Желудочно -кишечный тракт ( ЖКТ , пищеварительный тракт , пищеварительный тракт ) — это тракт или проход пищеварительной системы , ведущий от рта к заднему проходу . Желудочно-кишечный тракт содержит все основные органы пищеварительной системы человека и других животных, включая пищевод , желудок и кишечник . Пища, поступающая через рот, переваривается для извлечения питательных веществ и поглощения энергии , а отходы выводятся через задний проход в виде фекалий . Желудочно-кишечный – прилагательное, означающее или относящееся к желудку и кишечнику.
У большинства животных есть «сквозная кишка» или полный пищеварительный тракт. Исключения составляют более примитивные: губки имеют по всему телу небольшие поры ( остии ) для пищеварения и более крупную дорсальную пору ( osculum ) для выделения, гребневики имеют как вентральный рот, так и дорсальные анальные поры, тогда как книдарии и акоэлы имеют одну пору для как пищеварение, так и выведение. [1] [2]
Желудочно-кишечный тракт человека состоит из пищевода , желудка и кишечника и делится на верхний и нижний желудочно-кишечный тракт. [3] Желудочно-кишечный тракт включает в себя все структуры между ртом и задним проходом , [4] образуя непрерывный проход, который включает в себя основные органы пищеварения, а именно желудок , тонкий и толстый кишечник . Полная пищеварительная система человека состоит из желудочно-кишечного тракта и вспомогательных органов пищеварения ( язык , слюнные железы , поджелудочная железа , печень и желчный пузырь ). [5] Путь также можно разделить на переднюю , среднюю и заднюю кишку , что отражает эмбриологическое происхождение каждого сегмента. На аутопсии длина всего желудочно-кишечного тракта человека составляет около девяти метров (30 футов) . В живом организме он значительно короче, поскольку кишечник, который представляет собой трубочки из гладкой мышечной ткани , поддерживает постоянный мышечный тонус в полунапряженном состоянии, но может местами расслабляться, обеспечивая местное вздутие и перистальтику . [6] [7]
Желудочно-кишечный тракт содержит кишечную микробиоту , содержащую около 1000 различных штаммов бактерий , играющих разнообразную роль в поддержании иммунного здоровья и метаболизма , а также множество других микроорганизмов . [8] [9] [10] Клетки желудочно-кишечного тракта выделяют гормоны , помогающие регулировать процесс пищеварения. Эти пищеварительные гормоны , включая гастрин , секретин , холецистокинин и грелин , действуют посредством интракринных или аутокринных механизмов, что указывает на то, что клетки, выделяющие эти гормоны, являются консервативными структурами на протяжении всей эволюции . [11]
Структуру и функцию можно описать как с помощью макроанатомии , так и с помощью микроскопической анатомии или гистологии . Сам тракт делится на верхний и нижний тракты, а кишечник - на малую и большую части. [12]
Верхний отдел желудочно-кишечного тракта состоит из рта , глотки , пищевода , желудка и двенадцатиперстной кишки . [13] Точным разграничением между верхними и нижними путями является поддерживающая мышца двенадцатиперстной кишки . Это разграничивает эмбриональные границы между передней и средней кишкой, а также это разделение, обычно используемое клиницистами для описания желудочно-кишечных кровотечений как «верхнего», так и «нижнего» происхождения. При вскрытии двенадцатиперстная кишка может показаться единым органом, но она разделена на четыре сегмента в зависимости от функции, местоположения и внутренней анатомии. Четыре сегмента двенадцатиперстной кишки следующие (начинаются от желудка и двигаются к тощей кишке): луковица , нисходящий, горизонтальный и восходящий. Подвешивающая мышца прикрепляет верхний край восходящей части двенадцатиперстной кишки к диафрагме .
Подвешивающая мышца является важным анатомическим ориентиром, который показывает формальное разделение между двенадцатиперстной и тощей кишкой, первой и второй частями тонкой кишки соответственно. [14] Это тонкая мышца, происходящая из эмбриональной мезодермы .
