Роль печени и поджелудочной железы в пищеварении

Печень и поджелудочная (панкреатическая) железа – важнейшие органы человека. Без печени человек жить не сможет. Они являются самыми крупными железами пищеварительной системы. Функции поджелудочной железы и печени крайне разнообразны, клетки печени (гепатоциты) выполняют около 500 функций. Какую же роль играют в организме пищеварительные железы – печень и поджелудочная железа? Отвечают ли они только за пищеварение?

Анатомические особенности печени и поджелудочной железы

Что такое поджелудочная железа и печень?

Поджелудочная железа – второй по величине орган пищеварительной системы. Располагается за желудком, имеет продолговатую форму. Как экзокринная железа, секретирует панкреатический сок, содержащий ферменты, переваривающие углеводы, белки и жиры. Как эндокринная железа, секретирует гормоны инсулин, глюкагон и другие. 99 % железы имеет дольчатое строение – это экзокринная часть железы. Эндокринная часть занимает всего 1 % от объема органа, располагается в хвосте железы в виде островков Лангерганса.

Печень – самый крупный орган человека. Располагается в правом подреберье, имеет дольчатое строение. Под печенью находится желчный пузырь, в котором храниться произведенная в печени желчь. За желчным пузырем находятся ворота печени. Через них в печень входит воротная вена, несущая кровь от кишечника, желудка и селезенки, печеночная артерия, питающая саму печень, нервы. Из печени выходят лимфатические сосуды и общий печеночный проток. В последний впадает пузырный проток от желчного пузыря. Полученный общий желчный проток совместно с протоком панкреатической железы открываются в двенадцатиперстную кишку.

Поджелудочная железа и печень – железы, какой секреции?

В зависимости от того, куда железа выделяет свой секрет, различают железы внешней, внутренней и смешанной секреции.

• Железы внутренней секреции производят гормоны, попадающие непосредственно в кровь. К таким железам относятся: гипофиз, щитовидная железа, паращитовидная железа, надпочечники;
• Железы внешней секреции продуцируют специфическое содержимое, которое выделяется на поверхность кожи или в какую-либо полость организма, а затем наружу. Это потовые, сальные, слезные, слюнные, молочные железы.
• Железы смешанной секреции производят и гормоны и вещества, выделяемые из организма. К ним относят поджелудочную железу, половые железы.

Печень согласно интернет-источникам является железой внешней секреции, однако в научной литературе на вопрос: «Печень — железа, какой секреции?», дается однозначный ответ – «Смешанной», поскольку в этом органе синтезируется несколько гормонов.

Биологическая роль печени и поджелудочной железы

Эти два органа называют пищеварительными железами. Роль печени и поджелудочной железы в пищеварении заключается в переваривании жиров. Поджелудочная железа без участия печени переваривает углеводы и белки. Но функции печени и поджелудочной железы крайне разнообразны, некоторые из которых вообще никак не связаны с перевариванием пищи.

Функции печени:

1. Гормональная. В ней синтезируются некоторые гормоны – инсулиноподобный фактор роста, тромбопоэтин, ангиотензин и другие.
2. Депонирующая. В печени запасается до 0,6 л крови.
3. Кроветворная. Печень во время внутриутробного развития является органом кроветворения.
4. Выделительная. Она выделяет желчь, которая подготавливает жиры к перевариванию – эмульгирует их, а также обладает бактерицидным действием.
5. Барьерная. В организм человека регулярно попадают разные ядовитые вещества: лекарства, краски, пестициды, в кишечнике вырабатываются продукты обмена кишечной микрофлоры. Кровь, оттекающая от кишечника и содержащая ядовитые вещества, не идет прямо в сердце, а потом разносится по всему организму, а поступает по воротной вене в печень. Через этот орган каждую минуту проходит треть всей крови человека.

В печени происходит обезвреживание попавших в нее чужеродных и токсичных веществ. Опасность таких веществ в том, что они вступают в реакции с белками и липидами клеток, нарушая их структуру. В результате такие белки и липиды, а значит и клетки, и ткани и органы, не выполняют своих функций.

