Где всасываются углеводы. Всасывание углеводов. ·является источником глюкозы и галактозы для новорожденных

Глюкоза в организме выполняет роль топлива. Это главный источник энергии для клеток, и способность клеток функционировать нормально во многом определяется их способностью усваивать глюкозу. Она попадает в организм с пищей. Продукты питания расщепляются в желудочно-кишечном тракте до молекул, после чего глюкоза и некоторые другие продукты расщепления всасываются, а неусвоенные остатки (шлаки) выводятся с помощью выделительной системы.

Для того, чтобы глюкоза в организме усваивалась, некоторым клеткам нужен гормон поджелудочной железы – инсулин. Инсулин принято сравнивать с ключом, который открывает глюкозе дверь в клетку, и без которого она не сможет туда проникнуть. Если инсулина нет, большая часть глюкозы остается в крови в неусвоенном виде, а клетки при этом голодают и слабеют, а затем гибнут от голода. Такое состояние называется сахарным диабетом.

Часть клеток организма является инсулинонезависимыми. Это означает, что в них глюкоза усваивается напрямую, без инсулина. Из инсулинонезависимых клеток состоят ткани мозга, красных кровяных телец и мышц – вот почему при недостаточном поступлении глюкозы в организм (то есть при голоде) человек довольно скоро начинает испытывать затруднения с умственной деятельностью, становится анемичным и слабым.

Однако гораздо чаще современные люди сталкиваются не с недостатком, а с избыточным поступлением глюкозы в организм в результате переедания. Избыток глюкозы преобразуется в гликоген, своеобразный «консервный склад» клеточного питания. Большая часть гликогена хранится в печени, меньшая часть – в скелетных мышцах. Если человек длительно не принимает пищу, запускается процесс расщепления гликогена в печени и мышцах, и ткани получают необходимую глюкозу.

Если глюкозы в организме так много, что она уже не может быть использована ни на нужды тканей, ни утилизирована в гликогеновые депо, образуется жир. Жировая ткань также является «складом», но извлечь глюкозу из жира организму гораздо труднее, чем из гликогена, этот процесс сам требует энергии, вот почему похудеть так сложно. Если нужно расщепить жир, то желательно присутствие… правильно, глюкозы, для обеспечения энергозатрат.

Этим объясняется тот факт, что диеты для похудения должны включать в себя углеводы, но не любые, а трудноусваиваемые. Они расщепляются медленно, и глюкоза в организм попадает небольшими количествами, сразу используемыми на обеспечение нужд клеток. Легкоусваиваемые углеводы вбрасывают в кровь сразу чрезмерное количество глюкозы, ее так много, что она сразу подлежит утилизации в жировые депо. Таким образом, глюкоза в организме крайне необходима, но обеспечивать организм глюкозой необходимо разумно.

Переваривание бывает: 1). Внутриклеточное (в лизосомах); 2). Внеклеточное (в ЖКТ): а). полостное (дистантное); б). пристеночное (контактное).

Расщепление углеводов начинается в полости рта под действием амилазы слюны. Известны три вида амилаз, которые различаются главным образом по конечным

продуктам их ферментативного действия: α-амилаза, β-амилаза и γ-амилаза. α-Амилаза расщепляет в полисахаридах внутренние α-1,4-свя-зи, поэтому ее иногда называют эндоамилазой. Молекула α-амилазы содержит в своих активных центрах ионы Са2+, необходимые для ферментативной активности.

Под действием β-амилазы от крахмала отщепляется дисахарид мальтоза, т.е. β-амилаза является экзоамилазой. Она обнаружена у высших растений, где выполняет важную роль в мобилизации резервного (запасного) крахмала.

γ-Амилаза отщепляет один за другим глюкозные остатки от конца полигликозидной цепочки

Переваривание углеводов в ротовой полости (полостное)

В ротовой полости пища измельчается при пережѐвывании и смачивается слюной. Слюна состоит на 99% из воды и обычно имеет рН 6,8. В слюне присутствует эндогликозидаза α-амилаза(α-1,4-гликозидаза), расщепляющая в крахмале внутренние α-1,4-гликозидные связи с образованием крупных фрагментов - декстринов и небольшого количества мальтозы и изомальтозы.

Переваривание углеводов в желудке (полостное)

Действие амилазы слюны прекращается в кислой среде (рН <4) содержимого желудка, однако, внутри пищевого комка активность амилазы может некоторое время сохраняться.. Переваривание углеводов в тонком кишечнике (полостное и пристеночное)

В двенадцатиперстной кишке кислое содержимое желудка нейтрализуется соком поджелудочной железы (рН 7,5-8,0 за счет бикарбонатов). С соком поджелудочной железы в кишечник поступает панкреатическаяα-амилаза . Эта эндогликозидаза гидролизует внутренние α-1,4-гликозидные связи в крахмале и декстринах с образованием мальтозы, изомальтозы и олигосахаридов, содержащих 3-8 остатков глюкозы, связанных α-1,4- и α-1,6-гликозидными связями.

Переваривание мальтозы, изомальтозы и олигосахаридов происходит под действием специфических ферментов - экзогликозидаз, образующих ферментативные комплексы. Эти комплексы находятся на поверхности эпителиальных клеток тонкого кишечника и осуществляют пристеночное пищеварение:

Сахаразо-изомальтазный комплекс состоит из 2 пептидов, имеет доменное строение. Из первого пептида образован цитоплазматический, трансмембранный (фиксирует

комплекс на мембране энтероцитов) и связывающий домены и изомальтазная субъединица. Из второго - сахаразная субъединица. Сахаразнаясубъединица гидролизует α-1,2-гликозидные связи в сахарозе, изомальтазнаясубъединица - α-1,6-гликозидные связи в изомальтозе, α-1,4-гликозидные связи в мальтозе и мальтотриозе. Комплекса много в тощей кишке, меньше в проксимальной и дистальной частях кишечника.

Гликоамилазныйкомплекс , содержит две каталитические субъединицы, имеющие небольшие различия в субстратной специфичности. Гидролизует α-1,4-гликозидные связи в олигосахаридах (с восстанавливающего конца) и в мальтозе. Наибольшая активность в нижних отделах тонкого кишечника.

β-Гликозидазныйкомплекс(лактаза) гликопротеин, гидролизует β-1,4-гликозидные связи в лактозе. Активность лактазы зависит от возраста. У плода она особенно повышена в поздние сроки беременности и сохраняется на высоком уровне до 5-7-летнего возраста. Затем активность лактазы снижается, составляя у взрослых 10% от уровня активности, характерного для детей.

Переваривание углеводов заканчивается образованием моносахаридов – в основном глюкозы, меньше образуется фруктозы и галактозы, еще меньше – маннозы, ксилозы и арабинозы.

Всасывание углеводов

Моносахариды всасываются эпителиальными клетками тощей и подвздошной кишок. Транспорт моносахаридов в клетки слизистой оболочки кишечника может осуществляться путѐм диффузии (рибоза, ксилоза, арабиноза), облегчѐнной диффузии с помощью белков переносчиков (фруктоза, галактоза, глюкоза), и путем активного транспорта (галактоза, глюкоза). Активный транспорт галактозы и глюкозы из просвета кишечника в энтероцит осуществляется симпортом с Na+. Через белок-переносчик Na+ двигается по градиенту своей концентрации и переносит с собой углеводы против их градиента концентраций. Градиент концентрации Na+ создаѐтся Nа+/К+-АТФ-азой.

При низкой концентрации глюкозы в просвете кишечника она транспортируется в энтероцит только активным транспортом, при высокой концентрации - активным транспортом и облегчѐнной диффузией. Скорость всасывания: галактоза > глюкоза > фруктоза > другие моносахариды. Моносахариды выходят из энтероцитов в направлении кровеносного капилляра с помощью облегченной диффузии через белки-переносчики. Расщепление углеводов начинается в полости рта под действием амилазы слюны.

Судьба всосавшихся моносахаридов. Более 90% всосавшихся моносахаридов (главным образом глюкоза) через капилляры кишечных ворсинок попадает в кровеносную систему и с током крови через воротную вену доставляется, прежде всего, в печень. Остальное количество моносахаридов поступает по лимфатическим путям в венозную систему. В печени значительная часть всосавшейся глюкозы превращается в гликоген, который откладывается в печеночных клетках в форме своеобразных, видимых под микроскопом блестящих гранул. При избыточном поступлении глюкозы часть ее превращается в жир.

Всасывание углеводов происходит в основном в тонкой кишке и осуществляется в форме моносахаридов. С наибольшей скоростью всасываются гексозы, в их числе глю­коза и галактоза; пентозы всасываются медленнее. Всасывание глюкозы и галактозы является результатом их активного транспорта через апикальные мембраны кишечных эпителиоцитов. Последние обладают высокой избирательностью по отношению к раз­личным углеводам. Транспорт моносахаридов, образующихся при гидролизе олигосаха-ридов, осуществляется обычно с большей скоростью, .чем всасывание моносахаридов, введенных в просвет кишки. Всасывание глюкозы (и некоторых других мрносахаридов) активируется транспортом ионов Na"^ через апикальные мембраны кишечных эпителио­цитов (глюкоза без ионов Na 4 " транспортируется через мембрану в 100 раз медленнее, а против градиента концентрации транспорт глюкозы в этом случае прекращается), что объясняется общностью их переносчиков.

Глюкоза аккумулируется в кишечных эпителиоцитах. Последующий транспорт из них глюкозы в межклеточную жидкость и кровь через базальные и латеральные мембра­ны происходит пассивно, по градиенту концентрации (не исключается возможность и активного транспорта).

Всасывание углеводов тонкой кишкой усиливается некоторыми аминокислотами, резко тормозится ингибиторами тканевого дыхания, а следовательно, при дефиците АТФ.

Всасывание разных моносахаридов в различных отделах тонкой кишки происходит с неодинаковой скоростью и зависит от гидролиза Сахаров, концентрации образовав­шихся мономеров, а также присутствия других питательных веществ, а также от особен-. ностей транспортных систем кишечных эпителиоцитов. Так, скорость всасывания глю­козы в тощей кишке человека в 3 раза выше, чем в подвздошной"кишке. На всасывание Сахаров влияют диета, многие факторы внешней среды. Это указывает на существование сложной нервной и гуморальной регуляции всасывания углеводов. Многими исследова­ниями доказано изменение их всасывания под влиянием коры и подкорковых структур головного мозга, его ствола и спинного мозга. Согласно большинству экспериментальных данных, парасимпатические влияния усиливают, а симпатические - тормозят всасыва­ние углеводов.

В регуляции всасывания углеводов в тонкой кишке большое участие принимают железы внутренней секреции. Всасывание глюкозы усиливается гормонами надпочечни­ков, гипофиза, щитовидной и поджелудочной желез. Усиливают всасывание глюкозы также серотонин, ацетилхолин. Гистамин несколько замедляет этот процесс, соматостатин значительно тормозит всасывание глюкозы. Регуляторные воздействия на всасы­вание глюкозы проявляются и в действии физиологически активных веществ на раз­личные механизмы ее транспорта, включая движемйе"рорсинок, активность переносчиков и внутриклеточного метаболизма, проницаемость;"уровень местного кровотока.

Всосавшиеся в кишечнике моносахариды подсистеме воротной вены поступают с кро-вотоком в печень. Здесь значительная их часть задерживается и превращается в глико­ген. Часть глюкозы попадает в общий кровоток и разносится по всему организму, исполь-зуясь как основной энергетический материал. Некоторая часть глюкозы превращается в триглицериды и откладывается в жировых депо. Регуляция соотношения всасывания глюкозы, синтеза гликогена в печени, его распада с высвобождением глюкозы и потреб­ления ее тканями обеспечивает относительно постоянную концентрацию глюкозы в цир­кулирующей крови.

Углеводы усваиваются в виде моносахаридов. Однако не все углеводы могут расщепляться до моносахаридов в пищеварительном канале человека. С позиций пищеварения углеводы деляг на неусваиваемые (негликеми- ческие) и усваиваемые (гликемические).

К неусваиваемым , или пепереваримым , углеводам относятся:

• полисахариды - клетчатка (целлюлоза), гемицеллюлоза, пектиновые вещества, инулин;
• олигосахариды (ФОС, ГОС), в том числе олигосахариды молока;
• дисахариды - изомер лактозы лактулоза, поскольку она не расщепляется кишечной лактазой.

В организме человека нет ферментов, гидролизующих гликозидные связи этих углеводов, поэтому они не являются источниками энергии, а выполняют другие функции.

• Большинство непереваримых углеводов - полисахариды с большим числом полярных групп, благодаря чему они адсорбируют шлаки, токсины и яды организма.
• Пенереваримые полисахариды обладают волокнистой структурой, которая раздражающе действует на стенки пищеварительного канала и тем самым повышает секрецию пищеварительных соков.
• Непереваримые углеводы улучшают перистальтику кишечника.
• Сравнительно недавно доказана еще одна важнейшая функция непереваримых углеводов - пребиотическая. Термин «пребиотики », т.е. буквально предшествующие, способствующие развитию микроорганизмов (в данном случае кишечника), был предложен в 1965 г. исследователями Лилли и Стилвелом. Установлено, что если непереваримые углеводы присутствуют в кишечнике, то они используются полезной микрофлорой (бифидо- и молочнокислыми бактериями) как источник питания, а ее рост и развитие значительно улучшаются.

Деградация непереваримых углеводов под действием кишечной микрофлоры протекает с образованием низкомолекулярных жирных кислот (короткоцепочечных) и сопровождается снижением pH толстого кишечника. При этом отмечается улучшение всасывания минеральных веществ, в частности Са и Mg. Возможно, низшие жирные кислоты расщепляют фитиновую кислоту, связывающую минералы, и повышают растворимость минералов в кишечнике, возможно, способствуют синтезу белков - переносчиков минеральных элементов.

По мнению ряда авторов, суммарный эффект, оказываемый короткоцепочечными кислотами (в основном молочной и масляной) на развитие самих микроорганизмов и процессы обновления клеток толстого кишечника, заключается в снижениии риска злокачественных образований толстого кишечника.

Положительная роль кишечной микрофлоры доказана в метаболизме и детоксикации экзогенных и эндогенных соединений, в формировании местного и общего иммунного ответа организма . Именно поэтому клетчатка и другие непереваримые углеводы входят в число важных нутриентов, поступление которых физиологически обосновано и регламентируется Министерством здравоохранения РФ.

Полезные функции непереваримых углеводов получили большой отклик в различной научно-популярной литературе, где пребиотики называют: некрахмальные полисахариды , пищевые волокна , балластные вещества , что не всегда вполне корректно, поскольку в эту группу входят и низкомолекулярные олигосахариды и дисахарид лактулоза. Причем два последних вида пребиотиков, содержащиеся в молоке, имеют большое значение в питании детей и особенно детей первого года жизни. В клинических испытаниях доказано положительное влияние ФОС и ГОС на увеличение численности молочнокислых и бифидобактерий при одновременном уменьшении количества патогенных микроорганизмов кишечника. Это служит хорошим основанием для введения олигосахаридов и дисахарида лактулозы в состав смесей - заменителей женского молока.

К усваиваемым углеводам относят моносахариды, дисахариды и крахмал. Моносахариды всасываются в тонком кишечнике без предварительных изменений. В дисахаридах гидролизуется лишь одна связь, а затем также происходит их всасывание. Именно поэтому моно- и дисахариды считают легко усваиваемыми компонентами пищи. В молекулах полисахаридов требуется гидролизовать сотни и тысячи гликозидных связей, но в этом их большое преимущество. В результате гидролиз полисахаридов происходит не одномоментно и обеспечивает организм постепенно поступающими углеводами без большой нагрузки для работы внутренних органов.

В целом переваривание углеводов происходит в последовательности, указанной в табл. 10.4.

Таблица 10.4

Переваривание и всасывание углеводов

Таковы традиционные представления о переваривании углеводов в желудочно-кишечном канале. Сравнительно недавно установлено, что продукты могут содержать крахмал, устойчивый к ферментативному действию. Такие формы крахмала называют резистентными. Они устойчивы к действию амилолитических ферментов тонкого кишечника и, значит, в нерасщепленном или частично нерасщенленном виде минуют его и поступают в толстый кишечник.

Завершающий этап распада резистентных форм крахмала проходит в толстом кишечнике под действием местной микрофлоры подобно тому, как деградируют другие непереваримые углеводы. Следовательно, резистентные формы крахмала закономерно считать пребиотическим компонентом углеводов.

Образование резистентных форм крахмала обусловлено следующими причинами (табл. 10.5).

Таблица 10.5

Причины образования резистентных форм крахмала

	Результат
Физико-химические свойства крахмала	Большое количество полярных ОН-групп, благодаря которым возникают нативные комплексы с различными компонентами клетки: непереваримыми волокнами, растительными белками и другими биополимерами
Texi юлогическая и кулинарная обработка	Гидратация и желатинизация крахмала во многих технологических процессах завершается ретроградацией. В результате вновь образуются крахмальные зерна, которые хуже атакуются ферментами. Причем в большей степени это характерно для продуктов с высоким содержанием амилозы
Химическая модификация	Изменение структурных особенностей крахмала снижает скорость образования фсрмент-субстратного комплекса «крахмал-амилаза», что уменьшает скорость реакции в целом

Поскольку это достаточно новая область исследования при переваривании углеводов, го сведения о содержании резистентных форм крахмала имеются лишь для отдельных продуктов (табл. 10.6).

Таблица 10.6

Для количественной характеристики усваиваемости углеводов введено понятие гликемического индекса.

Гликемический индекс - увеличение концентрации глюкозы в крови после приема исследуемого продукта по отношению к стандартному продукту.

Более доступно гликемический индекс можно представить как скорость, с которой глюкоза после приема определенного продукта поступает в кровь. В зависимости от используемого метода определения гликемического индекса стандартным продуктом может быть пшеничный хлеб или глюкоза, что обязательно указывают в результатах исследования.

Ниже приведены гликемические индексы некоторых продуктов (табл. 10.7) 1 . За стандарт в данном случае принят гликемический индекс белого хлеба, равный 100%.

Таблица 10.7

Гликемические индексы некоторых продуктов питания

Эти данные значительно меняют устоявшееся мнение об усваиваемости углеводов и влиянии продуктов на уровень сахара в крови. Например, скорость поступления глюкозы из белого хлеба выше, чем из сахара (сахарозы), так как гликемический индекс белого хлеба равен 100%, а гликемический индекс сахара - 87%. В целом это также противоречит традиционному представлению о скорости усвоения моно-, ди- и полисахаридов. Ведь сахароза - дисахарид, а белый хлеб содержит полисахарид крахмал.

Гликемический индекс делят на низкий (от 10 до 40), средний (от 40 до 70) и высокий (более 70).

Таким образом, на усваиваемость углеводов влияет не только величина их молекул, но и другие факторы (табл. 10.8).

Таблица 10.8

Факторы, влияющие на усваиваемость углеводов

Наличие пищевых волокон ограничивает доступ ферментов к крахмалу	Продукты с высоким содержанием непериваримых волокон отличаются невысоким гликемическим индексом (яблоки - 52, чечевица - 38, соевые бобы - 23)
Степень разрушения клеточных структур, кулинарная и тепловая обработка увеличивают доступность крахмала для ферментов	Эффект многих продуктов, содержащих крахмал (кукурузные хлопья, пюре, запеченый картофель), после измельчения и различной тепловой обработки выше, чем эффект сахара
Другие нутриенты (белки, жиры) уменьшают скорость поступления глюкозы	Несмотря на наличие добавленного сахара, мороженое и йогурт отличаются относительно низким гликемическии индексом
Температура продукта	При понижении температуры атакусмость крахмала ферментами снижается из-за его ретроградации

1 Конь И. Я. Указ. соч.

Сведения о непереваримых углеводах, резистентных формах крахмала и гликемических индексах следует учитывать при разработке различных функциональных продуктов: диетических, детских, для спортивного питания и др.

• Конь И. Я. Углеводы: новые взгляды на их физиологические функции и роль в питании //Вопросы детской диетологии. 2005. № 1. С. 18-25.
• Конь И. Я. Указ. соч.

Процесс всасывания углеводов оказывает сильное влияние на текущий уровень сахара в крови. Если за короткий промежуток времени человек употребил в пищу много углеводов, этот уровень может сильно подняться вверх. Скорость всасывания углеводов сильно зависит от их типа.

Моносахариды сразу всасываются в кровь, данный процесс начинается уже в ротовой полости, при этом показатель сахара в крови резко повышается уже через 3-5 минут после приема пищи, поэтому они называются быстроусвояемыми. К таковым относятся чистый сахар, глюкоза (особенно в растворах), фруктоза, мальтоза в чистом виде. Их еще называют «моментальный» сахар.

Все остальные разновидности углеводов расщепляются под действием ферментов (перевариваются) в организме до моносахаридов, которые всасываются в кровь, достигают печени, где и превращаются в гликоген. Скорость этого процесса разная и зависит от многих факторов.

В некоторых продуктах содержатся и сахар, и глюкоза, и фруктоза - это варенье, мед, фруктовое пюре и пр. В таком виде эти углеводы начинают действовать через 10-15 минут после приема пищи, сначала быстро всасывается глюкоза, затем - фруктоза (в 2 раза медленнее). Продукт обычно перерабатывается в желудке и кишечнике за 1-2 часа. Эти углеводы также относят к быстроусвояемым, или содержащим «быстрый» сахар.

При употреблении 10 г простых, или быстрых, углеводов уровень сахара в крови быстро повышается на 1,7 ммоль/л.

Продукты, содержащие «моментальный» и «быстрый» сахар, необходимо исключить из рациона больных, не получающих медикаментозной терапии, и ограничить в рационе других категорий больных сахарным диабетом. Необходимость в их приеме возникает в случае развития гипогликемии (снижение уровня сахара в крови). При регистрации низкого содержания сахара в крови (менее 3,5-4,0 ммоль/л) рекомендуется немедленный прием легкоусвояемых углеводов. К таким продуктам относятся сладкие напитки, например фруктовые соки или теплый чай с 3 ложечками сахара.

Сложные углеводы, такие как, например, крахмал, всасываются на протяжении всего тонкого кишечника, что приводит к постепенному всасыванию образовавшихся моносахаридов. Уровень сахара начинает повышаться не ранее чем через 20-30 минут после приема пищи и носит более плавный характер. Поэтому эти углеводы называют медленноусвояемыми, или содержащими «медленный» сахар, и они рекомендуются в качестве основных углеводных продуктов людям, живущим с диабетом. Большим содержанием крахмала отличаются зерна пшеницы, ржи, ячменя, рисовые зерна, кукуруза, клубни картофеля.

Но не только тип углевода влияет на его всасывание. На усвоение углеводной пищи влияют еще множество дополнительных факторов:

• скорость прохождения пищи по желудочно-кишечному тракту (при быстром прохождении пищи углеводы не успевают всасываться);
• скорость приема пищи (чем медленнее прием пищи, тем медленнее и плавнее повышается показатель сахара в крови);
• форма принимаемой пищи (в жидком виде все элементы всасываются быстро и полностью), В твердой форме, а особенно при существенном содержании в пище балластных веществ, всасывание происходит медленнее, то есть от вишневого сока гликемия поднимется быстрее и выше, чем от вишни;
• температура пищи (в теплом и горячем виде усваивание происходит быстрее, чем в холодном);
• содержание клетчатки (чем оно выше, тем медленнее происходит всасывание);
• содержание жира (при употреблении жирных продуктов всасывание углеводной пищи происходит медленнее).

Факторы, замедляющие всасывание, называют пролонгаторами всасывания:

• твердое, волокнистое и прохладное для диабетика предпочтительнее жидкого, кашицеобразного и горячего;
• углеводы из обезжиренных продуктов всасываются быстрее, но жиры нельзя рекомендовать в качестве пролонгаторов всасывания, особенно при диабете II типа;
• чем медленнее принимают пищу, тем медленнее и плавнее повышается уровень сахара в крови.

К наиболее изученным и полезным факторам, замедляющим всасывание углеводной пищи, относят пищевые волокна (клетчатка, балластные вещества), которые поступают в организм именно с растительной (углеводной) пищей.