К механизму действия питьевых минеральных вод в тонкой кишке

Полный текст

Минеральные вещества являются важными элементами, участвующими в разнообразных биологических процессах, во множестве физиологических и биохимических реакций. Достаточно сказать, что большинство ферментов для проявления каталитической активности нуждается в кофакторах, одной из их групп являются металлы. Поэтому обмен макро- и микроэлементами в организме человека и его нарушения являются одной из актуальных проблем современной нутрициологии. Важность этой проблемы обусловлена и тем, что, согласно данным литературы [1, 2], среди всех возрастных категорий отмечается круглогодичный дефицит эссенциальных микронутриентов. В связи с этим данная проблема стоит перед клиницистами при патологии различных систем организма. С этих позиций использование в реабилитационном лечении многих заболеваний внутренних органов минеральных вод (МВ) не вызывает сомнений. В течение многих лет питьевые МВ являются одним из важнейших компонентов в санаторно-курортном лечении больных с патологией органов пищеварения [3 - 5]. В настоящее время в основе влияния питьевых МВ на организм человека лежит теория А. Н. Обросова [6] - рефлекторного действия МВ, реализуемого через нейрогуморальные и эндокринные механизмы. Еще раньше в механизме действия МВ В.Т. Олифиренко [7] выделила следующие звенья: - рефлекторное, включающее афферентную сигнализацию, воспринимающий центр и эфферентные сигналы; - гуморально-гормональное (гуморальные агенты, продуцируемые нейроном, нейрогормоны, продуцируемые эндокринными железами); - реакции и метаболические процессы (биохимические и биофизические), протекающие на тканевом, клеточном и молекулярном уровне. В изучении механизма действия питьевого лечения МВ большинство исследователей акцентировали внимание на улучшении обменных процессов за счет нормализации функции гипофизарно-надпочечниковой системы, энтероинсулярной оси и продукции интестинальных гормонов [8-10]. Согласно работе [8], при приеме МВ возникают многочисленные интерференции, взаимопотен- цирующие и взаимоингибирующие влияния, и конечный эффект всегда проявляется как сумма вторичных опосредованных реакций. Как следует из изложенного, действие МВ при приеме внутрь направлено на системы организма, которые в значительной степени ответственны за его гомеостаз, что подчеркивает, как считают приведенные выше авторы, универсальность ответных реакций организма на прием МВ. Действительно, действие принятой внутрь МВ И не ограничивается изменениями гомеостаза только желудочно-кишечного тракта, поскольку клетки всех органов интегрированы в системы и связаны межклеточными нейрогуморальными формами регуляции, влияющими на нейрогуморальные, эндокринные и иммунные механизмы гомеостаза органа, системы, организма. Отмечая важность всего вышеизложенного, необходимо подчеркнуть, что до сих пор остается открытым вопрос о начальных, пусковых, механизмах действия МВ при ее внутреннем потреблении, которое в определенной степени влияет на многообразие различных гомеостатических реакций в организме. Если исходить из того, что все функциональные отправления организма имеют клеточную основу [11], то, как нам представляется, изучение биохимических и биофизических процессов на клеточном уровне, а именно желудочно-кишечного тракта, может более полно раскрыть механизмы действия МВ как в норме, так и при патологических процессах, в частности органов пищеварения. Еще Р. Вирхов считал, «что все наши патологии необходимо свести на изменения в элементарных частях тканей, в клетке». Это касается прежде всего изучения влияния МВ на этапе всасывания в желудочно-кишечном тракте. Хорошо известно, что при приеме МВ всасывание минеральных соединений воды происходит в основном в тонкой кишке, лишь некоторое количество легко диффундирующих одновалентных ионов всасывается уже в желудке. Тонкая кишка выполняет ряд различных функций (метаболическая, секреторная, транспортно-эвакуатор- ная, гормональная), однако все они в той или иной степени обеспечивают реализацию двух ведущих процессов - гидролиза и всасывания нутриентов. Всасывание и переваривание пищи в кишечнике протекают с обязательным участием микроэлементов. Активность всех энзимных систем в значительной мере регулируется их ионным окружением [12]. Многие реакции, в которых происходит биосинтез биологически активных соединений, также зависят от макро- и микроэлементов. При этом сами элементы могут как входить, так и не входить в состав этих соединений. Минеральные вещества входят в состав гормонов, ферментов и других биологически активных веществ как обязательные компоненты, без которых образование и функции этих веществ не могут осуществляться [13]. Ключевым звеном всей транспортной системы энтеро- цитов является пищеварительно-транспортный комплекс апикальной плазматической мембраны. МВ, попадая в тонкую кишку, прежде всего контактирует не с эпителио- цитами слизистой оболочки, а с ее пристеночным слоем, который представлен высокомолекулярными гликопротеидами. Как показал ряд исследований [14 - 16], слизь пристеночного слоя обладает высокими сорбционными способностями за счет присутствия широкого спектра суб- стратсвязывающих белков ( кальцийсвязывающий белок, цинксвязывающий белок и т. д.). Таким образом, микроионы, действуя на физико-химические параметры пристеночного слоя, могут оказывать существенное влияние на пищеварительные, транспортные и защитные свойства эпителия [14]. Слизь в значительной степени определяет проницаемость пристеночного слоя тонкой кишки. Микроэлементы МВ, выступая в качестве субстратов, взаимодействующих со структурными компонентами слизи, обладающей большим числом заряженных ионных групп, могут оказывать влияние на проницаемость пристеночного слоя, а следовательно, и на транспорт нутриентов через эпителиоциты. Расположенный над поверхностью микроворсинок эпителиоцитов гликокаликс, состоящий из многочисленных гликозаминогликановых нитей, содержит основную часть собственно кишечных ферментов и большое количество адсорбированных панкреатических ферментов [17, 18]. Поскольку сиаловая кислота и сульфатированные сахара придают отрицательный заряд всему гликокалик- су, апикальная мембрана энтероцитов может выступать в роли ионообменника, что предполагает участие микроэлементов МВ в обменных процессах с гликокаликсом и улучшении пищеварительного процесса. При ингибировании гликокаликса тормозятся многие транспортные процессы. С плазматической мембраной связана локализация специфических рецепторов, реагирующих на физические факторы. В качестве таких рецепторов поверхности клетки могут выступать белки мембраны или элементы глико- каликса - гликопротеиды. Рецепторы после связи с гормоном активируют другой белок, лежащий в цитоплазматической части плазматической мембраны, - аденилатциклазу (АЦ), которая синтезирует молекулу циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) из аденозинтрифосфата (АТФ), который увеличивает проницаемость мембраны для воды и ионов. АЦ для клетки фактически является преобразователем внешних сигналов. Однако регулятором активности энзима АЦ являются свободные ионы Мg2+, которые участвуют во всех важных для клеточного метаболизма ферментных процессах, в частности в анаэробном обмене углеводов, белковом обмене. Небольшой их избыток по сравнению с субстратом повышает активность АЦ, тогда как значительный избыток угнетает активность энзима [12]. Цитоплазма содержит большое количество ионов, неорганических соединений, таких как Na+, К+, Ca2+, Cl-, HCO3-, HPO4- и другие. При этом концентрация этих ионов строго детерминирована и регулируется мембранными компонентами клетки. В цитоплазме локализованы ферменты, участвующие в синтезе аминокислот, нуклеотидов, жирных кислот, метаболита сахаров, а также в синтезе и отложении гликогена, накоплении запасных жировых капель, состоящих из триглицеридов. Здесь же происходят процессы гликолиза и синтеза части АТФ. В плазматической мембране, как и во многих других, локализуется К+-№+-зависимая АТФаза, участвующая в транспорте ионов. Ионы попадают в клетки двумя путями: с помощью ионных каналов или переносчиков. Энергию для входа ионов в клетку обычно обеспечивает электрохимический градиент Na+ через плазматическую мембрану, генерируемый и поддерживаемый функционированием №+/К+-АТФазного насоса. Он выполняет две важные функции: откачивает из клеток Na+ и генерирует электрохимический градиент, обеспечивающий энергией механизмы входа растворенных веществ. Абсорбция широкого ряда водорастворимых органических веществ в тонкой кишке зависит и сопряжена с абсорбцией натрия. Считается, что всасывание глюкозы определяется градиентом натрия на щеточной кайме энтероцита, который в свою очередь зависит от активности №+/К+-АТФазы. локализованной в базолатеральной мембране. Подавляющее большинство аминокислот также транспортируется при помощи Na-зависимых транспортеров. Однако до сих пор не решен вопрос о наличии рецепторной регуляции процесса абсорбции нутриентов, протекающего Na+- зависимым образом [17]. Общеизвестна важность различных АТФаз, в состав которых входят различные ионы, для осуществления, в частности, всасывания различных ну- триентов эпителиоцитами тонкой кишки. В связи с этим необходимо сказать о роли Са2+. Одна из основных причин всеобщей роли кальция в биологических процессах заключается в том, что он является одним из звеньев широко распространенной в живой природе цепочки: гормон (или другой лиганд) - цАМФ - кальмодулин - кальций - протеинкиназа - фосфорилирование -эффект. Кроме того, кальций играет важную роль в замыкании межклеточных контактов между эпителиоцитами рыхлых эпителиев [14]. В противном случае наблюдается нарушение всасывания в кровеносное русло и изменение метаболизма и энергообмена в эпителиоцитах тонкой кишки. Повреждения и нарушения проницаемости клеточного эпителия и капилляров слизистой оболочки при ишемии, гипоксии могут заключаться в генерации активных форм кислорода и их способности инициировать цепи свободнорадикального и перикисного окисления. Поступление МВ в тонкую кишку влияет и на осмотическое давление. Его изменение может в принципе изменить межклеточные контакты и в рыхлых эпителиях типа кишечного [19]. Кроме того, чтобы нутриенты химуса смогли достичь поверхности кишки, где протекают мембранное пищеварение и всасывание, они должны преодолеть так называемый неперемешиваемый слой жидкости около ее поверхности. При этом остается неясным характер изменения толщины неперемешиваемого слоя при варьировании физиологического состояния организма и его зависимости от свойств самого нутриента [19]. В связи с этим не лишено оснований предположение, что при приеме МВ увеличивается биодоступность нутриентов к щеточной кайме энтероцитов и, следовательно, к усилению процессов мембранного пищеварения и всасывания. При различных патологических процессах в результате нарушения микроциркуляции, гипоксии, усиления пе- рекисного окисления в первую очередь нарушается поддержание целостности клеточной мембраны, от которой зависит ионный и осмотический гомеостаз клетки. При этом нарушаются аэробное дыхание и образование АТФ, страдают белковый синтез и целостность генетического аппарата клетки. Замедление переноса атомов или функциональных групп, вызванное кислородной недостаточностью или избыточным накоплением ионов, возникающим при патологическом процессе, сопровождается снижением скорости метаболизма и метаболических циклов, которые вызывают энергетическое голодание клетки и приводят к нарушению функциональных систем. Указанные морфофункциональные клеточные расстройства чаще всего обнаруживаются не сразу, а лишь тогда, когда они проходят определенный критический уровень, приводящий к функциональным изменениям со стороны органа или системы, и проявляются теми или иными клиническими синдромами. В связи с этим важно отметить роль целого ряда микроэлементов МВ, которые могут входить в ферменты, являющиеся антиоксидантами и участвующие в антиоксидантной защите организма. Так, супероксиддисмутаза подразделяется на внутриклеточную Си-зависимую, Zn-зависимую внеклеточную и Мп-зависимую митохондриальную. Каталаза и перок- сидаза являются F-зависимыми, церулоплазмин - Си- зависимым, глутатионпероксидаза - Se-зависимой, что может указывать на роль МВ в антиоксидантной защите организма. Несомненный интерес представляет изучение влияния питьевых МВ и на протекторную (механическую, химическую, буферную) функцию пристеночного слоя, имеющего прямое отношение к пищеврительно- транспортному конвееру. Можно предположить, что за счет вымывания энтероцитарных ферментов из пристеночного слоя МВ, особенно при недостаточной функции поджелудочной железы и желчевыводящих путей, на должном уровне удается поддерживать полостное пищеварение. Большое значение имеет и сохранение при этом оптимального рН. Таким образом, можно определенно говорить, что действие питьевых МВ определяется их активным участием в пищеварительном процессе, оказывающем влияние как на полостное, так и на мембранное пищеварение. Трудности оценки влияния питьевых МВ определяются прежде всего недостаточной изученностью многих интимных механизмов пищеварительного процесса, а также различием и многофакторностью действия самих МВ. К сказанному следует добавить, что большинство работ, посвященных механизму действия МВ, проводились на животных и носили экспериментальный характер, а в клинических условиях он оценивался при комплексном применении с другими физическими факторами. Поэтому решение проблемы использования МВ, в частности при патологии органов пищеварения, должно осуществляться с междисциплинарных позиций в клинических условиях. Уменьшение содержания отдельных элементов в организме человека может быть связано с нарушением пищеварительной функции при различных патологических процессах, а также с ускоренным выведением их из организма (при высокой физической нагрузке или вследствие заболевания). Содержание микроэлементов в организме человека с возрастом меняется и может носить линейный или циклический характер. Дефицит эссенциальных нутри- ентов у населения диктует необходимость более широко использовать питьевые МВ и выводит их за рамки преимущественного использования в санаторно-курортных условиях и только при патологии органов пищеварения. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Об авторах

Р. М Филимонов

ФГБУ «Российский научный центр медицинской реабилитации и курортологии»

121099, Москва

Марина Юрьевна Герасименко

ФГБУ «Российский научный центр медицинской реабилитации и курортологии»

Email: mgerasimenko@list.ru
121099, Москва

Список литературы

Дополнительные файлы