Всасывание продуктов гидролиза белков и углеводов: механизмы и регуляция

Таким образом, в условиях хронического опыта при относительно невысоких концентрациях исследованных дипептидов (<40 мМ) во всасывании исследованных дипептидов преобладает «пептидная» составляющая. Теоретический анализ показывает, что в диапазоне высоких концентраций субстрата (>>40 мМ) «пептидный» транспорт может достигать насыщения, а его доля существенно снижаться и становиться сопоставимой с всасыванием свободных аминокислот, образующихся в результате мембранного гидролиза дипептидов.

Участие люминальных факторов в регуляции гидролиза и всасывания нутриентов в тонкой кишке

Функциональные характеристики изолированного участка тонкой кишки в хронических опытах при различных субстратных нагрузках. Прямое субстратное регулирование является одним из основных механизмов адаптации систем мембранного гидролиза и транспорта тонкой кишки к количеству и качественному составу потребляемой пищи (Karasov, Diamond, 1987; Адаптационно-компенсаторные процессы…, 1991; Wright et al., 1997; Ferraris, 2001; Drozdovski, Thomson, 2006b; Loo et al., 2006). Однако концепция субстратного регулирования базируется в основном на экспериментах, в которых об изменении концентрации субстратов можно судить весьма приблизительно. Методика хронических экспериментов открывает широкие возможности для изучения прямого влияния тех или иных субстратов на гидролитические и транспортные характеристики тонкой кишки. Исследование субстратной регуляции в хронических опытах позволяет также оценить эффективность различных регулярных субстратных нагрузок в отношении замедления атрофии слизистой оболочки изолированного участка и сохранения на достаточно высоком уровне его основных функциональных показателей, что особенно важно для успешного применения данной методики.

На двух группах крыс мы использовали два типа регулярных (почти ежедневная перфузия в течение 1 - 1.5 ч) субстратных нагрузок на изолированный участок тонкой кишки: 1) глюкозой (25 или 50 мМ) - в соответствии с оригинальной методикой (Уголев и др., 1986) и 2) глютаминовой кислотой (25 мМ) или глютамином (50 мМ). Сопоставлялось влияние этих нагрузок на массу слизистой оболочки изолированного участка, а также всасывание в нем глюкозы, глицина, глютаминовой кислоты, гидролиз и всасывание глицилглицина.

Через 7 недель нагрузок глютаминовой кислотой отношение массы слизистой оболочки в изолированном участке кишки к таковой в прилегающем функционирующем участке было в среднем на 20% выше, чем при нагрузках глюкозой (25.0 мМ). В случае нагрузок глютамином в течение двух недель масса слизистой оболочки изолированного участка кишки была на 30 % больше (P<0.05), чем при нагрузках глюкозой (50 мМ).

У крыс обеих групп в диапазоне высоких исходных концентраций глюкозы скорость ее всасывания резко снижалась в период со второй до четвертой недели после операции, а в последующие 4 недели сохранялась примерно на одном уровне. В интервале со второй по восьмую недели после операции значения константы Михаэлиса для активного транспорта глюкозы (K_t) существенно не изменялись у крыс обеих групп. Значение максимальной скорости активного транспорта (J_max) снизилось на 30% у крыс первой группы (с нагрузкой глюкозой), и на 20% у крыс второй группы (с нагрузкой глютаминовой кислотой), что связано, по-видимому, с частичной атрофией слизистой оболочки изолированной петли. Однако в расчете на 1 см длины кишки, а также на г влажного веса кишки, значение J_max для активного транспорта глюкозы в конце экспериментального периода было несколько выше (статистически недостоверно) у крыс, получавших нагрузку глюкозой.

Значения кинетических констант транспорта глицина у крыс первой группы составили: K_t=36.3±3.7 мМ и J_max = 0.42±0.10 мкмоль · мин^-1 · см^-1, а у крыс второй группы: K_t=34.0±3.7 мМ и J_max=0.56±0.04 мкмоль · мин^-1 · см^-1. При этом в расчете на 1 см² серозной поверхности кишки значение J_max для всасывания глицина было вдвое выше во второй группе крыс по сравнению с первой (P<0.05).

Максимальная скорость всасывания глицилглицина при расчете на 1 см² серозной поверхности была существенно выше у крыс второй группы по сравнению с первой (0.64±0.13 против 0.39±0.06 мкмоль · мин^-1 · см^-1), однако различия не были статистически достоверными из-за большой вариабельности данных.

Таким образом, регулярная нагрузка изолированной кишечной петли глютаминовой кислотой и глютамином эффективнее нагрузки глюкозой в отношении замедления атрофии слизистой оболочки в изолированном участке кишки. Кроме того, нагрузка глютаминовой кислотой способствует сохранению на более высоком уровне гидролиза и всасывания дипептидов и аминокислот. Но для сохранения на высоком уровне всасывания глюкозы, по-видимому, более эффективна нагрузка глюкозой.

В целом, полученные в хронических опытах результаты свидетельствуют об изменении транспортных характеристик изолированного участка тонкой кишки в соответствии с локальной субстратной нагрузкой и служат прямым подтверждением концепции субстратного регулирования.

Влияние желчи и панкреатического секрета на функциональные характеристики тонкой кишки. Результаты экспериментальных исследований свидетельствует об участии пищеварительных секретов в изменении численности популяции энтероцитов и их гидролитических и транспортных активностей (Уголев, 1978; Karasov, Diamond, 1987; Адаптационно-компенсаторные процессы…, 1991; Ferraris, 2001, Drozdowski, Thomson, 2006b). Ранее в основном исследовалось одновременное действие желчи и панкреатического сока, тогда как особенности влияния каждого из этих секретов на гидролитические и транспортные системы тонкой кишки остаются неясными

В нашей работе в опытах in vitro исследовались гидролиз и всасывание углеводов в тонкой кишке крыс после перевязки общего желчного протока, а также в тонкой кишке кроликов после перевязки панкреатического протока в начальные сроки после операции. Выбор кроликов в качестве объекта исследования обусловлен тем, что у этих животных (в отличие от крыс) удобна перевязка панкреатического протока. Мы определяли общую амилазную и мальтазную активности в гомогенатах слизистой оболочки различных отделов тонкой кишки, а также активный транспорт свободной глюкозы (С-глюкоза), глюкозы, образующейся при гидролизе мальтозы (М-глюкоза) и крахмала (К-глюкоза), в эвертированных отрезках кишки, взятых из тех же отделов.

