Rozdział 1Fizjologia układu pokarmowego. Hormonalna kontrola pobierania pokarmu
Hanna Krauss, Magdalena Gibas-Dorna, Emilia Korek
Przedstawione w niniejszym rozdziale informacje dotyczą fizjologii układu pokarmowego ze szczególnym uwzględnieniem procesów wydzielania, trawienia, wchłaniania oraz motoryki przewodu pokarmowego.
1.1. Zagadnienia podstawowe
Prawidłowe odżywianie zależy od składu i częstości przyjmowanych pokarmów oraz od właściwego funkcjonowania układu pokarmowego w kontekście przyjmowania pokarmów, ich trawienia, wchłaniania i przyswajania składników pokarmowych, wody, witamin oraz soli mineralnych.
Układ pokarmowy, zwany też trawiennym, składa się z:
- przewodu pokarmowego, do którego należą: jama ustna, przełyk, żołądek, jelito cienkie (dwunastnica, jelito czcze, jelito kręte), jelito grube (okrężnica, esica, odbytnica i odbyt);
- gruczołów, którymi są: ślinianki, trzustka, wątroba, gruczoły przewodu pokarmowego.
1.1.1. Jama ustna
Jama ustna jest początkowym odcinkiem przewodu pokarmowego. Składa się z przedsionka jamy ustnej oraz jamy ustnej właściwej, które są oddzielone od siebie łukami zębowymi żuchwy i szczęki. Zasadniczą funkcją jamy ustnej jest wstępna mechaniczna obróbka pokarmu - zostaje on rozdrobniony, zmiażdżony i zmieszany ze śliną, dzięki której możliwa jest też wstępna hydroliza węglowodanów. Przy udziale języka formowany jest kęs pokarmowy, który przesuwany jest w kierunku gardła, i następnie połykany.
Oprócz obróbki mechanicznej i chemicznej do pozostałych funkcji jamy ustnej należą:
- funkcja zmysłowa (zmysł smaku);
- funkcja artykulacyjna (mowa);
- funkcja oddechowa (jako alternatywny początek dróg oddechowych);
- funkcja obronna (dzięki obecności komórek żernych, immunoglobuliny typu A - IgA, lizozymu, laktoferryny i innych substancji obecnych w ślinie);
- funkcja resorpcyjna (szybkie wchłanianie leków z okolicy podjęzykowej).
Ślinianki
Jama ustna zawiera liczne gruczoły ślinowe, wśród których należy wyróżnić trzy pary głównych: ślinianki przyuszne (tzw. przyusznice), ślinianki podżuchwowe i podjęzykowe.
Przyusznice są największymi gruczołami ślinowymi. Zlokalizowane w dole zażuchwowym (tuż za ramieniem żuchwy, do przodu od ucha), odpowiadają za wydzielanie dużych ilości wodnistej śliny, która jest wydzielana do jamy ustnej za pomocą przewodu przyusznicowego Stentona.
Ślinianki podżuchwowe są o połowę mniejsze, leżą w przestrzeni podżuchwowej i są łatwo wyczuwalne podczas badania palpacyjnego. Wydzielają ślinę mieszaną (śluzowo-wodnistą), która odprowadzana jest do jamy ustnej przewodem Whartona najczęściej wraz z przewodem większym ślinianki podjęzykowej na mięsku podjęzykowym w dnie jamy ustnej.
Ślinianki podjęzykowe są najmniejszymi ze ślinianek głównych, leżą bezpośrednio pod śluzówką na mięśniu żuchwowo-gnykowym. Wydzielają gęstą śluzową ślinę.
Język
Język jest najważniejszym narządem biorącym udział w artykulacji mowy, odpowiada za zmysł smaku, umożliwia formowanie i przesuwanie ku gardłu kęsów pokarmu.
Anatomicznie części języka można podzielić na nasadę, trzon i koniec. Na grzbiecie i brzegach języka znajdują się liczne brodawki (okolone, nitkowate, grzybowate liściaste) zawierające receptory zwane kubkami smakowymi. Człowiek może odróżnić niemal nieograniczoną ilość smaków, które stanowią kombinację pięciu podstawowych: gorzkiego, słodkiego, kwaśnego, słonego oraz umami. Ten ostatni, umami, można opisać jako smak "mięsny", "bulionowy" lub "rosołowy" i jest on związany przede wszystkim z obecnością glutaminianu sodu w produktach, takich jak mięso, sery dojrzewające grzyby, pomidory, sos sojowy czy fermentowane potrawy.
Język unerwiony jest ruchowo przez nerw podjęzykowy (XII), a czuciowo przez nerwy trójdzielny (V), językowo-gardłowy (IX) i błędny (X).
Uzębienie
U człowieka występują dwa pokolenia zębów: mleczne (20) i stałe (32). Zadaniem uzębienia jest chwytanie, rozdrabnianie i miażdżenie pokarmu.
Zęby mleczne wyrzynają się, począwszy od ok. 6. miesiąca życia. Wszystkich zębów mlecznych jest 20: 8 siekaczy, 4 kły, 8 zębów trzonowych.
Począwszy od 6.-7. roku życia, uzębienie mleczne jest zastępowane przez zęby stałe, których jest 32: 8 siekaczy, 4 kły, 8 zębów przedtrzonowych oraz 12 zębów trzonowych.
1.1.2. Gardło
Gardło to miejsce, w którym krzyżują się drogi pokarmowa i oddechowa. W błonie śluzowej gardła występuje wiele grudek chłonnych, z których część tworzy skupiska, zwane migdałkami: gardłowy, przełykowy i trąbkowe. Mniej więcej na wysokości VI kręgu szyjnego gardło przechodzi w przełyk.
1.1.3. Przełyk
Przełyk jest przewodem długości 25-30 cm, który nie uczestniczy w procesach trawienia i wchłaniania, a jedynie pośredniczy w przekazywaniu pokarmów z gardła do żołądka. Jego ściana zbudowana jest z dobrze rozwiniętej mięśniówki, która umożliwia skuteczne przesuwanie pokarmu dzięki skoordynowanym ruchom perystaltycznym. Kluczową rolę w kontroli przepływu treści pokarmowej z przełyku do żołądka odgrywa dolny zwieracz przełyku (lower esophageal sphincter, LES) znajdujący się na granicy tych dwóch struktur. Prawidłowe funkcjonowanie LES zapewnia ochronę błony śluzowej przełyku przed uszkodzeniem wskutek cofania się kwaśnej treści żołądkowej, a jego osłabienie jest jedną z przyczyn choroby refluksowej żołądka.
Unerwienie przełyku obejmuje:
- w górnej 1/3 część przełyku - ośrodki połykania przez somatyczne nerwy wywodzące się z jądra dwuznacznego;
- w dalszych 2/3 - nerwy błędne.
1.1.4. Żołądek
Żołądek jest bogatym w mięśniówkę i niezwykle elastycznym odcinkiem przewodu pokarmowego. Pełni funkcję zbiornika pokarmu o pojemności 1-1,5 l. Anatomicznie składa się z następujących części: wpustu, dna żołądka, trzonu i części odźwiernikowej.
Rozdrobniony i zmieszany ze śliną pokarm z przełyku do żołądka przechodzi przez tzw. wpust żołądka. W żołądku treść pokarmowa podlega mieszaniu i trawieniu oraz zostaje zamieniona w płynną miazgę. Trawienie w żołądku odbywa się dzięki działaniu licznych gruczołów żołądkowych znajdujących się w jego śluzówce. Wytwarzają one sok żołądkowy o odczynie kwaśnym dzięki obecności kwasu solnego, którego sekrecja zachodzi z prędkością 1,5-2 l/24 h. Następnie miazga pokarmowa przedostaje się do dwunastnicy przez część odźwiernikową żołądka.
Funkcje żołądka obejmują:
- gromadzenie pokarmu;
- trawienie pokarmu;
- wyjaławianie treści pokarmowej;
- funkcję wydzielniczą związaną z produkcją soku żołądkowego, który zawiera m.in. kwas solny, enzymy trawienne (np. pepsynę trawiącą białka), czynnik wewnętrzny (tzw. czynnik Castle'a, niezbędny do wchłaniania witaminy B12) oraz śluz chroniący błonę śluzową żołądka przed działaniem własnych enzymów i kwasu solnego.
1.1.5. Jelito cienkie
Jelito cienkie jest najdłuższą częścią przewodu pokarmowego - mierzy 4-5 m u dorosłego człowieka. Odcinki jelita cienkiego można podzielić na:
- dwunastnicę, do której uchodzą przewody wyprowadzające dwóch największych gruczołów trawiennych - wątroby i trzustki;
- jelito czcze;
- jelito kręte.
W jelicie cienkim dochodzi do wymieszania treści pokarmowej z żółcią, sokiem trzustkowym oraz wydzieliną komórek gruczołowych jelita cienkiego (sok jelitowy). Zawartość jelita cienkiego podlega tutaj dalszym procesom hydrolitycznym, a produkty trawienia zostają wchłonięte wraz z witaminami i płynami do krwi. Tutaj też (w świetle jelita oraz w obrębie błony śluzowej) kończą się procesy trawienia pokarmu. Z 9 l płynów, które trafiają do jelita cienkiego (płyny ze spożytego pokarmu oraz wydzieliny przewodu pokarmowego), tylko 1-2 l pojawia się w jelicie grubym.
Ze względu na znaczną aktywność jelita cienkiego w procesach wchłaniania błona śluzowa jelita na całej długości pokryta jest kosmkami, które znacznie - o niemal 600% - powiększają powierzchnię absorpcyjną tego najdłuższego odcinka przewodu pokarmowego. Pofałdowanie śluzówki, obecność kosmków i mikrokosmków sprawiają, że powierzchnia chłonna jelita cienkiego może sięgać do 2 mln cm2.
1.1.6. Trzustka
Trzustka wraz z wątrobą należą do tzw. wielkich gruczołów trawiennych. Trzustka jest gruczołem leżącym poprzecznie na tylnej ścianie jamy brzusznej, za żołądkiem, głównie po stronie lewej. Morfologicznie dzieli się na trzy części: głowę, trzon i ogon. Część trzustki odpowiedzialna za powstawanie soku trzustkowego zawiera komórki pęcherzykowe, które produkują enzymy trawienne wydzielane później do przewodów trzustkowych. Przewód trzustkowy (tzw. przewód Wirsunga) łączy się najczęściej z przewodem żółciowym wspólnym i znajduje ujście w części dwunastnicy zwanej brodawką.
Pod względem czynnościowym trzustkę można podzielić na część zewnątrzwydzielniczą (egzokrynną) i wewnątrzwydzielniczą (endokrynną).
Część zewnątrzwydzielnicza trzustki odpowiada za wytwarzanie wydzieliny, zwanej sokiem trzustkowym, zawierającej enzymy trawiące białka, cukry i tłuszcze.
Część wewnątrzwydzielniczą trzustki tworzą komórki wysp trzustkowych (tzw. wysp Langerhansa) produkujące hormony:
- glukagon (komórki A wysp trzustkowych, zwane też komórkami ?);
- insulinę i amylinę (komórki ?, B);
- somatostatynę (komórki ?, D);
- trzustkowy polipeptyd (komórki F).
1.1.7. Wątroba
Wątroba jest największym gruczołem i narządem organizmu (waży ok. 1,5 kg). Położona jest tuż pod przeponą po stronie prawej. Komórki wątrobowe (hepatocyty) układają się w zraziki. Wątroba dorosłego człowieka zawiera cztery płaty: duży płat prawy, mniejszy płat lewy, płat czworoboczny i płat ogoniasty. Do wątroby przez tzw. bruzdę poprzeczną znajdującą się między płatami wchodzą naczynia (żyła wrotna, tętnica wątrobowa) i nerwy, a wychodzą żyła wątrobowa, naczynia limfatyczne oraz przewód wątrobowy wyprowadzający żółć z wątroby do pęcherzyka żółciowego i dwunastnicy.
Ze względu na wielość funkcji, jakie wątroba spełnia w organizmie ludzkim, jest ona narządem bogato ukrwionym, a jej unaczynienie ma charakter wyjątkowy. Krew żylna z jelit i innych narządów trzewnych dociera do wątroby żyłą wrotną, po czym trafia do naczyń zatokowych zlokalizowanych między warstwą komórek wątroby, które odgrywają rolę filtra dla wchłoniętych ze światła przewodu pokarmowego substancji oraz toksyn. Następnie krew o zmienionym już składzie chemicznym trafia do żył wątrobowych, a stąd do żyły głównej dolnej. Do naczyń zatokowych trafia również krew tętnicza z tętnicy wątrobowej. W śródbłonku zatok rezydują makrofagi wątrobowe zwane komórkami Browicza-Kupffera, które spełniają funkcję obronną ze względu na zdolność do fagocytozy.
Hepatocyty odpowiadają za wiele funkcji wątroby, m.in. produkują żółć, która uwalniana jest do jelita w czasie trawienia większych posiłków. W przerwach międzyposiłkowych żółć kierowana jest do pęcherzyka żółciowego, w którym jest magazynowana i ulega zagęszczeniu. Żółć odgrywa ważną rolę w trawieniu i wchłanianiu tłuszczów, sprzyjając ich emulgacji.
Do najważniejszych funkcji wątroby należą:
- wytwarzanie żółci niezbędnej w trawieniu tłuszczów;
- odtruwanie (inaktywacja toksyn, leków);
- metabolizm hormonów (hormonów sterydowych, insuliny, glukagony, hormonów tarczycy);
- metabolizm węglowodanów, białek i tłuszczów oraz witamin;
- magazynowanie glikogenu, witamin (B12, A, D), żelaza (w ferrytynie);
- wytwarzanie hormonów (insulinopodobny czynnik wzrostu IGF, angiotensynogen, erytropoertyna);
- wytwarzanie białek osocza krwi (albuminy, globuliny, fibrynogen, białka ostrej fazy, czynniki krzepnięcia);
- udział w termoregulacji (wytwarzanie ciepła);
- powstawanie (w okresie życia płodowego) oraz rozpad erytrocytów;
- funkcja obronna (komórki Browicza-Kupffera).
1.1.8. Jelito grube
Jelito grube jest końcową częścią przewodu pokarmowego, zaczyna się w prawym dole biodrowym. Odcinki jelita grubego można podzielić na:
- jelito ślepe (kątnica) wraz z wyrostkiem robaczkowym;
- okrężnicę - wstępującą, poprzeczną, zstępującą i esowatą;
- odbytnicę.
Odbytnica zakończona jest odbytem, który zawiera dwa zwieracze: zewnętrzny i wewnętrzny. Zwieracz zewnętrzny odbytu jest mięśniem poprzecznie prążkowanym, którego czynność jest kontrolowana przez część somatyczną układu nerwowego (zależną od świadomości), podczas gdy zwieracz wewnętrzny podlega kontroli autonomicznego układu nerwowego. Oba te mięśnie biorą udział w odruchu defekacji.
Jelito grube jest miejscem zasiedlonym przez dużą liczbę bakterii (głównie z rodzajów: Bacteroides i Firmicutes). Są one cennym źródłem witaminy K i kwasu foliowego oraz kwasów tłuszczowych o krótkich łańcuchach.
1.2. Motoryka przewodu pokarmowego
Motoryka przewodu pokarmowego obejmuje naprzemienne skurcze i rozkurcze mięśni gładkich, które powstają w głównej mierze w drodze odruchów. Jedynie w górnej części przewodu pokarmowego (jama ustna, gardło, górna część przełyku) oraz końcowej (zwieracz zewnętrzny odbytu) czynność motoryczna zależy od unerwienia z ośrodków ruchowych kory mózgowej.
Do czynników wywołujących potencjały czynnościowe w mięśniówce przewodu pokarmowego należą:
- rozciąganie mechaniczne;
- transmitery z autonomicznego układu nerwowego;
- transmitery z układu nerwowego somatycznego (unerwienie odcinków przewodu pokarmowego zależnych od woli, np. zwieracza zewnętrznego odbytu);
- hormony jelitowe, np. gastryna, cholecystokinina (CCK), motylina;
- lokalne czynniki humoralne (np. serotonina, histamina).
Przewód pokarmowy unerwiony jest przez tzw. jelitowy układ nerwowy, który tworzą sploty nerwowe śródścienne: splot mięśniowy (Auerbacha), odpowiedzialny głównie za kontrolę motoryki jelita, oraz splot podśluzówkowy (Meissnera), regulujący czynność wydzielniczą i przepływ krwi w błonie śluzowej. Do splotów tych docierają włókna zazwojowe autonomicznego układu nerwowego - współczulne i przywspółczulne, które modulują ich aktywność. Współdziałanie układu jelitowego i autonomicznego zapewnia możliwość wystąpienia odruchów, które są niezbędne do kontroli funkcjonowania przewodu pokarmowego.
Zalicza się do nich odruchy:
- integrowane na poziomie jelita (dla kontroli sekrecji, perystaltyki, mieszania itp.);
- prowadzące informację z jelit do zwojów współczulnych i z powrotem do jelit, np. odruchy żołądkowo-krętniczy (pobudza motorykę jelita krętego), krętniczo-żołądkowy (hamuje motorykę żołądka), jelitowo-jelitowy (hamuje motorykę jelita krętego);
- prowadzące informację z jelit do ośrodkowego układu nerwowego (rdzeń lub pień mózgu) i z powrotem do jelit, np. odruchy z żołądka i dwunastnicy do pnia mózgu, odruchy bólowe, odruch defekacji.
Mięśnie gładkie przewodu pokarmowego zdolne są do wykonywania trzech rodzajów skurczów: perystaltycznych, rytmicznych (fazowych) oraz tonicznych. Charakterystykę motorycznej części przewodu pokarmowego przedstawia tabela 1.1.
Skurcze komórek mięśni gładkich są inicjowane przez potencjały czynnościowe i nagły wzrost stężenia wolnych jonów Ca2+ w cytoplazmie.
Tabela 1.1. Charakterystyka motorycznej części przewodu pokarmowego
Rodzaj skurczów
Odcinek przewodu pokarmowego
Funkcja
Perystaltyczne
- Przełyk
- Dystalna część żołądka
- Jelito cienkie i grube
Przesuwanie treści pokarmowej
Rytmiczne
- Jelito cienkie i grube
Mieszanie treści pokarmowej
Toniczne
- Zwieracze
- Proksymalna część żołądka
Utrzymanie pasażu treści pokarmowej we właściwym kierunku oraz właściwego ciśnienia w poszczególnych odcinkach przewodu pokarmowego
1.2.1. Żucie i połykanie
Zarówno żucie, jak i połykanie charakteryzują się obecnością faz odruchowych i zależnych od woli. Żucie zachodzi dzięki skoordynowanej aktywności mięśni szkieletowych (mięśnie żwacze, unerwione przez V nerw czaszkowy) i mięśni gładkich.
Na cykl żucia składają się:
- faza przygotowawcza;
- zetknięcie szczęk z kęsem pokarmowym;
- miażdżenie pokarmu;
- zetknięcie się zębów obu szczęk;
- rozcieranie pokarmu między zębami;
- końcowe centralne zamknięcie szczęk.
Siła docisku szczęk między zębami trzonowymi może osiągać:
- ok. 150 kg (zwykle 50-80 kg);
- w zakresie zębów siecznych 15-40 kg.
Połykanie jest procesem trójfazowym i składa się z faz:
- ustno-gardłowej, w której kęsy za pośrednictwem języka przesuwane są do gardła;
- gardłowo-przełykowej, w której w ciągu 1-2 s na drodze odruchu dochodzi do zamknięcia wejścia do tchawicy, otwarcia górnego zwieracza przełyku i powstania fali perystaltycznej, która kieruje pokarm do przełyku;
- przełykowo-żołądkowej, która podobnie jak faza gardłowo-przełykowa zachodzi na drodze odruchowej, kontrolowanej w dużej mierze przez włókna nerwów czaszkowych IX i X oraz przez włókna splotu nerwowego błony mięśniowej (splot Auerbacha).
W przełyku kęs pokarmowy przesuwany jest do żołądka dzięki synchronicznym ruchom mięśniówki zwanym falą perystaltyczną. Dlatego czynność transportowa przełyku odbywa się nawet wtedy, gdy gardło jest położone niżej niż żołądek, np. przy zwisaniu do góry nogami.
Przedostanie się pokarmu do okolicy dolnego zwieracza przełyku wywołuje jego rozkurcz oraz spadek ciśnienia w tej okolicy. Obniżające się ciśnienie nie osiąga jednak wartości niższych od ciśnienia panującego w żołądku, co ma zapobiegać powstawaniu refluksu i cofaniu się treści żołądkowej do przełyku. W przypadku braku dostatecznej relaksacji dolnego zwieracza przełyku (rzadko) dochodzi do tzw. achalazji przełyku, w której obserwuje się czynnościową niedrożność przełyku, zastój pokarmu, wtórne poszerzenie i w konsekwencji zapalenie przełyku.
Fazy odruchowe kontroluje ośrodek połykania znajdujący się w pniu mózgu. Drogę dośrodkową odruchu stanowią włókna nerwów czaszkowych V, IX i X, które prowadzą impulsy z receptorów jamy ustnej, gardła i przełyku. Drogę odśrodkową stanowią włókna nerwów V, VII, IX, X i XII (informacja z ośrodka połykania przekazywana jest do mięśni gardła i przełyku).
