Захисні системи шлунково-кишкового тракту

Теорія адекватного харчування надає великого значення захисним системам організму від проникнення різних шкідливих речовин у його внутрішнє середовище. Надходження поживних речовин у шлунково-кишковий тракт слід розглядати не лише як спосіб поповнення енергії та пластичних матеріалів, а й як алергічну та токсичну агресію. Дійсно, харчування пов'язане з небезпекою проникнення різних антигенів та токсичних речовин у внутрішнє середовище організму. Тільки завдяки складній захисній системі негативні сторони харчування ефективно нейтралізуються.

Перш за все, необхідно відзначити систему, яку ще позначають як механічну або пасивну. Це передбачає обмежену проникність слизової оболонки шлунково-кишкового тракту для водорозчинних молекул з відносно невеликою молекулярною масою (менше 300-500) та непроникність для полімерів, до яких належать білки, мукополісахариди та інші речовини з антигенними властивостями. Однак для клітин травного апарату в період постнатального розвитку характерний ендоцитоз, що сприяє потраплянню макромолекул та чужорідних антигенів у внутрішнє середовище організму. Є дані, що клітини шлунково-кишкового тракту дорослих організмів також здатні поглинати великі молекули, включаючи неперетравлені. Такі процеси паном Фолькхаймером позначені як персорбція. Крім того, при проходженні їжі через шлунково-кишковий тракт утворюється значна кількість летких жирних кислот, деякі з яких при всмоктуванні викликають токсичну дію, а інші - місцеву подразнюючу дію. Що стосується ксенобіотиків, то їх утворення та всмоктування в шлунково-кишковому тракті варіюються залежно від складу, властивостей та забруднення їжі.

Існує кілька інших механізмів, що запобігають потраплянню токсичних речовин та антигенів з ентерального середовища у внутрішнє, два з яких є трансформаційними. Один з цих механізмів пов'язаний з глікокаліксом, який є непроникним для багатьох великих молекул. Винятком є молекули, що гідролізуються ферментами (панкреатична амілаза, ліпаза, протеази), адсорбованими в структурах глікокаліксу. У зв'язку з цим контакт нерозщеплених молекул, що викликають алергічні та токсичні реакції, з клітинною мембраною утруднений, а молекули, що гідролізуються, втрачають свої антигенні та токсичні властивості.

Інший механізм трансформації визначається ферментними системами, локалізованими на апікальній мембрані кишкових клітин і здійснюючими розщеплення олігомерів на мономери, здатні до всмоктування. Таким чином, ферментні системи глікокаліксу та ліпопротеїнової мембрани служать бар'єром, що запобігає проникненню та контакту великих молекул з мембраною кишкових клітин. Внутрішньоклітинні пептидази, які ми розглядали як додатковий бар'єр та як механізм захисту від фізіологічно активних сполук, можуть відігравати значну роль.

Для розуміння механізмів захисту важливо зазначити, що слизова оболонка тонкої кишки людини містить понад 400 000 плазматичних клітин на 1 мм. Крім того, виявлено близько 1 мільйона лімфоцитів на 1 см2 слизової оболонки кишечника ^. У нормі порожня кишка містить від 6 до 40 лімфоцитів на 100 епітеліальних клітин. Це означає, що в тонкій кишці, крім епітеліального шару, що розділяє ентеральне та внутрішнє середовища організму, є також потужний лейкоцитарний шар.

Кишкова імунна система є частиною імунної системи організму та складається з кількох різних компартментів. Лімфоцити в цих компартментах мають багато спільного з лімфоцитами некишкового походження, але також мають унікальні особливості. Водночас, популяції різних лімфоцитів у тонкому кишечнику взаємодіють шляхом міграції лімфоцитів з одного компартменту в інший.

Лімфатична тканина тонкої кишки становить близько 25% усієї слизової оболонки кишечника. Вона представлена у вигляді скупчень у пейєрових бляшках та у власній пластинці (окремих лімфатичних вузлах), а також популяцією розсіяних лімфоцитів, локалізованих в епітелії та у власній пластинці. Слизова оболонка тонкої кишки містить макрофаги, Т-, В- та М-лімфоцити, внутрішньоепітеліальні лімфоцити, клітини-мішені тощо.

