Физиология пищеварения. 
Физиология человека и животных

Пищеварением называется физическая и химическая переработка принятой пищи. В результате компоненты пищи, сохранив энергетическую и пластическую ценность, утрачивают видовую специфичность, но становятся доступными для усвоения организмом и включаются в нормальный обмен веществ.

Функции переваривания и всасывания пищи в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) включают в себя пережевывание пищи и смешивание ее со слюной (жевание и слюноотделение), глотание пищи и ее передвижение по пищеводу в желудок, где начинается пищеварение, и в тонкий кишечник (место дальнейшего переваривания и всасывания). Из тонкого кишечника пищевая масса переходит в толстый кишечник, откуда непереваренные вещества выбрасываются наружу. Строение и функция этих отделов должны быть такими, чтобы пища проталкивалась и передвигалась (моторика).

Пища может быть усвоена организмом только после химического расщепления сложных высокомолекулярных соединений под воздействием ферментов до простых молекул, способных всасываться в кровеносные капилляры.

Пищеварительный тракт делится на участки, каждый из которых выполняет определенную роль в общем процессе переваривания и всасывания (табл.4).

Таблица 4. Функции различных отделов пищеварительного тракта человека.

По ходу ЖКТ находятся пищеварительные железы: мелкие железы, расположенные в слизистой оболочке пищеварительного канала и крупные железы — слюнные, печень, поджелудочная железа (табл.5).

Таблица 5. Пищеварительные железы.

Пищеварение в полости рта. Процесс пищеварения начинается уже в полости рта. Здесь определяются вкусовые качества пищи, начинается первоначальная механическая и химическая обработка пищи. Механическая обработка пищи заключается в измельчении, смачивании слюной и образовании пищевого комка. Химическая обработка происходит под влиянием ферментов слюны. Слюна представляет собой секрет слюнных желез, имеет слабощелочную реакцию и содержит в своем составе: воду — 98,5−99%, неорганические вещества — 1−1,5%, ферменты — (птиалин, мальтаза) и муцин. Муцин — белковое слизистое вещество, которое придает слюне вязкость и склеивает пищевой комок. Кроме того, слюна выполняет защитную функцию, имея в своем составе бактерицидное вещество — лизоцим.

Пища раздражает окончания язычного нерва и возникающее в них возбуждение передается по этому нерву (ветвь лицевого нерва) в центр слюноотделения (продолговатый мозг), оттуда переходит по центробежным ветвям лицевого и языкоглоточного нервов на слюнные железы. Пища задерживается в ротовой полости 15−20 секунд. За это время под влиянием птиалина и мальтазы происходит расщепление крахмала до глюкозы.

Проглоченная пища проходит из полости рта через глотку и пищевод в желудок. Механика этого процесса такова:

• 1. Пищевой комок (bolus) направляется к глотке. Пища или вода скатывается по спинке языка, а кончик прижимает ее вверх к твердому небу; за этим следует сокращение мышц, которое проталкивает комок в глотку.
• 2. Комок перемещается в пищевод. Пищевод разделен на три функциональные части: 1) верхний сфинктер пищевода (фарингоэзофагальный), 2) тело и 3) нижний сфинктер пищевода (гастроэзофагальный). Для всех трех частей характерна своя сократительная активность в покое и при глотании.

Пищеварение в желудке. В желудке пищеварение происходит под действием желудочного сока, в кислой среде. В состав желудочного сока входят ферменты (пепсин, химозин, липаза), соляная кислота, слизь и другие органические и неорганические вещества. Под действием пепсина, в присутствии соляной кислоты, белки расщепляются на промежуточные вещества пептоны и альбумозы. Химозин вызывает створаживание молока, что имеет большое значение в питании детей раннего возраста. Липаза действует только на эмульгированные жиры и расщепляет их на глицерин и жирные кислоты.

Присутствие соляной кислоты активирует действие ферментов и оказывает бактерицидное действие. Слизь предохраняет слизистую желудка от механических и химических повреждений. Количество и состав желудочного сока непостоянны, они зависят от характера пищи. Поваренная соль, вода, экстрактивные вещества овощей и мяса, продукты переваривания белков, пряности стимулируют, а жир — тормозит сокоотделение.

Моторика желудка. Сокращения начинаются и обычно усиливаются в средней области желудка по мере продвижения к месту перехода в двенадцатиперстную кишку. Эти волны, преимущественно перистальтические, распространяются с частотой 3 в 1 мин. С волнами сокращения связаны волны давления разной амплитуды и длительности. Волны I и II типаэто медленные ритмические волны давления разной амплитуды. Длительность их от 2 до 20с, и они возникают с частотой 2−4 в мин. Вероятно, это давление генерируется перистальтическими сокращениями. Тип III состоит из сложных волн давления длительностью около минуты.

