Переваривание липидов желудочно кишечном тракте

Эмульгирование и гидролиз липидов

Первые два этапа переваривания липидов, эмульгирование и гидролиз, происходят практически одновременно. Вместе с этим, продукты гидролиза не удаляются, а оставаясь в составе липидных капелек, облегчают дальнейшее эмульгирование и работу ферментов.

Переваривание в ротовой полости

У взрослых в ротовой полости переваривание липидов не идет, хотя длительное пережевывание пищи способствует частичному эмульгированию жиров.

Переваривание в желудке

Собственная липаза желудка у взрослого не играет существенной роли в переваривании липидов из-за ее небольшого количества и того, что ее оптимум рН 4,5-5,5. Также влияет отсутствие эмульгированных жиров в обычной пище (кроме молока).

Тем не менее, у взрослых теплая среда и перистальтика желудка вызывает некоторое эмульгирование жиров. При этом даже низко активная липаза расщепляет незначительные количества жира, что важно для дальнейшего переваривания жиров в кишечнике, т.к. наличие хотя бы минимального количества свободных жирных кислот облегчает эмульгирование жиров в двенадцатиперстной кишке и стимулирует секрецию панкреатической липазы.

Переваривание в кишечнике

Под влиянием перистальтики ЖКТ и составных компонентов желчи пищевой жир эмульгируется. Образующиеся при переваривании лизофосфолипиды также являются хорошим поверхностно-активным веществом, поэтому они способствуют дальнейшему эмульгированию пищевых жиров и образованию мицелл. Размер капель такой жировой эмульсии не превышает 0,5 мкм.

Гидролиз эфиров ХС осуществляет холестерол-эстераза панкреатического сока.

Переваривание ТАГ в кишечнике осуществляется под воздействием панкреатической липазы с оптимумом рН 8,0-9,0. В кишечник она поступает в виде пролипазы, для проявления ее активности требуется колипаза, которая помогает липазе расположиться на поверхности липидной капли.

Колипаза, в свою очередь, активируется трипсином и затем образует с липазой комплекс в соотношении 1:1. Панкреатическая липаза отщепляет жирные кислоты, связанные с С1 и С3 атомами углерода глицерола. В результате ее работы остаются 2-моноацилглицеролы (2-МАГ), которые всасываются или превращаются моноглицерол-изомеразой в 1-МАГ. Последний гидролизуется до глицерола и жирной кислоты. Примерно 3/4 ТАГ после гидролиза остаются в форме 2-МАГ и только 1/4 часть ТАГ гидролизуется полностью.

Полный ферментативный гидролиз триацилглицерола

В панкреатическом соке также имеется активируемая трипсином фосфолипаза А2, отщепляющая в фосфолипидах жирную кислоту от С2, также обнаружена активность фосфолипазы С и лизофосфолипазы.

Действие фосфолипазы А2 и лизофосфолипазы на примере фосфатидилхолина

В кишечном соке также имеется активность фосфолипазы А2 и фосфолипазы С.

Для работы всех указанных гидролитических ферментов в кишечнике необходимы ионы Са2+, способствующие удалению жирных кислот из зоны катализа.

Точки действия фосфолипаз

Образование мицелл

В результате воздействия на эмульгированные жиры ферментов панкреатического и кишечного соков образуются 2-моноацилглицеролы, свободные жирные кислоты и свободный холестерол, формирующие структуры мицеллярного типа (размер уже около 5 нм). Свободный глицерол всасывается напрямую в кровь.

Схематичное изображение переваривания липидов

Полученные смешанные мицеллы достигают эпителия кишечника и их компоненты диффундируют в клетки и попадают в гладкую эндоплазматическую сеть. Желчные кислоты почти не всасываются и остаются в просвете кишечника. Далее желчные кислоты достигают подвздошной кишки и всасываются там (Кишечно-печеночная циркуляция).

В полости рта липиды подвергаются лишь механической обработке. В желудке имеется небольшое количество липазы, которая гидролизует жиры. Малая активность липазы желудочного сока связана с кислой реакцией содержимого желудка. Кроме того, липаза может влиять только на эмульгированные жиры, в желудке отсутствуют условия для образования эмульсии жира. Только у детей и у моногастричных животных липаза желудочного сока играет важную роль в переваривании липидов.

Кишечник является основным местом переваривания липидов. В двенадцатиперстной кишке на липиды воздействует желчь печени и сок поджелудочной железы, одновременно происходит нейтрализация кишечного содержимого (химуса). Происходит эмульгирование жиров под действием желчных кислот. В состав желчи входят: холевая кислота, дезоксихолевая (3,12 дигидроксихолановая), хенодезоксихолевая (3,7 дигидроксихолановая) кислоты, натриевые соли парных желчных кислот: гликохолевая, гликодезоксихолевая, таурохолевая, тауродезоксихолевая. Они состоят из двух компонентов: холевой и дезоксихолевой кислот, а также глицина и таурина.