Імунні механізми можуть діяти в порожнині тонкої кишки, на її поверхні та у власній пластинці слизової оболонки. Водночас кишкові лімфоцити можуть поширюватися в інші тканини та органи, включаючи молочні залози, жіночі статеві органи, бронхіальну лімфатичну тканину, та брати участь у їхньому імунітеті. Пошкодження механізмів, що контролюють імунітет організму та імунну чутливість тонкої кишки до антигенів, може мати значення в патогенезі порушень місцевого кишкового імунітету та в розвитку алергічних реакцій.

Неімунні та імунні захисні механізми тонкої кишки захищають її від чужорідних антигенів.

Хоча слизова оболонка травного тракту потенційно служить ділянкою, через яку антигени та токсичні речовини можуть проникати у внутрішнє середовище організму, існує також ефективна дубльована система захисту, що включає як механічні (пасивні), так і активні фактори захисту. При цьому в кишечнику взаємодіють системи, що виробляють антитіла, та системи клітинного імунітету. Слід додати, що захисні функції печінкового бар'єру, який реалізує всмоктування токсичних речовин за допомогою клітин Купфера, доповнюються системою антитоксичних реакцій в епітелії тонкої кишки.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Висновки

Відкриття загальних законів засвоєння харчових речовин, однаково справедливих як для найпримітивніших, так і для найвисокорозвиненіших організмів, неминуче призвело до формування нової еволюційно обґрунтованої теорії, придатної для інтерпретації процесів асиміляції не лише людини, а й інших груп організмів. Запропонована нами теорія адекватного харчування не є модифікацією класичної, а являє собою нову теорію з іншою аксіоматикою. Водночас, один з основних постулатів класичної теорії, згідно з яким надходження та витрата харчових речовин в організмі повинні бути збалансованими, повністю приймається новою теорією.

Згідно з теорією збалансованого харчування, їжа, яка є складною структурою та складається з поживних речовин, баластних речовин та, в деяких випадках, токсичних продуктів, піддається механічній, фізико-хімічній та, зокрема, ферментативній обробці. В результаті корисні компоненти їжі витягуються та перетворюються на сполуки, позбавлені видової специфічності, які всмоктуються в тонкому кишечнику та забезпечують організм енергетичними та пластичними потребами. (Багато фізіологів та біохіміків порівнюють цей процес з вилученням цінних компонентів з руди.) З баластних речовин, деяких елементів травних соків, злущених клітин епітеліального шару шлунково-кишкового тракту, а також низки продуктів життєдіяльності бактеріальної флори, частково утилізуючи поживні речовини та баласт, утворюються секрети, які викидаються з організму. З цієї схеми засвоєння їжі випливають принципи розрахунку кількості корисних речовин, що надходять в організм з їжею, оцінки її достоїнств тощо.

Згідно з теорією, адекватне харчування, а також перехід від голодного стану до стану насичення визначаються не лише поживними речовинами, але й різними життєво важливими регуляторними сполуками, що надходять у внутрішнє середовище організму з кишечника. До таких регуляторних сполук насамперед належать гормони, що виробляються численними ендокринними клітинами шлунково-кишкового тракту, які за кількістю та різноманітністю перевищують всю ендокринну систему організму. До регуляторних сполук також належать гормоноподібні фактори, такі як харчові похідні, що утворюються в результаті дії ферментів травного апарату макроорганізму та бактеріальної флори. У деяких випадках неможливо провести чітку межу між регуляторними та токсичними речовинами, прикладом яких є гістамін.

З точки зору класичної теорії харчування, мікрофлора травного апарату моногастральних організмів, включаючи людину (але не жуйних), є навіть не нейтральною, а радше шкідливою ознакою. З точки зору теорії адекватного харчування, бактеріальна флора шлунково-кишкового тракту не тільки у жуйних тварин, але й, мабуть, у всіх або переважної більшості багатоклітинних організмів є необхідним учасником засвоєння їжі. В даний час встановлено, що під час харчової діяльності численних організмів відбувається не тільки вилучення в травній системі деякої корисної частини їжі - первинних поживних речовин, але й трансформація різних компонентів їжі під впливом мікрофлори, а також збагачення продуктами її життєдіяльності. В результаті невикористана частина поживних речовин перетворюється на активну частину ентерального середовища, володіючи низкою важливих властивостей.

