Fyziologie trávení a vstřebávání 2. část Obr. č.1 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem, státním rozpočtem České republiky a rozpočtem hlavního města Prahy.

Fyziologické procesy vstřebávání -vstřebávání (resorpce) může probíhat ve všech částech zažívacího traktu -podmínky pro resorpci jsou však v jednotlivých oddílech zažívacího traktu odlišné (anatomické rozdíly, doba kontaktu tráveniny se sliznicí, rozpustnost produktů trávení atd.) Anatomické úseky:  Dutina ústní: vstřebávají se látky rozpustné především v tucích (včetně léků)  Žaludek: jeho resorpční plocha je malá (téměř celá sliznice je prostoupena žlázami, jejichž sekret odplavuje látky možné ke vstřebání). Vstřebává se zde třeba alkohol, ale ne voda.  Tenké střevo: jsou zde nejlepší podmínky pro vstřebávání (povrch střevní sliznice = 300 m 2, mikroklky, prokrvení, dlouhá doba kontaktu – i dny, rychlá obměna střevních buněk = 3-5 dní)

Vstřebávání sacharidů  Denní příjem sacharidů je od 200 – 500 g  Potrava obsahuje: -polysacharidy rostlinného původu (stravitelné škroby, prakticky nestravitelnou celulózu) -disacharidy (sacharóza = řepný cukr, laktóza = mléčný cukr)  Trávení sacharidů enzymy: 1.slinná a pankreatická alfa-amyláza (ze škrobů vznikají oligosacharidy) 2.izomaltáza, sacharáza, maltáza, laktáza membrány enterocytů (při dalším štěpení sacharidů se uvolňují monosacharidy = glukóza, galaktóza, fruktóza)  Vstřebávání monosacharidů: -aktivní transport v buňkách tenkého střeva -do tlustého střeva – přecházejí nerozštěpené polysacharidy (hrubá vláknina potravy = celulóza, hemicelulóza, lignin)

Vstřebávání bílkovin molekuly bílkovin potravy nejsou za běžných okolností vstřebávány (organismus by je pak rozpoznal jako cizí antigeny) při trávení musí být bílkoviny potravy rozloženy až na jednotlivé aminokyseliny v tenkém střevě jsou vstřebávány jen volné aminokyselinyv tenkém střevě jsou vstřebávány jen volné aminokyseliny (L- aminokyseliny aktivně a D-aminokyseliny pasivně difúzí) zhruba 65% trávených bílkovin pochází z potravy (= g), 10% z bílkovin obsažených v trávicích šťávách a 25% z uvolněných slizničních buněk malá část nestrávených bílkovin (až 15%) přechází do tlustého střeva – zde štěpeny bakteriemi

Enzymy trávicího traktu štěpící bílkoviny a nukleové kyseliny místo vznikuenzymsubstrát žaludekpepsin chymosin bílkoviny kasein mléka pankreastrypsin chymotrypsin karboxypeptidáza polypeptidy pankreasribonukleáza DNA-áza elastáza kolagenáza nukleotidy elastin kolagen tenké střevoenteropeptidáza aminopeptidáza dipeptidázy nukleázy trypsinogen polypeptidy dipeptidy nukleové kyseliny

Vstřebávání tuků 1.největší část lipidů přijímaných potravou tvoří triacylglyceroly 2.v žaludku – kyselé pH vede k oddělení tuků z tráveniny a jejich přechodu do olejové fáze = je lehčí než ostatní trávenina = je „nahoře“ v žaludeční trávenině = odchází ze žaludku do duodena nejpozději 3.pro efektivní trávení – je třeba vytvořit emulzi tuků v trávenině (díky žluči) = dochází ke zvětšení povrchu tukových částic = působení většího počtu molekul enzymů (lipáz) micel 4.do micel (jsou tvořeny žlučovými kyselinami) vstupují v tenkém střevě produkty trávení tuků (mastné kyseliny, cholesterol atd.) chylomikrony – ty do lymfatického řečiště. -micely s produkty trávení tuků jdou mezi zvlnění kartáčového lemu – zde uvolňují lipidové částečky, které procházejí přes buněčnou membránu do střevních buněk – kde enzymaticky zpracovány. Tvoří se chylomikrony – ty do lymfatického řečiště. -mastné kyseliny s krátkým řetězcem do krevních vlásečnic -mastné kyseliny s krátkým řetězcem – dobře rozpustné ve vodě – jdou přímo do krevních vlásečnic

Enzymy trávicího traktu štěpící lipidy místo vznikuenzymsubstrátkonečný produkt slinivka břišní pankreatická lipáza triacylglycerolydiacylglyceroly, monoacylglyceroly mastné kyseliny, glycerol fosfolipázyfosfolipidymastné kyseliny cholesterolesterázaastery cholesterolu s mastnými kyselinami volný cholesterol tenké střevostřevní lipázamonoacylglycerolyglycerol, mastné kyseliny