Процесс обезвреживания идет в два этапа:

1. Перевод нерастворимых в воде токсичных веществ в растворимые,
2. Соединение полученных растворимых веществ с глюкуроновой или серной кислотой, глутатионом с образованием нетоксичных веществ, которые выводятся из организма.

Метаболическая функция печени

Этот внутренний орган участвует в обмене белков, жиров и углеводов.

• Углеводный обмен. Обеспечивает постоянство содержания глюкозы в крови. После еды, когда в кровь попадает большое количество глюкозы, в печени и мышцах создается ее запас в виде гликогена. В перерывах между едой организм получает глюкозу за счет гидролиза гликогена.
• Белковый обмен. Аминокислоты, только что попавшие в организм из кишечника, по воротной вене направляются в печень. Здесь из аминокислот строятся белки системы свертывания (протромбин, фибриноген), плазмы крови (все альбумины, α- и β-глобулины). Здесь аминокислоты вступают в реакции дезаминирования и трансаминирования, необходимые для взаимных превращений аминокислот, синтеза глюкозы и кетоновых тел из аминокислот. В печени обезвреживаются ядовитые продукты белкового обмена, главным образом аммиак, который превращается в мочевину.
• Жировой обмен. После еды в печени синтезируются жиры и фосфолипиды из жирных кислот, поступающих из кишечника; часть жирных кислот окисляется с образованием кетоновых тел и выделением энергии. Между приемами пищи из жировой ткани в печень поступают жирные кислоты, где они подвергаются β-окислению с выделением энергии. В печени синтезируется ¾ всего холестерина, находящегося в организме. Только ¼ его поступает с пищей.

Функции поджелудочной железы

Что такое поджелудочная железа уже было рассмотрено, теперь выясним, какие же функции она выполняет?

1. Пищеварительная. Ферменты поджелудочный железы переваривают все компоненты пищи — нуклеиновые кислоты, жиры, белки, углеводы.
2. Гормональная. Поджелудочная железа секретирует несколько гормонов, в том числе инсулин и глюкагон.

Что такое пищеварение?

Наш организм состоит почти из 40 триллионов клеток. Для жизнедеятельности каждой из них нужна энергия. Клетки погибают, для образования новых нужен строительный материал. Источником энергии и строительного материала служит пища. Она попадает в пищеварительный тракт, расщепляется (переваривается) на отдельные молекулы, которые всасываются в кишечнике в кровь и разносятся по всему организму, к каждой клеточке.

Переваривание, то есть расщепление сложных веществ пищи – белков, жиров и углеводов, до мелких молекул (аминокислот), высших жирных кислот и глюкозы соответственно, протекает под действием ферментов. Они содержатся в пищеварительных соках – слюне, желудочном, панкреатическом и кишечном соках.

Углеводы начинают перевариваться уже в ротовой полости, белки начинают перевариваться в желудке. Все же большинство реакций распада углеводов, белков и все реакции распада липидов происходят в тонкой кишке под влиянием ферментов поджелудочной железы и кишечника.

Непереваренные части пищи выводятся из организма.

Роль поджелудочной железы в пищеварении

Поджелудочная железа играет исключительную роль в пищеварении. За что отвечает поджелудочная железа? Она выделяет ферменты, гидролизующие белки, углеводы, жиры и нуклеиновые кислоты в тонком кишечнике.

Роль поджелудочной железы в переваривании белков

Белки, или полипептиды пищи начинают расщепляться в желудке под действием фермента трипсина до олигопептидов, которые поступают в тонкий отдел кишечника. Здесь на олигопептиды действуют ферменты сока поджелудочной железы – эластаза, химотрипсин, трипсин, карбоксипептидазы А и В. Результатом их совместной работы является распад олигопептидов до ди- и трипептидов.

Завершение переваривания осуществляется ферментами клеток кишечника, под действием которых короткие цепочки ди- и трипептидов расщепляются до отдельных аминокислот, которые обладают достаточно мелкими размерами, чтобы проникнуть в слизистую оболочку и кишечника и далее попасть в кровь.

