Andraž Stožer1, Jurij Dolenšek2, Marjan Rupnik3
Fiziologija prebavne cevi, 2. del
Gastrointestinal Physiology, Part 2
IZVLEČEK
KLJUČNE BESEDE: fiziologija prebavne cevi, prebava, absorpcija, sekrecija, hranila, elektroliti, vitamini, minerali, voda
Asimilacija hranil, vitaminov in mineralov ter absorpcija vode in elektrolitov igrata pomembno vlogo pri ohranjanju življenja. Pomembnosti omenjenih nalog prebavne cevi pa se tako bolnik kot tudi zdravnik žal pogosto zavesta šele ob bolezni. Mehanska in encimska razgradnja hrane do njenih osnovnih gradnikov (prebava) se začne v ustni votlini in nadaljuje vzdolž prebavne cevi do tankega črevesa. Nasprotno se absorpcija razgrajenih hranil v znatni meri prične šele kasneje vzdolž prebavne cevi, v tankem črevesu. Tam se asimilacija hranil v naj -večji meri tudi dokonča. V debelem črevesu, v katerega se zliva vsebina iz tankega črevesa, se privzame preostanek potrebne vode in elektrolitov. Omenjena razgradnja do osnovnih gradnikov je skupna vsem hranilom in je nujna za zagotovitev topnosti nekaterih gradnikov v vodnem okolju svetline prebavil, znotrajceličnega prostora in plazme, predvsem pa za transport vseh gradnikov preko epitelija prebavne cevi. Mehanizmi razgradnje in transepitelijskega transporta se zaradi velikih razlik v kemijski strukturi posameznih hranil med seboj razlikujejo.
ABSTRACT_ 391
KEY WORDS: Gastrointestinal physiology, digestion, absorption, secretion, nutrients, electrolytes, vitamins, minerals, water
Nutrient, vitamin and mineral assimilation, along with water and electrolyte absorption, plays an important role in sustaining life. Unfortunately, all too often, a disease points out the importance of these processes to the patient and his doctor. Mechanical and enzymatic degradation of food to its basic constituents (digestion) begins in the oral cavity and is continued along the gastrointestinal tract, all the way down to the small intestine and within it. Here, the majority of nutrients, electrolytes, minerals, vitamins, and water are absorbed. Colon then typically fine-tunes the amount of water and electrolytes to be absorbed/excreted. The abovementioned digestive degradation to smaller molecular particles is common to all major nutrients and necessary to ensure their solubility in the watery milieu of lumen, intracellular space and plasma and, most importantly, to make them cross the intestinal epithelial barrier. Due to differences in chemical composition across different groups of nutrients, the mechanisms of their intraluminal breakdown and transepithelial transport differ.
1	Asist. Andraž Stožer, dr. med., Inštitut za fiziologijo, Medicinska fakulteta, Univerza v Mariboru, Slomškov trg 15, 2000 Maribor; stozera @gmail.com
2	Asist. dr. Jurij Dolenšek, univ. dipl. biol., Inštitut za fiziologijo, Medicinska fakulteta, Univerza v Mariboru, Slomškov trg 15, 2000 Maribor
3	Red. prof. dr. Marjan Rupnik, univ. dipl. biol., Inštitut za fiziologijo, Medicinska fakulteta, Univerza v Mariboru, Slomškov trg 15, 2000 Maribor
UVOD
Pričujoče besedilo je drugi del pregleda fiziologije prebave in nadaljuje poslanstvo, zapisano v prvem delu.
V tem delu se podrobno ukvarjamo z asimilacijo posameznih skupin hranil, z absorp -cijo vode, vitaminov, mineralov in elektrolitov in s sekrecijsko funkcijo črevesa.
PREBAVA IN ABSORPCIJA OGLJIKOVIH HIDRATOV
Ogljikovi hidrati v hrani so monosaharidi (mo-nomeri), oligosaharidi (kratki polimeri iz 2 do 9 monosaharidov) in polisaharidi (dolgi polimeri iz 10 ali več monosaharidov1). Človek v zahodnem svetu zaužije dnevno povprečno 300-400 g ogljikovih hidratov, ki v metabo-lizmu navržejo 5170-6890kJ (1230-1640kcal) energije in s tem pokrijejo dobro polovico energijskih potreb. 60 %2 prispeva rastlinski skladiščni polisaharid škrob, ki je kombinacija amiloze in amilopektina. Živalskega skladiščnega polisaharida glikogena je v hrani
_ v primerjavi z ostalimi ogljikovimi hidrati zelo
392 malo (<1%). 30% ogljikovih hidratov vhrani predstavlja disaharid saharoza, 10 % disaha-rid laktoza. Nekaj prispevata tudi monosaha-rida fruktoza in glukoza. S hrano, predvsem sadjem, zelenjavo in žitaricami, zaužijemo veliko neprebavljivih ogljikovih hidratov, predvsem celuloze in pektinov. Prištevamo jih med vlaknine oziroma balastne snovi, ki zaradi večje polnitve želodca prej privedejo do občutka sitosti, v tankem črevesu upočas-njujejo absorpcijo glukoze in holesterola, v debelem črevesu pa povečujejo volumen blata in raztegnitev stene debelega črevesa, kar pospeši peristaltiko le-tega in skrajša čas prehoda in kontaktni čas blata (in v njem pri -sotnih toksinov in kancerogenov) z epitelijem.
Zmanjšan vnos vlaknin je povezan z zaprt -jem, divertikulozo in karcinomom debelega črevesa.
Med vlakninami najdemo tudi molekule, ki niso ogljikovi hidrati, predvsem aromatske polimere lignine. Pektine v veliki meri razgradijo encimi intestinalne flore, v manjši meri
tudi celulozo, ligninov pa ne. V tankem črevesu se absorbirajo monosaharidi, zaenkrat ni dokazov, da bi se lahko kjerkoli vzdolž prebavnega trakta absorbirali di- ali polisaharidi, prav tako ne poteka absorbcija monosahari-dov v kolonu. Prebava ogljikovih hidratov poteka v dveh korakih. Prvi je intraluminal-na hidroliza polisaharidov z encimi iz sline in soka trebušne slinavke do oligosaharidov, drugi pa t. i. membranska prebava le-teh do monosaharidov z oligosaharidazami ščetka-stega obrobka vilusnih enterocitov. Zaradi stalnega luščenja celic prebavnega epitelija je nekaj oligosaharidazne aktivnosti prisotne tudi v svetlini.
Acinarne celice ustnih žlez slinavk in eksokrinega dela trebušne slinavke tvorijo in izločajo a-amilaze v aktivni obliki z največjo aktivnostjo v območju pH med 6,7 in 6,9. a-amilaze so endoencimi, ki hidrolitično cepijo notranje glikozidne vezi a-1,4, ne pa a-1,6, končnih a-1,4 in tistih vezi a-1,4, ki so ob razvejitvah polisaharidne molekule. Tako sta produkta hidrolize amiloze maltoza in maltotrioza, produkta hidrolize amilopektina pa maltotrioza in a-mejni dekstrini (slika 1). Ti se ne morejo absorbirati. Ker a-amilaza ne cepi končnih glikozidnih vezi a-1,4, glukoza ni produkt intraluminalne prebave škroba. Pri zdravih odraslih začetna prebava škroba v us -tih največkrat nima fiziološko pomembne vloge, a-amilazo iz sline inaktivira nizek pH v želodcu, pred to inaktivacijo pa jo delno ščiti tvorba kompleksov z oligosaharidi. Ob dol -gotrajnem žvečenju hrane v ustih, in če je himus voluminozen in se nalaga v fundusu želodca (kar v veliki meri prepreči njeno inak -tivacijo), pa lahko amilaza iz sline razgradi tudi do polovico zaužitega škroba. Amilaza trebušne slinavke dokonča prebavo škroba v svetlini tankega črevesa.
V plazmalemi ščetkastega obrobka človeš -kih vilusnih enterocitov se nahajajo štiri vrste membranskih oligosaharidaz, katerih katalitične domene so obrnjene proti svetli -ni črevesa: laktaza, glukoamilaza (maltaza) in saharaza-izomaltaza, slednji dve nastopata v molekularno povezani obliki. Laktaza cepi
1	Različni viri različno postavljajo mejo med oligo- in polisaharadi (10, 20, 200).
2	Masni in energijski delež sta praktično enaka.
393
Slika 1. Prebava in absorpcija ogljikovih hidratov. a-amilaze hidrolitično cepijo notranje a-1,4-glikozidne vezi. Produkta hidrolize ami-loze sta maltoza in maltotrioza, produkta hidrolize amilopektina pa maltotrioza in a-mejni dekstrini. V plazmalemi enterocitov so lak -taza, glukoamilaza (maltaza) in saharaza-izomaltaza, slednji dve v molekularno povezani obliki. Laktaza cepi laktozo do glukoze in galaktoze. Preostali trije encimi hidrolizirajo končne a-l,4-glikozidne vezi v maltozi, maltotriozi in a-mejnih dekstrinih. Poleg tega maltaza cepi tudi a-l,4-glikozidne vezi v nerazvejanih oligosaharidih iz največ 9 monomerov, saharaza razgradi saharozo na gluko -zo in fruktozo, izomaltazna podenota kompleksa saharaza-izomaltaza pa edina cepi a-l,6-vezi a-mejnih dekstrinov. Glukoza in galak-toza se preneseta preko apikalne plazmaleme sekundarno aktivno preko SGLU, fruktoza pa preide apikalno plazmalemo s pospešeno difuzijo skozi GLUT5. Preko bazolateralne membrane se prenašajo vsi trije monomeri s pospešeno difuzijo preko GLUT2, fruktoza tudi preko GLUT5. Nizko koncentracijo Na+ znotrajcelično zagotavlja bazolateralna Na+/K+ ATPaza. ATPaza - adenozin trifosfataza, GLUT2 -glukozni prenašalec tipa 2, GLUT5- glukozni prenašalec tipa 5, SGLU - Na+/glukozni prenašalec tipa 1.
laktozo do glukoze in galaktoze. Preostali trije encimi cepijo širši spekter substratov. Vsi hidrolizirajo končne a-1,4-glikozidne vezi v maltozi, maltotriozi in a-mejnih dekstrinih. Poleg tega ima vsak od njih vsaj še eno dodatno aktivnost. Maltaza cepi tudi a-1,4-gliko -zidne vezi v nerazvejanih oligosaharidih iz
največ 9 monomerov, ne more pa cepiti saha -roze in laktoze. Saharaza razgradi saharozo na glukozo in fruktozo, izomaltazna podeno-ta kompleksa saharaza-izomaltaza pa edina cepi a-1,6-vezi a-mejnih dekstrinov (slika 1). Hitrost cepitve maltaze in saharaze-izomal -taze je veliko večja kot je največja hitrost priv -
394
zema nastalih produktov, tako da je privzem monomerov hitrost omejujoč korak. Aktivnost laktaze je v primerjavi z ostalimi oligosaha-ridazami veliko manjša in hitrost omejujoč korak pri prebavi in absorpciji laktoze je njena hidrolitična razgradnja. Aktivnost oligo-saharidaz je največja v proksimalnem jejunu-mu (predel okrog Treitzovega ligamenta), tu je največja tudi stopnja aktivnega transporta glukoze.
Na aktivnost oligosaharidaz vplivajo pre-hranski in razvojni dejavniki. Pri številnih nebelskih etničnih skupinah in pri večini živalskih vrst aktivnost laktaze po prenehanju dojenja močno upade. Aktivnost ostalih oligosaharidaz se po koncu dojenja ne zmanjša. Dolgotrajno povečan vnos saharoze vpliva na povečanje aktivnosti saharaze in stradanje močno zmanjša aktivnost saharaze, veliko bolj kot aktivnost laktaze. Aktivnost laktaze je zelo občutljiva na delovanje dejavnikov, ki poškodujejo sluznico (npr. virusni enteritis) in si opomore počasneje od aktivnosti ostalih oli-gosaharidaz.
Pri ljudeh z zmanjšano aktivnostjo laktaze se po zaužitju virov laktoze (npr. mleka) lahko pojavijo driska, krči, flatulenca. Pojavnost naštetih simptomov je poleg stopnje aktivnosti laktaze odvisna tudi od hitrosti praznjenja želodca, časa prehoda skozi tanko črevo in predvsem od sposobnosti flore za presnovo laktoze do kratko-verižnih maščobnih kislin, CO2 in H2. Zmanjšanje količine mleka in mlečnih izdelkov v prehrani ali uživanje izdelkov, predhodno tretiranih s ko -mercialnimi pripravki laktaze, sta uspešna preventivna pristopa.
Trije monosaharidni produkti intralu-minalne in membranske prebave ogljikovih hidratov, glukoza, fruktoza in galaktoza, se absorbirajo preko vilusnih enterocitov v dveh korakih. V prvem preidejo apikalno, v drugem bazolateralno plazmalemo enterocita. Gluko -za in galaktoza se preneseta preko apikalne plazmaleme sekundarno aktivno z elektroge -nim Na+/ glukoznim prenašalcem tipa 1 (angl. sodiumglucose transporter type 1, SGLT1), ki hkrati prenese v celico eno molekulo mono -saharida in dva kationa Na+ (slika 1).
Mutacije, ki imajo za posledico spremembo aminokislin v SGLT1 in s tem zmanjšano sposobnost transporta, vodijo v klinično sliko malabsorpcije glukoze in galaktoze (zadnja se
veže na SGLT1 skoraj enako dobro kot glukoza) (1-3). Bolniki po zaužitju ogljikovih hidratov, ki so vir glukoze ali galaktoze, razvijejo drisko. Driska je posledica neuspešne absorpcije natrija in vode, ki je delno vezana na absorpcijo obeh monosaharidov, prav tako pa osmotskega učinka neabsorbiranih monosaharidov. Pri teh bolnikih običajno ni prisotna glukozurija, saj reabsorbcija glukoze v proksimalnih tubu-lih poteka s SGLT1 in tudi s SGLT2, zadnji reši funkcijo reabsorbcije filtrirane glukoze in galak-toze v ledvicah.
Za vsak ion Na+ obstaja preko apikalne plazmaleme razlika v električnem potencialu približno 40 mV in razlika v kemičnem potencialu približno 60mV. Prenašalec SGLT1 tako lahko prenaša glukozo proti približno dvatisočkratnemu koncentracijskemu gradientu.3 Njegova hitrost prenašanja je pri 37 °C okrog 1000 molekul glukoze ali galaktoze na sekundo na prenašalec! Energijo za ta transport posredno zagotavlja bazolateralna Na+/K+ ATPaza. Po tej poti se z vsakim molom glu -koze (180 g) absorbirata 2 mola Na+, absorpcija slednjih ustvarja lumensko negativen transepitelijski potencial, ki ključno prispeva k temu, da se hkrati absorbirata tudi 2 mola Cl-, po ob- in skozicelični poti. Z glukozo sklopljena absorpcija Na+ pa povzroča absorp -cijo znatnih količin vode. Del vode se absorbira ob-, del skozicelično. Pri slednji morda sodeluje tudi sam SGLT1, ki lahko deluje kot kanal za vodo in kot kotransporter za vodo, Na+ in glukozo, v stehiometrijskem razmer -ju 264:2:1. Samo s kotransportom bi se tako lahko z vsakim molom absorbirane glukoze absorbiralo nekaj manj kot 5l vode4 (4).
