Фізіологія харчування

     Харчування - фізична потреба людини. їжа  є вихідним матеріалом для побудови і відновлення кожної клітини  організму людини. Підраховано, що за своє життя людина споживає в середньому близько 1,3 т білків, 12,5 т вуглеводів і 75 т води. За всю історію існування  людини харчування завжди було і залишається  найсуттєвішим чинником, який здійснює постійний вплив на здоров'я.

     Потреба організму в енергії, пластичному  матеріалі й елементах, необхідних для формування внутрішнього середовища, задовольняється травною системою.

     Щоб зрозуміти, як правильно харчуватися, особливо за певних порушень стану  здоров'я чи за небезпеки забруднення  харчової продукції ксенобіотиками, необхідно чітко уявляти собі весь шлях харчових продуктів від порожнини рота до кожної клітини організму.

1. Процес травлення,  типи травлення

     Елементи  травної системи, об'єднані у травну трубку з компактними залозистими  утвореннями (слинні, підшлункова залози, печінка), що прилягають до неї, називаються  кишково-шлунковим каналом.

     Травлення - сукупність процесів, які забезпечують подрібнення і хімічне розчеплення  поживних речовин, що надходять в  організм, на компоненти, позбавлені зидової специфічності й придатні для засвоєння і подальшої участі в обміні речовин.

     Поживні речовини, крім мінеральних солей  і води, не надходять в організм у готовому вигляді і не можуть через клітинні мембрани потрапити  у внутрішнє середовище організму. Розщеплення складних компонентів  їжі до простих сполук відбувається / травному каналі. Етапи засвоєння  харчових речовин становлять своєрідний конвеєр: порожнинне травлення - мембранне  травлення - всмоктування.

     Травний апарат людини складається з таких  органів: ротова порожнина ротовий  отвір, язик, зуби, жувальні м'язи, слинні залози, залози слизової оболонки порожнини  рота), глотка, стравохід, шлунок, дванадцятипала кишка, підшлункова залоза, печінка, тонкі і товсті кишки, пряма кишка (рис.1). Усі травні органи складаються  з трьох оболонок:

• внутрішньої - слизової, в якій розміщено залози, що виділяють слиз, а в деяких органах - і травні соки;
• середньої - м'язової, яка завдяки скороченню забезпечує пересування їжі;
• зовнішньої - серозної, що виконує роль покривного шару.

     У людини впродовж доби виділяється близько 7 л травних соків, до складу яких входять:

1. вода, що розріджує харчову кашку;
2. слиз, що сприяє кращому перетравленню їжі, солі;
3. ферменти - каталізатори біохімічних процесів, що розщеплюють харчові речовини на прості складові сполуки.

     Залежно від дії на ті чи інші речовини ферменти поділяють на протеази, що розщеплюють білки, амілази, що розщеплюють вуглеводи, і ліпази, що розщеплюють жири. Кожен фермент активний лише у певному середовищі (кислому, лужному, чи нейтральному). У результаті розщеплення з білків утворюються амінокислоти, із жирів - гліцерол і жирні кислоти, із вуглеводів - в основному глюкоза. Вода, мінеральні солі, вітаміни, що містяться в їжі, у процесі травлення не піддаються змінам.

     Рис. 1. Схема травного апарату:

1. ротова  порожнина
2. слинні залози;
3. глотка;
4. стравохід;
5. шлунок;
6. дванадцятипала кишка;
7. печінка;
8. жовчний міхур;
9. жовчна протока;
10. підшлункова залоза;
11. тонкі кишки;
12. товсті кишки;
13. пряма кишка.

     Функції шлунково-кишкового каналу спрямовані на досягнення кінцевого результату діяльності травної системи, яким є  гідроліз поживних речовин (білків, жирів, вуглеводів), до мономерів (амінокислот, моногліцеролів і жирних кислот, моноцукридів) і транспортування їх із травного каналу у внутрішнє середовище організму. Секреторні клітини останнього продукують травні ферменти, які забезпечують гідролітичне розщеплення білків, жирів, вуглеводів.

     Моторна функція травного каналу спрямована на механічне оброблення їжі, перемішування  вмісту, забезпечення контакту перетравлюваних  речовин з гідролітичними ферментами, пересування вмісту травним каналом  і виведення назовні неперетравлених  залишків (екскрементів).

     Структурно-функціональна  організація травної системи  сформувалася способом тривалого еволюційного розвитку і в результаті цього  в роботі травного каналу виділилося три варіанти (типи) травлення:

1. внутрішньоклітинне;
2. позаклітинне (дистантне);
3. мембранне (пристінне, контактне).