Роль поджелудочной железы в переваривании углеводов

Углеводы-полисахариды начинают перевариваться в ротовой полости под действием фермента α-амилазы слюны с образование крупных осколков — декстринов. В тонком кишечнике декстрины под воздействием фермента поджелудочной железы – панкреатической α-амилазы расщепляются до дисахаридов – мальтозы и изомальтозы. Эти дисахариды, а также те, что поступили с пищей – сахароза и лактоза, распадаются под влиянием ферментов кишечного сока до моносахаридов – глюкозы, фруктозы и галактозы, причем глюкозы образуется намного больше, чем остальных веществ. Моносахариды всасываются в клетки кишечника, далее попадают в кровь и разносятся по организму.

Роль поджелудочной железы и печени в переваривании жиров

Жиры, или триацилглицеролы начинают перевариваться у взрослого человека только в кишечнике (у детей в ротовой полости). Расщепление жиров имеет одну особенность: они нерастворимы в водной среде кишечника, поэтому собираются в большие капли. Как мы моем посуду, на которой застыл толстый слой жира? Пользуемся моющими средствами. Они отмывают жир, так как в их состав входят поверхностно активные вещества, разбивающие слой жира на мелкие капли, легко смываемые водой. Функцию поверхностно активных веществ в кишечнике выполняет желчь, вырабатываемая клетками печени.

Желчь эмульгирует жиры — разбивает крупные капли жира на отдельные молекулы, которые могут подвергаться действию фермента поджелудочной железы — панкреатической липазы. Таким образом, функции печени и поджелудочной железы при переваривании липидов выполняются последовательно: подготовка (эмульгирование) – расщепление.

При распаде триацилглицеролов образуются моноацилглицеролы и свободные жирные кислоты. Они формируют смешанные мицеллы, включающие также холестерол, жирорастворимые витамины, желчные кислоты. Мицеллы всасываются в клетки кишечника и далее попадают в кровь.

Гормональная функция поджелудочной железы

В поджелудочной железе образуется несколько гормонов – инсулин и глюкагон, обеспечивающие постоянство уровня глюкозы в крови, а также липокаин и другие.

Глюкоза играет исключительную роль в организме. Глюкоза необходима каждой клетке, поскольку реакции ее превращения приводят к выработке энергии, без которой невозможна сама жизнь клетки.

За что отвечает поджелудочная железа? Глюкоза из крови в клетки попадает с участием специальных белков-переносчиков нескольких видов. Один из таких видов переносит глюкозу из крови в клетки мышечной и жировой ткани. Эти белки работают только с участием гормона поджелудочной железы — инсулина. Ткани, в которые глюкоза попадает только с участием инсулина, называют инсулинозависимым.

Какой гормон выделяет поджелудочная железа после еды? После еды секретируется инсулин, который стимулирует реакции, приводящие к снижению уровня глюкозы в крови:

• превращение глюкозы в запасной углевод – гликоген;
• превращения глюкозы, идущие с выделением энергии – реакции гликолиза;
• превращение глюкозы в жирные кислоты и жиры – запасные энергетические вещества.

При недостаточном количестве инсулина возникает заболевание сахарный диабет, сопровождающийся нарушениями обмена углеводов, жиров и белков.

Какой гормон выделяет поджелудочная железа при голодании? Через 6 часов после приема пищи переваривание и всасывание всех питательных веществ заканчивается. Уровень глюкозы в крови начинает снижаться. Наступает время использования запасных веществ – гликогена и жиров. Их мобилизацию вызывает гормон поджелудочной железы – глюкагон. Его выработка начинается при падении уровня глюкозы в крови, его задача – повысить этот уровень. Глюкагон стимулирует реакции:

• превращения гликогена в глюкозу;
• превращения аминокислот, молочной кислоты и глицерола в глюкозу;
• расщепления жиров.

Совместная работа инсулина и глюкагона обеспечивает сохранение уровня глюкозы в крови на постоянном уровне.

Что такое панкреатит и как его лечить?

