如何研究食品和口服藥物制劑在體內(nèi)的消化和吸收過程？
點擊次數(shù)：1459 更新時間：2023-02-09
一般情況下，在人或動物體內(nèi)進行試驗最為理想。然而，由于胃腸道的結(jié)構(gòu)與功能復(fù)雜，生物個體間的差異大，導(dǎo)致動物或人體試驗在技術(shù)上的可行性、結(jié)果的可重復(fù)性、經(jīng)濟和時間成本、倫理等方面受到了極大的限制。此外，通過體內(nèi)試驗只能得到籠統(tǒng)的結(jié)果，在理解食品和藥物在胃腸道中詳細(xì)的消化和吸收過程和機理時，也具有很大的局限性。
胃腸道消化和吸收的一般過程：
胃腸道（包括口腔、食管、胃、小腸和大腸）是營養(yǎng)物質(zhì)和藥物消化、轉(zhuǎn)運、吸收、代謝和排泄的場所。
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)的消化和吸收過程相對復(fù)雜得多。食物中的營養(yǎng)素除了水、無機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)過口腔牙齒的機械咀嚼，將塊狀食物切割、壓碎和研磨成較小的顆粒，再經(jīng)過舌頭的攪拌和唾液的潤滑作用形成可被吞咽的食團，最后通過食道的蠕動輸送到胃繼續(xù)進行消化。
胃的近端（頭區(qū)，主要包括胃底和胃體）具有儲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)，由胃竇和幽門構(gòu)成）相當(dāng)于研磨機和混合器，在蠕動的胃壁機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，幽門竇處的幽門括約肌的收縮和舒張對固體食物顆粒的胃排空過程形成“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從幽門排空至十二指腸，而對于粒徑大于2毫米的固體顆粒和高黏度的食物成分則保留在胃腔。
消化是機體通過消化管的運動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)簡單的小分子化學(xué)物質(zhì)的過程。消化作用有利于營養(yǎng)物質(zhì)通過消化管黏膜上皮細(xì)胞進入血液和淋巴，即營養(yǎng)物質(zhì)的吸收過程，從而為機體的生命活動提供能量。
小腸是消化和吸收的主要場所。酸性食物從胃進入十二指腸后，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)性水解和小腸運動的物理混合作用下完成最終的消化過程。不同營養(yǎng)物質(zhì)的吸收過程大同小異。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，以主動轉(zhuǎn)運的方式被小腸（主要是空腸）上皮細(xì)胞吸收進入血液循環(huán)；脂肪的吸收過程更為復(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皮細(xì)胞吸收進入血液循環(huán)。不能被小腸消化和吸收的食物殘渣進入大腸，在結(jié)腸微生物群的作用下進一步發(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。
動態(tài)仿生消化系統(tǒng)是對人體或動物的消化道及其消化環(huán)境、消化道內(nèi)的流體動態(tài)行為等進行模擬的裝置。與體內(nèi)試驗相比，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，減少動物犧牲的數(shù)量，避免倫理限制，而且可以縮短試驗周期、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間和空間的任意尺度上，實現(xiàn)對食物與藥物的混合、崩解、釋放、排空、轉(zhuǎn)運、吸收等動態(tài)過程的監(jiān)測。這對于深刻理解食品與藥物在體內(nèi)的加工過程極為重要。
