Старение пищеварительной системы. Мембранные процессы

Наталья 16 Апреля в 0:00 235 0


Старение пищеварительной системы. Мембранные процессы

Мембранные процессы (мембранное пищеварение и всасывание) при старении

При старении происходят изменения в сфере мембранного пищеварения (Валенкевич, Морозов, Уголев, 1978), причем разные ферментные системы меняются неодновременно.

Так, по мере старения происходит снижение липолитической активности (рис. 47) в полости кишки (фракция С) на поверхности мембран кишечных клеток (фракция ЕД) и в гомогенате слизистой оболочки (фракция Г).

Липолитическая активность во фракциях С, 2Д и Г биопсионного материала двенадцатиперстной (А) и тощей (Б) кишки
Рис. 47. Липолитическая активность во фракциях С, 2Д и Г биопсионного материала двенадцатиперстной (А) и тощей (Б) кишки (Валенкевич и др., 1978).
По оси ординат — липолитическая активность, мкг образующихся жирных кислот/(мг*мин); по оси абсцисс — возраст от 18 до 29 (1), от 60 до 74 (2).и от 75 до 85 (3) лет.


Подобные изменения полостного и мембранного гидролиза липидов, безусловно, должны вести к появлению наклонности к стеаторее. Это — серьезное основание для рекомендации ограничения приема липидов при старении. Возможно, эти изменения в какой-то степени являются адаптивными, так как они не позволяют стареющему организму поглощать избыточное количество калорий.

Несколько другие данные получены при изучении мембранного гидролиза полисахаридов. Так, на фоне снижения активности амилазы в полости тонкой кишки и гомогенате ее слизистой в пожилом возрасте уровень адсорбированной амилазы в двенадцатиперстной кишке почти идентичен таковому в молодом возрасте, а в тощей даже превышает (рис. 48).

Амилолптическая активность во фракциях С, Д и Г биопсионного материала двенадцатиперстной (А) и тощей (Б) кишки
Рис. 48. Амилолитическая активность во фракциях С, Д и Г биопсионного материала двенадцатиперстной (А) и тощей (Б) кишки (Валенкевич и др., 1978).
По оси ординат — амилолитическая активность, мкг гидролизованного крахмала/(мг-мин); по оси абсцисс — возраст от 18 до 29 (1), от 60 до 74 (2) и от 75 до 89 (3) лет.

Такая разница результатов адсорбции липазы и амилазы показывает, что нельзя связывать темпы адсорбции в старости только с увеличением или уменьшением объема гликокаликса и численности популяции энтероцитов.

По-видимому, регуляция уровня адсорбции в старости носит более сложный характер. Не случайно также, что адсорбция амилазы в пожилом возрасте возрастает не в двенадцатиперстной кишке, а более каудально — в тощей кишке.

Этот процесс (наличие проксимодистального градиента) носит компенсаторный характер, так как наблюдаемое при старении ослабление процессов полостного гидролиза, снижение скорости движения химуса вдоль кишки приводят к тому, что в данных условиях более эффективно расположение максимального уровня пристеночного пищеварения в дистальном отделе тонкой кишки.

Это способствует тому, что в зону максимального мембранного пищеварения поступают пищевые продукты, уже полностью подготовленные для дальнейшего мембранного гидролиза. Вариации ферментного состава кишечной поверхности в ряде случаев обусловлены качественными особенностями пищи, приводящими к изменению набора и свойств ферментов, осуществляющих мембранное пищеварение (Уголев, 1967, 1972).

Известно, что в рационе лиц пожилого и старческого возраста довольно часто снижается доля жиров за счет повышения употребления углеводов. С этой точки зрения в какой-то мере могут быть объяснены снижение в пожилом возрасте уровня адсорбированной липазы и увеличение доли адсорбированной амилазы. Таким образом, одновременное снижение активности амилазы в гомогенате слизистой и в полости тонкой кишки (рис. 48) свидетельствует об интеграции дефектов полостного и мембранного пищеварения в цепи, обеспечивающей гидролиз и усвоение крахмала.