При заболеваниях печени и поджелудочной железы переваривание компонентов пищи нарушается. Самая частая патология поджелудочной железы – панкреатит. Заболевание развивается в случае непроходимости панкреатического протока. Ферменты, произведенные в железе и способные переварить белки, жиры и углеводы, не попадают в кишечник. Это приводит к тому, что:

• ферменты начинают переваривать сам орган, это сопровождается сильной болью в животе;
• пища не переваривается, это приводит к расстройству стула и сильному похудению.

Лечат панкреатит препаратами, подавляющими выработку ферментов железой. Правильное питание при панкреатите поджелудочной железы имеет решающее значение. В начале лечения на несколько дней обязательно назначают полное голодание. Главное правило питания при панкреатите поджелудочной железы – выбрать продукты и режим приема пищи, не стимулирующие выработку железой ферментов. Для этого назначают дробный прием теплой пищи небольшими порциями. Блюда выбирают сначала углеводные, в полужидком виде. Затем по мере ослабления боли рацион расширяют, исключая жирные продукты. Известно, что поджелудочная железа при соблюдении всех рекомендаций полностью восстанавливается через год после начала лечения.

Функции печени и поджелудочной железы в организме многообразны. Эти два органа имеют исключительное значение в пищеварении, поскольку обеспечивают переваривание белков, жиров и углеводов пищи.

Печень — самая крупная железа в организме человека, у взрослого ее масса достигает 1,5 кг. Печень прилегает к диафрагме и находится в области правого подреберья. С нижней поверхности в печень входят воротная вена и печеночная артерия, а выходят печеночный проток и лимфатические сосуды. К печени прилегает желчный пузырь (рис. 11.15). Печеночные клетки — гепатоциты — постоянно вырабатывают желчь (до 1 л в сутки). Она накапливается в желчном пузыре и концентрируется за счет всасывания воды. В сутки образуется около 600 мл желчи. Во время приема жирной пищи желчь рефлекторно выделяется в двенадцатиперстную кишку. В состав желчи входят желчные кислоты, желчные пигменты, минеральные вещества, слизь, холестерин.

Желчь выполняет множество разных функций. С ней выводятся продукты обмена веществ, например пигмент билирубин — конечная стадия распада гемоглобина, а также токсины и лекарственные препараты. Желчные кислоты необходимы для эмульгирования и всасывания жиров в пищеварительном тракте.

При поступлении химуса, содержащего жиры, в двенадцатиперстную кишку клетки ее слизистой оболочки секретиру- ют гормон холецистокинин, который стимулирует сокраще-

Рис. 11.15. Печень:

а — диафрагмальная поверхность; б — желчный пузырь и протоки; в — печеночная долька

ния желчного пузыря. Через 15—90 минут вся желчь выходит из пузыря в тонкий кишечник. Подобное действие на сокращение желчного пузыря оказывает раздражение блуждающего нерва.

Часть желчи, попавшая в кишечник, способствует расщеплению, эмульгированию и всасыванию жиров. Остальная часть желчи всасывается в подвздошной кишке в кровь, попадает в воротную вену, а затем в печень, где снова включается в состав желчи. Этот цикл совершается 6—10 раз в день. Частично компоненты желчи выводятся из организма. При этом в толстом кишечнике они регулируют консистенцию каловых масс.

Все венозные сосуды, отходящие от кишечника со всосавшимися веществами, собираются в воротную вену печени. Войдя в печень, она в итоге распадается на капилляры, которые подходят к генатоцитам, собранным в печеночные дольки. В центре дольки лежит центральная вена, несущая кровь к печеночной вене, впадающей в нижнюю полую вену. Печеночная артерия приносит к печени кислород. В печени образуется желчь, которая оттекает но желчным капиллярам, собирающимся в печеночный проток. От него отходит пузырный проток к желчному пузырю. После слияния печеночного и пузыркого протоков они образуют общий желчный проток, который открывается в двенадцатиперстную кишку (рис. 11.16). Рядом с гепатоцитами лежат клетки, выполняющие фагоцитарную функцию. Они поглощают из крови вредные вещества и участвуют в разрушении старых эритроцитов. Одна из основных функций печени — обезвреживание фенола, индола и других ядовитых продуктов распада, всосавшихся в кровь в тонком и толстом кишечнике. Кроме того, печень участвует в обмене белков, жиров, углеводов, гормонов и витаминов. Печень поражается при сильных и длительных отравлениях, в том числе алкоголем. При этом нарушается выполнение ею основных функций.

