Следует также иметь в виду, что каждый пищеварительный фермент влияет только на один вид пищевых веществ; например, ферменты, расщепляющие углеводы, не могут действовать на белки и жиры. Кроме того, для ферментов характерна и внутривидовая специфичность: ферменты, расщепляющие углевод мальтозу, не действуют на углевод лактозу.
Ферментный состав выделяемых секретов (слюнного, желудочного, панкреатического, желчного и кишечных) варьируется в зависимости от состава потребляемой пищи. При употреблении пищи с высоким содержанием углеводов выделяется больше амилаз, при приеме белковой пищи – больше протеаз, при приеме жирной – больше липаз. Кроме того, ферментативная система приспосабливается к расщеплению и конкретных видов продуктов. При употреблении привычных продуктов выделяемые ферменты обеспечивают их расщепление, а при приеме непривычных – специфически ориентированные ферменты не обеспечивают их гидролиз и в результате могут возникать расстройства пищеварения (такие ситуации возможны в начале весенне-летнего сезона, в командировке или отпуске в дальних краях).
В то же время при постепенном введении в рацион новых продуктов нарастает и синтез «нужных» ферментов, способных их расщеплять. Например, пепсины желудочных желез грудного ребенка приспособлены к гидролизу белков материнского молока, а при введении в рацион яичных, мясных и растительных белков состав пепсинов постепенно адаптируется и к ним. Благодаря этим механизмам обеспечивается приспособление организма к новому рациону и непривычным продуктам в течение двух недель.
Переваривание пищи осуществляется в нейтральной, кислой и щелочной средах (обозначаемых рН), постоянных в различных отделах желудочно-кишечного тракта (рН = 7 указывает на нейтральную реакцию среды; рН менее 7 – на ее кислотные свойства; рН более 7 – на ее щелочные свойства). Причем кислотно-щелочной состав содержимого различных отделов желудочно-кишечного тракта, даже рядом расположенных, резко различается. Так, в полости рта среда близка к нейтральной (во время еды – слабощелочная), в пищеводе – нейтральная (рН около 7), в желудке – от почти нейтральной до сильнокислой (рН до 0,8–1,5), в двенадцатиперстной – щелочная (рН = 7,2–8), а с пищей – переменная (рН = 4–8), в других отделах тонкой кишки (тощей и подвздошной) – близка к нейтральной (рН = 6,5–7,5), в толстой кишке – слабокислая. Это удивительное постоянство сред в каждом отделе свидетельствует о нормальном состоянии желудочно-кишечного тракта, и поддерживается оно природными механизмами.
Постоянство сред обеспечивается постепенным, порционным поступлением пищи из одного отдела желудочно-кишечного тракта в другой и анатомо-физиологическими особенностями органов пищеварения. Регулирование продвижения пищи осуществляется координированным моторным «поведением» желудочно-кишечного тракта с участием «клапанных аппаратов» (названных так Я. Витебским), расположенных на границах смежных отделов желудочно-кишечного тракта.
Эти клапаны-сфинктеры в виде кольцевых скоплений гладкомышечных волокон расположены в верхней и нижней частях пищевода, на выходе из желудка в двенадцатиперстную кишку (пилорический сфинктер), на выходе из тонкой в толстую кишку (илеоцекальный сфинктер) и в нижней части прямой кишки (наружный и внутренний сфинктеры заднего прохода).
Наряду с вышеперечисленными в желудочно-кишечном тракте имеются и другие сфинктеры: 9 – в ободочной кишке, 1 – (третий, верхний) в прямой кишке, 3 – в желчных протоках, 1 – в поджелудочном протоке и 1 – в печеночно-поджелудочной ампуле.
Клапаны-сфинктеры пищеварительного канала надежно защищают нижележащие отделы от форсированного поступления сверху «агрессивного» содержимого, регулируют порционное продвижение пищевых масс и предотвращают обратное их перемещение (в том числе благодаря своему строению). Функционируют сфинктеры следующим образом. При поступлении порции кислого желудочного содержимого в двенадцатиперстную кишку в ней повышается кислотность и закрывается пилорический сфинктер. После нейтрализации кислоты и перемещения содержимого в тощую кишку сфинктер раскрывается и пропускает следующую порцию пищи.
Так же порционно перемещается тонкокишечное содержимое и в толстую кишку (через илеоцекальный сфинктер). Однако открывается он под влиянием перистальтических и тонических волн в конечной части подвздошной кишки и повышения давления в ней, а закрывается – при снижении давления в ней или повышения давления со стороны толстой кишки. По наблюдениям некоторых исследователей, данный сфинктер работает синхронно с пилорическим.
Продвижение пищи по желудочно-кишечному тракту напоминает своеобразный конвейер, где под действием пищеварительных секретов (слюны, желудочного, панкреатического и кишечного соков и желчи), а также содержащихся в них ферментов, пища расщепляется на мельчайшие частицы, которые через слизистые оболочки полости рта, желудка, тонкой и толстой кишки проникают в кровеносные и лимфатические сосуды и поступают во внутреннюю среду организма. Всасываются в кровь преимущественно простые и хорошо растворимые химические соединения. В неизменном виде всасываются в кровь вода, минеральные соли, витамины и некоторые другие органические соединения. По воротной вене расщепленные элементы белков, жиров, углеводов и другие биоактивные вещества попадают в печень, отдельные преобразуются и депонируются в ней, а остальные разносятся по всем клеткам и тканям и используются в качестве строительного и энергетического материала. В клетках под действием ферментов и кислорода они снова расщепляются с выделением энергии, необходимой для жизнедеятельности организма.
Анализируя физиологию пищеварения, следует учитывать, что во всех продуктах питания содержатся разнообразные пищевые вещества, находящиеся в связанном состоянии (так, в ржаном подовом хлебе из обдирной муки содержится 6,1 % белков, 1,2 % жиров, 1,4 % моно- и дисахаридов, 39,5 % крахмалов и 0,8 % органических кислот). А под действием пищеварительных секретов и ферментов молекулярные связи пищевого продукта разрушаются и высвобождают имеющиеся в нем пищевые вещества, которые далее подвергаются специфическому гидролизу.
Белки начинают расщепляться в кислой среде желудочного сока его ферментами (пепсином, гастриксином, желатиназой) до полипептидов, пептидов и небольшого количества аминокислот. В желудке переваривается около 10 % белков (или выражаясь научными терминами, в желудке гидролизуется около 10 % всех пептидных связей). Нерасщепленные белки и полипептиды продолжают перевариваться в слабощелочной и нейтральной средах тонкой кишки панкреатическими, кишечными и желчными протеазами (трипсином, химотрипсином, эластазой, карбоксипептидазой, аминопептидазой и другими) через ряд промежуточных стадий до пептидов и аминокислот, которые всасываются в тощей и подвздошной кишке. Другие белковые (азотистые) соединения – нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК) – расщепляются в желудке и кишечнике нуклеазами до нуклеотидов, которые также всасываются в кишечнике.
Нейтральные жиры (триглицериды) частично расщепляются в желудке ее липазой, поступающей сюда из крови, а в основном – в двенадцатиперстной и тощей кишках панкреатическими и кишечными липазами (с участием поверхностно-активных желчных кислот, которые эмульгируют жиры, увеличивая их поверхность и делая их доступными для ферментов). В результате этих реакций жиры расщепляются на жирные кислоты, моноглицериды и свободный глицерин, которые всасываются в двенадцатиперстной, тощей (преимущественно здесь) и в подвздошной кишке. Желчные кислоты всасываются в подвздошной кишке.
Фосфолипиды и холестерин перевариваются и всасываются в тонкой кишке. Фосфолипиды расщепляются панкреатической фосфолипазой А на изолецитин и жирную кислоту, а затем щелочной (или кислой) фосфотазой, гидролизующей холинфосфат и этаноламинфосфат. Сложные эфиры холестерина расщепляются панкреатической и кишечной холестеринэстеразой на свободный холестерин и жирную кислоту.
