какие клетки вырабатывают компоненты желудочного сока
Кислотопродукция желудка и методы ее определения
Рецензент:
Доктор мед. наук, проф. кафедры гастроэнтерологии РМАПО И.Д. Лоранская
Нарушение кислотообразования может явиться причиной различных заболеваний желудочно-кишечного тракта. Повышение кислотопродукции сопровождается развитием так называемых кислотозависимых заболеваний: язвенной болезни, рефлюкс-эзофагита, панкреатита и т.д. Снижение кислотопродукции находится в определенной связи с развитием новообразований желудка, нарушением микрофлоры желудочно-кишечного тракта и, как следствие, нарушением кишечного пищеварения. Многие аспекты этой проблемы до сих пор недостаточно изучены. Логично предположить, что гиперацидность, так же как и гипоацидность, требует соответствующей коррекции, а определение кислотопродукции является обязательным методом исследования гастроэнтерологических больных.
Рис. 1. Строение слизистой оболочки желудка
Рис. 2. Схема изменения градиента рН в слизистом слое (Richardson C.T., 1985)
Для секреции ферментов и соляной кислоты, вырабатываемых железами желудка, в слое слизи над просветом желудочных желез формируются каналы, выстланные растворенными гликопротеинами, которые секретируются шеечными мукоцитами желез. Эти каналы могут избирательно проводить поток ионов в полость желудка без повреждения смежных клеток.
Железы желудка подразделяются на фундальные, кардиальные и пилорические.
Фундальные железы вырабатывают основные компоненты желудочного сока: пепсиноген и соляную кислоту. Они располагаются в своде и теле желудка. Фундальные железы состоят из 4 типов клеток: слизистых, главных, париетальных и эндокриноцитов (рис. 3).
Рис. 3. Строение фундальной железы желудка:
Слизистые клетки локализуются в шейке желез и, так же как поверхностный эпителий, имеются во всех отделах желудка. Эти клетки секретируют слизь. Очень важной функцией шеечных мукоцитов является обеспечение клеточного обновления в желудке. Они рассматриваются как камбиальные элементы эпителия желез и покровного эпителия, куда они, дифференцируясь, мигрируют. Установлено, что шеечные слизистые клетки являются одним из главных продуцентов простагландинов в желудке.
Париетальные клетки преобладают в верхней части железы. Это крупные клетки, имеющие пирамидальную форму с узкой вершиной, обращенной в просвет железы. Париетальные клетки секретируют ионы водорода и хлора, которые, соединяясь, образуют соляную кислоту. Также эти клетки образуют внутренний фактор, с отсутствием которого связывают развитие пернициозной анемии.
Главные клетки располагаются в нижней части и дне железы. Они секретируют пепсиноген и желудочную липазу, устойчивую в кислой среде, а также прохимозин. В просвете желудка пепсиноген под влиянием соляной кислоты превращается в пепсин.
Эндокринные клетки располагаются среди эпителиальных клеток желез, их апикальный полюс не всегда достигает просвета железы. Эти клетки входят в состав нейроэндокринных комплексов, они секретируют полипептидные гормоны и амины, участвующие в регуляции функционирования СОЖ и пищеварении. Основными типами эндокринных клеток фундальных желез являются ECL-клетки, продуцирующие гистамин, Д-клетки, продуцирующие соматостатин, и ЕС-клетки, продуцирующие серотонин, мотилин и вещество Р.
Кардиальные железы располагаются в кардиальном отделе желудка. Эти железы выстланы слизистыми клетками, вырабатывающими мукоидный секрет, бикарбонаты и хлориды калия и натрия. Главных, париетальных и эндокринных клеток здесь немного.
Пилорические железы расположены в антральном отделе желудка. Эти трубчатые сильно извитые железы с разветвленными концевыми отделами впадают в очень глубокие желудочные ямки. Выстланы они слизистыми клетками, вырабатывающими щелочной слизистый секрет. Эти железы содержат небольшое количество париетальных и эндокринных клеток. Эндокринные клетки в основном представлены G-клетками, вырабатывающими гастрин. Основной физиологической функцией пилорических желез является нейтрализация кислого желудочного содержимого перед продвижением пищевой кашицы в тонкую кишку и подготовка ее для полостного пищеварения.