Закладывается печень на четвертой неделе эмбрионального развития как вырост кишечника в области двенадцатиперстной кишки. Из быстро растущей клеточной массы формируются печеночные балки, а между ними врастают кровеносные капилляры. В начале развития железистая ткань печени очень рыхлая и не имеет дольчатого строения. Процессы тонкой дифференцировки печени происходят во второй половине внутриутробного развития и после рождения. В пренатальный период печень растет очень быстро и поэтому относительно велика. Из-за особенностей развития кровеносных сосудов печени вся плацентарная кровь проходит через нее, обеспечивая развивающиеся структуры кислородом и питательными веществами. По воротной вене к печени также поступает кровь от формирующегося Ж КТ. В этот период развития печень выполняет функцию депо крови. До рож-

Рис. 11.16. Поджелудочная железа, двенадцатиперстная кишка

и печень

дения в печени происходит кроветворение, в постнатальном периоде эта функция угасает.

На 10-й неделе пренатального развития в печени появляется гликоген, количество которого нарастает по мере роста плода. Непосредственно перед рождением относительное содержание гликогена в печени в два раза превышает его количество у взрослого человека. Такой увеличенный запас гликогена позволяет плоду преодолеть стрессовые ситуации, связанные с рождением и переходом в воздушную среду. Через несколько часов после рождения уровень гликогена в печени снижается до уровня взрослого.

У новорожденного ребенка печень занимает почти половину брюшной полости (рис. 11.17). Ее относительная масса в два раза больше, чем у взрослого. С возрастом ее относительная масса уменьшается, а абсолютная — увеличивается. Масса печени новорожденного равна 120—150 г, к концу второго года жизни она увеличивается в два раза, к девяти годам — в шесть раз, к периоду полового созревания — в 10. Наибольшая масса печени отмечается у человека в 20—30 лет.

У детей кровоснабжение печени в основном такое же, как и у взрослого, с той лишь разницей, что у ребенка могут быть дополнительные печеночные артерии.

Желчный пузырь у новорожденного и ребенка грудного возраста невелик. Образование желчи происходит уже у трехмесячного плода. У новорожденного на 1 кг веса тела выделяется в четыре раза больше желчи, чем у взрослого. Абсолютное количество желчи незначительно и увеличивается

Рис. 11.17. Расположение внутренних органов новорожденного с возрастом. В желчи у детей, в отличие от взрослых, ниже концентрация желчных кислот, холестерина и солей, но больше слизи и пигментов. Малое количество желчных кислот является причиной слабого переваривания жиров и значительного их выделения с калом, особенно при раннем прикорме смесями, приготовленными из коровьего молока. Кроме того, в желчи детей первого года жизни присутствуют вещества, обладающие бактерицидными свойствами.

К 14—15 годам у девушек и к 15—16 годам у юношей окончательно формируются печень и желчный пузырь. Несколько ранее, к 12—14 годам, завершается развитие системы регуляции желчевыделения.

Поджелудочная железа — крупная железа смешанной секреции. Она расположена за желудком и имеет вытянутую форму (см. рис. 11.17). В железе различают головку, шейку и хвост. Идущие от секреторных отделов выводные трубочки сливаются в более широкие протоки, которые объединяются в главный проток поджелудочной железы. Его отверстие открывается на вершине сосочка двенадцатиперстной кишки. Поджелудочная железа выделяет панкреатический сок (до 2 л в сутки), содержащий полный набор ферментов, расщепляющих белки, жиры и углеводы пищи. Ферментный состав сока может меняться и зависит от характера питания.

