Старение пищеварительной системы

Видео: Роль органов пищеварительной системы

Характеристика геронтологических аспектов пищеварительной системы затрудняется несколькими важными обстоятельствами.

1) В течение последних десятилетий произошли весьма существенные изменения в наших наиболее фундаментальных представлениях об основных функциях желудочно-кишечного тракта, а геронтологические исследования во многих случаях все еще базируются на тех концепциях, которые можно охарактеризовать как классические, и не учитывают новых данных и представлений, возникших в самое последнее время.

2) Произошли весьма значительные изменения в общих концепциях клеточной и субклеточной геронтологии, от которых также отстает ее гастроэнтерологическая ветвь.

3) Наконец, существенно изменились представления о том, как участвует пищеварительная система в общих функциях организма. Мы лишены возможности в рамках краткого обзора охарактеризовать все 3 указанных аспекта и попытаемся лишь дать самое общее представление о них, отсылая читателя к соответствующей литературе.

Основные представления о структуре и функциях пищеварительной системы и новые концепции в этой области

Основное представление о том, что желудочно-кишечный тракт является системой, осуществляющей деградацию пищевых продуктов до элементов, способных всасываться и усваиваться организмом, сохраняет все свое значение и в настоящее время. Однако почти все важные элементы этой общей концепции претерпели существенные изменения.

В частности, если до середины XX века принималась в качестве основной двухзвенная схема пищеварительно-резорбтивных процессов, то в настоящее время она заменена трехзвенной. Согласно классическим представлениям, деградация сложных органических компонентов пищи (полимеров: углеводов, белков, жиров и т. д.) происходит в полости желудочно-кишечного тракта под влиянием гидролизующих ферментов, а образующиеся мономеры (аминокислоты, жирные кислоты, моносахариды) подвергаются всасыванию.

В конце 50-х, в особенности 60-х годов было, однако, Показано, что полостное пищеварение, происходящее под влиянием ферментов, секретируемых желудочными железами, поджелудочной железой и отчасти кишечником, не является единственным. В полости желудочно-кишечного тракта осуществляется главным образом начальная стадия гидролиза.

В результате полостного пищеварения происходит разрушение надмолекулярных агрегатов и крупных молекул, а образующиеся небольшие молекулы поступают в зону щеточной каймы энтероцитов, где осуществляется мембранное пищеварение.

Последнее обеспечивается адсорбированными на поверхности слизистой оболочки ферментами панкреатического происхождения и собственно кишечными ферментами (которые действуют главным образом на олиго- и димеры). В результате мембранного пищеварения образуются мономеры, которые подвергаются всасыванию.

Большое значение для понимания как нормы, так и патологии имеют системы ферментативно-транспортных взаимодействий на поверхности мембраны, в результате которых происходит активное всасывание образующихся продуктов гидролиза.

Весьма существенны также изменения наших представлений о механизмах синтеза и секреции пищеварительных ферментов, о механизмах всасывания как водорастворимых веществ (продуктов гидролиза углеводов и белков), так и о всасывании и трансформации в кишечных клетках липидных компонентов (см. обзоры: Handbook, 1968- Intestinal, 1974- Физиология пищеварения, 1974- Физиология всасывания, 1977- Scientific, 1979).



Столь же существенны изменения взглядов о роли пищеварительной системы как части нашего организма. Эти изменения связаны с развитием гастроинтестинальной эндокринологии и фундаментальных концепций, обозначаемых сейчас как микроэкология и эндоэкология организма.

В результате развития методов идентификации эндокринных клеток на уровне световой и электронной микроскопии с использованием иммунологических подходов было установлено, что желудочно-кишечный тракт человека и высших животных содержим огромное количество рассеянных эндокринных элементов, общее количество которых по массе превышает массу эндокринных элементов всех остальных желез внутренней секреции.

Гастроинтестинальная эндокринная система включает в себя более десятка различных типов эндокринных клеток, продуцирующих не менее двух десятков идентифицированных и предполагаемых гормонов. Особенно важно то обстоятельство, что некоторые из гормонов обладают не только локальными эффектами (так обозначаются эффекты, связанные с саморегуляцией функций и структуры пищеварительной системы), но и системными эффектами (под этим термином подразумевается влияние гастроинтестинальных эндокринных структур на функции различных органов и систем с непищеварительными функциями).