Нижний отдел желудочно-кишечного тракта включает большую часть тонкой кишки и всю толстую кишку . [15] В анатомии человека кишечник ( кишечник , или кишка . Греч. éntera ) — это сегмент желудочно-кишечного тракта, простирающийся от пилорического сфинктера желудка до заднего прохода и , как и у других млекопитающих, состоит из двух сегментов: малого кишечник и толстый кишечник . У человека тонкая кишка подразделяется на двенадцатиперстную , тощую и подвздошную кишку, а толстая кишка подразделяется на слепую , восходящую, поперечную, нисходящую и сигмовидную кишку , прямую кишку и анальный канал . [16] [17]
Тонкая кишка начинается в двенадцатиперстной кишке и представляет собой трубчатую структуру, обычно длиной от 6 до 7 м. [18] Площадь слизистой оболочки у взрослого человека составляет около 30 м 2 (320 кв. футов). [19] Сочетание круглых складок , ворсинок и микроворсинок увеличивает поглощающую площадь слизистой оболочки примерно в 600 раз, что составляет общую площадь около 250 м 2 (2700 кв. футов) для всей тонкой кишки. [20] Его основная функция — всасывать в кровоток продукты пищеварения (включая углеводы, белки, липиды и витамины). Есть три основных подразделения:
Толстая кишка , также называемая толстой кишкой, образует дугу, начинающуюся от слепой кишки и заканчивающуюся прямой кишкой и анальным каналом . Сюда также входит аппендикс , который прикрепляется к слепой кишке . Его длина около 1,5 м, а площадь слизистой у взрослого человека около 2 м 2 (22 кв. фута). [19] Его основная функция — поглощать воду и соли. Двоеточие далее делится на:
Кишечник представляет собой структуру, происходящую из энтодермы . Примерно на шестнадцатый день развития человека эмбрион начинает сгибаться вентрально (при этом вентральная поверхность зародыша становится вогнутой ) в двух направлениях: стороны эмбриона складываются друг к другу, а голова и хвост складываются друг к другу. В результате часть желточного мешка , структуры, выстланной энтодермой , контактирующей с вентральной частью эмбриона, начинает отщипываться, образуя примитивную кишку. Желточный мешок остается соединенным с кишечной трубкой через желточный проток . Обычно эта структура регрессирует в процессе развития; в тех случаях, когда этого не происходит, он известен как дивертикул Меккеля .
В период внутриутробной жизни примитивная кишка постепенно разделяется на три сегмента: переднюю , среднюю и заднюю . Хотя эти термины часто используются по отношению к сегментам примитивной кишки, они также регулярно используются и для описания участков окончательной кишки.
Каждый сегмент кишечника дополнительно конкретизируется и в дальнейшем развитии дает начало специфическому кишечнику и связанным с ним структурам. Компоненты, происходящие из собственно кишечника, включая желудок и толстую кишку , развиваются в виде набухания или расширения клеток примитивного кишечника. Напротив, производные, связанные с кишечником, то есть те структуры, которые происходят из примитивного кишечника, но не являются частью собственно кишечника, как правило, развиваются как выпячивания примитивного кишечника. Кровеносные сосуды, снабжающие эти структуры, остаются постоянными на протяжении всего развития. [21]
Желудочно-кишечный тракт имеет форму общей гистологии с некоторыми отличиями, отражающими специализацию функциональной анатомии. [22] Желудочно-кишечный тракт можно разделить на четыре концентрических слоя в следующем порядке:
Слизистая оболочка – это самый внутренний слой желудочно-кишечного тракта. Слизистая оболочка окружает просвет или открытое пространство внутри трубки. Этот слой непосредственно контактирует с переваренной пищей ( химусом ). Слизистая оболочка состоит из:
Слизистые оболочки каждого органа желудочно-кишечного тракта узкоспециализированы и приспособлены к различным состояниям. Наибольшие изменения наблюдаются в эпителии.
Подслизистая оболочка состоит из плотного неправильного слоя соединительной ткани с крупными кровеносными, лимфатическими сосудами и нервами, разветвляющимися на слизистую оболочку и наружную мышечную оболочку . Содержит подслизистое сплетение — кишечное нервное сплетение , расположенное на внутренней поверхности наружной мышечной оболочки .
Мышечный слой состоит из внутреннего циркулярного слоя и продольного наружного слоя. Круглый слой предотвращает перемещение пищи назад, а продольный слой укорачивает тракт. Слои не являются продольными или круглыми, скорее, слои мышц имеют спиральную форму с разным шагом. Внутренний кольцевой имеет спиральную форму с большим шагом, а внешний продольный является спиральным с гораздо меньшим шагом. [23] Хотя наружная мышечная оболочка одинакова во всем желудочно-кишечном тракте, исключением является желудок, который имеет дополнительный внутренний косой мышечный слой, помогающий перемалывать и перемешивать пищу. Наружная мышечная оболочка желудка состоит из внутреннего косого слоя, среднего циркулярного слоя и наружного продольного слоя.
Между циркулярным и продольным мышечными слоями находится межмышечное сплетение . Это контролирует перистальтику. Активность инициируется кардиостимуляторными клетками (миентерическими интерстициальными клетками Кахаля ). Кишечник обладает собственной перистальтической активностью ( базальным электрическим ритмом ) благодаря своей автономной кишечной нервной системе. Скорость может модулироваться остальной частью вегетативной нервной системы . [23]
Скоординированные сокращения этих слоев называются перистальтикой и продвигают пищу по тракту. Пища в желудочно-кишечном тракте называется комком (пищевым шариком), идущим изо рта в желудок. После желудка пища частично переваривается и становится полужидкой и называется химусом . В толстом кишечнике оставшееся полутвердое вещество называется фекалиями . [23]
Наружный слой желудочно-кишечного тракта состоит из нескольких слоев соединительной ткани .
Внутрибрюшинные отделы ЖКТ покрыты серозной оболочкой . К ним относятся большая часть желудка , первая часть двенадцатиперстной кишки , вся тонкая кишка , слепая кишка и аппендикс , поперечная ободочная , сигмовидная и прямая кишка . В этих отделах кишки существует четкая граница между кишкой и окружающей тканью. Эти части тракта имеют брыжейку .
Забрюшинные отделы покрыты адвентицией . Они сливаются с окружающими тканями и фиксируются на месте. Например, забрюшинный отдел двенадцатиперстной кишки обычно проходит через транспилорическую плоскость . К ним относятся пищевод , привратник желудка, дистальный отдел двенадцатиперстной кишки , восходящая ободочная кишка , нисходящая ободочная кишка и анальный канал . Кроме того, в полости рта имеется адвентиция.
Приблизительно 20 000 генов, кодирующих белки, экспрессируются в клетках человека, и 75% этих генов экспрессируются по крайней мере в одной из различных частей системы органов пищеварения. [24] [25] Более 600 из этих генов более конкретно экспрессируются в одной или нескольких частях желудочно-кишечного тракта, а соответствующие белки выполняют функции, связанные с перевариванием пищи и усвоением питательных веществ. Примерами специфических белков с такими функциями являются пепсиноген PGC и липаза LIPF , экспрессируемые в главных клетках , а также желудочная АТФаза ATP4A и внутренний фактор желудка GIF , экспрессируемые в париетальных клетках слизистой оболочки желудка. Специфические белки, экспрессируемые в желудке и двенадцатиперстной кишке, участвующие в защите, включают муциновые белки, такие как муцин 6 и интелектин-1 . [26]
Время, необходимое для прохождения пищи через желудочно-кишечный тракт, зависит от множества факторов, включая возраст, этническую принадлежность и пол. [ нужна медицинская ссылка ] Для измерения времени прохождения использовалось несколько методов, включая рентгенографию после еды, меченной барием , анализ водорода в выдыхаемом воздухе , сцинтиграфический анализ после еды, меченной радиоактивным изотопом , [27] и простое проглатывание и обнаружение кукурузных зерен . [28] Для того, чтобы 50% содержимого покинуло желудок, требуется от 2,5 до 3 часов. [ нужна медицинская ссылка ] Скорость пищеварения также зависит от перевариваемого материала, поскольку состав пищи из одного и того же приема пищи может покидать желудок с разной скоростью. [ нужна медицинская ссылка ] Полное опорожнение желудка занимает около 4–5 часов, а транзит через толстую кишку — от 30 до 50 часов. [27] [29] [30]
Желудочно-кишечный тракт является важной частью иммунной системы . [31]
Площадь поверхности пищеварительного тракта оценивается примерно в 32 квадратных метра, или примерно в половину площадки для бадминтона. [19] При таком большом воздействии (более чем в три раза больше, чем открытая поверхность кожи ) эти иммунные компоненты предотвращают попадание патогенов в системы кровообращения и лимфы. [32] Основные компоненты этой защиты обеспечиваются барьером слизистой оболочки кишечника , который состоит из физических, биохимических и иммунных элементов, вырабатываемых слизистой оболочкой кишечника. [33] Микроорганизмы также сдерживаются обширной иммунной системой, включающей лимфоидную ткань, связанную с кишечником (GALT).
Существуют дополнительные факторы, способствующие защите от инвазии патогенов. Например, низкий pH (от 1 до 4) желудка губителен для многих микроорганизмов , попадающих в него. [34] Аналогично слизь (содержащая антитела IgA ) нейтрализует многие патогенные микроорганизмы. [35] Другие факторы вклада желудочно-кишечного тракта в иммунную функцию включают ферменты , секретируемые в слюне и желчи .
Полезные бактерии также могут способствовать гомеостазу иммунной системы желудочно-кишечного тракта. Например, клостридии , одна из наиболее преобладающих групп бактерий в желудочно-кишечном тракте, играют важную роль во влиянии на динамику иммунной системы кишечника. [36] Было продемонстрировано, что потребление диеты с высоким содержанием клетчатки может быть ответственным за индукцию Т-регуляторных клеток (Tregs). Это происходит из-за производства короткоцепочечных жирных кислот во время ферментации питательных веществ растительного происхождения, таких как бутират и пропионат . По сути, бутират индуцирует дифференцировку Treg-клеток за счет усиления ацетилирования гистона H3 в промоторе и консервативных областях некодирующей последовательности локуса FOXP3 , тем самым регулируя Т-клетки , что приводит к уменьшению воспалительной реакции и аллергии.
Толстая кишка содержит несколько типов бактерий , которые могут расщеплять молекулы, которые человеческий организм не может переработать в одиночку, [37], демонстрируя симбиотические отношения. Эти бактерии ответственны за выработку газа на границе раздела хозяин-возбудитель , который выделяется в виде метеоризма . Однако основной функцией толстого кишечника является всасывание воды из переваренного материала (регулируемое гипоталамусом ) и реабсорбция натрия и питательных веществ. [ нужна цитата ]
Полезные кишечные бактерии конкурируют с потенциально вредными бактериями за пространство и «пищу», поскольку ресурсы кишечного тракта ограничены. Для поддержания гомеостаза предлагается соотношение 80–85% полезных и 15–20% потенциально вредных бактерий . [ нужна цитация ] Несбалансированное соотношение приводит к дисбактериозу .
Такие ферменты , как CYP3A4 , наряду с антипортерной активностью, также играют важную роль в метаболизме лекарств в кишечнике при детоксикации антигенов и ксенобиотиков . [38]
У большинства позвоночных , включая рыб , амфибий , птиц , рептилий и яйцекладущих млекопитающих , желудочно-кишечный тракт заканчивается клоакой , а не анальным отверстием . В клоаке мочевыделительная система слита с полово-анальной порой. Терианцы (все млекопитающие, не откладывающие яиц, включая человека) обладают отдельными анальным и мочеполовым отверстиями. У самок подгруппы плацентариев имеются даже отдельные мочевые и половые отверстия.
На раннем этапе развития начинается асимметричное положение кишечника и внутренних органов (см. также теорию осевого поворота ).
