书城医学生理学
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第20章 消化管各段的消化功能

人类为了维持生命,必须从外界环境摄取营养物质,用以合成自身结构物质,用以氧化供能。营养物质主要来自食物,包括蛋白质、脂肪、糖类、维生素、水和无机盐等,其中蛋白质、脂肪、糖类是复杂的大分子有机物,必须将它们分解为结构简单的小分子物质才能被机体吸收。食物在消化道内被分解为小分子物质的过程称为消化。维生素、水和无机盐以及被消化后的小分子营养物质,通过消化道粘膜进入血液、淋巴的过程,叫做吸收。消化和吸收是紧密联系的两个过程。

食物的消化包括机械消化和化学消化。机械性消化是通过消化道的运动,将食物磨碎,使食物和消化液充分混合,并向消化道远端推送;化学性消化是通过消化液中各种消化酶的作用,将大分子物质分解成小分子物质的过程。两者相互配合,同时进行。

一、口腔内消化

口腔是消化的起始部位,食物在口腔内经过咀嚼被磨碎,并和唾液混合,成为食团。由于唾液的作用,食物中的少量淀粉开始初步的化学分解。

(一)唾液的成分及其作用唾液是大小唾液腺分泌的一种混合性粘稠液体,无色无味近于中性(pH值6.0~7.4),每天的分泌量约为1~1.5L,其中水分约占99.5%,其余为无机物、有机物和一些气体分子。无机物为一些离子如:Na+、K+、Ca2+、Cl-等。有机物主要有粘蛋白、唾液淀粉酶、溶菌酶、免疫球蛋白A(IgA)等。

唾液的主要作用有:(1)湿润口腔和溶解食物,便于咀嚼、吞咽、并引起味觉。(2)清洁和保护口腔,唾液可以冲洗牙缝中的食物碎屑,稀释有害物质。(3)抗菌作用。唾液中的溶菌酶、IgA等具有杀菌抑菌的作用。(4)消化作用。唾液中的唾液淀粉酶可以将食物中的淀粉进行初步消化分解为麦芽糖。

(二)咀嚼和吞咽食物通过消化道时首先受到的机械作用就是咀嚼。其主要是在咀嚼肌群收缩的帮助下,将食物磨碎,并与唾液混合形成食团,便于吞咽。并且在进食、咀嚼时,食物对各种感受器的刺激,还能反射性地引起唾液、胃液、胰液、胆汁的分泌和胃、胆囊活动的变化。因此,咀嚼不仅对口腔内的消化有重要的意义,还为以后的消化过程准备了有利条件。

吞咽是由一系列动作组成的复杂的反射活动。根据食物经过的部位,可分为三期:

第一期:食团由口腔到咽,属于随意运动。

第二期:食团由咽到食管,由于食团刺激咽部的触觉感受器,产生一系列反射活动,包括软鄂上举,咽后壁向前封闭咽与鼻腔的通路;声带合拢,声门关闭;喉上举并前移紧贴会厌,封闭咽与气管的通路,呼吸暂停,避免食物误入气管,食管上口开放,食团进入食管。

第三期:食团沿食管下移入胃,由食管蠕动完成。

食管的蠕动是消化道平滑肌顺序舒张和收缩所形成的一种向前推进的波形运动。当食团进入食管后,食管的肌肉由上到下顺序收缩,将食团推向下方,经贲门入胃。从吞咽开始至食物到达贲门所需时间与食物的粘稠度以及人的体位有关。直立位比水平位所用时间要短;液体食物比固体食物的下降速度快。因此在护理工作中应注意病人的进食体位和食物性质。

二、胃内消化

胃有贮存食物和消化食物两方面的功能。食物在胃内经过机械性消化和化学性消化后,成为粥样食糜,被推入十二指肠。由于胃液的作用,食物中的部分蛋白质可被初步分解。

(一)胃液的成分及其作用

纯净的胃液是无色透明的酸性液体,pH值约为0.9~1.5,正常成人每日分泌量为1.5~2.5L。胃液的成分除水分外,主要有盐酸、胃蛋白酶原、内因子和粘液等。

1.盐酸 在胃液中又称为胃酸,由胃腺的壁细胞分泌。包括两种形式:游离酸和与蛋白质结合的结合酸。

盐酸的主要作用为:(1)激活胃蛋白酶原,使其成为有活性的胃蛋白酶,并为胃蛋白酶提供适宜的酸性环境。(2)使食物中的蛋白质变性,易于被消化。(3)与铁和钙结合,促进它们的吸收。(4)进入小肠后,还能促进胰液、胆汁和小肠液的分泌。(5)杀死随着食物进入胃的细菌。

由于盐酸的这些作用,胃酸缺乏或胃酸过低时,胃内的细菌容易繁殖,细菌可使食物发酵、腐败,产生气体或有害物质,使人体出现嗳气、腹胀、腹泻等消化不良的症状。但是胃酸过多也会对人体造成不良影响,由于它对胃和十二指肠粘膜的腐蚀作用,而成为消化性溃疡的发病诱因之一。

2.胃蛋白酶原 由主细胞分泌。本身没有活性,通常被盐酸或已活化的胃蛋白酶所激活而成为有活性的胃蛋白酶。胃蛋白酶能使蛋白质水解,主要成为胨和月示,只产生少量的氨基酸和多肽,所以大多数的蛋白质尚未被消化到终产物,所以胃蛋白酶对蛋白质的消化作用不是必需的。

3.内因子 由壁细胞分泌的一种糖蛋白。食物中的维生素B12必须与内因子结合形成复合物才不会被消化酶破坏,并在回肠末端被主动吸收。所以胃切除者,如果不及时由肠道外补充维生素B12,会引起由于维生素B12缺乏导致巨幼红细胞性贫血。

4.粘液 粘液细胞所分泌,主要成分为糖蛋白,具有较高的粘滞性。它的主要作用是覆盖在胃粘膜表面具有润滑作用,使食物易于通过,保护胃粘膜免遭粗糙食物的机械性损伤;与胃粘膜分泌的HCO3-一起构成粘液-碳酸氢盐屏障,阻挡胃内的H+与胃壁接触。

许多因素如酒精、胆盐、阿司匹林类药物、肾上腺素以及幽门螺杆菌感染等,可以破坏或削弱胃粘膜屏障,造成胃粘膜损伤,引起胃炎或胃溃疡。

(二)胃的运动

1.胃运动的主要形式:

(1)容受性舒张 当食物被咀嚼和吞咽时,刺激了咽、食管等处感受器,会反射性地引起胃部肌肉舒张,这种舒张称为容受性舒张,为胃所特有的一种运动形式。每吞咽一次食物,胃就相应的舒张一点,使胃容量和摄入量相适应,不致因进食而使胃内压过分升高,保证了胃内压基本保持不变,以完成容纳和贮存食物的功能。

(2)紧张性收缩 是指胃壁平滑肌经常处于一种持续微弱的收缩状态。它的存在有助于保持胃的正常形态和位置。如果紧张性收缩能力下降,可引起胃扩张和胃下垂。

(3)蠕动 蠕动在食物进入胃内约5分钟后出现,由胃中部开始,向幽门方向传播,大约每分钟3次。其意义在于:一方面使食物和胃液充分混合,利于食物化学性消化;另一方面将食糜排入十二指肠。

2.胃排空及其控制

(1)胃排空 食物由胃排入十二指肠的过程称为胃排空。胃排空的速度和食物的种类、性状及胃的运动情况都有关系。在三种主要营养物质中,糖类排空最快,蛋白质次之,脂类最慢。而我们经常摄入的混合食物,在胃内的排空时间大约4~6小时。由于只有小颗粒的食物(约2mm3)才能通过幽门括约肌,故食糜通过幽门的数量取决于其颗粒的大小。所以固体食物的排空速度取决于在胃内的分解成小颗粒的速度,所以多咀嚼食物有利于食物在胃内的消化与排空。

(2)胃排空的控制

当胃内有足够的食物时,食物对胃的扩张性刺激可通过反射活动,引起胃运动的加强。

当食糜进入十二指肠后可抑制胃排空,使胃排空暂停。随着食糜被推至小肠远端并被消化和吸收,食糜对胃排空的抑制消失,胃运动又加强,再推送少量食糜进入十二指肠。

所以胃排空是间断性的,而且与上段小肠内的消化、吸收过程相适应。

三、小肠内消化

食糜由胃进入十二指肠后就开始了小肠内的消化。食物的消化过程在小肠基本完成,经过消化的物质也大部分在小肠被吸收,剩余的食物残渣排入大肠,所以说小肠内消化在整个消化过程中是最重要的阶段。

