Анатомия пищеварительной системы
Клетки и ткани организма человека нуждаются в постоянном пополнении питательными веществами. Организм получает их в составе пищи, содержащей белки, жиры, углеводы, которые используются в качестве строительного материала при роете и воссоздании новых клеток взамен отмирающих. Пища служит также источником энергии, которая расходуется в процессе жизнедеятельности организма.
Большое значение для нормальной жизнедеятельности имеют витамины, минеральные соли и вода, поступающие с пищей. Витамины входят в состав разнообразных ферментных систем, а вода необходима в качестве растворителя. Перед тем как быть усвоенной организмом, пища подвергается механической и химической обработке. Эти процессы осуществляются в органах пищеварения, которые состоят из пищевода, желудка, кишечника, желез. Расщепление пищи невозможно без ферментов, вырабатываемых пищеварительными железами. Все ферменты в живых организмах имеют белковую природу; в небольших количествах они вступают в реакцию и по ее окончании выходят неизмененными. Ферменты отличаются специфичностью: например, фермент, расщепляющий белки, не действует на молекулу крахмала, и наоборот. Все пищеварительные ферменты способствуют растворению в воде исходного вещества, подготавливая его к дальнейшему расщеплению.
Каждый фермент действует при определенных условиях, лучше всего при температуре 38-40°С. Ее повышение подавляет активность, а иногда и разрушает фермент. На ферменты оказывает влияние и химическая среда: одни из них активны только в кислой среде (например, пепсин), другие - в щелочной (птиалин и ферменты поджелудочного сока).
Пищеварительный канал имеет длину около 8-10 м, на своем протяжении он образует расширения - полости и сужения. Стенка пищеварительного канала состоит из трех слоев: внутреннего, среднего, наружного. Внутренний представлен слизистым и подслизистым слоями. Клетки слизистого слоя - самые поверхностные, обращены в просвет канала и вырабатывают слизь, а в расположенном под ним подслизистом слое залегают пищеварительные железы. Внутренний слой богат кровеносными и лимфатическими сосудами. Средний слой включает гладкую мускулатуру, которая, сокращаясь, передвигает пищу по пищеварительному каналу. Наружный слой состоит из соединительной ткани, образующей серозную оболочку, к которой на протяжении тонкой кишки прикрепляется брыжейка.
Пищеварительный канал делится на следующие отделы: ротовую полость, глотку, пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник.
Ротовая полость снизу ограничена дном, образованным мышцами, спереди и снаружи - зубами и деснами, сверху - твердым и мягким нёбом. Задний отдел мягкого нёба выпячивается, образуя язычок. Сзади и по бокам ротовой полости мягкое нёбо формирует складки - нёбные дужки, между которыми лежат нёбные миндалины. Миндалины есть у корня языка и в носоглотке, в совокупности они образуют лимфоидное глоточное кольцо, в котором частично задерживаются проникающие с пищей микробы. В полости рта находится язык, состоящий из поперечно- полосатой мышечной ткани, покрытой слизистой оболочкой. В этом органе различают корень, тело и кончик. Язык участвует в перемешивании пищи и образовании пищевого комка. На его поверхности расположены нитевидные, грибовидные и листовидные сосочки, в которых оканчиваются вкусовые рецепторы; рецепторы корня языка воспринимают горький вкус, рецепторы кончика- сладкий, а рецепторы боковых поверхностей - кислый и соленый. У человека язык вместе с губами и челюстями выполняет функцию устной речи.
В ячейках челюстей находятся зубы, механически перерабатывающие пищу. У человека 32 зуба, они дифференцированы: в каждой половине челюсти имеются два резца, один клык, два малых коренных и три больших коренных. В зубе выделяют коронку, шейку и корень. Часть зуба, выступающая на поверхность челюсти, называется коронкой. Она состоит из дентина - вещества, близкого к кости, и покрыта эмалью, обладающей значительно большей плотностью, чем дентин. Суженная часть зуба, лежащая на границе между коронкой и корнем, называется шейкой. Часть зуба, находящаяся в лунке, именуется корнем. Корень, как и шейка, состоит из дентина и с поверхности покрыт цементом. Внутри зуба имеется полость, заполненная рыхлой соединительной тканью с нервами и кровеносными сосудами, образующими пульпу.
Слизистая оболочка рта богата железами, выделяющими слизь. В ротовую полость открываются протоки трех пар крупных слюнных желез: околоушных, подъязычных, подчелюстных и множества мелких. Слюна на 98-99% состоит из воды; из органических веществ в ней имеется белок муцин и ферменты птиалин и мальтаза.
Ротовая полость сзади переходит в воронкообразную глотку, соединяющую рот с пищеводом. В глотке перекрещиваются пищеварительные и дыхательные пути. Акт глотания происходит в результате сокращения поперечнополосатых мышц, и пища попадает в пищевод - мышечную трубку длиной около 25 см. Пищевод проходит через диафрагму и на уровне 11-го грудного позвонка открывается в желудок.
Желудок - это сильно расширенный отдел пищеварительного канала, расположенный в верхней части брюшной полости под диафрагмой. В нем выделяют входную и выходную части, дно, тело, а также большую и малую кривизну. Слизистая оболочка складчатая, что при заполнении пищей позволяет желудку растягиваться. В средней части желудка (в его теле) находятся железы. Они образованы тремя видами клеток, которые выделяют либо ферменты, либо соляную кислоту, либо слизь. На выходной части желудка железы, выделяющие кислоту, отсутствуют. Выходное отверстие замыкается сильной запирательной мышцей - сфинктером. Пища из желудка поступает в тонкий кишечник длиной 5-7м. Его начальный отдел - двенадцатиперстная кишка, далее идут тощая и подвздошная. Двенадцатиперстная кишка (около 25 см) имеет форму подковы, в нее открываются протоки печени и поджелудочной железы.
Печень - самая крупная железа пищеварительного тракта. Она состоит из двух неравных долей и располагается в брюшной полости, справа под диафрагмой; левая доля печени прикрывает большую часть желудка. Снаружи печень покрыта серозной оболочкой, под которой залегает плотная соединительнотканная капсула; в воротах печени капсула образует утолщение и вместе с кровеносными сосудами внедряется в печень, разделяя ее на доли. В воротах печени проходят сосуды, нервы, желчный проток. Вся венозная кровь от кишечника, желудка, селезенки и от поджелудочной железы поступает в печень через воротную вену. Здесь кровь освобождается от вредных продуктов. На нижней поверхности печени расположен желчный пузырь - резервуар, в котором скапливается желчь, вырабатываемая печенью.
Основную массу печени составляют эпителиальные (железистые) клетки, продуцирующие желчь. Желчь поступает в печеночный проток, который, соединяясь с протоком желчного пузыря, образует общий желчный проток, открывающийся в двенадцатиперстную кишку. Желчь вырабатывается непрерывно, но когда пищеварения не происходит, она накапливается в желчном пузыре. В момент пищеварения она поступает в двенадцатиперстную кишку. Цвет желчи желто-бурый и обусловлен пигментом билирубином, образующимся в результате распада гемоглобина. Желчь горькая на вкус, содержит 90% воды и 10% органических и минеральных веществ.
Кроме эпителиальных клеток в печени имеются клетки звездчатой формы, обладающие фагоцитарными свойствами. Печень участвует в процессе обмена углеводов, накапливая в своих клетках гликоген (животный крахмал), который здесь же может расщепляться до глюкозы. Печень регулирует поступление глюкозы в кровь, тем самым поддерживая концентрацию сахара на постоянном уровне. В ней синтезируются белки фибриноген и протромбин, участвующие в свертывании крови. Одновременно она обезвреживает некоторые ядовитые вещества, образующиеся в результате гниения белков и поступающие с током крови из толстого кишечника. В печени происходит расщепление аминокислот, в результате чего образуется аммиак, который превращается здесь в мочевину. Работа печени по обезвреживанию ядовитых продуктов всасывания и обмена веществ составляет ее барьерную функцию.
Поджелудочная железа разделена перегородками на ряд долек. В ней выделяют головку, охватываемую изгибом двенадцатиперстной кишки, тело и хвост, прилегающие к левой почке и селезенке. По всей длине железы проходит ее проток, открывающийся в двенадцатиперстную кишку. Железистые клетки долек вырабатывают поджелудочный, или панкреатический, сок. Сок Имеет выраженную щелочность и содержит несколько ферментов, участвующих в расщеплении белков, жиров и углеводов.
Тонкий отдел кишечника начинается двенадцатиперстной кишкой, которая переходит в тощую, продолжающуюся в подвздошную. Слизистая стенка тонкой кишки содержит много трубчатых желез, выделяющих кишечный сок, и покрыта тончайшими выростами - ворсинками. Их общее количество достигает 4 млн., высота ворсинок около 1 мм, совместная всасывающая поверхность составляет 4-5 м2. Поверхность ворсинки покрыта однослойным эпителием; в центре ее проходят лимфатический сосуд и артерия, распадающиеся на капилляры. Благодаря мышечным волокнам и нервным разветвлениям ворсинка способна сокращаться. Это осуществляется рефлекторно в ответ на соприкосновение с пищевой кашицей и усиливает циркуляцию лимфы и крови в период пищеварения и всасывания. Тощая и подвздошная кишка с их ворсинками- основное место всасывания питательных веществ.
Толстая кишка имеет сравнительно небольшую длину - около 1,5-2 м и объединяет слепую (с червеобразным отростком), ободочную и прямую кишку. Слепую кишку продолжает ободочная, в которую впадает подвздошная кишка. Слизистая оболочка толстого кишечника имеет полулунные складки, но ворсинок в ней нет. Брюшина, покрывающая толстую кишку, имеет жировые кольцеобразные складки. Конечный отдел пищеварительной трубки - прямая кишка, заканчивающаяся анальным, отверстием.
Переваривание пищи
В ротовой полости пища размельчается зубами и смачивается слюной. Слюна обволакивает пищу и облегчает ее проглатывание. Фермент птиалин расщепляет крахмал до промежуточного продукта - дисахарида мальтозы, а фермент мальтаза превращает ее в простой сахар - глюкозу. Действуют они лишь в щелочной среде, но их работа продолжается также в нейтральной и слабокислой среде в желудке до тех пор, пока пищевой комок не пропитается кислым желудочным соком.
В изучении слюноотделения большая заслуга принадлежит советскому ученому-физиологу акад. И.П.Павлову который впервые применил метод фистулы. Этот метод был использован также при изучении пищеварения в желудке и кишечнике и позволил получить исключительно ценные сведения по физиологии пищеварения во всем организме.
В желудке происходит дальнейшее переваривание пищи. Желудочный сок содержит ферменты пепсин, липазу и соляную кислоту. Пепсин действует лишь в кислой среде, расщепляя белки до пептидов. Липаза желудочного сока разлагает только эмульгированный жир (жир молока).
Желудочный сок выделяется в две фазы. Первая начинается в результате раздражения пищей рецепторов ротовой полости и глотки, а также зрительных и обонятельных рецепторов (вид, запах пищи). Возникшее в рецепторах возбуждение по центростремительным нервам поступает в пищеварительный центр, расположенный в продолговатом мозгу, а оттуда - по центробежным нервам к слюнным железам и железам желудка. Сокоотделение в ответ на раздражение рецепторов глотки и рта является безусловным рефлексом, а сокоотделение в ответ на раздражение обонятельных и вкусовых рецепторов - условным рефлексом. Вторая фаза секреции вызывается механическими и химическими раздражениями. При этом раздражителями служат мясные, рыбные и овощные отвары, вода, соль, фруктовый сок.
Пища из желудка небольшими порциями продвигается в двенадцатиперстную кишку, куда поступают желчь, поджелудочный и кишечный соки. Скорость поступления пищи из желудка в нижележащие отделы неодинакова: жирная пища задерживается в желудке долго, молочная и содержащая углеводы переходит в кишечник быстро.
Поджелудочный сок - бесцветная жидкость щелочной реакции. Он содержит белковые ферменты трипсин и другие, которые расщепляют пептиды до аминокислот. Амилаза, мальтаза и лактаза действуют на углеводы, превращая их в глюкозу, лактозу и фруктозу. Липаза расщепляет жиры на глицерин и жирные кислоты. Продолжительность отделения поджелудочной железой сока, его количество и переваривающая сила зависят от характера пищи.
Всасывание
После механической и химической (ферментативной) переработки пищи продукты расщепления - аминокислоты, глюкоза, глицерин и жирные кислоты - всасываются в кровь и лимфу. Всасывание - сложный физиологический процесс, осуществляемый ворсинками тонкого отдела кишечника и идущий только в одном направлении - из кишечника в ворсинки. Эпителий стенок кишечника не просто осуществляет диффузию: он активно пропускает в полость ворсинки лишь некоторые вещества, например глюкозу, аминокислоты, глицерин; нерасщепленные жирные кислоты нерастворимы и всасываться ворсинками не могут. Большую роль при всасывании жиров играет желчь: жирные кислоты, соединяясь со щелочами и желчными кислотами, омыляются и образуют растворимые соли жирных кислот (мыла), которые легко проходят через стенки ворсинок. В дальнейшем их клетки из глицерина и жирных кислот синтезируют жир, свойственный человеческому организму. Капельки этого жира в отличие от глюкозы и аминокислот, поступающих в кровеносные сосуды, всасываются лимфатическими капиллярами ворсинки и разносятся лимфой.
Незначительное всасывание некоторых веществ начинается еще в желудке (сахара, растворенные соли, алкоголь, некоторые фармацевтические препараты). Пищеварение в основном заканчивается в тонком кишечнике; железы толстого кишечника выделяют преимущественно слизь. В толстом отделе кишечника в основном происходит всасывание воды (около 4 л за сутки), здесь формируются каловые массы. В этом отделе кишечника обитает огромное количество бактерий, при их участии расщепляется целлюлоза растительных клеток (клетчатка), которая проходит через весь пищеварительный тракт без изменения. Бактерии синтезируют некоторые витамины из группы В и витамин К, необходимые организму человека. Гнилостные бактерии толстых кишок вызывают гниение остатков белков с выделением ряда ядовитых для организма веществ. Их всасывание в кровь могло бы привести к отравлению, но в печени они обезвреживаются. В конечном отделе толстого кишечника - прямой кишке - каловые массы уплотняются и выводятся через заднепроходное отверстие.