1.2.2. Motoryka żołądka
Żołądek jest narządem ruchomym, zmieniającym kształt, wielkość i położenie. Pokarm gromadzący się w żołądku układa się warstwami - kolejno połykane porcje trafiają do środka żołądka.
Ze względu na czynność motoryczną żołądek można podzielić na część proksymalną (początkową) i dystalną.
Początkowa część żołądka pełni funkcję rezerwuaru dla pokarmów i płynów. W trakcie przyjmowania pokarmu mięśniówka tej części żołądka rozluźnia się w mechanizmie odruchowym, obejmującym:
- odruch, w którym drogę dośrodkową stanowią włókna nerwowe pobudzane przez mechanoreceptory z gardła, a odśrodkową - włókna nerwu błędnego, które wysyłają sygnały do neuronów hamujących jelitowego układu nerwowego;
- tzw. odruch wagowagalny, który zachodzi w odpowiedzi na rozciągnięcie ścian żołądka w części proksymalnej (drogę dośrodkową i odśrodkową tego odruchu stanowią włókna nerwu błędnego, czyli X nerwu czaszkowego).
Część dystalna zawiera więcej włókien mięśniowych i jest mniej podatna na rozciąganie.
Skurcze fazowe obejmujące rytmiczne skurcze okrężne oraz skurcze perystaltyczne służą do mieszania się treści pokarmowej z sokiem żołądkowym i przesuwania jej do dwunastnicy (perystaltyka żołądka).
Skurcze perystaltyczne żołądka wywołane są pobudzeniami z komórek rozrusznikowych zlokalizowanych w obrębie krzywizny większej na wysokości granicy między częścią początkową a dystalną. Wyraźne skurcze rozpoczynają się w połowie długości trzonu i przesuwają się w postaci fali z szybkością 1 m/s. W miarę zbliżania się do odźwiernika przybierają na sile i szybkości. Po dojściu fali perystaltycznej do odźwiernika ten się zamyka i fala zawraca. Zjawisko to, nazywane retropulsją, sprzyja dokładnemu wymieszaniu oraz rozdrobnieniu treści pokarmowej.
Do czynników wpływających na motorykę żołądka zalicza się:
- pobudzenie nerwu błędnego (zwiększa siłę i częstość skurczów części proksymalnej);
- pobudzenie włókien współczulnych (hamuje motorykę żołądka);
- działanie hormonów żołądkowo-jelitowych.
Opróżnianie żołądka jest wynikiem skoordynowanego współdziałania żołądka i dwunastnicy stanowiących razem "jednostkę motoryczną", w której szczególną rolę odgrywa odźwiernik. Bezpośrednim czynnikiem kontrolującym jest zwieracz odźwiernika, którego zamykanie się zapobiega przedostawaniu się do dwunastnicy zarówno zbyt dużych ilości kwaśnego soku żołądkowego, jak i zbyt dużych ilości hipo- lub hipertonicznej treści pokarmowej.
Tempo opróżniania żołądka zależy od:
- ilości treści pokarmowej w żołądku (im większe rozciągnięcie żołądka, tym szybsze opróżnianie);
- wielkości cząstek pokarmu (mniejsze cząstki pokarmu przechodzą do dwunastnicy szybciej);
- warunków panujących w dwunastnicy.
Pobudzająco na tempo opróżniania żołądka wpływa też gastryna, ale w dużych stężeniach gastryna może pośrednio hamować opróżnianie przez nadmierne zakwaszenie treści pokarmowej w dwunastnicy, co wywołuje odruchowe hamowanie motoryki żołądka (tzw. hamowanie dwunastniczo-żołądkowe).
Wśród dwunastniczych czynników hamujących opróżnianie żołądkowe wyróżnia się:
- odruchy dwunastniczo-żołądkowe (zachodzą przy udziale jelitowego układu nerwowego);
- odruchy, w których drogami do- i odśrodkowymi są włókna nerwu błędnego (X nerwu czaszkowego);
- pobudzenie włókien współczulnych;
- hormony (sekretyna, GIP [gastric inhibitory polypeptide - peptyd hamujący czynność żołądka], CCK).
Wymienione wyżej neurogenne mechanizmy hamujące są aktywowane, gdy:
- następuje znaczne obniżenie pH w dwunastnicy (treść pokarmowa jest zbyt kwaśna);
- treść pokarmowa jest hipo- lub hipertoniczna;
- treść pokarmowa zawiera zbyt wiele nieprzetworzonych białek lub lipidów zwiększających ilość produkowanej przez dwunastnicę cholecystokininy (CCK).
1.2.3. Czynność motoryczna jelit
Stopień aktywności mięśni jelita cienkiego i grubego zależy od indywidualnej pobudliwości oraz fizycznych i chemicznych sygnałów, których źródłem jest treść jelitowa.
Przy zbyt szybkim przechodzeniu treści przez jelita może dojść do upośledzenia procesów trawienia i wchłaniania oraz biegunek. Przy zbyt wolnym - do rozwoju procesów gnilnych i zaparć.
Spośród wszystkich składników pokarmowych szczególną rolę w regulacji funkcjonowania przewodu pokarmowego odgrywa włókno roślinne zwane błonnikiem pokarmowym. Błonnik przyspiesza perystaltykę jelit, sprzyja zwiększonemu wydzielaniu śliny i innych soków trawiennych, zatrzymuje wodę, nadając stolcowi właściwą konsystencję i zapobiegając zaparciom, a także wiąże kwasy żółciowe, zanieczyszczenia żywności i metale, przez co ogranicza ich wchłanianie do krwi.
Podstawowym mechanizmem kontrolującym skurcze mięśni są wahania potencjału błonowego, zwane falami wolnymi lub podstawowym rytmem elektrycznym (basic electrical rhythm, BER). BER sam nie wywołuje skurczów, ale wyznacza częstość potencjałów czynnościowych. Opuszka dwunastnicy wykazuje najwyższą częstość fal BER i stanowi strefę rozrusznikową dla pozostałej części dwunastnicy i jelita cienkiego.
Do czynników wywołujących potencjały czynnościowe należą:
- mechaniczne rozciąganie;
- transmitery z autonomicznych włókien zazwojowych i jelitowego układu nerwowego;
- hormony jelitowe;
- lokalne czynniki humoralne.
Motoryka jelita cienkiego
Czynność motoryczna jelita cienkiego obejmuje:
- skurcze segmentowe (odcinkowe, niepropulsywne) - okrężne skurcze dzielące jelito na segmenty; pojedynczy skurcz obejmuje segment 1-2 cm, trwa ok. 5 sekund; zapewniają one mieszanie miazgi pokarmowej z sokami trawiennymi i umożliwiają ekspozycję składników pokarmowych do powierzchni absorpcyjnej nabłonka jelitowego;
- skurcze propulsywne (robaczkowe, perystaltyczne) - przesuwają się naprzód w postaci fali okrężnego skurczu, obejmując odcinek 2-3 cm.
Skurcze odcinkowe mają charakter wyłącznie miogenny. Perystaltyka jest wynikiem śródściennego odruchu perystaltycznego.
Regulacja czynności skurczowej jelita cienkiego zachodzi poprzez:
- zazwojowe włókna autonomiczne;
- śródścienne sploty autonomiczne (jelitowy układ nerwowy);
- hormony żołądkowo-jelitowe.
Czynniki pobudzające i hamujące czynność skurczową jelita cienkiego przedstawiono w tabeli 1.2.
Tabela 1.2. Czynniki pobudzające i hamujące czynność skurczową jelita cienkiego
Czynniki pobudzające czynność skurczową jelita cienkiego
Czynniki hamujące czynność skurczową jelita cienkiego
Czynniki neurogenne
- Pobudzenie współczulne
- Pobudzenie przywspółczulne
Czynniki hormonalne
- Gastryna
- CCK
- Motylina
- Acetylocholina
- Prostaglandyna F (PGF)
- Sekretyna
- Glukagon
- VIP
- GIP
- Noradrenalina
- Prostaglandyna E (PGE)
- Prostaglandyna I (PGI)
CCK (cholecystokinin) - cholecystokinina; GIP (gastric inhibitory polypeptide) - peptyd hamujący czynność żołądka; VIP (vasoactive intestinal peptide) - wazoaktywny peptyd jelitowy.
Częstość potencjałów czynnościowych i częstość skurczów jelitowych wykazuje u człowieka w okresie międzytrawiennym charakterystyczną cykliczność w postaci wędrujących kompleksów mioelektrycznych (migrating motor complex, MMC). MMC mają na celu "utrzymanie czystości" w przewodzie pokarmowym między posiłkami. Przy ich braku obserwuje się nadmierną kolonizację bakteryjną oraz obniżenie sprawności absorpcyjnej jelit.
Po spożyciu pokarmu znikają regularne cykle MMC, a w ich miejsce pojawiają się nieregularnie występujące potencjały i skurcze jelitowe (tzw. aktywność pokarmowa, która zależy od uwalnianych przez składniki pokarmowe hormonów jelitowych, zwłaszcza gastryny i CCK).
Motoryka jelita grubego
W odróżnieniu od jelita cienkiego, w którym treści pokarmowe poszczególnych posiłków się nie mieszają, jelito grube zawiera mieszaninę resztek pokarmowych posiłków spożywanych w ciągu 1-2 dni (zależnie od częstości wypróżnień).
Na czynność motoryczną jelita grubego składają się skurcze:
- odcinkowe - najlepiej widoczne w okrężnicy poprzecznej i zstępującej (tzw. haustracje); zachodzą jednocześnie w wielu różnych odcinkach okrężnicy, trwają przeciętnie 2 minuty, powodują przewężenie światła jelita. Ich funkcją jest mieszanie zawartości jelita grubego;
- propulsywne - obejmują krótkie segmenty, przemieszczają zawartość jelita w obu kierunkach od miejsca skurczu, występują głównie w jelicie ślepym i okrężnicy wstępującej, wywołują ruch wahadłowy, ale ostatecznie przesuwają treść jelitową w kierunku odbytniczym;
- perystaltyczne - okrężny skurcz okrężnicy przesuwający się na obwód, szybkość fali wynosi ok. 20 cm/min;
- masowe - występują 1-3 razy dziennie, obkurczeniu ulega cały segment długości 20-30 cm, nasilają się po spożyciu pokarmu.
Aktywność motoryczna odbytnicy
Przesunięcie zawartości jelita grubego do odbytnicy aktywuje jej mechanoreceptory, pobudzając w ten sposób splot śródścienny jelitowego układu nerwowego, którego aktywacja wywołuje czynność skurczową esicy i odbytnicy oraz ustępowanie skurczu zwieracza wewnętrznego. Równolegle pojawia się uczucie parcia na stolec.
Wypróżnienie odbytnicy jest wynikiem odruchu defekacyjnego - ma on charakter odruchu śródściennego (opisanego powyżej), który wzmocniony jest odruchem rdzeniowym (ośrodki tego odruchu znajdują się w części krzyżowej S2-S4 rdzenia kręgowego).
Impulsy z mechanoreceptorów okrężnicy zstępującej i odbytnicy docierają również do kory mózgowej, a stąd informacja prowadzona jest do ośrodków przywspółczulnych rdzenia krzyżowego (odcinek S2-S4) i dalej nerwami miednicznymi do mięśniówki gładkiej odbytnicy, pobudzając jej skurcze oraz relaksując zwieracz wewnętrzny odbytnicy. Jednocześnie (tą samą drogą odśrodkową) następuje zahamowanie aktywności nerwów sromowych, które zaopatrują zwieracz zewnętrzny odbytu, w konsekwencji czego dochodzi do jego relaksacji.
Fizjologicznie jelito grube wykazuje szczyt aktywności w godzinach porannych, jednak zważywszy na to, że dla większości aktywnych ludzi nie jest to dogodny czas na defekację, odruch ten jest często świadomie wstrzymywany, czego konsekwencją mogą się stać zaparcia nawykowe.
1.3. Czynność dokrewna (endokrynna) przewodu pokarmowego
Hormony żołądkowo-jelitowe spełniają niezwykle istotną funkcję kontrolną w stosunku do czynności motorycznej i wydzielniczej oraz do wzrostu w obrębie przewodu pokarmowego.
Do najważniejszych hormonów żołądkowo-jelitowych należą:
- gastryna;
- sekretyna;
- cholecystokinina (CCK);
- motylina;
- peptyd hamujący czynność żołądka (GIP).
Charakterystykę funkcjonalną tych hormonów przedstawia tabela 1.3.
Tabela 1.3. Charakterystyka funkcjonalna hormonów żołądkowo-jelitowych
Hormon
Miejsce wydzielania
Efekt działania
Gastryna
- Wpust żołądka (komórki G; w odpowiedzi na rozciągnięcie, pobudzenie nerwu X oraz obecność aminokwasów i białek)
- Dwunastnica (mniejsze ilości)
- Stymuluje gruczoły żołądka do produkcji kwasu solnego
- Pobudza efekty troficzne
- Nasila motorykę żołądka, a w dużych stężeniach pośrednio hamuje
Sekretyna
- Dwunastnica (komórki S; w odpowiedzi na obecność jonów H+)
- Stymuluje trzustkowe i żółciowe wydzielanie dwuwęglanów
- Hamuje produkcję kwasu solnego oraz efekty troficzne gastryny
CCK
- Dwunastnica
- Jelito czcze (komórki I; w odpowiedzi na obecność aminokwasów, białek i kwasów tłuszczowych)
- Stymuluje wytwarzanie przez trzustkę mieszaniny enzymów trawiennych
- Umożliwia dostosowanie składu soku trzustkowego do proporcji białek, tłuszczów i węglowodanów w diecie
- Pobudza obkurczanie się pęcherzyka żółciowego
Motylina
- Dwunastnica
- Jelito czcze (komórki M; w okresie międzytrawiennym)
- Stymuluje żołądkowe i jelitowe kompleksy MMC
GIP
- Dwunastnica
- Jelito czcze
- (komórki K; w odpowiedzi na obecność glukozy, aminokwasów i kwasów tłuszczowych)
- Hamuje wydzielanie soku żołądkowego
- Zwalnia czynność motoryczną żołądka
- Stymuluje wydzielanie insuliny
Grelina
- Żołądek
- Stymuluje apetyt i pobieranie pokarmu (działanie antagonistyczne w stosunku do leptyny)
- Stymuluje wydzielanie hormonu wzrostu przez przysadkę mózgową
CCK (cholecystokinin) - cholecystokinina; GIP (gastric inhibitory polypeptide) - peptyd hamujący czynność żołądka; MMC (migrating motor complex) - wędrujące kompleksy mioelektryczne.
1.4. Soki żołądkowo-jelitowe - czynność egzokrynna przewodu pokarmowego
Przewód pokarmowy dorosłego człowieka wydziela dziennie średnio 7-10 l płynów, które odgrywają niezwykle ważną rolę w procesach trawienia i wchłaniania, jak również spełniają funkcję ochronną w stosunku do śluzówki przewodu pokarmowego.
Do płynów wydzielanych przez przewód pokarmowy należą:
- ślina;
- sok żołądkowy;
- sok trzustkowy;
- żółć;
- sok jelitowy.
1.4.1. Wydzielanie i rola śliny
Ślina jest cieczą bezbarwną, wodnistą, o odczynie prawie obojętnym (pH 6,5-7,5 przy wydzielaniu podstawowym), składa się w 99% z wody, reszta to składniki nieorganiczne (Na, K, Ca, Cl, HCO3-) oraz organiczne (białka, w tym enzymy trawienne i mucyny). Ślina jest płynem hipotonicznym w stosunku do osocza, o dużej zawartości anionów wodorowęglanowych (HCO3-) i jonów potasowych K+.
Ślina wydzielana jest przez gruczoły ślinowe zwane śliniankami: ślinianki przyuszne, podżuchwowe, podjęzykowe oraz liczne drobne gruczoły ślinowe rozsiane w błonie śluzowej jamy ustnej. Ze względu na skład wydzielanej śliny ślinianki można podzielić na:
- śluzowe - zawierają tylko komórki śluzowe, wytwarzają ślinę lepką, gęstą zawierającą mucyny, lipazę i węglowodany (ślinianka podjęzykowa oraz drobne ślinianki jamy ustnej z wyjątkiem gruczołów Ebnera);
- surowicze - komórki surowicze, wytwarzają wodnistą ślinę zawierającą amylazę oraz polisacharydy (ślinianka przyuszna, gruczoły Ebnera);
- mieszane - wytwarzają ślinę, której skład zależy od stosunku ilościowego komórek gruczołowych (ślinianka podżuchwowa).
Do bodźców stymulujących wydzielanie śliny należą:
- pobudzenie receptorów smaku unerwionych przez nerwy czaszkowe VII i IX; informacja dociera do ośrodków smaku w rdzeniu przedłużonym i pobudza układ przywspółczulny, z którego impulsy docierają do ślinianek; pobudzenie przywspółczulne odpowiada za sekrecję dużych ilości wodnistej śliny;
- włókna współczulne pochodzące z segmentów piersiowych rdzenia kręgowego. Co ciekawe, uczucie suchości w jamie ustnej podczas stresu nie wynika z bezpośredniego hamowania wydzielania śliny przez układ współczulny. Pobudzenie współczulne zmienia raczej skład śliny - staje się ona gęstsza, bogatsza w białka i inne makromolekuły;
- odruch żucia (V nerw czaszkowy; aktywacja układu przywspółczulnego);
- zapach - na drodze odruchowej pobudza wydzielanie ślinianek podżuchwowych;
- suchość w jamie ustnej;
- ból, odruch wymiotny, refluks żołądkowy.
Zwiększenie wydzielania śliny następuje głównie w wyniku działania układu nerwowego, przy czym reakcja ślinianek na spożycie pokarmu ma charakter odruchu bezwarunkowego, a na widok i zapach pokarmu - odruchu warunkowego.
Prędkość podstawowego wydzielania śliny waha się w przedziale 0,3-0,5 ml/min, podczas gdy stymulowane wydzielanie śliny zachodzi z prędkością 5 ml/min. Ślinianki wydzielają do jamy ustnej 1,5-2,0 l śliny na dobę.
Rola śliny w kontekście trawienia i wchłaniania pokarmu polega na zmiękczaniu kęsów pokarmowych, pokrywaniu ich śluzem oraz rozpuszczaniu składników pokarmowych, jak również wstępnym trawieniu węglowodanów i tłuszczów. Pozostałe funkcje śliny przedstawia tabela 1.4.
Tabela 1.4. Pozostałe funkcje śliny
Funkcja
Opis
Płyn/środek nawilżający
- Chroni przed szkodliwymi czynnikami termicznymi, chemicznymi, mechanicznymi
- Wspomaga artykulację dźwięków i połykanie
- Podtrzymuje odpowiednią ilość i funkcję kubków smakowych (funkcja troficzna)
Rezerwuar jonów; pH
- Sprzyja remineralizacji szkliwa (jony Ca2+), hamuje jego demineralizację poprzez podtrzymywanie niemal obojętnego pH w jamie ustnej
Bufor
- Pomaga neutralizować pH po spożyciu pokarmów (demineralizacja szkliwa zachodzi przy pH 5,5)
- Połknięta ślina chroni ściany przełyku przed kwaśną treścią zarzuconą z żołądka
Ochrona przed patogenami
- Odporność specyficzna dzięki obecności ślinowej IgA i niespecyficzna (lizozym, laktoferryna, cistatyny, mieloperoksydaza, histatyny, melatonina)
Lepkość
- Dzięki mucynom i glikoproteinom zwiększona lepkość śliny sprzyja zlepianiu patogenów i łatwiejszemu usuwaniu ich z jamy ustnej
Trawienie
- Zlepianie cząstek pokarmowych w kęs; ?-amylaza (trawienie skrobi) i lipaza (trawienie triacylogliceroli) zapoczątkowują trawienie
Smak
- Wypłukiwanie cząstek pokarmowych z powierzchni języka, co ułatwia kontakt z receptorami smakowymi i powstawanie wrażeń smakowych
Wydalanie
- Substancje wydzielane do śliny mogą być wydalane poza organizm
Równowaga wodno-elektrolitowa
- W warunkach odwodnienia organizmu wydzielanie śliny maleje ("oszczędzanie" wody i elektrolitów)
1.4.2. Wydzielanie i rola soku żołądkowego
Gruczoły żołądka wydzielają śluz i sok żołądkowy (w ilości 1-3 l/24 h) zawierający enzymy trawienne (trawiące białka: pepsynę, katepsynę, podpuszczkę, oraz trawiące lipidy: lipazę żołądkową), kwas solny, śluz i czynnik wewnętrzny Castle'a (niezbędny do wchłaniania witaminy B12 przez przewód pokarmowy). W żołądku przede wszystkim zachodzi trawienie białek, które odbywa się przy udziale enzymów żołądkowych. Kontynuowane jest także trawienie cukrów rozpoczęte w jamie ustnej przez ?-amylazę ślinową (ptialinę).
Gruczoły właściwe żołądka zlokalizowane są głównie w trzonie i dnie żołądka. W nich znajdują się:
- komórki okładzinowe - odpowiedzialne za produkcję kwasu solnego (HCl) oraz czynnika wewnętrznego Castle'a (intrinsic factor, IF); acetylocholina z układu przywspółczulnego wzmaga wydzielanie gastryny, która pobudza wydzielanie HCl; histamina wzmaga efekt acetylocholiny i gastryny;
- komórki główne - produkują pepsynogen (prekursor pepsyny), a sekrecja stymulowana jest przez acetylocholinę (Ach) z włókien przywspółczulnych; wytwarzają również lipazę żołądkową;
- komórki dokrewne - produkują histaminę (komórki ECL [EC-like - podobne do komórek EC]) oraz somatostatynę, która odpowiada za hamowanie sekrecji gastryny i wydzielania HCl (komórki D);
- komórki śluzowe szyjki (komórki macierzyste).