Таким образом, свод и тело желудка имеют морфологическое строение, отличающееся от такового в антральном отделе. Границы отделов нечеткие, между ними располагаются железы, имеющие промежуточное строение (интермедиарные). Ширина переходных зон в среднем составляет около 1 см. Необходимо также отметить, что анатомические отделы желудка могут не совпадать с морфологическими зонами. Так, фундальные железы в ряде случаев распространяются вплоть до препилорической зоны. С другой стороны, пилорические железы, особенно по малой кривизне, могут распространяться на тело желудка. Эти генетические особенности распространенности кислотопродуцирующей зоны оказывают определенное влияние на уровень кислотопродукции желудка у отдельных индивидуумов.
Соляная кислота продуцируется париетальными клетками фундальных желез, располагающихся в теле и своде желудка.
Транспортные системы париетальной клетки, обеспечивающие секрецию соляной кислоты. Большинство клеточных мембран практически непроницаемо для ионов. Однако многие мембраны, состоящие из двойного слоя липидов, содержат белки, называемые ионными каналами. Они представляют собой белковую пору, проходящую через бислой липидов. Ионы проникают сквозь каналы пассивно, по градиенту концентраций. Для обеспечения перемещения ионов против градиента концентраций в мембранах клеток присутствуют также ионные насосы. Они используют энергию молекулы АТФ и поэтому биохимики называют ионные насосы ион-транспортирующими АТФ-азами. Основной движущей силой, обеспечивающей секрецию соляной кислоты в желудке, является протонный насос, или Н, К-АТФ-аза. Протонный насос представляет собой встроенный в апикальную мембрану париетальных клеток ион-транспортирующую АТФ-азу, которая обменивает внеклеточные ионы К+ на внутриклеточные ионы Н+. В то же время в просвет секреторного канальца по ионообменным каналам выходят ионы хлора. Таким образом, в просвете секреторных канальцев и образуется соляная кислота (рис. 4, а, б).
Рис. 4. Схема париетальной клетки:
Любой уровень кислотности может быть вариантом нормы и представлять собой конституциональные особенности человека. Первичный продукт париетальных клеток имеет постоянно одинаковую концентрацию кислоты как в норме, так и при патологии. Там, где исследователи находят неповрежденные, находящиеся в функционально активном состоянии главные и париетальные клетки, чаще всего обнаруживается высокий тип кислотообразования, приближающийся к максимально возможной концентрации соляной кислоты в составе секрета. Это объясняется тем, что при изучении показателей рН в месте образования кислоты ее концентрация остается высокой за счет слабой степени нейтрализации и разведения, которые в последующем происходят с секретом желудочных желез в полости желудка. Подобная функция, с одной стороны, секреция концентрированного раствора и, с другой стороны, последующее его разведение, свидетельствует о высокой цитопротекторной функции слизистой оболочки желудка по отношению к выделяемому секрету.
Все существующие способы определения кислотопродукции желудка можно разделить на две большие группы: зондовые и беззондовые. Среди зондовых методов в настоящее время используются два основных вида: аспирационно-титрационный метод и внутриполостная рН-метрия.
Для проведения беззондового метода в нашей стране использовались препараты «Ацидотест» и «Гастротест». Метод основан на определении изменения цвета мочи под воздействием принятого per os красителя. Краситель изменяет цвет мочи в зависимости от уровня кислотности. Данный метод дает ориентировочное представление о желудочной секреции и практически перестал использоваться в клинической практике после широкого внедрения рН-метрии.
Для субмаксимальной стимуляции желудочной секреции подкожно вводят гистамина дигидрохлорид (0,008 мг/кг) или гистамина фосфат (0,01 мг/кг), которые стимулируют в этой дозе до 45% париетальных клеток. Секреторный эффект гистамина начинается через 7-10 мин, достигая максимума к 30-40-й минуте, и продолжается 1-1,5 ч. Для предотвращения побочных эффектов гистамина (расширение капилляров, увеличение проницаемости стенок сосудов, повышение тонуса гладкой мускулатуры бронхов) за 30 мин до его введения внутримышечно вводят один из антигистаминных препаратов (супрастин, тавегил или димедрол).