Через 7 дней после перевязки общего желчного протока у крыс происходило расширение в дистальном направлении, по сравнению с интактными животными (контроль), зоны наиболее интенсивного активного транспорта С-глюкозы (рис. 3). Сходные результаты были получены в отношении транспорта М-глюкозы. Активный транспорт К-глюкозы был относительно низким у интактных животных и практически не обнаруживался после перевязки у крыс общего желчного протока. По-видимому, это связано, со снижением адсорбции панкреатической -амилазы на поверхности слизистой оболочки кишки в отсутствие желчи, поскольку она, как было показано ранее (Уголев и др., 1974), способна повышать прочность адсорбции этого фермента на поверхности кишки, и с относительно небольшим вкладом у крыс собственно кишечной -амилазы в общую амилазную активность слизистой оболочки тонкой кишки.

В совокупности эти факты позволяют думать, что из-за пониженной адсорбции панкреатической -амилазы на поверхности тонкой кишки (вследствие отсутствия желчи) даже на фоне возможного увеличения в данных условиях секреции в полость кишки панкреатической -амилазы (Ohlsson et al., 1997) реальный уровень -амилазной активности и темпы расщепления углеводов в полости тонкой кишки, по-видимому, существенно ниже по сравнению с таковыми у интактных животных. В результате, в проксимальных отделах тонкой кишки происходит снижение, а в дистальных отделах - некоторое увеличение локальной концентрации промежуточных и конечных продуктов гидролиза крахмала: олигосахаридов, мальтозы и глюкозы. В этих условиях индукция мембранных транспортеров в так называемой «резервной зоне», к которой обычно относят дистальные отделы тонкой кишки, обеспечивает сохранение эффективного всасывания глюкозы.

Перевязка панкреатического протока у кроликов через 7 дней после операции приводила к резкому снижению общей амилазной активности в слизистой оболочке тонкой кишки, особенно в ее проксимальных отделах (P<0.05). На фоне отсутствия панкреатической -амилазы, общий уровень амилазной активности определяется активностью собственно кишечной -амилазы. Важно отметить, что уровень мальтазной активности в слизистой оболочке тонкой кишки не менялся через 7 дней после операции.

Активный транспорт свободной глюкозы через 7 дней после исключения панкреатической секреции увеличился, особенно в передних отделах тонкой кишки (P<0.05), где он обычно невелик (рис. 4). Сходная закономерность, но выраженная в меньшей степени, наблюдалась в отношении активного транспорта М-глюкозы. Поразительно, что активный транспорт К-глюкозы через 7 дней после операции достоверно не отличался от такового у контрольных животных, сохраняясь на довольно высоком уровне во всех отделах тонкой кишки, несмотря на весьма значительное снижение общей амилазной активности слизистой оболочки кишки.

Рис. 3 Аккумуляция С-, М- и К-глюкозы в эвертированных отрезках тонкой кишки крыс после лапаротомии (К) и через 7 дней после перевязки общего желчного протока (n=4ч5) По вертикали - аккумуляция глюкозы в ткани (мМ) I - IV - участки тонкой кишки

Рис. 4 Аккумуляция С-, М- и К-глюкозы в эвертированных отрезках тонкой кишки кроликов в контроле (К) и через 7 дней после перевязки панкреатического прото-ка (n=6) По вертикали - аккумуляция глюкозы в ткани (мМ) I - IV - участки тонкой кишки

На основании полученных данных можно предположить, что повышение активного транспорта глюкозы в проксимальных отделах тонкой кишки кроликов при недостаточности полостного пищеварения носит адаптивный характер и направлено на сохранение высокой эффективности функционирования пищеварительно-всасывательного конвейера тонкой кишки в отношении углеводов.

Таким образом, исключение желчи и панкреатического секрета оказывает опосредованное влияние на всасывание продуктов гидролиза углеводов, снижая темпы полостного пищеварения и, как следствие, снижая концентрацию глюкозы. При недостаточности панкреатической -амилазы кишечная -амилаза не восполняет её функции. Сохранение эффективного всасывания глюкозы, образующейся при гидролизе крахмала, в данных условиях достигается за счет повышения мощности активного транспорта этого моносахарида через апикальную мембрану энтероцитов.

Изменение гидролиза и всасывания нутриентов в тонкой кишке при действии эндогенных факторов

Функциональные характеристики тонкой кишки в условиях хронического опыта. Уже в первых работах А.М.Уголева и Б.З.Зарипова (1979) с использованием разработанной ими методики хронического опыта были обнаружены значительно более высокие скорости гидролиза и всасывания нутриентов в тонкой кишке по сравнению таковыми в острых опытах in vivo на анестезированных животных. Предполагалось, что это связано, по крайне мере частично, с более высокой проницаемостью преэпителиального слоя тонкой кишки благодаря отсутствию влияния наркоза и операционной травмы (Груздков, Громова, 1995; Levitt et al., 1996). Вместе с тем это может быть также связано с большей активностью гидролитических и транспортных систем тонкой кишки. Для проверки данного предположения мы определили с использованием разработанного математического подхода «истинные» кинетические константы всасывания глюкозы в изолированном участке тонкой кишки в условиях хронического опыта.

Значения проницаемости преэпителиального слоя тонкой кишки, определенные в хронических опытах по данным о кинетике гидролиза мальтозы и всасывания глюкозы, были эквивалентны диффузионной проницаемости неперемешиваемого водного слоя толщиной 20-50 мкм. Они согласуются с результатами других наших работ и с оценками других авторов (Levitt et al., 1992; Pappenheimer, 2001), но почти на порядок отличаются от значений, определенных ранее в острых опытах in vivo на анестезированных животных (300-800 мкм) (обзоры: Груздков, 1993; Pappenheimer, 2001). Величина константы Михаэлиса для активного транспорта глюкозы (K_t), определенная по данным хронических опытов (3.180.60 мМ), укладывается в диапазон значений, рассчитанных другими авторами по данным острых опытов in vivo с учетом влияния преэпителиального слоя (0.8-5.0 мМ; Westergaard et al, 1986; Pappenheimer, 2001) и мало отличается от наших прежних оценок (4.3 мМ ) (Громова, Груздков, 1999).

Иная картина наблюдается в отношении максимальной скорости активного транспорта глюкозы (J_max ). С одной стороны, ее величина в расчете на см длины кишки (0.730.09 мкмоль мин^-1 см^-1) близка к значению, определенному нами ранее по данным хронических опытов (0.70 мкмольмин^-1см^-1 (Громова, Груздков, 1999), и хорошо согласуется с данными других исследователей, полученными в хронических опытах на неанестезированных крысах (Uhing, Kimura, 1995). С другой стороны, эти значения примерно в 3 раза выше тех, которые были получены многими авторами в острых опытах in vivo на анестезированных крысах (0.24 мкмоль мин^-1 см^-1), согласно сводке в обзоре (Pappenheimer, 1990). Эти данные косвенно свидетельствуют о том, что наркоз и операционная травма, присущие острым опытам in vivo, приводят не только к снижению проницаемости преэпителиального слоя, но и оказывают ингибирующее влияние на активный транспорт глюкозы. В пользу такого предположения говорит и тот факт, что коэффициент сопряжения (отношение скорости всасывания глюкозы к скорости ее образования при гидролизе мальтозы) существенно выше в хронических опытах (в отсутствие наркоза) по сравнению с острыми (Уголев и др., 1986). Этот факт нашел подтверждение в проведенной нами специальной серии хронических опытов, в которой наблюдалось значительное снижение при наркозе (нембутал, в/б в дозе 3.5 мг на 100 г массы тела) коэффициента сопряжения: с 0.734 до 0.579 и с 0.507 до 0.399 при исходных концентрациях субстрата 18.75 мМ и 50.0 мМ соответственно.

Прямые доказательства в пользу указанного предположения были получены при исследовании в хронических опытах временной динамики всасывания глюкозы в изолированной петле тонкой кишки крыс, находившихся под наркозом. Оказалось, что скорость всасывания глюкозы при ее исходной концентрации 75 мМ, когда активный транспорт близок к максимальному значению, снижалась на 20 % через 15 мин и на 50% (P<0.05) через 35 мин после введения нембутала (в/б в дозе 3.5 мг на 100 г массы тела) (Рис. 5). При низкой исходной концентрации глюкозы (25 мМ), когда скорость ее всасывания примерно пропорциональна проницаемости преэпителиального слоя, она в меньшей степени снижалась под влиянием наркоза (на 20%, P<0.05).

Рис.5 Влияние наркоза (нембутал) на всасывание глюкозы (25 и 75 мМ) в изолированной петле тонкой кишки крыс в хроническом опыте. По оси абсцисс - время от начала опыта, мин; по оси ординат - скорость всасывания глюкозы, мкмоль/мин.1 - перфузия раствором глюкозы 25 мМ; 2 - перфузия раствором глюкозы 75 мМ. Стрелкой показан момент введения нембутала.

Согласно нашим данным, наркоз значительно тормозит не только всасывание глюкозы, но и всасывание глицина и глицилглицина, которое осуществляется с участием специфических систем активного транспорта. Частично действие наркоза на всасывание нутриентов проявляется также в неспецифическом снижении проницаемости преэпителиального слоя тонкой кишки. В отношении активного транспорта его влияние, возможно, обусловлено снижением уровня энергетического обмена в кишечных клетках. Предполагалось (Uhing, Kimura, 1995), что оно связано с изменением общего кровотока в тонкой кишке или с изменением кровотока в микрососудах. Известно, например, что анестезия и операционная травма снижают общий кровоток в тонкой кишке и изменяют его распределение между слизистой оболочкой, подслизистой основой и мышечным слоем (Gumbleton et al., 1990; Colombato et al., 1991). В связи с этим можно думать, что наличие взаимодействия между всасыванием субстратов и кровотоком в слизистой оболочке тонкой кишки является одним из важных факторов, обеспечивающих высокие скорости всасывания низкомолекулярных пищевых веществ в тонкой кишке в физиологических условиях.

Всасывание нутриентов в тонкой кишке при голодании. При полном голодании или безбелковом рационе изменение функциональных параметров тонкой кишки происходит как в связи с изменением локальной пищевой нагрузки, так и под действием эндогенных (главным образом, гормональных) факторов, сопутствующих голоданию. Данные литературы о влиянии голодания на всасывание моносахаридов, аминокислот и пептидов в тонкой кишке (Karasov et al., 1987; Адаптационно-компенсаторные процессы, 1991; Тимофеева и др., 1994; Ihara et al., 2000a; Громова, 2003; Habold et al., 2004, 2005) весьма противоречивы. Отчасти это можно объяснить тем, что в работах разных авторов применялись различные экспериментальные подходы, способы расчета и сроки голодания, а также использовались животные разных возрастных групп и исследовались разные виды голодания (полное, частичное или белковая депривация).

В нашей работе исследовалось влияние полного голодания, а также безбелкового высокоуглеводного рациона, на гидролиз и всасывание ряда пищевых субстратов с использованием двух методических подходов: опытов in vitro и хронических опытов in vivo на неанестезированных животных. Применение хронических опытов давало уникальную возможность проследить динамику развития адаптационного процесса, а также изучить влияние преимущественно эндогенных факторов, сопутствующих голоданию, поскольку люминальная нагрузка на изолированный участок тонкой кишки не менялась при переходе к голоданию.

У неоперированных крыс после полного голодания в течение трех и пяти дней масса слизистой оболочки тонкой кишки снижалась на 24 и 47% (P<0.05) соответственно, а после 7- и 14-дневного содержания животных на безбелковом рационе она снижалась примерно на 30 % (P<0.05). Однако в условиях хронического опыта после двухнедельного содержания животных на высокоуглеводном безбелковом рационе масса слизистой оболочки изолированного участка не изменялась, тогда как масса слизистой оболочки функционирующего (ниже анастомоза) участка кишки была снижена на 32% (P<0.05). Ранее наблюдалась аналогичная закономерность в отношении массы слизистой и высоты ворсинок изолированного участка тонкой кишки при полном голодании (Волошенович и др., 1981).

После полного голодания крыс в течение трёх и пяти дней активный транспорт галактозы в эвертированных мешках тонкой кишки не менялся, а активный транспорт свободного глицина и глицина, образующегося при гидролизе глицилглицина, повышался, особенно через 5 дней (в расчете на длину препарата) (P<0.05). После содержания крыс на высокоуглеводном безбелковом рационе в течение 7 и 14 дней активный транспорт глюкозы в эвертированных мешках тонкой кишки возрастал (P<0.05), а активный транспорт глицина не менялся (в расчете на длину препарата).

Более сложная картина адаптации наблюдалась при исследовании динамики всасывания указанных выше субстратов в хронических опытах после перевода крыс на высокоуглеводный безбелковый рацион (рис. 6).

Рис. 6 Временнбя динамика гидролиза и всасывания нутриентов в изолированной петле тонкой кишки крыс в хроническом опыте до и после их перевода на высокоуглеводный безбелковый рацион. По оси абсцисс - время от начала опыта, дни; по оси ординат - скорости гидролиза и всасывания субстратов, мкмоль/мин. А - всасывание глюкозы; Б - всасывание глицина; В - гидролиз мальтозы (1) и всасывание глюкозы (2); Г - гидролиз глицилглицина (1) и всасывание глицина (2). Стрелками обозначено время перехода на безбелковый рацион. * P<0.05; ** P<0.02; *** P<0.01 (по отношению к среднему исходному уровню.

Всасывание каждого из активно транспортируемых субстратов (глюкоза, глицин, глицилглицин) менялось разнонаправлено на разных сроках безбелкового питания. При этом снижение всасывания глицина в некоторые сроки происходило только до исходного уровня, а всасывания глюкозы и глицилглицина - на 30% и на 40% от исходного уровня, соответственно. Однако к концу двухнедельного периода всасывание глицина повышалось, а всасывание глюкозы и глицилглицина возвращалось к исходному уровню. Эти данные указывают на то, что процессы всасывания весьма чувствительны к действию эндогенных факторов, сопутствующих безбелковому питанию.

В целом, полученные результаты свидетельствуют о способности тонкой кишки поддерживать на достаточно высоком уровне всасывание глюкозы, аминокислот и пептидов в условиях полного голодания или безбелкового питания. Это может обеспечиваться эндогенными (гормональными) факторами и играть важную роль в поддержании эффективного всасывания эндогенных субстратов, поступающих в тонкую кишку в составе пищеварительных соков и слущиваемого эпителия, а также при возобновлении питания.

Проведенные исследования (в особенности, с использованием хронических опытов) позволили получить новые данные, касающихся относительной роли различных механизмов всасывания продуктов гидролиза белков и углеводов в тонкой кишке и его адаптивной регуляции под действием люминальных и эндогенных факторов.

В хронических опытах на крысах показано, что в диапазоне высоких концентраций мальтозы образующаяся глюкоза всасывается в тонкой кишке с высокой скоростью в отсутствие всасывания воды. Эти данные свидетельствуют о том, что парацеллюлярный перенос глюкозы на потоке всасывающейся воды весьма незначителен по сравнению с ее активным транспортом не только в диапазоне низких концентраций субстрата, что было показано нами ранее (Груздков, Громова, 1993), но и в диапазоне его высоких и супервысоких концентраций.

С использованием различных методических подходов нами проведена проверка другой гипотезы (Kellett, 2001), согласно которой при высоких углеводных нагрузках доминирующую роль во всасывании глюкозы в тонкой кишке играет механизм облегченной диффузии через апикальную мембрану энтероцитов с участием транспортера GLUT2. При этом мы получили противоречивые результаты. С одной стороны, в хронических опытах на крысах наблюдалось значительное снижение всасывания в изолированной петле тонкой кишки глюкозы и галактозы, использующих общие мембранные транспортеры SGLT1 и GLUT2, в присутствии флоретина - ингибитора транспортера GLUT2. Это свидетельствовало о возможном включении GLUT2 в апикальную мембрану энтероцитов и его участии во всасывании глюкозы и галактозы. Однако с другой стороны, всасывание 2-дезокси-D-глюкозы (5 мМ) - специфического субстрата для GLUT2 - лишь незначительно повышалось после нагрузки изолированной кишечной петли в течение 40 мин глюкозой (75 мМ) и не отмечалось торможения всасывания галактозы (50 мМ) в присутствии в инфузате 2-дезокси-D-глюкозы (50 мM). Кроме того, наблюдалось неспецифическое торможение флоретином всасывания глицина в изолированной кишечной петле и активности ряда пищеварительных ферментов в гомогенате слизистой оболочки тонкой кишки. В специальной серии опытов in vitro показана способность флоретина тормозить выход глюкозы из энтероцитов через базолатеральную мембрану, происходящий, как известно, с участием транспортера GLUT2.

Полученные нами результаты в совокупности подтверждают факт участия механизма облегченной диффузии, опосредованной GLUT2, в переносе глюкозы через апикальную мембрану энтероцита in vivo. Вместе с тем они показывают, что подход, предусматривающий применение флоретина в опытах in vivo, по-видимому, дает завышенную оценку вклада механизма облегченной диффузии во всасывание глюкозы и заниженную оценку активного компонента ее всасывания. Поэтому вряд ли можно признать достаточно обоснованным мнение авторов гипотезы о том, что в условиях нормального пищеварения облегченная диффузия с участием GLUT2 является основным механизмом всасывания глюкозы.

Сочетание хронических опытов с математическими подходами позволило внести определенную ясность в дискуссионный до настоящего времени вопрос о соотношении «аминокислотного» и «пептидного» компонентов во всасывании дипептидов. Впервые в хронических опытах были определены «истинные» (скорректированные с учетом влияния преэпителиальнольного слоя) кинетические константы мембранного гидролиза и всасывания в интактном виде глицилглицина и глицил-L-лейцина, а также всасывания свободных глицина и лейцина в изолированной петле тонкой кишки крыс. В результате проведенного анализа было установлено, что в этих условиях при невысоких концентрациях дипептидов (<40 мМ) преобладает «пептидный» компонент их всасывания. При этом относительная роль «пептидного» компонента зависит от величины и соотношения кинетических параметров мембранного гидролиза и мембранного транспорта конкретного дипептида в интактном виде. Теоретический анализ показал, что в диапазоне высоких концентраций субстрата «пептидный» транспорт может достигать насыщения, а его доля существенно снижаться и становиться сопоставимой с всасыванием свободных аминокислот, образующихся в результате мембранного гидролиза дипептидов.

Впервые исследованы особенности субстратной регуляции гидролитических и транспортных систем в изолированном участке тонкой кишки в условиях хронического опыта. Показано, что регулярная нагрузка изолированной кишечной петли глютаминовой кислотой или глютамином эффективнее нагрузки глюкозой в отношении замедления атрофии в изолированном участке тонкой кишки. Нагрузка глютаминовой кислотой способствует также сохранению на более высоком уровне гидролиза и всасывания дипептидов и аминокислот. Однако для поддержания на высоком уровне всасывания глюкозы более эффективна нагрузка глюкозой. Эти результаты являются прямым подтверждением концепции субстратного регулирования систем мембранного транспорта в тонкой кишке.

Исследование всасывания в тонкой кишке углеводов с различной степенью полимерности при исключении желчи у крыс и панкреатического секрета у кроликов показало, что эти секреты оказывают не прямое, а опосредованное влияние на всасывание глюкозы. При снижении темпов полостного и мембранного пищеварения углеводных полимеров в результате снижения активности б-амилазы после исключения из тонкой кишки желчи и, в особенности, после исключения ферментов панкреатического сока, происходит, по-видимому, уменьшение концентрации продуктов их гидролиза, в частности глюкозы, в тонкой кишке. В этих условиях расширение зоны интенсивного активного транспорта глюкозы в тонкой кишке крыс в дистальном направлении (в случае исключения желчи) и повышение активного транспорта глюкозы в проксимальных отделах тонкой кишки кроликов (после выключения панкреатической секреции) можно рассматривать как адаптивную реакцию, обеспечивающую эффективное всасывание этого важного в энергетическом плане моносахарида.

Принципиально важным является вопрос о механизмах действия наркоза на функциональные характеристики тонкой кишки. Полученные результаты свидетельствуют о том, что отрицательное влияние наркоза на всасывание пищевых субстратов (глюкоза, глицин, глицилглицин) связано не только со снижением проницаемости преэпителиального слоя, но и с торможением их транспорта через апикальную мембрану энтероцитов. Можно предположить, что это торможение связано со снижением энергетического обмена в кишечных клетках, которое, в свою очередь, происходит при наркозе вследствие ухудшения снабжения их кислородом из-за снижения общего кровотока в тонкой кишке или изменения кровотока в микрососудах (Uhing, Kimura, 1995). Вероятно существование связи между всасыванием пищевых веществ и кровотоком в слизистой оболочке является одним из важных факторов, обеспечивающих высокие скорости всасывания низкомолекулярных пищевых веществ в тонкой кишке в нормальных условиях.

Результаты исследования активного транспорта глюкозы, глицина и глицилглицина в опытах in vitro при полном голодании и безбелковом питании, а также в хронических опытах при безбелковом питании, позволили заключить, что при повышенной углеводной нагрузке на тонкую кишку активный транспорт глюкозы регулируется уровнем этой нагрузки. Однако даже в ее отсутствие (при полном голодании) активный транспорт глюкозы сохраняется на достаточно высоком уровне, что, по-видимому, обусловлено существованием эндогенного контроля этого процесса. При этом активный транспорт аминокислот и дипептидов не меняется или даже возрастает, что связано, вероятно, с тем, что в отсутствие экзогенного белка эти субстраты, продолжающие поступать в полость тонкой кишки в составе пищеварительных соков и слущиваемого эпителия, начинают более эффективно использоваться для питания организма.

Исследование временной динамики гидролиза и всасывания различных пищевых субстратов в условиях хронического опыта показало, что всасывание глюкозы, глицина и глицилглицина разнонаправлено меняется на разных сроках безбелкового питания. Эти результаты свидетельствуют о высокой чувствительности процессов всасывания к действию эндогенных факторов, сопутствующих голоданию.

ВЫВОДЫ

1. Высокие скорости гидролиза мальтозы и всасывания образующейся глюкозы в тонкой кишке крыс в диапазоне высоких концентраций субстрата (50 - 200 мМ) наблюдаются при секреции воды в кишке в случае гиперосмолярных инфузатов и в отсутствие ее всасывания в случае гипоосмолярных инфузатов, что свидетельствует о незначительной роли парацеллюлярного механизма транспорта глюкозы в тонкой кишке млекопитающих при высоких углеводных нагрузках.

2. Флоретин, введенный со стороны слизистой оболочки тонкой кишки в хронических опытах in vivo, тормозит всасывание не только глюкозы и галактозы, но и глицина, а в опытах in vitro не влияет на аккумуляцию глюкозы в ткани эвертированных мешков тонкой кишки, но снижает ее аккумуляцию в серозной жидкости. Подход, предусматривающий применение флоретина с мукозной стороны in vivo, завышает относительную роль GLUT2-зависимого транспорта глюкозы через апикальную мембрану энтероцита. Основным механизмом всасывания глюкозы является ее транспорт, опосредованный SGLT1, тогда как облегченная диффузии с участием GLUT2 имеет существенное значение при высоких углеводных нагрузках.

3. Роль «пептидной» и «аминокислотной» составляющих во всасывании дипептидов определяется соотношением кинетических параметров мембранного гидролиза и мембранного транспорта конкретного дипептида. При относительно низких концентрациях (менее 40 мМ) глицилглицин и глицил-L-лейцин всасываются в тонкой кишке преимущественно в нерасщепленном виде. Однако при увеличении концентрации субстрата доля пептидного компонента снижается и может стать сопоставимой с долей всасывания свободных аминокислот, образующихся в результате мембранного гидролиза дипептидов.

4. В условиях хронического опыта (в отсутствие наркоза и операционной травмы) проницаемость преэпителиального слоя тонкой кишки, а также значение максимальной скорости активного транспорта глюкозы, многократно превышают значения этих параметров, определяемые в острых опытах in vivo на анестезированных животных.

5. После исключения из пищеварения желчи у крыс обнаружено расширение в дистальном направлении зоны интенсивного активного транспорта свободной глюкозы и глюкозы, образующейся при гидролизе мальтозы. После исключения из пищеварения панкреатических ферментов у кроликов повышается активный транспорт свободной глюкозы и глюкозы, образующейся при гидролизе мальтозы, в проксимальных отделах тонкой кишки и сохраняется на исходном уровне по всей длине тонкой кишки активный транспорт глюкозы, образующейся при гидролизе крахмала.

Повышение активного транспорта глюкозы в ответ на исключение желчи или панкреатического секрета, можно рассматривать как компенсаторную реакцию, обеспечивающую сохранение высокой эффективности функционироваания пищеварительно-всасывательного конвейера тонкой кишки в отношении углеводов при недостаточности полостного пищеварения (в частности, недостаточности панкреатической -амилазы).

6. Нагрузка изолированной петли тонкой кишки крыс растворами глютаминовой кислоты или глютамина более эффективна, по сравнению с нагрузкой глюкозой, в отношении замедления атрофии ее слизистой оболочки и сохранения на более высоком уровне гидролиза и всасывания дипептидов и аминокислот. Нагрузка раствором глюкозы в большей степени способствует поддержанию способности изолированной петли к всасыванию глюкозы. Эти результаты служат прямым подтверждением концепции локального субстратного регулирования всасывательной способности тонкой кишки.

7. Показано, что после полного голодания животных (3 и 5 дней) или после их содержания на высокоуглеводном безбелковом рационе (7 и 14 дней) на фоне снижения массы слизистой оболочки тонкой кишки крыс, сохраняется или даже повышается способность кишки к всасыванию глюкозы, галактозы и глицина, что способствует эффективному всасыванию эндогенных субстратов, поступающих в тонкую кишку в составе пищеварительных соков и слущиваемого эпителия, а также основных компонентов пищи при возобновлении питания.

8. На разных сроках содержания крыс на высокоуглеводном безбелковом рационе происходят разнонаправленные изменения скоростей всасывания глюкозы, глицина и глицилглицина в изолированной петле тонкой кишки в хроническом опыте. Эти данные свидетельствуют о чувствительности процессов всасывания, к действию эндогенных (гормональных) факторов, сопутствующих белковому голоданию.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в рецензируемых научных журналах согласно перечню ВАК России

1. Громова Л.В., Гусев С.А., Егорова В.В., Иезуитова Н.Н., Никитина А.А., Тимофеева Н.М., Цветкова В.А., Уголев А.М. Ферментативно-транспортные системы эпителиальных клеток, стромы и мышечносерозного слоя тонкой кишки крыс // Докл.АН СССР. 1991. Т .317, № 5. С. 1254-1257.

2. Громова Л.В., Гусев С.А., Егорова В.В., Иезуитова Н.Н., Никитина А.А., Тимофеева Н.М., Цветкова В.А., Уголев А.М. Гидролазы мукозного, субмукозного и мышечно-серозного слоев тонкой кишки и их функции // Физиол. журн. СССР им. И.М.Сеченова. 1991. Т. 77. №11. С. 82-93.

3. Громова Л.В., Такесуе Е., Уголев А.М. Влияние галактозы на всасывание в тонкой кишке свободной глюкозы и глюкозы, освобождающейся при гидролизе мальтозы и трегалозы // Докл. АН СССР, 1992, Т.322, № 3, С. 607-609.

4. Громова Л.В., Уголев А.М. Транспортная система, откачивающая моносахариды из энтероцитов через базолатеральную мембрану // Физиол. журн. им.И.М.Сеченова. 1992. Т. 78. № 8. С. 45-55.

5. Громова Л.В., Гусев С.А., Иоффе М.Л., Уголев А.М. Некоторые особенности всасывания в тонкой кишке двух гидролизатов казеина и эквивалентной смеси аминокислот // Физиол. журн. им.И.М.Сеченова. 1992. Т. 78, № 8. С.56-64.

6. Уголев А.М., Егорова В.В., Иезуитова Н.Н., Тимофеева Н.М., Громова Л.В., Зарипов Б.З. Ферментативно-транспортные характеристики тонкой кишки крыс при старении // Физиол. журн. им. И.М.Сеченова. 1992. Т. 78, № 8. С. 29-37.

7. Громова Л.В., Груздков А.А. Относительная роль различных механизмов всасывания глюкозы в тонкой кишке при физиологических условиях // Физиол.журн. им. И.М. Сеченова, 1993, Т. 79, № 6, С. 65-72.

8. Громова Л.В., Иоффе М.Л. Влияние пептидов, входящих в состав гидролизатов казеина, на всасывание глюкозы и воды в тонкой кишке крыс // Физиол. журн. им. И.М.Сеченова. 1993. Т. 79, № 6. С. 73-79.

9. Комиссарчик Я.Ю., Снигиревская Е.С., Брудная М.С., Громова Л.В., Груздков А.А., Уголев А.М. Анализ структурных характеристик плотного контакта энтероцитов тонкой кишки крыс в процессе всасывания нутриентов (иммуноэлектронно-микроскопическое исследование) // Физиол.ж. им. И.М.Сеченова, 1993, Т. 79. № 6. С. 57-64.

10. Тимофеева Н.М., Иезуитова Н.Н., Егорова В.В., Никитина А.А., Громова Л.В., Гордова Л.А. Белковое голодание и трофически-барьерные функции ферментных и транспортных систем пищеварительных и непищеварительных органов взрослых и растущих крыс // Физиол. журнал им.И.М.Сеченова, 1994. Т. 80. № 11. С. 91-103.

11. Ugolev A.M., Komissarchik Ya.Yu., Gromova L.V., Gruzdkov A.A., Snigirevskaya E.S., Brudnaya M.S. Structural and functional analysis of glucose absorption mechanisms in the rat small intestine in vivo // General. Physiol. and Biophys. 1995. V. 14. No 5. P. 405-417.

12. Груздков А.А., Громова Л.В. Сопряжение гидролиза дисахаридов со всасыванием образующейся глюкозы в тонкой кишке in vivo // ДАН. 1995. Т. 342. № 6. С.830-832.

13. Груздков А.А., Громова Л.В. Оценка проницаемости преэпителиального слоя в тонкой кишке крыс in vivo // Физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 1995. Т.81. №5. С.58-69.

14. Громова Л.В., Егорова В.В., Иезуитова Н.Н., Иоффе И.Л., Никитина А.А., Тимофеева Н.М. Исследование ферментных и транспортных систем тонкой кишки крыс после кратковременных субстратных нагрузок. // Физиол. журн. им. И.М.Сеченова. 1996. Т. 82. № 3. С. 19-26.

15. Громова Л.В., Егорова В.В., Иезуитова Н.Н., Иоффе И.Л., Никитина А.А., Тимофеева Н.М. Исследование ферментных и транспортных систем тонкой кишки крыс после кратковременных субстратных нагрузок. // Физиол. журн. им. И.М.Сеченова. 1996. Т. 82. № 3. С. 19-26.

16. Gromova L.V., Gruzdkov A.A. Hydrolysis-Dependent Absorption of Disaccharides in the Rat Small Intestine (Chronic Experiments and Mathematical Modeling) // Gen. Physiol. Biophys.. 1999. Vol. 18. No 2, P. 209-224.

17. Тимофеева Н.М., Иезуитова Н.Н., Громова Л.В. Современные представления о всасывании моносахаридов, аминокислот и пептидов в тонкой кишке млекопитающих // Успехи физиол. наук. 2000. Т.31. № 4. С. 24-37.

18. Груздков А.А., Громова Л.В. Механизмы всасывания глюкозы в тонкой кишке крыс in vivo при высокой концентрации углеводов // Российский физиол. журн. им. И.М.Сеченова. 2001. Т.87. №7. С. 973-981.

19. Громова Л.В. Всасывание углеводов в тонкой кишке крыс после перевязки желчного протока // Росс. физиол. журн. им. И.М.Сеченова. 2001. Т.87. №2. С. 271-278.

20. Громова Л.В., Груздков Ал.А., Груздков А.А. Кинетические параметры гидролиза мальтозы и всасывания глюкозы в тонкой кишке крыс в хронических опытах // Российский физиол. журн. им. И.М.Сеченова. 2002. Т.88. № 4. С.510-518.

21. Громова Л.В., Груздков А.А.. Кинетический анализ всасывания глицина и глицилглицина в тонкой кишке крыс в условиях хронического опыта // Росс. физиол. журн. им. И.М.Сеченова. 2003. Т. 89. № 2. С. 173-183.

22. Комиссарчик Я.Ю., Снигиревская Е.С., Кевер Л.В., Груздков А.А., Громова Л.В. Структурно-функциональный анализ механизмов всасывания глюкозы при высоких концентрациях мальтозы в тонкой кишке крыс in vivo // Цитология. 2003. Т. 45. № 5. С. 456-465.

23. Груздков А.А., Громова Л.В. Исследование потребления крысами концентрированных растворов глюкозы и моделирование ее распределения вдоль кишки // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2004. Т. 90. № 10. С. 1270-1280.

24. Громова Л.В., Грефнер Н.М., Груздков А.А., Комиссарчик Я.Ю. Оценка роли облегченной диффузии в транспорте глюкозы через апикальную мембрану энтероцита // Росс. физиол. журн. им. И.М.Сеченова. 2006. Т 92. № 3. С. 362-373.

25. Громова Л.В. Влияние флоретина и флоридзина на пищеварительно-всасывательные характеристики тонкой кишки // Журн. эволюц. биохимии и физиологии. 2006. Т. 42. № 4. С. 365-370.

26. Громова Л.В. Влияние белкового голодания на гидролитические и транспортные характеристики тонкой кишки крыс в условиях хронического опыта // Росс. физиол.. журн. им. И.М. Сеченова. 2006. Т. 92. № 10. С. 1239-1249.

27. Грефнер Н.М., Громова Л.В., Груздков А.А., Снигиревская Е.С., Комиссарчик Я.Ю. Структурный анализ роли облегченной диффузии в процессе всасывания глюкозы энтероцитами тонкой кишки крысы // Цитология. 2006. Т. 48. № 4. С. 355-363.

Публикации в материалах конференций и сборниках научных трудов

28. Громова Л.В., Груздков А.А. Быстрые адаптации активного транспорта глюкозы в тонкой кишке in vivo // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 1996. Т.6. № 4. С.106-107.

29. Громова Л.В., Груздков А.А. Математический подход к оценке кинетических констант гидролиза пищевых веществ в тонкой кишке по данным перфузионных исследований // Тез. докл. Второй междунар. конф. «Средства математич. моделирования», 14-19 июня 1999 г., С.-Петербург, С. 169-170.

30. Громова Л.В., Груздков А.А.. Кинетические параметры гидролиза мальтозы в тонкой кишке крыс in vivo // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2000. Т. Х. № 5. Приложение №11. Материалы Шестой Российской гастроэнтерологической недели. 23-27 октября 2000, г. Москва. С. 113.

31. Громова Л.В., Груздков А.А.. Гидролиз мальтозы и всасывание глюкозы и воды при высоких концентрациях дисахарида в полости кишки // IV Международный конгресс «Парентеральное и энтеральное питание». Москва. 2000 г. С. 18.

32. Громова Л.В.. Транспорт углеводов в тонкой кишке кроликов при ее гипо- и гиперфункционировании // Всероссийская конференция с международным участием «Механизмы функционирования висцеральных систем», посвященная 75-летию со дня рождения А.М. Уголева. Санкт-Петербург. 2001. С.93-94.

33. Громова Л.В., Груздков А.А.. Влияние энтеральной нагрузки глутаминовой кислотой на структурно-функциональные характеристики изолированной петли тонкой кишки крыс // V Международный конгресс «Энтеральное и парентеральное питание». Москва. 2001. С.36.

34. Громова Л.В. Влияние голодания на всасывание пищевых веществ в тонкой кишке // «Организм и окружающая среда», М.: ГНЦ РФ - Ин-т медико-биологич. проблем РАН. 2003. С. 113-114.

35. Gruzdkov A.A, Gromova L.V. Experimental and mathematical analysis of relationships between gastric emptying and glucose absorption in the small intestine // Pavlov Centenary symposium: Integrative Physiology & Behaviour, С.- Петербург, 19-22 июня 2004 г. 2004. P. 42.

36. Груздков А.А., Громова Л.В., Иезуитова Н.Н.. Хронический опыт как метод исследования мембранного гидролиза и всасывания нутриентов в условиях, близких к физиологическим // Материалы ХIХ Съезда физиологич. общества. Екатеринбург. 2004. Рос. физиол. журн. Т. 90. № 8. С. 10.

37. Gruzdkov A.A., Gromova L.V. Short-term adaptation of the gut to high glucose loads // Experimental Biology and XXXV International Congress of Physiological Sciences. Abstracts./ The FASEB Journal. 2005. Vol..19. Abstract #406.10.

38. Громова Л.В., Груздков А.А. Действие наркоза на гидролиз и всасывание пищевых веществ в тонкой кишке // Материалы IV Всерос. конференции. «Механизмы функционирования висцеральных систем». С-Петербург, 2005. С.75.

39. Груздков А.А., Громова Л.В. Ингибирование флоридзином и флоретином транспорта глюкозы в тонкой кишке крыс // Сборник научных трудов, посвящ. акад Ф.И. Фурдую в связи с 70-летием со дня рождения. «Современные проблемы физиологии и санокреатологии». Кишинев. 2005. С. 87-92

40. Громова Л.В. Изменение функциональных характеристик тонкой кишки под действием наркоза // Научные труды I Съезда физиологов СНГ, Сочи, Дагомыс, 2005, Т. 1. С. 99.

41. Груздков А.А., Громова Л.В. Функциональное состояние слизистой оболочки тонкой кишки при белковом голодании // Гастроэнтерология С.-Петербурга. Гастроэнтерология. Гепатология. Колопроктология. Фармакотерапия. Питание. Научно-практический журнал. Матер. 8-го Межд. Славяно-Балтийского научн.форума «Санкт-Петербург - Гастро-2006». 2006. № 1-2. С. М37.

42. Громова Л.В. Роль панкреатического секрета во всасывании углеводов в тонкой кишке кроликов / Матер. третьей Всерос. научно-практ. конференции «Фундаментальные аспекты компенсаторно-приспособительных процессов». Новосибирск. 7-9 ноября 2007 г. // Сибирский медико-фармацевтический журнал. 2007. Т. 62. № 7. С.179-180.

43. Gromova L.V. Functional analysis of the role of facilitative diffusion in glucose absorption from the small intestine in vivo.// J. Physiol. Biochem. 2007. V. 63 No 1. P. 45. (21-th Meeting European Intestinal Transport Group. March 3-6, 2007. Oberwiesenthal, Germany).

44. Громова Л.В. Груздков А.А. Роль люминальных и системных факторов в регуляции гидролиза и всасывания пищевых веществ в тонкой кишке млекопитающих // Материалы ХХ съезда физиологического общества им. И.П. Павлова. Москва, 4-8 июня 2007 г. С. 31-32 (С075).

Размещено на Allbest.ru