ВСАСЫВАНИЕ

Всасывание (absorptio) — активный физиологический процесс проникновения веществ через клеточные мембраны в клетки, а из клеток — во внутреннюю среду организма. Всасывание происходит в тонком и толстом кишечнике, а также с поверхностей слизистых оболочек ротовой полости, желудка, желчного пузыря, дыхательных путей, брюшной, плевральных и перикардиальной полостей, мочевыводящих путей, с кожи и раневой поверхности.. Вещества, попавшие во внутреннюю среду, разносятся по органам и тканям, проникают в клетки и используются в обмене веществ (см. Обмен веществ и энергии).

На различных этапах развития животного мира в зависимости от характера пищеварения Всасывание протекает по-разному.

У корненожек радиолярий и фораминифер поглощение веществ из окружающей среды происходит путем пиноцитоза и фагоцитоза, переваривание веществ осуществляется внутриклеточно. У кишечнополостных, турбеллярий и пластинчатожаберных вещества захватываются из воды, омывающей внутреннюю полость тела. С развитием пищеварительной системы у животных, стоящих на более высоких ступенях эволюции, клетки выделяют пищеварительные ферменты в просвет пищеварительного канала.

Еще Герофил и Эразистрат (3 — 4 вв. до н. э.) связывали Всасывание с функцией кишечника. Экспериментальное изучение В. началось лишь в конце 19 в., а клиническое — только в 30—40-х гг. 20 в. В частности, Р. Гейденгайн (1894) в острых опытах на собаках показал, что В. является активным процессом. Гамбургер (Н. Hamburger, 1896) отметил влияние внутрикишечного давления и температуры на скорость В., Э. Пфлюгер (1901) указал на значение эмульгирования и расщепления жиров при их В., Конгейм (О. Cohnheim, 1909) установил, что белки всасываются только после расщепления на простейшие продукты. Разработка И. П. Павловым метода хронических опытов обеспечила возможность изучения В. в условиях, приближающихся к естественным. В нашей стране благодаря предложенной Е. С. Лондоном (1935) методике ангиостомии (см. Вазостомия) собран обширный материал о поступлении в печень из кишечника по воротной вене продуктов переваривания углеводов, белков и жиров. Позднее были установлены закономерности снижения и восстановления полноценности функции всасывательного аппарата тонкой и толстой кишок. Большое число работ посвящено изучению механизмов и регуляции всасывания. Ф. Верц ар и Мак-Дугалл (E. McDougall, 1936) придавали значение процессам фосфорилирования. Фрейзер (А. С. Fraser, 1938) развивал представление о В. жиров без расщепления. Крейн (R. К. Crane, 1968) показал роль ионов в транспорте веществ через поверхностные мембраны. Я. П. Скляров и E. Е. Яремко (1968) указывали на возможность пристеночного концентрирования веществ. А. М. Уголев (1967, 1972) установил наличие пищеварительно-транспортного конвейера. H. Н. Никольский и А. С. Трошин (1973) исследовали механизмы регуляции транспорта сахаров.

Физиологическая сущность процесса

В значительной степени всасывание веществ, поступающих в организм высокоразвитых животных и человека, происходит в тонкой кишке (см. Кишечник). На внутренней поверхности тонкой кишки располагаются ворсинки. В тощей кишке человека на 1 мм² находится 22—40, в подвздошной — 18—30 ворсинок. В толстой кишке ворсинок нет. Снаружи ворсинки покрыты кишечным эпителием, клетки к-рого имеют множественные выросты — микроворсинки — до 4000 на каждой клетке. Высота микроворсинок 1,8—2,2 мкм, диам. 0,08—0,13 мкм. Эпителиальные клетки толстой кишки также имеют микроворсинки, к-рые несколько короче и тоньше. Общее количество микроворсинок у различных животных и человека колеблется в широких пределах. В частности, Уилсоном (Т. Н. Wilson, 1962) показано, что на 1 мм 2 приходится 50 млн. микроворсинок. По Я. П. Склярову и E. Е. Яремко (1968), на 1 мм 2 у крысы приходится 60—100 млн. микроворсинок, у собаки — 40—80 млн., у человека — 80—140 млн. Из-за складок слизистой оболочки кишечника и громадного количества ворсинок и микро-ворсинок общая поверхность, через к-рую происходит В. в кишечнике, достигает 400—500 м². Внутри ворсинки имеется мелкая артерия, образующая капиллярную сеть, переходящую в вену. В центре ворсинки находится широкий лимфатический капилляр, млечный синус, соединяющийся с лимфатическими сосудами брыжейки. Под эпителиальным слоем клеток ворсинки располагаются гладкие мышечные волокна. Вне пищеварения ворсинки почти не двигаются, тогда как во время пищеварения отмечаются их ритмические, ок. 6 раз в 1 мин., сокращения и расслабления. Предполагается, что при расслаблении давление внутри ворсинки оказывается ниже внутрикишечного, что облегчает Всасывание.