Однако этот дефект у людей пожилого возраста отчасти компенсируется усилением адсорбции амилазы, но в старческом возрасте и этот механизм оказывается нарушенным, и тогда мы имеем практически целиком дефектную энзиматическую цепь усвоения не только липидов, но и полисахаридов.

Гидролиз и всасывание углеводов при старении изучены также с помощью дифференцированных углеводных нагрузок (Валенкевич, 1974а). Установлено, что в старческом возрасте имеется достоверное снижение гидролиза крахмала, мальтозы, лактозы. Гидролиз сахарозы, по данным углеводных нагрузок, с возрастом практически не изменялся (рис. 49, 50).

Повышение гликемии через 20 мин после нагрузки различными углеводами
Рис. 49. Повышение гликемии через 20 мин после нагрузки различными углеводами (Валенкевич, 1974; с изменениями).
Л — нагрузка глюкозой, В — мальтозой, В — крахмалом, Г — галактозой, Д — фруктозой. По оси ординат — концентрация сахара в крови, ммоль/л; по оси абсцисс — возраст молодой пожилой (2) и старческий (3).

Повышение гликемии через 20 мин после нагрузки различными углеводами
Рис. 50. Повышение гликемии через 20 мин после нагрузки различными углеводами (Валенкевич, 1974; с изменениями).
А — нагрузка сахарозой, В — фруктозой с глюкозой, В — лактозой, Г — галактозой с глюкозой. Остальные обозначения — те же, что и на рис. 49.


При изучении карбогидраз в слизистой оболочке тонкой кишки, полученной методом аспирационной биопсии, было отмечено, что при старении ферменты этой единой функциональной группы меняются неодинаково (табл. 31).

Таблица 31. Активность кишечных ферментов в слизистой оболочке тонкой кишки (х + т) (Валенкевич и др., 1978)
Активность кишечных ферментов в слизистой оболочке тонкой кишки (х + т)

Так, на уровне двенадцатиперстной кишки больше всего снижается при старении содержание у-амилазы, а в тощей кишке — у-амилазы и лактазы. В то же время содержание инвертазы практически не меняется ни в пожилом, ни в старческом возрасте, особенно на уровне тощей кишки, где осуществляется наиболее интенсивное расщепление сахарозы.

Результаты изучения кишечных карбогидраз позволяют сделать следующие важные в практическом отношении выводы:

1) по мере старения увеличивается число людей с энзимными дефектами;
2) снижение уровня отдельных ферментов происходит в старости неравномерно, что можно использовать при построении диеты;
3) почти полная сохранность инвертазной активности позволяет считать, что в старости целесообразно ограничить употребление сладких блюд, так как имеется много данных, подтверждающих участие сахарозы в развитии атеросклероза;
4) снижение уровня лактазы во многом объясняет появление в ряде случаев клинических симптомов непереносимости молока в старости.

В старости происходит снижение гидролиза и всасывания также белков (Мищенко, 1974). Это имеет известное значение в изменении концентрации свободных аминокислот в крови при старении. Эти изменения носят разноплановый характер.

Так, Бертолини и сотр. (Bertolini et al., 1972) отмечают снижение при старении треонина, серина, гистидина и повышение уровня глутамина, тирозина и цистина. По данным Лебедевой (1972), при старении происходит уменьшение в крови уровня валина, лизина, треонина и суммы лейцина с изолейцином. Все это приводит к перестройке в старости аминокислотного обмена, что еще более усугубляет изменения синтеза ферментов, в том числе и участвующих в процессах пищеварения.

Сумма концентраций свободных аминокислот сыворотки крови уменьшается у лиц пожилого возраста на 17.7%, а в старческом возрасте — на 25.4%. В то же время снижение концентрации незаменимых аминокислот в пожилом и старческом возрасте составляет 35%.

Следует отметить, что, несмотря на снижение процессов всасывания при старении, происходит замедленная ассимиляция всосавшихся углеводов (нисходящая часть гликемической кривой), причем это замедление статистически достоверно удлиняется с возрастом (Валенкевич, 1974б).



По нашим данным, концентрация глюкозы через 2 ч после углеводной нагрузки у людей старше 60 лет закономерно возрастает на каждое следующее десятилетие жизни на 0.1—0.15 г/л (0.5—0.75 ммоль/л). Это явление следует связывать, во-первых, с возрастным изменением инсулиновой обеспеченности, во-вторых, со снижением способности окислять моносахара крови печенью и мышечной тканью и, в-третьих, с тем, что при старении происходит уплотнение мембран клеток инсулиночувствительных тканей.