Опорожнение желудка. Скорость продвижения проглоченной массы из желудка в кишечник зависит главным образом от ее физико-химического состава в желудке и двенадцатиперстной кишке. Углеводы выходят из желудка быстрее всего, белки — медленнее, а жиры остаются в желудке дольше всего.

Консистенция содержимого желудка тоже влияет на время эвакуации. Крупные куски мяса остаются в желудке дольше, чем мелкие. Гипотонические растворы дольше задерживаются в желудке, чем изотонические, а растворы с рН 5,3 или ниже задерживают опорожнение.

Эвакуация содержимого желудка зависит от взаимодействия желудка с двенадцатиперстной кишкой, но точный механизм этого акта неизвестен. Впрочем, называются несколько возможностей, а именно: 1) активность пилорического сфинктера, 2) желудочно-кишечные гормоны и 3) координированные циклы активности входа и проксимальной части двенадцатиперстной кишки. За сокращением входа идут последовательные сокращения привратника (пилоруса) и двенадцатиперстной кишки.

Желудочно-кишечные гормоны — гастрин, секретин и холецистокинин — тормозят эвакуацию, но как именно, еще не ясно. Жир в кишечнике имеет тенденцию тормозить опорожнение желудка, возможно, через секретин.

Пищеварение в тонком кишечнике. Пища, частично переваренная в желудке, поступает в тонкий кишечник, где она полностью переваривается и где питательные вещества всасываются. В тонком кишечнике пища подвергается обработке с помощью желчи, поджелудочного и кишечного соков.

Поджелудочный сок имеет ферменты: трипсин, мальтаза и липаза. Он имеет щелочную реакцию.

Трипсин расщепляет белки до аминокислот. Липаза расщепляет жиры до глицерина и жирных кислот. Мальтаза расщепляет углеводы до глюкозы.

Желчь — жидкость темно-бурого цвета, слабощелочной реакции, поступает в двенадцатиперстную кишку только во время пищеварения. Желчевыделение возбуждается, в основном, жирами и экстрактивными веществами мяса. Желчь эмульгирует жиры и способствует их растворению в воде, усиливает действие ферментов поджелудочного сока, повышает двигательную активность кишечника, убивает микробы и, таким образом, препятствует процессам гниения в кишечнике.

Кишечный сок вырабатывается железами слизистой оболочки тонкой кишки и содержит следующие ферменты: эрепсин, амилаза, лактаза, липаза и др. Эти ферменты завершают пищеварение в кишечнике. Эрепсин расщепляет альбумозы и пептоны до аминокислот. Амилаза, лактаза расщепляют углеводы до глюкозы. Липаза расщепляет жиры до глицерина и жирных кислот. В тонком кишечнике, в основном, заканчивается процесс переваривания и происходит процесс всасывания питательных веществ в кровь и лимфу. Всасывание осуществляется, главным образом, ворсинками кишки. Белки всасываются в кровь в виде аминокислот. Из всосавшихся аминокислот в клетках тканей синтезируются белки, специфичные для данного организма. Углеводы всасываются в кровь в виде глюкозы. Из всосавшейся глюкозы в печени и мышцах синтезируется гликоген. Жиры всасываются в виде жирных кислот и глицерина сначала в лимфатические капилляры ворсинок и, минуя печень, по грудному лимфатическому протоку поступают прямо в кровь. Из жирных кислот и глицерина синтезируются необходимые организму жиры.

Отходы и непереваренная пища переходят в толстый кишечник. Этим процессам помогают движения тонкого кишечника — волны, или сокращения, двух типов, а именно сегментация, иначе обозначаемая как сокращение типа I, и перистальтика.

Сегментация, кольцеобразные сокращения повторяются через довольно правильные интервалы (около 10 раз в 1 мин) и служат для перемешивания химуса. Участки сокращения сменяются участками расслабления, и наоборот.

Моторика толстого кишечника. В толстой кишке происходит брожение и гниение пищи. В результате гниения белков образуются ядовитые продукты (индол, скатол и др.), которые после всасывания поступают через воротную вену в печень, где они обезвреживаются и выводятся из организма с мочой. Все вещества, кроме жиров, в кишечнике всасываются и поступают по системе воротной вены в печень. В толстой кишке хорошо всасывается вода и моносахариды. Ежедневно всасывается около 1,3 л воды, содержащей электролиты — количество сравнительно небольшое, но достаточное для того, чтобы образовались твердые фекальные массы.

Перевариваемые массы проталкиваются по толстому кишечнику комбинацией трех типов движений, или сокращений, а именно сегментация, мультигастральное проталкивание, перистальтика.

Выделение каловых масс наружу называется дефекацией. Дефекация является рефлекторным актом. Каловые массы, скопившиеся в конце сигмовидной кишки, раздражают рецепторы, расположенные в слизистой оболочке кишки, это вызывает переход кала в прямую кишку, а раздражение рецепторов последней — позыв к опорожнению кишечника. Центр рефлекса дефекации расположен в крестцовом отделе спинного мозга и находится под контролем головного мозга.

Регуляция процессов пищеварения. Деятельность пищеварительной системы регулируется нервными и гуморальными механизмами.

Нервная регуляция пищеварительной функции осуществляется пищевым центром с помощью условных и безусловных рефлексов, эфферентные пути которых образованы симпатическими и парасимпатическими нервными волокнами. Рефлекторные дуги могут быть «длинными» — их замыкание осуществляется в центрах головного и спинного мозга и «короткими», замыкающимися в периферических в неорганных (экстрамуральных) или внутриорганных (интрамуральных) ганглиях вегетативной нервной системы.

Вид и запах пищи, время и обстановка ее приема возбуждают пищеварителные железы условно-рефлекторным путем. Прием пищи, раздражая рецепторы полости рта, вызывает безусловные рефлексы, усливающие сокоотделение пищеварительных желез. Подобного типа рефлекторные влияния особенно выражены в верхней части пищеварительного тракта. По мере удаления от нее участие рефлексов в регуляции пищеварительной функции уменьшается. Так, в наибольшей мере выражены рефлекторные влияния на слюнные железы, несколько меньше — на желудочные, еще меньше — на поджелудочную железу.

С уменьшением значения рефлекторных механизмов регуляции повышается значение гуморальных механизмов, особенно гормонов, образующихся в специальных эндокринных клетках слизистой оболочки желудка, 12-перстной и тощей кишках, в поджелудочной железе. Эти гормоны названы гастроинтестинальными. В тонком и толстом отделах кишечника особенно велика роль локальных механизмов регуляции — местное механическое и химическое раздражение повышает активность кишки в месте действия раздражителя.

Таким образом, существует градиент распределения нервных и гуморальных регуляторных механизмов в пищеварительном тракте, но регулировать деятельность одного и того же органа могут несколько механизмов. Например, секреция желудочного сока изменяется истинными рефлексами, гастроинтестинальными гормонами и локальными нейро-гуморальными механизмами.

Выводы

Потребности организма в энергии, пластическом материале и элементах, необходимых для формирования внутренней среды, удовлетворяются пищеварительной системой.

Исполнительные элементы пищеварительной системы объединены в пищеварительную трубку с примыкающими к ней компактными железистыми образованиями.

В регуляторной части пищеварительной системы различают местные и центральные уровни. Местный уровень обеспечивается частью метасимпатической нервной системы и эндокринной системой ЖКТ. Центральный уровень включает ряд структур ЦНС от спинного мозга до коры больших полушарий.

Тренировочные задания

1. Почему необходимо, чтобы пепсин секретировался в неактивной форме?

Ответ: активный фермент переваривал бы вырабатывающие его клетки, так как в зимогенных железах нет защитного барьера, создаваемого слизью.

2. Что произошло бы с активностью ферментов кишечника, если бы в 12-перстной кишке оставался рН 2,0?

Ответ: активность ферментов снижалась в результате денатурации под действием кислой среды.

3. Почему так важно участие активного транспорта во всасывании моносахаридов, дипептидов и аминокислот пищи?

Ответ: этим обеспечивается переход в кровь растворимых веществ пищи даже в том случае, если их концентрация ниже, чем в крови.

• 4. Соляная кислота желудочного сока:
• 1) активирует белковые ферменты желудочного сока +
• 2) расщепляет углеводы
• 3) эмульгирует жиры
• 4) способствует всасыванию воды
• 4. Какую функцию выполняют ферменты слюнных желез?
• 1) расщепление белков
• 2) расщепление углеводов +
• 3) расщепление жиров
• 4) смачивание пищи
• 5. Основная функция печени в пищеварении:
• 1) способствует всасыванию белков
• 2) расщепляет углеводы
• 3) барьерная функция +
• 6. Где расположен центр пищеварения?
• 1) спинной мозг
• 2) средний мозг
• 3) продолговатый мозг +
• 4) кора больших полушарий
• 7. Где расщепляется клетчатка?
• 1) в желудке
• 2) в тонком кишечнике
• 3) в толстом кишечнике +
• 4) в слепой кишке

Вопросы для повторения

В чем значение пищеварения для организма?

Назовите основные пищеварительные ферменты и оптимальные условия их действия?

Назовите основные отделы ЖКТ и их функции?

Какие гормоны пищеварительного тракта регулируют секреторную функцию желез желудка?

Перечислите основные пищеварительные железы Какова роль желчи в процессах пищеварения?

Какова роль печени в процессах пищеварения и обмене веществ?

Что такое пристеночное пищеварение?

Назовите виды движения желудка, тонкого кишечника. Каково их значение?

Регуляция процесса пищеварения.