Пищеварительная система человека состоит из желудочно-кишечного тракта и вспомогательных органов пищеварения ( языка , слюнных желез , поджелудочной железы , печени и желчного пузыря ). Пищеварение включает в себя расщепление пищи на все более мелкие компоненты, пока они не будут всосаны и усвоены организмом. Процесс пищеварения состоит из трех стадий: цефалической фазы , желудочной фазы и кишечной фазы .
Первая стадия, цефалическая фаза пищеварения, начинается с секреции желудочных желез в ответ на вид и запах пищи. Эта стадия включает механическое расщепление пищи путем жевания и химическое расщепление пищеварительными ферментами , которое происходит во рту . Слюна содержит пищеварительные ферменты амилазу и лингвальную липазу , выделяемые слюнными и серозными железами на языке. Жевание, при котором пища смешивается со слюной, начинает механический процесс пищеварения. Это производит комок , который проглатывается вниз по пищеводу , чтобы попасть в желудок .
Вторая стадия, желудочная фаза, происходит в желудке. Здесь пища подвергается дальнейшему расщеплению путем смешивания с желудочной кислотой , пока не попадет в двенадцатиперстную кишку , первую часть тонкого кишечника .
Третья стадия, кишечная фаза, начинается в двенадцатиперстной кишке. Здесь частично переваренная пища смешивается с рядом ферментов, вырабатываемых поджелудочной железой.
Пищеварению способствует пережевывание пищи, осуществляемое жевательными мышцами , языком и зубами , а также сокращениями перистальтики и сегментации . Желудочная кислота и выработка слизи в желудке необходимы для продолжения пищеварения .
Перистальтика — это ритмичное сокращение мышц , которое начинается в пищеводе и продолжается вдоль стенки желудка и остальной части желудочно-кишечного тракта. Это первоначально приводит к образованию химуса , который после полного расщепления в тонком кишечнике всасывается в виде хилуса в лимфатическую систему . Большая часть переваривания пищи происходит в тонком кишечнике. Вода и некоторые минералы реабсорбируются обратно в кровь в толстой кишке . Отходы пищеварения ( фекалии ) выводятся из прямой кишки через анус .
В переваривании пищи участвуют несколько органов и других компонентов. Органы, известные как вспомогательные органы пищеварения, — это печень , желчный пузырь и поджелудочная железа . Другие компоненты включают рот , слюнные железы , язык , зубы и надгортанник .
Самая большая структура пищеварительной системы — желудочно-кишечный тракт (ЖКТ). Он начинается ртом и заканчивается анусом , охватывая расстояние около девяти метров (30 футов). [1]
Желудок — важный орган пищеварения . В его слизистой оболочке находятся миллионы желудочных желез . Их секреции жизненно важны для функционирования органа.
Большая часть переваривания пищи происходит в тонком кишечнике , который является самой длинной частью желудочно-кишечного тракта.
Самая большая часть желудочно-кишечного тракта — это толстая кишка . Здесь всасывается вода, а оставшиеся отходы хранятся до дефекации . [2]
Существует множество специализированных клеток желудочно-кишечного тракта. К ним относятся различные клетки желудочных желез, вкусовые клетки , клетки протоков поджелудочной железы , энтероциты и микроскладчатые клетки .
Некоторые части пищеварительной системы также являются частью выделительной системы , включая толстый кишечник. [2]
Рот является первой частью верхнего отдела желудочно-кишечного тракта и оснащен несколькими структурами, которые начинают первые процессы пищеварения. [3] К ним относятся слюнные железы, зубы и язык. Рот состоит из двух областей: преддверия и собственно полости рта. Преддверие — это область между зубами, губами и щеками, [ 4] а остальная часть — собственно полость рта. Большая часть полости рта выстлана слизистой оболочкой полости рта , слизистой оболочкой , которая вырабатывает смазывающую слизь , которой требуется лишь небольшое количество. Слизистые оболочки различаются по структуре в разных областях тела, но все они вырабатывают смазывающую слизь, которая либо секретируется поверхностными клетками, либо, что чаще всего, подлежащими железами. Слизистая оболочка во рту продолжается в виде тонкой слизистой оболочки, которая выстилает основания зубов. Основным компонентом слизи является гликопротеин, называемый муцином , и тип секретируемой слизи варьируется в зависимости от вовлеченной области. Муцин вязкий, прозрачный и липкий. Под слизистой оболочкой рта находится тонкий слой гладкой мышечной ткани , а свободное соединение с оболочкой придает ей большую эластичность. [5] Она покрывает щеки, внутреннюю поверхность губ и дно полости рта, а вырабатываемый ею муцин обладает высокой степенью защиты от кариеса . [6]
Верхняя часть рта называется нёбом , и она отделяет ротовую полость от носовой. Нёбо твёрдое в передней части рта, так как покрывающая его слизистая оболочка покрывает пластину кости ; оно мягче и податливее сзади, так как состоит из мышц и соединительной ткани, и может двигаться, чтобы глотать пищу и жидкости. Мягкое нёбо заканчивается язычком . [7] Поверхность твёрдого нёба позволяет оказывать давление, необходимое для приёма пищи, чтобы оставить носовой проход чистым. [8] Отверстие между губами называется ротовой щелью, а отверстие в горле называется зевом . [ 9]
По обе стороны мягкого неба находятся мышцы palatoglossus , которые также достигают областей языка. Эти мышцы поднимают заднюю часть языка, а также закрывают обе стороны зева, чтобы обеспечить проглатывание пищи. [10] : 1208 Слизь помогает в пережевывании пищи, поскольку она способна размягчать и собирать пищу в комок.
