Желудочная кислота или желудочная кислота является кислым компонентом - соляной кислотой желудочного сока , вырабатываемой париетальными клетками в желудочных железах слизистой оболочки желудка . При pH от одного до трех желудочная кислота играет ключевую роль в переваривании белков , активируя пищеварительные ферменты , которые вместе расщепляют длинные цепи аминокислот белков. Желудочная кислота регулируется в системах обратной связи для увеличения выработки при необходимости, например, после еды. Другие клетки в желудке вырабатывают бикарбонат , основание, для буферизации жидкости, обеспечивая регулируемый pH. Эти клетки также вырабатывают слизь - вязкий барьер, предотвращающий повреждение желудка желудочной кислотой. Поджелудочная железа далее вырабатывает большое количество бикарбоната и секретирует бикарбонат через панкреатический проток в двенадцатиперстную кишку , чтобы нейтрализовать желудочную кислоту, проходящую в пищеварительный тракт .
Секреция — сложный и относительно энергетически затратный процесс. Париетальные клетки содержат обширную секреторную сеть (называемую канальцами ), из которой соляная кислота секретируется в просвет желудка. Уровень pH желудочной кислоты составляет от 1,5 до 3,5 в просвете желудка человека, уровень, поддерживаемый протонным насосом H + /K + АТФазой . [1] Париетальная клетка выделяет бикарбонат в кровоток в процессе, что вызывает временное повышение pH в крови, известное как щелочной прилив .
Кислотный желудочный сок также содержит пищеварительные ферменты , вырабатываемые другими клетками желудочных желез – главными желудочными клетками . Главные желудочные клетки секретируют инактивированный пепсиноген . Попав в просвет желудка, желудочная кислота активирует профермент пепсина . Желудочная кислота еще больше подавляет выживание и развитие многих патогенов в желудке.
Типичный желудок взрослого человека выделяет около 1,5 литров желудочного сока в день. [2] Желудочный сок представляет собой комбинацию секреции желудочных желез, включая основной компонент соляную кислоту (желудочную кислоту), желудочную липазу и пепсиноген . [3] Попав в желудок, пепсиноген преобразуется желудочной кислотой в пищеварительный фермент пепсин, добавляя этот фермент в желудочный сок. [4]
Секреция желудочной кислоты происходит в несколько этапов. Ионы хлора и водорода секретируются отдельно из цитоплазмы париетальных клеток и смешиваются в канальцах. Это создает отрицательный потенциал между -40 и -70 мВ на мембране париетальных клеток, что заставляет ионы калия и небольшое количество ионов натрия диффундировать из цитоплазмы в канальцы париетальных клеток. Затем желудочная кислота секретируется вместе с другими железистыми выделениями в желудочную ямку для высвобождения в просвет желудка. [2]
Фермент карбоангидраза катализирует реакцию между углекислым газом и водой с образованием угольной кислоты . Эта кислота немедленно диссоциирует на ионы водорода и бикарбоната. Ионы водорода покидают клетку через антипортерные насосы H + /K + АТФазы .
В то же время ионы натрия активно реабсорбируются [ требуется цитата ] . Это означает, что большая часть секретируемых ионов K + (калия) и Na + (натрия) возвращается в цитоплазму. В канальце секретируемые ионы водорода и хлора смешиваются и секретируются в просвет кислотопродуцирующей железы .
Самая высокая концентрация, которой достигает желудочная кислота в желудке, составляет 160 мМ в канальцах. Это примерно в 3 миллиона раз больше, чем в артериальной крови , но почти точно изотонично с другими жидкостями организма. Самый низкий pH секретируемой кислоты составляет 0,8, [5] но кислота разбавляется в просвете желудка до pH от 1 до 3.
Между приемами пищи наблюдается небольшая непрерывная базальная секреция желудочной кислоты, обычно менее 10 мЭкв/час. [6]
Существует три фазы секреции желудочной кислоты, которые увеличивают скорость секреции для переваривания пищи: [2]
Выработка желудочной кислоты регулируется как автономной нервной системой , так и несколькими гормонами . Парасимпатическая нервная система через блуждающий нерв и гормон гастрин стимулируют париетальные клетки к выработке желудочной кислоты, как напрямую, так и косвенно, через стимуляцию секреции гормона гистамина из энтерохромаффинноподобных клеток (ЭХЛ). Вазоактивный кишечный пептид , холецистокинин и секретин ингибируют выработку.
Выработка желудочной кислоты в желудке жестко регулируется положительными регуляторами и механизмами отрицательной обратной связи . В этом процессе участвуют четыре типа клеток: париетальные клетки, G-клетки , D-клетки и энтерохромаффиноподобные клетки. Кроме того, на секрецию существенное влияние оказывают окончания блуждающего нерва (CN X) и интрамуральное нервное сплетение в пищеварительном тракте.
Нервные окончания в желудке секретируют два стимулирующих нейротрансмиттера : ацетилхолин [8] и гастрин-высвобождающий пептид . Их действие как прямое на париетальные клетки, так и опосредованное через секрецию гастрина из G-клеток и гистамина из энтерохромаффиноподобных клеток. Гастрин действует на париетальные клетки как напрямую, так и косвенно, стимулируя высвобождение гистамина.
Выделение гистамина является важнейшим положительным механизмом регуляции секреции желудочной кислоты в желудке. Его выделение стимулируется гастрином и ацетилхолином и ингибируется соматостатином . [ 9]
В двенадцатиперстной кишке желудочная кислота нейтрализуется бикарбонатом . Это также блокирует желудочные ферменты, которые имеют свой оптимум в кислом диапазоне pH . Секреция бикарбоната из поджелудочной железы стимулируется секретином . Этот полипептидный гормон активируется и секретируется так называемыми S-клетками в слизистой оболочке двенадцатиперстной и тощей кишки , когда pH в двенадцатиперстной кишке падает ниже 4,5-5,0. Нейтрализация описывается уравнением:
Углекислота быстро уравновешивается с углекислым газом и водой посредством катализа ферментами карбоангидразы, связанными с эпителиальной выстилкой кишечника, [ 10] что приводит к чистому высвобождению углекислого газа в просвете, связанному с нейтрализацией. В абсорбционной верхней части кишечника, такой как двенадцатиперстная кишка, как растворенный углекислый газ, так и углекислота будут стремиться уравновеситься с кровью, что приведет к тому, что большая часть газа, образующегося при нейтрализации, будет выдыхаться через легкие.
При гипохлоргидрии и ахлоргидрии в желудке наблюдается низкий уровень или отсутствие желудочной кислоты, что может привести к проблемам, поскольку дезинфицирующие свойства просвета желудка снижаются. В таких условиях повышается риск инфекций пищеварительного тракта (например, инфицирование бактериями Vibrio или Helicobacter ).
При синдроме Золлингера–Эллисона и гиперкальциемии наблюдается повышение уровня гастрина , что приводит к избыточной выработке желудочной кислоты, что может вызвать язву желудка .
При заболеваниях, сопровождающихся чрезмерной рвотой, у больных развивается гипохлоремический метаболический алкалоз (снижение кислотности крови за счет H + и истощения хлора ).
Гастроэзофагеальная рефлюксная болезнь ( ГЭРБ ) возникает, когда желудочная кислота неоднократно забрасывается обратно в пищевод . Этот обратный поток кислоты (рефлюкс), также известный как изжога, может раздражать слизистую оболочку пищевода.
Многие люди время от времени испытывают кислотный рефлюкс. Однако, когда кислотный рефлюкс повторяется в течение долгого времени, он может вызвать ГЭРБ .
Большинство людей способны справиться с дискомфортом ГЭРБ с помощью изменения образа жизни и лекарств. Хотя это бывает редко, некоторым может потребоваться операция для облегчения симптомов. [11]
Фермент протонной помпы является целью ингибиторов протонной помпы , используемых для повышения pH желудка (и, следовательно, снижения кислотности желудка) при заболеваниях, характеризующихся избытком кислоты. Антагонисты H2 косвенно снижают выработку желудочной кислоты. Антациды нейтрализуют существующую кислоту.
Уровень pH желудочной кислоты у людей составляет 1,5-2,0. Это намного ниже уровня pH большинства животных и очень близко к уровню падальщиков , которые питаются падалью . [12] Это говорит о том, что питание падалью могло быть более важным в эволюции человека , чем считалось ранее. [12]
Роль желудочной кислоты в пищеварении была установлена в 1820-х и 1830-х годах Уильямом Бомонтом на примере Алексиса Сент-Мартина , у которого в результате несчастного случая образовался свищ (отверстие) в желудке, что позволило Бомонту наблюдать процесс пищеварения и извлекать желудочную кислоту, подтверждая, что кислота играет решающую роль в пищеварении. [13]