     Внутрішньоклітинне  травлення - травлення, за якого гідроліз харчових продуктів відбувається всередині  клітини. У людини цей тип травлення  має обмежений характер і виконує  захисні функції (фагоцитів).

     Позаклітинне  травлення відбувається у спеціальних  порожнинах (ротова, шлунок, кишечник). За такого типу травлення ферменти, синтезовані секреторними клітинами, виділяються в позаклітинне середовище (порожнину), де відбувається гідролітичне розщеплення продуктів.

     Мембранне травлення займає проміжне положення  між внутрішньо- та позаклітинним і здійснюється ферментами, локалізованими на структурах мембран клітин тонкого кишечника.

     Типи  травлення характеризуються не лише місцем дії, а й джерелом ферментів. Відповідно до цього розрізняють  такі типи травлення:

• власне;
• симбіонтне;
• аутолітичне.

     У людини головним типом є власне травлення, коли джерелом ферментів є сам  організм.

     Симбіонтне травлення другорядне для людини і є синтезом вітамінів і деяких незамінних амінокислот мікроорганізмами шлунково-кишкового каналу.

     Аутолітичне травлення - перетравлювання їжі за рахунок ферментів, що в ній містяться.

2. Травлення в порожнині  рота

     Ротова  порожнина є першим відділом системи  травлення. У ній багато різноманітних  рецепторів, які реагують на фізичні  властивості та хімічний склад їжі. За допомогою зубів, язика і м'язів їжа піддається механічному обробленню, зволоженню, формується харчова грудка і починається травлення за допомогою  слини.

     Слина - травний сік слаболужної реакції, який виробляється трьома парами слинних залоз (білявушної, під'язикової, підщелеповими) і надходить у ротову порожнину через протоки. Крім того, слина виділяється залозами слизової оболонки губ, щік і язика. Всього за добу виробляється близько 1 л слини різної консистенції: густа слина виділяється для травлення рідкої їжі, рідка - для сухої їжі.

     Амілаза, що входить до складу слини, розщеплює  крохмаль, який перетворюється спочатку на декстрин, а потім на мальтозу і глюкозу. Добре подрібнена харчова  грудка доступніша ферментам шлункового соку і тонкого кишечника, сприяє кращому засвоєнню харчових і  біологічно активних речовин їжі. Недаремно  народна мудрість стверджує: "Довго  жуєш - довго живеш". Фізіологи  вважають, що грудка їжі в ротовій  порожнині має перебувати впродовж 15-18 с. Слина робить її доступною  для рецепторів смаку, що сприяє формуванню смакових відчуттів і впливає  на апетит. Приймання їжі, жування  і ковтання мають велике значення для наступних етапів травлення, оскільки є потужними рефлекторними  подразниками діяльності шлунка, підшлункової залози, печінки і кишечника.

     Функції ротової порожнини поділяються  на дві групи: специфічні та неспецифічні.

     Травними, чи специфічними, функціями порожнини  рота називають функції, які забезпечують приймання, механічне оброблення їжі  та початкові стадії гідролізу вуглеводів та інших харчових речовин, а також  формування харчової грудки, придатної  для подальшого пересування травним  каналом.

     До  специфічних функцій ротової  порожнини належать:

1. Оцінка ступеня придатності їжі для задоволення потреб організму - ця функція здійснюється системою рецепторів (хемо-, механо-, терморецепторів і спеціальних смакових рецепторів).
2. Визначення смакових якостей їжі, яке здійснюється за допомогою специфічних смакових рецепторів. Вони розміщені таким чином: на корені язика - рецептори, що сприймають гіркий смак, на кінчику - солодкий, на бокових поверхнях - кислий і солоний смаки.
3. Механічне оброблення харчового подразника, який надійшов у ротову порожнину, полягає у відкушуванні, подрібненні, перетиранні, змішуванні зі слиною і формуванні харчової грудки за допомогою муцину. Це оброблення відбувається в результаті жування.
4. Ковтання - складний, суворо координований рефлекторний акт, який забезпечує потрапляння харчової грудки до стравоходу.
5. Початок хімічного оброблення їжі.
6. Всмоктування деяких речовин (ліків, солей важких металів, токсинів).