дезоксихолевая кислота хенодезоксихолевая кислота

гликохолевая кислота

таурохолевая кислота

Соли желчных кислот хорошо эмульгируют жиры. При этом увеличивается площадь соприкосновения ферментов с жирами и увеличивается действие фермента. Недостаточность синтеза желчных кислот или задержка поступления нарушает эффективность действия ферментов. Жиры, как правило, всасываются после гидролиза, но часть тонко эмульгированных жиров всасывается через стенку кишечника и переходит в лимфу без гидролиза.

Эстеразы разрывают в жирах эфирную связь между, спиртовой группой и карбоксильной группой карбоновых кислот и неорганических кислот (липаза, фосфатазы).

Под действием липазы жиры гидролизуются на глицерин и высшие жирные кислоты. Активность липазы возрастает под действием желчи, т.е. желчь непосредственно активирует липазу. Кроме того, активность липазы увеличивают ионы Са++ вследствие того, что ионы Са++ образуют нерастворимые соли (мыла) с освободившимися жирными кислотами и предотвращают их подавляющее влияние на активность липазы.

Под действием липазы в начале гидролизуются эфирные связи у α и α1 (боковых) углеродных атомов глицерина, затем у β-углеродного атома:

Под действием липазы до 40% триацилглицеридов расщепляются до глицерина и жирных кислот, 50-55% гидролизуется до 2-моноацилглицеринов и 3-10% не гидролизуется и всасываются в виде триацилглицеринов.

Стериды корма расщепляются ферментом холестеролэстеразой до холестерина и высших жирных кислот. Фосфатиды гидролизуются под влиянием фосфолипаз А, A2, С и D. Каждый фермент действует на определенную сложноэфирную связь липида. Точки приложения фосфолипаз представлены на схеме:

Фосфолипазы поджелудочной железы, тканевые фосфолипазы вырабатываются в виде проферментов и активируются трипсином. Фосфолипаза A2 змеиных ядов катализирует отщепление ненасыщенной жирной кислоты в положении 2 фосфоглицеридов. При этом образуются лизолецитины с гемолитическим действием.

фосфотидилхолин лизолецитин

Поэтому при попадании этого яда в кровь происходит сильный гемолиз.. В кишечнике эта опасность устраняется действием фосфолипазы A1, быстро инактивирующей лизофосфатид в результате отщепления от него остатка насыщенной жирной кислоты с превращением его в неактивный глицерофосфохолин.

Лизолецитины в малых концентрациях стимулируют дифференцировку лимфоидных клеток, активность протеинкиназы С, усиливают клеточную пролиферацию.

Коламинфосфатиды и серинфосфатиды расщепляются фосфолипазой А до лизоколаминфосфатидов, лизосеринфосфатидов, которые далее расщепляются фосфолипазой A2. Фосфолипазы С и D гидролизуют связи холина; коламина и серина с фосфорной кислотой и остатка фосфорной кислоты с глицерином.

Всасывание липидов происходит в тонком отделе кишечника. Жирные кислоты с длиной цепи менее 10 углеродных атомов всасываются в неэтерифицированной форме. Для всасывания необходимо присутствие эмульгирующих веществ – желчных кислот и желчи.

Ресинтез жира, характерного для данного организма, происходит в кишечной стенке. Концентрация липидов в крови в течение 3-5 часов после приема корма высокая. Хиломикроны – мелкие частицы жира, образующиеся после всасывания в кишечной стенке, представляют собой липопротеиды, окруженные фосфолипидами и белковой оболочкой, внутри содержат молекулы жира и желчных кислот. Они поступают в печень, где липиды подвергаются промежуточному обмену, а желчные кислоты проходят в желчный пузырь и далее обратно в кишечник (см. рис.9.3 на стр.192). В результате такого кругооборота теряется малое количество желчных кислот. Считают, что молекула желчной кислоты в сутки совершает 4 кругооборота.

Переваривание липидов в желудочно-кишечном тракте

1. В ротовой полости переваривания липидов не происходит, т.к. липаза в слюне проявляет активность в следовых количествах, а пища в ротовой полости находится непродолжительное время.

2. Желудочная липаза переваривает только эмульгированные жиры (жиры молока). Наибольшее значение имеет у детей. У взрослых активность низкая вследствие кислотности желудочного сока.

3. Основное переваривание липидов происходит в тонком кишечнике, где жиры подвергаются действию панкреатического сока и желчи, которая вырабатывается печенью. Панкреатический сок содержит липазу, холестеролэстеразу, фосфолипазы А1, А2, С, D.