Существует три пары главных слюнных желез и от 800 до 1000 второстепенных слюнных желез, все из которых в основном обслуживают пищеварительный процесс, а также играют важную роль в поддержании здоровья зубов и общей смазки полости рта, без которой речь была бы невозможна. [11] Главные железы все являются экзокринными , секретирующими через протоки. Все эти железы заканчиваются во рту. Самые крупные из них — околоушные железы — их секреция в основном серозная . Следующая пара находится под челюстью, подчелюстные железы , они вырабатывают как серозную жидкость, так и слизь. Серозная жидкость вырабатывается серозными железами в этих слюнных железах, которые также вырабатывают лингвальную липазу . Они вырабатывают около 70% слюны полости рта. Третья пара — подъязычные железы , расположенные под языком, и их секреция в основном слизистая с небольшим процентом слюны.
В слизистой оболочке полости рта, а также на языке, небе и дне полости рта находятся малые слюнные железы; их секреции в основном слизистые, и они иннервируются лицевым нервом ( CN7 ). [12] Железы также секретируют амилазу, которая является первым этапом расщепления пищи, действуя на углеводы в пище, чтобы преобразовать крахмальное содержимое в мальтозу. На поверхности языка есть другие серозные железы, которые окружают вкусовые сосочки на задней части языка, и они также вырабатывают лингвальную липазу . Липаза — это пищеварительный фермент , который катализирует гидролиз липидов (жиров). Эти железы называются железами фон Эбнера , которые, как было показано, также выполняют другую функцию в секреции гистатинов , которые обеспечивают раннюю защиту (вне иммунной системы) от микробов в пище , когда она вступает в контакт с этими железами на ткани языка. [11] [13] Сенсорная информация может стимулировать секрецию слюны, обеспечивая необходимую жидкость для работы языка, а также облегчая глотание пищи.
Слюна увлажняет и смягчает пищу, и вместе с жевательным действием зубов превращает пищу в гладкий комок . Комок дополнительно смазывается слюной при его прохождении изо рта в пищевод. Также важно наличие в слюне пищеварительных ферментов амилазы и липазы. Амилаза начинает работать с крахмалом в углеводах , расщепляя его на простые сахара мальтозы и декстрозы , которые могут быть далее расщеплены в тонком кишечнике. Слюна во рту может составлять 30% этого начального переваривания крахмала. Липаза начинает работать над расщеплением жиров . Липаза далее вырабатывается в поджелудочной железе, где она высвобождается для продолжения переваривания жиров. Наличие слюнной липазы имеет первостепенное значение для маленьких детей, у которых панкреатическая липаза еще не развита. [14]
Помимо своей роли в обеспечении пищеварительных ферментов, слюна оказывает очищающее действие на зубы и полость рта. [15] Она также играет иммунологическую роль в обеспечении системы антителами, такими как иммуноглобулин А. [ 16] Считается, что это имеет ключевое значение в профилактике инфекций слюнных желез, особенно паротита .
Слюна также содержит гликопротеин, называемый гаптокоррином , который является связывающим белком для витамина B 12 . [17] Он связывается с витамином, чтобы безопасно перенести его через кислое содержимое желудка. Когда он достигает двенадцатиперстной кишки, ферменты поджелудочной железы расщепляют гликопротеин и высвобождают витамин, который затем связывается с внутренним фактором .
Пища попадает в рот, где происходит первый этап пищеварительного процесса с действием языка и секрецией слюны. Язык - это мясистый и мускулистый сенсорный орган , и первая сенсорная информация поступает через вкусовые рецепторы в сосочках на его поверхности. Если вкус приятен, язык приступает к действию, манипулируя пищей во рту, что стимулирует секрецию слюны из слюнных желез. Жидкое качество слюны поможет в размягчении пищи, а ее ферментное содержание начнет расщеплять пищу, пока она еще находится во рту. Первая часть пищи, которая должна быть расщеплена, - это крахмал углеводов (ферментом амилазой в слюне).
Язык прикреплен к дну полости рта связочным уздечкой [ 5] , что обеспечивает ему большую подвижность для манипуляций с пищей (и речью ); диапазон манипуляций оптимально контролируется действием нескольких мышц и ограничен снаружи растяжением уздечки. Два набора мышц языка — это четыре внутренние мышцы , которые берут начало в языке и участвуют в его формировании, и четыре внешние мышцы, которые берут начало в кости и участвуют в его движении.