Жвачные животные обладают множеством специализаций по перевариванию и ферментации жесткого растительного материала, состоящего из дополнительных отделов желудка .
У многих птиц и других животных в пищеварительном тракте есть специальный желудок, называемый желудком, который используется для измельчения пищи.
Еще одна особенность, обнаруженная у ряда животных, — это урожай . У птиц он находится в виде мешочка рядом с пищеводом.
В 2020 году был обнаружен старейший известный ископаемый пищеварительный тракт вымершего червеобразного организма Cloudinidae ; он жил в поздний эдиакарский период , около 550 миллионов лет назад. [39] [40]
Считается, что сквозная кишка (имеющая и рот, и анус) развилась в нефрозойной кладе Bilateria после того, как их предковое вентральное отверстие (единственное, как у книдарий и акоэлс ; вновь развилось у нефрозойных, как у плоских червей ), вытянулось переднезадне. , прежде чем средняя часть растяжения станет уже и полностью закроется, оставив переднее отверстие (рот) и заднее отверстие (анус плюс половое отверстие ). Растянутая кишка без закрытой средней части имеется у другой ветви билатерий — вымерших проартикулярных . Считается , что это, а также амфистомное развитие (когда и рот, и анус развиваются из участка кишечника эмбриона), присутствующее у некоторых нефрозоев (например, круглых червей ), подтверждают эту гипотезу. [41] [42]
Существует множество заболеваний и состояний, которые могут повлиять на желудочно-кишечную систему, включая инфекции , воспаления и рак .
Различные патогены , такие как бактерии , вызывающие заболевания пищевого происхождения , могут вызывать гастроэнтерит , который возникает в результате воспаления желудка и тонкой кишки. Антибиотики для лечения таких бактериальных инфекций могут уменьшить разнообразие микробиома желудочно-кишечного тракта и дополнительно активировать медиаторы воспаления. [43] Гастроэнтерит является наиболее распространенным заболеванием желудочно-кишечного тракта.
Дивертикулярная болезнь – это заболевание, которое очень часто встречается у пожилых людей в промышленно развитых странах. Обычно он поражает толстую кишку, но известно, что он поражает и тонкий кишечник. Дивертикулез возникает, когда на стенке кишечника образуются мешочки. Когда мешочки воспаляются, это называется дивертикулитом .
Воспалительное заболевание кишечника представляет собой воспалительное состояние, поражающее стенки кишечника, и включает подтипы болезни Крона и язвенного колита . В то время как болезнь Крона может поражать весь желудочно-кишечный тракт, язвенный колит ограничивается толстой кишкой. Болезнь Крона широко рассматривается как аутоиммунное заболевание . Хотя язвенный колит часто лечат так, как будто это аутоиммунное заболевание, единого мнения о том, что это действительно так, нет.
Функциональные расстройства желудочно-кишечного тракта , наиболее частым из которых является синдром раздраженного кишечника . Функциональный запор и хроническая функциональная боль в животе — другие функциональные расстройства кишечника, имеющие физиологические причины, но не имеющие выявляемой структурной, химической или инфекционной патологии.
Некоторые симптомы могут указывать на проблемы с желудочно-кишечным трактом, в том числе:
Желудочно-кишечная хирургия часто может быть выполнена в амбулаторных условиях. В США в 2012 году операции на пищеварительной системе составляли 3 из 25 наиболее распространенных амбулаторных хирургических процедур и составляли 9,1 процента всех амбулаторных амбулаторных операций. [44]
Различные методы визуализации желудочно-кишечного тракта включают серию изображений верхних и нижних отделов желудочно-кишечного тракта :
Кишечник животных, отличных от человека, используется по-разному. От каждого вида скота , являющегося источником молока , из кишечника телят, находящихся на молочном вскармливании, получают соответствующий сычужный фермент . Свиные и телячьи кишки употребляют в пищу, а свиные кишки используют для изготовления колбасных оболочек. Кишки теленка поставляют телячью кишечную щелочную фосфатазу (CIP) и используются для изготовления кожи золотодобытчика . Другие варианты использования:
