Fizjologia układu trawiennego

Układ trawienny - system połączonych funkcjonalnie narządów służących do przyjmowania, obróbki, transportowania, trawienia oraz wydzielania lub wydalania niestrawionego pokarmu.

Odżywianie ma na celu zaopatrzenie organizmu w:

• w materiał budulcowy - wzrost i odtwarzanie zużytych elementów komórkowych lub tkankowych

• materiał energetyczny - do procesów życiowych

pozyskiwana energia:

• podtrzymywanie pracy narządów wewnętrznych

• utrzymywanie stałej temperatury ciała

• wykonywanie stałej pracy fizycznej

Jama ustna:

• funkcje:

• mechaniczna obróbka pokarmu i przygotowanie do dalszego trawienia

• pokarm zostaje rozdrobniony, miażdżony i mieszany ze śliną (amylaza ślinowa - ptialina)

• gruczoły ślinowe:

• duże gruczoły ślinowe - parzyste gruczoły ślinowe, których przewody wyprowadzające kończą się w jamie ustnej

• ślinianki przyuszne - produkują wydzielinę surowiczą, budują je pęcherzyki, wstawki wyraźny przewód prążkowany

• ślinianki podżuchwowe - w 85% zbudowane są z pęcherzyków produkujących substancje surowiczą i w 15% z cewek produkujących substancję śluzową

• ślinianki podjęzykowe - ślinianki śluzowe. Budują je cewki, brak wstawek i przewodów prążkowanych

• małe gruczoły ślinowe - występują w formie licznych grudek rozsianych w błonie śluzowej jamy ustnej. Nie posiadają przewodów wyprowadzających.

• Gruczoły wargowe, policzkowe, trzonowcowi (produkują ślinę surowiczo-śluzową)

• Gruczoły językowe (przednie, boczne) i tylne gruczoły Ebnera (ślina typu surowiczego)

• Gruczoły podniebienne (ślina typu śluzowego)

• skład śliny:

• woda - około 99%

• związki nieorganiczne: Na⁺, K⁺, Cl^-, kwas ortofosforowy V

• związki organiczne

• mucyna - ułatwia połykanie pokarmu

• ptialina - rozkłada skrobię na maltozę i dekstrynę

• maltaza - rozkłada maltozę na glukozę

• lizozym - enzym bakteriobójczy

• skład śliny zależny jest od miejsca, w którym jest wydzielana (np. ślinianki przyuszne wydzielają ślinę ubogą w mycynę), oraz od stanu autonomicznego układu nerwowego

Przełyk:

• przewód mięśniowo błoniasty o podłużnym przebiegu, łączy gardło z żołądkiem - transport

• anatomiczne zwężenia przełyku:

• zwężenie górne - w przejściu gardła w przełyk, mięśnie w tym miejscu tworzą czynnościowy zwieracz przełyku

• zwężenie środkowe - na wysokości rozdwojenia tchawicy, w miejscu gdzie aorta zstępująca od strony lewej i do tyłu, a oskrzele lewe od przodu obejmują przełyk. Jest powodowane przyleganiem sąsiednich narządów

• zwężenie dolne - spowodowane napięciem mięśni okrężnych, około 3 cm. Powyżej wpustu żołądka (przejście przez przeponę)

• ściana przełyku składa się (od wewnątrz):

• błona śluzowa

• utkanie podśluzowe

• błona mięśniowa

• warstwa okrężna

• warstwa podłużna

• górna cz. przełyku - m. poprzecznie prążkowane, dolna - m. gładkie

• kęs przesuwany jest falą perystaltyczną

Żołądek:

• trawienie zawartych w pokarmie białek

• na wysokości Th11 do L3

• na krzywiźnie większej w 1/3 górnej długości znajduję się rozrusznik sterujący czynnością perystaltyczną żołądka

• ściana żołądka zbudowana jest z:

• błony śluzowej - silnie pofałdowana, pokryta nabłonkiem jednowarstwowym

• komórki okładzinowe - wydzielają kwas solny (odkaża pokarm, pobudza mięśniówkę do skurczów, reguluje prace odźwiernika, pęcznienie białek, uaktywnia pepsynę.

• Komórki okładzinowe - uwalniają czynnik wewnętrzny Ceastle'a, który wiąże się z witaminą B12 i umożliwia jej wchłanianie

• Rodzaje gruczołów:

• Gruczoły żołądkowe właściwe - w okol. dna i trzonu (około 100/1mm²)

• Gruczoły wpustowe - wydzielają obojętny śluz i niewielkie ilości lizozymu

• Gruczoły odźwiernikowe

• Gruczoły zawierające komórki:

• Główne - wydzielają pepsynę, chymozynę i lipazę żołądkową

• Śluzowe - wydzielają mycynę, która chroni komórki nabłonka przed działaniem kwasu solnego

• Macierzyste - powstają z nich wszystkie komórki nabłonka śluzówki

• Dokrewne - wydzielają serotoninę

• Komórki APUD - komórki G - wydzielają gastrynę

• tkanka podśluzowa - zawiera naczynia krwionośne i komórki nerwowe

• błona mięśniowa (podłużna, okężna, skośna)

• błona surowicza

Bariera śluzówkowa żołądka

• czynniki chroniące:

• bariera śluzówkowa - ścisłe połączenie komórek nabłonka i warstwy śluzu pokrywające te komórki uniemożliwia przenikanie kwasu z powrotem do śluzówki

• prawidłowe ukrwienie błony śluzowej, zasadowa treść soku dwunastniczego, hormony

• uszkodzenie błony śluzowej:

• mechanizmy obronne nie są w stanie zrównoważyć działania soków trawiennych

• nadmierne wydzielanie soku żołądkowego

• nieprawidłowe uwalnianie gastryny

• upośledzenie neutralizacji kwaśnej treści żołądka

• zaburzenia motoryki żołądka i dwunastnicy

Helicobacter pylori

• powoduje stany chorobowe błony śluzowej żołądka

• czynnik karcynogenny I klasy

Jelito cienkie

• jelito cienkie bezkrezkowe - dwunastnica

• jelito cienkie krezkowe - jelito czcze i kręte

• budowa ściany jelita cienkiego:

• błona śluzowa

• grudki chłonne (samotne i skupione - kępki peyera)

• mięśniówka wewnętrzna okrężna, zewnętrzna podłużna

• otrzewna

Budowa kosmka jelitowego

• naczynia żylne i tętnicze

• naczynie chłonne, ślepokończące się - mleczonośne

• zawiera włókna m. gładkich

• na szycie znajdują się enterocyty (mikrokosmki)

• zwiększają pow. chłonna jelita

• 10-40/1mm²

Ruchy jelita cienkiego

• Ruchy wahadłowe - warunkowane naprzemiennymi skurczami i rozkurczami mięśniówki podłużnej - mieszają zawartość jelita

• Ruchy odcinkowe (segmentalne) - polegają na skurczu mięśniówki okrężnej w kilku sąsiednich odcinkach jelita co powstaje do powstania kilku pierścieniowatych zwężeń

• Ruchy robaczkowe (perystaltyczne) - skurcze całej mięśniówki jelita, przesuwają treść jelita (skurcze propulsywne)

Wchłanianie w jelicie cienkim:

• dyfuzja prosta (zgodnie z gradientem stężeń, bez nakładu energii)

• dyfuzja ułatwiona (zgodnie z gradientem stężeń, przy udziale energii)

• transport aktywny (wbrew gradientowi stężeń, przy udziale energii)

• glicerol, wyższe kwasy tłuszczowe i monoglicerydy emulgują do chylomikronów i przedostają się do limfy

• witaminy ADEK są wchłanianie w obecności tłuszczów

Jelito grube:

• końcowy etap wchłaniania wody i soli mineralnych

• procesy zachodzące w jelicie grubym:

• trawienie błonnika przy udziale enzymów pochodzenia bakteryjnego

• beztlenowy rozpad białka przy udziale enzymów pochodzenia bakteryjnego (gnicie)

• bakteryjna synteza witaminy K

• wchłanianie wody

• wydalanie nadmiaru jonów z kałem

• formowanie kału (niestrawione resztki pokarmu + bakterie)

• Mikroflora jelita grubego:

• 500-1000 gatunków bakterii (np. lactobacillus, bifidobacterium)

• Wytwarzają kwas mlekowy, nadtlenek wodoru, bakteriocyny (hamują rozwój chorobotwórczych bakterii - e.coli, salmonella, clostridium; grzybic, drożdżyc przewodu pokarmowego)

• Wzmagają motorykę jelita

• Aktywują komórki odpornościowe

• Wytwarzają witaminę B12 i K

• Ograniczają wchłanianie cholesterolu

Wchłanianie z przewodu pokarmowego składników odżywczych:

• przez naczynia krwionośne do krążenia wrotnego wątroby - składniki rozpuszczalne w wodzie

• przez naczynia limfatyczne i przewód piersiowy do krążenia ogólnego - składniki pokarmowe rozpuszczalne w tłuszczach

Miejsce wchłaniania	Składnik pokarmowy
Jelito cienkie	Monosacharydy, niektóre disacharydy, aminokwasy, peptydy, monoacyloglicerole, kwasy tłuszczowe, cholesterol, witaminy, elektrolity, żelazo, wapń, woda
Jelito kręte	Kwasy żółciowe, witamina B12, elektrolity woda

Wchłanianie monosacharydów:

• transporter SGLT1 jest sprzężony z pompą Na⁺/K⁺ umożliwiającą transport glukozy i galaktozy w kierunku przeciwnym do gradientu stężeń

• Transporter GLUT5 jest Na⁺-niezależny i ułatwie transport glukozy i galaktozy zgodnie z gradientem stężeń

• Wszystkie cukry opuszczają komórkę za pośrednictwem transportera GLUT2

Wchłanianie aminokwasów

• ma drodze transportu aktywnego przeciwko gradientowi stężeń, bezpośrednio po uwolnieniu na drodze enzymatycznej z łańcuchów peptydowych

• zwiększenie stężenia aminokwasów w cytoplazmie erytrocyta, skąd transportowane są dalej na zasadzie dyfuzji biernej

• wchłanianie form L-izomerycznych jest znacznie skuteczniejsze niż form D

• cztery podstawowe mechanizmy transportu:

• system transportowy dla aminokwasów obojętnych (metionina, izoleucyna, leucyna, walina, fenyloalanina, treonina, tryptofan), którego aktywność rośnie w obecności Na⁺

• system transportowania aminokwasów zasadowych (lizyna, arginina, cystyna, ornityna) stymulowany przez obecność sodu, a hamowany przez aminokwasy obojętne

• system transportowy aminokwasów kwaśnych (kw. glutaminowy, kw. Asparaginowy), jego aktywność tylko częściowo zależy od Na⁺

• oddzielny tor wchłaniania proliny, hydroksyproliny i pochodnych glicyny, niezbędna jest obecność Na⁺

wchłanianie tłuszczy

• chylomikrony powstające w ER enterocyta wydzielone zostają przez boczną ścianę enterocyta do płynu śródmiąższowego, skąd dostają się do naczyń limfatycznych i przewodu piersiowego, a następnie do układu krwionośnego

• transportowane jest 95% tłuszczy zawierających długołańcuchowe kwasy tłuszczowe - trójglicerydy o długich łańcuchach

• trójglicerydy zawierające średniołańcuchowe kwasy tłuszczowe hydrolizowane są i wchłaniane bez fazy miceralnej, a transportowane w postaci całych cząstek trójglicerydów lub wolnych kwasów tłuszczowych

• w przypadku wchłaniania całej cząsteczki trójglicerydu do jej hydrolizy dochodzi w cytoplazmie enterocyta pod wpływem cytoplazmatycznych esteraz, następnie po reestryfikacji dalszy transport odbywa się naczyniami krwionośnymi, co pozwala na lepsze ich wykorzystanie w przypadku niedoboru kwasów żółciowych i zaburzeń krążenia chłonki

Wchłanianie witamin:

• ADEK, mogą być wyłącznie wchłonięte wyłącznie w trakcie przemian związanych z ich rozpuszczaniem w fazie micelarnej

• Zaburzenie wchłaniania ADEK upośledzone wydzielanie żółci, tworzenie miceli kwasów żółciowych

• Witaminy rozpuszczalne w wodzie wchłania się na zasadzie dyfuzji zgodnie z gradientem stężeń i odbywa się na długości całego jelita cienkiego (największa dyfuzyjność - dwunastnica i początek jelita czczego)

• Wyjątki:

• B1 - duża zasadowa cząsteczka wchłaniana w transporcie biernym przy użycia nośnika

• Kwas foliowy w postaci polimerów - przed wchłanianiem muszą ulec rozszczepieniu (w przypadku niewielkiego stężenia monomerów następuje transport bierny, w przypadku dużych stężeń - dyfuzja prosta)

• B12 - wchłanianie odbywa się w kilku etapach, po związaniu z transkobalinami I i II trafia do wątroby.

Trawienie:

• w ślinie znajduje się amylaza - zapoczątkowuje trawienie węglowodanów

• enzymy w żołądku:

• pepsyna

• endopeptydaza (rozkłada wiązania peptydowe między aminokwasami tzw. Wewnętrznymi)

• do światła żołądka trafia jako nieaktywny pepsynogen

• pod wpływem HCl uaktywnia się w pepsynę i przeprowadza rekcję rozbicia białka na krótsze łańcuchy oligopeptydowe nazywane peptonami

• żółć

• sole mineralne zmniejszają napięcie powierzchniowe dużych kropli tłuszczu w wyniku czego dochodzi do ich rozbicia na drobne kuleczki - emulgowanie tłuszczów

• nie bierze udziału w procesie trawienia chemicznego

• jelito cienkie

• produkcja soku jelitowego - 3-6l/24h, sterowanie procesem przez nerwy i hormony tkankowe

• peptydazy (enzymy proteolityczne) - rozkładają białka na pojedyncze aminokwasy

• disacharazy (enzymy glikolityczne) rozkładają dwucukry na monosacharydy (maltaza, sacharaza, laktaza)

• trzustka - sok trzustkowy

• proteazy - hydrolizują wiązania peptydowe białek, wydzielane w postaci nieaktywnych proenzymów

• endopeptydazy - hydrolizują wiązania między aminokwasami wewnętrznymi (rozkłada białka do mniejszych cząsteczek zwanych peptonami)

• trypsyna - wydzielana jako nieczynny trypsynogen; rozkłada głównie wiązania między lizyną i argininą. Trypsynogen aktywuje się pod wpływem enterokinazy

• chymotrypsyna - wydzielana jako chymotrypsynogen (wiązania między tryptofanem, tyrozyną, fenyloalaniną)

• Egzopeptydazy - hydrolitycznie odczepiają końcowe aminokwasy polipeptydów i oligopeptydy. Kończą proces trawienia białek (pozostawiają wolne aminokwasy i małe peptydy)

• Dzielą się na karboksypetydazy i aminopeptydazy

• Lipazy - hydrolizuje tłuszcze do mieszaniny kwasów tłuszczowych, monoacylogliceroli, diacylogliceroli. Aktywator: Ca²⁺ i kolipaza

• Amylazy - katalizuje hydrolizę wiązań skrobi. W wyniku jej działania powstają głównie disacharydy: maltoza i izomaltoza. Aktywator: Cl^-

• Nukleazy - hydrolizują wiązania fosfo-dierstrowe pomiędzy nukleotydami w kwasach nukleinowych

Hormony tkankowe żołądka

• Gastryna

• produkowany przez komórki G zlokalizowane w śluzówce w części odźwiernikowej żołądka i początkowej części dwunastnicy (produkowana także poza przewodem pokarmowym np. w mózgu)

• Wzmaga wydzielanie kwasy solnego w żołądku

• Pobudza wydzielanie soku żołądkowego i perystaltykę przewodu pokarmowego

• Kurczy dolny zwieracz przełyku (sygnalizacja napełnienia żołądka)

• Wywiera wpływ troficzny na śluzówkę żołądka, zapewniając jej prawidłowy stan

• Wzmaga przepływ krwi przez trzewia

• Jest uwalniana gdy

• Rozciągnięte zostaną gruczoły odźwiernikowe (obecność pokarmu)

• Produkty trawienia białek; polipeptydy i niektóre aminokwasy

• Ca²⁺ (jednocześnie pobudzają komórki okładzinowe)

• Wydzielanie jest hamowane gdy

• Kiedy pH gwałtownie spada (poniżej 3.0) - świadczy to o dostatecznej ilości HCl

• Sekretyna, somatostatyna

• somatostatyna

• wydzielany w niewielkich ilościach przez śluzówkę żołądka, jelita cienkiego i trzustkę

• hamuje czynności przewodu pokarmowego (wydzielanie soku trzustkowego, żołądkowego, żółci, oraz ruchy perystaltyczne)

• występuje w komórkach D błony śluzowej przewodu pokarmowego i komórkach delta trzustki

• może być wydzielana przez podwzgórze, OUN, tarczycę, łożysko

• neurotensyna

• wpływa na wchłanianie monomerów w jelicie cienkim, podnosi stężenie glukozy we krwi

• produkowana przez żołądek i błonę śluzową całego jelita cienkiego

Hormony tkankowe dwunastnicy i jelita cienkiego

• Sekretyna

• O charakterze polipeptydu wydzielany w postaci nieczynnej prosekretyny przez gruczoły w błonie śluzowej dwunastnicy - komórki S oraz jelita cienkiego

• Wpływa na

• Wydzielanie soku trzustkowego o zubożałym składzie enzymatycznym (o dużej zawartości wodorowęglanu sodu)

• Zwiększenie wydzielania żółci i soku jelitowego

• Hamuje perystaltykę żołądka i jelit

• Wydzielanie zachodzi pod wpływem kwaśnego pH treści żołądkowej jaka dociera do dwunastnicy

• enetroglukagon

• wydzielany pod wpływem cukrów w pokarmie

• wzmaga transport aktywny glukozy

• cholecystokinina CCK

• wydzielana przez śluzówkę dwunastnicy i jelita cienkiego (dawniej pankreoenzym)

• ma działanie hamujące uczucie głodu

• działanie

• pobudzenie wydzielania enzymów trzustkowych

• skurcz pęcherzyka żółciowego

• wzrost przepływu krwi i przyspieszenie metabolizmu w komórkach trzustki

• skurcz odźwiernika

• przyspieszenie motoryki jelit

• potęgowanie wydzielania wodorowęglanów przez trzustkę

• pobudzenie wydzielania glukagonu

Inne hormony tkankowe

• peptyd żołądkowo jelitowy

• hormon kontrolujący motorykę żołądka (osłabia siłę skurczu)

• bierze udział w wydzielaniu insuliny oraz metabolizmie kwasów tłuszczowych

• VIP

• Wazoaktywny peptyd jelitowy

• Produkowany w jelitach, trzustce i niektórych strukturach mózgu

• Wzmaga działanie enzymu dwunastnicy (cholecystokininy)

• hormony trzustki

• pankreozyna - hamuje wydzielanie soku trzustkowego, skurcze pęcherzyka żółciowego, działanie sekretyny

• enkefaliny - hamują sekrecję trzustki, zwalniają motorykę jelit i działają rozkurczowo

---