Všechny látky, které přijímáme ústy do gastrointestinálního traktu (GIT), souhrnně označujeme jako potrava. Potrava se skládá z živin, tekutin, minerálů a vitaminů. Jednotlivé živiny, tedy cukry, tuky a bílkoviny, jsou v organismu využívány jako stavební materiál a zdroj energie. Aby mohly být tyto látky, obvykle přijímané ve formě složitých organických látek, vstřebány v tenkém střevě, je nezbytný proces trávení. Trávením rozumíme chemický proces štěpení pomocí specifických enzymů.
Trávicí enzymy produkují žlázové buňky v dutině ústní a žaludku a exokrinní část pankreatu. Důležitou funkci v trávení má tenké střevo, ve kterém dochází k prostupu základních stavebních jednotek potravy, tedy aminokyselin, mastných kyselin a monosacharidů, přes jeho sliznici do krve nebo lymfy. Tomuto přestupu říkáme resorpce. Existuje několik mechanismů, které zajišťují přestup látek z lumen tenkého střeva do extracelulární tekutiny.
Naše tělo je složitá stavebnice molekul, které tvoří buňky, tkáně a orgány. Aby vše mohlo fungovat správně, a aby orgány, tkáně i buňky mohly plnit své funkce, potřebují pravidelnou dodávku živin. Živiny se využívají pro stavbu a opravu tělesných struktur a tři z nich tělo využívá jako palivo - zdroj energie. Některé živiny si tělo dokáže v omezené míře vyrobit samo, jiné nikoli, nebo pouze v nedostačujícím množství. Právě těmto říkáme esenciální (základní) živiny.
Co by nemělo chybět v každém jídle?
Sacharidy, tuky a bílkoviny (spolu s vitaminy) obsahují ve své molekule uhlík, který je v přírodě obsažen ve všem živém - proto těmto látkám říkáme organické látky („živé“). Ze sacharidů, tuků a bílkovin si v průběhu procesu trávení tělo dokáže získat energii. Energie, kterou tělo přes den vydává, je doplněna právě těmito živinami. Palivem pro organismus jsou především sacharidy a tuky, po bílkovinách tělo sáhne pouze v případech, že není možné dostatek energie získat jinak.
Trávení sacharidů
Sacharidy jsou potravou přijímány hlavně jako polysacharidy, disacharidy a monosacharidy. Hlavním polysacharidem je rostlinný škrob, složený z amylopektinu a amylózy. Molekuly glukózy jsou v něm uspořádány v rovných či mírně rozvětvených řetězcích a jsou vázány 1,4 α-glykosidovými vazbami. Polysacharid živočišného původu je glykogen, který je tvořen molekulami glukózy s rozvětvenými řetězci spojené 1,6 α-glykosidovými vazbami.
Čtěte také: Úleva při špatném trávení
Mezi disacharidy patří sacharóza (řepný cukr) a laktóza (mléčný cukr). Mezi monosacharidy zařazujeme glukózu a fruktózu. Celulóza, hemicelulóza a pektin patří mezi nestravitelné rostlinné polysacharidy, nemají tedy pro člověka nutriční význam, ale jsou součástí vlákniny v potravě. Vláknina je pro člověka nestravitelná, je však stravitelná bakteriemi tlustého střeva, snižuje také cholesterol a má význam v prevenci rakoviny tlustého střeva.
Trávení škrobu začíná v ústech působením enzymu slinných žláz - ptyalinu. Jeho aktivita je utlumena v kyselém žaludečním obsahu a poté pokračuje v duodenu účinkem pankreatické α-amylázy. Konečnými produkty trávení jsou jednoduché cukry − glukóza, galaktóza a fruktóza. Vzniklé monosacharidy jsou následně transportovány do enterocytů.
V běžné stravě je ze sacharidů nejvíce zastoupen polysacharid škrob, dále disacharidy laktóza a sacharóza. Trávení škrobu, který je tvořen až několika tisíci glukozovými jednotkami, je zahájeno v dutině ústní slinnou α-amylázou. Po přestupu bolu do žaludku je enzymatická aktivita α-amylázy inaktivována nízkým pH žaludeční šťávy. Trávení škrobu pokračuje intraluminárně v duodenu, kde je polysacharid vystaven působení pankreatické α-amylázy secernované do duodena pankreatickým vývodem. Polysacharid je amylázami štěpen na maltózu a α-dextrin. Hlavní disacharidy z potravy (sacharóza, laktóza) a uvedené meziprodukty štěpení škrobu jsou štěpeny na úrovni kartáčového lemu enterocytů působením disacharidáz. α-dextrináza) štěpí disacharidy a α-dextrin na monosacharidy. Vstřebávány jsou pouze monosacharidy. Resorpce probíhá zejména v proximální části tenkého střeva. Glukóza a galaktóza jsou na luminální straně enterocytu resorbovány sekundárně aktivním transportem, který využívá koncentračního spádu sodíku do buňky. Koncentrační gradient pro Na je vytvářen NA+-K+-ATP-ázou na bazolaterální straně membrány enterocytu. Fruktóza je přes luminální membránu vstřebávána facilitovanou difůzí. V enterocytu je většina fruktózy konvertována na glukózu. Přes bazolaterální membránu přecházejí monosacharidy facilitovanou difůzí.
Buněčná membrána je pro glukózu neprostupná, glukóza prochází buněčnou membránou buď za pomoci transportérů využívajících elektrochemický gradient Na+ popř. H+ (symport) nebo facilitovanou difůzí pomocí glukózových transportérů. V plasmatické membráně všech buněk existují specifické nosiče pro glukózu GLUT , které realizují přestup glukózy do buněk. Z hlediska regulačního působení inzulínu, typu transportu a zpracování glukózy tkáněmi rozlišujeme tkáně na inzulín-dependentní (svaly, tuková tkáň, játra) a inzulín independentní (mozek, erytrocyty a všechny ostatní tkáně).
Třídění sacharidů
Sacharidy jsou velkou skupinou molekul: pro buňky jsou zdrojem energie, ale mohou se podílet i na výstavbě buněk nebo jsou součástí hormonů. Naše strava by měla být více než z poloviny tvořena právě sacharidy, a proto by rostlinná strava měla převažovat nad tou živočišnou. Sacharidy jsou složeny z cukerných jednotek (představte si je jako korálky ve třech barvách). Podle toho, kolik cukerných jednotek je spojeno, dělíme sacharidy na:
Čtěte také: Efektivní trávení sacharidů
- Monosacharidy: Obsahují pouze jednu cukernou jednotku (jednu kuličku), patří sem glukóza (hroznový cukr), fruktóza (ovocný cukr) či galaktóza. Této a následující skupině říkáme cukry. Mají společnou vlastnost, a tou je jejich sladkost. Ve střevě se nám vstřebávají pouze monosacharidy. Ty můžeme přijímat samostatně stravou (což není úplně ideální) nebo si je v průběhu trávení tělo štěpí ze sacharidů složených s mnoha cukerných jednotek (tak by to ideálně mělo být).
- Disacharidy: Disacharidy se skládají ze dvou cukerných jednotek. Rovněž jim říkáme cukry (jsou tedy sladké) a patří sem jejich nejznámější zástupci, jako například sacharóza (řepný či třtinový cukr), která se skládá z glukózy a fruktózy, nebo také laktóza (mléčný cukr), která se skládá z jedné glukózy a jedné galaktózy, či maltóza, která se skládá ze dvou jednotek glukózy. Jelikož disacharidy jsou dvojice cukerných jednotek, nemohou se vstřebávat střevem a je potřeba je před tím naštěpit. Toto rozstřižení mají za úkol enzymy. Ne vždy však tyto enzymy fungují dostatečně - kupříkladu u mléčného cukru se některým jedincům stává, že není rozštěpen enzymem laktázou a zůstává ve střevě, kde se stává potravou pro bakterie a kvasí. Projevem je nadýmání, bolesti břicha a průjmy. Těmto nepříjemnostem se říká nesnášenlivost mléka. Lidé, kteří jí trpí, nesnášejí mléko, smetanu, ale mohou tolerovat mléčné výrobky, kde je mléčný cukr již částečně naštěpen mikroorganismy.
- Oligosacharidy: Obsahují až deset stejných či různých cukerných jednotek, patří sem například maltodextriny, frukto-oligosacharidy či polydextróza.
- Polysacharidy: Skládají se z více než deseti cukerných jednotek. Pro zjednodušení vyjmenujme pouze tři zástupce - škrob, glykogen a vlákninu. Vláknina není zdrojem energie, má však dvě zásadní funkce: čistí střevo a vyživuje střevní bakterie, které zase svými působky vyživují střevo. A silné, zdravé střevo je základ zdraví. Škroby slouží jako zdroje postupně uvolňované energie a glykogen je zásobní sacharid živočichů. Pokud přijímáme stravou nadměrné množství sacharidů či cukrů, které tělo není schopno hned využít, uloží si je do zásob ve formě glykogenu. Problém však spočívá v tom, že tyto zásoby mohou být jen velmi omezené. Pokud je po jejich zaplnění cukrů v organismu nadbytek, dokáží se ukládat v podobě tukové tkáně a její zásoby jsou bohužel neomezené.
Škrob: je hlavním polysacharidem rostlin. Obsahují ho například obiloviny, brambory, luštěniny apod.Glykogen: máme uložený ve svalech a játrech. Sacharidy, které přijmeme formou stravy, se v trávicím traktu rozštěpí a vstřebají do krve.Polysacharidy mají i stavební funkci. Jsou základním stavebním materiálem rostlinných buněk. Ve výživě známe tyto sacharidy pod názvem vláknina. Patří sem například celulóza, hemiceulóza, pektiny apod. Tyto polysacharidy však nedokážeme strávit a vstřebat, protože náš trávicí trakt na to není dostatečně vybavený. Například takové krávy a jiní přežvýkavci mají 4 žaludky, aby dokázali vlákninu úplně strávit. I navzdory tomu má však vláknina mnoho zdravotních benefitů. Mezi ty nejzákladnější patří pozitivní vliv na trávení a zdraví trávicího traktu. Pro zdroje polysacharidů nemusíte chodit daleko.
Oddělit od sebe desítky, stovky či až tisíce korálků je pro trávicí enzymy poměrně zdlouhavá práce. Provázky s korálky jsou postupně rozdělovány na kratší úseky s 3-9 korálky (oligosacharidy). Z nich vznikají dvojice korálků (disacharidy), které se nakonec také rozdělí a výsledkem jsou monosacharidy, tedy samostatné korálky. Polysacharidy by měly tvořit většinu našeho denního příjmu sacharidů.
Trávení bílkovin
Trávení proteinů začíná v žaludku působením endopeptidázy pepsinu. Pepsin je secernován hlavními buňkami fundu a těla žaludku ve formě neaktivních proenzymů. Prekurzorem je pepsinogen, který je pomocí kyseliny chlorovodíkové přeměněn na pepsin. Kyselé žaludeční prostředí v rozmezí pH 1,8-4 vytváří optimální prostředí pro jeho činnost, která ustává v tenkém střevě, jakmile se žaludeční obsah smísí s alkalickou pankreatickou šťávou. V pankreatické šťávě se do duodena dostávají další proteolytické enzymy, které jsou zodpovědné za rozklad polypeptidů vzniklých trávením v žaludku. Jedná se o endopeptidázy (trypsin, chymotrypsin a elastáza), které štěpí vnitřní peptidové vazby, a karboxypeptidázy (prokarboxypeptidázy A,B a neaktivní formy enzymů), které odštěpují jednotlivé aminokyseliny na karboxylovém konci peptidového řetězce. Trávením uvolněné aminokyseliny mají specializované transportní systémy na luminální i bazolaterální straně membrány, odkud jsou přenášeny do intersticia a poté do krevního oběhu. Na luminální straně probíhá resorpce pomocí specializovaných přenašečů pro jednotlivé typy aminokyselin. Na bazolaterální membráně probíhá resorpce pomocí difuze. Neutrální a kyselé aminokyseliny jsou přenášeny do slizničních buněk pomocí sekundárně aktivních Na+ symportů a poté se pasivně nebo na nosiči dostávají do krve. Bazické aminokyseliny (arginin, lysin, ornitin) mají vlastní transportní systémy. Část aminokyselin se vstřebá v podobě dipeptidů nebo tripeptidů sekundárním aktivním transportem s využitím kotransportu se sodíkem. Resorpce di- a tripeptidů probíhá rychleji.
Trávení bílkovin zahajuje v žaludku enzym pepsin, vylučovaný hlavními buňkami žaludeční sliznice jako pepsinogen. Nízké pH žaludeční šťávy aktivuje pepsinogen na pepsin. V duodenu je pepsin zpět inaktivován působením zásaditého prostředí. Bílkoviny a peptidy (produkty štěpení bílkovin v žaludku) jsou vystaveny proteolytickým enzymům pankreatické šťávy (trypsin, chymotrypsin, karboxypeptidáza, elastáza). Pankreatické enzymy jsou vylučovány v neaktivní podobě a kaskádou aktivačních dějů jsou v tenkém střevě aktivovány a podílí se na luminálním štěpení bílkovin. Všechny proteolytické enzymy s výjimkou karboxypeptidázy jsou endopeptidázy - tj. štěpí peptidické vazby uvnitř bílkovinného řetězce. Produktem působení endopeptidáz jsou oligopeptidy. Karboxypeptidáza odštěpuje jednotlivé aminokyseliny od konce bílkovinného řetězce a řadíme ji mezi exopeptidázy. Bílkoviny se většinou vstřebávají jako jednotlivé aminokyseliny, méně jako oligopeptidy (di-nebo tripeptidy). Na luminální straně enterocytu jsou přenášeny buď sekundárně aktivním kotransportem se sodíkem nebo pomocí facilitované difúze. Je známo mnoho různých luminálních transportérů s afinitou pro určitou skupinu aminokyselin. Oligopeptidy jsou přes luminální stranu enterocytu vstřebávány kotransportem s H+ a intracelulárně jsou štěpeny peptidázami na aminokyseliny. Přes basolaterální stranu přestupují difúzí nebo facilitovanou difúzí.
Stručný přehled trávení proteinů
- Žaludek: Trávení proteinů začíná v žaludku působením kyseliny chlorovodíkové, která denaturuje bílkoviny, a enzymu pepsinu, který štěpí bílkoviny na menší peptidy.
- Tenké střevo: V tenkém střevě pankreatické enzymy, jako je trypsin, chymotrypsin a karboxypeptidáza, dále štěpí peptidy na menší peptidy a aminokyseliny.
- Absorpce: Aminokyseliny a malé peptidy jsou absorbovány do buněk střevní sliznice a poté do krevního oběhu.
Tuky (lipidy)
Tuky jsou potravou přijímány ve formě triacylglycerolů (až 90 %), fosfolipidů a esterů cholesterolu. Lipidy jsou špatně rozpustné ve vodě, takže jsou triacylglyceroly štěpeny lipázami, které jsou produkovány Ebnerovými žlázami kořene jazyka, žaludečními žlázami a acinárními buňkami pankreatu. Přibližně 10−30 % triacylglycerolů je tráveno již v žaludku, kde kyselé pH představuje optimální podmínky pro činnost jazykové a žaludeční lipázy. Zbytek je štěpen pankreatickou lipázou v pH neutrálním prostředí duodena a jejuna. Pro optimální činnost lipáz je nezbytná emulgace tuků, která nabízí enzymům vetší povrch pro štěpení. V žaludku jsou tuky emulgovány mechanicky motilitou aborální části žaludku, v tenkém střevě funkcí emulgátoru solí žlučových kyselin a lecitinu. Lipolytický účinek pankreatické lipázy je podmíněn přítomností kolipázy, která se jako enzym pankreatické šťávy navazuje na kapičky tuku. Výsledkem trávení triacylglycerolů jsou volné mastné kyseliny, mono- a diacylglyceroly. Micely putují mezi mikroklky a jejich obsah se rozptýlí v pomalu se pohybující tekutině. Složky lipidů zde dosahují vysokých koncentrací a díky svým hydrofobním vlastnostem difundují přes luminální membránu enterocytů. Shromažďují se ve vezikulech hladkého endoplazmatického retikula, kde se z nich znovu vytvoří molekuly lipidů. Jejich povrch pokrývají fosfolipidy a β-lipoprotein vytvořený v ribozomech enterocytů. Takto vznikají chylomikrony (tukové kapénky), které opouštějí buňku exocytózou do bazolaterálního prostoru. Jelikož jsou chylomikrony příliš velké, neprošly by bazální membránou do krevních kapilár, a tak vstupují do lymfatických kapilár a s lymfou se dostávají do krve. Většina tuků se vstřebává v duodenu a jejunu. Zbývající žlučové kyseliny se vstřebávají v terminálním ileu, odtud difundují nebo jsou přenášeny aktivním transportem přes luminální membránu a nakonec přestupují přes bazolaterální membránu do krve.
Čtěte také: Trápí vás špatné trávení sacharidů?
V běžné stravě jsou nejvíce zastoupeny triacylglyceroly (TAG), dále fosfolipidy a cholesterol. Nejdůležitějším enzymem pro trávení TAG je pankreatická lipáza. Linguální a gastrická lipáza mají u dospělého člověka za fyziologických podmínek zanedbatelný význam. Optimální lipolytický účinek pankreatické lipázy se projeví pouze v přítomnosti koenzymu kolipázy. Ta brání inhibičnímu působení žlučových kyselin na enzymatický účinek lipázy. Předchozí emulgace tuků, na které se podílí soli žlučových kyselin a lecitin, je nezbytným krokem v procesu trávení tuků. Potencuje lipolytický účinek zvětšením plochy tukových kapének. Konečnými produkty trávení lipidů jsou volné mastné kyseliny, glyceroly, mono a diacylglyceroly. Cholesterol je v potravě součástí esterů - sloučeniny mastných kyselin a cholesterolu. Estery cholesterolu jsou štěpeny pankreatickou cholesterolesterázou na cholesterol a volné mastné kyseliny. Natrávené tuky jsou v lumen střeva zabudovány do micel a střevní motilitou transportovány na povrch kartáčového lemu. Lipofilní látky se z micel uvolňují a difundují do enterocytu. Soli žlučových kyselin tvořící součást micel se v rámci enterohepatálního oběhu zužitkují k tvorbě žluči. Uvnitř enterocytu je většina vstřebaných tuků reesterifikována na TAG, estery cholesterolu a fosfolipidy a tyto meziprodukty jsou zabudovány chylomikronů. Chylomikrony umožňují transport lipofilních látek nejprve lymfatickým systémem a později krevním řečištěm. Tam se působením lipoproteinové lipázy mastné kyseliny uvolňují a ve vazbě na albumin cirkulují krevním řečištěm. Do krve se přímo vstřebávají pouze mastné kyseliny s kratším řetězcem (SCT , MCT ). Díky jejich hydrofilnímu charakteru nejsou integrovány do chylomikronových částic.