Вкус — это форма хеморецепции , которая происходит в специализированных вкусовых рецепторах , содержащихся в структурах, называемых вкусовыми сосочками во рту. Вкусовые сосочки в основном находятся на верхней поверхности (спинке) языка. Функция восприятия вкуса жизненно важна для предотвращения употребления вредной или гнилой пищи. Вкусовые сосочки также находятся на надгортаннике и верхней части пищевода . Вкусовые сосочки иннервируются ветвью лицевого нерва chorda tympani и языкоглоточным нервом . Вкусовые сообщения отправляются через эти черепные нервы в мозг . Мозг может различать химические качества пищи. Пять основных вкусов называются вкусами солености , кислости , горечи , сладости и умами . Обнаружение солености и кислости позволяет контролировать баланс соли и кислоты. Обнаружение горечи предупреждает о ядах — многие защитные механизмы растений состоят из ядовитых соединений, которые являются горькими. Сладость направляет к тем продуктам, которые будут снабжать энергией; первоначальное расщепление дающих энергию углеводов слюнной амилазой создает вкус сладости, поскольку простые сахара являются первым результатом. Считается, что вкус умами сигнализирует о богатой белком пище. Кислый вкус является кислотным, что часто встречается в плохой пище. Мозг должен очень быстро решить, следует ли есть пищу или нет. Именно результаты 1991 года, описывающие первые обонятельные рецепторы, помогли подтолкнуть исследования вкуса. Обонятельные рецепторы расположены на поверхности клеток в носу , которые связываются с химическими веществами, позволяющими обнаруживать запахи. Предполагается, что сигналы от вкусовых рецепторов работают вместе с сигналами от носа, чтобы сформировать представление о сложных вкусах пищи. [18]
Зубы — это сложные структуры, состоящие из специфичных для них материалов. Они сделаны из похожего на кость материала, называемого дентином , который покрыт самой твердой тканью в организме — эмалью . [8] Зубы имеют различную форму, чтобы справляться с различными аспектами жевания, используемыми при разрывании и пережевывании кусков пищи на все более мелкие кусочки. Это приводит к гораздо большей площади поверхности для действия пищеварительных ферментов. Зубы названы в честь их особых ролей в процессе жевания — резцы используются для разрезания или откусывания кусков пищи; клыки используются для разрывания, премоляры и моляры используются для жевания и измельчения. Пережевывание пищи с помощью слюны и слизи приводит к образованию мягкого комка, который затем можно проглотить , чтобы он прошел по верхнему желудочно-кишечному тракту в желудок. [19] Пищеварительные ферменты в слюне также помогают поддерживать чистоту зубов, разрушая любые застрявшие частицы пищи. [20] [15]
Надгортанник — это лоскут эластичного хряща, прикрепленный к входу в гортань . Он покрыт слизистой оболочкой, а на его язычной поверхности, обращенной в рот, находятся вкусовые сосочки. [21] Его гортанная поверхность обращена в гортань. Надгортанник выполняет функцию защиты входа в голосовую щель , отверстия между голосовыми складками . Обычно он направлен вверх во время дыхания, а его нижняя часть функционирует как часть глотки, но во время глотания надгортанник складывается в более горизонтальное положение, а его верхняя часть функционирует как часть глотки. Таким образом, он предотвращает попадание пищи в трахею и вместо этого направляет ее в пищевод, который находится сзади. Во время глотания обратное движение языка заставляет надгортанник перекрывать отверстие голосовой щели, чтобы предотвратить попадание любой проглоченной пищи в гортань, которая ведет в легкие; гортань также подтягивается вверх, чтобы помочь этому процессу. Стимуляция гортани проглоченным веществом вызывает сильный кашлевой рефлекс , чтобы защитить легкие.
Глотка является частью проводящей зоны дыхательной системы , а также частью пищеварительной системы. Это часть горла, расположенная сразу за носовой полостью в задней части рта и над пищеводом и гортанью . Глотка состоит из трех частей. Нижние две части — ротоглотка и гортаноглотка — участвуют в пищеварительной системе. Гортаноглотка соединяется с пищеводом и служит проходом как для воздуха, так и для пищи. Воздух поступает в гортань спереди, но все, что проглочено, имеет приоритет, и прохождение воздуха временно блокируется. Глотка иннервируется глоточным сплетением блуждающего нерва . [10] : 1465 Мышцы глотки проталкивают пищу в пищевод. Глотка соединяется с пищеводом у входа в пищевод, который расположен позади перстневидного хряща .
Пищевод , обычно называемый пищеводом или глоткой, состоит из мышечной трубки, по которой пища проходит из глотки в желудок. Пищевод является продолжением гортаноглотки. Он проходит через заднее средостение в грудной клетке и попадает в желудок через отверстие в грудной диафрагме — пищеводное отверстие , на уровне десятого грудного позвонка (T10). Его длина в среднем составляет 25 см, варьируясь в зависимости от роста человека. Он делится на шейную, грудную и брюшную части. Глотка соединяется с пищеводом у входа в пищевод, который находится позади перстневидного хряща .
В состоянии покоя пищевод закрыт с обоих концов верхним и нижним пищеводными сфинктерами . Открытие верхнего сфинктера запускается глотательным рефлексом , чтобы пища могла пройти. Сфинктер также служит для предотвращения обратного потока из пищевода в глотку. Пищевод имеет слизистую оболочку, а эпителий, который выполняет защитную функцию, постоянно заменяется из-за объема пищи, которая проходит внутри пищевода. Во время глотания пища проходит изо рта через глотку в пищевод. Надгортанник сгибается вниз в более горизонтальное положение, чтобы направить пищу в пищевод и отвести ее от трахеи .
Попав в пищевод, комок пищи перемещается вниз в желудок посредством ритмического сокращения и расслабления мышц, известного как перистальтика . Нижний пищеводный сфинктер — это мышечный сфинктер, окружающий нижнюю часть пищевода. Гастроэзофагеальное соединение между пищеводом и желудком контролируется нижним пищеводным сфинктером, который остается сжатым все время, кроме глотания и рвоты, чтобы предотвратить попадание содержимого желудка в пищевод. Поскольку пищевод не имеет такой же защиты от кислоты, как желудок, любая неисправность этого сфинктера может привести к изжоге.
Диафрагма является важной частью пищеварительной системы организма. Мышечная диафрагма отделяет грудную полость от брюшной , где находится большинство пищеварительных органов. Подвешивающая мышца прикрепляет восходящую двенадцатиперстную кишку к диафрагме. Считается, что эта мышца помогает пищеварительной системе, поскольку ее прикрепление обеспечивает более широкий угол к двенадцатиперстно -тощему изгибу для более легкого прохождения перевариваемого материала. Диафрагма также прикрепляется к печени и закрепляет ее на ее открытой области . Пищевод входит в брюшную полость через отверстие в диафрагме на уровне T10 .
Желудок является основным органом желудочно-кишечного тракта и пищеварительной системы. Это последовательно J-образный орган, соединенный с пищеводом в верхнем конце и с двенадцатиперстной кишкой в нижнем конце. Желудочная кислота (неофициально желудочный сок ), вырабатываемая в желудке, играет жизненно важную роль в процессе пищеварения и в основном содержит соляную кислоту и хлорид натрия . Пептидный гормон , гастрин , вырабатываемый G-клетками в желудочных железах , стимулирует выработку желудочного сока, который активирует пищеварительные ферменты. Пепсиноген является предшественником фермента ( зимогена ), вырабатываемого главными клетками желудка , а желудочная кислота активирует его в фермент пепсин , который начинает переваривание белков . Поскольку эти два химических вещества могут повредить стенку желудка, слизь выделяется бесчисленными желудочными железами в желудке, чтобы обеспечить слизистый защитный слой от разрушительного воздействия химических веществ на внутренние слои желудка.
В то же время, когда переваривается белок, происходит механическое перемешивание посредством перистальтики, волн мышечных сокращений, которые движутся вдоль стенки желудка. Это позволяет массе пищи дополнительно смешиваться с пищеварительными ферментами. Желудочная липаза, выделяемая главными клетками фундальных желез в слизистой оболочке желудка, является кислой липазой, в отличие от щелочной панкреатической липазы. Она расщепляет жиры в некоторой степени, хотя и не так эффективно, как панкреатическая липаза.
Привратник , самая нижняя часть желудка, которая соединяется с двенадцатиперстной кишкой через пилорический канал , содержит бесчисленное количество желез, которые секретируют пищеварительные ферменты, включая гастрин. Через час или два образуется густая полужидкая масса, называемая химусом . Когда пилорический сфинктер , или клапан, открывается, химус попадает в двенадцатиперстную кишку, где он смешивается с пищеварительными ферментами поджелудочной железы, а затем проходит через тонкий кишечник, где продолжается пищеварение.
Париетальные клетки в дне желудка вырабатывают гликопротеин, называемый внутренним фактором, который необходим для усвоения витамина B12 . Витамин B12 (кобаламин) переносится в желудок и проходит через него, связываясь с гликопротеином, секретируемым слюнными железами, — транскобаламином I, также называемым гаптокоррином, который защищает кислоточувствительный витамин от кислого содержимого желудка. Попав в более нейтральную двенадцатиперстную кишку, панкреатические ферменты расщепляют защитный гликопротеин. Освобожденный витамин B12 затем связывается с внутренним фактором, который затем поглощается энтероцитами в подвздошной кишке.
Желудок — это растяжимый орган, который обычно может расширяться, чтобы вместить около одного литра пищи. [22] Это расширение обеспечивается серией желудочных складок во внутренних стенках желудка. Желудок новорожденного ребенка сможет расшириться только для того, чтобы вместить около 30 мл.
Селезенка является крупнейшим лимфоидным органом в организме, но имеет и другие функции. [ 23] Она расщепляет как красные, так и белые кровяные клетки , которые расходуются . Вот почему ее иногда называют «кладбищем красных кровяных клеток». [23] Продуктом этого пищеварения является пигмент билирубин , который отправляется в печень и секретируется в желчь . Другим продуктом является железо , которое используется для образования новых клеток крови в костном мозге . [5] Медицина рассматривает селезенку исключительно как часть лимфатической системы , хотя признается, что полный спектр ее важных функций еще не изучен. [10] : 1751
Печень является вторым по величине органом (после кожи ) и является вспомогательной пищеварительной железой, которая играет роль в метаболизме организма . Печень имеет много функций, некоторые из которых важны для пищеварения. Печень может детоксифицировать различные метаболиты ; синтезировать белки и вырабатывать биохимические вещества, необходимые для пищеварения. Она регулирует хранение гликогена , который она может образовывать из глюкозы ( гликогенез ). Печень также может синтезировать глюкозу из определенных аминокислот . Ее пищеварительные функции в значительной степени связаны с расщеплением углеводов. Она также поддерживает метаболизм белка в его синтезе и деградации. В метаболизме липидов она синтезирует холестерин . Жиры также производятся в процессе липогенеза . Печень синтезирует большую часть липопротеинов. Печень расположена в верхнем правом квадранте живота и ниже диафрагмы, к которой она прикреплена в одной части, голой области печени. Это справа от желудка и она покрывает желчный пузырь. Печень синтезирует желчные кислоты и лецитин, чтобы способствовать перевариванию жира. [24]
Желчь , вырабатываемая печенью, состоит из воды (97%), желчных солей , слизи и пигментов , 1% жиров и неорганических солей. [25] Билирубин является ее основным пигментом. Желчь действует частично как поверхностно-активное вещество , которое снижает поверхностное натяжение между двумя жидкостями или твердым телом и жидкостью и помогает эмульгировать жиры в химусе. Пищевой жир распределяется под действием желчи на более мелкие единицы, называемые мицеллами . Распад на мицеллы создает гораздо большую площадь поверхности для работы панкреатического фермента липазы. Липаза переваривает триглицериды , которые расщепляются на две жирные кислоты и моноглицерид . Затем они всасываются ворсинками на стенке кишечника. Если жиры не всасываются таким образом в тонком кишечнике, позже могут возникнуть проблемы в толстом кишечнике, который не приспособлен для всасывания жиров. Желчь также помогает в усвоении витамина К из рациона. Желчь собирается и доставляется через общий печеночный проток . Этот проток соединяется с пузырным протоком , чтобы соединиться в общий желчный проток с желчным пузырем. Желчь хранится в желчном пузыре для высвобождения, когда пища выбрасывается в двенадцатиперстную кишку, а также через несколько часов. [5]