Электронномикроскопическими исследованиями установлено наличие трех слоев поверхностной мембраны микроворсинок: наружного, внутреннего и промежуточного, под ними волокнистая исчерченность цитоплазмы, в апикальной части клетки ворсинки располагаются овальной формы митохондрии с поперечными кристами, ядро клетки тоже овальной формы, покрыто двойной мембраной. Пластинчатый комплекс (Гольджи) располагается в околоядерной зоне. В цитоплазме развита эндоплазматическая сеть. При соответствующей обработке препаратов над микро-ворсинками обнаруживается волокнистая сеть — так наз. фузслой, или гликокаликс. В поверхностных петлях гликокаликса задерживаются крупные молекулы и бактерии.

Растворенные в воде вещества всасываются лучше, чем плохо растворяющиеся. Оптимальные условия для В.— при pH 7,0. Низкомолекулярные вещества всасываются быстрее, чем высокомолекулярные. Незначительное повышение внутрикишечного гидравлического давления на 6—8 мм рт. ст. ускоряет В., более высокое — понижает. Гипотонические растворы в кишечнике вследствие более быстрого поглощения воды концентрируются, гипертонические — разбавляются кишечным соком. Вещества раздражающего действия или повышающие проницаемость характеризуются быстрым В.

Проникновение веществ через клеточные мембраны осуществляется с помощью пиноцитоз (см.), наблюдающийся у амеб, в культурах тканей, в эпителиальных клетках кишечника, изучен недостаточно.

Различные вещества характеризуются особенностями Всасывания. Полисахариды не проникают через гликокаликс и, оставшись нерасщепленными при полостном пищеварении, гидролизуются на поверхности энтероцитов. Мальтоза, сахароза и лактоза также могут гидролизоваться в гликокаликсе. Глюкоза, галактоза всасываются быстрее, чем другие гексозы. В. маннозы, ксилозы и сорбозы осуществляется преимущественно путем диффузии. Для В. простых углеводов необходимо присутствие ионов натрия. Считается, что углеводы и натрий образуют комплексное соединение, к-рое транспортируется внутрь клетки. Затем комплекс распадается и освобожденный ион натрия транспортируется обратно. Натрий активирует аденозинтрифосфатазу, благодаря чему ускоряется распад аденозинтрифосфорной к-ты и освобождается энергия, необходимая для осуществления В. Динамика происходящих процессов обстоятельно изучена в исследованиях лаборатории А. М. Уголева, а за рубежом представлена в работах Хамилтона и Мак-Майкла (J. D. Hamilton, H. В. McMichael, 1968). Активное В. сахаров отличается от пассивного динамикой изменения трансмукозного потенциала (разница потенциалов между внутренней и наружной поверхностью кишки), что позволяет определить характер В.: при активном В. трансмукозный потенциал быстро нарастает, а при пассивном остается низким, несмотря на продолжающуюся диффузию вещества. Трансмукозный потенциал обусловлен освобождением энергии за счет процессов углеводного обмена (см.). Свыше 90% всосавшихся углеводов направляется от кишечника по воротной вене в печень, остальное количество — по лимф, путям в венозную систему.

