การดูดซึมคาร์โบไฮเดรต

การดูดซึมคาร์โบไฮเดรตเป็นกระบวนการที่น้ำตาลในอาหาร ซึ่งถูกย่อยให้เป็นโมโนแซ็กคาไรด์โดยเอนไซม์ในลำไส้และที่ขอบแปรง ถูกขนส่งผ่านเยื่อบุผิวของลำไส้เล็กเข้าสู่กระแสเลือด เนื่องจากเซลล์ลำไส้เล็กสามารถดูดซึมได้เฉพาะโมโนแซ็กคาไรด์เท่านั้น การย่อยให้เป็นกลูโคส กาแลคโตส และฟรุกโตส จึงเป็นขั้นตอนบังคับก่อนการนำเข้าโดยอาศัยตัวพา

Definition

การดูดซึมคาร์โบไฮเดรตคือการขนส่งโมโนแซ็กคาไรด์ในอาหาร ซึ่งส่วนใหญ่เป็นกลูโคส กาแลคโตส และฟรุกโตส ข้ามเยื่อบุผิวของเซลล์ลำไส้เล็ก หลังจากที่ถูกปล่อยออกมาจากแป้งและไดแซ็กคาไรด์โดยอะไมเลสและไฮโดรเลสที่ขอบแปรง

Scope

บทความนี้ครอบคลุมการย่อยแป้งและไดแซ็กคาไรด์ให้เป็นโมโนแซ็กคาไรด์ และตัวขนส่งบนเยื่อหุ้มเซลล์ที่เคลื่อนย้ายน้ำตาลเหล่านั้นผ่านเซลล์ลำไส้เล็ก โดยอธิบายถึงการนำเข้ากลูโคสและกาแลคโตสที่เชื่อมโยงกับโซเดียม และการนำเข้าฟรุกโตสแบบอำนวยความสะดวก เป็นคำอธิบายอ้างอิงถึงสรีรวิทยาปกติและไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก

Core questions

• แป้งและไดแซ็กคาไรด์ในอาหารถูกย่อยให้เป็นโมโนแซ็กคาไรด์ที่ดูดซึมได้ได้อย่างไร?
• ทำไมคาร์โบไฮเดรตต้องเป็นโมโนแซ็กคาไรด์ก่อนจึงจะถูกดูดซึมได้?
• เซลล์ลำไส้เล็กขนส่งกลูโคสและกาแลคโตสสวนทางกับความชันของความเข้มข้นได้อย่างไร?
• ฟรุกโตสถูกดูดซึมอย่างไร และน้ำตาลออกจากเซลล์เข้าสู่กระแสเลือดได้อย่างไร?

Key concepts

• โมโนแซ็กคาไรด์ (กลูโคส, กาแลคโตส, ฟรุกโตส)
• อะไมเลสในน้ำลายและตับอ่อน
• อัลฟา-กลูโคซิเดสที่ขอบแปรง (ซูเครส-ไอโซมอลเทส, มอลเทส-กลูโคอะไมเลส)
• โซเดียม-กลูโคส โคทรานสปอร์เตอร์ SGLT1 (การขนส่งแบบทุติยภูมิที่ใช้พลังงาน)
• ตัวขนส่งอำนวยความสะดวก GLUT5 (ฟรุกโตส)
• การออกจากเซลล์ทางด้านข้างและด้านล่างผ่าน GLUT2
• การเชื่อมโยงการนำเข้ากลูโคสกับความชันของโซเดียม

