Prezentări despre digestie și absorbția substanțelor nutritive majore la om Progrese în educația fiziologică
Divizia de Științe Biomedice de Bază, Școala de Medicină Sanford, Universitatea din Dakota de Sud, Vermillion, Dakota de Sud
Adresa pentru cereri de retipărire și alte corespondențe: Barbara E. Goodman, Sanford School of Medicine, Univ. din Dakota de Sud, 414 E. Clark St., Vermillion, SD 57069 (e-mail: [e-mail protejat]).
Abstract
profesorii cursurilor universitare de fiziologie pot atribui în mod obișnuit studenților următoarea întrebare: „Să fiți capabili să descrieți în detaliu pașii din întregul tract gastrointestinal (GI) al mamiferelor pentru digestia și absorbția UNUI din cele trei grupe de nutrienți”. Cu alte cuvinte, spuneți cum sunt defalcați carbohidrații, proteinele sau grăsimile (în ce organe și prin ce enzime) și apoi descrieți modul în care sunt absorbiți produsele finale de descompunere (cum intră în celulele epiteliale intestinale, traversează celula și cum pleacă celulă, inclusiv dacă intră în fluxul sanguin sau în sistemul limfatic). Informațiile prezentate în clasă au în general aproximativ 10 pași de bază pentru digestia și absorbția completă a fiecărui grup major de nutrienți. Diagramele găsite în majoritatea manualelor universitare de fiziologie urmăresc să explice în mod clar detaliile acestor pași studenților.
Profesorii în biochimie medicală pentru studenții din anul I de medicină pot susține prelegeri despre „Digestia și absorbția carbohidraților/proteinelor/grăsimilor”. În timp ce manualele universitare de fiziologie tind să treacă peste detaliile digestiei diferiților nutrienți (care sunt enzimele și cum funcționează acestea), manualele de biochimie medicală tind să treacă peste detaliile transportoarelor necesare pentru absorbția produselor de defalcare nutrienții și soarta nutrienților din organism. În plus, de la sfârșitul anilor 1970, multe dintre detaliile despre digestie și transport au fost elucidate. Au fost descoperiți noi transportatori (cum ar fi transportatorii de H + -oligopeptide și transportatorii de acizi grași). Acest articol de revizuire urmărește să evidențieze cunoștințele învățate în studiul digestiei, absorbției și transportului carbohidraților, proteinelor și lipidelor dietetice. Descrierile și diagramele se adresează unui public de profesori de fiziologie care doresc să înțeleagă detaliile biochimiei digestiei și fiziologiei transportului epitelial al componentelor nutritive. În plus, sunt descrise mai multe implicații clinice ale proceselor defecte pentru a oferi exemple relevante studenților din cariera de sănătate.
Digestia și absorbția carbohidraților
FIG. 1.Diagramele structurilor legăturilor dintre porțiunile de carbohidrați din dizaharide dietetice și polizaharide. Zaharurile sunt legate prin legături glicozidice între carbonul unui zahăr și o grupare hidroxil pe un alt zahăr. Legătura poate fi fie α, fie β, în funcție de poziția sa deasupra sau sub planul zahărului. [Modificat din Ref. 6.]
În interiorul intestinului subțire, sucul pancreatic pătrunde în lumen prin sfincterul hepatopancreatic (sfincterul lui Oddi), iar concentrația sa ridicată de bicarbonat începe să neutralizeze acidul gastric. Concomitent, α-amilaza pancreatică ajunge la lumen și continuă să descompună în mod activ carbohidrații complecși în maltoză, maltotrioză (izomaltoză), trizaharide, oligozaharide mai mari și dextrine α-limită (oligozaharide cu puncte ramificate) (9). Deoarece di-, tri- și oligozaharidele rezultă din hidroliza amidonului de către α-amilază, este necesară o digestie suplimentară înainte de absorbția produselor de amidon din monozaharide. Aceste produse de hidroliză a amidonului trebuie descompuse în continuare de dizaharidazele care se găsesc ca enzime care se întind pe membrană în membranele plasmatice ale marginilor periei celulelor epiteliale intestinale (enterocite) (4). Tabelul 1 prezintă un rezumat al carbohidraților majori găsiți în alimente cu sursele lor tipice, legăturile chimice, enzimele de membrană de la marginea pensulei necesare și produsele finale monozaharidice.
Tabelul 1. Surse de carbohidrați, tipuri de legături glicozidice, enzime de membrană și produse monozaharidice
[Modificat din Ref. 6.]
O altă enzimă membranară cu perie este trehalaza, care hidrolizează legătura glicozidică din trehaloză, o dizaharidă mică, neobișnuită în dieta americană (9). Trehaloza se găsește în insecte, alge, ciuperci tinere și alte ciuperci și poate provoca suferință gastro-intestinală dacă este consumată de o persoană fără cantități adecvate de trehalază (1). Trehaloza nedigerată care ajunge în colon determină, de asemenea, un gradient osmotic care duce la scaune libere și diaree, urmată de digestia trehalozei de către microflora din colon, producând gaze (în special hidrogen și metan, care apar în aerul expirat) (1). Trehalaza este mai scurtă decât celelalte dizaharidaze și are un singur sit catalitic pentru hidrolizarea legăturii α-1,1 dintre moleculele de glucoză din trehaloză. Este încă neclar cât de variabilă poate fi activitatea trehalazei duodenale la populația umană; cu toate acestea, studii efectuate cu eschimoși în Groenlanda și cu persoane din Finlanda au identificat atât indivizi autoproclamați cu intoleranță la ciuperci, cât și indivizi cu deficit de trehalază (1).
A-amilaza pancreatică acționează mai ales în duoden la scurt timp după intrarea sa prin sfincterul hepatopancreatic și generează maltoză, maltotrioză și dextrine limită α din carbohidrați complecși (6). Sucrase-izomaltaza și β-glicozidaza au o distribuție și o activitate ridicate în jejunul proximal, în timp ce glucoamilaza are cea mai mare activitate în ileonul proximal (9). Astfel, distribuția spațială a acestor dizaharidaze (activitate mică în duoden și ileon distal și niciuna în intestinul gros) maximizează activitatea acestora pentru a se coordona cu segmentele intestinului subțire unde predomină transportorii de glucoză (4). Aceste dizaharide contribuie astfel la fenomenul cunoscut sub numele de digestie membranară și oferă monozaharide pentru absorbție în celulele epiteliale.