Слизистая оболочка кишечника непроходима для белков, поэтому В. белков возможно лишь после их расщепления до аминокислот. В. аминокислот зависит от наличия пиридоксальфосфата и обмена калия, а также от пространственной конфигурации и структуры аминокислоты (см.). Добавление к аминокислотам аденозинтрифосфорной к-ты усиливает В., а введение в кровь 2-4-динитрофенола снижает В. аминокислот и угнетает углеводно-фосфорный обмен энтероцитов. При В. аминокислот важную роль играют специальные переносчики, способствующие проникновению аминокислот в кровь воротной вены [Вайзман (G. Wiseman), 1964, 1968].

В. жиров наступает лишь после их эмульгирования и расщепления панкреатической липазой до моноглицеридов и жирных кислот, к-рые образуют в кишке мицеллярные растворы. Опыты с использованием гомогенатов слизистой оболочки тонкой кишки кроликов или крыс показали, что синтез жира из глицеридов и жирных кислот происходит в митохондриях клетки с использованием АТФ, коэнзима А, редуцированного глутатиона и ионов магния. Синтезированный жир проникает гл. обр. в лимф, сосуды и в очень малом количестве — в кровеносные капилляры. Скорость В. жиров зависит от точки их плавления, интенсивности эмульгирования, быстроты расщепления липазой и структуры жирных кислот. Триглицериды, содержащие олеиновую к-ту, всасываются быстрее, чем содержащие пальмитиновую к-ту, а содержащие стеариновую к-ту — медленнее, чем пальмитиновую. Жиры с четным числом атомов углерода в жирных кислотах всасываются быстрее, чем с нечетным.

Всасывание воды происходит быстро и в значительных количествах, за сутки может всосаться до 15 л. В. воды, не содержащей соли, сопровождается диффузией солей из крови в кишку до тех пор, пока не наступает уравновешивание осмотических давлений. При введении гипотонического раствора хлорида натрия концентрация раствора в кишке повышается вследствие более быстрого В. воды, чем соли; при введении гипертонического раствора концентрация соли снижается благодаря увеличению секреции жидкой части кишечного сока. Поступление растворов невсасывающихся солей (сернокислого натрия или сернокислого магния) вызывает диффузию воды из крови в кишечник, его переполнение и усиление перистальтики. В тонкой и толстой кишке происходит также В. витаминов и микроэлементов.

Регуляция В. продуктов переваривания углеводов, белков и жиров подчиняется общим закономерностям. В. у голодного животного протекает быстрее, чем у сытого. Пищевое возбуждение, вызванное актом еды, повышает В. воды, растворов солей, глюкозы, аминокислот и эмульсий жиров. После длительной деятельности В. в изолированной петле кишки ослабевает и восстанавливается через двое или трое суток. Перерезка блуждающих нервов под диафрагмой приводит к незначительному повышению В. Перерезка больших чревных нервов в ближайшие дни после операции сопровождается весьма значительным усилением В. глюкозы, аминокислот и жиров.

Показано влияние спинного и головного мозга на изменение В. в тонкой кишке и возможность выработки условных рефлексов, ускоряющих или замедляющих В. Гормоны также участвуют в регуляции В. Инсулин одновременно со снижением концентрации сахара в крови усиливает В. из тонкой и толстой кишок водных растворов глюкозы и гликокола. Адреналин в незначительной степени повышает В. воды, но не изменяет В. глюкозы, аминокислот и жиров. АКТГ усиливает В. воды и хлоридов, но не изменяет В. глюкозы. Тироксин повышает В. воды, глюкозы и липидов. Под влиянием собственных гормонов кишечника — секретина, возбуждающего отделение панкреатического сока и желчи, энтерокинина, усиливающего кишечную секрецию, серотонина, вызывающего освобождение гистамина и повышение проницаемости мембран поверхностного эпителия, виликинина, стимулирующего движение ворсинок,— В. повышается.

Усиление В. наблюдается под влиянием местно действующих раздражителей, возбуждающих движение ворсинок: напр., витаминов группы В, чая, кофе, пептонов, аминокислот, желчных кислот. Движение ворсинок усиливается при воздействии веществ, вызывающих гиперемию слизистой оболочки кишки (напр., перца, горчицы).