В частности, установлено, что гастроинтестинальная система влияет на белковый, жировой и липидный обмен (или непосредственно, или через эндокринные железы). Очень важной является связь между гастроинтестинальной гормональной системой и гипоталамо-гипофизарной нейросекреторной системой (см. обзоры: Bloom, 1978- Уголев, 1978).



Благодаря развитию микробиологии, в частности микробиологии желудочно-кишечного тракта, и гнотобиологии стало ясным, что кишечная флора играет весьма важную роль в общей метаболической экономике организма, являясь поставщиком многих незаменимых аминокислот и витаминов, но вместе с тем и некоторых токсических веществ.

Весьма важным достижением в области эндоэкологии является представление о связанных с изменением питания и состояния организма количественных и качественных сдвигах к микробной популяции. Кроме того, существенна демонстрация связей между бактериальной популяцией и слизистой желудочно-кишечного тракта (см. обзоры: Scientific, 1979- Уголев, 1980).

Наконец, весьма существенным является изменение некоторых общих биологических и физиологических концепций, важных для понимания геронтологических аспектов гастроинтестинальной физиологии (см. обзоры: Frontiers, 1979).

В частности, необходимо отметить, что для понимания физиологии секреторных процессов мембранного пищеварения и транспорта большое значение имеют последние данные относительно того, что с возрастом меняются композиция и свойства мембран, причем, хотя это не продемонстрировано в отношении гастроинтестинальных элементов, это показано как общая закономерность для некоторых других типов клеток.

Для понимания процессов ферментативного гидролиза, а также функционирования клеток большое значение имеет новая точка зрения на качественные изменения ферментов при старении. Она принципиально отличается от существующей прежде, согласно которой может меняться характер ферментативных процессов в результате изменения уровня различных типов ферментов и их соотношения, но при этом молекулярная структура каждого фермента остается неизменной.

В настоящее время имеется много доказательств тому, что при старении организма могут меняться свойства отдельной ферментативной молекулы, хотя предполагается, что эти различия возникают не на стадии синтеза, а скорее всего на стадии ограниченного протеолиза. Независимо, однако, от того, каким образом достигается изменение свойств ферментов, такие изменения могут существенно влиять на протекание процессов гидролиза в пищеварительной системе как в полости, так и на поверхности мембран энтероцитов при старении организма.

Наконец, для понимания мембранного гидролиза и транспорта имеет значение изменение пролиферативного гомеостаза. Подробнее эта проблема изложена в других главах данного руководства. Мы же считаем необходимым подчеркнуть, что в конечном итоге замедление регенерационных процессов приводит к явлениям атрофии ворсинок и старения популяции в целом.

В результате этого в меньшей степени меняется функция медленно обновляемых органов, например желудка, печени и поджелудочной железы, и существенно меняются усредненные свойства энтероцитов, осуществляющих мембранное пищеварение и всасывание.

Нельзя исключить также, что вследствие нарушений пролиферации могут меняться, притом неодинаково, свойства эндокринных элементов, в результате чего будут происходить изменения регуляторных взаимоотношений как в пределах пищеварительной системы, так и за ее пределами. Некоторые косвенные результаты будут приведены дальше.

Мы ограничимся сделанными замечаниями и при изложении основных результатов на отдельных примерах попытаемся проиллюстрировать как классические, так и некоторые новые концепции применительно к старению желудочно-кишечного тракта.

Геронтологические проблемы желудочно-кишечного тракта, как можно видеть из сказанного выше, важны по нескольким причинам:

1) Альтерация, так же как и компенсаторные процессы, в пределах желудочно-кишечного тракта существенна для понимания особенностей патологии этой системы при старении.
2) При изменении функций желудочно-кишечного тракта меняются также начальные стадии ассимиляции организма в целом.
3) Изменение микроэкологии желудочно-кишечного тракта при старении должно неизбежно сказываться на соотношении нутриентов и токсических веществ в организме.
4) Изменение эндокринных функций желудочно-кишечного тракта существенно для понимания регуляторного (нейроэндокринного) статуса организма в целом.