如何研究食品和口服藥物制劑在體內(nèi)的消化和吸收過(guò)程？
點(diǎn)擊次數(shù)：1045 更新時(shí)間：2023-02-09
一般情況下，在人或動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)最為理想。然而，由于胃腸道的結(jié)構(gòu)與功能復(fù)雜，生物個(gè)體間的差異大，導(dǎo)致動(dòng)物或人體試驗(yàn)在技術(shù)上的可行性、結(jié)果的可重復(fù)性、經(jīng)濟(jì)和時(shí)間成本、倫理等方面受到了極大的限制。此外，通過(guò)體內(nèi)試驗(yàn)只能得到籠統(tǒng)的結(jié)果，在理解食品和藥物在胃腸道中詳細(xì)的消化和吸收過(guò)程和機(jī)理時(shí)，也具有很大的局限性。
胃腸道消化和吸收的一般過(guò)程：
胃腸道（包括口腔、食管、胃、小腸和大腸）是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和藥物消化、轉(zhuǎn)運(yùn)、吸收、代謝和排泄的場(chǎng)所。
與組成和結(jié)構(gòu)較為單一的口服藥物制劑相比，食物在胃腸道內(nèi)的消化和吸收過(guò)程相對(duì)復(fù)雜得多。食物中的營(yíng)養(yǎng)素除了水、無(wú)機(jī)鹽和某些維生素可以直接被腸道上皮細(xì)胞吸收之外，碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪等組分必須在消化道內(nèi)被分解成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小分子物質(zhì)之后，才能被人體吸收。例如，固體食物被人體攝入后，首先需要經(jīng)過(guò)口腔牙齒的機(jī)械咀嚼，將塊狀食物切割、壓碎和研磨成較小的顆粒，再經(jīng)過(guò)舌頭的攪拌和唾液的潤(rùn)滑作用形成可被吞咽的食團(tuán)，最后通過(guò)食道的蠕動(dòng)輸送到胃繼續(xù)進(jìn)行消化。
胃的近端（頭區(qū)，主要包括胃底和胃體）具有儲(chǔ)存未消化食物的功能，并負(fù)責(zé)液體食物的排空；胃的遠(yuǎn)端（尾區(qū)，由胃竇和幽門(mén)構(gòu)成）相當(dāng)于研磨機(jī)和混合器，在蠕動(dòng)的胃壁機(jī)械摩擦擠壓以及胃酸和胃蛋白酶的共同作用下，將大顆粒研磨成小顆粒。此外，幽門(mén)竇處的幽門(mén)括約肌的收縮和舒張對(duì)固體食物顆粒的胃排空過(guò)程形成“篩分效應(yīng)”，即低黏度的液體和粒徑小于1~2毫米的固體小顆粒會(huì)從幽門(mén)排空至十二指腸，而對(duì)于粒徑大于2毫米的固體顆粒和高黏度的食物成分則保留在胃腔。
消化是機(jī)體通過(guò)消化管的運(yùn)動(dòng)和消化腺分泌物的酶解作用，將大塊的、分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜的食物，分解為能被吸收的、分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小分子化學(xué)物質(zhì)的過(guò)程。消化作用有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)消化管黏膜上皮細(xì)胞進(jìn)入血液和淋巴，即營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收過(guò)程，從而為機(jī)體的生命活動(dòng)提供能量。
小腸是消化和吸收的主要場(chǎng)所。酸性食物從胃進(jìn)入十二指腸后，首先被小腸細(xì)胞分泌的碳酸氫鹽中和至中性，隨后在胰液、膽汁和小腸液的化學(xué)性水解和小腸運(yùn)動(dòng)的物理混合作用下完成最終的消化過(guò)程。不同營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收過(guò)程大同小異。淀粉和蛋白質(zhì)分別分解成單糖（葡萄糖）和氨基酸或小分子肽之后，以主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的方式被小腸（主要是空腸）上皮細(xì)胞吸收進(jìn)入血液循環(huán)；脂肪的吸收過(guò)程更為復(fù)雜，它首先要被膽汁中的膽酸鹽、卵磷脂等乳化成極細(xì)的微滴，然后在脂肪酶的作用下將甘油三酯分解為甘油與脂肪酸，而脂肪酸再一次與膽酸鹽、膽固醇結(jié)合成水溶性的微膠粒才能被小腸長(zhǎng)皮細(xì)胞吸收進(jìn)入血液循環(huán)。不能被小腸消化和吸收的食物殘?jiān)M(jìn)入大腸，在結(jié)腸微生物群的作用下進(jìn)一步發(fā)酵和降解，其中的一部分水分、電解質(zhì)被大腸黏膜吸收后形成糞便。
動(dòng)態(tài)仿生消化系統(tǒng)是對(duì)人體或動(dòng)物的消化道及其消化環(huán)境、消化道內(nèi)的流體動(dòng)態(tài)行為等進(jìn)行模擬的裝置。與體內(nèi)試驗(yàn)相比，體外仿生胃腸道模型作為一種高效的食品（醫(yī)藥）配方（處方）和加工工藝篩選工具，不僅能部分甚至替代體內(nèi)活體試驗(yàn)，減少動(dòng)物犧牲的數(shù)量，避免倫理限制，而且可以縮短試驗(yàn)周期、節(jié)約成本、提高結(jié)果重復(fù)性。此外，體外仿生胃腸道模型可以在時(shí)間和空間的任意尺度上，實(shí)現(xiàn)對(duì)食物與藥物的混合、崩解、釋放、排空、轉(zhuǎn)運(yùn)、吸收等動(dòng)態(tài)過(guò)程的監(jiān)測(cè)。這對(duì)于深刻理解食品與藥物在體內(nèi)的加工過(guò)程極為重要。