We wpuście komórki gruczołowe wydzielają głównie śluz. W odźwierniku - śluz i pepsynogen oraz (komórki G) gastrynę i somatostatynę (komórki D).
Dzięki dużemu stężeniu jonów wodorowych niskie pH soku żołądkowego (pH < 2) sprawia, że środowisko żołądka jest nieprzyjazne dla większości drobnoustrojów. Co ciekawe, mimo tak wysokiego zakwaszenia i obecności pepsyny w soku żołądkowym, w warunkach fizjologicznych nie dochodzi do zjawiska samostrawienia. Dzieje się tak dzięki aktywności komórek śluzowych, które oprócz śluzu wydzielają również jony wodorowęglanowe (HCO3?), tworząc barierę ochronną neutralizującą działanie kwasu i enzymów trawiennych.
Wydzielanie żołądkowe w odpowiedzi na spożyty pokarm można podzielić na trzy fazy:
- głowową (ok. 40% całkowitej ilości wydzielonego HCl) - widok, zapach, smak pokarmu, żucie i połykanie pobudzają wydzielanie HCl w sposób bezpośredni (dzięki pobudzeniu włókien przywspółczulnych nerwu błędnego) oraz pośredni (przy udziale gastryny);
- żołądkową (ok. 50% całkowitej ilości wydzielonego HCl) - poprzez rozciągnięcie dna i trzonu żołądka, a w konsekwencji poprzez odruch wagowagalny, jak również dzięki produktom trawienia białek, które pobudzają wydzielanie gastryny;
- jelitową (ok. 10% całkowitej ilości wydzielonego HCl) - następuje wówczas, kiedy treść pokarmowa przedostaje się do dwunastnicy; dochodzi wtedy do pobudzania czynności żołądka poprzez uwalnianie gastryny i CCK, natomiast uwolnienie sekretyny powoduje hamowanie czynności żołądka; dodatkowo obserwuje się hamowanie opróżniania żołądka i wydzielania soku żołądkowego, które zachodzą za pośrednictwem odruchu jelitowo-żołądkowego.
Regulacja wydzielania żołądkowego odbywa się przy udziale czynników wymienionych w tabeli 1.5.
Tabela 1.5. Humoralne czynniki regulujące wydzielanie żołądkowe
Pobudzające
Hamujące
Acetylocholina (Ach) z przywspółczulnych zakończeń nerwowych
Somatostatyna (z komórek D)
Gastryna (z komórek G)
Cholecystokinina (CCK)
GRP z neuronów peptydergicznych
Glukagon i hiperglikemia
Histamina z komórek tucznych oraz z komórek ECL
Insulina i hipoglikemia
GRP (gastrin-releasing peptide) - peptyd uwalniający gastrynę.
1.4.3. Wydzielanie i rola soku trzustkowego
Podobnie jak w przypadku wydzielania żołądkowego poposiłkowe wydzielanie trzustkowe można podzielić na trzy fazy:
- głowową (ok. 20% całkowitej ilości soku trzustkowego) - widok, zapach, smak pokarmu, żucie i połykanie pobudzają wydzielanie trzustkowe za pośrednictwem unerwienia przez nerw błędny (n. X);
- żołądkową (5-10% całkowitej ilości soku trzustkowego) - poprzez rozciągnięcie dna i trzonu żołądka, a w konsekwencji odruch wagowagalny;
- jelitową (70-80% całkowitej ilości soku trzustkowego) - kwaśna treść pokarmowa stymuluje komórki S dwunastnicy do wydzielania sekretyny, która pobudza komórki przewodów trzustkowych do wydzielania jonów wodorowęglanowych (HCO3-); poza tym mechanizmem kwasy tłuszczowe i produkty rozpadu białek pobudzają komórki I dwunastnicy do produkcji CCK, która jest głównym hormonem indukującym wydzielanie trzustkowe; trzeci mechanizm polega na wywołaniu odruchu wagowagalnego w odpowiedzi na obecność jonów wodorowych, peptydów i aminokwasów w treści dwunastniczej.
Sok trzustkowy, wydzielany w ilości około 1-2,5 litra na dobę, jest wodnym roztworem bogatym w jony wodorowęglanowe (HCO3-) oraz enzymy trawienne. Jony HCO3- neutralizują kwaśną treść pokarmową przedostającą się z żołądka do dwunastnicy, tworząc odpowiednie środowisko do działania enzymów trzustkowych. Składniki enzymatyczne soku trzustkowego obejmują:
- enzymy proteolityczne (trawiące białka): trypsynogen (aktywowany do trypsyny), chymotrypsynogen (do chymotrypsyny A i B), proelastaza (aktywowana do elastazy), prokarboksypeptydazy A i B (aktywowane do karboksypeptydaz). Enzymy te rozkładają białka do krótkich peptydów i aminokwasów;
- enzymy lipolityczne (trawiące tłuszcze): lipaza trzustkowa, fosfolipaza A2, esteraza cholesterolowa;
- enzymy amylolityczne (trawiące węglowodany): ?-amylaza, która rozkłada skrobię i glikogen do maltozy, maltotriozy i ?-dekstryn.
W skład soku trzustkowego wchodzą:
- woda i enzymy trawienne;
- główne kationy: Na+, K+;
- główne aniony: HCO3-, Cl-;
- wysokie stężenie białka, przede wszystkim enzymów proteolitycznych (wydzielanych głównie w formie proenzymów), lipazy oraz amylazy (wydzielanych w formie aktywnej).
1.4.4. Wydzielanie i rola żółci
Żółć wytwarzana jest przez hepatocyty w ilości 0,6-1,2 l/24 h. Najważniejszym jej składnikiem są sole żółciowe będące końcowymi produktami rozpadu endogennego cholesterolu (pochodne kwasu cholanowego). Biorą one udział w rozpuszczaniu i emulgowaniu tłuszczów.
Żółć zawiera też pigment bilirubinę (toksyczny produkt rozpadu hemoglobiny), cholesterol, fosfolipidy (np. lecytynę), glukozę, IgA, białka oraz jony (Na+, K+, Cl-, Ca2+, HCO3-).
Miejscem magazynowania i zagęszczania żółci jest pęcherzyk żółciowy (magazynuje ok. 60 ml tej substancji). Wydzielanie żółci z pęcherzyka żółciowego do dwunastnicy odbywa się wskutek działania bodźców nerwowych i hormonalnych:
- odruchów warunkowych (stymulatorami są: widok, smak, zapach pokarmu) i bezwarunkowych (poprzez pobudzenie nerwu błędnego);
- cholecystokininy (z dwunastnicy).
1.4.5. Wydzielanie i rola soku jelitowego
Sok jelitowy wydzielany jest w jelicie czczym i krętym w ilości ok. 1,8 l/24 h w odpowiedzi na bezpośrednie drażnienie błony śluzowej przez przesuwającą się treść pokarmową oraz pośrednio pod wpływem hormonów żołądkowo-jelitowych. Ma odczyn zasadowy (pH 7,5-8,0).
Między kosmkami jelitowymi znajdują się tzw. krypty jelitowe (Lieberkühna), które pełnią funkcję gruczołów jelitowych.
Enterocyty krypt wydzielają enzymy trawienne:
- peptydazy (hydrolizują małe peptydy do aminokwasów);
- nieduże ilości lipazy jelitowej (rozkłada tłuszcze do wolnych kwasów tłuszczowych i glicerolu);
- sacharazę, maltazę, izomaltazę, laktazę (rozkładają dwucukry do monocukrów).
Aktywność enzymatyczna w jelitach pochodzi głównie z enzymów związanych z błoną szczoteczkową enterocytów oraz z enzymów uwalnianych przez te komórki. Sam płyn jelitowy (pozbawiony komórek nabłonka) zawiera nieliczne enzymy, takie jak enterokinaza (peptydaza), alkaliczna fosfataza i sacharaza, które biorą udział w końcowym trawieniu składników pokarmowych.
1.4.6. Podsumowanie czynności sekrecyjnej przewodu pokarmowego
Podsumowując, soki trawienne wraz z enzymami trawiennymi przewodu pokarmowego przedstawiono w tabeli 1.6.
Tabela 1.6. Soki trawienne przewodu pokarmowego
Odcinek przewodu pokarmowego
Rodzaj wydzieliny oraz miejsce wytwarzania
Enzymy zawarte w sokach trawiennych
Jama ustna
Ślina wytwarzana w śliniankach
- Amylaza ślinowa (ptialina)
- Lipaza ślinowa
Żołądek
Sok żołądkowy wytwarzany przez gruczoły żołądkowe
- Pepsyna
- Katepsyna
- Podpuszczka (tylko w okresie niemowlęcym)
- Lipaza żołądkowa
Dwunastnica
Sok trzustkowy wytwarzany przez trzustkę
- Trypsyna
- Chymotrypsyna
- Elastaza
- Karboksypeptydazy
- Amylaza
- Lipaza
- Fosfolipaza
- Esteraza cholesterolowa
Dalsze odcinki jelita cienkiego
Sok jelitowy wytwarzany przez gruczoły nabłonka jelitowego
- Aminopeptydaza
- Karboksypeptydaza
- Laktaza
- Sacharaza
- Maltaza
1.5. Trawienie
Zawarte w pożywieniu węglowodany, białka i tłuszcze nie mogą być przyswojone przez organizm w swojej pierwotnej formie i muszą zostać poddane procesom rozpadu (hydrolizy/trawienia), aby powstałe z nich mniejsze molekuły mogły być wchłonięte do krwiobiegu.
1.5.1. Trawienie węglowodanów
Cukry stanowią 60-70% pokrycia kalorycznego. Spośród głównych cukrów spożywanych w diecie wyróżnić należy:
- skrobię (główny polisacharyd roślinny w diecie człowieka);
- sacharozę (disacharyd; składnik cukru spożywczego);
- laktozę (disacharyd obecny w mleku);
- fruktozę (obecną w miodzie i owocach);
- pentozy (w owocach);
- celulozę, którą człowiek również spożywa, jednak nie jest ona przyswajana przez przewód pokarmowy.
W mniejszych ilościach w diecie znajdować się mogą amyloza, alkohol, dekstryny, pektyny, kwasy mlekowy i pirogronowy.
Trawienie skrobi rozpoczyna się w jamie ustnej pod wpływem zawartej w ślinie ?-amylazy (ptialiny), która rozkłada ją do dwucukru maltozy i mniejszych polimerów glukozy. Ze względu na krótki okres przebywania pokarmu w jamie ustnej zaledwie 5% cukrów jest trawionych w tej lokalizacji.
Trawienie cukrów przy udziale śliny jest kontynuowane po połknięciu kęsa do momentu zmieszania się z treścią żołądkową, kiedy w niskim pH treści żołądkowej następuje inaktywacja amylazy ślinowej. Następnie, po przedostaniu się miazgi pokarmowej z żołądka do dwunastnicy, węglowodany rozkładane są przy udziale amylazy trzustkowej (z soku trzustkowego) do maltozy i/lub małych polimerów glukozy.
Dalszy rozkład dwucukrów (laktozy, maltozy i sacharozy) oraz małych polimerów glukozy do monosacharydów odbywa się w jelicie cienkim pod wpływem enzymów z enterocytów rąbka szczoteczkowego (laktaza, maltaza, sacharaza, ?-dekstrynaza).
Efektem końcowym jest wyodrębnienie monocukrów: glukozy, galaktozy oraz fruktozy, które są łatwo przyswajalne i wchłaniane bezpośrednio do krążenia wrotnego. Końcowymi produktami trawienia są w 80% glukoza, w 15% fruktoza i w 5% galaktoza.
1.5.2. Trawienie białek
Białka stanowią podstawowy niezbędny do życia i rozwoju składnik pokarmowy. Dobowe zapotrzebowanie na białko wynosi 0,5-0,75 g/kg mc.
Rozkładanie białek do łańcuchów polipeptydowych rozpoczyna się w żołądku przy udziale czynnej postaci pepsynogenu (enzymu wydzielanego przez komórki główne żołądka) - pepsyny.
Pepsyna bierze udział w trawieniu 20-30% białek, a jej charakterystyczną cechą jest możliwość trawienia kolagenu obecnego w tkance łącznej spożytego białka pochodzenia zwierzęcego.
Większość białek trawiona jest w górnej części jelita cienkiego - w dwunastnicy oraz w jelicie czczym. Odbywa się to dzięki aktywności głównych enzymów trawiących białka: trypsyny, chymotrypsyny, karboksypeptydazy oraz proelastazy, które są pochodzenia trzustkowego.
W ten sposób białka rozkładane są do polipeptydów i małej ilości aminokwasów. Następnie pod wpływem aminopeptydazy i dipeptydazy z rąbka szczoteczkowego dwunastnicy i jelita czczego polipeptydy rozkładane są do tri- i dipeptydów oraz do aminokwasów, wchłaniane do enterocytów, gdzie tri- i dipeptydy podlegają dalszej hydrolizie i jako aminokwasy wchłaniane są do krwi.
Śladowe ilości białek również mogą przenikać do krwiobiegu, co nierzadko wiąże się z immunizacją i może prowadzić do odczynów alergii pokarmowej.
1.5.3. Trawienie tłuszczów
Tłuszcze w diecie to przede wszystkim triglicerydy, ale też fosfolipidy, cholesterol oraz estry cholesterolu.
Trawienie tłuszczów rozpoczyna się w żołądku pod wpływem lipazy ślinowej, jednak w porównaniu z rozkładem tłuszczów w jelicie cienkim ma ono nieduże znaczenie.
Pierwszym etapem trawienia tłuszczów w jelicie cienkim jest emulsyfikacja przy udziale żółci, która nie zawiera enzymów trawiennych, ale dzięki obecności soli kwasów żółciowych oraz lecytyny o właściwościach detergentów krople tłuszczu mogą być fragmentowane i przygotowane jako micele na działanie lipazy z soku trzustkowego oraz lipazy z enterocytów. Działanie tej drugiej najczęściej nie jest już konieczne.
Estry cholesterolu oraz fosfolipidy podlegają degradacji pod wpływem działania dwóch innych enzymów trzustkowych: hydrolazy estrów cholesterolu i fosfolipazy A2. Produktami końcowymi są kwasy tłuszczowe oraz monoglicerydy.
1.6. Wchłanianie
1.6.1. Wchłanianie cukrów
Niemal wszystkie węglowodany wchłaniane są do krwi w postaci monosacharydów, z czego ok. 80% stanowi glukoza, a pozostałe 20% - galaktoza i fruktoza.
Wchłanianie monosacharydów odbywa się szybko, w dwunastnicy i górnym odcinku jelita czczego.
Czynnikami pobudzającymi wchłanianie monosacharydów są pobudzenie przywspółczulne oraz czynniki humoralne (np. glikokortykoidy), a czynnikami hamującymi: pobudzenie współczulne oraz czynniki humoralne (gastryna, sekretyna, prostaglandyny).
Glukoza i galaktoza wchłaniane są czynnie w kotransporcie z jonami Na+ (transport zależny od transportera SGLT1, sodium-dependent glucose transporter 1), a fruktoza biernie w mechanizmie transportu ułatwionego przy udziale transportera GLUT5, niezależnie od jonów sodowych.
1.6.2. Wchłanianie białek
Peptydy i aminokwasy jako produkty trawienia białek w świetle jelita cienkiego podlegają podobnym mechanizmom wchłaniania jak glukoza (kotransport z jonami Na+).
Komórki nabłonka jelitowego zaopatrzone są w różne typy transporterów dla aminokwasów i peptydów:
- transporter wymagający obecności sodu - aminokwasy obojętne (metionina, izoleucyna, walina, fenyloalanina, tryptofan, treonina);
- transporter częściowo hamowany przez aminokwasy obojętne - aminokwasy zasadowe (lizyna, arginina, ornityna, cystyna);
- transportery wymagające obecności sodu dla proliny, hydroksyproliny i pochodnych glicyny;
- oddzielny układ transporterów częściowo niezależnych od obecności sodu - aminokwasy kwaśne (kwasy glutaminowy i asparaginowy);
- transportery dla dipeptydów oraz tripeptydów.
1.6.3. Wchłanianie tłuszczów
Formowanie miceli w znacznej mierze zwiększa ilość wchłoniętego do krwi tłuszczu. Po przedostaniu się do komórek nabłonka jelitowego monoglicerydy i kwasy tłuszczowe (zawierające powyżej 12 atomów węgla) biorą udział w powstawaniu nowych triglicerydów, które następnie uwalniane są do limfy (95% tłuszczów zawierających długołańcuchowe kwasy tłuszczowe), a stąd do krwi w postaci chylomikronów.
Krótko- i średniołańcuchowe kwasy tłuszczowe (np. te, które obecne są w maśle spożywczym; zawierające poniżej 10 atomów węgla) nie podlegają konwersji do tri-glicerydów i są wchłaniane bezpośrednio do krążenia (kapilary kosmków jelitowych).
1.6.4. Wchłanianie wody, elektrolitów i witamin
Woda
Woda wchłaniana jest transportem biernym w procesie osmozy. Proces ten może zachodzić dwukierunkowo - woda wchłania się ze światła przewodu pokarmowego do krwi i może być transportowana tym samym rodzajem transportu biernego w kierunku odwrotnym, tak aby zachować izoosmotyczność treści pokarmowej w stosunku do osocza.
Odwodnienie organizmu pociąga za sobą szereg reakcji obronnych. Dotyczy to m.in. zwiększonego wchłaniania sodu szczególnie w okrężnicy za sprawą aktywności aldosteronu z kory nadnerczy (mechanizm podobny do działania aldosteronu w nerkach). Dzięki zwiększonemu wchłanianiu sodu więcej wody przedostaje się ze światła jelita do krwi, co pomaga utrzymać równowagę wodno-elektrolitową w warunkach odwodnienia.
Jony
Jony Ca2+, Mg2+, Fe2+ są aktywnie transportowane przez nabłonek górnego odcinka przewodu pokarmowego. Wchłanianie jonów Ca2+ jest kontrolowane przez aktywną postać witaminy D3: 1,25(OH)2D3 (1,25-dihydroksycholekalcyferol).
Wchłanianie Fe2+ zachodzi w początkowej części jelita cienkiego (najlepiej w dwunastnicy). W diecie żelazo występuje w formie niskoprzyswajalnej, czyli w formie Fe3+. Przekształcenie żelaza z 3+ stopnia utlenienia na 2+ w świetle przewodu pokarmowego jest kluczowe dla jego wchłaniania. Sprzyjają temu: tzw. czynnik mięsny (podroby, mięso), zakwaszenie środowiska (witamina C, czyli kwas askorbinowy) oraz tzw. Sauerkraut Factor (substancja w produktach fermentowanych, takich jak kiszonki, jogurty, kefiry). Na obniżenie wchłaniania żelaza wpływ mają duża podaż wapnia (np. w mleku) oraz długotrwałe ogrzewanie mięsa.
Sód
Dziennie jelita wchłaniają 25-35 g sodu, co stanowi ok. 14% całkowitej ilości tego pierwiastka w organizmie człowieka.
Sód z komórek nabłonka jelitowego przedostaje się do przestrzeni międzykomórkowych transportem aktywnym, który szybko obniża jego stężenie w nabłonku jelitowym do ok. 50 mEq/l. Ponieważ jego stężenie w treści pokarmowej jest duże (ok. 142 mEq/l), w ten sposób powstaje gradient stężeń między treścią pokarmową a światłem komórek nabłonka jelitowego, który sprzyja transportowi biernemu ze światła jelita do komórki nabłonkowej.
Transport sodu jest związany z transportem wody i chloru. Sód "ciągnie" za sobą wodę (osmoza) oraz ujemnie naładowane jony chlorkowe.
Wodorowęglany
Wchłanianie jonów wodorowęglanowych, które zostały wydzielone do jelita wraz z żółcią i sokiem trzustkowym, odbywa się w górnej części jelita cienkiego w mechanizmie podobnym do obserwowanego w cewkach nerkowych.
Podczas wchłaniania jonów sodowych do krwi jony wodorowe H+ wydzielane są do światła jelita, po czym łączą się z jonami wodorowęglanowymi (HCO3-). Powstały w wyniku tej reakcji kwas węglowy (H2CO3) dysocjuje do dwutlenku węgla i wody. Po wchłonięciu do krwi dwutlenek węgla zostaje wydalony przez układ oddechowy, a woda pozostaje w świetle jelita.
W jelicie grubym natomiast jony wodorowęglanowe mogą być wydzielane ponownie do jego światła w zamian za wchłaniane do krwi jony chlorkowe, co ma szczególne znaczenie dla alkalizacji środowiska bakterii rezydujących w świetle jelita grubego.
Witaminy
Wchłanianie witamin rozpuszczalnych w tłuszczach (A, D, E, K) zachodzi w mechanizmie podobnym do wchłaniania tłuszczów. W postaci miceli transportowane są one biernie do nabłonka jelitowego, skąd uwalniane są do limfy w postaci chylomikronów oraz lipoprotein o bardzo małej gęstości (very low density lipoproteins, VLDL).