Изучение всасывания D-ксилозы у здоровых лиц разного возраста также свидетельствовало о снижении процессов всасывания при старении. Как видно из данных рис. 51, снижение всасывания D-ксилозы начинается с 65 лет, однако оно наиболее выражено у лиц старческого возраста, т. е. с 75 лет, причем в старческом возрасте всасывание D-ксилозы достоверно понижено не только по сравнению с показателем у молодых, но и у пожилых.

Возрастные особенности выделения D-ксилозы с мочой
Рис. 51. Возрастные особенности выделения D-ксилозы с мочой (Валенкевич, 1976).
По оси ординат — экскреция с мочой D-ксилозы, г; по оси абсцисс — возраст, годы. Точками показано выделение D-ксилозы в каждом отдельном случае.


Рассмотрим некоторые причины нарушения мембранного пищеварения при старении. На первое место следует поставить атрофию слизистой оболочки тонкой кишки, приводящую к укорочению ворсинок и тем самым к уменьшению протяженности покровного эпителия и к уменьшению площади контакта слизистой с кишечным содержимым.

Процессы атрофии слизистой оболочки тонкой кишки сопровождаются нарушением ультраструктуры щеточной каймы, которое выражается в значительном уменьшении числа микроворсинок и укорочении их, изменении структуры гликокаликсного пространства. Определенную роль здесь играют нарушения процессов обновления клеточного эпителия.

Однако дело не только в уменьшении популяции, но и в том, что эта популяция приобретает другие свойства. Гистохимические и морфологические тесты позволяют думать, что нарушаются процессы дифференцировки. Так, зрелые формы, появляясь раньше, заканчивают свой жизненный цикл в более короткие сроки.

Нарушается не только синтез собственно кишечных ферментов и включение их в структуру мембран, но и их адсорбция. При этом различные системы в старости изменяются неравномерно. Так, один из ферментов мальтазного пула (у-амилаза) снижается при старении быстрыми темпами, тогда как другая система (инвертаза) меняется незначительно, т. е. выполняет по существу компенсаторную роль.

Другая причина, приводящая к снижению интенсивности мембранного пищеварения — уменьшение при старении синтеза панкреатических ферментов. По мере старения увеличивается процент людей с нарушением различных пищеварительных ферментных систем и с избирательным изменением их синтеза, транслокации, адсорбции или самой структуры.

Все это приводит к тому, что в старости (особенно при изменении обычного пищевого режима) могут возникать, во-первых, клинические проявления энзиматической недостаточности, и, во-вторых, происходит ослабление восстановительной способности эпителия с возникновением процессов деструкции, что может способствовать воздействию на организм болезнетворных начал.

В некоторых случаях одни механизмы могут компенсировать недостаточность других. Во-первых, это компенсация всех карбогидразных дефектов за счет инвертазы. Во-вторых, компенсация недостаточности у-амилазы за счет адсорбированной а-амилазы. Интересны данные о соотношении функции проксимальных и дистальных отделов тонкой кишки в различные возрастные периоды.

Так, для лактазы, по-видимому, закономерным является репрессия, которая более выражена в каудальных участках и по мере старения распространяется на более проксимальные. Для всех других исследованных ферментов, принимающих участие в ассимиляции углеводов (мальтаз, инвертазы, у-амилазы), напротив, характерно «проксимодистальное старение», причем в некоторых случаях дистальные отрезки не только функционируют нормально, но могут выступать в качестве компенсирующих элементов.

Вместе с тем в старческом возрасте, в отличие от пожилого, возможность компенсации дефектов полостного и мембранного пищеварения значительно снижается. Это связано с дальнейшим прогрессирующим нарастанием инволютивных процессов в слизистой тонкой кишки, которые способствуют углублению нарушений сорбционных свойств энтероцитов и репрессии синтеза энтеральных ферментов.

