กลไกการดูดซึมสารอาหาร
กลไกการดูดซึมสารอาหารคือกระบวนการขนส่งผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ที่ผลิตภัณฑ์จากการย่อยอาหาร ได้แก่ โมโนแซ็กคาไรด์ กรดอะมิโนและเปปไทด์ กรดไขมันและโมโนกลีเซอไรด์ รวมถึงน้ำ อิเล็กโทรไลต์ วิตามิน และแร่ธาตุ ถูกเคลื่อนย้ายผ่านเยื่อบุลำไส้ กลไกเหล่านี้เป็นการผสมผสานระหว่างการแพร่แบบพาสซีฟกับโปรตีนพาหะ ช่องทาง และปั๊มที่มักจะใช้ประโยชน์จากความแตกต่างของความเข้มข้นของไอออน หัวข้อนี้จะอธิบายว่าสารอาหารหลักแต่ละประเภทถูกดูดซึมได้อย่างไร
Definition
กลไกการดูดซึมสารอาหารคือกระบวนการขนส่งที่จำเพาะ — ทั้งแบบแพร่, แบบอาศัยพาหะ, และแบบจับคู่กับไอออน — ที่เคลื่อนย้ายสารอาหารที่ย่อยแล้วและสารละลายที่เกี่ยวข้องผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ด้านบน (apical) และด้านข้าง (basolateral) ของเซลล์ลำไส้เล็ก (enterocytes) เข้าสู่กระแสเลือดและน้ำเหลือง
Scope
เนื้อหานี้ครอบคลุมหลักการของการขนส่งผ่านเยื่อบุผิว (การแพร่แบบพาสซีฟ, การแพร่แบบอำนวยความสะดวก, การขนส่งแบบใช้พลังงานปฐมภูมิและทุติยภูมิ, และการนำเข้าสู่เซลล์) และนำไปประยุกต์ใช้กับการดูดซึมคาร์โบไฮเดรต โปรตีน และไขมัน โดยอ้างอิงถึงตัวขนส่งที่เป็นตัวแทน เช่น โซเดียม-กลูโคส โคทรานสปอร์เตอร์ เนื้อหานี้เป็นข้อมูลอ้างอิงทางสรีรวิทยา ส่วนความผิดปกติทางคลินิกที่จำเพาะต่อสารอาหารจะกล่าวถึงในหัวข้อที่เกี่ยวข้อง
Core questions
- โหมดการขนส่งใดบ้าง (การแพร่, การอำนวยความสะดวก, การใช้พลังงาน, การนำเข้าสู่เซลล์) ที่เคลื่อนย้ายสารอาหารผ่านเซลล์ลำไส้เล็ก?
- โมโนแซ็กคาไรด์ กรดอะมิโนและเปปไทด์ และไขมันถูกดูดซึมได้อย่างไร?
- ความแตกต่างของความเข้มข้นของไอออนขับเคลื่อนการขนส่งแบบใช้พลังงานทุติยภูมิ เช่น การขนส่งร่วมของโซเดียม-กลูโคสได้อย่างไร?
- ตัวขนส่งด้านบนและด้านข้างทำงานร่วมกันอย่างไรเพื่อให้เกิดการดูดซึมสุทธิ?
Key concepts
- การแพร่แบบพาสซีฟและการแพร่แบบอำนวยความสะดวก
- การขนส่งแบบใช้พลังงานปฐมภูมิและทุติยภูมิ
- การขนส่งร่วมของโซเดียม-กลูโคส (SGLT1) และตัวขนส่ง GLUT
- ตัวขนส่งเปปไทด์และกรดอะมิโน
- การก่อตัวของไมเซลล์และการดูดซึมกรดไขมัน
- เส้นทางการขนส่งผ่านเซลล์จากด้านบนไปยังด้านข้าง
Mechanisms
เซลล์ลำไส้เล็กมีขั้ว โดยมีเยื่อหุ้มเซลล์ด้านบน (ขอบแปรง) และด้านข้างที่แตกต่างกัน ซึ่งมีตัวขนส่งที่แตกต่างกัน ดังนั้นการดูดซึมสุทธิจึงต้องอาศัยการนำเข้าที่ปลายด้านหนึ่งและการส่งออกที่ปลายอีกด้านหนึ่งอย่างประสานงานกัน (Kiela & Ghishan, 2016) คาร์โบไฮเดรตถูกดูดซึมในรูปของโมโนแซ็กคาไรด์: กลูโคสและกาแลคโตสเข้าสู่ด้านบนโดยการขนส่งแบบใช้พลังงานทุติยภูมิที่จับคู่กับโซเดียมผ่าน SGLT1 ซึ่งขับเคลื่อนโดยความแตกต่างของความเข้มข้นของโซเดียมที่ปั๊มโซเดียม-โพแทสเซียมด้านข้างรักษาไว้ ในขณะที่ฟรุกโตสใช้เส้นทางแบบอำนวยความสะดวก และน้ำตาลจะออกจากด้านข้างผ่านตัวขนส่ง GLUT (Wright, Loo, & Hirayama, 2011) โปรตีนถูกดูดซึมในรูปของกรดอะมิโนและเปปไทด์ขนาดเล็กผ่านกลุ่มของพาหะด้านบน รวมถึงการขนส่งเปปไทด์ที่จับคู่กับโปรตอน ไขมันในอาหารจะถูกละลายเป็นไมเซลล์ด้วยเกลือน้ำดี จากนั้นกรดไขมันและโมโนกลีเซอไรด์จะข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ด้านบน ถูกเปลี่ยนกลับเป็นเอสเทอร์ และออกจากเซลล์ในรูปของไคโลไมครอนผ่านระบบน้ำเหลือง น้ำและอิเล็กโทรไลต์เคลื่อนที่ทั้งแบบผ่านเซลล์และผ่านทางเดินพาราเซลลูลาร์ที่มีการควบคุมระหว่างเซลล์ (Turner, 2009)
Clinical relevance
กลไกการขนส่งเหล่านี้อธิบายว่าเหตุใดความบกพร่องที่จำเพาะจึงทำให้เกิดรูปแบบการดูดซึมผิดปกติที่จำเพาะ — ตัวอย่างเช่น การสูญเสียเอนไซม์หรือตัวขนส่งที่ขอบแปรงจะทำให้สารอาหารประเภทหนึ่งบกพร่องในขณะที่ประเภทอื่นไม่ได้รับผลกระทบ — และเป็นพื้นฐานของกลยุทธ์ทางสรีรวิทยา เช่น การให้สารน้ำทางปาก ซึ่งใช้ประโยชน์จากการขนส่งร่วมของโซเดียม-กลูโคส เนื้อหานี้เป็นข้อมูลพื้นฐานเชิงอธิบายและไม่ถือเป็นแนวทางการรักษาสำหรับบุคคลใดบุคคลหนึ่ง
Evidence & guidelines
กลไกการขนส่งที่อธิบายไว้ในที่นี้ได้รับการยืนยันผ่านการศึกษาทางสรีรวิทยาของเยื่อหุ้มเซลล์และการโคลนโมเลกุลมานานหลายทศวรรษ ซึ่งสรุปไว้ในบทความทบทวนทางสรีรวิทยาที่น่าเชื่อถือซึ่งบทความนี้อ้างถึง; ไม่มีแนวทางการจัดการโรคที่จำเพาะต่อสรีรวิทยาการขนส่งปกติ
History
การรับรู้ว่าการดูดซึมกลูโคสในลำไส้เชื่อมโยงกับโซเดียม — สมมติฐานการขนส่งร่วมที่เสนอโดย Robert Crane ในทศวรรษ 1960 — เป็นจุดเปลี่ยนสำคัญในสรีรวิทยาของเยื่อหุ้มเซลล์ และต่อมาได้ให้เหตุผลสำหรับการบำบัดด้วยการให้สารน้ำทางปาก จากนั้นการโคลนโมเลกุลได้ระบุตัวขนส่งเอง รวมถึง SGLT1 และตระกูล GLUT ซึ่งเปลี่ยนแนวคิดทางจลนศาสตร์ให้เป็นโปรตีนที่กำหนดได้ และขยายรายการพาหะสำหรับกรดอะมิโน เปปไทด์ และไอออน
Key figures
- Ernest M. Wright
- Robert K. Crane
Related topics
Seminal works
- wright-2011
- kiela-2016
Frequently asked questions
- กลูโคสถูกดูดซึมในลำไส้อย่างไร?
- กลูโคสถูกนำเข้าผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ด้านบนโดยตัวขนส่งร่วมโซเดียม-กลูโคส SGLT1 ซึ่งเชื่อมโยงการเข้าของกลูโคสกับการเคลื่อนที่ของโซเดียมตามความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าเคมี จากนั้นจะออกจากเซลล์ทางด้านข้างผ่านตัวขนส่งแบบอำนวยความสะดวก GLUT2
- ทำไมสารละลายเกลือแร่สำหรับดื่มจึงมีทั้งเกลือและน้ำตาล?
- เนื่องจากการขนส่งร่วมของโซเดียม-กลูโคสจะดึงโซเดียมและน้ำเข้าสู่ร่างกายพร้อมกับกลูโคส การรวมกลูโคสกับเกลือจะช่วยเพิ่มการดูดซึมน้ำในลำไส้ ซึ่งเป็นพื้นฐานทางสรีรวิทยาของการบำบัดด้วยการให้สารน้ำทางปาก