Показатели субмаксимальной и максимальной кислотной продукции отражают массу париетальных клеток. Установлено, что 1 млрд. париетальных клеток выделяет в час 23 ммоля соляной кислоты. Исходя из данных нормативов можно определить количество париетальных клеток в слизистой оболочке желудка, что позволяет оценить степень ее атрофии.
Определение внутрижелудочной рН представляет собой принципиально новый метод исследования, который направлен не на анализ отсасываемого желудочного сока, а на определение рН внутрижелудочной среды.
В основе метода рН-метрии лежит определение концентрации свободных водородных ионов. Принцип электрометрического определения рН заключается в том, что химические процессы на электродах, погруженных в раствор электролита, сопровождаются выделением электрической энергии. Величина электродвижущей силы, возникающая между электродом измерения и электродом сравнения, зависит от концентрации водородных ионов в электролите. Эта разница потенциалов невелика и для ее измерения применяется усилитель постоянного тока, к которому подключен регистрирующий прибор. Измерение проводится с помощью рН-метрических зондов, подключенных к ацидогастрометру.
В нашей стране для рН-метрии в основном используются ацидогастрометры, выпускаемые НПП «Исток-Система»: «АГМ-03«, «Гастроскан-5М» и «Гастроскан-24«.
Для регистрации значений рН используются либо ацидогастрометр «АГМ-03», рассчитанный на обследование одного пациента, либо компьютерный прибор «Гастроскан-5М«, на котором можно одновременно обследовать до 5 пациентов. рН-зонд вводится натощак (чаще утром) через рот в положении сидя. Определяется локализация нижнего пищеводного сфинктера (по данным манометрии, по скачку значения рН или рентгенологически). Глубина введения зонда зависит от задач исследования. Наиболее достоверным методом определения расположения электродов является рентгенологический контроль. Спустя 1-2 мин (время, необходимое для стабилизации электрических характеристик рН-электродов) регистрируется значение рН в течение 5-10 мин. Вычисляется среднее значение рН.
Рис. 5. Компьютерный прибор «Гастроскан-5М»
Для определения функциональной активности секреторного аппарата желудка применяют стимуляторы желудочной секреции (гистамин или пентагастрин). Применяют их в субмаксимальной и максимальной дозах. При этом в работу включаются соответственно 45% и 90% париетальных клеток. Стимулированную секрецию оценивают в течение 45 мин-1 ч.
Компьютерная обработка данных на приборе «Гастроскан-5М» значительно облегчает их анализ.
Панель носимого блока регистрации рН имеет специальные кнопки, нажимая на которые пациент регистрирует в памяти прибора время возникновения и длительность болей, диспепсических явлений, приема пищи, лекарственных препаратов и других событий.
Рис. 6. Компьютерный ацидогастромонитор «Гастроскан-24»
Суточный мониторинг лучше начинать в 12 часов дня. Для проведения исследования пациенту трансназально вводится рН-зонд, наружный диаметр которого равен 2,2 мм. Референтный электрод закрепляется в подключичной области. В зависимости от поставленных задач электроды (их обычно 3) можно расположить в антральном отделе, теле, кардиальном отделе желудка и в нижней трети пищевода (под рентгенологическим контролем или по меткам на зонде). рН-зонд подключается к ацидогастрометру, закрепленному на поясе пациента. Проводятся измерения в соответствии с инструкцией на прибор.
Вывод анализируемой информации по каждому исследуемому пациенту осуществляется в графическом и текстовом режимах. В графическом режиме имеется возможность вывода рН-грамм в виде графиков с изменяемым масштабом изображения. Текстовый режим представлен максимальными, минимальными и средними значениями рН за заданные промежутки времени, таблицей параметров по Де Меестеру и другой информацией.