Witaminy rozpuszczalne w wodzie (B, C, kwas foliowy) wchłaniane są w mechanizmie transportu biernego (dyfuzja) lub aktywnego.
Wchłanianie witaminy B12 (niezbędnej do prawidłowego rozwoju układu nerwowego oraz do erytropoezy) odbywa się wyłącznie przy udziale czynnika wewnętrznego Castle'a produkowanego przez komórki okładzinowe żołądka i najefektywniej zachodzi w końcowej części jelita krętego. Witamina B12 zawarta jest wyłącznie w produktach pochodzenia zwierzęcego, dlatego weganie powinni suplementować niedobór witaminy B w pożywieniu.
1.7. Formowanie kału
Formowanie kału odbywa się dzięki procesom wchłaniania znacznych ilości płynów i elektrolitów w jelicie grubym. Podobnie jak w górnym odcinku przewodu pokarmowego, jony sodowe wchłaniane są aktywnie, co pociąga za sobą wchłanianie jonów chlorkowych i wody. Dzięki temu mniej niż 7% treści pokarmowej, która pojawia się w tej części przewodu pokarmowego, zostaje wydalona z kałem.
1.8. Regulacja pobierania pokarmu
Zdolność do zaspokajania potrzeb żywieniowych w odpowiedzi na zmieniające się zapotrzebowanie energetyczne jest niezbędnym warunkiem przeżycia organizmu. Zachowania żywieniowe stymulowane są przez fizjologiczne odczucia, takie jak głód i sytość, oraz przez uwarunkowaną psychologicznie chęć zjedzenia pokarmu, czyli apetyt. Koordynacja zachowań w zakresie pobudzania lub hamowania pobierania pokarmu znajduje się pod kontrolą ośrodkowych i obwodowych mechanizmów neurohormonalnych. Szczególną rolę w regulacji poboru pokarmu odgrywa podwzgórze, które jest odpowiedzialne za integrację różnorodnych sygnałów napływających zarówno z obwodu ciała, jak i ze środowiska zewnętrznego.
1.8.1. Jądra podwzgórza zaangażowane w kontrolę pobierania pokarmu
Opracowana w latach 50. XX w. klasyczna koncepcja ośrodkowej kontroli homeostazy energetycznej przez dwa przeciwstawne ośrodki pokarmowe zidentyfikowane w podwzgórzu, czyli tzw. ośrodek głodu znajdujący się w okolicy bocznej podwzgórza (lateral hypothalamic area, LHA) i tzw. ośrodek sytości zlokalizowany w jądrze brzuszno-przyśrodkowym (ventromedial hypothalamic nucleus, VMN), uległa znacznej modyfikacji w ostatnich latach. Obecnie uważa się, że najważniejszymi obszarami podwzgórza zaangażowanymi w procesy regulacji łaknienia, poza wspomnianym bocznym podwzgórzem i jądrem brzuszno-przyśrodkowym, są jądro łukowate (arcuate nucleus, ARC) oraz jądro przykomorowe (paraventricular hypothalamic nucleus, PVN). Neurony wszystkich wymienionych obszarów są zorganizowane w złożoną sieć, tworzącą drogi przekazywania sygnałów związanych z kontrolą pobierania pokarmu i wydatkowania energii.
Jądro łukowate (ARC) - nadrzędny ośrodek regulujący pobieranie pokarmu
Jądro łukowate odgrywa kluczową rolę w procesach regulacji pobierania pokarmu. Efekt w postaci odczucia łaknienia lub sytości jest uzależniony od tego, która grupa neuronów zlokalizowanych w ARC zostanie silniej pobudzona. W obrębie jądra łukowatego znajdują się dwa działające antagonistycznie układy regulujące pobór energii:
- układ oreksygenny - grupa neuronów NPY/AgRP wykazujących ekspresję neuropeptydów odpowiedzialnych za generowanie sygnału promującego pobieranie pokarmu, tj. neuropeptydu Y (neuropeptide Y, NPY) i białka agouti (agouti-related peptide, AgRP); stymulacja szlaku oreksygennego prowadzi do zwiększenia spożycia pokarmu i zmniejszenia wydatkowania energii poprzez bezpośrednie stymulowanie receptorów NPY (głównie Y1 i Y5) przez neuropeptyd Y oraz blokowanie receptorów typu 3 i 4 melanokortyny (melanocortin receptor 3, MC3-R, i melanocortin receptor 4, MC4-R) przez białko agouti;
- układ anoreksygenny - grupa neuronów POMC/CART wykazujących ekspresję substancji, które generują sygnał hamujący łaknienie, tj. hormonu ?-melanotropowego, inaczej ?-melanotropiny lub ?-melanokortyny (?-melanocyte-stimulating hormone, ?-MSH), którego prekursorem jest proopiomelanokortyna (proopiomelanocortin, POMC), oraz peptydu CART (cocaine- and amphetamine-regulated transcript); ?-MSH wywiera silne działanie anorektyczne poprzez wiązanie się z receptorami MC4-R i MC3-R.
Powstały sygnał oreksygenny lub anoreksygenny jest w dalszej kolejności przekazywany do innych części mózgu. Neurony NPY/AgRP oraz POMC/CART wysyłają rozległe projekcje tworzące połączenia synaptyczne z neuronami zarówno wielu obszarów podwzgórza, w tym np. w obrębie jądra przykomorowego i bocznego podwzgórza, jak i spoza niego, m.in. z neuronami części mózgu zwanej mezolimbicznym układem dopaminowym lub układem nagrody, skąd pochodzą sygnały związane z apetytem i nagradzającym działaniem pokarmu (mechanizm wzmocnienia pozytywnego).
Głównym ośrodkiem układu nagrody jest pole brzuszne nakrywki (ventral tegmental area, VTA) dające projekcje dopaminergiczne do innych struktur mózgowych. Kluczową rolę w funkcjonowaniu tego układu odgrywa odcinek drogi dopaminergicznej z pola brzusznego nakrywki do jądra półleżącego (nucleus accubens, NAS), w którym zidentyfikowano tzw. ośrodek przyjemności. Pobudzenie neuronów w VTA powoduje wzrost wydzielania w NAS kluczowego neuroprzekaźnika układu nagrody - dopaminy, wywołującej uczucie przyjemności, satysfakcji i euforii.
Istotną częścią składową mezolimbicznego układu dopaminowego są receptory kannabinoidowe typu 1 (cannabinoid receptor type 1, CB1), które wraz z ich naturalnymi ligandami - endokannabinoidami (endocannabinoids, EC) - oraz z enzymami związanymi z ich syntezą, wychwytem i degradacją tworzą tzw. układ endokannabinoidowy, uczestniczący w regulacji poboru pokarmu. Endokannabinoidowe neuroprzekaźniki, takie jak anandamid, wykazują działanie oreksygenne (pobudzające łaknienie) zarówno na drodze ośrodkowej - przez potęgowanie właściwości nagradzających (wzmacniających) pokarmu i prawdopodobnie również w wyniku ich wpływu na wzrost ekspresji neuropeptydu Y i hamowanie ekspresji kortykoliberyny w okolicy jądra przykomorowego, jak i na drodze obwodowej - z udziałem obwodowych receptorów kannabinoidowych CB1, które znajdują się na zakończeniach nerwowych w układzie pokarmowym. Endokannabinoidy wykazują działanie synergistyczne w zakresie zwiększania łaknienia z neuroprzekaźnikami opioidowymi, takimi jak enkefaliny i endorfiny.
Jądro przykomorowe (PVN)
Jądro przykomorowe stanowi ośrodek drugiego rzędu, który otrzymuje wiele sygnałów z różnych obszarów mózgu. Z PVN komunikują się m.in. neurony NPY/AgRP i POMC zlokalizowane w ARC. Wydzielany przez neurony NPY neuropeptyd Y wiąże się z receptorami Y1 i Y5 w PVN, co w rezultacie pobudza przyjmowanie pokarmu. Z kolei ?-MSH pochodzący z neuronów POMC, wiążąc się z receptorami MC4-R w PVN, aktywuje je, hamując przyjmowanie pokarmu. Natomiast białko AgRP konkuruje o receptory MC4-R, antagonizując działanie ?-MSH.
Neurony PVN syntetyzują również liczne neuropeptydy, z których część jest ściśle związana z centralną regulacją spożywania pokarmów. Należą do nich m.in. hormon uwalniający kortykotropinę - kortykoliberyna (corticotropin-releasing hormone, CRH), hormon uwalniający tyreotropinę - tyreoliberyna (thyreotropin-releasing hormone, TRH), i oksytocyna, które zmniejszają spożycie pokarmu i/lub zwiększają wydatkowanie energii.
Boczne podwzgórze (LHA)
W obszarze bocznym podwzgórza znajduje się tzw. ośrodek głodu, który zawiera populację neuronów syntetyzujących neuropeptydy oreksygenne, takie jak oreksyna A i B (orexin A, OxA; orexin B, OxB), nazywane również hipokretynami 1 i 2, oraz dynorfiny i hormon melanocytotropowy (melanin-concentrating hormone, MCH).
Neurony produkujące oreksyny i MCH w obszarze bocznym podwzgórza otrzymują projekcje z oreksygenicznych neuronów NPY/AgRP z jądra łukowatego.
W doświadczeniach udowodniono, że uszkodzenie bocznego obszaru podwzgórza może prowadzić do zmniejszenia spożycia pokarmu, dalej do wyniszczenia, a nawet śmierci z głodu.
Jądro brzuszno-przyśrodkowe (VMN)
W jądrze brzuszno-przyśrodkowym podwzgórza znajduje się tzw. ośrodek sytości. Oprócz populacji neuronów wrażliwych na glukozę i zawierających receptory hormonów kontrolujących pobieranie pokarmu, takich jak leptyna i kortykoliberyna, VMN zawiera również neurony wydzielające substancje anoreksygenne. Wysokiej ekspresji w VMN ulega neurotropowy czynnik pochodzenia mózgowego (brain-derived neurotrophic factor, BDNF). VMN otrzymuje projekcje z jądra łukowatego i na skutek aktywacji receptora MC4-R przez hormon ?-melanotropowy (?-MSH) pochodzący z neuronów POMC, indukuje ekspresję BDNF w celu zmniejszenia spożycia pokarmów.
Jądro grzbietowo-przyśrodkowe (DMN)
Jądro grzbietowo-przyśrodkowe (dorsomedial hypothalamic nucleus, DMN) otrzymuje projekcje od większości jąder podwzgórzowych, szczególnie z neuronów NPY i POMC pochodzących z jądra łukowatego. Z kolei neurony z DMN projektują do bocznego podwzgórza oraz do neuronów produkujących TRH w jądrze przykomorowym.
Neurony DMN syntetyzują w pewnych stanach fizjologicznych neuropeptyd Y, prawdopodobnie w celu stymulacji łaknienia w warunkach zwiększonego zapotrzebowania na energię. Ekspresja NPY w neuronach DMN u szczurów jest wysoka zwłaszcza w stanach ujemnego bilansu energetycznego, np. podczas intensywnego procesu wzrastania we wczesnym okresie po urodzeniu, w odpowiedzi na laktację, podczas przewlekłego ograniczenia żywności i w sytuacji zwiększonej aktywności fizycznej. Indukcja ekspresji genu NPY w DMN jest również obserwowana w szczurzym modelu otyłości wywołanej dietą.
1.8.2. Sygnały związane z kontrolą homeostazy energetycznej
W regulacji pobierania pokarmu uczestniczy wiele różnorodnych sygnałów. Wśród obwodowych sygnałów kontroli homeostazy energetycznej wyróżnia się:
- sygnały motoryczne - związane z rozszerzaniem i obkurczaniem ścian żołądka;
- sygnały hormonalne - peptydy pochodzące z przewodu pokarmowego, trzustki i tkanki tłuszczowej, oddziałujące na receptory w jądrze łukowatym;
- sygnały metaboliczne - zmiany stężenia glukozy, aminokwasów oraz wolnych kwasów tłuszczowych we krwi;
- sygnały termiczne - związane z reakcją organizmu na zmiany temperatury ciała i otoczenia.
Sygnały te uczestniczą w tzw. krótko- i/lub długoterminowej kontroli homeostazy energetycznej.
Regulacja krótkoterminowa jest związana bezpośrednio z wprowadzeniem pokarmu do przewodu pokarmowego. Spożycie pokarmu przyczynia się do mechanicznego rozciągnięcia ścian żołądka, pobudzenia mechanoreceptorów i przekazania przez nerw błędny sygnału pobudzającego ośrodek sytości i równocześnie hamującego ośrodek głodu w podwzgórzu. Obecność produktów trawienia białek, węglowodanów lub tłuszczów w jelicie pobudza chemoreceptory w jelitowym układzie nerwowym (enteric nervous system, ENS), z których przekazywane są impulsy do ośrodków w pniu mózgu i dalej poprzez jądro łukowate podwzgórza do tzw. ośrodka sytości. Spożycie pokarmu oddziałuje również na endokrynne komórki przewodu pokarmowego należące do układu APUD (amine precursor uptake and decarboxylation).
Tabela 1.7. Podział mediatorów kontroli homeostazy energetycznej ustroju ze względu na źródło pochodzenia oraz wpływ na łaknienie
Syntetyzowane w OUN
Syntetyzowane obwodowo
Wpływ na łaknienie
Wpływ na łaknienie
Pobudzający
Hamujący
Pobudzający
Hamujący
NPY
?-MSH
Grelina
Leptyna
AgRP
CART
Insulina
MCH
CRH
CCK
OxA i OxB
TRH
GLP-1
Anandamid
BDNF
PYY
?-endorfiny
Urokortyna
OXM
Enkefaliny
Serotonina
IL-1
Dynorfiny
Dopamina
IL-6
GALP
Neurotensyna
TNF-?
Galanina
Ksenina
AgRP (agouti-related peptide) - białko agouti; ?-MSH (?-melanocyte-stimulating hormone) - hormon ?-melanotropowy; BDNF (brain-derived neurotrophic factor) - neurotropowy czynnik pochodzenia mózgowego; CART (cocaine- and amphetamine-regulated transcript) - peptyd CART; CCK (cholecystokinin) - cholecystokinina; CRH (corticotropin-releasing hormone) - hormon uwalniający kortykotropinę, kortykoliberyna; GALP (galanin-like peptide) - peptyd galaninopodobny; GLP-1 (glucagon-like peptide-1) - peptyd glukagonopodobny-1; IL-1 (interleukin-1) - interleukina 1; IL-6 (interleukin-6) - interleukina 6; MCH (melanin-concentrating hormone) - hormon melanocytotropowy; NPY (neuropeptide Y) - neuropeptyd Y; OUN - ośrodkowy układ nerwowy; OxA (orexin A) - oreksyna A; OxB (orexin B) - oreksyna B; OXM (oxyntomodulin) - oksyntomodulina; PYY (peptide YY) - peptyd YY; TNF-? (tumor necrosis factor ?) - czynnik martwicy guza ?; TRH (thyreotropin-releasing hormone) - hormon uwalniający tyreotropinę, tyreoliberyna.
Źródło: opracowano na podstawie M. Śmiarowska, M. Białecka, K. Korwin-Piotrowska, Molecular mediators in control of food consumption and energy balance in eating disorders. Adv. Clin. Exp. Med. 2007; 16(4): 569-576.
Komórki te produkują liczne enterohormony, które nie tylko regulują czynność przewodu pokarmowego, ale poprzez receptory we włóknach aferentnych tzw. osi mózgowo-jelitowej uczestniczą także w regulacji pobierania pokarmu. Wśród peptydów przewodu pokarmowego hamujących przyjmowanie pokarmu ważną rolę odgrywają: cholecystokinina (CCK), peptyd YY (peptide YY, PYY) i peptyd glukagonopodobny-1 (glucagon-like peptide-1, GLP-1). Ponadto, oprócz hormonów hamujących łaknienie, komórki przewodu pokarmowego wydzielają również hormony pobudzające pobieranie pokarmu, do których należy grelina.
Podział substancji regulujących pobór pokarmu na pobudzające oraz hamujące łaknienie z uwzględnieniem źródła pochodzenia zestawiono w tabeli 1.7.
Długotrwała kontrola przyjmowania pokarmu wiąże się z mechanizmami regulacyjnymi w zakresie gospodarki węglowodanowej, aminokwasowej i lipidowej, dążącymi do utrzymania równowagi energetycznej organizmu. Mechanizmy te zostały sformułowane w postaci trzech teorii.
1. Teoria glukostatyczna zakłada, że pobudliwość ośrodków pokarmowych jest zależna od stężenia glukozy we krwi. Zwiększenie jego wartości po posiłku przyczynia się do hamowania łaknienia (poprzez bezpośrednie zahamowanie podwzgórzowego tzw. ośrodka głodu i pobudzenie tzw. ośrodka sytości), natomiast zmniejszenie wyzwala stan przeciwny - pobudza łaknienie. Hamujący wpływ glukozy na przyjmowanie pokarmu wiąże się również z działaniem pośrednim, polegającym na hamowaniu przez glukozę uwalniania greliny - hormonu oreksygennego.
2. Teoria aminostatyczna zakłada, że aminokwasy i ich metabolity stanowią kluczowe czynniki determinujące uczucie sytości. Zmiany w stężeniu aminokwasów we krwi regulują przyjmowanie pokarmu, podobnie jak zmiany stężenia glukozy. Spożycie białka i w konsekwencji zwiększenie stężenia aminokwasów we krwi zmniejsza uczucie głodu i przyjmowanie pokarmu, natomiast zmniejszenie stężenia aminokwasów powoduje zwiększenie spożycia pokarmu. Ponadto aminokwasy działają hamująco na pobieranie pokarmu pośrednio przez stymulowanie uwalniania peptydów anoreksygennych w przewodzie pokarmowym, takich jak CCK, PYY i GLP-1.
3. Teoria lipostatyczna opisuje związek między pobieraniem pokarmu a zawartością tkanki tłuszczowej w organizmie. Teoria ta została przyjęta w latach 90. XX w. po odkryciu leptyny - tzw. hormonu sytości uwalnianego z adipocytów. W modelu tym istotną rolę przypisuje się zdolności tkanki tłuszczowej do wytwarzania sygnału (leptyny), który następnie przekazywany jest do ośrodków mózgowych związanych z kontrolą głodu i sytości. Zwiększenie ilości tkanki tłuszczowej prowadzi do zwiększonej syntezy i uwalniania leptyny, co przyczynia się do wzrostu wydatkowania energii i zmniejszenia przyjmowania pokarmów. Odwrotnie - zmniejszenie ilości tkanki tłuszczowej prowadzi do zmniejszonej syntezy i uwalniania leptyny, co skutkuje ograniczeniem wydatkowania energii i zwiększeniem przyjmowania pokarmów.
W długotrwałej regulacji przyjmowania pokarmu uczestniczą również sygnały termiczne. Teoria termostatyczna opisuje zależności między temperaturą ciała i otoczenia a łaknieniem. Zakłada, że utrzymywanie stałej temperatury ciała stanowi istotny czynnik wpływający na stymulowanie lub hamowanie pobierania pokarmu. Zgodnie z tą koncepcją wzrost temperatury ciała służy jako sygnał sytości. Ponadto teoria ta opiera się na obserwacji, że wysoka temperatura otoczenia - odbierana przez termoreceptory obwodowe i ośrodkowe - hamuje łaknienie, aby zapobiec wytwarzaniu nadmiernej ilości ciepła w organizmie, natomiast niska temperatura wywołuje działanie odwrotne.
1.8.3. Regulatory łaknienia syntetyzowane obwodowo
Hormony uwalniane w adipocytach
Leptyna
Leptyna jest hormonem białkowym, który został odkryty w 1994 r. przez zespół naukowy Zhang. Nazwa hormonu wywodzi się od greckiego słowa leptos, oznaczającego "szczupły". Leptyna jest peptydem odpowiedzialnym za gospodarkę energetyczną organizmu i wykazuje działanie anoreksygenne, czyli hamujące łaknienie. Zarówno u gryzoni, jak i u człowieka leptyna jest syntetyzowana jako białko zbudowane ze 167 aminokwasów (proleptyna), od którego odłączany jest peptyd 21-aminokwasowy, stanowiący sekwencję sygnałową. Po jej odcięciu leptyna wydzielana jest do krwi jako białko składające się ze 146 aminokwasów o masie cząsteczkowej 16 kDa. Leptyna należy do rodziny helikalnych cytokin klasy I. Na jej strukturę składają się cztery antyrównoległe helisy (A, B, C i D). Biologiczne działanie leptyny jest związane z jej oddziaływaniem na swoisty receptor OB-R (nazwa stosowana zamiennie z LepR). Istnieje co najmniej sześć izoform receptora leptyny (OB-Ra, OB-Rb, OB-Rc, OB-Rd, OB-Re, OB-Rf), przy czym izoforma OB-Rd została dotychczas zidentyfikowana jedynie u myszy, a OB-Rf - tylko u szczurów. Izoformy te zawierają identyczne domeny pozakomórkowe (podjednostki N-końcowe), odpowiedzialne za wiązanie ligandu, oraz domeny śródbłonowe, różnią się natomiast długością i składem aminokwasowym sekwencji domen wewnątrzkomórkowych (podjednostek C-końcowych), które pełnią funkcję transdukcji sygnału do wnętrza komórki. Izoformy podzielono na trzy klasy; stanowią je forma długa, mająca pełną zdolność sygnalizacyjną (OB-Rb), formy krótkie (OB-Ra, c, d, f) oraz receptor rozpuszczalny, pozbawiony podjednostki przezbłonowej i wewnątrzkomórkowej, będący białkiem wiążącym leptynę i odgrywającym rolę transportera leptyny w surowicy (OB-Re).
