การดูดซึมและการขนส่งสารอาหารรอง

การดูดซึมและการขนส่งสารอาหารรองเกี่ยวข้องกับวิธีการที่วิตามิน แร่ธาตุ และธาตุอาหารเสริมเคลื่อนผ่านเยื่อบุลำไส้ เข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิต และถูกส่งไปยังเนื้อเยื่อ สัดส่วนของสารอาหารรองที่รับประทานเข้าไปซึ่งร่างกายสามารถนำไปใช้ได้—หรือที่เรียกว่าชีวปริมาณออกฤทธิ์ (bioavailability)—ขึ้นอยู่กับรูปแบบทางเคมีของสารอาหารนั้นๆ โครงสร้างอาหาร ปฏิกิริยากับส่วนประกอบอาหารอื่นๆ และการควบคุมทางสรีรวิทยา ทำให้การดูดซึมเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดสถานะทางโภชนาการ

Definition

การดูดซึมและการขนส่งสารอาหารรองคือชุดของกระบวนการที่วิตามิน แร่ธาตุ และธาตุอาหารเสริมจากอาหารถูกดูดซึมผ่านเยื่อบุลำไส้ ถูกขนส่งในเลือดโดยโปรตีนจับหรือโปรตีนพาหะ และกระจายไปยังเนื้อเยื่อ พร้อมกับการควบคุมและปัจจัยทางอาหารที่กำหนดชีวปริมาณออกฤทธิ์ของสารเหล่านั้น

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมสรีรวิทยาที่ใช้ร่วมกันของการดูดซึมสารอาหารรอง: เส้นทางการดูดซึมที่ละลายในไขมันเทียบกับที่ละลายในน้ำ กลไกการขนส่งแบบเฉพาะเจาะจงและแบบอำนวยความสะดวก การควบคุมการดูดซึมเพื่อรักษาสมดุล บทบาทของโปรตีนพาหะและโปรตีนเก็บสะสม และปัจจัยทางอาหารที่ช่วยเพิ่มหรือยับยั้งชีวปริมาณออกฤทธิ์ โดยจะกล่าวถึงกระบวนการเหล่านี้ในเชิงชีวเคมีและไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก

Core questions

• เส้นทางและตัวขนส่งใดที่ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการดูดซึมสารอาหารรองต่างๆ ผ่านลำไส้?
• การดูดซึมถูกควบคุมอย่างไรเพื่อรักษาระดับสารอาหารที่ถูกควบคุม เช่น ธาตุเหล็ก ให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสม?
• ปัจจัยทางอาหารและปัจจัยจากร่างกายใดที่ช่วยเพิ่มหรือยับยั้งชีวปริมาณออกฤทธิ์ของสารอาหารรอง?

Key concepts

• ชีวปริมาณออกฤทธิ์ (Bioavailability)
• การดูดซึมสารที่ละลายในไขมันผ่านไมเซลล์และไคโลไมครอน
• การขนส่งสารอาหารที่ละลายในน้ำโดยอาศัยพาหะและการขนส่งแบบแอคทีฟ
• การดูดซึมที่ถูกควบคุมและแกนเฮปซิดิน-เฟอร์โรพอร์ติน
• โปรตีนพาหะและโปรตีนเก็บสะสม (ทรานสเฟอร์ริน, เฟอร์ริติน)
• สารส่งเสริมและสารยับยั้ง (ไฟเตต, วิตามินซี, แคลเซียม)
• ปัจจัยภายใน (Intrinsic factor) และการดูดซึมวิตามินบี 12

Mechanisms

วิตามินที่ละลายในไขมันจะถูกทำให้เป็นอิมัลชันร่วมกับไขมันในอาหารกลายเป็นไมเซลล์ผสม ถูกดูดซึมโดยเซลล์ลำไส้เล็ก และบรรจุลงในไคโลไมครอนเพื่อการขนส่งทางน้ำเหลือง ในขณะที่วิตามินที่ละลายในน้ำส่วนใหญ่ใช้ระบบการขนส่งที่อาศัยพาหะเฉพาะเจาะจงหรือการขนส่งแบบแอคทีฟ และวิตามินบี 12 ต้องการปัจจัยภายใน (intrinsic factor) เพื่อการดูดซึมที่อาศัยตัวรับในลำไส้เล็กส่วนปลาย การดูดซึมธาตุอาหารเสริมมักถูกควบคุมตามความต้องการของร่างกาย: ธาตุเหล็กในอาหารจะถูกรีดิวซ์และขนส่งผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ด้านบน จากนั้นจะถูกเก็บสะสมเป็นเฟอร์ริติน หรือถูกส่งออกผ่านเฟอร์โรพอร์ติน (ferroportin) เข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิต ซึ่งทรานสเฟอร์ริน (transferrin) จะนำพาไปยังเนื้อเยื่อ สมดุลของธาตุเหล็กในร่างกายถูกกำหนดโดยเฮปซิดิน (hepcidin) ซึ่งควบคุมเฟอร์โรพอร์ตินและด้วยเหตุนี้จึงควบคุมทั้งการดูดซึมในลำไส้และการปล่อยธาตุเหล็กจากแหล่งเก็บสะสม (Hentze, 2010; Ganz, 2011) ชีวปริมาณออกฤทธิ์ยังถูกกำหนดโดยรูปแบบทางเคมีและโดยสารส่งเสริมและสารยับยั้งในอาหารที่ส่งเสริมหรือขัดขวางการดูดซึม

