Глава 1
Как устроена пищеварительная система?

Каждый день наш организм совершает настоящее чудо. Все, что мы съедаем – будь то сочное яблоко, утренняя каша или нежное мясо, – проходит через удивительную цепочку превращений, чтобы в итоге стать частью нас самих. Если подумать, это путешествие по пищеварительной системе – одно из самых захватывающих таинств, происходящих прямо внутри нашего тела практически ежечасно.

Наш организм – это невероятно сложная биохимическая фабрика. Большая часть его состоит из воды и органических молекул, созданных из атомов углерода, кислорода, водорода, азота, серы и фосфора. В нем также присутствует целый набор минеральных элементов: кальций, который укрепляет наши кости и заставляет биться сердечную мышцу; магний, помогающий осуществлять более 300 биохимических реакций; железо, переносящее кислород в крови и участвующее в окислительно-восстановительных процессах митохондрий; калий и натрий, обеспечивающие работу нервных клеток; цинк и медь, участвующие в работе иммунной системы.

Все это сокровище внутри нас нуждается в постоянном обновлении. Каждый день миллионы и миллионы (если не сказать больше!) клеток нашего тела отмирают и заменяются новыми, и строительные материалы для этого масштабного обновления мы получаем из пищи. В виде макронутриентов (больших органических молекул – белков, жиров и углеводов) и микроэлементов (минералов) эти вещества поступают в наш организм. Кроме того, нам жизненно необходимы витамины, восемь незаменимых аминокислот: лейцин, изолейцин, валин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин и триптофан, которые наше тело не может произвести самостоятельно, а также две незаменимые жирные кислоты: альфа-линоленовая кислота (омега-3) и линолевая кислота (омега-6).

Первый этап пищеварения начинается еще до того, как пища попадает в рот. Запах вкусной еды, ее вид или даже просто мысль о ней запускают выработку слюны и желудочного сока: организм готовится к приему пищи. Это так называемая мозговая фаза пищеварения, открытая еще Иваном Павловым, за что он, собственно, и был удостоен Нобелевской премии.

Когда пища оказывается во рту, в работу включаются зубы – они измельчают пищу, превращая ее в удобные для переваривания кусочки. Дальше измельчение пищи в пищеварительном тракте уже невозможно, поэтому можно представить всю важность медленного и тщательного пережевывания для усвоения пищи, а значит, и для долголетия!

Одновременно слюнные железы выделяют до полутора литров слюны в день. В слюне содержится фермент амилаза, который начинает расщеплять крахмал до глюкозы. Интересно отметить, что состав слюны меняется в зависимости от того, что мы едим: при употреблении кислых продуктов она становится более щелочной, чтобы защитить зубную эмаль.

Пережеванная и смоченная слюной пища формируется в пищевой комок – болюс, который проглатывается и попадает в пищевод. Этот процесс кажется простым, но на самом деле это сложнейший рефлекс, в котором участвуют более 50 пар мышц! При глотании специальный клапан – надгортанник – закрывает вход в дыхательные пути, а мягкое нёбо поднимается, закрывая проход в носовую полость. Все это происходит автоматически и занимает меньше секунды.

Пищевод – это не просто трубка. Его стенки совершают координированные сокращения – перистальтические движения, проталкивающие пищу в желудок. Эти движения настолько эффективны, что позволяют глотать даже в условиях невесомости или в положении вверх ногами. На границе пищевода и желудка находится важный ограничитель – нижний пищеводный сфинктер. Этот кольцевой мышечный клапан открывается, чтобы пропустить пищу в желудок, и плотно закрывается, чтобы его кислое содержимое не попадало обратно в пищевод.

Желудок – это настоящая химическая лаборатория нашего организма. Его внутренняя поверхность покрыта множеством желез, которые производят желудочный сок. Главный компонент желудочного сока – соляная кислота – создает очень кислую среду (pH 1,5–3,5), необходимую для работы пищеварительных ферментов и уничтожения бактерий. При этом стенки желудка не повреждаются благодаря защитному слою слизи и постоянному обновлению клеток.

В желудке начинается переваривание белков. Фермент пепсин разрезает длинные белковые молекулы на более короткие цепочки – пептиды. Жиры и углеводы в желудке практически не перевариваются, но пища тщательно перемешивается благодаря сокращениям мышечной стенки желудка. Эти сокращения превращают пищу в полужидкую массу – химус.

Желудок также играет роль временного хранилища пищи. Благодаря этому мы можем не думать о еде в течение 4–5 часов после приема пищи. Это время может существенно различаться в зависимости от состава пищи: жидкости покидают желудок быстрее всего, углеводная пища задерживается дольше, а жирная может находиться в нем до 6–8 часов.

Тонкий кишечник – само сердце процесса пищеварения. Именно здесь происходят основное расщепление питательных веществ и их всасывание в кровь. Его внутренняя поверхность увеличена за счет круговых складок, ворсинок и микроворсинок. Если расправить все эти складки, площадь поверхности тонкого кишечника составит многие десятки квадратных метров!

В тонкий кишечник впадают протоки двух важнейших пищеварительных желез – печени и поджелудочной железы. Печень производит желчь, которая эмульгирует жиры, превращая их в мельчайшие капельки, доступные для действия ферментов, расщепляющих жиры, которые дает поджелудочная железа – она выделяет мощный коктейль ферментов, расщепляющих все основные компоненты пищи: белки, жиры и углеводы.

Толстый кишечник – последний отдел пищеварительного тракта – выполняет не менее важные функции. Здесь всасывается вода и формируются каловые массы. Но главное его богатство – это микрофлора, триллионы бактерий, составляющих наш микробиом. Эти микроорганизмы не только помогают переваривать растительные волокна и синтезировать некоторые витамины, но и играют важную роль в защите от патогенов и регуляции иммунной системы. Это портативный биореактор, который мы носим с собой, он способен пополнять наши запасы быстрой энергии (короткоцепочечные жирные кислоты), витаминов и аминокислот, скармливая балластные для нас пищевые волокна нашим квартирантам – бактериям.

Особого внимания заслуживает иммунная система кишечника. Около 80 % всех иммунных клеток организма находятся именно в слизистой оболочке кишечника. На каждый метр кишечника приходится около 10 миллиардов лимфоцитов! Эта мощная система защиты должна уметь различать полезные и вредные микроорганизмы, проявляя агрессию к патогенам и толерантность к полезным бактериям, и при этом не реагировать на компоненты самой пищи. Это довольно непростая задача, и часто наши непродуманные действия и нездоровый образ жизни нарушают этот тонкий баланс спокойствия нашей иммунной системы. Частое употребление фастфуда, сахара и обработанных продуктов подавляет рост полезных бактерий и способствует размножению патогенных. Хронический стресс повышает проницаемость кишечного барьера, что позволяет токсинам и патогенам проникать в кровоток. Это провоцирует воспалительные процессы и аутоиммунные реакции. Бесконтрольное применение антибиотиков уничтожает не только патогенные, но и полезные бактерии, нарушая микробный баланс на несколько месяцев. Нарушение циркадных ритмов влияет на активность иммунных клеток кишечника и состав микрофлоры. Умеренные регулярные нагрузки улучшают кровоснабжение кишечника и стимулируют выработку противовоспалительных веществ, укрепляя местный иммунитет.

Вся работа пищеварительной системы находится под строгим контролем нервной и эндокринной систем. В стенках пищеварительного тракта находится собственная нервная система – энтеральная, которую часто называют вторым мозгом. Она содержит около 100 миллионов нейронов и может работать автономно, хоть и поддерживает постоянную связь с головным мозгом через блуждающий нерв.

Гормональная регуляция пищеварения – это сложнейший механизм, в котором участвуют множество биологически активных веществ (таблица 1). Одни из них выделяются непосредственно клетками пищеварительного тракта, вторые поступают из других органов. Когда пища поступает в пищеварительную систему, растяжение стенок и изменение химического состава содержимого активируют специальные клетки, выделяющие гормоны.

Таблица 1

Регуляторы пищеварительной системы

Один из ключевых гормонов – гастрин, который выделяется клетками желудка в ответ на поступление белковой пищи. Он стимулирует выработку соляной кислоты и активизирует моторику желудка. При этом существует механизм обратной связи: как только среда становится достаточно кислой, выделение гастрина прекращается.

Интересно, что разные виды пищи по-разному влияют на секрецию желудочного сока. Высокобелковая пища, кофеин, бульоны стимулируют секрецию, поэтому их следует избегать при повышенной кислотности. Простые углеводы оказывают слабое влияние на желудочную секрецию. Здоровый желудок хорошо справляется с перевариванием смешанной пищи, но при проблемах с пищеварением может быть полезным включать в рацион больше овощей и зелени, которые содержат клетчатку и способствуют нормализации пищеварения.

Когда пища начинает перевариваться и в крови повышается уровень аминокислот и жирных кислот, кишечник начинает вырабатывать холецистокинин. Этот гормон тормозит активность желудка и стимулирует выделение ферментов поджелудочной железы для включения уже следующей фазы пищеварения – в тонком кишечнике. Другой важный гормон – секретин – выделяется в ответ на поступление кислого содержимого из желудка в кишечник. Он тоже тормозит секрецию желудочного сока и стимулирует выработку панкреатического сока.

Жировая ткань – это фактически эндокринный орган, выделяющий гормоны – адипокины, включая лептин, который сигнализирует гипоталамусу о запасах жировой ткани и участвует в регуляции энергетического обмена. При ожирении развивается лептинорезистентность, что нарушает механизмы контроля аппетита. Современные исследования подтверждают роль избытка лептина в развитии системного воспаления и гипертензии через активацию симпатической нервной системы и влияние на эндотелий сосудов.

При частых перекусах или переедании в организме постоянно поддерживается высокий уровень гормонов насыщения – инсулина и лептина. В организме все регулируется обратными связями, поэтому со временем ткани становятся менее чувствительными к действию этих двух гормонов, что приводит к нарушению регуляции пищевого поведения и обмена веществ. Это повышает риск развития ожирения, сахарного диабета 2-го типа и сердечно-сосудистых заболеваний.

Другой гормон жировой ткани – адипонектин – повышается при голодании и физических нагрузках. Он помогает предотвратить накопление избыточного жира и повышает чувствительность тканей к инсулину. Это особенно важно для профилактики сахарного диабета и сердечно-сосудистых заболеваний. И этот гормон можно смело отнести к гормонам здорового долголетия.

Поджелудочная железа вносит свой вклад в регуляцию пищеварения через инсулин и панкреатический полипептид. Инсулин не только регулирует уровень глюкозы в крови, но и влияет на аппетит через центры головного мозга. Панкреатический полипептид подавляет аппетит и повышает чувствительность тканей к инсулину. Его уровень меняется в течение суток, достигая минимума утром и максимума вечером.

В кишечнике вырабатывается целый ряд гормонов, регулирующих аппетит и пищеварение. Пептид YY, который образуется в толстом кишечнике, замедляет продвижение пищи по желудочно-кишечному тракту и подавляет аппетит.

Грелин – гормон, стимулирующий аппетит. Его уровень естественным образом повышается перед приемом пищи и снижается после еды, причем углеводы дают более выраженное подавление секреции грелина по сравнению с жирами. Помимо регуляции аппетита грелин играет важную роль в снижении воспаления и укреплении защитного барьера кишечника. Частые перекусы, особенно богатые углеводами, могут нарушать нормальный ритм секреции грелина и сбивать аппетит.

Гормоны кишечника играют решающую роль в регуляции аппетита и метаболизма. Гормон GLP-1 (энтероглюкагон) – настоящий дирижер пищевого поведения. Этот гормон не только подавляет аппетит, но и замедляет опорожнение желудка, стимулирует выработку инсулина и улучшает его чувствительность. Неудивительно, что лекарства-аналоги GLP-1 произвели революцию в лечении ожирения и диабета. Оксинтомодулин работает схожим с GLP-1 образом, усиливая чувство сытости и улучшая метаболизм глюкозы. В этом оркестре насыщения участвует и холецистокинин – гормон, который не только регулирует работу желчного пузыря и поджелудочной железы, но и посылает мозгу сигнал «хватит есть». А бомбезин, быстро реагируя на поступление пищи, помогает вовремя остановиться и не переедать. Вместе эти гормоны создают сложную систему контроля аппетита и пищеварения, которая защищает нас от переедания и поддерживает здоровый метаболизм.