Leptyna jest produktem genu OB (homologu mysiego genu otyłości ob), zlokalizowanego na 7. chromosomie (7q31.3). Jest syntetyzowana i wydzielana głównie przez komórki białej tkanki tłuszczowej oraz w mniejszym stopniu przez tkankę tłuszczową brunatną, łożysko, jajniki, gruczoł sutkowy, mięśnie szkieletowe, żołądek, wątrobę i przysadkę mózgową. Stężenie leptyny we krwi jest proporcjonalne do ilości tkanki tłuszczowej organizmu, dlatego u osób chorujących na otyłość obserwuje się wyższe stężenie tego hormonu w porównaniu z osobami z prawidłową masą ciała. Obserwowana hiperleptynemia w stanie otyłości sugeruje, że większość ludzi otyłych nie jest wrażliwa na endogennie wyprodukowaną leptynę. Stężenie leptyny jest również zależne od płci. U kobiet jest ono wyraźnie wyższe niż u mężczyzn z taką samą wartością wskaźnika masy ciała (body mass index, BMI). Zjawisko to można tłumaczyć występowaniem u kobiet większej ilości tkanki tłuszczowej podskórnej, która u ludzi wykazuje wyższy poziom syntezy leptyny niż tkanka tłuszczowa trzewna. Leptyna jest wydzielana pulsacyjnie oraz wykazuje rytm dobowy - z wysokimi stężeniami w godzinach nocnych oraz niskimi we wczesnych godzinach popołudniowych.
Synteza i wydzielanie leptyny są pobudzane przez insulinę, glikokortykosteroidy, czynnik martwicy guza ? (tumor necrosis factor ?, TNF-?) oraz estrogeny, a hamowane przez katecholaminy, agonistów receptorów ?adrenergicznych, agonistów receptorów aktywowanych przez proliferatory peroksysomów ? (peroxisome proliferator-activated receptors ?, PPAR-?) oraz androgeny.
Izoforma receptora leptyny OB-Rb wykazuje ekspresję głównie w podwzgórzu (w regionach odpowiedzialnych za kontrolę pobierania pokarmu i wydatkowania energii, takich jak jądro łukowate i okolica brzuszno-przyśrodkowa). Izoformy o krótszych domenach wewnątrzkomórkowych są zlokalizowane przede wszystkim w tkankach obwodowych (w nerkach, nadnerczach, jajnikach, jądrach, płucach, mięśniach szkieletowych, trzustce, wątrobie i innych narządach).
Połączenie leptyny z receptorem OB-Rb powoduje aktywację systemu JAK/STAT (Janus kinase/signal transducers and activators of transcription), przekazanie sygnału do wnętrza komórki oraz uruchomienie wydzielania grupy neuropeptydów i neuroprzekaźników uczestniczących w regulacji pobierania pokarmu i kontroli masy ciała. Krótsze izoformy (OB-Ra, c, d, f) w wyniku odcięcia domen cytoplazmatycznych mają ograniczone możliwości przekazywania sygnałów wewnątrzkomórkowych.
Głównym efektem działania leptyny, zwanej również hormonem sytości, jest zarówno bezpośrednie pobudzenie tzw. ośrodka sytości w jądrze brzuszno-przyśrodkowym podwzgórza, jak i pośrednie oddziaływanie stymulujące na grupę neuronów POMC/CART, które zwiększają wydzielanie peptydów stymulujących uczucie sytości, tj. ?-MSH i CART. Równocześnie leptyna hamuje syntezę i wydzielanie jednego z najsilniejszych stymulatorów łaknienia, tj. neuropeptydu Y. Mechanizm ten doprowadza do aktywacji lipolizy oraz hamowania lipogenezy i przyczynia się do wzrostu wydatku energetycznego. Ponadto dzięki hamowaniu neuronów NPY/AgRP leptyna zmniejsza wtórnie syntezę substancji zwiększających łaknienie, tzn. oreksyny A i B oraz hormonu melanocytotropowego w obszarze bocznym podwzgórza. Leptyna zmniejsza również aktywność układu endokannabinoidowego.
Hormony uwalniane w przewodzie pokarmowym
Grelina
Grelina została odkryta w 1999 r. jako peptyd złożony z 28 aminokwasów, stanowiący endogenny ligand dla receptorów stymulujących uwalnianie hormonu wzrostu i w konsekwencji zwiększający wydzielanie tego hormonu w przysadce mózgowej. Kluczowym elementem dla zachowania aktywności biologicznej tego polipeptydu jest powstanie n-oktaacylowanej seryny w pozycji 3, co następuje w procesie posttranslacyjnej acylacji seryny 3 z kwasem oktanowym. Podkreśla się, że mechanizm acylacji jest konieczny do pokonania bariery krew-mózg i aktywacji receptora dla związków pobudzających wydzielanie hormonu wzrostu (growth hormone secretagogues receptor, GHS-R). Ponadto, obok aktywnej formy greliny acylowanej, istnieje również forma nieacylowana. W badaniach in vitro na zwierzętach wykazano, że ta forma greliny może wpływać na stymulację proliferacji komórek nowotworowych prostaty, odgrywać rolę w adipogenezie i wykazywać działanie rozszerzające na naczynia krwionośne. W surowicy ta forma peptydu występuje w znacznie wyższym stężeniu niż grelina acylowana, której stężenie szacowane jest na 3-20% całkowitego stężenia greliny.
Gen greliny jest zlokalizowany na chromosomie 3p25-26. W jej produkcji istotną rolę odgrywają dwa obszary komórek organizmu człowieka. Wśród nich należy wyróżnić błonę śluzową dna i trzonu żołądka, gdzie znajdują się gruczoły żołądkowe właściwe ze szczególną populacją komórek X/A, które są odpowiedzialne za syntezę greliny. W tym obszarze grelina występuje w najwyższym stężeniu. Niższe stężenie wykazano również w innych komórkach błony śluzowej przewodu pokarmowego, w tym najniższe w okrężnicy. Drugim obszarem zaangażowanym w produkcję greliny jest ośrodkowy układ nerwowy, gdzie w jej syntezie uczestniczą neurony jądra łukowatego podwzgórza. Mniejsze ilości greliny są produkowane również przez przysadkę mózgową, trzustkę, nerki, serce, łożysko, komórki układu immunologicznego i inne.
Grelina jest hormonem obwodowym wykazującym działanie oreksygenne, czyli pobudzające łaknienie. Krążąca grelina dociera do podwzgórza i dzięki aktywacji neuronów NPY/AgRP zwiększa ekspresję czynników oreksygenicznych, tj. neuropeptydu Y i białka agouti, i w konsekwencji zawiadamia o konieczności pobierania pokarmu. Stężenie greliny wzrasta krótko przed posiłkiem i obniża się po przyjęciu pokarmu. Ponadto wykazano, że stężenie greliny całkowitej w osoczu na czczo jest ujemnie skorelowane z masą ciała i procentową zawartością tkanki tłuszczowej. Biorąc pod uwagę stymulującą rolę greliny w przyjmowaniu pokarmu, niskie stężenie greliny u osób otyłych może być postrzegane jako mechanizm kompensacyjny w sytuacji długotrwałego dodatniego bilansu energetycznego.
Cholecystokinina
Cholecystokinina (CCK) to pierwszy peptyd jelitowy zidentyfikowany jako czynnik sytości wykazujący działanie ośrodkowe. Należy do rodziny hormonów gastrynowych i przejawia w niewielkim stopniu aktywność podobną do gastryny. CCK jest wydzielana pod wpływem dostarczanych z pożywieniem substancji odżywczych przez komórki I błony śluzowej jelita cienkiego, należące do układu APUD, głównie w dwunastnicy i jelicie czczym. Najsilniejszymi bodźcami pokarmowymi uwalniającymi cholecystokininę są kwasy tłuszczowe oraz produkty trawienia białek, natomiast węglowodany stanowią słabe stymulatory jej wydzielania. Działanie anoreksygenne CCK odbywa się poprzez pobudzanie receptorów CCK1 (CCKA), których szczególną obecność stwierdzono we włóknach aferentnych nerwu błędnego. Krótki okres półtrwania CCK, wynoszący tylko 1-2 minuty, czyni CCK krótkoterminowym regulatorem łaknienia. Szczury bez ekspresji receptora CCK1 są otyłe, a podanie egzogennej cholecystokininy nie wpływa wówczas na zmniejszenie wielkości spożywanego posiłku. Rola CCK w regulacji trawienia polega na pobudzaniu skurczu pęcherzyka żółciowego, relaksacji zwieracza Oddiego i umożliwieniu wypływu żółci. Jednocześnie CCK opóźnia opróżnianie żołądka i pobudza trzustkę do wydzielania soku trzustkowego.
Peptyd YY
Peptyd YY (PYY), zwany również peptydem tyrozyna-tyrozyna (nazwa wynika z obecności cząsteczki tyrozyny, określanej w nomenklaturze międzynarodowej jako Y, zarówno na C-, jak i N-końcu peptydu), zaliczany jest do rodziny polipeptydu trzustkowego, do której należą polipeptyd trzustkowy (pancreatic polypeptide, PP) oraz neuropeptyd Y. Pełna forma peptydu PYY (PYY1-36) składa się z 36 aminokwasów i jest produkowana przez komórki L błony śluzowej jelita krętego i okrężnicy w odpowiedzi na przyjęty pokarm. PYY jest wydzielany proporcjonalnie do kaloryczności przyjmowanego posiłku, przy czym uwalnianie PYY jest mocniej stymulowane po spożyciu tłuszczów w porównaniu z węglowodanami czy białkami.
PYY1-36 ulega proteolizie pod wpływem dipeptydylopeptydazy 4 (dipeptidyl peptidase 4, DPP-4), co skutkuje odcięciem reszty tyrozyny i proliny od N-końca łańcucha peptydowego. Powstała w ten sposób forma PYY3-36 zachowuje aktywność biologiczną i stanowi obwodowy sygnał anoreksygenny. Jest to główna forma peptydu YY krążącego we krwi. PYY3-36 wykazuje wysokie selektywne powinowactwo do jednego z podtypów receptorów Y, tj. receptorów Y2, zlokalizowanych w neuronach oreksygennych jądra łukowatego (NPY/AgRP). Za pośrednictwem receptorów Y2 PYY3-36 krążący we krwi hamuje neurony NPY/AgRP i w efekcie zmniejsza pobieranie pokarmu. Ponadto zmniejszanie łaknienia przez PYY wiąże się z jego wpływem na hamowanie wydzielania soku żołądkowego oraz hamowanie opróżniania żołądka i motoryki jelit.
Peptyd glukagonopodobny-1
Peptyd glukagonopodobny-1 (GLP-1) należy do grupy insulinotropowych hormonów jelitowych, zwanych inkretynami. GLP-1 powstaje w komórkach L błony śluzowej jelita krętego i okrężnicy oraz w neuronach jądra pasma samotnego (nucleus tractus solitarius, NTS) w wyniku potranslacyjnych procesów przemiany cząsteczki prekursorowej - proglukagonu. W tej lokalizacji z proglukagonu powstają również, poza GLP-1, peptyd glukagonopodobny-2 (glucagon-like peptide-2, GLP-2), glicentyna oraz oksyntomodulina (oxyntomodulin, OXM). Wydzielanie GLP-1 zwiększa się po przyjęciu posiłku, zwłaszcza bogatego w węglowodany. GLP-1 wywiera efekt insulinotropowy w komórkach ? wysp trzustki poprzez wiązanie się ze swoistym receptorem GLP-1 (GLP-1 receptor, GLP-1R). Receptory dla GLP-1 występują również poza komórkami wydzielającymi insulinę - w komórkach ? i ? wysp trzustki, płucach, sercu, nerkach, żołądku, jelitach, skórze, przysadce mózgowej, podwzgórzu, pniu mózgu i włóknach aferentnych nerwu błędnego, co umożliwia szeroki zakres działania tego hormonu.
Poza istotnym wpływem GLP-1 na nasilenie wydzielania insuliny peptyd ten wywołuje supresję sekrecji glukagonu z komórek ? wysp trzustkowych. GLP-1 uczestniczy również w krótkoterminowej kontroli stanu nasycenia. Znaczenie w hamowaniu łaknienia i zwiększaniu uczucia sytości przez GLP-1 przypisuje się zarówno działaniom zmniejszającym wydzielanie soku żołądkowego i jelitowego oraz opóźniającym opróżnianie żołądka, jak i mechanizmom centralnym.
Hormony trzustki
Insulina
Insulina, podobnie jak leptyna, jest głównym sygnałem obwodowym zawiadamiającym mózg o stanie energetycznym organizmu. Zarówno insulina, jak i leptyna wydzielane są proporcjonalne do ilości tkanki tłuszczowej organizmu. Receptory insulinowe są szeroko rozprzestrzenione w OUN, szczególnie wysokiej ekspresji ulegają w jądrze łukowatym podwzgórza. Działanie insuliny w OUN powoduje zmniejszenie przyjmowania pokarmu poprzez hamowanie neuronów NPY/AgRP i aktywację układu neuronów POMC/CART. Za anoreksygenną aktywność insuliny odpowiada szczególnie zwiększenie wydzielania ?-MSH przez neurony POMC. Insulina odgrywa również pośrednią rolę w regulacji sytości poprzez stymulowanie syntezy i uwalnianie leptyny z adipocytów. Rolą agonistycznego duetu leptyna-insulina jest ponadto potęgowanie sycącego działania cholecystokininy.
Jak przedstawiono powyżej, za kontrolę pobierania pokarmu, utrzymywanie bilansu energetycznego w stanie równowagi i zachowanie masy ciała odpowiedzialne są centralne i obwodowe neurohormonalne mechanizmy regulacyjne. Biorą w nich udział ośrodki mózgowe, w szczególności podwzgórze, jego struktury i neuroprzekaźniki wraz z hormonalnymi i metabolicznymi sygnałami pochodzącymi z obwodu ciała. Sygnalizacja obwodowa działa pobudzająco lub hamująco na ośrodki podwzgórzowe, indukując sygnał oreksygenny lub anoreksygenny. Zaburzenia w funkcjonowaniu tych mechanizmów mogą się przyczyniać do nieprawidłowości w przyjmowaniu pokarmu - sprzyjać nadmiernej podaży energii i prowadzić do rozwoju choroby otyłościowej lub przyczyniać się do utraty łaknienia.
Piśmiennictwo
1. Ahima R.S., Antwi D.A.: Brain regulation of appetite and satiety. Endocrinol. Metab. Clin. N. Am. 2008; 37(4): 811-823.
2. Baggio L.L., Drucker D.J.: Biology of incretins: GLP-1 and GIP. Gastroenterology 2007; 132(6): 2131-2157.
3. Baskin D.G., Figlewicz Lattemann D., Seeley R.J. i wsp.: Insulin and leptin: Dual adiposity signals to the brain for the regulation of food intake and body weight. Brain Res. 1999; 848(1-2): 114-123.
4. Brobeck J.R.: Food intake as a mechanism of temperature regulation. Yale J. Biol. Med. 1948; 20(6): 545-552.
5. Campbell J.E., Drucker D.J.: Pharmacology, physiology, and mechanisms of incretin hormone action. Cell Metab. 2013; 17(6): 819-837.
6. Casanueva F.F., Dieguez C.: Ghrelin a new hormone implicated in the regulation of growth hormone secretion and body energy homeostasis. Growth Genet. Hormones 2004; 20(1): 1-8.
7. Chaudhri O.B., Field B.C., Bloom S.R.: Gastrointestinal satiety signals. Int. J. Obes. (Lond.) 2008; 32(supl. 7): 28-31.
8. Chua S.C. Jr., Koutras I.K., Han L. i wsp.: Fine structure of the murine leptin receptor gene: Splice site suppression is required to form two alternatively spliced transcripts. Genomics 1997; 45(2): 264-270.
9. Considine R.V., Sinha M.K., Heiman M.L. i wsp.: Serum immunoreactive-leptin concentrations in normal-weight and obese humans. N. Engl. J. Med. 1996; 334(5): 292-295.
10. Cummings D.E., Overduin J.: Gastrointestinal regulation of food intake. J. Clin. Invest. 2007; 117(1): 13-23.
11. Dembiński A., Warzecha Z.: Grelina - hormon żarłoczności? Kosmos - Problemy Nauk Biol. 2010; 59(3-4): 297-304.
12. Dytfeld J., Pupek-Musialik D.: Hormony przewodu pokarmowego regulujące łaknienie: oś jelito-mózg. Endokrynol. Otył. Zab. Przem. Mat. 2005; 1(2): 24-30.
13. Fijałkowski F., Jarzyna R.: Rola podwzgórzowej kinazy białkowej aktywowanej przez AMP w kontroli pobierania pokarmu. Postępy Hig. Med. Dośw. 2010; 64: 231-243.
14. Fried S.K., Ricci M.R., Russell C.D., Laferr?re B.: Regulation of leptin production in humans. J. Nutr. 2000; 130(12): 3127-3131.
15. Ghigo E., Broglio F., Arvat E. i wsp.: Ghrelin: More than a natural GH secretagogue and/or an orexigenic factor. Clin. Endocrinol. (Oxf.) 2005; 62(1): 1-17.
16. Grider J.R.: Role of cholecystokinin in the regulation of gastrointestinal motility. J. Nutr. 1994; 124(supl. 8): 1334-1339.
17. Grönberg M., Tsolakis A.V., Magnusson L. i wsp.: Distribution of obestatin and ghrelin in human tissues: Immunoreactive cells in the gastrointestinal tract, pancreas, and mammary glands. J. Histochem. Cytochem. 2008; 56(9): 793-801.
18. Guan X.M., Yu H., Trumbauer M. i wsp.: Induction of neuropeptide Y expression in dorsomedial hypothalamus of diet-induced obese mice. Neuroreport. 1998; 9(15): 3415-3419.
19. Hare K.J.: Role of GLP-1 induced glucagon suppression in type 2 diabetes mellitus. Dan. Med. Bull. 2010; 57(9): 4181.
20. Hill J.W.: PVN pathways controlling energy homeostasis. Indian J. Endocrinol. Metab. 2012; 16(supl. 3): 627-636.
21. Hube F., Lietz U., Igel M. i wsp.: Difference in leptin mRNA levels between omental and subcutaneous abdominal adipose tissue from obese humans. Horm. Metab. Res. 1996; 28(12): 690-693.
22. Huising M.O., Kruiswijk C.P., Flik G.: Phylogeny and evolution of class-I helical cytokines. J. Endocrinol. 2006; 189(1): 1-25.
23. Kennedy G.C.: The role of depot fat in the hypothalamic control of food intake in the rat. Proc. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 1953; 140(901): 578-596.
24. Kędzia A., Przybyszewska W.: Grelina - nowy hormon zaangażowany w regulację wzrastania i homeostazę metaboliczną ustroju. Endokrynol. Pediatr. 2007; 3(20): 53-60.
25. Kmieć Z., Wyrzykowska M.: Ghrelina - nowy hormon regulujący nie tylko pobieranie pokarmu i wydzielanie hormonu wzrostu. Postępy Biol. Kom. 2005; 32(2): 257-272.
26. Kocełak P., Zahorska-Markiewicz B., Olszanecka-Glinianowicz M.: Hormonalna regulacja przyjmowania pokarmu. Endokrynol. Pol. 2009; 60(4): 296-301.
27. Kojima M., Kangawa K.: Ghrelin: Structure and function. Physiol. Rev. 2005; 85(2): 495-522.
28. Kolaczynski J.W., Nyce M.R., Considine R.V. i wsp.: Acute and chronic effects of insulin on leptin production in humans: Studies in vivo and in vitro. Diabetes 1996; 45(5): 699-701.
29. Konturek S.J.: Fizjologia układu pokarmowego. W: S.J. Konturek (red.), Fizjologia człowieka. Elsevier Urban & Partner, Wrocław 2007.
30. Kostulski A., Rabe-Jabłońska J.: Regulacja łaknienia. Psychiatr. Psychol. Klin. 2007; 7(2): 108-116.
31. Kozakowski J., Zgliczyński W.: Rola układu endokannabinoidowego w patogenezie otyłości. Postępy Nauk Med. 2008; 3: 198-202.
32. Lee H.M., Wang G., Englander E.W. i wsp.: Ghrelin, a new gastrointestinal endocrine peptide that stimulates insulin secretion: Enteric distribution, ontogeny, influence of endocrine, and dietary manipulations. Endocrinology 2002; 143(1): 185-190.
33. Lee M.J., Fried S.K.: Integration of hormonal and nutrient signals that regulate leptin synthesis and secretion. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2009; 296(6): 1230-1238.
34. Lu D., Willard D., Patel I.R. i wsp.: Agouti protein is an antagonist of the melanocyte-stimulating-hormone receptor. Nature 1994; 371(6500): 799-802.
35. Lucidi P., Murdolo G., Di Loreto C. i wsp.: Meal intake similarly reduces circulating concentrations of octanoyl and total ghrelin in humans. J. Endocrinol. Invest. 2004; 27(5): 12-15.