(一)胰液的成分及其作用

胰液由胰腺的内分泌部分分泌。是一种无色的碱性透明液体,pH值约为8.0,正常成人每日分泌量约为1~2L。除了水分外,胰液中含有一些无机盐和有机物,其主要成分有碳酸氢盐、各种离子、多种消化酶等,所以是最重要的消化液。

1.碳酸氢盐 主要作用是中和进入十二指肠的盐酸,保护小肠粘膜免受强酸的侵蚀,同时也为小肠内多种消化酶提供适宜的碱性环境。

2.胰淀粉酶 可以将淀粉、糖原及多数碳水化合物水解为麦芽糖及葡萄糖。

3.胰脂肪酶 主要用于脂肪的消化,可将甘油三酯分解为脂肪酸、甘油一酯和甘油。

4.胰蛋白酶和糜蛋白酶 它们在胰液中以无活性的酶原形式存在,胰蛋白酶原可被肠液中的肠激酶激活成为有活性的胰蛋白酶,同时,胰蛋白酶也能激活胰蛋白酶原(自身催化)。此外,胰蛋白酶还能激活糜蛋白酶原为糜蛋白酶。胰蛋白酶和糜蛋白酶可以将蛋白质分解为胨、月示,进而再分解为氨基酸和多肽。

我们可以看到,在胰液中含有三种主要营养成分的消化酶,因而它是所有消化液中消化食物最全面、消化力最强的,也是最重要的一种消化液。当胰腺的分泌发生障碍时,食物中的脂肪和蛋白质将不能完全被消化。

(二)胆汁的成分及其作用

胆汁是由肝细胞分泌的。它是一种浓稠的具有苦味的有色液体,由肝细胞直接分泌的胆汁叫做肝胆汁,呈金黄色,pH 7.8~8.6;在胆囊中贮存的胆汁叫做胆囊胆汁,因被浓缩而颜色加深呈深绿色,pH 7.0~7.4.正常成人每日分泌量约0.8~1.0L。胆汁的成分很复杂,它不含消化酶,除水外,还有胆盐、磷脂、胆固醇、胆色素和无机盐等。

1.胆盐 占胆汁固体成分的50%,对脂肪的消化和吸收起重要的作用。它和胆固醇、磷脂均可以降低脂肪表面的张力,使脂肪乳化成微滴,以增加胰脂肪酶的作用面积,利于脂肪的消化;胆盐还可以与脂肪酸、甘油一酯及脂溶性维生素(维生素A、D、E、K)结合形成混合微胶粒,而促进他们的吸收。如肠中缺乏胆汁,将会引起脂肪消化吸收不良,而从粪便排出,甚至引起脂肪泻;同时也会造成脂溶性维生素的吸收障碍。

2.磷脂 主要是卵磷脂,也可以乳化脂肪。并且为胆固醇的有效溶剂,当肝合成卵磷脂减少时,胆固醇就容易沉淀下来。

3.胆固醇 为体内脂肪代谢的产物之一,当胆汁中的胆固醇过多或磷脂减少时,胆固醇易于沉积而形成胆固醇结石。

4.胆色素 为血红蛋白的代谢产物,主要为胆红素。患慢性红细胞破坏性贫血者,由于胆汁内胆色素含量过高,有可能形成胆色素结石。

(三)小肠液的成分及其作用

小肠液是一种弱碱性液体,成年人每天分泌1~3L,主要由十二指肠腺和小肠腺分泌。主要成分有水、粘液蛋白和消化酶等。

大量的小肠液可以稀释小肠内容物,降低其渗透压,利于吸收;同时,可以润滑和保护小肠粘膜;其中的消化酶主要是肠激酶可以激活胰蛋白酶原。

(四)小肠的运动

小肠的运动对食糜在小肠内的消化和吸收有重要的生理作用,它可以使食物与消化酶、胆汁及其它液体充分混合,利于食物的消化;并且使食物与肠粘膜广泛地接触,并使肠内压升高,利于营养物质的吸收;最后还可以使小肠内容物从小肠上端移向下端,直至进入结肠。它的主要运动形式有三种:

1.紧张性收缩 小肠平滑肌的紧张性收缩是小肠其它运动形式的基础,在空腹时就存在,进食后会加强,所以呈持续性。它的存在可以使小肠保持适当的位置和形状;保持小肠内的基础压力,利于肠内容物和消化液的充分混合;并且向下推进肠内容物。

