке желудка. В D-клетках вырабатывается гормон соматостатин. Выделение соляной кислоты регулируется по механизму отрицательной обратной связи гормонами желудка. Гастрин стимулирует выделение HCl до тех пор, пока рН желудочного сока снизится до 1,0. При этом значении рН выделение гастрина прекращается вследствие ингибирующего влияния на G-клетки соматостатина.
Секретин (27 аминокислотных остатков), а также холецистокинин синтезируются в двенадцатиперстной кишке под влиянием химуса, поступающего из желудка. Оба гормона действуют на одни и те же клетки в экзокринной части поджелудочной железы, но их эффекты опосредованы через разные вторичные посредники: секретин действует через цАМФ, а холецистокинин – через систему Са2+. В результате секретин стимулирует выделение бикарбонатов и воды, а холецистокинин усиливает выделение трипсиногена экзокринной частью поджелудочной железы. Кроме того, холецистокинин угнетает секрецию желудочного сока в желудке, но стимулирует выброс желчи из желчного пузыря в двенадцатиперстную кишку.
Вазоктивный интестинальный пептид (ВИП) в пищеварительной системе не только играет роль гормона, но и медиатора метасимпатических и парасимпатических нервных волокон, иннервирующих желудочно-кишечный тракт. ВИП вырабатывается отдельными клетками слизистой желудка, тонкой и прямой кишки и вызывает расслабление гладкой мускулатуры сосудов желудочно-кишечного тракта, что приводит к усилению кровотока, а также некоторые другие эффекты.
Гастроингибирующий пептид (ГИП) – образуется в тонкой кишке и тормозит секрецию и моторику желудка (по-видимому, соответствует секретину и холецистокинину).
В подвздошной и ободочной кишке синтезируется глюкагоноподобный пептид-1 (энтероглюкагон), который стимулирует выделение инсулина в островках Лангерганса поджелудочной железы в ответ на повышение уровня глюкозы в тонком кишечнике, то есть еще до того, как начнет повышаться уровень глюкозы в крови.
Клетки слизистой тонкого кишечника выделяют серотонин (5-окситриптамин) в ответ на изменения давления, который активирует моторные нейроны в нервных сплетениях стенки кишечника, а также мотилин, который стимулирует сокращения двенадцатиперстной кишки и антрального отдела желудка.
Гормоны печени. В печени образуются соматомедины (инсулиноподобные факторы роста I и II), выброс которых в кровь увеличивается под действием гормона роста. По структуре они похожи на проинсулин. Основная их мишень – это хрящ, рост которого они усиливают. Кроме того, как и сам гормон роста, они действуют на многие клетки организма, усиливают синтез ДНК и РНК, стимулируют синтез белка, рост и размножение клеток. Но, в отличие от гормона роста, соматомедины не действуют на липолиз и утилизацию глюкозы.
В печени вырабатывается также белок ангиотензиноген, который поступает в плазму и участвует в регуляции артериального давления.
Диффузная эндокринная система
В организме функционирует большое количество пептидных гормонов, продуцируемых так называемой диффузной эндокринной системой, клетки который не агрегированы в железы, а рассеяны по организму.
Некоторые гормоны желудочно-кишечного тракта, место их образования и эффекты действия
Место выработки гормона
Эффект, действия гормона
Вазоактивный интестинальный пептид
Угнетение желудочной секреции, секреция панкреатического сока, усиление кровотока
Желудок и двенадцатиперстная кишка
Стимуляция секреции HCl, моторики желудка
Снижает объем желудочной секреции и кислотность желудочного сока
Все отделы желудочно-кишечного тракта
Стимулирует секрецию желудка и поджелудочной железы, расширяет кровеносные капилляры, активирует моторику желудка и кишечника
Проксимальный отдел тонкой кишки
Возбуждает секрецию пепсина желудком и секрецию поджелудочной железы, ускоряет эвакуацию содержимого кишечника
Стимулирует секрецию бикарбонатов и воды поджелудочной железой, печенью, бруннеровыми железами, пепсина — желудком, тормозит желудочную секрецию
Все отделы желудочно-кишечного тракта
Тормозит выделение соляной кислоты в желудке, стимулирует выделение пепсина, активирует секрецию поджелудочной железы, желчевыделение и кишечную секрецию
Тормозит секрецию соляной кислоты в желудке, усиливает сокращение желчного пузыря и желчевыделение, усиливает моторику тонкой кишки
Заканчивая описание гормонов пищеварительного аппарата, следует обратить внимание на то, что они контролируют не только функции пищеварительной системы, но и важнейшие эндокринные и метаболические функции организма в целом, включая поведение и аппетит-регулирующую функцию. К сожалению, сведений об участии гормональных факторов желудочно-кишечного тракта в процессах метаболизма у сельскохозяйственных животных крайне мало.
Удивительно, что многие гормоны желудочно-кишечного тракта обнаружены в центральной нервной системе (ЦНС). В кишечнике и ЦНС имеются: вещество Р, вазоактивный кишечный пептид, соматостатин, холецистокинин, бомбезин, энкефалины и эндорфины, нейротензин и многие другие. Фактически в желудочно-кишечном тракте найдены все существующие нейропептиды. В пищеварительном аппарате эти гормоны, действуя главным образом местно, регулируют секрецию, моторику, кровоток, а в ЦНС выполняют роль нейромедиаторов или модуляторов, обеспечивающих тонкую настройку различных регуляторных контуров.