Помимо собственно механизма Всасывания, проникновение веществ происходит при их контакте с поверхностными мембранами клеток (см. Проницаемость). В ротовой полости чрезвычайно быстро поглощаются цианистые соединения, в желудке всасываются вода, алкоголь, глюкоза; в желчном пузыре всасываются вода и соли; слизистая оболочка дыхательных путей поглощает газообразные вещества (эфир, хлороформ, трихлорэтилен и др.). В кожу проникают при соприкосновении нефтепродукты, краски, ланолин, а также находящиеся в парообразном состоянии различные вещества. Проникновение их зависит от размеров и электрических зарядов молекул всасывающихся веществ, величины пор клеточных мембран, концентрации веществ в прилегающей среде, растворимости в воде или в липидах, химические сродства.

Особый вид В. составляет рассасывание экссудатов брюшной, перикардиальной и плевральных полостей, подкожно или внутримышечно введенных лекарственных веществ, рассасывание гематом, тромбов и спаек, при к-ром важная роль принадлежит изменениям проницаемости тканей (см. Проницаемость) и ферментативным процессам. Данный вид В. обычно называют резорбцией (лат. resorbere поглощать).

Нарушения процессов всасывания

В различные возрастные периоды отмечаются различия в проницаемости эпителиальной ткани кишечника. В первые дни у новорожденных вместе с молозивом усваиваются низкомолекулярные иммунные тела. Затем тип проницаемости меняется, и всасываются только расщепленные вещества. К старости интенсивность В. ослабевает.

В. нарушается вследствие ранее перенесенных заболеваний (дизентерии, энтерита, брюшного тифа, холеры), отравлений, при кровопотерях, авитаминозах, недостаточном газообмене, недостаточности желез внутренней секреции и т. п.

Действие ионизирующего излучения на организм приводит к нарушению В. в кишечнике, выраженность к-рого зависит от тяжести лучевого повреждения. Расстройства Всасывания в кишечнике после облучения обусловлены нарушением нейрогуморальной регуляции, патоморфол. и цитохим. изменениями в жел.-киш. тракте, гл. обр. в тонкой кишке, слизистая оболочка к-рой обладает высокой чувствительностью к действию ионизирующего излучения.

Нарушения В. в кишечнике после облучения связывают с дистрофическими изменениями ворсинок и с нарушением ультраструктуры эпителия облученного кишечника. Изменение клеточных элементов ворсинок приводит к слущиванию эпителия и укорочению ворсинок; одновременно уменьшаются и меняют форму микроворсинки, уменьшается их общее количество, отмечается повреждение структуры митохондрия. Это ведет к ослаблению процессов В., причем в наибольшей степени страдает пристеночная его фаза (А. М. Уголев, 1967).

Основными факторами, ведущими к расстройству В. в кишечнике как в ранних, так и в поздних фазах лучевого синдрома, являются угнетение ферментативных процессов, деполимеризация мукополисахаридов основного вещества соединительной ткани, а также разрушение тучных клеток с нарушением гепаринообразующей функции и освобождением гистамина и серотонина. Экспериментально установлена соответствующая цикличность нарушения В. углеводов, воды, электролитов и других веществ (И. Т. Курцин, 1961).

Нарушение В. сахаров в кишечнике у облученных животных наблюдается во все сроки исследования при различных дозах (Д. А. Брюханов, 1968). Под влиянием ионизирующего излучения меняется также В. в кишечнике воды и электролитов. Непосредственно после общего облучения в дозах 900—1200 р отмечается кратковременное ускорение В. воды, к-рое в дальнейшем резко падает (А. Н. Шутко, 1965). При увеличении доз в первые часы после облучения происходит замедление В. воды из кишечника; в период с 13 до 48 час. вода практически не всасывается; на 3-и сутки наблюдается обратное ее движение — из крови в кишечник, что приводит к обезвоживанию и потере электролитов, особенно калия и натрия, и является одной из причин гибели организма при кишечной форме острой лучевой болезни (П. Д. Горизонтов, 1973). Нарушение В. воды ведет к угнетению В. водорастворимых витаминов; В. жирорастворимых витаминов нарушается в меньшей степени. Экспериментальные данные по абсорбции в кишечнике согласуются с клиническими материалами о нарушении Всасывания витамина B12 и D-ксилозы у больных, получающих лучевую терапию.