36. Malendowicz W., Kwias Z.: From Venus of Willendorf to leptin - history of discovery of that cytokine and its relation with human male reproductive system. Urol. Pol. 2008; 61(4): 272-276.
37. Margetic S., Gazzola C., Pegg G.G., Hill R.A.: Leptin: A review of its peripheral actions and interactions. Int. J. Obes. Relat. Metab. Disord. 2002; 26(11): 1407-1433.
38. Matson C.A., Ritter R.C.: Long-term CCK-leptin synergy suggests a role for CCK in the regulation of body weight. Am. J. Physiol. 1999; 276(4 cz. 2): 1038-1045.
39. Mayer J.: Glucostatic mechanism of regulation of food intake. N. Engl. J. Med. 1953; 249(1): 13-16.
40. Mellinkoff S.M., Frankland M., Boyle D., Greipel M.: Relationship between serum amino acid concentration and fluctuations in appetite. J. Appl. Physiol. 1956; 8(5): 535-538.
41. Mercer R.E., Chee M.J., Colmers W.F.: The role of NPY in hypothalamic mediated food intake. Front Neuroendocrinol. 2011; 32(4): 398-415.
42. Mihály E., Fekete C., Légrádi G., Lechan R.M.: Hypothalamic dorsomedial nucleus neurons innervate thyrotropi n-releasing hormone-synthesizing neurons in the paraventricular nucleus. Brain Res. 2001; 891(1-2): 20-31.
43. Montague C.T., Prins J.B., Sanders L. i wsp.: Depot-and sex-specific differences in human leptin mRNA expression: Implications for the control of regional fat distribution. Diabetes 1997; 46(3): 342-347.
44. Moran T.H., Kinzig K.P.: Gastrointestinal satiety signals II. Cholecystokinin. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2004; 286(2): 183-188.
45. Murphy K.G., Dhillo W.S., Bloom S.R.: Gut peptides in the regulation of food intake and energy homeostasis. Endocr. Rev. 2006; 27(7): 719-727.
46. Niswender K.D., Baskin D.G., Schwartz M.W.: Insulin and its evolving partnership with leptin in the hypothalamic control of energy homeostasis. Trends Endocrinol. Metab. 2004; 15(8): 362-369.
47. Palkovits M.: Hypothalamic regulation of food intake. Ideggyogy Sz. 2003; 56(9-10): 288-302.
48. Plum L., Belgardt B.F., Brüning J.C.: Central insulin action in energy and glucose homeostasis. J. Clin. Invest. 2006; 116(7): 1761-1766.
49. Rosenbaum M., Leibel R.L.: Clinical review 107: Role of gonadal steroids in the sexual dimorphisms in body composition and circulating concentrations of leptin. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1999; 84(6): 1784-1789.
50. Rutkowska M., Jamontt J.: Udział układu kannabinoidowego w regulacji pobierania pokarmu. Adv. Clin. Exp. Med 2005; 14(5): 1011-1017.
51. Sato T., Ida T., Nakamura Y. i wsp.: Physiological roles of ghrelin on obesity. Obes. Res. Clin. Pract. 2014; 8(5): 405-413.
52. Schneeberger M., Gomis R., Claret M.: Hypothalamic and brainstem neuronal circuits controlling homeostatic energy balance. J. Endocrinol. 2014; 220(2): 25-46.
53. Schwartz M.W., Woods S.C., Porte D. i wsp.: Central nervous system control of food intake. Nature 2000; 404(6778): 661-71.
54. Schwartz M.W., Woods S.C., Seeley R.J i wsp.: Is the energy homeostasis system inherently biased toward weight gain? Diabetes 2003; 52(2): 232-238.
55. Simopoulou T., Malizos K.N., Iliopoulos D. i wsp.: Differential expression of leptin and leptin's receptor isoform (Ob-Rb) mRNA between advanced and minimally affected osteoarthritic cartilage; effect on cartilage metabolism. Osteoarthritis Cartilage 2007; 15(8): 872-883.
56. Simpson K.A., Martin N.M., Bloom S.R.: Hypothalamic regulation of food intake and clinical therapeutic applications. Arq. Bras. Endocrinol. Metabol. 2009; 53(2): 120-128.
57. Sinha M.K., Sturis J., Ohannesian J. i wsp.: Ultradian oscillations of leptin secretion in humans. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1996; 228: 733-738.
58. Smith R.G., Van der Ploeg L.H., Howard A.D. i wsp.: Peptidomimetic regulation of growth hormone secretion. Endocr. Rev. 1997; 18(5): 621-645.
59. Sobrino Crespo C., Perianes Cachero A., Puebla Jiménez L. i wsp.: Peptides and food intake. Front Endocrinol. (Lausanne) 2014; 5: 58.
60. Strader A.D., Woods S.C.: Gastrointestinal hormones and food intake. Gastroenterology 2005; 128(1): 175-191.
61. Strzałka M., Brzozowski T., Konturek S.J.: Oś mózgowo-jelitowa w regulacji apetytu. Kosmos - Problemy Nauk Biol. 2010; 59(3-4): 291-296.
62. Suchanecka A.: Rola dopaminy w procesach motywacyjnych i powstawaniu uzależnień. Annales Academiae Medicae Stetinensis 2013; 59(Sympozja II): 158-161.
63. Śmiarowska M., Białecka M., Korwin-Piotrowska K.: Molecular mediators in control of food consumption and energy balance in eating disorders. Adv. Clin. Exp. Med. 2007; 16(4): 569-576.
64. Tang-Christensen M., Vrang N., Larsen P.J.: Glucagon-like peptide containing pathways in the regulation of feeding behaviour. Int. J. Obes. Relat. Metab. Disord. 2001; 25(supl. 5): 42-47.
65. Tartaglia L.A.: The leptin receptor. J. Biol. Chem. 1997; 272(10): 6093-6096.
66. Tartaglia L.A., Dembski M., Weng X. i wsp.: Identification and expression cloning of a leptin receptor, OB-R. Cell 1995; 83(7): 1263-1271.
67. Tremblay A., Bellisle F.: Nutrients, satiety, and control of energy intake. Appl. Physiol. Nutr. Metab. 2015; 40(10): 971-979.
68. Tschöp M., Weyer C., Tataranni P.A. i wsp.: Circulating ghrelin levels are decreased in human obesity. Diabetes 2001; 50(4): 707-709.
69. Van Harmelen V., Reynisdottir S., Eriksson P. i wsp.: Leptin secretion from subcutaneous and visceral adipose tissue in women. Diabetes 1998; 47(6): 913-917.
70. Vrang N., Phifer C.B., Corkern M.M., Berthoud H.R.: Gastric distension induces c-Fos in medullary GLP-1/2-con-taining neurons. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2003; 285(2): 470-478.
71. Wauters M., Considine R.V., Van Gaal L.F.: Human leptin: From an adipocyte hormone to an endocrine mediator. Eur. J. Endocrinol. 2000; 143(3): 293-311.
72. Wren A.M., Bloom S.R.: Gut hormones and appetite control. Gastroenterology 2007; 132(6): 2116-2130.
73. Wynne K., Bloom S.R.: The role of oxyntomodulin and peptide tyrosine-tyrosine (PYY) in appetite control. Nat. Clin. Pract. Endocrinol. Metab. 2006; 2(11): 612-620.
74. Wynne K., Stanley S., McGowan B., Bloom S.: Appetite control. J. Endocrinol. 2005; 184(2): 291-318.
75. Xu B., Goulding E.H., Zang K. i wsp.: Brain-derived neurotrophic factor regulates energy balance downstream of melanocortin-4 receptor. Nat. Neurosci. 2003; 6(7): 736-742.
76. Yang L., Scott K.A., Hyun J. i wsp.: Role of dorsomedial hypothalamic neuropeptide Y in modulating food intake and energy balance. J. Neurosci. 2009; 29(1): 179-190.
77. Zhang Y., Proenca R., Maffei M. i wsp.: Positional cloning of the mouse obese gene and its human homologue. Nature 1994; 372(6505): 425-432.
Rozdział 2Żywienie dzieci i młodzieży
Hanna Szajewska, Halina Weker, Piotr Socha, Monika Mielus
2.1. Żywienie w okresie niemowlęcym i poniemowlęcym
Hanna Szajewska, Piotr Socha
Żywienie w okresie niemowlęcym jest szczególnie istotne ze względu na konieczność zapewnienia składników odżywczych do optymalnego rozwoju, ale również z uwagi na odległe efekty żywienia, w tym ryzyko wystąpienia w życiu dorosłym niektórych chorób cywilizacyjnych, takich jak: otyłość, cukrzyca typu 2, osteoporoza, miażdżyca, alergia, nowotwory. Według teorii programowania żywieniowego (metabolicznego) ekspozycja na czynniki środowiskowe i doświadczenia żywieniowe w tzw. krytycznych okresach życia, m.in. w okresie wczesnego rozwoju pre- i postnatalnego, może wpływać na rozwój osobniczy i zdrowie w kolejnych latach życia. Czynniki środowiskowe to m.in. niedobór lub nadmiar pewnych składników odżywczych. Doświadczenia żywieniowe obejmują np. doświadczenia smakowe i zapachowe, które wpływają na preferencje żywieniowe w późniejszych okresach życia. Jedne i drugie stanowią podstawę zdrowego życia w wieku dorosłym. Poniżej przedstawiono podsumowanie aktualnych zaleceń towarzystw naukowych, m.in. Polskiego Towarzystwa Gastroenterologii, Hepatologii i Żywienia Dzieci (PTGHiŻD), Komitetu Żywienia Europejskiego Towarzystwa ds. Gastroenterologii, Hepatologii i Żywienia Dzieci (European Society for Paediatric Gastroenterology, Hepatology and Nutrition, ESPGHAN) oraz Amerykańskiej Akademii Pediatrycznej (American Academy of Pediatrics, AAP).
2.1.1. Fizjologia przewodu pokarmowego dziecka w wieku niemowlęcym
Przewód pokarmowy donoszonego niemowlęcia dojrzewa w ciągu 1. roku życia dziecka. Ważne funkcje dla pobierania pokarmu rozwijają się już w okresie płodowym, np. rozwój koordynacji ssania i połykania następuje w 34. tygodniu życia płodowego i dlatego znaczne wcześniactwo wiąże się z zaburzeniami ssania i połykania. Niemniej w dalszym okresie, również po urodzeniu, obserwujemy dojrzewanie motoryki żołądka, zwiększa się zagęszczenie komórek zwojowych splotu Auerbacha jelit u młodszych niemowląt, a także z wiekiem zmniejsza się częstość skurczów masowych o dużej amplitudzie w jelicie grubym, co wpływa na rytm wypróżnień. Dojrzewa również funkcja trawienna przewodu pokarmowego: enzymy trzustkowe u niemowlęcia są wydzielane w ilości 60-90% w stosunku do osoby dorosłej, jednak nie stwierdza się początkowo aktywności amylazy trzustkowej w treści dwunastniczej, a aktywność lipazy trzustkowej jest niska. Mimo stopniowego dojrzewania funkcji trawiennych skuteczność trawienia białka u niemowląt jest dobra, a lipaza śliniankowa zastępuje lipazę trzustkową. Wysoka jest aktywność disacharydaz w rąbku szczoteczkowym i dlatego obserwuje się sprawne trawienie dwucukrów. Pełne dojrzewanie zdolności trawiennej następuje w ciągu 12 miesięcy życia. Zasadniczo u niemowlęcia nie obserwuje się istotnych problemów w zakresie trawienia i wchłaniania substancji odżywczych.
Na skutek niedojrzałości przewodu pokarmowego u niemowląt występują często czynnościowe zaburzenia przewodu pokarmowego: zaparcie, regurgitacje i kolka jelitowa.
2.1.2. Karmienie piersią
Podstawą żywienia niemowląt jest karmienie piersią. Według wytycznych ESPGHAN należy promować wyłączne karmienie piersią przez co najmniej pierwsze 4 miesiące życia (do 17. tygodnia, tj. początku 5. miesiąca życia). Jednakże celem, do którego należy dążyć w żywieniu niemowląt, jest wyłączne karmienie piersią przez pierwszych 6 miesięcy życia. Oznacza to, że w tym czasie niemowlę otrzymuje jedynie mleko matki. Nie należy podawać innych płynów (np. wody, soków, mieszanek). Wyjątek stanowią witaminy lub leki. Zalecenie wyłącznego karmienia piersią przez 6 miesięcy odnosi się do całej populacji. U niektórych niemowląt (np. z dużym zapotrzebowaniem na żelazo) korzystne może być wcześniejsze (przed upływem 6. miesiąca życia) wprowadzenie pokarmów uzupełniających.
Na podstawie konsensusu ekspertów sformułowano zalecenie, że po 12. miesiącu życia karmienie piersią powinno być kontynuowane tak długo, jak będzie to pożądane przez matkę i dziecko. W tym czasie wskazane jest uzupełnianie diety produktami żywnościowymi występującymi w danym regionie.
Przeciwwskazania do karmienia piersią
Ze strony dziecka bezwzględnymi przeciwwskazaniami są:
- klasyczna galaktozemia (częstość występowania 1:60 000 urodzeń);
- wrodzony niedobór laktazy (choroba występująca bardzo rzadko; opisano kilkadziesiąt przypadków).
Względnymi przeciwwskazaniami do karmienia piersią ze strony dziecka mogą być:
- ciężki stan dziecka;
- rozszczep podniebienia utrudniający ssanie;
- wyniszczenie;
- niektóre wady serca, w których wysiłek związany ze ssaniem stanowi dla niemowlęcia zbyt duże obciążenie; w tych przypadkach należy podawać ściągnięty pokarm kobiecy (sondą, kieliszkiem, łyżeczką lub butelką).
Ze strony matki przeciwwskazaniami są:
- czynna, nieleczona gruźlica (karmienie jest możliwe po co najmniej 2 tygodniach leczenia);
- AIDS (acquired immunodeficiency syndrome - zespół nabytego niedoboru odporności) i zakażenie HIV (human immunodeficiency virus - ludzki wirus niedoboru odporności) - dotyczy krajów europejskich; według Światowej Organizacji Zdrowia (World Health Organization, WHO) w krajach rozwijających się karmienie jest dopuszczalne zgodnie ze specjalnymi protokołami postępowania;
- zakażenie wirusami wywołującymi białaczkę lub chłoniaka (human T-cell lymphotrophic virus type I, type II, HTLV-1 i HTLV-2);
- konieczność leczenia matki wybranymi lekami (tzw. kategoria L5, leki zakazane dla kobiet ciężarnych według klasyfikacji amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków - Food and Drug Administration, FDA).
Nie stanowią przeciwwskazania:
- ostra choroba infekcyjna u matki;
- wirusowe zapalenie wątroby (WZW) typu A u matki (po podaniu jej ?-globuliny);
- WZW typu B u matki (dziecku należy podać hiperimmunizowaną ?-globulinę oraz wykonać pierwsze szczepienie przeciwko WZW typu B);
- WZW typu C u matki (jeżeli nie ma dodatkowych zakażeń, np. HIV);
- zakażenie wirusem cytomegalii (cytomegalovirus, CMV) u matki (w przypadku niemowląt urodzonych przedwcześnie należy rozważyć bilans korzyści i ewentualne ryzyko transmisji zakażenia; mrożenie pokarmu do -20°C i pasteryzacja prawdopodobnie zmniejszają stężenie CMV);
- zakażenie wirusem herpes simplex (wyjątek: karmienie z piersi, na której obecne są zmiany);
- zakażenie wirusem varicella-zoster (varicella-zoster virus, VZV) - ospa wietrzna u matki - jeżeli objawy wystąpią od 5 dni przed porodem do 2 dni po nim, zaleca się podanie dziecku swoistej immunoglobuliny przeciwko VZV (lub dożylnego preparatu immunoglobulin) i rozważenie izolacji dziecka od matki do czasu pokrycia się strupem zmian skórnych; można podawać mleko odciągnięte z piersi;
- zakażenie wirusem Epsteina-Barr u matki;
- zapalenie gruczołów piersiowych;
- popękane brodawki lub ból brodawek podczas karmienia (to zazwyczaj wynik złej techniki karmienia - należy wówczas pomóc matce skorygować technikę przystawiania dziecka do piersi);
- żółtaczka związana z karmieniem piersią (zarówno wczesna, jak i późna);
- poród przez cięcie cesarskie;
- silikonowe implanty piersi;
- fenyloketonuria (uwaga! niemowlę musi dodatkowo otrzymywać mleko ubogofenyloalaninowe; wykazano, że dzieci karmione piersią rozwijają się lepiej niż żywione wyłącznie mlekiem ubogofenyloalaninowym).
Witaminy
Pokarm kobiecy pokrywa zapotrzebowanie na wszystkie składniki odżywcze. Wyjątek stanowią witamina K (zgodnie z zaleceniami preferowana jest jednorazowa dawka domięśniowa podana po urodzeniu) oraz witamina D.
2.1.3. Żywienie sztuczne
Produkty zastępujące mleko kobiece
Jeżeli niemowlę nie jest karmione naturalnie, wymaga stosowania produktów zastępujących mleko kobiece. W tej grupie wyróżnia się:
- preparaty do początkowego żywienia niemowląt, w tym mleko początkowe;
- preparaty do dalszego żywienia niemowląt, w tym mleko następne.
Mleko początkowe i następne często popularnie nazywane są mlekiem modyfikowanym (lub mieszanką mleczną).
Produkty zastępujące mleko kobiece wytwarzane są zwykle z białek mleka krowiego, poddanego niezbędnym zmianom zarówno ilościowym, jak i jakościowym. Mogą być też wytwarzane z hydrolizatów białka, izolatów białka sojowego lub z mleka koziego. Wzorcem, zwłaszcza w odniesieniu do produktów stosowanych w pierwszym okresie życia, jest pokarm kobiecy. Produkt zastępujący mleko matki powinien nie tylko naśladować składem pokarm kobiecy, lecz także dodatkowo sprawić, aby tempo wzrastania oraz wskaźniki przemiany materii u niemowląt żywionych sztucznie były maksymalnie zbliżone do obserwowanych u niemowląt karmionych wyłącznie piersią.
Skład produktów zastępujących mleko kobiece
W krajach Unii Europejskiej skład i wartość odżywczą produktów dla niemowląt reguluje rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 609/2013 z dnia 12 czerwca 2013 r., które zaczęło obowiązywać 20 lipca 2016 r. Nie ma potrzeby dodawania do mleka początkowego oraz następnego takich składników jak: kwas arachidonowy, kwas eikozapentaenowy, chrom, tauryna, nukleotydy, niepodlegające trawieniu oligosacharydy, probiotyki oraz synbiotyki.
Pokarmy uzupełniające
Wiek wprowadzania
Konieczność wprowadzania produktów uzupełniających wynika z rosnącego zapotrzebowania na składniki odżywcze, którego samo mleko nie może już na ogół zaspokoić. Produkty uzupełniające wprowadza się do diety m.in. w celu: dostarczenia dodatkowej energii, białka, żelaza, cynku, witamin rozpuszczalnych w tłuszczach (A, D, E) oraz pierwiastków śladowych, a także przygotowania niemowlęcia do bardziej urozmaiconej diety w późniejszym okresie życia.
Optymalny wiek i kolejność wprowadzania produktów uzupełniających są przedmiotem wielu dyskusji. Zgodnie ze stanowiskiem ESPGHAN produkty uzupełniające należy wprowadzać po ukończeniu 17. tygodnia życia niemowlęcia (początek 5. miesiąca życia), ale nie później niż przed ukończeniem 26. tygodnia życia (początek 7. miesiąca życia). U większości niemowląt dojrzewa wtedy zdolność przyjmowania pokarmów stałych. Dzieci nabywają umiejętność siedzenia z podparciem, osiągają dojrzałość nerwowo-mięśniową pozwalającą na kontrolowanie ruchów głowy i szyi oraz na jedzenie z łyżeczki. W okresie tym zanika odruch usuwania z ust ciał obcych, typowy dla okresu noworodkowego i wczesnoniemowlęcego, utrudniający karmienie pokarmami innymi niż płynne.
Kolejność wprowadzania
Kolejność wprowadzania nowych produktów wydaje się nie mieć znaczenia. Zarazem jednak dane naukowe wskazują, że wczesne doświadczenia dziecka związane z przyjmowaniem różnych pokarmów mogą modyfikować i wpływać na preferencje żywieniowe. Z uwagi na większe trudności w akceptacji smaku warzyw warto je wprowadzać najpierw, a owoce dopiero po mniej więcej 2 tygodniach, kontynuując podawanie warzyw. Posiłki bezmleczne powinny stopniowo zastępować mleko, tak aby pod koniec 1. roku życia niemowlę otrzymywało jedynie dwa lub maksimum trzy posiłki mleczne na dobę.
Wprowadzanie pokarmów o różnej konsystencji
W ciągu 1. roku życia dziecka szybko rozwija się umiejętność gryzienia i żucia. Umiejętność gryzienia kształtuje się do ukończenia 24. miesiąca życia, jednak największe możliwości nabywania tych kompetencji występują między 6. a 10. miesiącem życia. Akceptacja pokarmów o konsystencji innej niż płynna czy papkowata rozwija się wraz z nabywaniem umiejętności oralnych. Pokarmy, których żucie czy pogryzienie sprawia dziecku trudność, są przez nie odrzucane. Dlatego należy wprowadzać pokarmy stałe stopniowo, już w 6.-7. miesiącu życia. Kolejność wprowadzania różnych konsystencji zalecaną przez WHO przedstawiono w tabeli 2.1.