Желчный пузырь — это полая часть желчных путей , которая находится прямо под печенью, при этом тело желчного пузыря покоится в небольшом углублении. [26] Это небольшой орган, в котором хранится желчь, вырабатываемая печенью, перед тем, как попасть в тонкий кишечник. Желчь течет из печени через желчные протоки в желчный пузырь для хранения. Желчь выделяется в ответ на холецистокинин (CCK), пептидный гормон, выделяемый двенадцатиперстной кишкой. Выработка CCK (эндокринными клетками двенадцатиперстной кишки) стимулируется наличием жира в двенадцатиперстной кишке. [27]
Он разделен на три отдела: дно, тело и шейку. Шейка сужается и соединяется с желчными путями через пузырный проток , который затем соединяется с общим печеночным протоком, образуя общий желчный проток. В этом месте соединения находится слизистая складка, называемая карманом Гартмана , где обычно застревают желчные камни . Мышечный слой тела состоит из гладкой мышечной ткани, которая помогает желчному пузырю сокращаться, чтобы он мог выбрасывать желчь в желчный проток. Желчный пузырь должен постоянно хранить желчь в естественной полужидкой форме. Ионы водорода, выделяемые внутренней оболочкой желчного пузыря, поддерживают желчь достаточно кислой, чтобы предотвратить затвердение. Чтобы разбавить желчь, добавляются вода и электролиты из пищеварительной системы. Кроме того, соли присоединяются к молекулам холестерина в желчи, чтобы не допустить их кристаллизации . Если в желчи слишком много холестерина или билирубина, или если желчный пузырь не опорожняется должным образом, системы могут выйти из строя. Так образуются желчные камни, когда небольшой кусочек кальция покрывается либо холестерином, либо билирубином, а желчь кристаллизуется и образует желчный камень. Основная цель желчного пузыря — хранить и выделять желчь, или желчь . Желчь выделяется в тонкий кишечник, чтобы помочь перевариванию жиров путем расщепления более крупных молекул на более мелкие. После того, как жир всасывается, желчь также всасывается и транспортируется обратно в печень для повторного использования.
Поджелудочная железа — это основной орган, функционирующий как вспомогательная пищеварительная железа в пищеварительной системе. Это как эндокринная , так и экзокринная железа . [28] Эндокринная часть секретирует инсулин , когда уровень сахара в крови становится высоким; инсулин перемещает глюкозу из крови в мышцы и другие ткани для использования в качестве энергии. Эндокринная часть выделяет глюкагон , когда уровень сахара в крови низкий; глюкагон позволяет печени расщеплять накопленный сахар на глюкозу, чтобы восстановить баланс уровня сахара. Поджелудочная железа вырабатывает и выделяет важные пищеварительные ферменты в панкреатическом соке , который она доставляет в двенадцатиперстную кишку. [24] Поджелудочная железа расположена ниже и сзади желудка. Она соединяется с двенадцатиперстной кишкой через панкреатический проток , к которому она присоединяется вблизи соединения желчных протоков, где и желчь, и панкреатический сок могут действовать на химус, который выделяется из желудка в двенадцатиперстную кишку. Водный секрет поджелудочной железы из клеток протоков поджелудочной железы содержит ионы бикарбоната , которые являются щелочными и помогают желчи нейтрализовать кислый химус, вырабатываемый желудком.
Поджелудочная железа также является основным источником ферментов для переваривания жиров и белков. Некоторые из них высвобождаются в ответ на выработку холецистокинина в двенадцатиперстной кишке. (Ферменты, которые переваривают полисахариды, напротив, в основном вырабатываются стенками кишечника.) Клетки заполнены секреторными гранулами, содержащими предшественников пищеварительных ферментов. Основными протеазами , панкреатическими ферментами, которые работают с белками, являются трипсиноген и химотрипсиноген . Также вырабатывается эластаза . В меньшем количестве секретируются липаза и амилаза. Поджелудочная железа также секретирует фосфолипазу А2 , лизофосфолипазу и холестеринэстеразу . Предшественники зимогенов являются неактивными вариантами ферментов; что позволяет избежать возникновения панкреатита, вызванного аутодеградацией. После попадания в кишечник фермент энтеропептидаза, присутствующий в слизистой оболочке кишечника, активирует трипсиноген, расщепляя его с образованием трипсина; дальнейшее расщепление приводит к образованию химотрипсина.
Нижний отдел желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) включает в себя тонкий кишечник и весь толстый кишечник . [29] Кишечник также называют кишечником или кишкой. Нижний отдел ЖКТ начинается у пилорического сфинктера желудка и заканчивается у ануса. Тонкий кишечник подразделяется на двенадцатиперстную кишку , тощую кишку и подвздошную кишку . Слепая кишка отмечает разделение между тонким и толстым кишечником. Толстый кишечник включает в себя прямую кишку и анальный канал . [2]
Частично переваренная пища начинает поступать в тонкий кишечник в виде полужидкого химуса через час после ее употребления. [ необходима ссылка ] Желудок становится наполовину пустым в среднем через 1,2 часа. [30] Через четыре или пять часов желудок опорожняется. [31]
В тонком кишечнике pH становится решающим; он должен быть тонко сбалансирован для активации пищеварительных ферментов. Химус очень кислый, с низким pH, высвобождаемый из желудка, и его необходимо сделать гораздо более щелочным. Это достигается в двенадцатиперстной кишке путем добавления желчи из желчного пузыря в сочетании с бикарбонатными выделениями из протока поджелудочной железы, а также выделениями богатой бикарбонатами слизи из двенадцатиперстных желез, известных как железы Бруннера . Химус поступает в кишечник, высвобождаясь из желудка через отверстие пилорического сфинктера . Полученная щелочная жидкая смесь нейтрализует желудочную кислоту, которая может повредить слизистую оболочку кишечника. Слизистый компонент смазывает стенки кишечника.
Когда переваренные частицы пищи достаточно уменьшены в размере и составе, они могут быть поглощены стенкой кишечника и перенесены в кровоток. Первым вместилищем для этого химуса является луковица двенадцатиперстной кишки . Отсюда он переходит в первый из трех отделов тонкой кишки, двенадцатиперстную кишку (следующий отдел - тощая кишка , а третий - подвздошная кишка ). Двенадцатиперстная кишка - это первый и самый короткий отдел тонкой кишки. Это полая, сочлененная С-образная трубка, соединяющая желудок с тощей кишкой. Она начинается в луковице двенадцатиперстной кишки и заканчивается в подвешивающей мышце двенадцатиперстной кишки . Считается, что прикрепление подвешивающей мышцы к диафрагме помогает прохождению пищи, создавая более широкий угол в месте ее прикрепления.
Большая часть переваривания пищи происходит в тонком кишечнике. Сегментационные сокращения действуют для более медленного перемешивания и перемещения химуса в тонком кишечнике, давая больше времени для всасывания (и они продолжаются в толстом кишечнике). В двенадцатиперстной кишке панкреатическая липаза секретируется вместе с коферментом , колипазой , для дальнейшего переваривания жирового содержимого химуса. В результате этого распада образуются более мелкие частицы эмульгированных жиров, называемые хиломикронами . Существуют также пищеварительные клетки, называемые энтероцитами, выстилающие кишечник (большинство из которых находится в тонком кишечнике). Это необычные клетки, поскольку на их поверхности есть ворсинки , которые, в свою очередь, имеют бесчисленное количество микроворсинок на своей поверхности. Все эти ворсинки обеспечивают большую площадь поверхности не только для всасывания химуса, но и для его дальнейшего переваривания большим количеством пищеварительных ферментов, присутствующих на микроворсинках.
Хиломикроны достаточно малы, чтобы проходить через ворсинки энтероцитов и в их лимфатические капилляры, называемые млечными сосудами . Молочная жидкость, называемая хилусом , состоящая в основном из эмульгированных жиров хиломикронов, получается в результате абсорбированной смеси с лимфой в млечных сосудах. [ необходимо уточнение ] Затем хилус транспортируется через лимфатическую систему в остальную часть тела.
Подвешивающая мышца отмечает конец двенадцатиперстной кишки и разделение между верхним желудочно-кишечным трактом и нижним желудочно-кишечным трактом. Пищеварительный тракт продолжается в виде тощей кишки, которая продолжается в виде подвздошной кишки. Тощая кишка, средняя часть тонкой кишки, содержит кольцевые складки , лоскуты двойной слизистой оболочки, которые частично, а иногда и полностью окружают просвет кишки . Эти складки вместе с ворсинками служат для увеличения площади поверхности тощей кишки, обеспечивая повышенное всасывание переваренных сахаров, аминокислот и жирных кислот в кровоток. Кольцевые складки также замедляют прохождение пищи, давая больше времени для всасывания питательных веществ.
Последняя часть тонкого кишечника — подвздошная кишка. Она также содержит ворсинки и витамин B12 ; желчные кислоты и любые остаточные питательные вещества всасываются здесь. Когда химус истощается, оставшиеся отходы превращаются в полутвердые вещества, называемые фекалиями , которые попадают в толстый кишечник, где бактерии в кишечной флоре далее расщепляют остаточные белки и крахмалы. [32]
Время прохождения через тонкий кишечник в среднем составляет 4 часа. Половина остатков пищи после приема пищи выводится из тонкого кишечника в среднем через 5,4 часа после приема пищи. Опорожнение тонкого кишечника завершается в среднем через 8,6 часов. [30]
Слепая кишка — это мешочек, обозначающий разделение между тонкой кишкой и толстой кишкой. Он расположен ниже илеоцекального клапана в нижнем правом квадранте живота. [33] Слепая кишка получает химус из последней части тонкой кишки, подвздошной кишки , и соединяется с восходящей ободочной кишкой толстой кишки. В этом соединении находится сфинктер или клапан, илеоцекальный клапан, который замедляет прохождение химуса из подвздошной кишки, обеспечивая дальнейшее пищеварение. Это также место прикрепления аппендикса . [33]
В толстом кишечнике [2] прохождение перевариваемой пищи в толстой кишке происходит намного медленнее, занимая от 30 до 40 часов, пока она не будет удалена путем дефекации . [31] Толстая кишка в основном служит местом ферментации перевариваемых веществ кишечной флорой . Время, необходимое для этого, значительно различается у разных людей. Оставшиеся полутвердые отходы называются фекалиями и удаляются с помощью скоординированных сокращений стенок кишечника, называемых перистальтикой , которая продвигает экскременты вперед, чтобы они достигли прямой кишки и вышли через задний проход через дефекацию. Стенка имеет внешний слой продольных мышц, taeniae coli , и внутренний слой кольцевых мышц. Кольцевая мышца удерживает материал, продвигая его вперед, а также предотвращает любой обратный поток отходов. Также в действии перистальтики помогает базальный электрический ритм , который определяет частоту сокращений. [34] Taeniae coli можно увидеть, и они отвечают за выпуклости ( гаустры ), присутствующие в толстой кишке. Большинство частей желудочно-кишечного тракта покрыты серозными оболочками и имеют брыжейку . Другие более мускулистые части выстланы адвентицией .