Mechanisms

อะไมเลสในลำไส้จะย่อยแป้งให้เป็นโอลิโกแซ็กคาไรด์และลิมิตเดกซ์ทริน ซึ่งเอนไซม์อัลฟา-กลูโคซิเดสเชิงซ้อนที่ขอบแปรง — ซูเครส-ไอโซมอลเทส และมอลเทส-กลูโคอะไมเลส — ร่วมกับมอลเทสและไดแซ็กคาไรเดสอื่นๆ จะย่อยให้เป็นกลูโคส กาแลคโตส และฟรุกโตส กลูโคสและกาแลคโตสเข้าสู่เซลล์ลำไส้เล็กผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ด้านบน (apical membrane) โดย SGLT1 ซึ่งเชื่อมโยงการเคลื่อนที่เข้าของโซเดียมไอออนสองไอออนต่อโมเลกุลน้ำตาลเข้ากับความชันของโซเดียมที่ลดลง ซึ่งรักษาไว้โดย Na+/K+-ATPase ที่เยื่อหุ้มเซลล์ด้านข้างและด้านล่าง (basolateral membrane); การขนส่งแบบทุติยภูมิที่ใช้พลังงานนี้ช่วยให้เซลล์สามารถสะสมน้ำตาลเหล่านี้ได้ ฟรุกโตสเข้าสู่เซลล์โดยการแพร่แบบอำนวยความสะดวกผ่าน GLUT5 ตามความชันของความเข้มข้น โมโนแซ็กคาไรด์ทั้งสามชนิดออกจากเซลล์ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ด้านข้างและด้านล่างโดย GLUT2 เข้าสู่ช่องว่างระหว่างเซลล์และกระแสเลือด การเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดของการดูดซึมกลูโคสและโซเดียมเป็นพื้นฐานทางสรีรวิทยาของการนำเข้ากลูโคส-โซเดียมร่วมกัน ซึ่งถูกนำมาใช้ในสารละลายเกลือแร่สำหรับดื่ม

Clinical relevance

การพึ่งพาโซเดียมของการขนส่งกลูโคสในลำไส้ อธิบายได้ว่าทำไมกลูโคสจึงช่วยเพิ่มการดูดซึมโซเดียมและน้ำ ซึ่งเป็นหลักการเบื้องหลังของการบำบัดด้วยสารละลายเกลือแร่สำหรับดื่ม ความบกพร่องของตัวพาที่เกี่ยวข้องหรือในไดแซ็กคาไรเดสบางชนิด ทำให้สารตั้งต้นของน้ำตาลไม่ถูกดูดซึมและมีฤทธิ์ออสโมติกในลำไส้ บทความนี้อธิบายกลไกปกติเพื่อการอ้างอิงและไม่ใช่คำแนะนำในการวินิจฉัยหรือการรักษา

Evidence & guidelines

สรีรวิทยาโมเลกุลของการขนส่งน้ำตาลในลำไส้ได้รับการยืนยันในการโคลนตัวขนส่งและการศึกษาทางไฟฟ้าสรีรวิทยา และรวบรวมไว้ในบทความทบทวนและตำราเรียนที่สำคัญ ในฐานะที่เป็นหัวข้อสรีรวิทยาปกติ จึงไม่อยู่ภายใต้แนวทางปฏิบัติทางคลินิก

History

แนวคิดที่ว่าการนำเข้าน้ำตาลในลำไส้ขับเคลื่อนโดยความชันของโซเดียมแทนที่จะเป็น ATP โดยตรง ถูกกำหนดโดย Robert Crane ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 ในฐานะสมมติฐานการขนส่งร่วมโซเดียม ซึ่งต่อมาได้รับการพิสูจน์โดยการโคลน SGLT1 และการศึกษาจลนศาสตร์โดยละเอียดของตัวขนส่งโซเดียม-กลูโคสในมนุษย์ งานคู่ขนานเกี่ยวกับอัลฟา-กลูโคซิเดสที่ขอบแปรงได้ชี้แจงว่าแป้งถูกย่อยเป็นกลูโคสที่พื้นผิวการดูดซึมได้อย่างไร

Key figures

• Ernest M. Wright
• Robert K. Crane
• Buford L. Nichols

Seminal works

• wright-2011
• nichols-2003

Frequently asked questions

ลำไส้สามารถดูดซึมแป้งหรือไดแซ็กคาไรด์ได้โดยตรงหรือไม่?

ไม่ได้ เฉพาะโมโนแซ็กคาไรด์เท่านั้นที่ถูกขนส่งผ่านเซลล์ลำไส้เล็ก ดังนั้นแป้งและไดแซ็กคาไรด์จะต้องถูกย่อยให้เป็นกลูโคส กาแลคโตส และฟรุกโตส โดยอะไมเลสและเอนไซม์ที่ขอบแปรงก่อน

ทำไมการเติมกลูโคสจึงช่วยในการให้สารน้ำทดแทนระหว่างท้องเสีย?

กลูโคสถูกดูดซึมพร้อมกับโซเดียมผ่าน SGLT1 และน้ำจะตามโซเดียมที่ถูกดูดซึมไปตามหลักออสโมซิส ดังนั้นสารละลายกลูโคสและเกลือจึงช่วยขับเคลื่อนการดูดซึมของเหลวได้แม้ในขณะที่มีอาการท้องเสียแบบมีการหลั่ง