Vstřebávání vitamínů, minerálů a vody 1.vstřebávání vitamínů rozpustných v tucích (A, D, E, K) je závislé na současném vstřebávání lipidů 2.vstřebávání vitamínů rozpustných ve vodě – probíhá difúzí 3.vstřebávání vody a elektrolytů – především v horním úseku tenkého střeva -Na + - v tenkém i tlustém střevě aktivně vstřebáván -Ca 2+ - aktivně transportován především v tenkém střevě (je lépe vstřebáván z potravy obsahující bílkoviny) -železo – je vstřebáváno jen ve dvojmocné formě (Fe 2+ ) = trojmocné železo v potravě musí být redukováno na dvojmocné (vitamínem C v kyselém žaludečním prostředí)

Přeměna látek a energie Oxidace -reakce, při které reaguje sloučenina s kyslíkem, nebo ztrácí vodík nebo elektron -dochází k uvolnění energie -enzymy katalyzující tyto reakce = oxidoreduktázy průběh oxidačních dějů za přítomnosti O 2Aerobní procesy = jsou katalyzovány enzymy, kde jako akceptor vodíku je kyslík průběh oxidačních dějů za přítomnosti O 2 průběh oxidačních dějů bez přítomnosti O 2Anaerobní procesy = jsou katalyzovány enzymy, které nevyužívají kyslík jako akceptor vodíku průběh oxidačních dějů bez přítomnosti O 2

Respirační řetězec -Krebsův cyklus – probíhá v mitochondriích -jeho jednotlivé metabolické fragmenty stejně jako jeho enzymy jsou v těsném kontaktu s tzv. dýchacím řetězcem (elektron-transportním systémem) = systém oxidoredukčních přenašečů umístěných na vnitřní membráně mitochondrií Obr. č.18 a 19

Energetický ekvivalent, energetická bilance 1.Energetický ekvivalent (EE O2 ) = množství energie uvolněné při spotřebě 1 litru kyslíku -pro substráty sacharidové povahy = 20,9 kJ -pro lipidy = 18,0 kJ -pro proteiny = 19,0 kJ -při smíšené potravě (50-60% sacharidů, 15-20% proteinů a zbytek lipidů) = 21,1 kJ 2.Energetická bilance = spalné teplo = množství tepla uvolněného při spálení 1 g dané látky -pro sacharidy = 17 kJ -pro proteiny = 23 kJ fyzikální spalné teplo -pro lipidy = 38 kJ (fyziologické spalné teplo je nižší - například pro proteiny je asi 16,7 kJ)

Přeměna látek Katabolismus = děje, v jejichž důsledku vznikají štěpné produkty se současným výdejem energie Anabolismus = děje, při kterých vznikají nové látky (syntéza) se současnou spotřebou energie

Sacharidy -jsou nejsnáze přístupné k produkci energie v buňce -jsou součástí některých makromolekul (glykoproteinů, nukleových kyselin, glykolipidů atd.) -průběh jejich metabolismu má výrazný vliv na dynamiku ostatních metabolických procesů v organismu 1.Glykogen -je rezervní formou glukózy (celková rezerva v organismu je asi 300 g) -vyskytuje se prakticky v každé buňce -jeho množství závisí na přívodu sacharidů potravou -nejvíce je ho v játrech a svalech Obr. č.20 glykogen

2.Glukóza -glukóza (jedna z hexóz) je nejvíce zastoupena v krvi ze sacharidů -oligo- a polysacharidy se volně v krvi nevyskytují -její koncentrace v krvi je dána jejím příjmem v potravě, tvorbou a uvolňováním z glykogenu a čerpáním glukózy tkáněmi Regulace:  hladinu krevního cukru zvyšují  hladinu krevního cukru zvyšují: glukagon a adrenalin glykogenolýzou, růstový hormon až při opakovaných dávkách a současně dochází k poklesu glykogenu ve svalech, glukokortikoidy glukoneogenezí, tyroxin  inzulín  inzulín – snižuje krevní cukr – zvyšuje transport glukózy především do svalových a tukových buněk

3.Kyselina mléčná -je meziprodukt sacharidového metabolismu -její hromadění ve svalech je jednou z příčin svalové únavy -je dobře oxidována např. v srdečním svalu -Coriho cyklus = tvorba glukózy či glykogenu z kyseliny mléčné 4.Glukóza v moči -nachází se tam, pokud její koncentrace v krvi přesáhne 10 mmol.l -1 (= ledvinový práh pro glukózu) -její vylučování močí je spojeno se zvýšeným vylučování i vody