Tabela 2.1. Kolejność wprowadzania pokarmów o różnej konsystencji zalecana przez WHO
Wiek dziecka
Konsystencja pokarmu
6-8 miesięcy
Początek: gęsta kasza, owsianka, dokładnie rozdrobnione produkty (gładkie purée)
Następnie: rozdrobnione produkty z rodzinnego stołu (papki/purée z grudkami)
9-11 miesięcy
Drobno posiekane lub rozdrobnione pokarmy oraz miękkie produkty podawane do rączki
12-23 miesiące
Produkty z rodzinnego stołu, posiekane lub rozdrobnione w miarę potrzeby
Częstość posiłków
Według WHO dzieci karmione częściowo piersią powinny otrzymywać w 6.-8. miesiącu życia dwa-trzy posiłki uzupełniające, a w 9.-24. miesiącu życia trzy-cztery posiłki uzupełniające i jedną-dwie przekąski (pokarmy zwykle samodzielnie spożywane przez dzieci między posiłkami głównymi, wygodne i łatwe do podania, np. cząstka warzywa, cząstka owocu, kawałek chleba). Liczba posiłków uzupełniających zależy od ich gęstości energetycznej. Niemowlęta żywione sztucznie powinny spożywać w ciągu dnia cztery-pięć posiłków oraz jedną-dwie zdrowe przekąski (w zależności od apetytu).
Wielkość porcji
W edukacji rodziców istotne jest nauczenie ich rozpoznawania objawów głodu i sytości u dziecka. Częstym błędem w żywieniu niemowląt jest ich przekarmianie. Zmuszanie dziecka do jedzenia powoduje znaczące obniżenie umiejętności do samoregulacji.
Zachowania dziecka świadczące o głodzie to:
- płacz;
- pobudzone ruchy kończyn górnych i dolnych na widok pokarmu;
- otwieranie ust;
- podążanie głową w stronę łyżki.
- Uśmiechanie się, gaworzenie i wpatrywanie się w opiekuna, wskazywanie palcem na pokarm podczas karmienia sygnalizują chęć dziecka do kontynuowania jedzenia.
Sygnały świadczące o sytości dziecka to:
- zasypianie;
- grymaszenie podczas jedzenia;
- zwolnienie tempa przyjmowania pokarmu;
- zaprzestanie ssania;
- wypluwanie lub odmawianie wzięcia smoczka;
- odmawianie przyjęcia pokarmu z łyżeczki;
- odpychanie łyżeczki;
- zaciskanie ust przy zbliżaniu łyżeczki.
Należy akceptować spożycie w ramach danego posiłku mniejszej lub większej ilości pokarmu niż rekomendowana zgodnie z zaleceniami wielkość porcji, gdyż wielkości te są wartościami uśrednionymi.
Zasady wprowadzania pokarmów uzupełniających
Zaleca się, aby nie wprowadzać kilku nowych produktów równocześnie. Nowe produkty należy wprowadzać stopniowo, obserwując reakcję dziecka i zaczynając od małych ilości, np. trzech-czterech łyżeczek. Początkowo powinno się wprowadzać typowe pokarmy uzupełniające (np. kaszki ryżowe lub zbożowe), warzywa (marchew), owoce (jabłka, gruszki, banany).
2.1.4. Produkty o właściwościach potencjalnie alergizujących
Obecnie przeważa pogląd, że unikanie lub nadmierne opóźnianie wprowadzania pokarmów potencjalnie uczulających, takich jak orzeszki ziemne, ryby i jaja, nie zmniejsza częstości występowania alergii - zarówno u niemowląt z grupy ryzyka chorób atopowych, jak i u tych, które nie są takim ryzykiem obciążone.
Produkty zawierające orzeszki ziemne
W praktyce stosuje się np. masło orzechowe lub mąkę z orzeszków (jedną-dwie łyżeczki, 1-3 razy w tygodniu. Orzeszki ziemne nie powinny być pierwszym produktem uzupełniającym.
Jajo kurze
Wprowadzenie dobrze ugotowanego jajka (np. jajko na twardo, dobrze ugotowany makaron jajeczny, pieczone produkty) między 4. a 6. miesiącem życia prawdopodobnie zmniejsza ryzyko wystąpienia alergii na jajo kurze.
Nie zaleca się podawania jajek niedostatecznie ściętych (np. jaj na parze, jajecznicy, niedopieczonych naleśników).
W praktyce rekomenduje się podawanie 1/3-1/2 jajka na twardo 1-2 razy w tygodniu. Nie należy podawać jaja w postaci surowej (również ze względu na ryzyko zakażenia Salmonella spp.).
Gluten
Gluten występuje w ziarnach niektórych zbóż (np. pszenicy, żyta, jęczmienia), a tym samym w wielu podstawowych produktach spożywczych z nich pochodzących (np. pieczywie, makaronach, kaszach itp.). Gluten może być wprowadzany do diety w dowolnym okresie po ukończeniu 4. miesiąca życia do 12. miesiąca życia. Wyniki badań obserwacyjnych sugerują unikanie spożywania dużych ilość glutenu w pierwszych miesiącach jego wprowadzania. Dostępne dane nie pozwalają jednak określić, jakie są optymalne ilości glutenu.
Mleko krowie
Zgodnie z wytycznymi ESPGHAN i PTGHiŻD nie należy stosować mleka krowiego jako głównego napoju przed ukończeniem 12. miesiąca życia. Po 12. miesiącu życia jego dzienne spożycie nie powinno przekraczać 500 ml. Mleko krowie zawiera małe stężenie żelaza, tak więc jego opóźnione wprowadzanie chroni przed wystąpieniem niedokrwistości z niedoboru żelaza. Wczesne wprowadzanie mleka krowiego może być przyczyną mikrokrwawień z przewodu pokarmowego. Podawanie mleka niemodyfikowanego może prowadzić również do nadmiernego obciążenia ustroju białkiem i produktami jego przemiany oraz solami mineralnymi i w konsekwencji do przeciążenia osmotycznego nerek, a także niewłaściwej, zarówno pod względem ilościowym, jak i jakościowym, podaży węglowodanów i tłuszczów. Stosowanie niemodyfikowanego mleka krowiego może też sprzyjać alergizacji. Nie zaleca się również podawania mleka ze zmniejszoną zawartością tłuszczu.
Mleko kozie lub owcze
Mleko takie cechują bardzo wysokie, niekiedy niebezpieczne stężenie soli mineralnych oraz mała zawartość kwasu foliowego i witamin (zwłaszcza witaminy B12). Zgodnie ze stanowiskiem większości towarzystw naukowych nie należy stosować takiego mleka u niemowląt poniżej 12. miesiąca życia. Wprawdzie nie jest to postępowanie zalecane, ale zdarza się, że mleko kozie lub owcze jest podawane starszym dzieciom. Spożywanie go zwiększa ryzyko wystąpienia niedokrwistości z niedoboru kwasu foliowego i/lub witaminy B12.
Mleko dla małych dzieci od 1. do 3. roku życia
Mleko tego typu (znane jako mleko typu junior, ale nie jest to nazwa rekomendowana) nie jest produktem rekomendowanym dzieciom poniżej 1. roku życia. Zgodnie jednak z aktualnymi wytycznymi europejskimi i polskimi nie jest ono niezbędne do prawidłowego żywienia w tej grupie wiekowej i nie ma przewagi nad innymi produktami zawartymi w normalnej diecie spełniającej podstawowe wymagania żywieniowe małych dzieci (jak np. produkty zastępujące mleko kobiece, preparaty mleka krowiego).
Masło, margaryna
Nie sformułowano wytycznych odnoszących się do aspektów odżywczych i technologicznych tłuszczów spożywczych w diecie dzieci w 1. roku życia. U niemowląt i małych dzieci do 3. roku życia powinno się stosować tłuszcze spożywcze jako dodatek do produktów uzupełniających (np. zupy jarzynowej). Mogą nimi być: masło, oleje roślinne (np. oliwa, olej rzepakowy) oraz margaryny miękkie z niską (poniżej 1%) zawartością tłuszczów trans (zadeklarowaną przez producenta).
Sól i cukier
Według obecnych zaleceń w diecie niemowlęcia należy unikać soli kuchennej (prawdopodobnie wpływa na ryzyko nadciśnienia w późniejszym wieku) oraz cukru (ryzyko próchnicy, kształtowania się nieprawidłowych preferencji żywieniowych). Rekomendacje europejskie zalecają unikanie soli podczas przygotowywania pokarmów uzupełniających lub posiłków domowych w późniejszych miesiącach życia dziecka. Bardzo słone pokarmy, takie jak pikle, solone mięsa, kostki rosołowe, zupy w proszku, nie powinny znajdować się w diecie dziecka. Zgodnie ze stanowiskiem ESPGHAN należy unikać podawania cukrów prostych dzieciom poniżej 2. roku życia, a ich spożycie w 2.-18. roku życia powinno wynosić mniej niż 5% całkowitego dobowego spożycia energii. Do pokarmów podawanych dziecku nie należy dodawać cukru ani syropów owocowych na bazie cukru (także do wody i herbaty). Podawanie niesłodzonych i niesolonych pokarmów uzupełniających zaleca się nie tylko z powodu długofalowego wpływu na zdrowie dziecka, lecz także kształtowania właściwych przyzwyczajeń i preferencji żywieniowych w późniejszym życiu.
Miód
Miód może zawierać przetrwalniki Clostridium botulinum, wywołujące botulizm dziecięcy. Z tego powodu nie należy wprowadzać miodu do diety dziecka przed ukończeniem 12. miesiąca życia, chyba że przetrwalniki zostały inaktywowane za pomocą wysokociśnieniowych i wysokotemperaturowych metod przemysłowych. Spożywanie miodu przez starsze niemowlęta i dzieci jest bezpieczne.
Mięso
Ze względu na zawartość żelaza, cynku, kwasu arachidonowego, pełnowartościowego białka, witaminy B12 i karnityny mięso powinno być wcześnie wprowadzanym pokarmem uzupełniającym. Pierwsze produkty mięsne wprowadzane do diety dziecka to drób (mięso z indyka, gęsi, kaczki, kurczaka), wołowina, jagnięcina, królik, przy czym nie ma danych naukowych wskazujących na określoną kolejność wprowadzania poszczególnych gatunków mięs. Początkowo porcja powinna wynosić ok. 10 g gotowanego mięsa dziennie dodanego do przecieru jarzynowego, którą zwiększa się stopniowo do 20 g pod koniec 1. roku życia. Należy zwracać uwagę na pochodzenie mięsa i odpowiednie warunki hodowli zwierząt. Niewskazane jest kupowanie mięsa nieznanego pochodzenia, bez pewności, że zostało przebadane przez weterynarza. Podroby nie są zalecane w diecie niemowląt i dzieci do 3. roku życia.
Ryby
Właściwemu pokryciu zapotrzebowania na kwas dokozaheksaenowy (docosahexaenoic acid, DHA) sprzyja regularne spożywanie tłustych ryb morskich, takich jak: śledź, łosoś, szprot (sardynka), halibut. Jedna z ważniejszych zasad głosi, aby nie podawać niemowlętom ryb drapieżnych. Zdecydowanie niezalecane są: makrela królewska i niektóre odmiany tuńczyka (opastun, tuńczyk biały lub błękitnopłetwy), miecznika, rekina, płytecznika, barakudy, ryby maślanej, marlina, gardłosza atlantyckiego i okonia morskiego. Ryby należy podawać w małych porcjach, początkowo nie częściej niż raz w tygodniu, obserwując reakcję organizmu dziecka. W późniejszym wieku zalecane jest spożywanie ryb przynajmniej 1-2 razy w tygodniu.
Woda
Zob. rozdział "Zapotrzebowanie na wodę".
Soki owocowe
Soki owocowe nie mają przewagi nad całymi owocami, a mogą niekorzystnie wpływać na spożywanie innych, wartościowych pokarmów. Dlatego od wielu lat w wytycznych towarzystw naukowych podkreśla się znaczenie spożywania całych owoców przez niemowlęta (w postaci odpowiedniej do wieku), a ograniczanie spożywania soków. Słodki smak soków może wpływać na kształtowanie preferencji smakowych niemowląt do spożywania słodkich pokarmów i ograniczać akceptację innych pokarmów, a szczególnie warzyw. Soki nie mają wartości odżywczej u niemowląt poniżej 12. miesiąca życia i nie powinny być im podawane.
Wartość odżywcza soków i owoców jest zbliżona, ale owoce dodatkowo zawierają również włókna pokarmowe. Do spożycia podobnej liczby kalorii jak w soku potrzebny jest dłuższy czas, co jest korzystne w żywieniu niemowląt i małych dzieci.
Soki należy podawać łyżeczką i unikać ich podawania przed snem oraz w nocy. Ilość soków wypijanych w ciągu dnia powinna być limitowana u małych dzieci i nie przekraczać według zaleceń AAP 120-180 ml/24 h (w zależności od wieku). Soki i owoce liczone są w jednej racji pokarmowej, z preferencją większego udziału świeżych owoców.
Wskazane jest unikanie podawania soków między posiłkami, aby dziecko nie ograniczyło liczby spożywanych posiłków.
W przypadku zaburzenia odżywiania (niedożywienia bądź nadwagi/otyłości), zaburzeń czynnościowych przewodu pokarmowego czy próchnicy zębów ilość spożywanych soków powinna być dokładnie określona przez lekarza lub dietetyka.
2.1.5. Akcesoria do karmienia
Przez pierwszych 6 miesięcy życia niemowlę karmione jest piersią lub z butelki ze smoczkiem. Pierwsze pokarmy uzupełniające należy wprowadzać do diety dziecka, podając je łyżeczką. Nie ma wiarygodnych badań naukowych dotyczących jakości sztućców do karmienia niemowląt. Łyżeczka powinna być twarda (np. metalowa) i płaska, tak aby sprzyjać prawidłowej reakcji ruchowej dziecka. Jeśli dziecko karmione jest mlekiem z butelki ze smoczkiem, ok. 6. miesiąca życia należy rozpocząć naukę picia z otwartego kubka. Pozwala to zastąpić ssanie popijaniem płynu. Po ukończeniu 1. roku życia nie należy podawać dziecku pokarmów ani płynów przez butelkę ze smoczkiem.
2.1.6. Obserwacja głodu i sytości (responsive feeding)
Żywienie niemowląt wymaga właściwego podziału ról: rodzica/opiekuna i dziecka. Rodzic/opiekun decyduje, kiedy i co zje dziecko, natomiast dziecko decyduje, ile zje. Karmienie "na siłę" może być przyczyną zaburzeń karmienia. Zazwyczaj spożywanie posiłku przez dziecko nie powinno przekraczać 20 minut.
2.1.7. Alternatywny model wprowadzania pokarmów uzupełniających
Wprowadzanie pokarmów uzupełniających metodą BLW (Baby Led Weaning; w Polsce znaną też jako Bobas Lubi Wybór) opiera się na ominięciu etapu karmienia łyżeczką przez opiekunów i podawania pokarmów o konsystencji papki (zupek, musów, przecierów, purée). Zgodnie z metodą BLW niemowlęciu, które potrafi samodzielnie siedzieć (najczęściej ok. 6.-7. miesiąca życia), podaje się różne pokarmy stałe w takiej postaci, aby mogło je łatwo chwycić rączką (np. krążki pokrojonej marchewki, kawałki banana, różyczki brokułów, łyżka kleistej kaszy). Niemowlę samodzielnie poznaje nowe pokarmy. Początkowo pozwala mu się jeść palcami, a potem stopniowo przyzwyczaja do używania sztućców. W tym czasie dziecko jest nadal karmione piersią lub produktem zastępującym mleko kobiece. Według autorów metody BLW niemowlę w ciągu kilku miesięcy powinno się nauczyć samodzielnego spożywania posiłków.
Zagrożenia związane ze stosowaniem tej metody dotyczą m.in. podawania niemowlętom własnych posiłków (pokarmów z rodzinnego stołu), które nie są odpowiednie dla dzieci w tej grupie wiekowej, a także ryzyka niedoboru żelaza i możliwości pokrycia zapotrzebowania kalorycznego. Wydaje się, że jest ona bezpieczna, choć wbrew wcześniejszym nadziejom nie zmniejsza ryzyka wystąpienia otyłości. Jej stosowanie w niektórych sytuacjach (np. neofobii, niechęci do jedzenia) może być korzystne. Warto się upewnić, że rodzice są świadomi istoty modyfikacji metody BLW, której celem było zmniejszenie ryzyka niedoborów energetycznych, niedoboru żelaza i zakrztuszenia.
W tabeli 2.2 przedstawiono schemat żywienia dzieci w 1. roku życia.
Tabela 2.2. Schemat żywienia dzieci w 1. roku życia
Wiek [m.ż.]
Karmienie piersią
Karmienie mlekiem modyfikowanym
Umiejętności
Podstawa żywienia
Rodzaj i konsystencja pokarmów
Przykłady pokarmów2
Liczba karmień
Liczba posiłków*
Orientacyjna wielkość porcji [ml]
1
Noworodek
8-12
8-10
110
(10-120)
- Ssanie, połykanie
- Karmienie piersią lub mlekiem modyfikowanym1
- Płynne
- Mleko matki lub mleko modyfikowane
2-4
8-12 (14)
6
120-140
5-6
8-12
5
150-160
- Początkowe rozdrabnianie pokarmów językiem
- Silny odruch ssania
- Wypychanie jedzenia z ust za pomocą języka (reakcja przejściowa)
- Otwieranie ust przy zbliżaniu łyżeczki
- Gładkie purée
- Gotowane, miksowane warzywa (np. marchew) lub owoce (np. jabłko, banan), mięso, jajo lub purée ziemniaczane
- Kaszki/kleiki bezglutenowe
- Produkty glutenowe (początkowo w małych ilościach)
7-8
6-8
5
170-180
- Pobieranie wargami pokarmu z łyżeczki
- Rozwój umiejętności i koordynacji umożliwiających samodzielne jedzenie
- Zwiększona różnorodność rozdrobnionych lub posiekanych pokarmów
- Produkty podawane do ręki
- 3 posiłki mleczne od 7.-8. mż. (u dzieci karmionych piersią liczba karmień piersią może być większa)
- Zmiksowane/drobno posiekane mięso, ryby
- Rozgniecione gotowane warzywa i owoce
- Posiekane surowe warzywa i owoce (np. jabłko, gruszka, pomidor)
- Miękkie kawałki/cząstki warzyw, owoców, mięsa podawane do ręki
- Kasze, pieczywo
- Pełne mleko krowie po 11.-12. mż.3 (małe ilości mleka krowiego można zastosować do przygotowania pokarmów uzupełniających)
9-12
6-8*
4-5
190-220
Rodzic/opiekun decyduje, co dziecko zje oraz kiedy i jak jedzenie będzie podane
Dziecko decyduje, czy posiłek zje oraz ile zje
Napoje: woda
* Orientacyjna liczba posiłków i wielkość porcji.
1 Celem, do którego należy dążyć, jest wyłączne karmienie piersią przez pierwszych 6 miesięcy życia.
2 Mleko podawane jest z piersi, butelki ze smoczkiem lub otwartego kubka; pozostałe pokarmy podaje się łyżeczką.
3 Małe ilości mleka krowiego można zastosować do przygotowania pokarmów uzupełniających, ale nie powinno być ono stosowane jako główny produkt mleczny przed 12. miesiącem życia.
Źródło: za zgodą Wydawcy Standardów Medycznych.
Piśmiennictwo
1. AAP Committee on Nutrition: Pediatric Nutrition Handbook, 6th Edition. 2013. Section on Breastfeeding. Breastfeeding and the use of human milk. Pediatrics 2012; 129(3): e827-e841.
2. Agostoni C., Braegger Ch., Decsi T. i wsp.: Role of dietary factors and food habits in the development of childhood obesity: A commentary by the ESPGHAN Committee on Nutrition. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 2011; 52(6): 662-669.
3. Briefel R.R., Wilson A., Cabili Ch., Hedley Dodd A.: Reducing calories and added sugars by improving children's beverage choices. J. Acad. Nutr. Diet. 2013; 113(2): 269-275.
4. Commission Directive 2006/141/EC of 22 December 2006 on infant formulae and follow-on formulae and amending Directive 1999/21/EC Text with EEA relevance, http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:32006L0141:EN:NOT
5. De Craemer M., Lateva M., Iotova V. i wsp.; the Toy-Box-study group: Differences in energy balance-related behaviours in European preschool children: The ToyBox-Study. PLOS One 2015; 10(3): e0118303.
6. De Ruyter J.C., Olthof M.R., Seidell J.C., Katan M.B.: A trial of sugar-free or sugar-sweetened beverages and body weight in children. N. Engl. J. Med. 2012; 367(15): 1397-1406.
7. EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies. Scientific opinion on nutrient requirements and dietary intakes of infants and young children in the European Union. EFSA Journal 2013; 11(10): 3408.
8. ESPGHAN Committee on Nutrition. Mihatsch W., Braegger C., Bronsky J. i wsp.: Prevention of vitamin K deficiency bleeding in newborn infants: A position paper by the ESPGHAN Committee on Nutrition. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 2016; 63(1): 123-129.