Oralna rehidracijska raztopina (npr. 75 mM glukoza, 75 mM NaCl, kalijev citrat do skupne osmolarnosti 245 mOsm) omogoča uspešno rehidracijo bolnikov s sekrecijsko drisko, pov -zročeno z bakterijskimi eksotoksini ali nefizio -loškim izločanjem nekaterih hormonov, ki uravnavajo transepitelijski transport elektroli -tov in vode, saj pri teh stanjih z nutrienti sklop -ljen transport NaCl in vode ni prizadet (5).
Fruktoza preide apikalno plazmalemo s pospešeno difuzijo skozi glukozni prenašalec tipa 5, (angl. glucose transporter type 5, GLUT5), kljub temu je absorpcija fruktoze zelo učinkovita zaradi svoje zelo nizke kon -centracije v plazmi (okrog 0,3 mM) (slika 1).
Preko bazolateralne membrane se prenašajo vsi trije monomeri s pospešeno difuzijo preko glukoznega prenašalca tipa 2 (angl. glucose transporter type 2, GLUT2), fruktoza tudi preko GLUT5 (slika 1). Del v enterocit privzete glukoze se lahko po fosforilaciji do glukoza-6-fosfata prenese z glukoza-6-fosfat translokazo v endoplazmatski retikulum (ER), kjer se defosforilira z glukoza-6-fosfatazo (zadnji encim glukoneogeneze, potreben za sprostitev proste glukoze, prisoten v ER celic jeter, ledvic in črevesa). Znotraj veziklov, ki se odcepljajo od ER, se prenese do bazolateral-ne plazmaleme in z eksocitozo sprosti v zu -najceličnino. Povišana koncentracija glukoze v citosolu enterocita po obroku inhibira gli-kogen fosforilazo in povišana koncentracija glukoza-6-fosfata stimulira glikogen sintazo. To vodi v neto povečanje zalog glikogena enterocita in zmanjšanje oddajanja privzete glukoze v portalni obtok. Kompartmentalizacija dela v enterocit privzete glukoze znotraj ER zniža efektivno koncentracijo glukoze in glu-koza-6-fosfata v citosolu in tako morda predstavlja učinkovit mehanizem za uravnavo povečanja deleža v portalni obtok oddane glukoze.
Ogljikove hidrate, ki uidejo prebavi in absorpciji v tankem črevesu, in deloma vlaknine lahko flora debelega črevesa presnovi do kratkoverižnih maščobnih kislin (ocetna, pro-pionska, maslena). Te omogočajo izkoristek dodatnega dela metabolne energije v hrani (srednja kalorična vrednost balastnih snovi je 2 kcal oz. 8,4 kJ/g), so glavni vir energije za delovanje celic epitelija debelega črevesa in z zniževanjem pH ugodno vplivajo na sesta -vo njegove flore.
K driski po uživanju antibiotikov ključno prispeva kalorična deprivacija epitelnih celic debelega črevesa zaradi z antibiotiki povzročene zmanjšane aktivnosti flore in tako zmanjšane tvorbe kratkoverižnih maščobnih kislin v svetlini.
PREBAVA IN ABSORPCIJA BELJAKOVIN
Absorpcija in prebava beljakovin potekata po štirih glavnih poteh. Tri od njih omogočajo absorpcijo prostih aminokislin (AK), zadnja pa privzem di-, tri- in tetrapeptidov (slika 2):
1.	Intraluminalno lahko proteaze iz želodca in trebušne slinavke cepijo beljakovine do oligopeptidov in dokončno do posameznih prostih AK, ki se nato privzamejo v ente-rocit.
2.	Oligopeptide razgradijo do prostih AK tudi membransko vezane peptidaze.
3.	Z intraluminalno in membransko vezano prebavo nastali tetra-, tri- in dipeptidi se lahko privzamejo v enterocit in s citosol-nimi peptidazami razgradijo do AK, te pa prečkajo bazolateralno plazmalemo.
4.	Zadnja možna pot je podobna prejšnji, le da bazolateralno membrano prečkajo oli-gopeptidi.
Novorojenci in dojenčki do starosti približno 6 mesecev lahko absorbirajo velik del zaužitih beljakovin nerazgrajenih s transcitozo preko epitelijskih celic, kar omogoča pasivno imunizacijo po privzemu imunoglobulinov v materinem kolostrumu in mleku. Pri odra -slih se beljakovine absorbirajo največ kot proste AK, manj v obliki di-, tri- in tetrapep -tidov, najmanj v intaktni obliki.
395
[Na +] e
R ■ T ■ ln
[Na
- + z ■ F - pIC )
= RT ln]ic
264 mol 55,58 mol / L
• 4,751
[glc
2 ■
[Na +] 1,67 ■ R ■ T ■ ln [-]EC
[ Na +]
[g^ ]e
[Na
[Na +]i
IC 1,67-2
= R ■ T ■ ln
[glc
[g*]
3
4
IC
+
EC
396
Povprečna obligatna dnevna izguba beljakovin zdravega odraslega človeka z maso 70 kg je približno 24 g (0,34 g/kg). Upoštevaje različne potrebe posameznikov in različno biološko razpoložljivost beljakovin v hrani se zdravemu odraslemu z maso 70 kg priporoča dnevni vnos 40-50 g beljakovin. Človek v razvitem svetu na dan s hrano vnese v pov -prečju 70-100 g beljakovin, kar predstavlja 10-15% vnesenih kalorij (300-400 kcal/ 1260-1680 kJ). Encimi, imunoglobulini in hormoni, izločeni v svetlino prebavil s slino, žolčem, želodčnim sokom in sokom trebušne slinavke, beljakovine v odluščenih epitelnih celicah in plazemske beljakovine, ki prečkajo steno črevesa, prispevajo nadaljnjih 50 g na dan. Reciklaža slednjih je pomembna komponenta vzdrževanja ničelne bilance dušika. Absorpcija beljakovin je učinkovita in normalno se z blatom izloči le okrog 10 g beljakovin na dan.
Proteaze želodca in trebušne slinavke se za razliko od encimov za hidrolizo lipidov in ogljikovih hidratov izločijo kot proencimi. Pepsinogene celice želodčne sluznice tvorijo in izločajo proencim pepsinogen, ta se pri pH <5 spontano pretvori v pepsin z odcepi -tvijo N-terminalnega fragmenta, imenovanega aktivacijski peptid. Med pH 5 in 3 poteka avtoaktivacija počasi, pri pH <3pa zelo hitro. Prav tako pri pH <3 nastali pepsin avtokata-lizira pretvorbo molekul pepsinogena do pepsina. Nad pH 3,5 poteče reverzibilna in nad 7,2 ireverzibilna inaktivacija pepsina. Območje največje aktivnosti pepsina se nahaja pri pH 1,8-3,5. Pepsin, ki je endopeptida -za in cepi notranje peptidne vezi, z največjo afiniteto tiste, ki jih tvorijo aromatske in velike nevtralne aminokisline, delno razgra -di 10-15 % zaužitih beljakovin. Pri tem nasta -nejo majhni peptidi in AK (peptoni), ki vzpodbujajo izločanje gastrina iz celic G želodčnega antruma in CCK iz duodenalnih celic I (glej tudi sliko 3 v članku Fiziologija pre -bavne cevi, 1. del).
Ta začetna prebava s pepsinom pa ni nujen pogoj za normalno absorpcijo beljakovin, ki je ohranjena po totalni gastrektomiji in pri atrofiji želodčne sluznice pri bolnikih s perniciozno anemijo (pH v svetlini želod -ca > 7). Acinarne celice trebušne slinavke sin-tetizirajo in izločajo 5 različnih proteaz
v proencimski obliki. Proencim tripsinogen aktivira na ščetkastem obrobku jejunuma membranska enterokinaza (enteropeptidaza) z odcepitivijo heksapeptida do tripsina. Nastali tripsin avtoaktivira tripsinogen, prav tako pa pretvori kimotripsinogen, proelastazo, prokarboksipeptidazo A in B do njihovih aktivnih oblik kimotripsina, elastaze, kar-boksipeptidaze A in B. Zadnji dve sta ekso-peptidazi in odcepljata posamezne AK, začenši na karboksilnem koncu; prvi dve in tripsin so endopeptidaze, ki cepijo peptidne vezi med določenimi AK in dajo oligopepti-de z dvema do šestimi AK. Delovanje vseh petih encimov pretvori 70 % v svetlino tankega črevesa dostavljenih proteinov do oli-gopeptidov in 30 % do prostih AK (slika 2). Izločanje v proencimski obliki preprečuje avtodigestijo tkiva trebušne slinavke.
Določanje aktivnosti kimotripsina v blatu se uporablja za oceno funkcije eksokrinega dela trebušne slinavke.
Oligopeptide, nastale po cepitvi v svetlini, nadalje cepijo številne membransko vezane peptidaze in peptidaze v citosolu enterocitov. Vsaka peptidaza namreč prepoznava omejeno število substratov, peptidi v hrani pa vsebujejo vsaj 24 različnih AK (poleg standardnih 20 še v procesu posttranslacijske modifikacije nastale y-karboksiglutaminsko kislino, hidroksilizin, 4-hidroksiprolin in 3-hidroksi-prolin). Obstaja zelo veliko število različnih membranskih in citosolnih peptidaz. Pepti-daze ščetkastega obrobka so po funkciji ekso-, endo- in dipeptidaze, imajo veliko afiniteto do peptidov dolžine 3-8 AK in produkti nji -hove cepitve so tetra-, tri-, dipeptidi in pro -ste AK (slika 2). Citosolne peptidaze imajo afiniteto predvsem do tetra-, tri- in dipepti -dov.
Transportna sistema za privzem AK in oli -gopeptidov preko apikalne plazmaleme se razlikujeta. Privzem oligopeptidov je aktiven proces, ki ga ne poganja gradient Na+, ampak H+. Poteka s HVoligopeptidnim kotranspor-terjem PepT1 (SLC15A1), ki ga najdemo tudi v proksimalnem tubulu ledvic, kjer je udele -žen v reabsorpcijo filtriranih oligopeptidov.
Preko H+/oligopeptidnega kotransporterja PepTl se najverjetneje privzemajo tudi nekateri oligopeptidom po strukturi podobni antibio -tiki (npr. cefalosporini) (6, 7).
Slika 2. Prebava peptidov in absorpcija peptidov in aminokislin. Tripsin, kimotripsin, elastaza, karboksipeptidaza A in B pretvorijo pro -teine do oligopeptidov in do prostih AK. Oligopeptide, nastale po cepitvi v svetlini, nadalje cepijo številne membransko vezane pepti-daze in peptidaze v citosolu enterocitov. Od produktov cepitve peptidaz šletkastega obrobka so prikazani tri-, dipeptidi in proste AK. Transportna sistema za privzem AK in oligopeptidov preko apikalne plazmaleme se razlikujeta. Privzem oligopeptidov je aktiven proces, ki ga poganja gradient za H+ in poteka s pomoljo PepTl. V citoplazmo prispeli oligopeptidi se razgradijo do prostih AK in v tej obliki prečkajo bazolateralno plazmalemo. Glavni apikalni prenašalni sistem nevtralnih AK, sistem B0 elektrogeno sekundarno aktivno prenaša AK v kotransportu z Na+; sistem B0+ deluje tako kot sistem B0, ima pa širšo substratno specifičnost. Sistem bP+ se od prejšnjih dveh razlikuje po tem, da ni odvisen od Na+, ampak je izmenjevalec z znotrajcelilnimi nevtralnimi AK. Prikazani so tudi s prena -šalci posredovani transportni sistemi za prenos anionskih oz. kislih AK (sistem XAG-, transport AK v citosol z dvema Na+, enim H+ in hkrati izvrženje enega K+ v svetlino), kationskih oz. bazilnih AK (sistem y+, izmenjava arginina, lizina, ornitina ali cistina za nevtralno AK, alanin ali glutamin), AK z aminoskupino v fi-položaju (betain, taurin, GABA; sistem beta, kotransport z Na+ in Cl-) in iminok-slin (prolin, hidroksiprolin, kotransport z Na+; sistem imino). Prikazanih je vseh 5 razlilnih prenašalnih sistemov za AK v bazolateralni plazmalemi. Preko treh od njih (sistema y+ za bazilne AK, sistema asc za nevtralne AK in sistema L za nevtralne, hidrofobne in veli -ke AK) iz svetline privzete AK zapustijo enterocit. Preostala dva od Na+ odvisna sekundarno aktivna prenašalna sistema na bazolateralni plazmalemi (sistema A in ASC) skrbita za privzem AK iz krvi v enterocit. Natanlna pot prestopanja oligopeptidov preko bazolateralne plazmaleme še ni znana. AK-aminokisline, ATPaza - adenozin trifosfataza, CFTR - cystic fibrosis transmembrane conductance regu -lator, GABA - gama-aminomaslena kislina, NHE3 - Na+/H+ izmenjevalec tipa 3, PepTl - peptidni transporter tipa l.
Ta transportni sistem je primer terciarno aktivnega transporta, saj je odvisen od gradienta za H+, ki ga vzpostavlja sekundarni aktivni transport - izmenjevalec Na+/H+, ki ob prehodu Na+ vzdolž elektrokemičnega gradienta v citosol izvrže en H+ v svetlino (slika 2). Izmenjevalec izkorišča gradient za Na+, ki ga vzdržuje Na+/K+ ATPaza. Večina v citoplazmo prispelih oligopeptidov se razgradi do prostih AK in v tej obliki prečkajo bazolateralno plazmalemo. To pomeni, da se praktično vsi proteini v končni fazi absorbirajo v obliki prostih AK. Prolin vsebujoči dipeptidi, ki so razmeroma odporni na hidro-litično cepitev, so glavna oblika peptidov, ki dosežejo plazmo v nerazgrajeni obliki.
Zaužitje določene AK v oligopeptidni obliki (npr. glicilglicin) vodi v višji porast plazem-ske koncentracije te AK kot zaužitje iste AK v prosti obliki v ekvimolarni količini. Ta pojav se imenuje »kinetična prednost«in vzbuja dvome o smiselnosti enteralne aplikacije prostih AK v kristalni obliki bolnikom z moteno funkcijo črevesa ali katabolnimi stanji.