Холецистокинин в пищеварительном аппарате регулирует моторику желчного пузыря, а в ЦНС является «сигналом сытости», т. е. веществом, вызывающим чувство насыщения. В ЦНС обнаружен гастриноподобный фактор, обеспечивающий пищевое возбуждение. При нарушении его образования пищевая потребность и пищедобывательное поведение не реализуются. Среди гормонов, продуцируемых эндокринными клетками кишечника, есть гормоны, характерные для гипоталамуса, гипофиза, щитовидной железы, надпочечников (например, тиреотропин, АКТГ); в свою очередь, клетки гипофиза вырабатывают гастрин.
Наряду с эндогенным потоком, согласно теории адекватного питания, имеется экзогенный поток — поток физиологически активных веществ, образующихся при гидролизе пищи. Так, при расщеплении пепсином белков молока и пшеницы образуются морфиноподобные вещества — эндорфины. Из казеина молока образуется пептид казоморфин, влияющий на моторику кишечника и вызывающий аналгетический эффект. Не исключено, что пептиды, образующиеся при гидролизе белков, проникая в кровь, могут участвовать в модуляции общего гормонального фона организма.
Таким образом, питание — не просто обогащение организма питательными веществами, одновременно существует сложнейший поток гуморальных факторов, участвующих не только в ассимиляции пищи, но и в регуляции других жизненно необходимых функций. Как уже отмечалось, согласно теории сбалансированного питания, утилизация пищи осуществляется самим организмом.
Теория адекватного питания рассматривает в трофическом и метаболическом отношении организм как надорганизм, в котором поддерживаются симбионтные отношения с микрофлорой пищеварительного аппарата. При этом можно выделить две формы использования симбионтов организмом хозяина. В одном случае бактерии и простейшие поставляют ферменты, а образующиеся продукты гидролиза используются организмом хозяина. В другом случае бактерии и простейшие не только разрушают пищевые продукты, но и утилизируют их. Таким образом, хозяин поглощает вторичную пищу, состоящую из структур симбионтов.
Бактериальная флора кишечника формирует три потока бактериальных метаболитов.
Первый поток — это нутриенты, преобразованные микрофлорой, например, амины, возникающие при декарбоксилировании аминокислот.
Второй поток — продукты жизнедеятельности бактерий.
Третий поток — видоизмененные бактериальной флорой балластные вещества. В состав этих веществ входят вторичные питательные вещества (вторичные нутриенты).
В составе бактериальных метаболитов имеются как полезные вещества (витамины, незаменимые аминокислоты и др.), так и токсические соединения (токсические амины — кадаверин, октопамин, тирамин, пипередин, диметиламин, гистамин). А. М. Уголев предполагает, что некоторые токсические вещества в ходе эволюции включились в регуляторные системы организма и в оптимальных количествах физиологичны. В частности, это относится к бактериальному гистамину. Подавление продукции бактериальных метаболитов, например, антибиотиками, может быть причиной нарушений ряда функций организма. Кроме перечисленных потоков, существует поток веществ, поступающих в организм с загрязненной пищей из загрязненной среды (тяжелые металлы, нитраты, дефолианты, гербициды, инсектициды и т. д.), которые опасны для животных. Учитывая это, важно разработать такие технологии кормоприготовления, при которых токсические вещества разрушаются и превращаются в безвредные.
Поскольку микрофлора пищеварительного тракта является эволюционным фактором, оказывающим на организм не только положительное, но и отрицательное влияние, организм животного приобретает необходимый охраняющий механизм. По мнению А. М. Уголева, в пищеварительном тракте сосуществуют две стадии пищеварения: нестерильная и стерильная. В первой — нестерильной стадии пищеварения в полости кишечника расщепляются полимеры, а во второй — стерильной — олигомеры (пептиды, дисахариды). Обнаруженные на поверхности эпителиальных клеток формирующие щеточную каемку микроворсинки являются своеобразным химическим реактором, имеющим колоссальную активную поверхность и работающим в стерильных условиях. Благодаря наличию микроворсинок, покрытых полисахаридными нитями гликокаликса, поверхность клетки недоступна для микроорганизмов. Процессы мембранного пищеварения, происходящие за счет встроенных в клеточную поверхность ферментов, обеспечивают расщепление олигомеров до мономеров (аминокислот и моносахаридов). Это пространственное разделение различных стадий пищеварения весьма целесообразно, поскольку мономеры, оказавшиеся в полости кишечника, используются микрофлорой и в результате образуются нежелательные метаболиты (токсические амины, индол, аммиак). Некоторые продукты микробного метаболизма обладают карциногенными или лейкозогенными свойствами.
Регулирование питания микроорганизмов пищеварительного тракта является одной из основных задач физиологии кормления. Рубцовый «микробиологический реактор» нуждается в растворимых минеральных веществах и азотистых соединениях. При этом жвачные животные очень чувствительны к поступлению углеводов. Поступающая со слюной мочевина в корме жвачных служит пищей для микроорганизмов, расщепляющих ее до аммиака, используемого для синтеза аминокислот и дальнейшего синтеза белка. Чем медленнее происходит в рубце процесс расщепления мочевины, тем эффективнее процессы синтеза белка. Ряд кормовых и химических средств, оказывающих депрессивное действие на уреазу рубца, стимулируют синтез белков.
Саморегулирующаяся бродильная система «многожелудочного» аппарата, насыщенность системы ферментами микрофлоры, совершенство аппарата размельчения пищи и своевременное удаление метаболитов создают условия для лучшего использования богатой клетчаткой пищи и синтеза белка, жиров и витаминов.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