Lipidy v potravě je přibližně 20-30% tuku Význam tuků: -jsou součástí buněčných membrán -jsou vhodná rozpouštědla důležitých látek (vitamíny) -mají mechanicky protektivní účinek -ochraňují organismus před ztrátami tepla -jsou nezbytné pro vývoj organismu (nedokáže některé tvořit) 1.Hnědý tuk -je především u novorozence (mezi lopatkami) netřesová termogeneze -mitochondrie hnědého tuku oxidují mastné kyseliny prakticky bez tvorby ATP = chemická energie je téměř celá převedena na teplo = netřesová termogeneze

2.Tuky v plasmě Transportní formy lipidů: -chylomikrony -lipoproteiny (VLDL, LDL, HDL) -volné mastné kyseliny – jsou přenášeny do jater, myokardu a kosterního svalstva (zde jejich utilizace) 3.Steroidní látky -cholesterol (z něho vznikají steroidní hormony, podílí se na transportu tuků v organismu) -nadbytek cholesterolu – vylučován stolicí 4.Strukturní tuk - je vázaný na buňku = membrány buněk 5.Zásobní tuk - energetický a termogenetický význam, mechanická ochrana

Regulace:  aktivizaci tkáňové lipáza zajišťují: ACTH, TSH, růstový hormon, glukokortikoidy, glukagon, katecholaminy  útlum tkáňové lipázy zajišťuje inzulín Obr. č.21 mužský typ ukládání zásobního tuku ženský typ ukládání zásobního tuku

Proteiny tvoří základ struktury živých soustav Aminokyseliny (AMK): -z aminokyselin jsou utvořeny bílkoviny -v trávicím traktu jsou bílkoviny potravy štěpeny proteolytickými enzymy -neesenciální -neesenciální AMK – organismus si je umí vytvořit -esenciální -esenciální AMK (leucin, izoleucin, methionin, threonin, tryptofan, valin, fenylalanin, lyzin) – neumí organismus vytvořit = musí je přijímat potravou Obr. č.22 primární sekundární terciární kvarterní Struktura bílkovin

Regulace metabolismu proteinů:  glukokortikoidy – v játrech zvyšují tvorbu vlastních bílkovin, v ostatních orgánech ji tlumí  růstový hormon – podporuje tvorbu vlastních bílkovin  testosteron – podporuje tvorbu vlastních bílkovin  hormony štítné žlázy – mají proteoanabolický vliv

Fyziologie a výživa Aspekty výživy: 1.kvantitativní 2.kvalitativní Řízení příjmu potravy -centrum leží v hypotalamu -hormony:  leptin – je tvořen tukovou tkání – snižuje příjem potravy  ghrelin – tvořen především v žaludku – zvyšuje příjem potravy Obr. č.23 Příjem tekutin subjektivně – pocit „žízně“ centra pro regulaci množství a složení tekutin v těle – v hypotalamu

Jednotlivé složky potravy:  Sacharidy: měly by činit asi % energetického krytí denní spotřeby, podíl škrobovin (těstoviny, rýže, brambory) by měl být nepatrně vyšší  Proteiny: měly by pokrýt asi 15-20% energetické potřeby, živočišné bílkoviny mají úplnější spektrum aminokyselin (obsahují i esenciální aminokyseliny), doporučená denní dávka = 0,75-1 g.kg - 1 (v těhotenství, laktaci a růstu až 2,5 g.kg -1 )  Lipidy: tvoří asi 30% energetického krytí, jsou důležitou součástí všech buněčných struktur, nervových vláken (kyselina fosforečná), zásadní význam mají nenasycené mastné kyseliny o 18 uhlících (člověk je neumí syntetizovat) – jsou důležité k celkovému vývoji organismu  Minerály a stopové prvky: existují různá doporučení, pro jejich vstřebávání je však třeba fyziologicky funkční stav zažívacího traktu  Vitamíny: existuje možnost jak nedostatku tak i předávkování se vitamíny

Seznam publikací, ze kterých byly použity obrázky Obr. Č.1: Van De Graaff K.: Human Anatomy. The McGraw-Hill ISBN Obr. Č.18: Fox S.I.: Human Physiology. The McGraw-Hill ISBN Obr. Č.19: Fox S.I.: Human Physiology. The McGraw-Hill ISBN Obr. Č.20: Fox S.I.: Human Physiology. The McGraw-Hill ISBN Obr. Č.21: Schmidt R.F. et al.: Physiologie des Menschen. Springer-Verlag Berlin Heidelber ISBN Obr. Č.22: Mader S.S.: Human Biology. The McGraw-Hill ISBN Obr. Č.23: Bronský J. et al.: Československá Fyziologie 53/2004, 2. ISSN