Clinical relevance

การดูดซึมที่บกพร่องอธิบายถึงภาวะขาดสารอาหารหลายอย่างที่เกิดขึ้นแม้จะได้รับสารอาหารเพียงพอ เช่น การขาดวิตามินบี 12 เมื่อขาดปัจจัยภายใน หรือการขาดวิตามินที่ละลายในไขมันในภาวะการดูดซึมไขมันบกพร่อง ในขณะที่การดูดซึมธาตุเหล็กที่ผิดปกติเป็นสาเหตุของทั้งภาวะขาดธาตุเหล็กและภาวะธาตุเหล็กเกิน (Ganz, 2011) บทความนี้อธิบายกลไกเหล่านี้เพื่อการอ้างอิงและไม่ได้ให้คำแนะนำในการวินิจฉัยหรือการรักษา

Evidence & guidelines

ข้อพิจารณาด้านชีวปริมาณออกฤทธิ์เป็นข้อมูลในการกำหนดปริมาณสารอาหารอ้างอิงที่แนะนำในแต่ละวัน และวิธีการตีความองค์ประกอบของอาหาร และมีการรวบรวมคำอธิบายกลไกการทำงานไว้ในตำราอ้างอิงโภชนาการมาตรฐาน (Ross et al., 2014)

History

ความเข้าใจเกี่ยวกับการดูดซึมสารอาหารรองก้าวหน้าขึ้นจากการค้นพบทางสรีรวิทยาที่สำคัญ รวมถึงการระบุปัจจัยภายในว่าเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการดูดซึมวิตามินบี 12 และการจำแนกโปรตีนขนส่งและเก็บสะสมธาตุเหล็ก ยุคโมเลกุลนำมาซึ่งการระบุตัวขนส่งเฉพาะบนเยื่อหุ้มเซลล์ และในปี 2000-2001 การค้นพบฮอร์โมนเฮปซิดิน ซึ่งได้ปรับเปลี่ยนความเข้าใจเกี่ยวกับภาวะธาตุเหล็กสมดุลให้เป็นระบบที่ควบคุมโดยการดูดซึม (Ganz, 2011)

Debates

ความแม่นยำในการทำนายชีวปริมาณออกฤทธิ์จากอาหารเป็นอย่างไร?

เนื่องจากการดูดซึมขึ้นอยู่กับรูปแบบทางเคมี โครงสร้างอาหาร และส่วนประกอบอาหารที่ทำปฏิกิริยากัน การประมาณสัดส่วนของสารอาหารรองที่ถูกดูดซึมจริงยังคงไม่แน่นอนและขึ้นอยู่กับบริบท ทำให้การแปลงปริมาณที่ได้รับไปสู่สถานะทางโภชนาการมีความซับซ้อน

Seminal works

• hentze-2010-abt
• ganz-2011

Frequently asked questions

ชีวปริมาณออกฤทธิ์ (bioavailability) คืออะไร?

ชีวปริมาณออกฤทธิ์คือสัดส่วนของสารอาหารรองที่รับประทานเข้าไปซึ่งถูกดูดซึมและนำไปใช้ได้จริงโดยร่างกาย ซึ่งอาจน้อยกว่าปริมาณที่บริโภคเข้าไปมาก ขึ้นอยู่กับรูปแบบทางเคมีและบริบทของอาหาร

เหตุใดจึงเกิดภาวะขาดสารอาหารได้แม้ว่าปริมาณที่ได้รับจากอาหารจะดูเหมือนเพียงพอ?

การดูดซึมอาจบกพร่องได้จากการขาดปัจจัยที่จำเป็น (เช่น ปัจจัยภายในสำหรับวิตามินบี 12) จากการดูดซึมไขมันบกพร่องสำหรับวิตามินที่ละลายในไขมัน หรือจากสารยับยั้งในอาหาร ดังนั้นการได้รับสารอาหารเพียงอย่างเดียวจึงไม่ได้รับประกันสถานะทางโภชนาการที่เพียงพอ