Пищеварительная система снабжается чревным стволом . Чревный ствол является первой крупной ветвью брюшной аорты и единственной крупной артерией, которая питает органы пищеварения.
Существует три основных отдела — левая желудочная артерия , общая печеночная артерия и селезеночная артерия .
Чревная артерия снабжает печень, желудок, селезенку и верхнюю треть двенадцатиперстной кишки (до сфинктера Одди ) и поджелудочную железу оксигенированной кровью. Большая часть крови возвращается в печень через портальную венозную систему для дальнейшей обработки и детоксикации перед возвращением в системный кровоток через печеночные вены .
Следующей ветвью брюшной аорты является верхняя брыжеечная артерия , которая кровоснабжает отделы пищеварительного тракта, происходящие от средней кишки, включая дистальные 2/3 двенадцатиперстной кишки, тощую кишку, подвздошную кишку, слепую кишку, аппендикс, восходящую ободочную кишку и проксимальные 2/3 поперечной ободочной кишки.
Последняя ветвь, имеющая важное значение для пищеварительной системы, — нижняя брыжеечная артерия , которая кровоснабжает отделы пищеварительного тракта, происходящие от задней кишки, включая дистальную треть поперечной ободочной кишки, нисходящую ободочную кишку, сигмовидную ободочную кишку, прямую кишку и анус выше гребенчатой линии .
Приток крови к пищеварительному тракту достигает максимума через 20–40 минут после еды и продолжается в течение 1,5–2 часов. [35]
Энтеральная нервная система состоит из примерно ста миллионов нейронов [36] , которые встроены в брюшину , слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта, простирающуюся от пищевода до ануса. [37] Эти нейроны собраны в два сплетения – миэнтеральное (или Ауэрбахово) сплетение , которое находится между продольным и гладкомышечным слоями, и подслизистое (или Мейсснерово) сплетение , которое находится между круговым гладкомышечным слоем и слизистой оболочкой. [38] [39] [40]
Парасимпатическая иннервация восходящей ободочной кишки осуществляется блуждающим нервом . Симпатическая иннервация осуществляется чревными нервами , которые присоединяются к чревным ганглиям . Большая часть пищеварительного тракта иннервируется двумя большими чревными ганглиями, при этом верхняя часть каждого ганглия соединена большим чревным нервом , а нижняя часть соединена малым чревным нервом . Именно из этих ганглиев берут начало многие желудочные сплетения .
На ранних стадиях развития эмбрион имеет три зародышевых слоя и примыкает к желточному мешку . В течение второй недели развития эмбрион растет и начинает окружать и обволакивать части этого мешка. Окутанные части формируют основу для взрослого желудочно-кишечного тракта. Разделы этой передней кишки начинают дифференцироваться в органы желудочно-кишечного тракта, такие как пищевод, желудок и кишечник. [41]
В течение четвертой недели развития желудок поворачивается. Желудок, изначально лежащий по средней линии эмбриона, поворачивается так, что его тело оказывается слева. Это вращение также влияет на часть желудочно-кишечного тракта, расположенную непосредственно под желудком, которая впоследствии станет двенадцатиперстной кишкой. К концу четвертой недели развивающаяся двенадцатиперстная кишка начинает выпускать небольшое выпячивание с правой стороны, печеночный дивертикул , который впоследствии станет желчным деревом . Чуть ниже этого находится второе выпячивание, известное как кистозный дивертикул , который в конечном итоге разовьется в желчный пузырь. [41]
Каждая часть пищеварительной системы подвержена широкому спектру расстройств, многие из которых могут быть врожденными . Заболевания полости рта также могут быть вызваны патогенными бактериями , вирусами , грибками и побочным эффектом некоторых лекарств . Заболевания полости рта включают заболевания языка и заболевания слюнных желез . Распространенным заболеванием десен во рту является гингивит , который вызывается бактериями в зубном налете . Наиболее распространенной вирусной инфекцией полости рта является гингивостоматит, вызванный простым герпесом . Распространенной грибковой инфекцией является кандидоз, широко известный как молочница , которая поражает слизистые оболочки рта.
Существует ряд заболеваний пищевода, таких как развитие колец Шацки , которые могут ограничивать проход, вызывая трудности при глотании. Они также могут полностью блокировать пищевод. [42]
Заболевания желудка часто являются хроническими и включают гастропарез , гастрит и язвенную болезнь .
Ряд проблем, включая недоедание и анемию, могут возникнуть из-за мальабсорбции , ненормального всасывания питательных веществ в желудочно-кишечном тракте. Мальабсорбция может иметь много причин, начиная от инфекции и заканчивая дефицитом ферментов, таким как экзокринная недостаточность поджелудочной железы . Она также может возникнуть в результате других желудочно-кишечных заболеваний, таких как целиакия . Целиакия — это аутоиммунное заболевание тонкого кишечника. Это может привести к дефициту витаминов из-за неправильного всасывания питательных веществ в тонком кишечнике. Тонкий кишечник также может быть заблокирован заворотом , петлей кишечника, которая перекручивается, охватывая прикрепленную к нему брыжейку . Это может вызвать мезентериальную ишемию, если она достаточно серьезна.
Распространенным заболеванием кишечника является дивертикулит . Дивертикулы — это небольшие мешочки, которые могут образовываться внутри стенки кишечника, которые могут воспаляться, вызывая дивертикулит. Это заболевание может иметь осложнения, если воспаленный дивертикул лопнет и начнется инфекция. Любая инфекция может распространиться дальше на слизистую оболочку живота ( брюшину ) и вызвать потенциально смертельный перитонит . [43]
Болезнь Крона — распространенное хроническое воспалительное заболевание кишечника (ВЗК), которое может поражать любую часть желудочно-кишечного тракта [44] , но чаще всего начинается в терминальном отделе подвздошной кишки .
Язвенный колит , язвенная форма колита , является другим серьезным воспалительным заболеванием кишечника, которое ограничивается толстой и прямой кишкой. Оба эти ВЗК могут давать повышенный риск развития колоректального рака . Язвенный колит является наиболее распространенным из ВЗК [45]
Синдром раздраженного кишечника (СРК) является наиболее распространенным из функциональных желудочно-кишечных расстройств . Это идиопатические расстройства, которые Римский процесс помог определить. [46]
Лямблиоз — это заболевание тонкого кишечника, вызываемое простейшим паразитом Giardia lamblia . Оно не распространяется, а остается ограниченным просветом тонкого кишечника. [47] Часто может протекать бессимптомно , но также часто может быть обозначено различными симптомами. Лямблиоз — самая распространенная патогенная паразитарная инфекция у людей. [48]
Существуют диагностические инструменты, в основном включающие прием сульфата бария для исследования расстройств желудочно-кишечного тракта. [49] Они известны как серии верхних отделов желудочно-кишечного тракта , которые позволяют визуализировать глотку, гортань, пищевод, желудок и тонкий кишечник [50] и серии нижних отделов желудочно-кишечного тракта для визуализации толстой кишки.
Беременность может предрасполагать к определенным расстройствам пищеварения. Гестационный диабет может развиться у матери в результате беременности , и хотя это часто проявляется с небольшим количеством симптомов, это может привести к преэклампсии . [51]
.jpg/1280px-Yoshitsuna_-_Dietary_Life_Rules_(Inshoku_y%C3%B4j%C3%B4_kagami).jpg)
В начале XI века исламский философ-медик Авиценна много писал о многих предметах, включая медицину. Сорок из этих трактатов по медицине сохранились, и в самом известном из них, под названием « Канон врачебной науки», он обсуждает «поднимающийся газ». Авиценна считал, что дисфункция пищеварительной системы ответственна за перепроизводство газа в желудочно-кишечном тракте. Он предложил изменить образ жизни и использовать состав травяных лекарств для его лечения. [52]
В 1497 году Алессандро Бенедетти рассматривал желудок как нечистый орган, отделенный диафрагмой. Этот взгляд на желудок и кишечник как на низменные органы был общепринятым до середины 17 века. [53]
В эпоху Возрождения XVI века Леонардо да Винчи создал несколько ранних рисунков желудка и кишечника. Он считал, что пищеварительная система помогает дыхательной системе. [53] Андреас Везалий создал несколько ранних анатомических рисунков органов брюшной полости в XVI веке.
В середине XVII века фламандский врач Ян Баптист ван Гельмонт предложил первое химическое описание процесса пищеварения , которое позднее было описано как очень близкое к более позднему понятию фермента. [53]
В 1653 году Уильям Гарвей описал кишечник с точки зрения его длины, кровоснабжения, брыжейки и жира (аденилатциклазы). [53]
В 1823 году Уильям Праут открыл соляную кислоту в желудочном соке. [54] В 1895 году Иван Павлов описал ее секрецию как стимулируемую неврологическим рефлексом, в котором блуждающий нерв играет решающую роль. Блэк в 19 веке предположил связь гистамина с этой секрецией. В 1916 году Попельский описал гистамин как стимулятор желудочной секреции соляной кислоты.
Уильям Бомонт был военным хирургом, который в 1825 году смог наблюдать пищеварение, происходящее в желудке. [55] Это стало возможным благодаря экспериментам на человеке с раной в животе, которая не зажила полностью, оставив отверстие в желудке. Среди других результатов было описано перемешивающее движение желудка. [53]
В 19 веке считалось, что в процессе пищеварения участвуют химические процессы. Физиологические исследования секреции и желудочно-кишечного тракта проводились в экспериментах Клода Бернара, Рудольфа Гейденгайна и Ивана Павлова.
Остальная часть 20-го века была посвящена исследованиям ферментов. Первым был открыт секретин Эрнестом Старлингом в 1902 году, а последующие результаты получены Джоном Эдкинсом в 1905 году, который первым предположил гастрин , структура которого была определена в 1964 году. [54] Андре Латарже и Лестер Драгстедт обнаружили роль ацетилхолина в пищеварительной системе. [54] В 1972 году Дж. Блэком были описаны агонисты рецепторов Н2 , которые блокируют действие гистамина и уменьшают выработку соляной кислоты. В 1980 году Саксом были описаны ингибиторы протонной помпы . В 1983 году роль Helicobacter pylori в образовании язв была описана Барри Маршаллом и Робином Уорреном . [56]
Искусствоведы часто отмечали, что пирующие на иконографических записях древних средиземноморских обществ почти всегда кажутся лежащими на левом боку. Одно из возможных объяснений может заключаться в анатомии желудка и пищеварительном механизме. Когда лежишь на левом боку, еда имеет место для расширения, поскольку кривизна желудка увеличивается в этом положении. [57]
Бомонт известен как отец желудочной физиологии. Фотокопии оригиналов, хранящихся в
Вашингтонском университете в Медицинской школе Сент-Луиса
, Библиотека – письма, записные книжки, сертификаты и сопутствующие документы.