     До  неспецифічних функцій порожнини  рота належать:

1. Формування поведінки, пов'язаної з пошуками і добуванням їжі.
2. Ротова порожнина - рецептивне поле, де зібрано рецептори, які є початковою ланкою рефлекторної дуги і забезпечують здійснення рефлексу у відповідь на подразнення. Між усіма системами організму існує взаємозв'язок і послідовність у роботі, що зумовлено спільністю нервових і гуморальних механізмів регуляції. Тому зміни діяльності шлунково-кишкового каналу проявляються в порушенні роботи органів дихання, системи кровообігу, нервово-м'язової системи, органів виділення й організму загалом.
3. Ротова порожнина - найважливіший компонент функціональної системи харчування, тобто динамічної, саморегулювальної, такої, що безперервно працює, організації, діяльність елементів якої спрямовано на підтримання хімічного складу і фізико-хімічних властивостей внутрішнього середовища (гомеостазу).
4. Ротова порожнина забезпечує гомеостатичні процеси: підтримує постійність кислотно-лужної рівноваги у межах рН 5,8-7,4 (наприклад, під час тривалого затримання дихання у слині збільшується вміст кислих продуктів, а під час гіпервентиляції збільшуються показники рН слини у бік алкалозу за рахунок збагачення її бікарбонатами); здійснює терморегуляцію, особливо у тварин, позбавлених потових залоз; регулює осмотичний тиск.
5. Ротова порожнина - потужний бар'єр, який запобігає проникненню у шлунково-кишковий канал нехарчових (відторгнених) чинників і мікроорганізмів, серед яких можуть бути й хвороботворні. Слина містить низку бактерицидних і бактеріостатичних речовин - лізоцим, сполуки синильної кислоти, які беруть участь у захисних реакціях організму і процесах регенерації епітелію. У слині виявлено фактори згортання крові (тромбопластин, антигепариновий фактор, фібриназа) і фібринолізу, що сприяють припиненню кровотечі у ротовій порожнині (наприклад, під час екстракції зуба), інтенсивному загоюванню і розсмоктуванню фібринового згустку.

     Слина також захищає слизову оболонку і зуби від висихання, фізичного  і хімічного впливу їжі, відмиває наліт, сприяє самоочищенню порожнини  рота і зубів і вирівнює температуру їжі. Вона є джерелом кальцію, фосфору, цинку та інших мікроелементів для емалі зубів. Зміна обсягу, хімічного складу і властивостей слини сприяє розвитку стоматологічних хвороб і відкладанню зубного каменю.

6. У ротовій порожнині відбувається екскреція - слинні залози здатні виводити з організму лікарські препарати (наприклад, натрій саліциловокислий, калій йодистий), солі важких металів, алкоголь і кінцеві продукти обміну - аміак, сечовину, креатинін.
7. Ротова порожнина бере участь у гуморальній регуляції фізіологічних функцій. У слині виявлено більш як 50 ферментів, продукуються біологічно активні речовини, такі як паротин, фактори росту нервових волокон, епідермісу та ендотелію, інсуліноподібний білок, ерітропоетини, ренін, які, надходячи у кров, регулюють моторну і секреторну активність шлунково-кишкового каналу, впливають на судинний тонус і регуляцію еритропоезу. Завдяки ферменту амілазі, що є у слині, починається розщеплення вуглеводів. Слина може розщеплювати полісахариди, основні білки (протеази), жири (ліпази), нуклеїнові кислоти і клітинні мембрани. Трипсиноподібні ферменти слини - саліваїн, гландулаїн зумовлюють пониження кров'яного тиску під час потрапляння в кров.
8. Ротова порожнина відіграє певну роль у підтриманні імунного гомеостазу, про що свідчить наявність у слині специфічних аутоантитіл за низки захворювань (зокрема за новоутворень в органах травлення, виразок шлунка та дванадцятипалої кишки).
9. Одна з основних функцій ротової порожнини полягає у здійсненні артикуляції- робота губ, язика, м'якого піднебіння, голосових зв'язок, необхідних для вимови певних звуків мови.

     Таким чином, в основу нетравних функцій ротової порожнини покладено процеси регуляторних, гомеостатичних, захисних, видільних, внутрішньосекреторних, імунних, артикуляційних функцій і деяких інших проявів життєдіяльності.

     Здійснення  специфічних і неспецифічних  функцій ротової порожнини забезпечується її структурними елементами, основними  з яких є слизова оболонка та слинні залози.

3. Травлення в шлунку

     Шлунок  є розширенням травної трубки, в яку стравоходом потрапляє  їжа, змішана зі слиною, що механічно  й біохімічно обробляється. Тут їжа  затримується від двох до десяти годин  залежно від її складу, обсягу, консистенції та способу оброблення. Місткість  шлунка у дорослої людини становить  близько 2 л, але може збільшуватися  до 5 л. Внутрішня слизова оболонка шлунка зібрана в складки, що збільшує її поверхню. У товщі слизової оболонки розміщується до 25 000 000 залоз, які продукують шлунковий сік і слиз. Основні функції шлунка: