До края на този раздел ще можете да:
- Обсъдете шест основни дейности на храносмилателната система, като дадете пример за всяка от тях
- Сравнете и сравнете невронния и хормоналния контрол, участващи в храносмилането
Храносмилателната система използва механични и химични дейности, за да разгради храната до абсорбиращи се вещества по време на пътуването си през храносмилателната система. Таблица 1 предоставя преглед на основните функции на храносмилателните органи.
Храносмилателни процеси
Процесите на храносмилане включват шест дейности: поглъщане, задвижване, механично или физическо храносмилане, химично смилане, абсорбция и дефекация.
Първият от тези процеси, поглъщане, се отнася до навлизането на храна в храносмилателния канал през устата. Там храната се дъвче и се смесва със слюнка, която съдържа ензими, които започват да разграждат въглехидратите в храната плюс малко липидно храносмилане чрез езикова липаза. Дъвченето увеличава повърхността на храната и позволява да се получи подходящ размер болус.
Фигура 1. Перисталтиката премества храната през храносмилателния тракт с редуващи се вълни на мускулно свиване и отпускане.
Храната напуска устата, когато езикът и фарингеалните мускули я изтласкват в хранопровода. Този акт на поглъщане, последният доброволен акт до дефекация, е пример за задвижване, което се отнася до движението на храната през храносмилателния тракт. Той включва както доброволния процес на преглъщане, така и неволния процес на перисталтика. Перисталтика се състои от последователни, редуващи се вълни на свиване и отпускане на гладките мускули на храносмилателната стена, които действат, за да задвижат храната (Фигура 1). Тези вълни също играят роля при смесването на храната с храносмилателните сокове. Перисталтиката е толкова мощна, че храни и течности, които поглъщате, влизат в стомаха ви, дори ако стоите на главата си.
Храносмилането включва както механични, така и химични процеси. Механично храносмилане е чисто физически процес, който не променя химическата природа на храната. Вместо това прави храната по-малка, за да увеличи както повърхността, така и мобилността. Включва дъвчене, или дъвчене, както и движения на езика, които спомагат за разбиването на храната на по-малки парченца и смесването на храната със слюнката. Въпреки че може да има тенденция да се мисли, че механичното храносмилане е ограничено до първите стъпки на храносмилателния процес, то се случва и след като храната напусне устата. Механичното избиване на храната в стомаха служи за по-нататъшното й разделяне и излагане на по-голямата част от повърхността на храносмилателните сокове, създавайки кисела „супа“, наречена химус. Сегментиране, който се среща главно в тънките черва, се състои от локализирани контракции на кръгови мускули на мускулния слой на храносмилателния канал. Тези контракции изолират малки участъци на червата, движейки съдържанието им напред-назад, като непрекъснато подразделят, разбиват и смесват съдържанието. Чрез преместване на храната напред и назад в чревния лумен, сегментацията смесва храната с храносмилателните сокове и улеснява усвояването.
В химично храносмилане, започвайки от устата, храносмилателният секрет разгражда сложни хранителни молекули до техните химически градивни елементи (например протеините на отделни аминокиселини). Тези секрети се различават по състав, но обикновено съдържат вода, различни ензими, киселини и соли. Процесът е завършен в тънките черва.
Храната, която е била разградена, няма никаква стойност за организма, освен ако не попадне в кръвта и хранителните й вещества не бъдат пуснати в действие. Това се случва в процеса на усвояване, което се извършва предимно в тънките черва. Там повечето хранителни вещества се абсорбират от лумена на храносмилателния канал в кръвния поток през епителните клетки, изграждащи лигавицата. Липидите се абсорбират в млечните жлези и се транспортират през лимфните съдове до кръвния поток (субклавиалните вени близо до сърцето). Подробностите за тези процеси ще бъдат обсъдени по-късно.
В дефекация, последната стъпка в храносмилането, неусвоените материали се отстраняват от тялото като изпражнения.
Стареене и храносмилателна система: От потискане на апетита до запек
Свързаните с възрастта промени в храносмилателната система започват в устата и могат да засегнат практически всеки аспект на храносмилателната система. Вкусовите рецептори стават по-малко чувствителни, така че храната не е толкова апетитна, както преди. Филия пица е предизвикателство, а не лечение, когато сте загубили зъби, венците са болни и слюнчените жлези не произвеждат достатъчно слюнка. Преглъщането може да бъде трудно и погълнатата храна се движи бавно през храносмилателния канал поради намалена сила и тонус на мускулната тъкан. Невросензорната обратна връзка също се намалява, забавяйки предаването на съобщения, които стимулират освобождаването на ензими и хормони.
Патологии, които засягат храносмилателните органи - като хиатална херния, гастрит и язвена болест - могат да се появят с по-голяма честота с напредване на възрастта. Проблемите в тънките черва могат да включват язва на дванадесетопръстника, нарушено храносмилане и малабсорбция. Проблемите в дебелото черво включват хемороиди, дивертикуларни заболявания и запек. Условия, които засягат функцията на спомагателните органи - и способностите им да доставят панкреатични ензими и жлъчка в тънките черва - включват жълтеница, остър панкреатит, цироза и камъни в жлъчката.
В някои случаи един орган отговаря за храносмилателния процес. Например, поглъщането се случва само в устата и дефекация само в ануса. Повечето храносмилателни процеси обаче включват взаимодействието на няколко органа и протичат постепенно, когато храната се движи през храносмилателния канал (Фигура 2).
Фигура 2. Храносмилателните процеси са поглъщане, задвижване, механично храносмилане, химично смилане, абсорбция и дефекация.
Известно химическо храносмилане се случва в устата. Може да се получи известно усвояване в устата и стомаха, например алкохол и аспирин.
Регулаторни механизми
Невронните и ендокринните регулаторни механизми работят за поддържане на оптималните условия в лумена, необходими за храносмилането и усвояването. Тези регулаторни механизми, които стимулират храносмилателната дейност чрез механична и химическа активност, се контролират както външно, така и вътрешно.
Невронни контроли
Стените на храносмилателния канал съдържат различни сензори, които помагат за регулиране на храносмилателните функции. Те включват механорецептори, хеморецептори и осморецептори, които са способни да откриват съответно механични, химични и осмотични стимули. Например тези рецептори могат да усетят кога присъствието на храна е причинило разширяване на стомаха, дали хранителните частици са били достатъчно разбити, колко течност присъства и вида на хранителните вещества в храната (липиди, въглехидрати и/или протеини). Стимулирането на тези рецептори провокира подходящ рефлекс, който подобрява процеса на храносмилане. Това може да доведе до изпращане на съобщение, което активира жлезите, които отделят храносмилателни сокове в лумена, или може да означава стимулиране на мускулите в храносмилателния канал, като по този начин активира перисталтиката и сегментацията, които движат храната по чревния тракт.
Стените на целия храносмилателен канал са вградени с нервни сплетения, които взаимодействат с централната нервна система и други нервни сплетения - или в рамките на един и същ храносмилателен орган или в различни такива. Тези взаимодействия подтикват няколко вида рефлекси. Външните нервни сплетения организират дълги рефлекси, които включват централната и вегетативната нервна система и действат в отговор на стимули извън храносмилателната система. Кратките рефлекси, от друга страна, се организират от вътрешни нервни сплетения в стената на храносмилателния канал. Тези два сплетения и техните връзки са въведени по-рано като ентерична нервна система. Кратките рефлекси регулират дейностите в една област на храносмилателния тракт и могат да координират местните перисталтични движения и да стимулират храносмилателната секреция. Например зрението, миризмата и вкусът на храната инициират дълги рефлекси, които започват със сензорен неврон, подаващ сигнал към продълговатия мозък. Отговорът на сигнала е да стимулира клетките в стомаха да започнат да отделят храносмилателни сокове в подготовка за входяща храна. За разлика от тях, храната, която разтяга стомаха, инициира кратки рефлекси, които карат клетките в стомашната стена да увеличат секрецията си на храносмилателни сокове.
Хормонален контрол
Различни хормони участват в храносмилателния процес. Основният храносмилателен хормон на стомаха е гастринът, който се секретира в отговор на наличието на храна. Гастринът стимулира секрецията на стомашна киселина от париеталните клетки на стомашната лигавица. Други стомашно-чревни хормони се произвеждат и действат върху червата и неговите спомагателни органи. Хормоните, произвеждани от дванадесетопръстника, включват секретин, който стимулира водната секреция на бикарбонат от панкреаса; холецистокинин (CCK), който стимулира секрецията на панкреатичните ензими и жлъчката от черния дроб и отделянето на жлъчка от жлъчния мехур; и стомашен инхибиторен пептид, който инхибира стомашната секреция и забавя изпразването и подвижността на стомаха. Тези стомашно-чревни хормони се секретират от специализирани епителни клетки, наречени ендокриноцити, разположени в лигавичния епител на стомаха и тънките черва. След това тези хормони навлизат в кръвния поток, чрез който могат да достигнат до своите целеви органи.
Преглед на глава
Храносмилателната система поглъща и смила храната, абсорбира освободените хранителни вещества и отделя хранителни компоненти, които са несмилаеми. Шестте дейности, участващи в този процес, са поглъщане, подвижност, механично храносмилане, химично смилане, усвояване и дефекация. Тези процеси се регулират от невронни и хормонални механизми.
Самопроверка
Отговорете на въпроса/ите по-долу, за да видите колко добре разбирате темите, разгледани в предишния раздел.
Въпроси за критично мислене
- Предложете теория, която да обясни защо възниква сегментацията и забавя перисталтиката в тънките черва.
- Изминаха няколко часа, откакто за последно сте се нахранили. Минавайки покрай пекарна, вие улавяте полъх на прясно изпечен хляб. Какъв тип рефлекс се задейства и какъв е резултатът?
- По-голямата част от храносмилането и усвояването се случва в тънките черва. Като забавят транзита на химус, сегментацията и намалената скорост на перисталтиката позволяват времето за възникване на тези процеси.
- Миризмата на храна инициира дълги рефлекси, които водят до секреция на храносмилателни сокове.
Терминологичен речник
абсорбция: преминаване на усвоени продукти от чревния лумен през клетките на лигавицата и в кръвообращението или млечните жлези
химично храносмилане: ензимно разграждане на храната
химус: сочна течност, създадена, когато храната се смесва с храносмилателни сокове
дефекация: елиминиране на неусвоени вещества от тялото под формата на изпражнения
поглъщане: приемане на храна в стомашно-чревния тракт през устата
дъвчене: дъвчене
механично храносмилане: дъвчене, смесване и сегментиране, което подготвя храната за химическо храносмилане
перисталтика: мускулни контракции и релаксации, които задвижват храната през стомашно-чревния тракт
задвижване: доброволен процес на преглъщане и неволен процес на перисталтика, който движи храната през храносмилателния тракт
сегментация: редуващи се контракции и релаксации на несъседните сегменти на червата, които движат храната напред и назад, като я разбиват и смесват с храносмилателни сокове