Prenos AK preko apikalne membrane 398 vključuje vsaj 7 različnih sistemov za prenos prostih AK, večina teh je najverjetneje značilnih za epitelne celice (8, 9) (slika 2). Glav -ni apikalni prenašalni sistem nevtralnih AK predstavlja t. i. sistem B0 (SLC6A19), ki elek-trogeno sekundarno aktivno prenaša AK z L-ste-reokonfiguracijo in aminoskupino v a-položaju v kotransportu z Na+. Energijo za proces posredno zagotavlja bazolateralna Na+/K+ ATPaza. Sistem B0+ (SLC6A14) je podoben sistemu B0, toda s širšo substratno specifič -nostjo, sistem b0+ (dimer SLC7A9/SLC3A1) se od sistema B0+ razlikuje po tem, da ni odvi -sen od Na+, ampak je izmenjevalec z znotraj -celičnimi nevtralnimi AK. Obstajajo tudi s prenašalci posredovani transportni sistemi za prenos anionskih oz. kislih AK (sistem XAG-, transport AK v citosol z dvema Na+, enim H+ in hkrati izvrženje enega K+ v svetlino), kationskih oz. bazičnih AK (sistem y+, izmenjava arginina, lizina, ornitina ali cistina za nevtralno AK, alanin ali glutamin), AK z ami -noskupino v P-položaju (betain, taurin, GABA; sistem beta, kotransport z Na+ in Cl-) in iminokislin (prolin, hidroksiprolin, kotrans -port z Na+; sistem imino).
V bazolateralni plazmalemi enterocita se nahaja vsaj 5 različnih prenašalnih sistemov za AK (slika 2). Iz svetline privzete AK zapustijo enterocit preko bazolateralne plaz-maleme z olajšano difuzijo preko treh od njih (sistema y+ za bazične AK, sistema L za nevtralne, hidrofobne in velike AK in sistema asc za nevtralne AK). Dva od Na+ odvisna sekundarno aktivna prenašalna sistema na bazola-teralni plazmalemi (sistema A in ASC) skrbita za privzem AK v enterocit iz krvi, torej v nasprotni od prej opisane smeri. Enterocit za sintezo lastnih beljakovin uporablja večinoma absorbirane AK (~ 10% absorbiranih AK zadrži za lasten metabolizem), manj pa jih privzame iz krvi. Enterociti v intestinalnih kriptah, ki ne sodelujejo v absorpciji, ne privzemajo AK preko apikalne plazmaleme in zanje je kri edini vir AK.
Dve avtosomno recesivno dedni motnji, Hartnupova bolezen in cistinurija, sta posledici motenj v dveh apikalnih sistemih za privzem aminokislin (8, 9). Pri Hartnupovi bolezni je okvarjen sistem B0 za privzem nevtralnih AK, pri cistinuriji sistem b0+ za privzem kationskih oz. bazičnih AK. Pri nobeni od obeh bolezni težave niso posledica odsotnosti vnosa omenjenih AK, saj se le-te lahko nemoteno privzemajo kot del oligopeptidov, preko bazolateralne plazma-leme pa prenos ni okvarjen. Pri cistinuriji je glavna težava razvoj cistinskih kamnov v ledvicah zaradi nesposobnosti reabsorpcije cistina v ledvičnih tubulih, ki normalno poteka preko sistema b0+. Pri Hartnupovi bolezni se razvije klinična slika, podobna pelagri (pomanjkanje vitamina B3, niacina), zaradi povečanih izgub triptofana preko ledvic. Triptofan je izhodna molekula v endogeni sintezi niacina, ki pokrije del dnevnih potreb po tem vitaminu. Povečanje vnosa niacina s hrano je zato logičen terapevts -ki pristop.
PREBAVA IN ABSORPCIJA LIPIDOV
Zaradi hidrofobnosti lipidov sta njihova pre -bava in absorpcija bolj kompleksna in pogo -steje okvarjena procesa kot v primeru ostalih hranil. Ključni koraki v asimilaciji lipidov so naslednji:
1.	hidrolitična cepitev v vodnem okolju svetline prebavil z vodotopnimi lipazami, ki jih izločajo celice in žleze slinavke zgornjega dela prebavil,
2.	difuzija produktov cepitve z mesta nastanka preko dobro premešanega dela luminal-ne vsebine,
3.	difuzija preko sluzi,
4.	difuzija preko nepremešanega vodnega sloja in nazadnje
5.	difuzija preko apikalne membrane ente-rocitov v citoplazmo enterocitov.
V gladkem endoplazemskem retikulumu (ER) enterocitov se lipidi zaestrijo, zapakirajo v hi-lomikrone in z eksocitozo preko bazolateralne membrane izločijo v limfo. Poznavanje fizio -logije asimilacije lipidov omogoča racionalno diagnostiko in zdravljenje motenj tega procesa kot tudi debelosti in njej pridruženih sistemskih bolezni, npr. ateroskleroze, hipertenzi-je, sladkorne bolezni tipa 2 in raka, povezanih z dislipidemijo, torej kvantitativno prevelikim in kvalitativno neustreznim vnosom (preveliko razmerje nasičene maščobne kisline (MK)/nenasičene MK, preveč holesterola, premalo Q-3 nenasičenih MK).
Človek v zahodnem svetu na dan zaužije okrog 100-150 g lipidov, ki dajo v presnovi 40-60% s hrano vnesene energije. Priporočen delež lipidov pri pokrivanju skupnih energijskih potreb je manj kot 30%. 90-95 % k temu prispevajo triacilgliceroli (TAG) in okrog 5% fosfolipidi (FL). Med prvimi je največ takih, v katerih je glicerol zaestren z dolgoverižnimi maščobnimi kislinami (MK), med slednjimi je največ glicerofosfolipidov, predvsem lecitina, manj pa sfingolipidov. Človek s hrano na dan vnese povprečno okrog 400 mg holesterola, od tega več kot 90 % pro -stega, preostanek v obliki estrov z dolgoveriž -nimi MK, ki jih najdemo le v hrani, priprav -ljeni iz jeter in krvi. Okrog 1000 mg holesterola na dan se v svetlino črevesa izloči z žolčem, okrog 300 mg na dan pa prispevajo odlušče -ne epitelne celice. Približno 40-60 % holeste -rola iz naštetih virov se absorbira, tako da so izgube po teh dveh poteh 300-600 mg dnev -no. V črevo se z žolčem dnevno izloči tudi 15-30 g žolčnih kislin (@K),5 od katerih se sko -
raj vse absorbirajo, zgolj okrog 500 mg se jih izloči z blatom. ZK se sintetizirajo iz holesterola, in to pomeni, da se ničelna bilanca holesterola vzdržuje ob neto dnevni de novo sin -tezi okrog 800-1100 mg holesterola. Med lipidi v hrani so tudi vitamini D, E, K in A in nekateri lipofilni toksini in kancerogeni (ni-trozamini, aflatoksini, policiklični ogljikovodiki). Poleg holesterola in @K se na dan izloči v prebavno cev z žolčem 10-15 g FL, membranski lipidi odmrlih epitelnih celic prispevajo 2-6 g in lipidi bakterijskega porekla 10 g, slednji večinoma v kolonu.
Encimi, ki hidrolitično cepijo lipide, za svoje delovanje potrebujejo vodo in so po strukturi hidrofilni, zato delujejo na površini med vodnim okoljem in lipidi. Skupna aktivnost lipaz je poleg števila encimov in njihove specifične aktivnosti odvisna predvsem od razmerja med površino in maso oziroma volumnom vnesenih lipidov. To razmerje je večje, če je dana količina maščob razdeljena na več manjših delov. Razbitje maščob v hrani na manjše delčke in kapljice, imenovano emulgacija, se pogosto začne že med pripravo hrane, nadaljuje pa v ustih z žvečenjem ter v želodcu in črevesu s peristaltičnim gibanjem. FL, holesterol in MK, ki so vsi amfifil-ni, se razporedijo na površino z emulgacijo nastalih maščobnih kapljic (katerih jedro tvorijo TAG) tako, da so njihovi lipofilni deli v stiku s kapljico, hidrofilni pa gledajo proti vodnemu okolju (slika 5). Pri tem poleg naštetih amfifilnih lipidov sodelujejo tudi belja -kovine in ogljikovi hidrati. Vse te molekule pripomorejo k emulgaciji in stabilizirajo emulzijske kapljice ter onemogočajo njihovo ponovno zlivanje, saj so hidrofilni ovoji posa -meznih emulzijskih kapljic tudi negativno nabiti in se med seboj odbijajo.
Hidroliza maščob se pri človeku začne v želodcu pod vplivom jezične (lingvalne) in želodčne lipaze (10-17). Prvo izločajo žleze slinavke okrog valatnih papil jezika, drugo pepsinogene celice želodčnih žlez. Pri neka -terih drugih živalskih vrstah je prisotna žrel -na (faringealna) lipaza, skupno ime zanje je preduodenalne lipaze (18, 19). Optimalno območje delovanja teh lipaz je pri pH okrog 4, zaradi česar se imenujejo tudi kisle lipaze.
399
5 Za konjugirane žolčne kisline se pogosto uporablja tudi ime žolčne soli ali soli žolčnih kislin.
400
Odporne so proti delovanju pepsina, ne pa proti proteazam trebušne slinavke, zato v nor -malnih razmerah delujejo, dokler so v želodcu in tu razcepijo do 30 % TAG. Dolgoverižne MK, ki se pri tem sprostijo, so zaradi nizkega pH večinoma protonirane, slabo topne in ostajajo v lipidnih kapljicah in se praktično ne absorbirajo. Kratko- in srednjeverižne MK, ki se sprostijo iz TAG, so tudi v protoni-rani obliki dovolj topne, da se jih večina absorbira že v želodcu.
V normalnih razmerah tudi popolna odsotnost preduodenalnih lipaz ne vodi v malabsorp-cijo lipidov zaradi velike funkcionalne rezerve lipaz trebušne slinavke. Po drugi strani pri pomanjkanju lipaz trebušne slinavke (insufi-cienca eksokrinega dela trebušne slinavke) ali pri njihovi neaktivnosti (npr. zaradi prenizkega pHpri Zollinger-Ellisonovem sindromu) so preduodenalne lipaze ključne za prebavo in absorpcijo triacilglicerolov in lahko močno omilijo malabsorpcijo lipidov pri teh stanjih (toli -ko bolj, ker se njihovo delovanje zaradi nizkega pH in odsotnosti inaktivirajočih peptidaz nadaljuje tudi v dvanajstniku).
Vse lipaze, ki s sokom trebušne slinavke (TS) prispejo v dvanajstnik, tvorijo in izločajo acinarne celice TS. Glavni lipolitični encim soka TS je lipaza trebušne slinavke. Za njeno popolno aktivnost so potrebni kolipa-za, alkalni pH, Ca2+, žolčne soli in maščobne kisline. TS izloča kolipazo v obliki prokolipa-ze brez intrinzične aktivnosti. Tripsin razcepi prokolipazo v kolipazo in N-terminalni pen -tapeptid enterostatin (ki morda igra vlogo pri uravnavanju občutka sitosti). Lipaza TS, tako kot ostale lipaze, deluje na meji med oljno in vodno fazo na površini emulzijske kapljice (sli -ka 3). Površinsko aktivne snovi, ki stabilizira -jo emulzijsko kapljico, ovirajo njen dostop. Njeno delovanje zavirajo tudi miceliji žolčnih soli, saj odstranjujejo lipazo s površine kap -ljic. Kolipaza omogoči pritrditev lipaze na površino kapljice, tako da se prva pritrdi na površino in služi kot molekularno sidro za lipazo, morda pa se z lipazo najprej poveže -ta in nato skupaj pritrdita na površino. Mice -liji žolčnih soli omogočajo kolipazi lažje približanje površini kapljice, hkrati sproti odstranjujejo produkte lipolize, ki jih sprosti lipaza, in tako onemogočajo produktno inhi -bicijo. Sproščene MK imajo namreč dvojen
učinek. Po eni strani olajšujejo emulgacijo in lipolizo (ojačujejo vezavo kompleksa lipa-za-kolipaza na površino kapljice), po drugi strani njihovo kopičenje povzroča produktno inhibicijo lipaze. Lipaza trebušne slinavke hidrolitično cepi predvsem prvo in tretjo estr-sko vez molekule TAG, tako da iz nje nastanejo 2-monoacilglicerol (MAG) in dve prosti MK.
Trebušna slinavka izloča tudi hidrolazo karboksilnih estrov (imenovano tudi nespecifična lipaza). Nima izrazite substratne specifičnosti in hidrolitično cepi TAG, diacilgli-cerol (DAG), MAG, holesterolne estre, fosfolipide (FL), lizofosfolipide (LFL) in estre MK z vitamini. Aktivnost nespecifične lipa-ze je v primerjavi z lipazo trebušne slinavke majhna.
Prav tako acinarne celice trebušne slinavke tvorijo in izločajo fosfolipazo A2 (FLA2), ki se izloča v proencimski obliki, za delovanje potrebuje alkalen pH in žolčne soli. FLA2 hidrolizira drugo estrsko vez v glicerofosfo-lipidu (od tod njeno poimenovanje), pri čemer nastaneta prosta MK in LFL. FLA2 izločajo tudi Panethove celice tankega črevesa, v debelem črevesu pa je dodaten vir FLA2 anaerobna flora. Niti FLA2 niti lipaza trebušne slinavke ne cepita v značilni meri prve estr-ske vezi v fosfolipidih, aktivnost nespecifične lipaze, ki edina cepi prvo estrsko vez, pa je majhna; tako so glavna oblika, v kateri se absorbirajo FL, oblika LFL.
Pri novorojencih je specifična poraba lipi -dov na kilogram telesne mase tri- do petkrat več -ja od porabe pri odraslem. Uspešnost asimilacije lipidov je odvisna od njihove razpoložljivosti v hrani in uspešnosti prebave in absorpcije. Materino mleko vsebuje okrog 4 % lipidov (40g/l), izločalna funkcija eksokrine trebušne slinavke, najpomembnejšega organa v prebavi lipidov pri odraslem, pa ob rojstvu še ni docela razvita. K prebavi lipidov v materinem mle -ku ključno prispevajo preduodenalne lipaze in mlečna lipaza, ki jo tvorijo in izločajo acinarne celice mlečne žleze, ki je odporna na nizek pH v želodcu, aktivirajo jo soli žolčnih kislin v dva -najstniku, po strukturi pa je zelo podobna hidrolazi karboksilnih estrov. Cepi TAG, DAG, MAG, FL, LFL in estre holesterola ter vitami -nov. Kljub temu je v blatu novorojenca do 25% vnesenih lipidov (pri odraslem do 5%) (20-24).
401
Slika 3. Shematski prikaz hidrolize sestavin emulzijske kapljice in nastanka ovoja okrog emulzijske kapljice. Glavni lipolitični encim je lipaza trebušne slinavke, ki se na površino emulzijske kapljice pritrdi s pomočjo kolipaze. Tako kot ostale lipaze deluje na meji med oljno in vodno fazo na površini emulzijske kapljice in hidrolitično cepi predvsem prvo in tretjo estrsko vez molekule TAG, tako da iz nje nastanejo 2-monoacilglicerol in dve prosti MK. Ti se vgradijo v ovoj, ki nastaja okrog emulzijske kapljice. MK- maščobna kislina, TAG -triacilglicerol.
Bakterijske lipaze niso substratno speci -fične, najbolje delujejo v nevtralnem ali rah -lo kislem okolju, žolčne soli jih ne inhibirajo in za svoje delovanje ne potrebujejo kolipaz. V debelem črevesu bakterijske lipaze preosta -le TAG, FL in estre holesterola popolnoma hidrolitično razgradijo. Maščobe so zato vbla -tu prisotne kot mila maščobnih kislin in ste -roli; intaktnih acilglicerolov (TAG) in FL pa tudi pri hudi malabsorpciji tipično ne najdemo v blatu.
