Cơ chế hấp thu chất dinh dưỡng

Cơ chế hấp thu chất dinh dưỡng là các quá trình vận chuyển qua màng tế bào, theo đó các sản phẩm của quá trình tiêu hóa — monosaccharide, axit amin và peptide, axit béo và monoglyceride — cùng với nước, chất điện giải, vitamin và khoáng chất được di chuyển qua biểu mô ruột. Chúng kết hợp khuếch tán thụ động với các protein vận chuyển, kênh và bơm thường khai thác gradient ion. Chủ đề này giải thích cách mỗi nhóm chất dinh dưỡng chính được hấp thu.

Definition

Cơ chế hấp thu chất dinh dưỡng là các quá trình vận chuyển đặc hiệu — khuếch tán, qua trung gian chất mang và ghép cặp ion — di chuyển các chất dinh dưỡng đã tiêu hóa và các chất hòa tan liên quan qua màng đỉnh và màng đáy bên của tế bào ruột vào máu và bạch huyết.

Scope

Mục này bao gồm các nguyên tắc vận chuyển xuyên biểu mô (khuếch tán thụ động, khuếch tán tăng cường, vận chuyển chủ động sơ cấp và thứ cấp, và nhập bào) và áp dụng chúng vào sự hấp thu carbohydrate, protein và lipid, với tham chiếu đến các chất vận chuyển đại diện như chất đồng vận chuyển natri-glucose. Đây là một tài liệu tham khảo sinh lý học; các rối loạn lâm sàng đặc hiệu theo chất dinh dưỡng được đề cập trong các chủ đề liên quan.

Core questions

• Các phương thức vận chuyển nào (khuếch tán, tăng cường, chủ động, nhập bào) di chuyển chất dinh dưỡng qua tế bào ruột?
• Monosaccharide, axit amin và peptide, và lipid được hấp thu như thế nào?
• Gradient ion cung cấp năng lượng cho vận chuyển chủ động thứ cấp như đồng vận chuyển natri-glucose như thế nào?
• Các chất vận chuyển ở màng đỉnh và màng đáy bên phối hợp với nhau như thế nào để đạt được sự hấp thu ròng?

Key concepts

• Khuếch tán thụ động và tăng cường
• Vận chuyển chủ động sơ cấp và thứ cấp
• Đồng vận chuyển natri-glucose (SGLT1) và các chất vận chuyển GLUT
• Các chất vận chuyển peptide và axit amin
• Sự hình thành micelle và hấp thu axit béo
• Định tuyến xuyên tế bào từ màng đỉnh đến màng đáy bên

Mechanisms

Các tế bào ruột có tính phân cực, với các màng đỉnh (bờ bàn chải) và màng đáy bên riêng biệt mang các chất vận chuyển khác nhau, do đó sự hấp thu ròng đòi hỏi sự phối hợp hấp thu ở một cực và thoát ra ở cực kia (Kiela & Ghishan, 2016). Carbohydrate được hấp thu dưới dạng monosaccharide: glucose và galactose đi vào màng đỉnh bằng vận chuyển chủ động thứ cấp ghép cặp natri qua SGLT1, được thúc đẩy bởi gradient natri mà bơm natri-kali ở màng đáy bên duy trì, trong khi fructose sử dụng một con đường tăng cường, và đường thoát ra ở màng đáy bên qua các chất vận chuyển GLUT (Wright, Loo, & Hirayama, 2011). Protein được hấp thu dưới dạng axit amin và peptide nhỏ qua các họ chất mang ở màng đỉnh, bao gồm vận chuyển peptide ghép cặp proton. Lipid trong chế độ ăn uống đầu tiên được hòa tan thành micelle với muối mật, sau đó axit béo và monoglyceride đi qua màng đỉnh, được tái este hóa, và rời đi dưới dạng chylomicron qua hệ bạch huyết. Nước và chất điện giải di chuyển cả qua tế bào và qua con đường cận tế bào được điều hòa giữa các tế bào (Turner, 2009).

Clinical relevance

Các cơ chế vận chuyển này giải thích tại sao các khiếm khuyết cụ thể tạo ra các kiểu kém hấp thu cụ thể — ví dụ, mất một enzyme hoặc chất vận chuyển ở bờ bàn chải làm suy yếu một nhóm chất dinh dưỡng trong khi các nhóm khác không bị ảnh hưởng — và chúng là nền tảng cho các chiến lược sinh lý như bù nước đường uống, khai thác sự đồng vận chuyển natri-glucose. Nội dung này là thông tin giải thích và không cấu thành hướng dẫn điều trị cho bất kỳ cá nhân nào.

Evidence & guidelines

Các cơ chế vận chuyển được mô tả ở đây đã được thiết lập qua nhiều thập kỷ nghiên cứu sinh lý học màng và nhân bản phân tử được tóm tắt trong các đánh giá sinh lý học có thẩm quyền mà mục này trích dẫn; không có hướng dẫn quản lý bệnh cụ thể cho sinh lý vận chuyển bình thường.

History

Việc nhận ra rằng sự hấp thu glucose ở ruột được ghép cặp với natri — giả thuyết đồng vận chuyển được Robert Crane đưa ra vào những năm 1960 — là một cột mốc quan trọng trong sinh lý học màng và sau đó cung cấp cơ sở lý luận cho liệu pháp bù nước đường uống. Nhân bản phân tử sau đó đã xác định chính các chất vận chuyển, bao gồm SGLT1 và họ GLUT, biến một khái niệm động học thành các protein xác định và mở rộng danh mục các chất mang cho axit amin, peptide và ion.

Key figures

• Ernest M. Wright
• Robert K. Crane

Seminal works

• wright-2011
• kiela-2016

Frequently asked questions

Glucose được hấp thu ở ruột như thế nào?

Glucose được hấp thu qua màng đỉnh bởi chất đồng vận chuyển natri-glucose SGLT1, chất này ghép cặp sự đi vào của glucose với natri di chuyển xuống theo gradient điện hóa của nó, và sau đó thoát ra khỏi tế bào ở màng đáy bên qua chất vận chuyển tăng cường GLUT2.

Tại sao dung dịch bù nước đường uống lại chứa cả muối và đường?

Bởi vì sự đồng vận chuyển natri-glucose kéo natri và nước vào cơ thể cùng với glucose, việc kết hợp glucose với muối giúp tăng cường hấp thu nước ở ruột, đây là cơ sở sinh lý của liệu pháp bù nước đường uống.