Пептидазы — ферменты, расщепляющие белки, — секре- тируются в неактивной форме. Они активируются в просвете кишки ферментом эптерокипазой, входящей в состав кишечного сока. Под влиянием энтерокиназы неактивный фермент трипсиноген превращается в трипсин, химотрипсиноген — в химотрипсии. В соке поджелудочной железы содержатся также амилаза и рибонуклеаза, которые расщепляют соответственно углеводы и нуклеиновые кислоты, а также липаза, активирующаяся желчью и расщепляющая жиры.

Регуляция выделения панкреатического сока осуществляется с участием нервных и гуморальных механизмов. Эфферентная импульсация, идущая по блуждающему нерву к поджелудочной железе, вызывает выделение небольшого количества сока, богатого ферментами.

Среди гормонов, оказывающих действие на поджелудочную железу, наиболее эффективны секретин и холецистоки- нин. Они стимулируют выделение ферментов, а также воды, бикарбоната и других ионов (кальция, магния, цинка, сульфатов, фосфатов). Секреция тормозится гормонами — сома- тостатииом и глюкагопом, образующимися в самой железе.

Когда не происходит приема пищи, секреция панкреатического сока незначительна и составляет 10—15% ее максимального уровня. В нервно-рефлекторную фазу при виде и запахе еды, а также жевании и глотании секреция повышается до 25%. Такое выделение панкреатического сока обусловлено рефлекторным возбуждением блуждающего нерва. При поступлении пищи в желудок секреция повышается иод действием как блуждающего нерва, так и гастрина. В последующую кишечную фазу, при поступлении химуса в двенадцатиперстную кишку, секреция достигает максимального уровня. Кислоту, поступающую вместе с пищевыми массами из желудка, нейтрализует бикарбонат (НСО3), секретируемый поджелудочной железой и слизистой двенадцатиперстной кишки. Благодаря этому pH содержимого кишки повышается до уровня, при котором активны ферменты поджелудочной железы (6,0—8,9).

Поджелудочная железа выполняет также функцию внутренней секреции, выделяя в кровь гормоны инсулин и глюкагон.

В эмбриональном периоде поджелудочная железа возникает па третьей неделе в виде парного выроста в области кишечника, примыкающего к желудку (см. рис. 11.2). Позднее закладки сливаются, в каждой из них развиваются эндо- и экзокринные элементы. На третьем месяце пренатального развития в клетках железы начинают выявляться ферменты тринсиноген и липаза, амилаза начинает вырабатываться после рождения. Эндокринные островки появляются в железе раньше экзокринных, на седьмой-восьмой неделе в а-клет- ках появляется глюкагон, а на 12-й — инсулин в р-клетках. Такое раннее развитие эндокринных элементов объясняется необходимостью формирования у плода собственной системы регуляции углеводного обмена, так как в этот период основным источником энергии является глюкоза, поступающая из организма матери через плаценту.

У новорожденного масса железы равна 2—4 г, к концу первого года жизни она быстро увеличивается за счет роста экзокринных элементов и достигает 10—12 г. Этим обусловлено и быстрое нарастание панкреатической секреции. В первые месяцы жизни, когда в желудке еще не образуется соляная кислота, пищеварение осуществляется за счет секрета поджелудочной железы.

Активность ферментов, расщепляющих белки, в первые месяцы жизни ребенка находится на довольно высоком уровне, который продолжает возрастать и достигает максимума в четыре —шесть лет. Уже на третий день жизни ребенка в соке поджелудочной железы выражена активность химот- рипсина и трипсина, активность липазы еще слаба. К третьей неделе активность этих ферментов возрастает. Активность амилазы и липазы сока поджелудочной железы увеличивается к концу первого года жизни, что связано с переходом ребенка на питание смешанной пищей. Искусственное вскармливание повышает как объем секреции, так и активность ферментов. Амилолитическая и липолитическая активность достигает максимальных значений к шести —девяти годам жизни ребенка. Дальнейшее увеличение секреции этих ферментов происходит за счет повышения объема выделяющегося секрета при постоянной их концентрации.

У плода отсутствует периодическая сократительная деятельность ЖКТ. Местные сокращения возникают в ответ на раздражение слизистой оболочки, при этом содержимое кишки перемещается в сторону анального отверстия.