Для складних організмів справедливо вважати, що в метаболічному сенсі вони є надорганізмовими системами, в яких хазяїн взаємодіє з певною мікрофлорою. Під впливом мікрофлори утворюються вторинні поживні речовини, які є надзвичайно важливими, а в багатьох випадках і необхідними. Джерелом вторинних поживних речовин є баластні харчові речовини, що беруть участь у регуляції багатьох локальних функцій організму.

Засвоєння їжі, згідно з класичною теорією харчування, зводиться до ферментативного гідролізу її складних органічних структур та вилучення простих елементів – власне поживних речовин. З цього випливає ряд фундаментальних ідей про доцільність збагачення їжі, тобто про відділення компонентів, що містять поживні речовини, від баластних, а також про використання готових поживних речовин як харчових продуктів – кінцевих продуктів розщеплення, придатних для всмоктування або навіть введення в кров тощо. На противагу цьому, згідно з теорією адекватного харчування, відбувається не тільки розщеплення їжі, але й підготовка поживних речовин та фізіологічно активних речовин в результаті дії мікрофлори шлунково-кишкового тракту, зокрема на баластні речовини. Таким чином утворюється багато вітамінів, летких жирних кислот та незамінних амінокислот, що суттєво впливає на потреби організму в харчових продуктах, що надходять ззовні. Співвідношення між первинними та вторинними поживними речовинами може значно змінюватися залежно від виду та навіть індивідуальних особливостей мікрофлори. Крім того, поряд із вторинними поживними речовинами під впливом бактеріальної флори утворюються токсичні речовини, зокрема токсичні аміни. Активність бактеріальної флори, яка є обов'язковим компонентом багатоклітинних організмів, тісно пов'язана з низкою важливих характеристик макроорганізму.

Як вже неодноразово зазначалося, розвиток теорії адекватного харчування базується на загальнобіологічних та еволюційних закономірностях, а також на досягненнях низки наук, особливо біології, хімії, фізики та медицини. Дійсно, для біолога надзвичайно важлива не лише «формула», а й технологія будь-якого процесу, оскільки еволюція рухається в напрямку оптимізації технології біологічних процесів. У біологічних системах дуже багато залежить від технології процесів, оскільки їх висока ефективність, а іноді й сама можливість, пов'язані з реалізацією певних проміжних ланок. Недостатня ефективність їх реалізації або їхньої взаємодії порушує функціонування системи в цілому. Ця ідея пояснює деякі принципові відмінності між теоріями збалансованого та адекватного харчування. Перша теорія по суті визначається збалансованою формулою харчування, друга, крім такої формули, враховує також технологію харчування, тобто технологію процесів засвоєння їжі різними групами організмів.

Зрештою, теорія адекватного харчування є одним із центральних елементів міждисциплінарної науки трофології. Об'єднання багатьох розділів біологічних та медичних наук, що стосуються різних аспектів засвоєння їжі біологічними системами різної складності (від клітин та організмів до екосистем та біосфери) в одну науку, необхідне для розуміння фундаментальної єдності природи. Це також важливо для характеристики процесів взаємодії в біосфері на основі трофічних зв'язків, тобто для розгляду біосфери як трофосфери. Але не меншою, а можливо, навіть більшою мірою формування трофології, включаючи теорію адекватного харчування, є суттєвим для різних медичних наук, оскільки трофіка тканин та її порушення, різні проблеми гастроентерології, теоретичні та прикладні аспекти науки про харчування фактично є ірраціонально розділеними частинами однієї спільної проблеми - проблеми засвоєння їжі організмами на різних рівнях еволюційної драбини. Цю проблему слід розглядати з деяких унітарних позицій, заснованих на поглядах, які є більш обширними та глибшими, ніж раніше.

Таким чином, теорія адекватного харчування – це, так би мовити, теорія збалансованого харчування, яка наростила «біологічні крила». Це означає, що теорія адекватного харчування застосовна не лише до людини чи однієї конкретної групи тварин, а й до найрізноманітніших видів тварин і, більше того, до всіх груп організмів.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ]