Желудочная кислота , желудочный сок или желудочная кислота — это пищеварительная жидкость, образующаяся в слизистой оболочке желудка . При pH от 1 до 3 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, чтобы увеличить ее выработку, когда это необходимо, например, после еды. Другие клетки желудка производят бикарбонат , основание, которое буферизует жидкость, обеспечивая регулируемый pH. Эти клетки также производят слизь — вязкий барьер, предотвращающий повреждение желудка желудочной кислотой. Поджелудочная железа далее производит большое количество бикарбоната и секретирует бикарбонат через проток поджелудочной железы в двенадцатиперстную кишку для нейтрализации желудочной кислоты, попадающей в пищеварительный тракт .
Основным активным компонентом желудочной кислоты является соляная кислота (HCl), которая вырабатывается париетальными клетками желудочных желез желудка. 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 в просвете желудка человека составляет от 1,5 до 3,5, и этот уровень поддерживается протонным насосом H + /K + АТФазой . [1] При этом париетальные клетки выделяют бикарбонат в кровоток, что вызывает временное повышение pH в крови, известное как щелочной прилив .
Высококислотная среда в просвете желудка разрушает белки (например, пищу). Пептидные связи , входящие в состав белков, лабилизуются. Главные клетки желудка секретируют ферменты расщепления белков (неактивный пепсиноген , а в младенческом возрасте — ренин ). Низкий уровень pH активирует пепсиноген, превращая его в фермент пепсин , который затем способствует пищеварению, разрывая аминокислотные связи (процесс, называемый протеолизом) . Кроме того, многие микроорганизмы подавляются или уничтожаются в кислой среде, предотвращая заражение или заболевание.
Желудок типичного взрослого человека ежедневно выделяет около 1,5 литров желудочной кислоты. [2] Секреция желудочной кислоты происходит в несколько этапов. Ионы хлорида и водорода секретируются отдельно из цитоплазмы париетальных клеток и смешиваются в канальцах. Желудочная кислота затем секретируется в просвет желудочной железы и постепенно достигает основного просвета желудка. [2] Точный способ, которым секретируемая кислота достигает просвета желудка, является спорным, поскольку кислота должна сначала пересечь относительно pH-нейтральный слой слизи желудка.
Ионы хлорида и натрия активно секретируются из цитоплазмы париетальной клетки в просвет канальца. Это создает отрицательный потенциал от -40 до -70 мВ на мембране париетальных клеток, который заставляет ионы калия и небольшое количество ионов натрия диффундировать из цитоплазмы в канальцы париетальных клеток.
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 . Это означает, что большая часть секретируемых ионов К + (калий) и Na + (натрий) возвращается в цитоплазму. В канальце секретируемые ионы водорода и хлора смешиваются и секретируются в просвет свекловичной железы .
Самая высокая концентрация желудочной кислоты в желудке составляет 160 мМ в канальцах. Это примерно в 3 миллиона раз больше, чем в артериальной крови , но почти точно изотонично другим жидкостям организма. Самый низкий pH секретируемой кислоты составляет 0,8 [3] , но кислота разбавляется в просвете желудка до pH от 1 до 3.
Между приемами пищи наблюдается небольшая постоянная базальная секреция желудочной кислоты, обычно менее 10 мэкв/час. [4]
В секреции желудочной кислоты есть три фазы, которые увеличивают скорость секреции для переваривания пищи: [2]
Производство желудочной кислоты регулируется как вегетативной нервной системой , так и несколькими гормонами . Парасимпатическая нервная система через блуждающий нерв и гормон гастрин стимулируют париетальные клетки к выработке желудочной кислоты, воздействуя как непосредственно на париетальные клетки, так и опосредованно, через стимуляцию секреции гормона гистамина энтерохромаффиноподобными клетками ( ECL). . Вазоактивные кишечные пептиды , холецистокинин и секретин ингибируют выработку.
Производство желудочной кислоты в желудке жестко регулируется механизмами положительных регуляторов и 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 интрамурального нервного сплетения в пищеварительном тракте.