Aktivirane lipaze iz trebušne slinavke, ŽK, fosfatidilholin ter holesterol iz žolča se veže -jo na površino emulzijskih kapljic, ki prispe -jo iz želodca (25-31). Produkti lipolize -MAG, lizolecitin, holesterol in MK - deluje -jo kot dodatni emulgatorji. Tiste molekule TAG, ki so bolj na površini kapljice in se zato hidrolizirajo kot prve, po hidrolizi zamenja -jo molekule iz bolj središčnih delov, produk -ti razgradnje (MK) ostanejo na površini. Emulzijska kapljica se tako manjša in razmerje
Slika 4. Legenda za posamezne lipide uporabljenih simbolov. FL lipid, MAG-monoacilglicerol,MK-mašlobnakislina, TAG- triacll
. H - holesterol, HE - holesterolni ester, LFL - lizofosfo-@K- žolna kislina.
402
Slika 5. Spreminjanje emulzijske kapljice in nastanek veziklov in MM ter približna primerjava njihovih velikosti (glej tudi slike 3,6 in 7). Pri hidrolizi nastali MK, MAG, lizolecitin in drugi LFL in holesterol ter holesterol in @K iz žolla okrog kapljice oblikujejo multilamelarni ovoj. Ta brsti s kapljice in se z nje odcepi kot multilamelarni vezikel. Miceliji @K iz njih sprejemajo sestavne dele in jih na ta nalin spremenijo najprej v unilamelarne vezikle in konlno v mešane micelije (MM). Na mešanici razlilnih agregatov se hidroliza ves las nadaljuje. Zgradba površine emulzijske kapljice (odsek 3) in emulzijske kapljice z nastajajočim lamelarnim ovojem (odsek 1) sta natanlneje prikazani na sliki 3 zgoraj oziroma spodaj. Zgradba multilamelarnega ovoja okrog emulzijske kapljice (odsek 2) in zgradba MM (odsek 4) pa sta natanlneje prikazani na sliki 6 levo oziroma desno. LFL - lizofosfolipid, MM - mešan micelij, MAG- monoacilglicerol, MK-maš -lobna kislina, @K - žollna kislina.
Slika 6. Natančnejši prikaz zgradbe multilamelarnega ovoja okrog emulzijske kapljice in zgradbe MM. MM - mešan micelij.
njene površine proti volumnu se veča, hitrost hidrolize pa narašča.
Po hidrolitični sprostitvi prvih prostih MK le-te vežejo kalcijeve ione iz vsebine svetline in blizu površine kapljice se oblikuje faza kal -cijevih mil MK, tako dolgo, dokler se na ta način ne pufra večina prostih kalcijevih kationov. Hkrati s tem procesom okrog kapljice raste multilamelarni ovoj iz MAG, lizoleciti-na in drugih LFL, holesterola, MK in @K (slika 5). Ta ovoj brsti s kapljice in se z nje odcepi kot multilamelarni tekočekristalni vezikel. Miceliji ZK iz njih sprejemajo sestavne dele in jih na ta način spremenijo najprej v uni -lamelarne vezikle in končno v mešane mice-lije (MM). Na mešanici različnih agregatov ves čas poteka hidroliza. Pri zdravem človeku se večina lipidov absorbira iz faze MM, v bole -zenskih razmerah, ki jih spremlja nizka kon -centracija @K v svetlini (novorojenci, obstruk -tivna zlatenica), se lipidi lahko absorbirajo neposredno iz multi- in unilamelarnih vezi -klov, a zaradi njihove večje velikosti v primerjavi z MM manj uspešno (glej nadaljevanje).
V vodnem okolju svetline črevesa se naha -jajo emulzijske kapljice, posamezne oblike veziklov, MM in prosti produkti hidrolize v di -namičnem kemičnem ravnovesju, določe -nem s temperaturo, pH-vrednostjo, hidrofil -nostjo molekul, razmerjem med lipidi v hrani in žolču, z aktivnostjo encimov itd. Vsaka od komponent tega ravnovesnega sistema se pomika s peristaltiko vzdolž črevesa, hkrati difundira v smeri nižje koncentracije. Večina vsebine svetline je dobro premešana in zno -traj njega praktično ne obstajajo koncentra-
cijski gradienti. Ti pa se vzpostavijo preko tanke plasti ob epiteliju, sestavljene v smeri od svetline proti epiteliju iz sloja sluzi in iz slabo premešanega vodnega sloja pod njim. Najnižja koncentracija produktov hidrolize v svetlini je tik ob površini enterocitov, saj se tam le-ti ves čas privzemajo v notranjost enterocita in odstranjujejo iz ravnovesja. Plast sluzi zaradi mrežaste mucinske strukture ustvarja gradient glede na velikost delcev, slabo premešan vodni sloj pa je ovira za hidrofobne molekule. Preko plasti sluzi bolje difundirajo majhne molekule, preko slabo premešanega vodnega sloja pa hidrofilne. Kratko- in srednjeverižne MK so dovolj majhne in hidrofilne, da kot proste dobro prehajajo obe difuzijski prepreki. Dolgoverižne MK in ostali produkti hidrolize, MAG, LFL, holesterol, so sicer dovolj majhni, da dobro prehajajo plast sluzi, toda preveč hidrofobni, da bi učinkovito prehajali slabo premešan sloj vode ob apikalni plazmalemi enterocitov. Vgraditev v MM ohrani dovolj majhno veli -kost agregata, da ta še učinkovito prehaja plast sluzi, hkrati pa je dovolj hidrofilen, da dobro prehaja nepremešano plast vode. Vgraditev v MM efektivno koncentracijo dolgoveriž -nih MK ob apikalni plazmalemi enterocita, pomembno za njihovo absorpcijo, zviša okrog milijonkrat (slika 7).
Ko se mešani micelij z difuzijo približuje apikalni površini enterocita, se zaradi padanja pH okolice (zaradi aktivnosti NHE3, glej poglavje privzem elektrolitov) povečuje stopnja protonacije MK in s tem njihova lipofilnost, to pa olajša pasiven prehod preko
403
404
Slika 7. Približna primerjava velikosti bilamelarnih veziklov, unilamelarnih veziklov, MM, dolžine in širine mikrovilusov in razdalj med sosednjimi mikrovilusi. A - merska enota, MM - mešan micelij.
plazmaleme. Vstopanje v enterocit poteka (sli -ka 8):
1.	s trkom s plazmalemo in vgraditvijo v slednjo ali
2.	z neionsko difuzijo nenabite MK ali
3.	s transportom, posredovanim z beljakovi -nami.
Pot preko vgraditve v plazmalemo poteče v treh korakih: najprej se MK adsorbira na zunanjo polovico dvosloja, sledita flip-flop preskok na notranjo polovico in desorpcija z notranje polovice v citosol. Za zasuk za 180°, ki se zgodi, mora biti dovolj prostora med molekulami plazmaleme in MK se mora zgu-bati. To se lažje doseže pri večji stopnji ukrivljenosti površine plazmaleme (na vrhu mikro -vilusov) in v primeru nenasičenih MK. Kislo mikrookolje, velika absorptivna površina in velika stopnja ukrivljenosti prispevajo k učin -
kovitosti vstopanja z difuzijo. Pri transportu MK preko apikalne plazmaleme enterocita najverjetneje sodelujejo tudi beljakovina, ki veže maščobne kisline (angl. fatty acid binding protein, FABP), prenašalna beljakovina za mašcobne kisline tipa 4 (angl. fatty acid trans -port protein 4, FATP 4) in CD36 (32). Njihov modus operandi zaenkrat ni znan. Za CD36 se zdi, da bi lahko deloval kot intestinalni receptor za lipide na enterocitu in uravnaval procese, udeležene pri znotrajceličnem procesiranju absorbiranih MK in sintezi hilomikronov. Po vstopu v enterocit se dolgoverižne MK vežejo na citosolni FABP, katerega koncentra -cija je najvišja v citosolu enterocitnih vilusov v proksimalnem jejunumu, tistem delu tan -kega črevesa, kjer se absorbira največ MK. FABP odstranjuje proste MK iz raztopine, s tem skrbi, da njihova koncentracija ostaja
405
Slika 8. Absorpcija MK, MAG in LFL. Vstopanje MK v enterocit poteka preko flip-flop mehanizma, z neionsko difuzijo nenabite MK (kva -drat levo zgoraj) ali s transportom, posredovanim z beljakovinami. Pri transportu MK preko apikalne plazmaleme enterocita najverjetneje sodelujeta FABP in FATP4. CD36 morda deluje kot intestinalni receptor za lipide na enterocitu in uravnava procese, udeležene pri znotrajceličnem procesiranju absorbiranih MK in pri sintezi hilomikronov. Po vstopu v enterocit se dolgoverižne MK vežejo na citosolni FABP I-FABP veže 1 molekulo MK in L-FABP veže 2 molekuli MK. O vstopanju MAG in LFL preko apikalne plazmaleme in o njuni cito -solni usodi je zaenkrat znanega malo. V citosolu se morda vežeta na I-FABP, L-FABP in tudi SCP. Acil-koencim A sintetaza aktivira MK do acil-koencima A, ta oblika se lahko veže na ACBP. Bela škatla označuje procese, pomembne za oblikovanje in izločanje hilomikronov (glej besedilo). ACBP - beljakovina, ki veže acil-koencim A, CD36 - beljakovina, ki sodeluje pri prenosu maščobnih kislin prek apikalne plazmaleme enterocita, FABP - beljakovina, ki veže maščobne kisline, FATP4 - prenašalna beljakovina za maščobne kisline št. 4, I-FABP - izooblika citosolnega FABP, ki veže eno molekulo maščobnih kislin, L-FABP - izooblika citosolnega FABP, ki veže 2 molekuli maščobnih kislin, LFL - lizofosfolipid, MAG- monoacil glicerol, MK - maščobna kislina, SCP - prenašalna beljakovina za sterole.
406
nizka in tako omogoča učinkovito difuzijo v celico, prav tako pa zmanjša nevarnost toksičnosti prostih MK za celico in skrbi za transport MK do gladkega ER, na katerega membrani se ponovno zaestrijo z glicerolom. Obstajata dve izoobliki citosolnega FABP, I-FABP (veže 1 molekulo MK) in L-FABP (veže 2 molekuli MK). Prva je bila najprej odkrita v ente-rocitih in kaže največjo afiniteto za vezavo dolgoverižnih MK, druga v jetrih in ima šir -šo specifičnost ter veže holesterol, MAG, LFL in MK.
Holesterol, MAG in LFL zapustijo mešani micelij in vstopijo v enterocit kot monomeri s preprosto difuzijo ali s pomočjo še nedoločenih prenašalnih beljakovin. O natančnem mehanizmu privzema LFL in MAG ne vemo veliko, morda tudi pri njihovem prehodu sodeluje FABP.
Holesterol se večinoma absorbira v prosti obliki z olajšano difuzijo s pomočjo apikal-nega prenašalca z imenom NPC1L1 (angl. Niemann-Pick C1L1) (slika 9) (33-37). Natančen mehanizem delovanja NPC1L1 ni poznan, morda se holesterol veže nanj, nato pa se skupaj privzameta z endocitozo.
Ezetimib je specifičen inhibitor privzema holesterola preko NPC1L1. Znano je vezavno mesto za ezetimib na zunajceličnem delu beljakovine NPC1L1, kako ta vezava ovira priv-zem holesterola, ostaja uganka. Polimorfizmi v NPC1L1 so povezani z razlikami v privzemu holesterola in v plazemski koncentraciji skupnega in LDL-holesterola med zdravimi posa -mezniki. Prav tako so polimorfizmi NPC1L1 povezani z različnim odzivom na zdravljenje z ezetimibom pri bolnikih s povišanimi koncen -tracijami holesterola. Ezetimib deluje iz svetli -ne prebavil v obliki, v kakršni se zaužije, hkrati se privzema v portalni obtok, v jetrih glukuro -nidira in z žolčem vrača v prebavno cev in nato ponovno privzema in izloča z žolčem. Vgluku -ronidirani obliki še uspešneje kot v nativni inhibira privzem holesterola; zaradi enterohe -patičnega kroženja ima ezetimib dolg razpolovni čas v plazmi (22 h) in vsaka molekula gluku -ronidiranega ezetimiba lahko večkrat inhibira delovanje NPC1L1 (38-40).
Holesterol se po privzemu v enterocit veže na prenašalno beljakovino za sterole (angl. sterol carrier protein, SCP), in sicer na dva tipa teh beljakovin, SCP1 in SCP2. Da se
absorbira le okrog 50% dnevno zaužitega holesterola, je posledica aktivnega črpanja holesterola iz enterocita nazaj v svetlino z od ATP odvisnima transportnima proteinoma (angl. ATP-binding cassete proteins, ABC proteins). Gre za črpalki ABCG5 in ABCG8. Ta sistem še bolj omejuje absorbcijo rastlinskih sterolov, ki se jih neto absorbira le okrog 2 % (41, 42).
Po privzemu v enterocit se odvrtijo procesi, v mnogih pogledih obratni tistim med prebavo: dolgoverižne MK, MAG, LFL in holesterol se ponovno zaestrijo in skupaj z apoli-poproteini sestavijo vhidrofilne hilomikrone.
Postprandialno poteka reesterifikacija absorbiranih MK z absorbiranim MAG na membrani gladkega ER. Končen korak tega procesa katalizira encim acil-koencim A-dia -cilglicerol aciltransferaza (DGAT) na membrani gladkega ER. Obstajata dve izoobliki tega encima. DGAT1 se nahaja na luminalni strani membrane ER in skrbi za reesterifi-kacijo TAG, ki se vgradijo v prehilomikrone, DGAT2 na citosolni strani ER sintetizira TAG, ki ostajajo kot citosolni bazen TAG v en-terocitu. MK prenese do DGAT1 transportni sistem, najverjetneje podoben tistemu za prenos MK skozi mitohondrije (karnitin acil transferaza), citosolne TAG v cisterne ER prenaša mikrosomalni triacilglicerolni prena-šalni protein (angl. microsomal triacylglycerol transfer protein, MTP) (43-45). Slednji tudi posreduje začetno lipidacijo apolipoproteina Apo B48. To predstavlja prvi korak v sintezi prehilomikronov v zrnatem ER, ko po zdru -žitvi ene molekule ApoB48, nekaj molekul fosfolipidov in nekaj molekul TAG nastane t. i. primordialni lipoproteinski partikel (46, 47). Ta potuje v gladki ER, kjer se združi z lipid-no kapljico, nastalo pri reesterifikaciji MK z MAG in holesterolom. Vgraditev apolipopro -teina ApoAIV v gladkem ER stabilizira nasta -jajoči hilomikron, imenovan tudi prehilomi -kron. Ta zapusti gladki ER znotraj vezikla, imenovanega prenašalni vezikel za prehilo -mikrone (angl. prechylomicron transfer vesic -le, PCTV) in potuje do cis cistern Golgijeve -ga aparata. Pri njegovem brstenju z gladkega ER sodelujeta L-FABP in z vezikli povezan membranski protein tipa 7 (angl. vesicle asso -ciated membrane protein 7, VAMP 7), pri pri -trditvi na cis Golgijev aparat je pomemben
407
Slika 9. Absorpcijo holesterola. Holesterol se absorbira s pomočjo apikalnega prenašalca NPC1L1. Natančen mehanizem delovanja NPC1L1 ni poznan, morda se holesterol veže nanj, nato pa se skupaj privzameta z endocitozo. Po privzema v enterocit se veže na prenašalni beljakovini za sterole SCP1 in SCP2. S črpalkama ABCG5 in ABCG8 se aktivno črpa iz enterocita nazaj v svetlino. Holesterol se zno -trajcelično zaestri na membrani ER s pomočjo encima ACAT2. Del holesterola vstopi vER v prosti obliki. Zaestren in prost holesterol se vgradita v hilomikrone. Bela škatla označuje procese, pomembne za oblikovanje in izločanje hilomikronov (glej besedilo). Del hole -sterola se iz enterocita morda transportira s pomočjo ABCA1 ali z eksocitozo in vgradi v HDL. ABCG5 - od ATP odvisni transportni pro -tein tipa 5, ABCG8 - od ATP odvisni transportni protein tipa 8, HDL - lipoproteini visoke gostote, NPC1L1 - Niemann-Pick C1L1, SCP1 -prenašalna beljakovina za sterole tipa 1, SCP2 - prenašalna beljakovina za sterole tipa 2.
protein Sarlb; tu poteče glikozilacija apolipo-roteinov in vanje se dodajo manjši apolipo-proteini Apo A1, Apo CII in Apo CIII. Hilo -mikroni tako dozorijo in potujejo do trans Golgijevega aparata, od tu v veziklih do bazo -lateralne plazmaleme in z eksocitozo v zunaj -celično tekočino. Zaradi svoje velikosti ne
morejo skozi fenestre krvnih kapilar, vstopajo pa skozi večje interendotelne kanale limf -nih kapilar, po torakalnem duktusu doseže -jo sistemski venski obtok.
V enterocitu poteče tudi ponovno zaestre-nje holesterola in LFL (48-55). V nasprotju z reesterifikacijo do TAG in FL, ki je praktično
408
7 < SHa-'SK' na of ^ Karnl AT^azn
iJhi i in
Slika 10. Absorpcija žolčnih kislin. Bolj hidrofobne dehidroksilirane (in dekonjugirane - ni prikazano na sliki) žolčne kisline, ki nastanejo po bakterijski dehidroksilaciji (in dekonjugaciji - ni prikazano na sliki) v svetlini črevesa, se lahko absorbirajo pasivno (desno). Konjugirane @K, ki so bolj hidrofilne, se absorbirajo aktivno. Preko apikalne plazmaleme enterocita se prenesejo sekundarno aktivno v kotransportu z 2Na+ s pomočjo ASBT. V citosolu se po dve molekuli @K vežeta na vezavno beljakovino IBABP, bazolateralno plaz-malemo @Kprečkajo z olajšano difuzijo preko heterodimerne beljakovine Ost a/p in se nato večinoma vežejo na albumine. ATPaza -adenozin trifosfataza, ASBT - od natrija odvisen prenašalec žolčnih soli, IBABP - ilealna vezavna beljakovina za žolčne kisline, Ost a/p - heterodimerni prenašalec organskih topljencev, @K - žolčna kislina.
popolna, 20-30 % holesterola ostane v prosti obliki, preostali se ponovno zaestri. Holeste -rol se znotrajcelično zaestri na membrani ER s pomočjo encima acil-koencim A-holeste -rol-aciltransferaze tipa 2 (ACAT2). MTP pre -nese estre holesterola z membrane ER v nastajajoče hilomikrone. Del holesterola se iz enterocita morda transportira s pomočjo ABCA1 in vgradi v lipoproteine visoke gosto -te (angl. high-density lipoproteins, HDL), ki nato potujejo z limfo. Enterociti so sposobni tudi de novo sinteze lipidov.
Poleg omenjenih lipidov (TAG, FL, holesterol) so glavna sestavina lipoproteinov apo-lipoproteini, ki se sintetizirajo v zrnatem ER, nato transportirajo v gladki ER, kjer poteče njihova kombinacija z nastalimi TAG, reeste -rificiranim holesterolom, lecitinom in drugimi FL. 90 % mase hilomikrona predstavljajo TAG, 5 % mase predstavljajo FL, ki so pretež -no žolčnega porekla in pokrivajo kar 80% nje -gove površine. Tako funkcija sestavin žolča ne ostaja omejena na svetlino prebavil (emulga-cija, aktivacija lipaz, micelarni transport),
ampak FL iz njega ključno prispevajo tudi k normalnemu transportu absorbiranih lipi -dov po absorpciji. Preostalih 20 % površine hilomikrona pokrivajo apolipoproteini, na površini so tudi hidrofilne glave holesterola; v sredici, bogati s TAG, se nahajajo tudi estri holesterola, s skupnim masnim deležem okrog 2 %.
ŽK se absorbirajo aktivno v distalnem ileumu, in sicer predvsem konjugirane ŽK, ki so bolj hidrofilne. Preko apikalne plazmale-me enterocita se molekula ŽK prenese sekundarno aktivno v kotransportu z 2 Na+ z apikal-nim, od natrija odvisnim prenašalcem žolčnih soli (angl. apical sodium dependent bile salt transporter, ASBT) (slika 10). V citosolu se po dve molekuli ŽK vežeta na ilealno vezavno beljakovino za žolčne kisline (angl. ileal bile acid binding protein, IBABP), bazolateralno plazmalemo pa ŽK prečkajo z olajšano difuzijo preko heterodimernega prenašalca organskih topljencev (angl. organic solute transporter, Ost a/b). Dekonjugacija ŽK in dehidroksilacija primarnih v sekundarne ŽK, ki jih vrši flora debelega črevesa, povečata njihovo lipofilnost in omogočita pasivno absorpcijo ŽK v debelem črevesu. Ostali koraki absorbcije ŽK so slabo poznani. Absorbirane ŽK se večinoma vežejo na albumine in po portalni veni vračajo v jetra, kjer se že pri prvem prehodu praktično popolnoma odstranijo iz obtoka. V he -patocitih se dekonjugirane ŽK rekonjugirajo, dehidroksilirane pa delno rehidroksilirajo, skupaj z ostalimi sestavinami žolča se izločijo v svetlino žolčnih kanalikulov in vrnejo v svet -lino dvanajstnika (enterohepatični obtok žolč-nih kislin).
Procesa prebave in absorpcije lipidov kažeta veliko mero funkcionalne redundance. Mehanska emulgacija poteka v ustih, želod -cu in tankem črevesu, številne lipaze imajo kvalitativno gledano prekrivajočo se specifičnost, kvantitativno se lipaza trebušne slinav -ke izloča v presežku, saj je že 5% maksimalno izločene količine te lipaze dovolj za normal -no lipolizo.
Ker se lipaza trebušne slinavke izloča v pre -sežku, je steatoreja pozna klinična manifesta -cija insuficience eksokrinega dela trebušne slinavke.
Večina lipidov se pri zdravem človeku absor -bira na majhnem začetnem deležu skupne
površine tankega črevesa. Kljub temu pogosto pride do malabsorpcije lipidov. Smiselna razdelitev, diagnostika in zdravljenje stanj, povezanih s to okvaro, temeljijo na razumevanju orisanih procesov. Glavni vzroki malabsorpcije so motnje luminalne disperzije, encimske prebave, moten prehod preko sluznice ali moten transport do krvnega obtoka po limfi. Znotraj vsake kategorije obstajajo podskupine glede na natančen mehanizem okvare procesov in največkrat gre za bolezenska stanja z motnjami na več ravneh. Najpogostejši vzroki malabsorbcije lipidov so pomanjkanje žolča, insuficienca eksokrine-ga dela trebušne slinavke in atrofija resic z zmanjšano absorpcijsko površino in motenim transportom po limfnem obtoku zaradi kroničnega vnetja (glutenska enteropatija, tropska sprua).
Kratko- in srednjeverižne MK se lahko uspešno absorbirajo že v želodcu, v tankem čre-vesupa tudi ob odsotnosti hidrolitičnihproduk-tov in sestavin žolča, ki pripomorejo k nastanku mešanih micelijev. Kratkoverižne MK iz hrane (in tiste, ki jih flora sintetizira iz neabsorbira-nih ogljikovih hidratov) se lahko absorbirajo tudi v debelem črevesu. Kot proste, ne kot del hilomikronov, se oddajo v plazmo in sistemski obtok dosežejo preko portalne vene, ne preko torakalnega dukta. Tako so oblika MK, ki jo lahko uživajo bolniki z motnjami na različnih stopnjah prebave in absorpcije.
PREBAVA IN ABSORPCIJA VITAMINOV IN MINERALOV
Lipidotopni vitamini
Vitamin A se nahaja v hrani živalskega izvo -ra v glavnem v obliki estrov retinola z MK (predvsem kot retinilpalmitat) in kot provi -tamin A oziroma različne oblike karotenov v hrani rastlinskega izvora. Lipaza trebušne slinavke hidrolizira estre, prosti retinol se vgradi v površinski sloj MM, karoteni se nes -premenjeni transportirajo v sredici MM. Retinol se privzame preko apikalne plazma -leme v normalnih razmerah najverjetneje z olajšano difuzijo s pomočjo še neidentificira -ne beljakovine, v visokih (terapevtskih) koncentracijah pa morda tudi z difuzijo. Karoteni prečkajo apikalno plazmalemo enterocita najverjetneje z difuzijo. V enterocitu se retinol
409
410
ponovno zaestri, karoteni se delno pretvorijo v retinol, delno pa se nespremenjeni skupaj z estri retinola in ostalimi sestavinami zapakirajo v hilomikrone. Absorbira se 75-99 % retinola in 5-90 % karotenov, priporočen dnev -ni vnos je 1 mg za retinol in 2-4 mg za karo-tene.
Glavna oblika vitamina E v hrani je a-to -koferol. Podobno kot pri retinolu so za njegovo dostavo do enterocita pomembni MM, v enterocit se najverjetneje privzame s pre -prosto difuzijo in nato vgradi v hilomikrone. V povprečju se absorbira okrog 30 % vnesenega a-tokoferola, priporočen dnevni vnos je 12 mg.
Vitamin K je prisoten v hrani predvsem kot vitamin K1 ali fitomenadion, imenovan tudi filokinon. Njegov priporočen dnevni vnos je 65 |jg, absorbira se ga 20-70%, z aktivnim, zaenkrat še nedoločenim transportnim mehanizmom in vgraditvijo v hilomikrone. Bakterijska flora sintetizira vitamin K2 ali menakinon. Do celic se dostavlja znotraj MM in privzema pasivno, vendar njegova absorpcija verjetno nima večjega fiziološkega pomena zaradi nizke koncentracije ZK v delih črevesa, kjer ga nastaja največ.
Vitamin D je v hrani živalskega izvora kot vitamin D3 (kalciol ali holekalciferol) in v hrani rastlinskega izvora kot vitamin D2 (ergo-kalciferol). V koži človeka nastaja vitamin D3 iz 7-dehidroholesterola pod vplivom UV-svet-lobe. Obliki D2 in D3 imata enako biološko aktivnost. Absorbirata se s pomočjo MM in s pasivno difuzijo ter vgradita v hilomikrone. Potrebe po vnosu vitamina D s hrano so odvi -sne od izpostavljenosti svetlobi in navadno se priporoča dnevni vnos 5 jg, za starejše od 65 let, nosečnice in doječe matere 10 jg in za novorojenčke in dojenčke 20 jg. Absorbira se okrog 50 % s hrano vnesenega vitamina D.
Folna kislina
Folna kislina (pteroilmonoglutamat, Pte-Glu1, vitamin B9) je pomembna pri tvorbi gradnika deoksitimidilata in s tem pri sintezi DNK in esencialne aminokisline metionina. Tega vitamina sami ne moremo sintetizirati, potre -ben je zadosten vnos s hrano. Veliko ga je v špinači in jetrih, zaužijemo ga v obliki, v kateri je povezan s sedmimi molekulami glu -tamata (Pte-Glu7). Absorpcija zahteva skraj -
šanje poliglutamatne verige na en glutamat (Pte-Glu1), kar se zgodi zaradi aktivnosti peptidaze na ščetkastem obrobku črevesnega epitelija jejunuma, ki korakoma odceplja terminalne glutamatne ostanke. Absorpcija Pte-Glu1 poteče z anionskim antiporterjem (angl. reduced folate carrier, RFC) ali s H+/fo -latnim elektrogenim simporterjem (angl. proton-coupled folate transporter, PCFT) na membrani enterocitov (56). Pte-Glu1 ni biološko aktivna molekula. V enterocitih se reducira do dihidrofolata (pretvorbo katali-zira encim folat reduktaza ob prisotnosti vitamina C) in nato do tetrahidrofolata (THF), ki je biološko aktivna oblika (reakcijo katali-zira encim dihidrofolat reduktaza). Celica lahko nadalje reducira THF do N5-metil THF, ki sodeluje pri sintezi metionina ob prisotnosti koencima kobalamina. Mehanizma poti prenosa folatov preko bazolateralne membrane ne poznamo.
Vitamin B12
Vitamin B12 (kobalamin) moramo zaužiti s hrano in je pomemben kot koencim pri regeneraciji esencialne aminokisline metionina, ki sodeluje pri celičnih procesih metilacije kot donor metilne skupine. Kobalamin v hrani je vezan na beljakovine. V želodcu pepsin in nizek pH pomagata sprostiti kobalamin iz beljakovin. Sproščeni kobalamin se veže na glikoprotein haptokorin (tudi beljakovina R), ki ga izločamo s slino in želodčnim sokom. Tako vezan doseže dvanajstnik, kjer kompleks razgradijo proteaze iz slinavke. V želodcu aci -dogene celice izločajo intrinzični faktor (IF), glikoprotein, ki je izrednega pomena za absorpcijo kobalamina. V manj kislem okolju dvanajstnika je favorizirana tvorba kompleksa IF s kobalaminom. Ta kompleks je odpo -ren na encimsko razgradnjo in je nujen za absorpcijo. V ileumu se kompleks veže na receptorske komplekse na enterocitih, ki jih imenujemo cubam (57, 58). Privzem kom -pleksa najverjetneje poteka z endocitozo. Znotraj enterocita kompleks razpade. Koba-lamin se znotraj vezikla veže na transportni protein - transkobalamin tip II, ki je nujen za izhod kobalamina iz enterocitov, IF pa se raz -gradi. Prehod preko bazolateralne membrane verjetno poteka z eksocitozo. Tak kompleks preide po portalnem obtoku v jetra, kjer se
uskladišči ali izloči v žolč, v slednjem prime -ru se lahko ponovno privzame v enterocite.
Perniciozna anemija, oblika megaloblastne anemije, je pogosto posledica avtoimunskega uničenja acidogenih celic, predvsem v področju fundusa želodca. Zaradi uničenja acidogenih celic je prisotno pomanjkanje IF in malabsorp-cija kobalamina. Pomanjkanje kobalamina in posledično nezadostna sinteza metionina povzročita pomanjkanje oblike THF, ki sodeluje v sintezi DNK, in s tem isti učinek kot pomanjkanje folatov, to je megaloblastno anemijo.
Železo
Železo, vezano vhemu citokromov, hemoglobina in mioglobina, igra pomembno fiziološko vlogo.
Pomanjkanje železa je zelo pogosto in zaradi pomanjkljive sinteze hemoglobina povezano s sideropenično anemijo, prisotno pri približno tretjini prebivalcev sveta, predvsem pri ženskah. Na drugi strani prekomerno kopičenje železa vodi v dedno bolezen hemokromatozo, pri kateri ključno etiopatogenetsko vlogo najverjetneje igrajo reaktivne kisikove zvrsti, nastale v t. i. Fentonovih reakcijah, v katerih je železo katalizator, in ki vodijo do oksidativnega stresa celic.
Homeostaza telesnih zalog železa je ključno odvisna od regulacije absorpcije, saj so izgube navadno majhne (razen pri ženskah
v	reproduktivnem obdobju, kjer se železo izgublja z menstrualno krvjo ali z vgrajevanjem v plod med nosečnostjo, in v primeru povečanih izgub ob kroničnih krvavitvah zaradi bolezni, npr. pri raku debelega čreve -sa), predvsem pa niso podvržene fiziološke -mu nadzoru. Absorbira se 10-20 % zaužitega železa. Dnevne potrebe v hrani znašajo okrog 10 mg za moške in 15 mg za ženske. Ob ničel -ni bilanci povprečen odrasli moški dnevno absorbira 0,5-1 mg, odrasla ženska pred menopavzo pa 1-2 mg železa, kolikor znaša -jo povprečne dnevne izgube. Za absorpcijo železa obstajata dve poglavitni, delno prekri -vajoči se poti, ena za proste železove katio -ne Fe2+ in druga za železo, vezano v hemu (slika 11). Manj je znanega o možnosti nepo -sredne absorpcije kationov Fe3+, o absorpci -ji železa, vezanega v feritinu in laktoferinu.
Po prvi poti se absorbirajo prosti železo -
vi	kationi. Ti so v svetlini prebavil prisotni v feri (Fe3+) ali fero (Fe2+) obliki in predstav -
ljajo 70-95 % železa, zaužitega s hrano, absorbira pa se 5-10% tega dela zaužitega železa. Železovi ioni zlahka tvorijo netopne soli s hi -droksidnimi, fosfatnimi in bikarbonatnimi anioni, prav tako pa z nekaterimi drugimi sestavinami hrane, predvsem s tanini (prisotni npr. v čajih), fitati in vlakninami žitaric. Pri nizkem pH se netopni kompleksi težje tvorijo oziroma se obstoječi kompleksi raztapljajo, s tem pa je več prostih železovih kationov na voljo za absorpcijo. Feri železo tvori močnejše komplekse in je že pri pH nad 3 slabo razpoložljivo za absorpcijo, fero oblika, ki tvori šibkejše komplekse je dobro razpoložljiva do pH okrog 8. Vitamin C reducira feri katio -ne v fero obliko, prav tako pa lahko s kationi tvori topne komplekse, zmanjšuje možnost tvorbe netopnih kompleksov in zato izboljšuje absorpcijo železa. Absorpcija železa je slabša pri ljudeh z višjim pH želodčnega soka. Po eni strani zaradi slabše razpoložljivosti, po drugi strani pa zato, ker se železo prenaša v ci-toplazmo enterocitov sekundarno aktivno s kotransportom s H+ (glej nadaljevanje). Ta kotransport je bolj učinkovit pri nizkem pH v svetlini črevesa.
Absorpcija prostih železovih kationov je omejena na dvanajstnik. Kation Fe2+ se prenese v citoplazmo enterocita preko apikalne plazmaleme s pomočjo transporterja za dvo-valentne kovinske ione (angl. divalent metal transporter 1, DMT1) s kotransportom s H+. Za privzem Fe3+ je najverjetneje nujna redukcija v fero obliko, ki poteče s pomočjo citokro -mu b sorodne beljakovine ferireduktaze, imenovane tudi duodenalni citokrom b (angl. duodenal cytochrome b, Dcytb) na zunajcelič -ni površini apikalne plazmaleme. Fero kation se v citoplazmi veže na beljakovino mobilfe -rin, imenovan tudi mobilferitin, vezan nanj ali prost doseže bazolateralno plazmalemo, preko katere se prenese s prenašalcem fero -portinom FP1 (IREG1). Po izstopu iz ente-rocita feroksidaza hefestin, homologna pla-zemskemu ceruloplazminu, oksidira fero v feri obliko, 2 iona Fe3+ pa se povežeta z eno molekulo plazemske prenašalne beljakovine za železo - transferinom - in vezani nanj transportirata po krvi do tarčnih tkiv, predvsem do jeter in celic retikuloendotelnega sistema, privzameta z receptorsko posredo -vano endocitozo po vezavi transferina na
41
412
Slika 11. Črevesna absorpcija železa. Prosto železo se lahko privzame preko apikalne plazmaleme enterocita v obliki Fe2+ s kotrans-portom s H+ preko kotransporterja DMT1. Fe3* v obliko Fe2* reducira membransko vezana ferireduktaza Dcytb. Vcitosolu se Fe2* lah -ko veže na mobilferin/mobilferitin ali oksidira do Fe3+ in veže na feritin. Preko bazolateralne plazmaleme Fe2+ prenaša feroportin FP1, nato ga membransko vezan hefestin oksidira do Fe3+ in v tej obliki se po dva iona železa vežeta na plazemski transferin. Hem prečka apikalno plazmalemo bodisi s pomočjo prenašalne beljakovine HCP1 bodisi z endocitozo. Znotrajcelično hem oksigenaza cepi hem in sprosti Fe3*, ogljikov monoksid in biliverdin. Dcytb - duodenalni citokrom b, DMT1 - transporter za dvovalentne kovinske ione, FP1- feroportin 1, HCP1 - prenašalna beljakovina za hem.
receptor za transferin in v njih se železo skla -dišči kot feritin (vezava železa na apoferitin), v manjši meri pa v netopni obliki po lizoso -malnem procesiranju feritina kot hemoside -rin.
V hemu vezano železo predstavlja 5-30 % s hrano zaužitega železa, absorbira pa se do 30 % tega dela železa in njegov prispevek k te -lesni zalogi železa znaša tretjino do polovico. Apikalno plazmalemo prečka bodisi s pomoč -
jo prenašalne beljakovine za hem (angl. heme carrier protein, HCP1) bodisi z endocitozo. Znotrajcelično hem oksigenaza cepi hem in sprosti prosti Fe3+, ogljikov monoksid in bili -verdin. Enterocit reducira biliverdin vbiliru -bin, Fe3+ pa v Fe2+. Slednji se procesira naprej, kot je opisano v prejšnjem odstavku. V cito -solu prisotni Fe2+ je v ravnotežju s Fe2+, vezanim na mobilferin, prav tako pa z železom, vezanim na feritin. Molekula feritina tvori žep
za okrog 4500 ionov Fe3+. Del te molekule ima oksidoreduktazno aktivnost in skrbi za kemijsko ravnotežje med prostim Fe2+ in uskladiščenim Fe3+. Feritin tako predstavlja znotrajcelični »pufer za železo«. Ob zmanjšani absorpciji železa iz hrane koncentracija prostega citosolnega Fe2+ pade, a sproščanje Fe3+ iz žepa feritina in njegova redukcija do Fe2+ upočasnita to zniževanje. Ob porastu koncentracije prostega Fe2+ se poveča ekspresija gena za feritin, to pa vodi v normalizacijo koncentracije, saj je prosto Fe2+ v ravnotežju z več vezavnimi mesti.
Pomanjkanje zalog železa v telesu vodi v povečano stopnjo absorpcije železa, presežek železa v telesu absorpcijo zmanjša. Hep-cidin, katerega sinteza v jetrih se poveča ob povečanju zalog železa in ob vnetjih, zmanjša pa ob hipoksemiji in anemiji, deluje tako, da se veže na feroportin in inducira njegovo internalizacijo in razgradnjo, s tem pa zmanjša izvoz železa iz celic, ki le-tega skladiščijo, tako tudi iz enterocitov. Povišana citopla-zemska koncentracija železa pri zmanjšanju izvoza najbrž zmanjša ekspresijo DMT1 in feroportina in poveča stopnjo ekspresije feritina v teh celicah. Ce se železo, privzeto v enterocit, iz njega ne izloči v plazmo, se sku -paj z njegovim odluščenjem z vrha črevesnih vilusov po povprečno dveh dneh vrne v svet -lino in izloči z blatom.
Kalcij
Ob ničelni bilanci se s hrano zaužije povpreč -no 1000 mg kalcija na dan, izločki v svetlino prebavil prispevajo na dan dodatnih luminal -nih 300 mg Ca2+. Od teh 1300 mg se absorbi -ra na dan okrog 500 mg, kar pomeni, da je dnevna neto absorpcija 200mg. Prav toliko se ga v stacionarnih razmerah na dan tudi izlo -či z urinom. Veliko kalcija je predvsem v mle -ku in mlečnih izdelkih,6 njegovo biološko razpoložljivost pa zmanjšujejo snovi, s kate -rimi tvori slabo topne komplekse, fitati, fos -fati, oksalati, ki so predvsem v hrani rastlin -skega izvora. Nizek pH v želodcu sprosti Ca2+
iz teh kompleksov in tako povečuje razpoložljivost kalcija.
Absorbira se po dveh poteh. Prva je aktivna, na učinke vitamina D občutljiva skozice-lična pot v dvanajstniku, druga je pasivna obcelična difuzija vzdolž celotne prebavne cevi (slika 12). Po prvi poti se kationi Ca2+ absorbirajo v treh korakih. V prvem s facili -tirano difuzijo preidejo apikalno plazmalemo preko kanalov z začasnim receptorskim poten -cialom vaniloidnega tipa, tipa 6 (angl. transient receptor potential of the vanilloid type, type 6, TRPV6). V naslednjem koraku se kationi po vstopu v citoplazmo vežejo na beljakovino kal-bindin in so hkrati v kemijskem ravnotežju z zalogami kalcija v endoplazemskem retiku-lumu in v mitohondrijih. Vezava na kalbin-din ohranja koncentracijo prostih Ca2+ v ci -tosolu nizko. V enterocitu sta prisotni dve obliki kalbindina: kalbindin D9K, ki veže dva iona Ca2+, in kalbindin D28K, ki veže štiri ione Ca2+. Kalcijevi kationi difundirajo proti bazolateralni plazmalemi, kjer je koncentracija kalcijevih ionov najnižja zaradi primarno aktivnega črpanja Ca2+ v zunajcelični prostor preko Ca2+ ATPaze in sekundarno aktivnega eksporta preko izmenjevalca 3Na+/Ca2+. V slednjem zagotovi energijo za termodi-namsko neugoden tok kalcijevih ionov posredno Na+/K+ ATPaza z vzdrževanjem koncentracijskega gradienta za Na+.
Aktivna oblika vitamina D, kalcitriol ali 1,25-dihidroksiholekalciferol, preko genom-skih učinkov poveča ekspresijo apikalnih kanalov, kalbindina in bazolateralne Ca2+ ATPaze. Parathormon vzpodbuja absorpcijo Ca2+ posredno s stimulacijo tvorbe vitamina D v ledvicah. Ob majhnem dnevnem vnosu kalcija je ta pot pomembnejša od obcelične zaradi manjše odvisnosti od luminalne kon -centracije Ca2+ in zaradi spodbude z vitami -nom D v teh pogojih. Obstaja možnost, da se del Ca2+-ionov absorbira tako, da se v celico privzamejo z endocitozo, jo prečkajo s trans -citozo znotraj veziklov in zapustijo z eksoci -tozo na bazolateralni strani.
Druga, obcelična pot, je kvantitativno pomembnejša ob velikem vnosu Ca2+, ki pomeni
413
6 1200 mg (30mmol) Ca2+na liter mleka. Trdi, močno dehidrirani siri so najbogatejši vir kalcija, ementa -lec vsebuje povprečno 900 mg/100 g in parmezan kar 1200 mg/100 g, mehki siri zaradi večje vsebnosti vode vsebujejo nekaj manj kalcija na isto enoto mase, npr. camembert 500-700 mg/100 g.
_ Slika 12. Črevesna absorpcija Ca2*. Ca2* se absorbira obcelično skozi tesne stike (desno) in skozicelično (levo). Preko apikalne plaz -
414 maleme vstopi v celico z olajšano difuzijo preko kanala TRPV6. Koncentracijski gradient za omenjeno difuzijo omogoča nizka koncentracija Ca2* v citosolu, ki jo zagotavljajo aktivno črpanje Ca2* preko bazolateralne plazmaleme v intersticij s črpalko Ca2* in izmenjevalcem Na*/Ca2*, vezava na citosolne beljakovine in privzem Ca2* v mitohondrij in ER. Vezava na beljakovine in privzem v organele pred -stavljata tudi pufrski sistem za Ca2*. Del Ca2* morda prečka enterocit v procesu, podobnem transcitozi. Vitamin D poveča učinkovitost transepitelijskega transporta tako, da poveča apikalno prevodnost za Ca2*, sposobnost citosolne vezave Ca2* in aktivnost črpanja Ca2* iz enterocita. ER - endoplazmatski retikulum, TRPV6 - začasni receptorski potencial vaniloidnega tipa, tipa 6.
višjo doseženo koncentracijo Ca2+ v svetlini, hkrati je ob dani koncentraciji Ca2+ v svetlini prebavne cevi difuzija boljša ob nižji koncentraciji Ca2+ v zunajceličnem prostoru. Obsta -ja možnost, da je tudi ta pot delno odzivna na regulatorne vplive, ki bi lahko vplivali na prevodnost tesnih stikov in s tem prispevek difuzije k skupni absorpciji Ca2+. V normalnih razmerah se več Ca2+ absorbira z obcelično difuzijo zaradi večje skupne površine jejunu-ma in ileuma v primerjavi z dvanajstnikom in zaradi hitrejšega toka s Ca2+ bogate lumi -nalne vsebine skozi dvanajstnik v primerja -vi z bolj distalnimi deli.
Magnezij
Mg2+ je pomemben znotrajcelični kation, kofaktor številnih encimov, prav tako števil -
ni encimi, ki porabljajo ATP, prepoznavajo ATP le, če je v kompleksu z Mg2+. Pomemben je v nevrotransmisiji, pri mišičnem krčenju in pri izločanju paratiroidnega hormona in odzivnosti tarčnih tkiv nanj.
Priporočen dnevni vnos Mg2+ je okrog 300 mg, največ ga je v zeleni zelenjavi, žitaricah in v mesu. Od ene do treh četrtin, pov -prečno pa 40% ali okrog 120 mg dnevno vnesenega Mg2+ se absorbira, okrog 20 mg pa izloči z izločki v prebavno cev, tako da je neto absorpcija približno 100 mg na dan. Ob ničelni bilanci se ga prav toliko tudi vsak dan izloči z urinom.
Podobno kot kalcij se absorbira po dveh glavnih poteh, aktivno, predvsem v ileumu in pasivno po celotni dolžini prebavil (sli -ka 13). Po prvi poti preko apikalne plazma -leme vstopijo Mg2+ kationi v citoplazmo
415
Slika 13. Črevesna absorpcija Mg2+. Del absorpcije poteka obcelično skozi tesne stike (desno), del skozicelično (levo). Skozicelično se absorbira tako, da apikalno vstopa z olajšano difuzijo preko kanala TRPM6. Gradient za preko apikalne plazmaleme se vzdržuje z aktivnim črpanjem v intersticij preko bazolateralne plazmaleme, morda sekundarno aktivno z izmenjavo z Na+. Znotrajceliini pufer za najverjetneje predstavlja njegova vezava na citosolni kalbindin, parvalbumin ali katero drugo beljakovino. TRPM6 - prehodni receptorski potencial melastinskega tipa, tipa 6.
pasivno, vzdolž svojega elektrokemijskega gradienta z olajšano difuzijo preko kanala s prehodnim receptorskim potencialom mela-statinskega tipa, tipa 6 (angl. transient recep -tor potential of melastatin type, type 6, TRPM6), se v citoplazmi vežejo na ne docela določe -ne vezavne beljakovine (morda parvalbu -min in kalbindin) in aktivno črpajo preko bazolateralne membrane po še nepojasnjeni poti, morda sekundarno aktivno z izmenja -vo z natrijevimi kationi.
Fosfati
S hrano človek vnese povprečno 1500 mg fosfatov in v tankem črevesu, največ v jeju -
numu, se absorbirata približno dve tretjini tega ali okrog 1000mg na dan. Njegova absorp -cija v tankem črevesu linearno sledi vnosu v območju vnosa 4-30 mg/kg/dan in hormonska regulacija igra pri absorpciji fosfatov le majhno vlogo. Ob ničelni bilanci fosfatov se dnevno absorbirana količina tudi izloči pre -ko ledvic. Te so glavna tarča nadzornih meha -nizmov za homeostazo fosfatov.
Fosfati preidejo apikalno plazmalemo enterocitov sekundarno aktivno s kotranspor -tom z Na+ preko prenašalne beljakovine NaPi-IIb (slika 14). Usoda fosfatov v citoplaz -mi in njihov izstop preko bazolateralne plaz -maleme sta slabo poznana.
416 Slika 14. Črevesna absorpcija anorganskega fosfata. Preko apikalne plazmaleme vstopa fosfat s kotransportom zNa+, gradient za Na+ vzdržuje bazolateralna Na+/K+ ATPaza. Vezava fosfatov na citosolne beljakovine in pot izstopa iz celice v intersticij preko bazolateralne plazmaleme nista natančneje poznani. ATPaza - adenozin trifosfataza, NaPi2b - prenašalna beljakovina za natrij in fosfate.
Na+ s prenosom glukoze, je SGLT1. Ta beljakovina je prisotna na apikalni membranivilusnih celic jejunuma (v manjši meri tudi dva -najstnika in ileuma) in prenaša Na+ v smeri koncentracijskega gradienta, s čimer je sklop -ljen prenos glukoznih molekul v celico proti koncentracijskemu gradientu (glej tudi poglav -je prebava in absorpcija ogljikovih hidra -tov) (59). Prenos je elektrogen, vnos pozitivnih nabojev z vnosom Na+ povzroča negativen luminalen potencial. Dražljaji, kot so alkalnost svetline dvanajstnika in jejunuma, posledica sekrecije HCO3- z žolčem, sokom trebušne slinavke ali iz dvanajstnika, spodbujajo privzem Na+ (slika 16). Ta mehanizem je v nasprotju s prej opisanim elektronevtralen. Prenos omogoča Na+/H+ antiporter tipa 3 (angl. Na+/H+ exchanger 3, NHE3), ki je sicer najmočneje izražen v ileumu in proksimalnem kolo -nu, čeprav prisoten po celotni dolžini tankega in debelega črevesa (60). Antiport Na+ v ce -
TRANSPORT ELEKTROLITOV IN VODE
Absorbcija Na+, Cl-, K+ v tankem črevesu
Absorpcija Na+ poteka tako v tankem kot v de -belem črevesu. Mehanizmi privzema Na+ se razlikujejo med različnimi deli črevesa, vsem je skupna aktivnost Na+/K+ ATPaze, ki ob porabi energije črpa Na+ iz celice (in K+ v ce -lico). Tako povzročen koncentracijski gradient za Na+ služi kot uskladiščena energija, ki se izkoristi za prenos drugih ionov (sekun -darni aktivni transport). V postprandialnem obdobju je glavni mehanizem privzema Naionov 2Na+/1glukozni in Na+/aminoki -slinski simport (slika 15), ta mehanizem favo -rizira zadostna količina monosaharidov in aminokislin v svetlini črevesa po obroku. Prenašalna beljakovina, ki sklaplja prenos
417
Slika 15. Od hranil odvisna absorpcija NaCl v tankem črevesu. Simport 2Na+/1glukoze preko SGLU ter Na+/aminokislinski simport favorizira zadostna količina monosaharidov in aminokislin v svetlini črevesa po obroku. Prenos naboja na Na+ povzroča negativen lumi -nalen potencial. ATPaza - adenozin trifosfataza, SGLTl - Na+/glukozniprenašalec tipa l.
lico in H+ v črevesni svetlino vzpodbuja pove -čan gradient za H+ zaradi zvišanega pH svet -line, ki favorizira prenos H+ v svetlino in s tem privzem Na+ v enterocit.
Absorpcija Cl- je večinoma tesno poveza -na z absorpcijo Na+ (slika 15). Negativni lumi -nalni potencial, ki ga povzroča elektrogena absorpcija Na+, favorizira prenos Cl- skozi medcelične tesne stike (obcelično).
Vloga gastrointestinalnega trakta pri homeostazi K+ je v primerjavi z vlogo ledvic razmeroma majhna. V splošnem proksimal -ni del gastrointestinalnega trakta (jejunum in ileum) K+ absorbira, medtem ko distalni del (kolon) K+ neto secernira. Najverjetneje je pro -ces absorpcije K+ v jejunumu in ileumu pasi -ven proces in poteka obcelično. V tem delu se voda absorbira in tako povečuje luminal-no koncentracijo K+, kar povečuje koncentra -
cijski gradient iz smeri svetline, ki prevlada nad električnim gradientom v smeri svetline zaradi negativnega luminalnega potenciala.
Večje izgube K+ in hipokaliemija lahko nastaneta, če je otežen privzem vode (driska). Slednja povzroča dehidracijo, ki aktivira hor -monsko os renin-angiotenzin-aldosteron. Sproščanje aldosterona iz skorje nadledvične žleze poveča ekspresijo Na+/K+ ATPaze in poveča privzem K+ v celice ledvičnih tubulov iz medcelični -ne in njegovo izločanje, kar hipokaliemijo še poslabšuje. Hipokaliemija vzpodbuja tubul -no izločanje H+ in vodi v nastanek metabolne alkaloze.
Absorpcija Na+, Cl- in izločanje K+ v debelem črevesu
V ileumu in proksimalnem kolonu so na mem -branah poleg NHE3 prisotni tudi Cl-/HCO3-
Slika 16. Interprandialna absoprcija NaCl. Alkalnost svetline vzpodbuja elektronevtralen privzem Na+ skoziantiporter NHE3. C-/HCOf antiporter DRA povzroča elektronevtralno absorpcijo Cl-. Na+ bazolateralno prehaja skozi Na+/K+A JPazo, Q~ pa morda preko ionskega kanala. AJPaza - adenozin trifosfataza, NHE3 - Na+/H+ izmenjevalec tipa 3.
antiporterji (SLC26A3, tudi DRA) (slika 16). Posledica aktivnosti obeh transportnih beljakovin je elektronevtralna absorpcija Na+ in Cl-. Elektronevtralnost tega procesa omogoča vnos pozitivnega naboja na Na+ (oziroma negativnega na Cl-), ki je sklopljen z iznosom pozitivnega naboja na H+ (oziroma negativ -nega na HCO3-). Ta vzporedni mehanizem privzema Na+ in Cl- je značilen v interdige -stivnem obdobju. Cl- bazolateralno prehaja morda preko ionskega kanala.
V distalnem kolonu je glavna pot za priv -zem Na+ preko epitelnih Na+-kanalov (angl. epithelial Na channels, ENaC) (slika 17). Priv -zem je elektrogen, saj prenos pozitivnega Na+-naboja preko ENaC-beljakovine povzro -ča negativen luminalni potencial. Mehanizem je pod močnim vplivom mineralokortikoida aldosterona, ki poveča absorpcijo Na+ (61, 62). Negativni luminalni potencial je tisti, ki poganja obcelični privzem Cl-.
Aldosteron poveča aborpcijo Na+ z vezavo na mineralokortikoidne receptorje (MR), kar sproži povečanje ekspresije ENaC in Na+/K+ ATPaze. Mehanizem ni pod vplivom cAMP.
V kolonu je neto tok K+ v smeri svetline (izločanje). Čeprav v kolonu poteka tako izločanje kot absorpcija K+, velikost izločanja preseže aktivno absorpcijo, ki se dogaja v di -stalnem kolonu. Največji prispevek k neto toku ima pasivno izločanje K+, ki jo poganja negativni luminalni potencial v kolonu. Tok K+ je večinoma obceličen in je največji v distalnem delu kolona, kjer je luminalni potencial naj -bolj negativen. Poleg pasivnega izločanja poteka po celotni dolžini debelega črevesa aktivno izločanje K+, inducirano z aldostero-nom (slika 18). Na+/K+ ATPaza povzroča koncentracijski gradient Na+, ki poganja kotransport Na+/K+/2Cl- (NKCC-1) na bazo-lateralni membrani, torej prenos K+ v celico. K+ izteka iz celic skozi K+-kanale bodisi
SNin?^ ATP-äia
Slika 17. Absorpcijo NaCl v distalnem kolonu. Elektrogen privzem Na+ poteka preko ENaC. Negativen luminalni potencial poganja obce-l~ni privzem Cl-. ENaC - epitelni Na+-kanali.
na bazolateralni bodisi na apikalni membrani.
Aldosteron poveča število K+-kanalov na apikalni membrani, tako poveča relativno pre -vodnost apikalne plazmaleme za K+ v primerja -vi z bazolateralno in večji iznos K+ skozi kanale na apikalni membrani in s tem večje izločanje K+. Aldosteron tudi poveča transkripcijo Na+/K+ ATPaze, posledica je aktivacija obeh meha -nizmov izločanja K+ - aktivnega in pasivnega izločanja.
Le v distalem delu kolona se K+ aktivno absorbira. K+ privzem v enterocite poteka z apikalno H+/K+ ATPazo. Tako lahko distalni del kolona aktivno absorbira ali secernira K+.
Aktivno izločanje elektrolitov v celicah kript
Tako tanko kot debelo črevo lahko aktivno secernirata Cl-, kar najverjetneje poteka na celicah črevesnih kript in je tesno povezano
s pojavom driske. Mehanizem aktivnega izločanja Cl- (slika 19) je zelo podoben izločanju K+ (63). Vključuje Na+/K+ ATPazo na bazolateralni membrani, ki vzdržuje koncentra -cijski gradient za Na+. Ta gradient poganja Na+-tok skozi kotransporter NKCC-1 na bazolateralni membrani in s tem črpanje Cl- (in K+) v notranjost celice. V manjši meri Cl- pre -haja v celico tudi s pomočjo anionskega izme -njevalca 2 (angl. anion exchanger 2, AE2) za HCO3-/Cl-. V nestimuliranih razmerah je na apikalni membrani prisotnih malo Cl- CFTR-ka -nalov ali pa je njihova prevodnost majh -na. Aktivnost enterotoksinov poveča s CFTR posredovano prevodnost za Cl- na apikalni membrani, zaradi visoke znotrajcelične koncentracije Cl- izhaja iz celice. Aktivacija ade-nilil (toksin kolere, termolabilni toksin E. coli) ali gvanilil ciklaze (termostabilni toksin E. coli) zviša znotrajcelično koncentracijo cikličnih nukleotidov cAMP in cGMP. Ti aktivirajo kinaze, ki nadalje bodisi aktivirajo
420
Slika 18. Aktivno izločanje K+ v debelem črevesu. Na+/K+ATPaza povzroča koncentracijski gradient Na+, ki poganja prenos K+, sklop-Ijen s prehodom Na+ v celico skozi NKCC na bazolateralni membrani. K+ izteka iz celic skozi K+kanale bodisi na bazolateralni bodisi na apikalni membrani. ATPaza - adenozin trifosfataza, NKCC - Na+/K+/2Cl~ kotransporter.
v	membrani že vgrajene Cl-- kanale, bodisi sprožijo zlivanje veziklov s Cl- - kanali z apikal -no plazmalemo in vgraditev dodatnih kanalov vanjo. Oboje povzroči povečano prevod -nost apikalne membrane za Cl- in skoziceličen iznos Cl-. Iznos Cl- preko apikalne membra -ne celic povzroči negativen luminalni potencial, ki favorizira obcelično izločanje Na+. cAMP poveča aktivnost bazolateralnih K+-ka -nalov na celicah kript, ki recirkulirajo K+. Tako enterotoksini izzovejo izločanje elektrolitov (Na+, Cl-), poleg tega pa cAMP tudi zmanjša absorpcijo NaCl z inhibicijo NHE3. Vse to sku -paj povzroča zmanjšan privzem vode, poja -
vi	se driska (64).
no privzame v enterocite z bazolateralnim kotransporterjem Na+/HCO3- (angl. Na bicarbonate cotransporter 1, NBC1), delno nastaja v celicah pod vplivom citosolne karbonske anhidraze iz CO2 in H2O. Bazolateralni Na+/H+-antiporter (NHE1) skrbi za iznos H+, ki nastaja pri tej reakciji, in na ta način zago -tavlja nevtralen znotrajcelični pH. Apikalno izhaja HCO3- skozi Cl-/HCO3-antiporterje (najverjetneje SLC26A6, tudi PAT1) ali Cl-CFTR-kanale. Secerniran HCO3- deluje kot obramba pred nizkim pH želodčne vsebine. V ileumu in kolonu poteka izločanja HCO3-z izmenjavo za Cl-, opisano v prejšnjem poglavju.
Izločanje HCO3- v duodenumu AbSorpcija vode
Mehanizem izločanja je enak mehanizmu izločanja bikarbonata v celicah izvodil tre -bušne slinavke (glej tudi sliko 5 v članku Fizio -logija prebavne cevi, 1. del) (63). V procesu
izločanja HCO3- v dvanajstniku se HCO3- del -
Transport vode preko epitelijskega sloja je tesno povezan s transportom elektrolitov. Tipično zaužijemo dnevno 21 vode, v tankem črevesu volumen vsebine naraste na 7,5 l/dan zaradi izločanja sline, žolča, želodca, trebu -
421
Slika 19. Izločanje NaCI na celicah črevesnih kript je tesno povezano s pojavom driske. Na+/K+ ATPaza na bazolateralni membrani vzdržuje koncentracijski gradient za Na+, ki poganja kotransport Na+ in C- (ter K++) skozi NKCC v notranjost celice. C- prehaja v celico tudi preko HCOf/C-izmenjevalca AE2. K+ bazolateralno recirkulira skozi K+-kanale. Apikalno sekrecija C- poteka skozi CFTR C-ka -nale. Obcelično izločanje Na+ povzroča negativen luminalni potencial. lenterotoksini posredovano povečano izločanje NaCI lahko povzroča drisko. AE2 - anionski izmenjevalec 2, ATPaza - adenozin trifosfataza, CFTR - cystic fibrosis transmembrane conductance regulator, NKCC - Na+/K+/2C- kotransporter.
šne slinavke in samega tankega črevesa (slika 20). V dvanajstniku je transport vode maj -hen, večinoma se v dvanajstniku voda secer-nira zaradi hiperosmolarnosti svetline, ki se pojavi kot posledica delovanja prebavnih encimov. Največji del vode se absorbira v je -junumu in ileumu, tipično 6,5 l/dan (največja absorbcijska sposobnost tankega črevesa je bila ocenjena na 15-20 l/dan). Debelo črevo absorbira okoli 1,91 dnevno (ocenjeno največ 4-5 l/dan), tako iztrebimo blato z vsebnostjo vode okoli 0,1 l/dan.
Premik vode preko epitelija je pasiven proces, ki se zgodi zaradi osmoze. Absorbci-ja Na+ in Cl- (glej prejšnja poglavja) iz svetline črevesa povzroči premik vode iz svetline zaradi osmolarnega gradienta. Tok vode pote-
ka obcelično, preko tesnih stikov med celica -mi, ali skozicelično preko akvaporinov, ki so prisotni na enterocitih. Prevodnost tesnih stikov se zmanjšuje od dvanajstnika (visoka prevodnost) proti kolonu (nizka prevodnost). Premik vode poteka brez velikih osmotskih gradientov, kar poskuša razložiti t. i. model stoječega gradienta. Ta model predpostavlja, da so majhni osmotski gradienti dovolj, da povzročijo tok vode v epitelijih, ki so dobro prepustni za vodo. Novejše raziskave nakazujejo na to, da SGLT1 prenaša vodne moleku -le vzporedno s prenašanjem Na+ in glukoze, kar bi lahko razložilo dobršen del privzema vode v tankem črevesu. Več o tem bralec naj -de v poglavju o prebavi in absorpciji ogljiko -vih hidratov.
1
1,5=^ p
Slika 20. Promet tekočin po prebavni cevi. Zaradi pitja tekočin (2 l/dan), izločanja sline (1,5 l/dan), loka (0,5 l/dan), želodca (2 l/dan), trebušne slinavke (1,5 l/dan) in tankega črevesa (1 l/dan) v tankem črevesu volumen vsebine naraste na 7,5 l/dan. Največji del vode (6,5 l/dan) se absorbira v jejunumu in ileumu, debelo črevo absorbira manjši del (1,9 l/dan). Tako normalno iztrebimo blato z vsebnostjo vode okoli 0,1 l/dan.
LITERATURA
1.	Diez-Sampedro A, Wright EM, Hirayama BA. Residue 457 controls sugar binding and transport in the Na(+)/glu -cose cotransporter. J Biol Chem. 2001; 276 (52): 49188-94.
2.	Wright EM, Hirayama BA, Loo DF. Active sugar transport in health and disease. J Intern Med. 2007; 261 (1): 32-43.
3.	Wright EM, Martin MG, Turk E. Intestinal absorption in health and disease-sugars. Best Pract Res Clin Gastroenterol. 2003; 17 (6): 943-56.
4.	Wright EM, Loo DD. Coupling between Na+, sugar, and water transport across the intestine. Ann N Y Acad Sci. 2000; 915: 54-66.
5.	Rao MC. Oral rehydration therapy: new explanations for an old remedy. Annu Rev Physiol. 2004; 66: 385-417.
6.	Daniel H, Kottra G. The proton oligopeptide cotransporter family SLC15 in physiology and pharmacology. Pflugers Arch. 2004; 447 (5): 610-8.
7.	Daniel H. Molecular and integrative physiology of intestinal peptide transport. Annu Rev Physiol. 2004; 66: 361-84.
8.	Broer S. Amino acid transport across mammalian intestinal and renal epithelia. Physiol Rev. 2008; 88 (1): 249-86.
9.	Broer S. Apical transporters for neutral amino acids: physiology and pathophysiology. Physiology (Bethesda). 2008; 23: 95-103.
10. Hamosh M, Scow RO. Lingual lipase and its role in the digestion of dietary lipid. J Clin Invest. 1973; 52 (1): 88-95.
11.	Hamosh M, Klaeveman HL, Wolf RO, et al. Pharyngeal lipase and digestion of dietary triglyceride in man. J Clin Invest. 1975; 55 (5): 908-13.
12.	Fink CS, Hamosh P, Hamosh M. Fat digestion in the stomach: stability of lingual lipase in the gastric environment. Pediatr Res. 1984; 18 (3): 248-54.
13.	Salzman-Mann C, Hamosh M, Sivasubramanian KN, et al. Congenital esophageal atresia: lipase activity is present in the esophageal pouch and stomach. Dig Dis Sci. 1982; 27 (2): 124-8.
14.	DeNigris SJ, Hamosh M, Kasbekar DK, et al. Secretion of human gastric lipase from dispersed gastric glands. Biochim Biophys Acta. 1985; 836 (1): 67-72.
15.	Gargouri Y, Moreau H, Verger R. Gastric lipases: biochemical and physiological studies. Biochim Biophys Acta. 1989; 1006 (3): 255-71.
16.	Canaan S, Roussel A, Verger R, et al. Gastric lipase: crystal structure and activity. Biochim Biophys Acta. 1999; 1441 (2-3): 197-204.
17.	Gargouri Y, Pieroni G, Riviere C, et al. Importance of human gastric lipase for intestinal lipolysis: an in vitro study. Biochim Biophys Acta. 1986; 879 (3): 419-23.
18.	DeNigris SJ, Hamosh M, Kasbekar DK, et al. Lingual and gastric lipases: species differences in the origin of pre-pancreatic digestive lipases and in the localization of gastric lipase. Biochim Biophys Acta. 1988; 959 (1): 38-45.
19.	Moreau H, Gargouri Y, Lecat D, et al. Screening of preduodenal lipases in several mammals. Biochim Biophys Acta. 1988; 959 (3): 247-52.
20.	Zoppi G, Andreotti G, Pajno-Ferrara F, et al. Exocrine pancreas function in premature and full term neonates. Pediatr Res. 1972; 6 (12): 880-6.
21.	Hamosh M. A review. Fat digestion in the newborn: role of lingual lipase and preduodenal digestion. Pediatr Res. 1979; 13 (5 Suppl 1): 615-22.
22.	Hamosh M, Scanlon JW, Ganot D, et al. Fat digestion in the newborn. Characterization of lipase in gastric aspirates of premature and term infants. J Clin Invest. 1981; 67 (3): 838-46.
23.	Koletzko B, Rodriguez-Palmero M, Demmelmair H, et al. Physiological aspects of human milk lipids. Early Hum Dev. 2001; 65 Suppl: S3-S18.
24.	Hamosh M, Bitman J, Wood L, et al. Lipids in milk and the first steps in their digestion. Pediatrics. 1985; 75 (1 Suppl 2): 146-50.
25.	Mu H, H0y CE. The digestion of dietary triacylglycerols. Prog Lipid Res. 2004; 43 (2): 105-33.
26.	Ratnayake WM, Galli C. Fat and fatty acid terminology, methods of analysis and fat digestion and metabolism: a background review paper. Ann Nutr Metab. 2009; 55 (1-3): 8-43.
27.	Friedman HI, Nylund B. Intestinal fat digestion, absorption, and transport. Areview. Am J Clin Nutr. 1980; 33 (5): 1108-39.
28.	Rigler MW, Honkanen RE, Patton JS. Visualization by freeze fracture, in vitro and in vivo, of the products of fat digestion. J Lipid Res. 1986; 27 (8): 836-57.
29.	Patton JS, Carey MC. Watching fat digestion. Science. 1979; 204 (4389): 145-8.
30.	Staggers JE, Hernell O, Stafford RJ, et al. Physical-chemical behavior of dietary and biliary lipids during intestinal digestion and absorption. 1. Phase behavior and aggregation states of model lipid systems patterned after aqueous duodenal contents of healthy adult human beings. Biochemistry. 1990; 29 (8): 2028-40.
31.	Hernell O, Staggers JE, Carey MC. Physical-chemical behavior of dietary and biliary lipids during intestinal digestion and absorption. 2. Phase analysis and aggregation states of luminal lipids during duodenal fat digestion in healthy adult human beings. Biochemistry. 1990; 29 (8): 2041-56.
32.	Niot I, Poirier H, Tran TT, et al. Intestinal absorption of long-chain fatty acids: evidence and uncertainties. Prog Lipid Res. 2009; 48 (2): 101-15.
33.	Davis HR Jr, Altmann SW. Niemann-Pick C1 Like 1 (NPC1L1) an intestinal sterol transporter. Biochim Biophys Acta. 2009; 1791 (7): 679-83.
34.	von Bergmann K, Sudhop T, Lütjohann D. Cholesterol and plant sterol absorption: recent insights. Am J Car-diol. 2005; 96 (1A): 10D-14D.
35.	Ros E. Intestinal absorption of triglyceride and cholesterol. Dietary and pharmacological inhibition to reduce cardiovascular risk. Atherosclerosis. 2000; 151 (2): 357-79.
36.	Wang DQ. Regulation of intestinal cholesterol absorption. Annu Rev Physiol. 2007; 69: 221-48.
37.	Altmann SW, Davis HR Jr, Zhu LJ, et al. Niemann-Pick C1 Like 1 protein is critical for intestinal cholesterol absorption. Science. 2004; 303 (5661): 1201-4.
38.	Garcia-Calvo M, Lisnock J, Bull HG, et al. The target of ezetimibe is Niemann-Pick C1-Like 1 (NPC1L1). Proc Natl Acad Sci U S A. 2005; 102 (23): 8132-7.
39.	Clader JW. The discovery of ezetimibe: a view from outside the receptor. J Med Chem. 2004; 47 (1): 1-9.
40.	Betters JL, Yu L. Transporters as drug targets: discovery and development of NPC1L1 inhibitors. Clin Pharmacol Ther. 2010; 87 (1): 117-21.
424
41.	Sanclemente T, Marques-Lopes I, Puzo J, et al. Role of naturally-occurring plant sterols on intestinal cholesterol absorption and plasmatic levels. J Physiol Biochem. 2009; 65 (1): 87-98.
42.	Ostlund RE Jr. Phytosterols, cholesterol absorption and healthy diets. Lipids. 2007; 42 (1): 41-5.
43.	White DA, Bennett AJ, Billett MA, et al. The assembly of triacylglycerol-rich lipoproteins: an essential role for the microsomal triacylglycerol transfer protein. Br J Nutr. 1998; 80 (3): 219-29.
44.	Gordon DA, Jamil H. Progress towards understanding the role of microsomal triglyceride transfer protein in apolipoprotein-B lipoprotein assembly. Biochim Biophys Acta. 2000; 1486 (1): 72-83.
45.	Wetterau JR, Lin MC, Jamil H. Microsomal triglyceride transfer protein. Biochim Biophys Acta. 1997; 1345 (2): 136-50.
46.	Mansbach CM, Siddiqi SA. The biogenesis of chylomicrons. Annu Rev Physiol. 2010; 72: 315-33.
47.	Hussain MM. A proposed model for the assembly of chylomicrons. Atherosclerosis. 2000; 148 (1): 1-15.
48.	Carey MC, Small DM, Bliss CM. Lipid digestion and absorption. Annu Rev Physiol. 1983; 45: 651-77.
49.	Black DD. Development and physiological regulation of intestinal lipid absorption. I. Development of intestinal lipid absorption: cellular events in chylomicron assembly and secretion. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2007; 293 (3): 519-24.
50.	Iqbal J, Hussain MM. Intestinal lipid absorption. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2009; 296 (6): 1183-94.
51.	Williams KJ. Molecular processes that handle - and mishandle - dietary lipids. J Clin Invest. 2008; 118 (10): 3247-59.
52.	Voeltz GK, Rolls MM, Rapoport TA. Structural organization of the endoplasmic reticulum. EMBO Rep. 2002; 3 (10): 944-50.
53.	Shibata Y, Voeltz GK, Rapoport TA. Rough sheets and smooth tubules. Cell. 2006; 126 (3): 435-9.
54.	Shen H, Howles P, Tso P. From interaction of lipidic vehicles with intestinal epithelial cell membranes to the formation and secretion of chylomicrons. Adv Drug Deliv Rev. 2001; 50 Suppl 1: S103-25.
55.	Olofsson SO, Bostrom P, Andersson L, et al. Lipid droplets as dynamic organelles connecting storage and efflux of lipids. Biochim Biophys Acta. 2009; 1791 (6): 448-58.
56.	Zhao R, Matherly LH, Goldman ID. Membrane transporters and folate homeostasis: intestinal absorption and transport into systemic compartments and tissues. Expert Rev Mol Med. 2009; 11: e4.
57.	Kristiansen M, Kozyraki R, Jacobsen C, et al. Molecular dissection of the intrinsic factor-vitamin B12 receptor, cubilin, discloses regions important for membrane association and ligand binding. J Biol Chem. 1999; 274 (29): 20540-4.
58.	Andersen CB, Madsen M, Storm T, et al. Structural basis for receptor recognition of vitamin-B(12)-intrinsic factor complexes. Nature. 2010; 464 (7287): 445-8.
59.	Balen D, Ljubojevic M, Breljak D, et al. Revised immunolocalization of the Na+-D-glucose cotransporter SGLT1 in rat organs with an improved antibody. Am J Physiol Cell Physiol. 2008; 295 (2): 475-89.
60.	Donowitz M, Li X. Regulatory binding partners and complexes of NHE3. Physiol Rev. 2007; 87 (3): 825-72.
61.	Greig ER, Baker EH, Mathialahan T, et al. Segmental variability of ENaC subunit expression in rat colon during dietary sodium depletion. Pflugers Arch. 2002; 444 (4): 476-83.
62.	Bergann T, Ploger S, Fromm A, et al. A colonic mineralocorticoid receptor cell model expressing epithelial Na+ channels. Biochem Biophys Res Commun. 2009; 382 (2): 280-5.
63.	Heitzmann D, Warth R. Physiology and pathophysiology of potassium channels in gastrointestinal epithelia. Physiol Rev. 2008; 88 (3): 1119-82.
64.	Viswanathan VK, Hodges K, Hecht G. Enteric infection meets intestinal function: how bacterial pathogens cau -se diarrhoea. Nat Rev Microbiol. 2009; 7 (2): 110-9.
Prispelo 24.5.2010