2.分节运动 为小肠所特有的运动形式,主要以环行肌的收缩和舒张为主。

首先,在有食糜存在的一段肠管上,环行肌的许多点同时收缩,这样食糜就被分割成许多节段。随后原来收缩处开始舒张,原来舒张处开始收缩,使每个节段又分成两半,而相邻的两半合拢成为一个新的节段,如此有节律的交替轮换,这样食糜得以不断的分开,又不断地混合,使肠内容物来回运动,食糜与消化液充分混合,便于消化酶对食物的化学分解;增加食糜与肠粘膜的紧密接触,利于营养物质的吸收,但并不明显的推进食糜。

3.蠕动 可发生于小肠的任何部位,但速度很慢,每个蠕动波只能将食糜推进数厘米,因此食糜在肠管内移动的速度也很缓慢,大约1cm/min。

肠蠕动时,肠内容物(水、气体等)被推动而产生一种声音,称为肠鸣音。肠鸣音在肠蠕动亢进时增强,比如:腹泻、饥饿等情况。在肠麻痹时,肠鸣音则 减弱或消失,比如:麻痹性肠梗阻。

四、大肠内消化

大肠没有重要的消化功能,主要是吸收水分、无机盐和部分维生素等物质,并加工食物残渣,形成和暂时贮存粪便。

(一)大肠液及细菌的作用

大肠液是一种碱性液体,pH值为8.3~8.4,可以中和粪便内细菌产生的酸;并且含有大量的粘液,因此可以润滑粪便,减少食物残渣对肠粘膜的摩擦。

大肠内有大量的细菌,它们主要来自空气和食物,由于大肠的内容物移动速度很慢,温度和酸碱度适宜,所以细菌在其中大量繁殖。细菌对人体的作用较复杂,它可以利用肠内的简单物质合成维生素K、B1、B2、B12和叶酸;另一方面,细菌中含有分解食物残渣的酶,能使食物残渣发酵、腐败,产生一些对人体有害的物质。

(二)大肠的运动和排便

1.大肠的运动

正常时大肠的运动很微弱,形式复杂,这些运动形式有利于水分的吸收和粪便的贮存、排出。大肠有一种特有的运动形式,即集团蠕动,它是一种行进速度很快、距离很长的强烈蠕动。在饭后容易出现,通常开始于横结肠,可推进一部分大肠内容物快速移动直达乙状结肠和直肠。某些药物比如吗啡、可待因等可以降低集团蠕动的频率,因此服用后易引起便秘。

2.排便

排便是一种反射活动,正常人的直肠内通常没有粪便,当粪便被推入直肠时,刺激直肠壁内的感受器,冲动由盆神经和腹下神经传到脊髓腰骶段的初级排便中枢,同时上传到大脑皮层产生便意,若条件允许,冲动由盆神经传出,作为效应器的降结肠、乙状结肠和直肠收缩,肛门内括约肌舒张;同时阴部神经受到抑制,肛门外括约肌舒张,粪便排除体外。此外,膈肌和腹肌收缩,腹内压增加,可协助排便。如果条件不允许,大脑皮层发出冲动,可抑制排便。具体排便反射的过程如下:

大脑皮层

兴奋盆神经盆神经

直肠壁感受器脊髓腰骶段腹下神经抑制阴部神经 肛门外括约肌舒张大脑皮层如果经常抑制排便,就会降低直肠壁内感受器的敏感性,使粪便在大肠内长时间停留,水分吸收过多,大便就会变得干硬,引起排便困难,发生便秘。临床上心血管疾病患者尤其是患有高血压的病人,如果经常便秘,在用力排便时,胸膜腔内压和腹内压陡增,使颅内压升高而发生意外,在护理工作中应该特别注意。另外,还有一种排便的异常现象,当直肠粘膜由于炎症而敏感性增高时,即使肠内只有少量粪便、粘液等,也可引起便意和排便反射,并且在排便后总有未便尽的感觉,临床上称这种现象为“里急后重”,常见于肠炎或痢疾时。

由以上的介绍中,我们可以看到,食物在消化道中主要进行的是糖、蛋白质、脂肪的消化,现将三大营养物质的消化过程简单归纳如下: