Механизмы всасывания питательных веществ

Механизмы всасывания питательных веществ — это процессы мембранного транспорта, посредством которых продукты пищеварения (моносахариды, аминокислоты и пептиды, жирные кислоты и моноглицериды), а также вода, электролиты, витамины и минералы перемещаются через кишечный эпителий. Они сочетают пассивную диффузию с участием белков-переносчиков, каналов и насосов, которые часто используют ионные градиенты. В этой статье объясняется, как усваивается каждый основной класс питательных веществ.

Definition

Механизмы всасывания питательных веществ — это специфические транспортные процессы (диффузионные, опосредованные переносчиками и ион-сопряженные), которые перемещают переваренные питательные вещества и связанные с ними растворенные вещества через апикальную и базолатеральную мембраны кишечных энтероцитов в кровь и лимфу.

Scope

Статья охватывает принципы трансэпителиального транспорта (пассивная диффузия, облегченная диффузия, первичный и вторичный активный транспорт, а также эндоцитоз) и применяет их к всасыванию углеводов, белков и липидов, со ссылкой на репрезентативные транспортеры, такие как натрий-глюкозный котранспортер. Это физиологический справочник; клинические расстройства, специфичные для питательных веществ, рассматриваются в смежных темах.

Core questions

• Какие виды транспорта (диффузия, облегченный, активный, эндоцитоз) перемещают питательные вещества через энтероцит?
• Как всасываются моносахариды, аминокислоты и пептиды, а также липиды?
• Как ионные градиенты обеспечивают вторичный активный транспорт, такой как натрий-глюкозный котранспорт?
• Как апикальные и базолатеральные транспортеры взаимодействуют для достижения чистого всасывания?

Key concepts

• Пассивная и облегченная диффузия
• Первичный и вторичный активный транспорт
• Натрий-глюкозный котранспорт (SGLT1) и транспортеры GLUT
• Транспортеры пептидов и аминокислот
• Образование мицелл и поглощение жирных кислот
• Апикально-базолатеральный трансцеллюлярный путь

Mechanisms

Энтероциты поляризованы, с отчетливыми апикальными (щеточной каймой) и базолатеральными мембранами, несущими различные транспортеры, поэтому чистое всасывание требует скоординированного поглощения на одном полюсе и выхода на другом (Kiela & Ghishan, 2016). Углеводы всасываются в виде моносахаридов: глюкоза и галактоза поступают апикально посредством натрий-сопряженного вторичного активного транспорта через SGLT1, движимого градиентом натрия, который поддерживается базолатеральным натрий-калиевым насосом, в то время как фруктоза использует облегченный путь, а сахара выходят базолатерально через транспортеры GLUT (Wright, Loo, & Hirayama, 2011). Белки всасываются в виде аминокислот и малых пептидов через семейства апикальных переносчиков, включая протон-сопряженный транспорт пептидов. Пищевые липиды сначала солюбилизируются в мицеллы с желчными солями, затем жирные кислоты и моноглицериды пересекают апикальную мембрану, реэтерифицируются и покидают клетку в виде хиломикронов через лимфатические сосуды. Вода и электролиты перемещаются как трансцеллюлярно, так и через регулируемый парацеллюлярный путь между клетками (Turner, 2009).

Clinical relevance

Эти транспортные механизмы объясняют, почему специфические дефекты приводят к специфическим паттернам мальабсорбции — например, потеря фермента щеточной каймы или транспортера нарушает усвоение одного класса питательных веществ, не затрагивая другие — и они лежат в основе физиологических стратегий, таких как пероральная регидратация, которая использует натрий-глюкозный котранспорт. Содержание является пояснительной информацией и не представляет собой руководство по лечению для какого-либо конкретного человека.

Evidence & guidelines

Описанные здесь транспортные механизмы установлены десятилетиями исследований мембранной физиологии и молекулярного клонирования, обобщенных в авторитетных физиологических обзорах, на которые ссылается эта статья; не существует руководств по лечению заболеваний, специфичных для нормальной транспортной физиологии.

History

Признание того, что поглощение глюкозы в кишечнике связано с натрием — гипотеза котранспорта, выдвинутая Робертом Крейном в 1960-х годах — стало важной вехой в мембранной физиологии и впоследствии послужило обоснованием для пероральной регидратационной терапии. Молекулярное клонирование затем идентифицировало сами транспортеры, включая SGLT1 и семейство GLUT, превратив кинетическую концепцию в определенные белки и расширив каталог переносчиков для аминокислот, пептидов и ионов.

Key figures

• Ernest M. Wright
• Robert K. Crane

Seminal works

• wright-2011
• kiela-2016

Frequently asked questions

Как глюкоза всасывается в кишечнике?

Глюкоза поглощается через апикальную мембрану натрий-глюкозным котранспортером SGLT1, который связывает поступление глюкозы с движением натрия по его электрохимическому градиенту, а затем выходит из клетки базолатерально через облегченный транспортер GLUT2.

Почему раствор для пероральной регидратации содержит как соль, так и сахар?

Поскольку натрий-глюкозный котранспорт втягивает натрий и воду в организм вместе с глюкозой, сочетание глюкозы с солью усиливает всасывание воды в кишечнике, что является физиологической основой пероральной регидратационной терапии.