Кроме того, возможны изменения на уровне пищеварительно-транспортного конвейера как за счет уменьшения числа функционирующих переносчиков или входов в транспортные системы энтероцитов, так и за счет усиления конкуренции за источник энергии переноса, который при старении, по всей вероятности, уменьшается. Все это приводит к тому, что при старении нередки клинические симптомы снижения процессов пищеварения (Berg, Matzkies, 1977; Rosch, 1977).

Это подтверждается и балансовыми исследованиями, при которых установлено недостаточное переваривание в старости жиров и белков (Pelz et al., 1968; Werner, Hambraeus, 1972). Имеются свидетельства, что основной причиной снижения синтеза ферментов является нарушение при старении посттрансляционных процессов (Gershon, 1979).

Снижение ферментативной активности органов пищеварения в старости обусловлено не только уменьшением количества ферментов, но и изменением при старении структуры самих ферментов (Rothstein, 1979). Это приводит к появлению неактивных или частично активных молекул ферментов, которые практически теряют свойства ускорять химические реакции и тем самым фактически не участвуют в гидролизе пищевых субстратов.

Возрастная инволюция желудочно-кишечного тракта приводит к снижению не только гидролиза и процессов всасывания белков, жиров и, в меньшей степени, углеводов. Уменьшается также всасывание витаминов, кальция, фосфора и железа (Geokas, Haver-back, 1969; Dietze, Bruschke, 1970; Korte, Krees, 1970).

Все это способствует развитию в старости гиповитаминоза и дефицита макроэлементов (в частности, кальция, фосфора и железа), что приводит к расстройству деятельности ферментных систем (в частности, участвующих в энергетическом обмене), нарушению обменных процессов, остеопорозу, снижению количества эритроцитов в крови. Снижение всасывания в старости обусловлено рядом причин.

Известно, что при старении снижается интенсивность окислительных процессов в клетках. Это приводит к уменьшению синтеза макроэргических фосфорных соединений, в частности аденозинтрифосфата (АТФ), и к снижению энергетических резервов. Все это определяет новый уровень деятельности клетки, в том числе и энтероцитов.

Снижение энергетики эпителиальных клеток в старости уменьшает уровень активного транспорта мономеров, особенно в условиях конкуренции за источник энергии. Это может приводить к уменьшению числа переносчиков, функционирующих на клеточной мембране энтероцитов.

Кроме того, явления атрофии слизистой оболочки приводят к уменьшению площади поверхности эпителиальных клеток, что также снижает процессы всасывания. Необходимо отметить, что снижение в старости процессов гидролиза питательных веществ носит более выраженный характер, чем процессов всасывания. Генез этого явления неясен.

Следует только указать, что в старости возможны и процессы компенсации, позволяющие поддерживать процессы всасывания на определенном уровне. Так, инволютивные процессы в кишечнике приводят к ослаблению его двигательной функции и вследствии этого — к появлению атонии кишечника, «старческого запора», вздутию живота, что большинство авторов относит к физиологическому старению (Milne, Williamson, 1972). Все это замедляет пассаж по кишечнику, и тем самым наступает некоторая интенсификация процессов всасывания. В старости снижается специфичность переносчиков (Мищенко, Парина, 1972), что также может способствовать процессам всасывания.

Известно, что пищевые вещества по принципу генетической индукции могут воздействовать на уровень ферментов, что является важным молекулярным механизмом адекватных приспособительных реакций. Таким образом, значительная роль в замедлении возрастных изменений принадлежит питанию. Так, существует корреляция между смертностью от атеросклероза и количеством потребляемых Сахаров (Yudkin, 1972).

Высокая калорийность питания, особенно за счет углеводов, ускоряет синтез холестерина и тем самым способствует быстрому прогрессированию атеросклероза.

Следует отметить, что в эксперименте на животных показано, что ограниченное по калорийности, но качественно полноценное питание приводит к увеличению продолжительности жизни.

Н.И. Аринчин, И.А. Аршавский, Г.Д. Бердышев, Н.С. Верхратский, В.М. Дильман, А.И. Зотин, Н.Б. Маньковский, В.Н. Никитин, Б.В. Пугач, В.В. Фролькис, Д.Ф. Чеботарев, Н.М. Эмануэль
Похожие статьи
показать еще
Prev Next