Процессы В. и усвоения белков нарушаются при облучении в значительно меньшей степени. Так, при изучении В. метионина и меченого альбумина у облученных кроликов и мышей отмечено замедленное В. только в первые часы после облучения, что связывается с нарушением эвакуации содержимого желудка. Данные о нарушении В. жиров крайне противоречивы. По некоторым исследованиям растительное масло в течение первых суток после облучения абсорбируется с обычной скоростью, однако в дальнейшем скорость В. значительно снижается. После фракционированного облучения области живота при опухолях брюшной полости (суммарная доза 4000—5000 р, разовая — 200 р) В. меченого нейтрального жира снижается. Несмотря на значительную устойчивость В. липидов после облучения, синтез липидов и холестерина в тонкой кишке угнетается при дозах 400—1200 р (М. Ф. Виноградова). В соответствии с экспериментальными данными установлено [Трайер (J. S. Trier) с соавт., 1968], что в ходе лучевой терапии абсорбция веществ в кишечнике нарушается не только в его отделах, подвергнутых облучению, но и вне облучаемой области, что свидетельствует о косвенном влиянии излучения на всасывательную функцию кишечника.

Методы исследования

В эксперименте используются гистологические, гистохимические и электронномикроскопические методы исследования поступления веществ в клетки и наступающих в связи со В. ультраструктурных изменений. Проникновение веществ изучается в культурах тканей п клеток, на изолированной щеточной кайме энтероцитов, на препаратах тонкой кишки. В острых опытах на собаках, кроликах или крысах устанавливается динамика В. веществ. В опытах методом вивидиффузии по количеству веществ, проникших через коллодийную трубку из крови воротной вены в окружающий раствор, определяется движение веществ по воротной вене. В хрон. опытах и изолированных петлях кишки, по Л. Тири или по И. П. Павлову, изучают регуляцию В. различных веществ. Методом ангиостомии определяется транспорт веществ, всосавшихся в кишке. Практическое значение для изучения В. у человека имеет определение разницы между веществами, принятыми в составе пищи и удаленными из организма с экскрементами.

Наибольшее применение в клинической практике при диагностике нарушений переваривания и В. пищевых веществ в жел.-киш. тракте получили меченые белки и жиры. Использование их позволяет отдифференцировать нарушение переваривания жиров и белков, связанное с расстройством внешнесекреторной функции поджелудочной железы, от недостаточности В., вызванного нарушением абсорбционной способности тонкой кишки, и по степени нарушения характеризовать тяжесть болезни.

Меченые белки и жиры вводят исследуемому натощак в смеси с немеченым жиром и белком из расчета 0,15 мккюри на 1 кг веса тела; питание проводится по обычному режиму. За три дня до введения меченых препаратов исследуемый с целью блокады функции щитовидной железы получает раствор Люголя по 6 капель 3 раза в день. После введения меченого жира или белка определяют радиоактивность в крови, моче и кале или подсчитывают путем внешней радиометрии количество невсосавшегося в кишечнике радиоактивного препарата, устанавливая, т. о., интенсивность их переваривания и всасывания; эти данные можно получить и с помощью счетчика по показателям усвоения меченого соединения организмом.

Из радиоизотопных методов исследования В. веществ в кишечнике в клиническую практику могут быть рекомендованы методы подсчета радиоактивности в кале и внешней радиометрии.

Методика изучения Всасывания по радиоактивности, выделяемой с фекалиями, проста, достаточно информативна, но трудоемка по технике исполнения, поскольку связана с необходимостью сбора кала в течение нескольких суток. Поэтому был разработан метод внешней радиометрии, включающий фактически два метода — метод последовательной радиометрии областей живота и метод профильного сканирования.