Таблица 1. Нормальные значения показателей внутрипищеводного суточного мониторинга рН
Основным достоинством метода эндоскопической пристеночной рН-метрии является визуальный контроль в точках измерения кислотности. Метод прост в исполнении, доступен, незначительно удлиняет эндоскопическое исследование. Пристеночная рН-метрия значительно повышает информативность эндоскопического исследования и позволяет полноценно охарактеризовать не только визуальные изменения слизистой оболочки верхних отделов пищеварительного тракта, но и тощаковую кислотность и ощелачивающую функцию антрального отдела желудка.
Дубинская Татьяна Константиновна
Волова Анастасия Владимировна
Разживина Антонина Алексеевна
Никишина Елена Ивановна
Кислотопродукция желудка и методы ее определения.
Работа написана сотрудниками кафедры эндоскопии РМАПО: канд. мед. наук, доц. Т.К. Дубинской, аспирантом А.В. Воловой, канд. мед. наук, доц. А.А. Разживиной и канд. мед. наук, доц. Е.И. Никишиной.
Пособие предназначено для курсантов циклов по эндоскопии, гастроэнтерологов и хирургов.
Утверждено и рекомендовано к изданию Ученым советом РМАПО.
© Российская медицинская академия последипломного образования, Москва, 2004.
Какие клетки вырабатывают компоненты желудочного сока
Эпителий желез желудка представляет собой высокоспециализированную ткань, состоящую из нескольких клеточных дифферонов, камбием для которых служат малодифференцированные эпителиоциты в области шеек желез. Эти клетки интенсивно метятся при введении Н-тимидина, часто делятся митозом, составляя камбий как для поверхностного эпителия слизистой оболочки желудка, так и для эпителия желудочных желез. Соответственно этому дифференцировка и смещение вновь возникающих клеток идут в двух направлениях: в сторону поверхностного эпителия и в глубину желез. Обновление клеток в эпителии желудка происходит за 1-3 суток.
Значительно медленнее обновляются высокоспециализированные клетки эпителия желудочных желез.
Главные экзокриноциты вырабатывают профермент пепсиноген, который в кислой среде превращается в активную форму пепсин — главный компонент желудочного сока. Экзокриноциты имеют призматическую форму, хорошо развитую гранулярную эндоплазматическую сеть, базофильную цитоплазму с секреторными гранулами зимогена.
Париетальные экзокриноциты — крупные, округлой или неправильно угловатой формы клетки, расположенные в составе стенки железы кнаружи от главных экзокриноцитов и мукоцитов. Цитоплазма клеток резко оксифильна. В ней содержатся многочисленные митохондрии. Ядро лежит в центральной части клетки. В цитоплазме есть система внутриклеточных секреторных канальцев, переходящих в межклеточные канальцы. В просвет внутриклеточных канальцев выступают многочисленные микроворсинки. По секреторным канальцам из клетки на апикальную ее поверхность выводятся ионы Н и Сl, образующие соляную кислоту.
Париетальные клетки секретируют также внутренний фактор Кастла, необходимый для всасывания витамина Bi2 в тонкой кишке.
Мукоциты — слизистые клетки призматической формы со светлой цитоплазмой и уплотненным ядром, смещенным в базальную часть. При электронной микроскопии в апикальной части слизистых клеток выявляется большое количество секреторных гранул. Располагаются мукоциты в главной части желез, преимущественно в теле собственных желез. Функция клеток — выработка слизи.
Эндокриноциты желудка представлены несколькими клеточными дифферонами, для названия которых приняты буквенные сокращенные обозначения (ЕС, ECL, G, P, D, А и др.). Для всех этих клеток характерна более светлая цитоплазма, чем у других эпителиальных клеток. Отличительным признаком эндокринных клеток является наличие в цитоплазме секреторных гранул. Поскольку гранулы способны восстанавливать нитрат серебра, эти клетки называют аргирофильными. Они интенсивно окрашиваются также бихроматом калия, с чем связано другое название эндокриноцитов — энтерохромаффинные.
На основании строения секреторных гранул, а также с учетом их биохимических и функциональных свойств эндокриноциты классифицируются на несколько видов.
ЕС-клетки самые многочисленные, располагаются в теле и дне железы, между главными экзокриноцитами и секретируют серотонин и мелатонин. Серотонин стимулирует секреторную деятельность главных экзокриноцитов и мукоцитов. Мелатонин участвует в регуляции биологических ритмов функциональной активности секреторных клеток в зависимости от световых циклов.
ECL-клетки вырабатывают гистамин, который действует на париетальные экзокриноциты, регулируя продукцию соляной кислоты.
G-клетки называют гастринпродуцирующими. В большом количестве они встречаются в пилорических железах желудка. Гастрин стимулирует деятельность главных и париетальных экзокриноцитов, что сопровождается усиленной выработкой пепсиногена и соляной кислоты. У людей с повышенной кислотностью желудочного сока отмечается увеличение количества G-клеток и их гиперфункция. Имеются данные о том, что G-клетки вырабатывают энкефалин — морфиноподобное вещество, впервые обнаруженное в мозгу и участвующее в регуляции чувства боли.
Р-клетки секретируют бомбезин, который усиливает сокращения гладкой мышечной ткани желчного пузыря, стимулирует выделение соляной кислоты париетальными экзокриноцитами.
D-клетки вырабатывают соматостатин — ингибитор гормона роста. Он угнетает синтез белков.
ВИП-клетки продуцируют вазоинтестинальный пептид, расширяющий кровеносные сосуды и снижающий артериальное давление. Этот пептид стимулирует также выделение гормонов клетками островков поджелудочной железы.
А-клетки синтезируют энтероглюкагон, расщепляющий гликоген до глюкозы подобно глюкагону А-клеток островков поджелудочной железы.
В большинстве эндокриноцитов секреторные гранулы находятся в базальной части. Содержимое гранул выделяется в собственную пластинку слизистой оболочки и далее попадает в кровеносные капилляры.
Мышечная пластинка слизистой оболочки образована тремя слоями гладких миоцитов.
Подслизистая основа стенки желудка представлена рыхлой волокнистой соединительной тканью с сосудистыми и нервными сплетениями.
Мышечная оболочка желудка состоит из трех слоев гладкой мышечной ткани: наружного продольного, среднего циркулярного и внутреннего с косым направлением мышечных пучков. Средний слой в области привратника утолщен и образует пилорический сфинктер. Серозная оболочка желудка образована поверхностно лежащим мезотелием, а ее основу составляет рыхлая волокнистая соединительная ткань.
В стенке желудка расположены подслизистое, межмышечное и подсерозное нервные сплетения. В ганглиях межмышечного сплетения преобладают вегетативные нейроны 1-го типа, в пилорической области желудка больше нейронов П-го типа. К сплетениям идут проводники от блуждающего нерва и из пограничного симпатического ствола. Возбуждение блуждающего нерва стимулирует секрецию желудочного сока, тогда как возбуждение симпатических нервов, наоборот, угнетает желудочную секрецию.
Какие клетки вырабатывают компоненты желудочного сока
Средний, или гастроэнтеральный, отдел пищеварительной трубки включает желудок, тонкую и толстую кишки, печень и желчный пузырь, поджелудочную железу. В этом отделе происходят переваривание пищи под действием ферментов желудочного и кишечного соков и всасывание необходимых для организма питательных веществ.
Желудок выполняет ряд важных функций, связанных с химической переработкой пищи. Здесь под влиянием желудочного сока начинается активное химическое расщепление пищи. Компонентами желудочного сока являются пепсин, липаза, химозин, а также соляная кислота и слизь. Основной фермент желудочного сока пепсин расщепляет сложные белки пищи на простые белки. Происходит это только в кислой среде, что обеспечивается выработкой соляной кислоты. Липаза участвует в расщеплении жиров. Химозин вырабатывается в желудке только в раннем детском возрасте — он створаживает молоко.
Для нормальной деятельности слизистой оболочки желудка необходима защита ее от повреждающего действия соляной кислоты. Эту функцию выполняет слизь, в состав которой входит нейтрализующее кислоту вещество (бикарбонат). Кроме секреторной функции, желудок выполняет и экскреторную функцию, состоящую в выделении через стенку в полость желудка ряда конечных продуктов обмена белков (мочевины, аммиака и др.), а также солей тяжелых металлов. В желудке происходит всасывание некоторых веществ (воды, спирта, солей, сахара и др.).
Всасывательная функция слизистой оболочки желудка, однако, ограничена. Следует отметить еще защитную (барьерную) функцию эпителия желудка, препятствующую проникновению микробов в кровь, предупреждающую самопереваривание; моторную, осуществляемую за счет сокращения мышечной оболочки, что важно для перемешивания пищи и продвижения ее в двенадцатиперстную кишку. Эндокринная функция желудка имеет большее значение для регуляции пищеварения.
Развитие желудка. Желудок закладывается на 4-й неделе эмбриогенеза, но основные процессы гистогенеза происходят в течение 2-го месяца. В это время энтодермальный эпителий становится однослойным высокопризматическим. На протяжении 6-10-й недель формируются производные эпителия — железы. Однако и к моменту рождения процесс дифференцировки желудочных желез не завершается. Мышечная оболочка развивается из мезенхимы. Висцеральный листок спланхнотома дает мезотелий. Окончательного развития желудок со всеми его оболочками достигает к 10-12 годам.
Строение желудка. В желудке взрослого человека различают следующие отделы: кардиальный, фундальный, тело желудка и пилорический отдел. Стенка желудка состоит из слизистой оболочки, подслизистой основы, мышечной и серозной оболочек. Слизистая оболочка желудка толщиной около 1 мм имеет неровную поверхность. Сложный рельеф ее обусловлен наличием складок, полей и ямок. По малой кривизне желудка складки имеют продольное направление (желудочная дорожка). Желудочные поля — это участки слизистой оболочки с отграниченными посредством бороздок группами желез. Желудочные ямки представляют собой многочисленные углубления эпителия, в которые открываются по 2-3 железы. Общее число ямок достигает почти 3 млн. Внутренняя поверхность желудка покрыта однослойным высокопризматическим эпителием кишечного типа.
Все клетки эпителия — поверхностные эпителиоциты, постоянно выделяют слизеподобный секрет. Слой слизи защищает слизистую оболочку от механических воздействий пищи и препятствует самоперевариванию тканей желудочным соком. При действии раздражающих веществ (спирта, кислот и др.) количество выделяемой слизи значительно увеличивается. Таким образом, поверхностный эпителий желудка представляет собой огромное железистое поле. Активная поверхность слизистой оболочки желудка во много раз увеличивается благодаря наличию многочисленных и разнообразных по структуре желудочных желез — собственных, пилорических и кардиальных.
Железы желудка. В желудочных железах различают шейку и главную часть, состоящую из тела и дна. Главная часть является секреторным отделом, а шейка — выводным протоком железы. В кардиальном, фундальном и пилорическом отделах желудка железы имеют неодинаковое строение. Кардиальные железы — простые трубчатые железы с сильно разветвленными концевыми отделами. Они располагаются в собственной пластинке слизистой оболочки кардиального отдела желудка. Эпителий кардиальных желез состоит из слизистых клеток (мукоцитов), а также единичных париетальных экзокриноцитов и эндокриноцитов.
Собственные железы желудка (фундальные) — это простые трубчатые неразветвленные железы, расположенные в области дна и тела желудка. Это наиболее многочисленные железы желудка. Общее их число у человека составляет около 35 млн. Шейка этих желез содержит камбиальные клетки и шеечные мукоциты. В эпителиальной стенке тела и дна фундальных желез различают главные и париетальные (обкладочные) экзокриноциты, мукоциты, эндокриноциты и малодифференцированные эпителиоциты.
Пилорические железы являются трубчатыми железами с короткими и разветвленными концевыми отделами. Они располагаются в области привратника. Между этими железами хорошо выражены прослойки соединительной ткани слизистой оболочки. Эпителий пилорических желез образован преимущественно мукоцитами и эндокриноцитами. Для пилорических желез характерно то, что они открываются в глубокие желудочные ямки.