Нервные окончания желудка секретируют два стимулирующих нейротрансмиттера : ацетилхолин [6] и пептид, высвобождающий гастрин . Их действие направлено как непосредственно на париетальные клетки, так и опосредовано секрецией гастрина G-клетками и гистамина энтерохромаффиноподобными клетками. Гастрин действует на париетальные клетки прямо и косвенно, стимулируя высвобождение гистамина.
Высвобождение гистамина является наиболее важным механизмом положительной регуляции секреции желудочной кислоты в желудке. Его высвобождение стимулируется гастрином и ацетилхолином и ингибируется соматостатином . [7]
В двенадцатиперстной кишке желудочная кислота нейтрализуется бикарбонатом . Это также блокирует желудочные ферменты, оптимум которых находится в кислом диапазоне pH . Секреция бикарбоната поджелудочной железой стимулируется секретином . Этот полипептидный гормон активируется и секретируется так называемыми S-клетками слизистой оболочки двенадцатиперстной и тощей кишки , когда pH в двенадцатиперстной кишке падает ниже 4,5–5,0. Нейтрализация описывается уравнением:
Угольная кислота быстро уравновешивается с углекислым газом и водой посредством катализа ферментов карбоангидразы, связанных с эпителиальной оболочкой кишечника, [8] что приводит к чистому высвобождению углекислого газа в просвете, связанному с нейтрализацией. В всасывающем верхнем отделе кишечника, таком как двенадцатиперстная кишка, как растворенный углекислый газ, так и углекислота стремятся уравновеситься с кровью, что приводит к тому, что большая часть газа, образующегося при нейтрализации, выдыхается через легкие.
При гипохлоргидрии и ахлоргидрии в желудке наблюдается низкий уровень желудочной кислоты или ее полное отсутствие, что может привести к проблемам, поскольку дезинфицирующие свойства просвета желудка снижаются. В таких условиях существует больший риск инфекций пищеварительного тракта (например, заражения бактериями Vibrio или Helicobacter ).
При синдроме Золлингера-Эллисона и гиперкальциемии повышается уровень гастрина , что приводит к избыточной выработке желудочной кислоты, что может вызвать язву желудка .
При заболеваниях, сопровождающихся избыточной рвотой, у больных развивается гипохлоремический метаболический алкалоз (снижение кислотности крови за счет Н + и истощение хлора ).
Гастроэзофагеальная рефлюксная болезнь возникает, когда желудочная кислота неоднократно попадает обратно в пищевод . Эта обратная промывка (кислотный рефлюкс) может раздражать слизистую оболочку пищевода.
Многие люди время от времени испытывают кислотный рефлюкс. Однако, когда кислотный рефлюкс повторяется с течением времени, это может вызвать ГЭРБ .
Большинству людей удается справиться с дискомфортом, вызванным ГЭРБ, с помощью изменения образа жизни и приема лекарств. Хотя это встречается редко, некоторым может потребоваться хирургическое вмешательство, чтобы облегчить симптомы. [9]
Фермент протонной помпы является мишенью ингибиторов протонной помпы , используемых для повышения pH желудка (и, следовательно, снижения кислотности желудка) при заболеваниях, сопровождающихся избытком кислоты. Антагонисты H 2 косвенно снижают выработку желудочной кислоты. Антациды нейтрализуют существующую кислоту.
рН желудочной кислоты у человека составляет 1,5-2,0. Это гораздо более низкий уровень pH, чем у большинства животных, и он очень близок к падальщикам , питающимся падалью . [10] Это говорит о том, что кормление падалью могло иметь более важное значение в эволюции человека , чем считалось ранее. [10]
Роль желудочной кислоты в пищеварении была установлена в 1820-1830-х годах Уильямом Бомонтом на Алексисе Сент-Мартене , у которого в результате несчастного случая в желудке образовался свищ ( дыра), что позволило Бомонту наблюдать процесс пищеварение и экстрагировать желудочную кислоту, подтвердив, что кислота играет решающую роль в пищеварении. [11]