9. European Food Safety Authority (EFSA): Scientific opinion on nutrient requirements and dietary intakes of infants and young children in the European Union. EFSA Journal 2013; 11: 3408. External Resources.
10. European Food Safety Authority (EFSA): Scientific opinion on the essential composition of infant and follow-on formulae. EFSA Journal 2014; 12: 3760.
11. European Food Safety Authority. Panel on Dietetic Products: Scientific opinion on dietary reference values for water. EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition, and Allergies (NDA). EFSA Journal 2010; 8: 1459.
12. European Society for Paediatric Gastroenterology, Hepatology & Nutrition (ESPGHAN), European Academy of Paediatrics (EAP), European Society for Paediatric Research (ESPR) i in. organizacje. World Health Organization (WHO) guideline on the complementary feeding of infants and young children aged 6-23 months 2023: A multisociety response. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 2024; 79(1): 181-188.
13. Fewtrell M., Bronsky J., Campoy C. i wsp.: Complementary feeding: A position paper by the European Society for Paediatric Gastroenterology, Hepatology, and Nutrition (ESPGHAN) Committee on Nutrition. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 2017; 64(1): 119-132.
14. Horvath A., Szajewska H.: Żywienie i leczenie żywieniowe dzieci i młodzieży. Medycyna Praktyczna, Kraków 2017.
15. Jarosz M. (red.): Normy żywienia dla populacji Polski. Instytut Żywności i Żywienia, Warszawa 2017.
16. Pinket A.-S., Van Lippevelde W., De Bourdeaudhuij I. i wsp.; ToyBox-study group: Effect and process evaluation of a cluster randomized control trial on water intake and beverage consumption in preschoolers from six European countries: The toybox-Study. PLOS One 2016; 11(4): e0152928.
17. Płudowski P., Karczmarewicz E., Chlebna-Sokół D. i wsp.: Witamina D: rekomendacje dawkowania w populacji osób zdrowych oraz w grupach ryzyka deficytów - wytyczne dla Europy Środkowej w 2013 r. Stand. Med. Pediatr. 2013; 10: 573-578.
18. Płudowski P., Kos-Kudła B., Walczak M. i wsp.: Guidelines for Preventing and Treating Vitamin D Deficiency: A 2023 Update in Poland. Nutrients. 2023; 15(3): 695.
19. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 26 lipca 2016 r. w sprawie grup środków spożywczych przeznaczonych do sprzedaży dzieciom i młodzieży w jednostkach systemu oświaty oraz wymagań, jakie muszą spełniać środki spożywcze stosowane w ramach żywienia zbiorowego dzieci i młodzieży w tych jednostkach (Dz.U. 2016, poz. 1154).
20. Stefańska E., Falkowska A., Ostrowska L.: Wybrane zwyczaje żywieniowe dzieci i młodzieży w wieku 10-15 lat. Rocz. PZH 2012; 63(1): 91-98.
21. Szajewska H., Horvath A., Dembiński Ł. i wsp.: Mleko dla małych dzieci od 13. do 36. miesiąca życia - stanowisko Sekcji Żywieniowej Polskiego Towarzystwa Gastroenterologii, Hepatologii i Żywienia Dzieci. Stand. Med. Pediatr. 2025; 22: 9-22.
22. Szajewska H., Horvath A., Rybak A. i wsp.: Karmienie piersią. Stanowisko Polskiego Towarzystwa Gastroenterologii, Hepatologii i Żywienia Dzieci. Standardy Medyczne 2016.
23. Szajewska H., Shamir R., Auricchio R. i wsp. Early diet and the risk of coeliac disease. An update 2024 position paper by the ESPGHAN special interest group on coeliac disease. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 2024; 79(2): 438-445.
24. Szajewska H., Socha P., Horvath A. i wsp. Zasady żywienia zdrowych niemowląt. Stanowisko Polskiego Towarzystwa Gastroenterologii, Hepatologii i Żywienia Dzieci. Stand. Med. Pediatr. 2021; 18: 7-24.
25. Tijhuis M.J., Doets E.L., Vonk Noordegraaf-Schouten: Extensive literature search and review as preparatory work for the evaluation of the essential composition of infant and follow-on formulae and growing-up milk, http://www.efsa.europa.eu/en/supporting/doc/551e.pdf.
26. Weker H., Barańska M. (red.): O żywieniu i aktywności fizycznej dzieci - prosto, nowocześnie, praktycznie. Poradnik żywienia i aktywności fizycznej dziecka od narodzin do 13 roku życia. Instytut Matki i Dziecka, Ministerstwo Zdrowia, Warszawa 2015.
27. WHO Guideline for complementary feeding of infants and young children 6-23 months of age [Internet]. World Health Organization, Geneva 2023.
28. World Health Organization: Guidelines: Sugars intake for adults and children, www.who.int/nutrition/publi-cations/guidelines/sugars_intake/en, 2015.
2.2. Żywienie dzieci w wieku przedszkolnym i młodzieży w wieku szkolnym
Halina Weker, Piotr Socha
2.2.1. Wprowadzenie
Dziecko już w okresie przedszkolnym przyzwyczaja się do regularności w spożywaniu posiłków i ich kompozycji, tj. właściwego doboru produktów z poszczególnych grup i możliwości ich wzajemnego zastępowania. Posiłek jest chętniej zjadany, jeżeli spożywany jest w przyjaznej atmosferze, kiedy uwaga nie jest rozpraszana przez telewizję, komputer, tablet. Czas posiłku daje też sposobność skorygowania nie zawsze prozdrowotnych informacji dochodzących z reklam telewizyjnych, które mogą niekorzystnie kształtować preferencje żywieniowe dziecka.
W diecie dziecka powinny być wykorzystywane produkty ze wszystkich podstawowych grup, co pozwala na pokrycie zapotrzebowania na poszczególne składniki odżywcze. Zaleca się stopniowe ograniczanie produktów bogatych w tłuszcze nasycone i cholesterol, a wprowadzanie olejów roślinnych, oraz ograniczanie spożycia słodyczy i słodzonych napojów gazowanych, a także pojadania między posiłkami.
Porcje pożywienia powinny być adekwatne do wieku dziecka i możliwości ich zjedzenia. Coraz większą rolę w kształtowaniu nawyków żywieniowych zaczynają odgrywać grupa rówieśnicza oraz wzorce przekazywane w środowisku przedszkolnym lub szkolnym. Uważa się, że okres przedszkolny jest krytyczny dla prewencji nadwagi i otyłości ze względu na rozwijanie/utrwalanie przyzwyczajeń żywieniowych. Okres ten charakteryzuje się większą podatnością na zmiany niż wiek młodzieńczy oraz dorosłość, dlatego wydaje się dobrym czasem na modyfikację wyuczonych nieprawidłowych zachowań oraz naukę zdrowych nawyków żywieniowych poprzez zmianę środowiska.
Program Unii Europejskiej ToyBox z udziałem Polski (http://www.toybox-study.eu) miał na celu wypracowanie skutecznych metod interwencji i zapobiegania otyłości we wczesnym dzieciństwie. Jego podstawowe założenia opierają się na promocji zdrowego stylu życia oraz aktywności fizycznej poprzez zabawę i kontakt z rówieśnikami. Wyróżniono cztery główne płaszczyzny oddziaływania behawioralnego na dzieci w wieku przedszkolnym biorące udział w projekcie ToyBox - picie, siedzący tryb życia, jedzenie i przekąski oraz aktywność fizyczną. W każdej z tych dziedzin przyjęto za cel wprowadzenie zmian w dotychczasowych zachowaniach poprzez zabawę (bajki, wycieczki, eksperymenty). Uzyskano widoczny korzystny efekt głównie w zakresie wypijanych słodkich soków w kartonikach. Jednocześnie porównanie różnych populacji pokazało szczególne problemy polskich dzieci - małe spożycie wody, a duże - napojów słodzonych. Mimo powszechnego przekonania o szkodliwości wypijanych napojów słodzonych, do niedawna nie dysponowaliśmy twardymi dowodami na ich związek z otyłością u dzieci. W 2012 r. opublikowano badanie z randomizacją przeprowadzone w grupie dzieci w wieku od 4 lat 10 miesięcy do 11 lat 11 miesięcy. Dzieci przydzielono losowo do grupy otrzymującej 250 ml napojów dosładzanych słodzikiem (bez cukru) lub grupy otrzymującej podobną ilość napoju słodzonego cukrem (104 kcal). Badanie trwało 18 miesięcy - po tym czasie w grupie dzieci otrzymującej napoje słodzone cukrem stwierdzono większy wzrost wskaźnika masy ciała (body mass index, BMI) i masy ciała. Wydaje się, że obecnie możemy uznać napoje słodzone za jeden z głównych czynników ryzyka rozwoju otyłości u dzieci. Dlatego walka o ograniczenie ich spożycia jest ważnym zadaniem stojącym przed edukatorami.
2.2.2. Zapotrzebowanie na energię i składniki odżywcze
Według obowiązujących aktualnie norm żywienia (tab. 2.3) zapotrzebowanie na energię i składniki odżywcze u dzieci i młodzieży w wieku szkolnym jest zależne od wieku, płci oraz aktywności fizycznej. Zwiększa się proporcjonalnie do ich rozwoju fizycznego charakteryzującego się skokiem wzrostowym wczesnym (szkolnym) i skokiem wzrostowym pokwitaniowym. Jednakże w przeliczeniu na 1 kg masy ciała zapotrzebowanie na energię stopniowo się obniża w odniesieniu do wcześniejszych okresów rozwojowych. Uważa się, że w ogólnej puli energetycznej diety białko powinno dostarczać 12-15% energii, tłuszcz - 20-35%, a węglowodany - 50-70%. Zapotrzebowanie na białko, większość witamin i składników mineralnych utrzymuje się na stosunkowo stałym poziomie.
Normy na energię należy odnosić do płci, wysokości i masy ciała dziecka, wieku oraz aktywności fizycznej. Średnie zapotrzebowanie energetyczne (EER) dzieci w wieku 1-3 lat - dla dziewczynek 712-1088 kcal, dla chłopców 778-1163 kcal, dla dzieci w wieku 4-6 lat - dla dziewczynek 1160-1312 kcal, dla chłopców 1237-1417 kcal, dla dzieci w wieku 7-9 lat - dla dziewczynek 1386-1566 kcal, dla chłopców 1504-1693 kcal. Natomiast u dziewcząt w wieku 10-12 lat norma na energię wynosi 1824-2016 kcal, a u chłopców 1965-2217 kcal. Zapotrzebowanie energetyczne u dziewcząt w wieku 13-15 i 16-18 lat wynosi odpowiednio 2111-2220 i 2244-2123 kcal, a u chłopców w tych samych przedziałach wiekowych - 2384-2712 kcal i 2834-2707 kcal. Systematycznym monitoringiem żywieniowym dotyczącym wydatku energetycznego powinny być objęte zwłaszcza dzieci i młodzież uczące się w szkołach sportowych i baletowych.
Ilość białka w diecie nie powinna być niższa niż 1 g/kg mc. dziecka i wyższa niż 15% energii z białka w całodziennej zalecanej puli energetycznej. Dzieci i młodzież powinny spożywać te produkty, które są źródłem pełnowartościowego białka pokrywającego zapotrzebowanie na wszystkie aminokwasy egzogenne, których organizm nie potrafi sam wytworzyć.
Tłuszcz powinien dostarczać 30-40% całkowitej energii, tak aby zabezpieczyć wydatek energetyczny dziecka i jego prawidłowe wzrastanie. Bardzo ważna jest podaż tłuszczu odpowiedniej jakości, zwłaszcza tłuszczów będących źródłem nienasyconych kwasów tłuszczowych, w tym długołańcuchowych wielonienasyconych kwasów tłuszczowych. Szczególną uwagę zatem należy zwracać na odpowiednie spożycie ryb i olejów roślinnych. Nienasycone kwasy tłuszczowe odgrywają ważną rolę w przemianach biochemicznych i fizjologicznych organizmu oraz są niezbędnym składnikiem potrzebnym do budowy tkanek. Konieczne jest ograniczanie spożycia nasyconych kwasów tłuszczowych i izomerów "trans" kwasów tłuszczowych (tłuszcze zwierzęce, wyroby cukiernicze), ze względu na ich m.in. miażdżycogenne działanie.
W diecie dzieci powinny przeważać węglowodany złożone, pochodzące z produktów zbożowych i warzyw. Zaleca się podawanie produktów takich jak pełnoziarniste pieczywo, kasze, makaron i produkty z mąki z pełnego przemiału.
Należy ograniczyć cukry dodane, czyli stosowane w produkcji żywności i w przygotowywaniu potraw do 10% energii i poniżej.
Tabela 2.3. Normy na energię i składniki odżywcze dla niemowląt, dzieci i młodzieży
Składniki
Zalecane dzienne spożycie [aktywność fizyczna (PAL) - umiarkowana]
Niemowlęta 6-11 mies.
Dzieci 1-3 lat
Dzieci 4-6 lat
Dzieci 7-9 lat
Dzieci 10-12 lat
Młodzież 13-15 lat
Młodzież 16-18 lat
dziewczynki
chłopcy
dziewczynki
chłopcy
dziewczynki
chłopcy
dziewczynki
chłopcy
dziewczynki
chłopcy
dziewczęta
chłopcy
dziewczęta
chłopcy
Podstawowe składniki odżywcze
Energia1 [kcal]
549-673
597-742
712-1088
778-1163
1160-1312
1237-1417
1386-1566
1504-1693
1824-2016
1965-2217
2111-2220
2384-2712
2244-2123
2834-2707
Białko2
[g/os./24 h]
EAR
8-10
9-11
8-10
9-10
11-15
11-16
17-22
18-23
25-31
26-32
34-37
35-42
37
45-46
RDA
10-11
10-12
10-13
11-13
14-19
14-19
21-28
22-28
31-38
31-38
42-46
43-52
46-47
55-58
Tłuszcz
ogółem
[g/os./24 h]
18,3-33,7
19,9-37,1
27,7-48,4
30,2-51,7
44,2-66,7
47,1-72,0
52,8-79,6
57,3-86,0
52,8-79,6
65,5-98,5
70,4-98,7
79,5-121,0
74,8-94,4
94,5-120,0
% energii
30-45
35-40
30-40
30-40
30-40
30-40
30-40
Węglowodany3
[% energii]
RI
45-55
45-65
45-65
45-65
45-65
45-65
45-65
45-65
45-65
45-65
Błonnik pokarmowy [g]
AI
-
10
14
16
19
19
19
19
21
21
Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach
Witamina A [?g RE]
EAR
-
280
300
350
430
450
490
630
490
630
RDA
-
400
450
500
600
600
700
900
700
900
AI
350
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Witamina D4 [?g]
AI
10
15
15
15
15
15
15
15
15
15
Witamina E5 [mg]
AI
5
6
6
7
8
10
8
10
8
10
Witamina K6 [?g]
AI
8,5
15
20
25
40
40
50
50
55
65
Witaminy rozpuszczalne w wodzie
Witamina C [mg]
EAR
-
30
40
40
40
40
55
65
55
65
RDA
-
40
50
50
50
50
65
75
65
75
AI
20
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Witamina B1 [mg]
EAR
-
0,4
0,5
0,7
0,8
0,9
0,9
1,0
0,9
1,0
RDA
-
0,5
0,6
0,9
1,0
1,0
1,1
1,2
1,1
1,2
AI
0,3
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Witamina B2 [mg]
EAR
-
0,4
0,5
0,8
0,8
0,9
0,9
1,1
0,9
1,1
RDA
-
0,5
0,6
0,9
1,0
1,0
1,1
1,3
1,1
1,3
AI
0,4
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Witamina PP7 [mg]
EAR
-
5
6
9
9
9
11
12
11
12
RDA
-
6
8
12
12
12
14
16
14
16
AI
5
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Witamina B6 [mg]
EAR
-
0,4
0,5
0,8
1,0
1,0
1,0
1,1
1,0
1,1
RDA
-
0,5
0,6
1,0
1,2
1,2
1,2
1,3
1,2
1,3
AI
0,4
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Foliany8 [?g]
EAR
-
120
160
250
250
250
330
330
330
330
RDA
-
150
200
300
300
300
400
400
400
400
AI
80
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Witamina B12 [?g]
EAR
-
0,7
1,0
1,5
1,5
1,5
2,0
2,0
2,0
2,0
RDA
-
0,8
1,2
1,8
1,8
1,8
2,4
2,4
2,4
2,4
AI
0,5
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Kwas pantotenowy [mg]
AI
3
4
4
4
4
4
5
5
5
5
Biotyna [?g]
AI
6
20
25
25
35
35
35
35
35
35
Cholina [mg]
AI
150
200
250
250
375
375
400
550
400
550
Składniki mineralne
Wapń [mg]
EAR
-
500
800
800
1100
1100
1100
1100
1100
1100
RDA
-
700
1000
1000
1300
1300
1300
1300
1300
1300
AI
260
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Fosfor [mg]
EAR
-
380
410
500
1050
1050
1050
1050
1050
1050
RDA
-
460
500
600
1250
1250
1250
1250
1250
1250
AI
300
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Magnez [mg]
EAR
-
65
110
110
200
200
300
340
300
340
RDA
-
80
130
130
240
240
360
410
360
410
AI
70
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Żelazo [mg]
EAR
7
3
4
4
7(8)*
7
8
8
8
8
RDA
11
7
10
10
10(15)*
10
15
12
15
12
AI
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Cynk [mg]
EAR
2,5
2,5
4
4
7
7
7,3
8,5
7,3
8,5
RDA
3
3
5
5
8
8
9
11
9
11
AI
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Jod [?g]
EAR
-
65
65
70
75
75
95
95
95
95
RDA
-
90
90
100
120
120
150
150
150
150
AI
70
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Selen [?g]
EAR
-
17
23
23
35
35
45
45
45
45
RDA
-
20
30
30
40
40
55
55
55
55
AI
20
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Miedź [mg]
EAR
-
0,25
0,3
0,5
0,5
0,5
0,7
0,7
0,7
0,7
RDA
-
0,3
0,4
0,7
0,7
0,7
0,9
0,9
0,9
0,9
AI
0,3
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Fluor [?g]
AI
0,5
0,7
1,0
1,2
2
2
3
3
3
3
Potas [mg]
AI
750
800
1100
1800
2400
2400
3000
3000
3500
3500
Sód [mg]
AI
370
750
1000
1200
1300
1300
1500
1500
1500
1500
Chlor [mg]
AI
570
1150
1550
1850
2000
2000
2300
2300
2300
2300
1 Norma na poziomie zapotrzebowania energetycznego grupy (EER)/aktywność fizyczna umiarkowana.
2 Białko krajowej racji pokarmowej.
3 Zalecane spożycie (RDA) nie mniej niż 130 g, natomiast zalecany poziom węglowodanów w diecie dzieci powyżej 1. roku życia wyrażony jako procent energii (%E) 45-65%.
4 Witamina D wyrażona jako cholekalcyferol.
5 Witamina E wyrażona jako równoważnik ?-tokoferolu.
6 Witamina K wyrażona jako filochinon.
7 Normy na niacynę, czyli witaminę P wyrażone w mg równoważnika niacyny.
8 Normy na foliany wyrażone w ?g równoważnika folianów.
* Przed wystąpieniem miesiączki (po wystąpieniu miesiączki).
AI (adequate intake) - wystarczające spożycie; EAR (estimated average requirement) - średnie zapotrzebowanie grupy; PAL (physical activity level) - poziom aktywności fizycznej; RDA (recommended dietary allowances) - zalecane spożycie; RI (reference intakes) - referencyjne spożycie.
Źródło: opracowano na podstawie E. Rychlik, K. Stoś, A. Woźniak, H. Mojska (red.), Normy żywienia dla populacji Polski. Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego PZH - Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa 2024.
Odpowiednio zbilansowana dieta powinna zapewnić podaż wszystkich składników odżywczych na właściwym poziomie oraz ograniczyć spożycie składników potencjalnie szkodliwych dla zdrowia. Zapotrzebowanie dziecka w wieku 4-6 i 7-9 lat na wapń na poziomie RDA wynosi 1000 mg, a na witaminę D (poziom AI) - 15 ?g (600 jm.). Natomiast u dziewcząt i chłopców w wieku 10-12 lat zapotrzebowanie na wapń wynosi 1300 mg, a na witaminę D - tak jak u dzieci młodszych, tj. 15 ?g (600 jm.). Podobnie zapotrzebowanie na wapń u młodzieży w wieku 13-18 lat wynosi 1300 mg, a na witaminę D - 15 ?g (600 jm.). Według standardów medycznych zapotrzebowanie na witaminę D dla dzieci w wieku przedszkolnym wynosi 15 ?g (600 jm.), a powyżej 10. roku życia - 25 ?g (1000 jm.).
Spośród witamin i składników mineralnych najczęściej niedoborowymi w dietach dzieci w wieku szkolnym są witaminy D, E, kwas foliowy oraz żelazo, wapń i magnez. Dużym problemem jest spożywanie odpowiednich ilości produktów będących źródłem wapnia. Niedobory wapnia występują powszechnie w diecie, zwłaszcza u starszych dziewcząt. W Polsce spożycie wapnia wśród dziewcząt i chłopców wynosi ok. 50% dziennego zalecanego spożycia. Nie obserwuje się zazwyczaj niedoborów witamin rozpuszczalnych w wodzie, gdyż wiele produktów jest fortyfikowanych tymi witaminami.