Строение и функция желчных кислот

В составе желчи содержатся конъюгированные желчные кислоты. Желчные кислоты являются производными холановой кислоты, при этом, 60 – 80 % – конъюгаты с глицином, 20 – 40 % – конъюгаты с таурином. Соотношение глициновых и тауриновых конъюгатов может меняться в зависимости от состава пищи: углеводы – глициновые конъюгаты, белки – тауриновые конъюгаты.

Рис. 8. Химическое строение холановой кислоты

Рис. 9. Химическое строение гликохолевой кислоты

Рис. 10. Химическое строение таурохолевой кислоты

Функции желчных кислот:

Поступая в 12-ти перстную кишку обеспечивают:

1. Эмульгирование жиров.

2. Активирование липазы.

3. Всасывание продуктов переваривания липидов путем образования комплекса – сложной мицеллы.

Перистальтика кишечника способствует дроблению жировых капель, а желчные кислоты поддерживают их во взвешенном состоянии. Эмульгирование жиров увеличивает поверхность раздела фаз, что очень важно для работы липазы, которая работает на границе раздела фаз. Это достигается за счет бифильности молекул желчных кислот – одна часть молекулы желчной кислоты является гидрофобной (располагается внутри жировой капли), другая гидрофильной (направлена наружу). Ограничивая жировую каплю, желчные кислоты обеспечивают ее дробление и увеличению площади поверхности. Продукты гидролиза – высшие жирные кислоты (ВЖК), диацилглицеролы (ДАГ) и моноацилглицеролы (МАГ) также обладают эмульгирующим действием.

Переваривание ТАГ

Панкреатическая липаза вырабатывается в неактивном виде, активируется колипазой и желчными кислотами. Оптимум рН липазы в присутствии желчи смещается с 8 до 6, т.е. до значения рН которое бывает после приема жирной пищи в верхних отделах тонкого кишечника. Есть данные о существовании 2-х типов липаз:

1-й тип – гидролизует связи 1 и 3;

2-й тип – (карбоксиэстераза) – гидролиз связи по 2-му положению.

Гидролиз жира идет в составе жировой капли на границе раздела фаз.

ТАГ

ДАГ 1,2-ДАГ

МАГ

Глицерин

Рис. 11. Схема гидролиза триацилглицерола (ТАГ)

Под действием панкреатической липазы отщепляется жирная кислота по 1 или 3 положению, затем еще одна и образуется 2-моноацилглицерол. 2-МАГ может всасываться через стенку кишечника, но может отсекаться еще одна жирная кислота и образуется глицерол и жирные кислоты. Таким образом, конечными продуктами гидролиза жира будут ВЖК и глицерол.

Переваривание фосфолипидов

Осуществляется специальными липолитическими ферментами, которые называются фосфолипазами. Существуют следующие виды фосфолипаз: А1, А2, С и D.

Рис. 12. Схема гидролиза лецитина фосфолипазами

Фосфолипаза А1 гидролизует эфирную связь в положении 1.

Фосфолипаза А2 гидролизует эфирную связь в положении 2. Под действием фосфолипазы А2 образуются очень токсичные продукты лизофосфатиды – вызывают разрушение клеточных мембран. Образуются в большом количестве под действием яда змей, скорпионов (за счет высокой активности фосфолипазы А2 в яде этих животных), что приводит к гемолизу. Фосфолипаза А2, как и все ферменты является с химической точки зрения белком, причем фосфолипаза А2 содержащаяся в яде с белком, чужеродным для организма человека, с соответствующей иммунной реакцией на него. В основе терапии укуса животных обладающих ядом гемолитического действия лежит переливание иммунизированной сыворотки крови, содержащей готовые антитела к фосфолипазе А2, как к белку. Следует учитывать, что для каждого вида ядовитого животного своя сыворотка. Существуют и комбинированные сыворотки. В желудочно-кишечном тракте человека очень важно согласованное действие фосфолипаз А1 и А2 на фосфолипид. Некоторые авторы считают, что в составе панкреатического и кишечного соков существуют специальные ферменты – лизофосфолипазы, осуществляющее гидролиз лизофосфолипидов при их случайном образовании. Защита от токсического действия фосфолипазы А2 также достигается тем, что она вырабатывается в неактивном виде. Активируется трипсином путем отщепления гексапептида.

Фосфолипаза С – гидролизует связь между фосфорной кислотой и глицерином.

Фосфолипаза D – гидролизует связь между фосфорной кислотой и азотистым основанием.

Таким образом, под действием фосфолипаз в процессе переваривания фосфолипидов образуются следующие продукты:

1. Глицерол.

2. Высшие жирные кислоты.

3. Фосфорная кислота.

4. Азотистое основание.

Гидролиз эфиров холестерола осуществляется холестеролэстеразой на холестерол и жирные кислоты.