Gastrointestinal fizyoloji - Gastrointestinal physiology

Gastrointestinal fizyoloji , gastrointestinal (GI) sistemin fiziksel işlevini ele alan insan fizyolojisinin dalıdır . GI yolunun işlevi, yutulan gıdayı mekanik ve kimyasal yollarla işlemek, besinleri çıkarmak ve atık ürünleri dışarı atmaktır. GI yolu, ağızdan anüse uzanan beslenme kanalının yanı sıra sindirime yardımcı olan ilgili bezler, kimyasallar, hormonlar ve enzimlerden oluşur. GI yolunda meydana gelen ana süreçler şunlardır: hareketlilik, salgı, düzenleme, sindirim ve dolaşım. Bu süreçlerin doğru işlevi ve koordinasyonu, besinlerin etkili bir şekilde sindirilmesini ve alımını sağlayarak sağlığın korunması için hayati önem taşır.

Hareketlilik

Gastrointestinal sistem , boşluk bağlantılarıyla birbirine bağlanan düz kas alt birimlerini kullanarak hareketlilik oluşturur . Bu alt birimler, bir tonik veya aşamalı bir şekilde kendiliğinden ateşlenir. Tonik kasılmalar, bir seferde birkaç dakikadan saatlere kadar sürdürülen kasılmalardır. Bunlar ön midede olduğu gibi kanalın sfinkterlerinde de meydana gelir. Fazik kasılmalar olarak adlandırılan diğer kasılmalar, arka mide ve ince bağırsakta meydana gelen kısa süreli gevşeme ve kasılmalardan oluşur ve muskularis eksterna tarafından gerçekleştirilir .

Motilite aşırı aktif olabilir (hipermotilite), ishal veya kusmaya yol açabilir veya yetersiz aktivite (hipomotilite) olabilir ve kabızlığa veya kusmaya yol açabilir; ya karın ağrısına neden olabilir.

Uyarım

Bu kasılmaların uyarılması muhtemelen Cajal'ın interstisyel hücreleri olarak adlandırılan değiştirilmiş düz kas hücrelerinden kaynaklanmaktadır . Bu hücreler , düz kas hücrelerinde aksiyon potansiyellerine neden olabilen kendiliğinden yavaş dalga potansiyel döngülerine neden olur . Boşluk bağlantıları yoluyla kasılabilen düz kas ile ilişkilidirler. Bu yavaş dalga potansiyelleri, aksiyon potansiyelinin oluşması için bir eşik seviyesine ulaşmalıdır, bunun üzerine düz kas üzerindeki Ca2 + kanalları açılır ve bir aksiyon potansiyeli oluşur. Kasılma, hücreye ne kadar Ca2 + girdiğine bağlı olarak derecelendirilirken , yavaş dalganın süresi ne kadar uzun olursa, o kadar fazla aksiyon potansiyeli oluşur. Bu da düz kastan daha fazla kasılma kuvveti ile sonuçlanır. Yavaş dalgaların hem genliği hem de süresi, nörotransmiterlerin , hormonların veya diğer parakrin sinyallerinin varlığına bağlı olarak değiştirilebilir . Dakikadaki yavaş dalga potansiyellerinin sayısı, sindirim sistemindeki konuma göre değişir. Bu sayı midede 3 dalga / dk ile bağırsaklarda 12 dalga / dk arasında değişmektedir.

Kasılma modelleri

Bir bütün olarak GI kasılma kalıpları iki farklı modele ayrılabilir: peristalsis ve segmentasyon . Öğünler arasında meydana gelen göç eden motor kompleksi , gevşemeyle başlayan farklı evrelerde bir dizi peristaltik dalga döngüsüdür ve bunu takiben artan bir aktivite seviyesi, 5-15 dakika süren en yüksek peristaltik aktivite seviyesine kadar yükselir. Bu döngü her 1,5-2 saatte bir tekrar eder, ancak gıda alımı nedeniyle kesintiye uğrar. Bu sürecin rolü, fazla bakteri ve yiyeceği sindirim sisteminden temizlemektir.

Peristalsis

Peristalsis animasyonu

Peristalsis, yemek sırasında ve hemen sonrasında ortaya çıkan kalıplardan biridir. Kasılmalar, GI kanalının kısa uzunluklarında bir bölümden diğerine giden dalga modellerinde meydana gelir. Kasılmalar, doğrudan sistemdeki yiyecek bolusunun arkasında meydana gelir ve onu anüse doğru düz kasın bir sonraki gevşemiş bölümüne doğru zorlar. Bu gevşemiş bölüm daha sonra kasılır ve bolusun saniyede 2–25 cm arasında yumuşak ileri hareketini oluşturur. Bu kasılma modeli, uygun düzenleme için hormonlara, parakrin sinyallere ve otonom sinir sistemine bağlıdır .

Segmentasyon

Segmentasyon, bağırsak boyunca parçalı veya rastgele desenlerde kısa uzunluklarda bir yemek sırasında ve sonrasında da meydana gelir. Bu işlem, uzunlamasına kasların gevşemesi ile gerçekleştirilirken, dairesel kaslar değişen bölümlerde kasılır ve böylece yiyecekleri karıştırır. Bu karıştırma, gıda ve sindirim enzimlerinin muntazam bir bileşimi korumasına ve ayrıca uygun emilim için epitel ile teması sağlamasına izin verir .

Salgı

Her gün yedi litre sıvı sindirim sistemi tarafından salgılanır. Bu sıvı dört ana bileşenden oluşur: iyonlar, sindirim enzimleri, mukus ve safra. Bu sıvıların yaklaşık yarısı, sindirim sisteminin yardımcı organlarını ve bezlerini oluşturan tükrük bezleri, pankreas ve karaciğer tarafından salgılanır. Sıvının geri kalanı GI epitel hücreleri tarafından salgılanır.

İyonlar

Salgılanan sıvıların en büyük bileşeni, önce salgılanan ve daha sonra kanal boyunca yeniden emilen iyonlar ve sudur. Salgılanan iyonlar başlıca H + , K + , Cl - , HCO 3 - ve Na + içerir . Su, bu iyonların hareketini takip eder. GI yolu, bu iyon pompalamasını, aktif taşıma , kolaylaştırılmış difüzyon ve açık kanal iyon hareketi yapabilen bir protein sistemi kullanarak gerçekleştirir . Bu proteinlerin epitelin apikal ve bazolateral taraflarında düzenlenmesi, kanaldaki iyonların ve suyun net hareketini belirler.

H + ve Cı - tarafından salgılanan parietal hücreler içine lümen 1. H, düşük bir pH değerine sahip asitli koşulları oluşturmak mide + K ile değiştirilmesi suretiyle mide pompalanır + . Bu süreç aynı zamanda bir enerji kaynağı olarak ATP'yi gerektirir; ancak, Cl - daha sonra H + ' daki pozitif yükü açık bir apikal kanal proteini yoluyla takip eder.

HCO 3 - salgılama , ince bağırsaktaki duodenuma giden asit salgılarını nötralize etmek için gerçekleşir . HCO çoğu 3 - pankreatik gelen asinar hücreleri NaHCO şeklinde 3 bir sulu çözelti içinde. Bu, kanalda bulunan hem HCO 3 - hem de Na + ' nın yüksek konsantrasyonunun suyun izlediği bir ozmotik gradyan oluşturmasının sonucudur .

Sindirim enzimleri

GI yolunun ikinci hayati salgısı, ağız, mide ve bağırsakta salgılanan sindirim enzimleridir. Bu enzimlerin bir kısmı yardımcı sindirim organları tarafından salgılanırken, diğerleri mide ve bağırsak epitel hücreleri tarafından salgılanır. Bu enzimlerin bir kısmı GI kanalının duvarında gömülü kalırken, diğerleri inaktif bir proenzim formunda salgılanır . Bu proenzimler kanalın lümenine ulaştığında, belirli bir proenzime özgü bir faktör onu etkinleştirecektir. Bunun en önemli örneği , midede baş hücreler tarafından salgılanan pepsindir . Pepsin salgılanmış haliyle inaktiftir ( pepsinojen ). Bununla birlikte, mide lümenine ulaştığında, yüksek H + konsantrasyonu ile pepsin içinde aktive olur ve sindirim için hayati bir enzim haline gelir. Enzimlerin salınımı nöral, hormonal veya parakrin sinyallerle düzenlenir. Bununla birlikte, genel olarak parasempatik uyarı, tüm sindirim enzimlerinin salgılanmasını artırır.

Mukus

Mukus mide ve bağırsakta salınır ve kanalın iç mukozasını kayganlaştırmaya ve korumaya hizmet eder. Müsin adı verilen özel bir glikoprotein ailesinden oluşur ve genellikle çok viskozdur. Mukus, midede mukus hücreleri ve bağırsaklardaki goblet hücreleri olarak adlandırılan iki tür özel hücre tarafından yapılır . Mukus salımının artması sinyalleri arasında parasempatik innervasyon, bağışıklık sistemi tepkisi ve enterik sinir sistemi habercileri bulunur.

Safra

Safra, ortak safra kanalı yoluyla ince bağırsağın oniki parmak bağırsağına salgılanır . Karaciğer hücrelerinde üretilir ve yemek sırasında salınana kadar safra kesesinde depolanır. Safra üç elementten oluşur: safra tuzları , bilirubin ve kolesterol. Bilirubin, hemoglobinin parçalanmasının atık bir ürünüdür. Mevcut kolesterol dışkı ile salgılanır. Safra tuzu bileşeni, amfoterik yapısı nedeniyle su ile bir emülsiyon oluşturmasına yardımcı olarak yağ emilimini kolaylaştıran aktif enzimatik olmayan bir maddedir . Bu tuzlar, bir amino asit ile birleştirilmiş safra asitlerinden hepatositlerde oluşturulur . İlaç bozunmasının atık ürünleri gibi diğer bileşikler de safrada mevcuttur.

Yönetmelik

Sindirim sistemi, düzgün işlev için hayati önem taşıyan karmaşık bir hareketlilik ve salgı düzenleme sistemine sahiptir. Bu görev, merkezi sinir sisteminden (CNS) gelen uzun refleksler , enterik sinir sisteminden (ENS) kısa refleksler ve birbirleriyle uyum içinde çalışan GI peptidlerinden gelen refleksler sistemi aracılığıyla gerçekleştirilir .

Uzun refleksler

Sindirim sistemine uzun refleksler, beyne bilgi gönderen, sinyali entegre eden ve ardından sindirim sistemine mesajlar gönderen bir duyu nöronunu içerir. Bazı durumlarda, duyusal bilgi GI yolunun kendisinden gelirken; diğerlerinde, bilgi GI yolu dışındaki kaynaklardan alınır. İkinci durum ortaya çıktığında, bu reflekslere ileri besleme refleksleri denir. Bu tür refleks, gıdaya verilen reaksiyonları veya GI sistemindeki tehlike tetikleyici etkileri içerir. Duygusal tepkiler ayrıca midede sinirli hissettiği kelebekler gibi GI tepkisini tetikleyebilir. GI kanalının ileri besleme ve duygusal refleksleri, sefalik refleksler olarak kabul edilir .

Kısa refleksler

Sindirim sisteminin kontrolü, hareketliliği, salgılanmayı ve büyümeyi düzenlemeye yardımcı olabilecek bir sindirim beyni olarak düşünülebilecek ENS tarafından da sağlanır. Sindirim sisteminden gelen duyusal bilgiler, tek başına enterik sistem tarafından alınabilir, entegre edilebilir ve harekete geçirilebilir. Bu meydana geldiğinde, refleks kısa refleks olarak adlandırılır. Bu birkaç durumda söz konusu olabilse de, ENS CNS ile birlikte de çalışabilir; iç organlardan vagal afferentler medulla tarafından alınır, efferentler vagus sinirinden etkilenir . Bu meydana geldiğinde refleks vagovagal refleks olarak adlandırılır . Kimsedeki, miyenterik pleksus ve submukozal pleksus , barsak duvarında yer alan ve bağırsak ya da CNS lümeninden duyu sinyalleri alırlar.

Gastrointestinal peptitler

Daha fazla bilgi için bkz. Gastrointestinal hormon

GI peptitleri, GI hücrelerinin kendileri tarafından kana salınan sinyal molekülleridir. Beyin, sindirim yardımcı organları ve GI sistemi dahil olmak üzere çeşitli dokular üzerinde etki ederler. Etkiler, hareketlilik ve salgılama üzerindeki uyarıcı veya inhibe edici etkilerden beyne etki ederken tokluk veya açlık duygularına kadar değişir. Bu hormonlar, gastrin ve sekretin aileleri olmak üzere üç ana kategoriye ayrılır ve üçüncüsü, diğer iki ailenin aksine diğer tüm hormonlardan oluşur. GI peptidleri hakkında daha fazla bilgi aşağıdaki tabloda özetlenmiştir.

Genel GI peptid bilgisi
Gizleyen Hedef Endokrin sekresyonu üzerindeki etkiler Ekzokrin sekresyon üzerindeki etkiler Hareketlilik üzerindeki etkiler Diğer etkiler Serbest bırakma için uyarıcı
Gastrin Midede G Hücreleri ECL hücreleri; paryetal hücreler Yok Asit sekresyonunu artırır, mukus gelişimini artırır Mide kasılmasını uyarır Yok Lümen içindeki peptitler ve amino asitler; sinir reflekslerinde gastrin salgılayan peptid ve ACh
Kolesistokinin (CCK) İnce bağırsağın endokrin I hücreleri; beyin ve bağırsak nöronları Safra kesesi, pankreas, mide düz kasları Yok Pankreas enzimini ve HCO3 sekresyonunu uyarır Safra kesesi kasılmasını uyarır; mide boşalmasını engeller Tokluk Yağ asitleri ve bazı amino asitler
Sekreter İnce bağırsağın endokrin S hücreleri Pankreas, mide Yok Pankreas ve hepatik HCO3 sekresyonunu uyarır; asit salgılanmasını engeller; pankreas büyümesi Safra kesesi kasılmasını uyarır; Mide boşalmasını engeller Yok İnce bağırsakta asit
Mide inhibitörü Peptid İnce bağırsağın endokrin K hücreleri Pankreasın beta hücreleri Pankreas insülin salınımını uyarır Asit salgılanmasını engeller Yok Tokluk ve lipid metabolizması İnce bağırsakta glikoz, yağ asidi ve amino asitler
Motilin İnce bağırsakta endokrin M hücreleri Düz mide ve duodenum kası Yok Yok Göç eden motor kompleksini uyarır Beyindeki eylem, göçmen motor kompleksini uyarır Oruç: sinirsel uyaranla her 1,5-2 saatte bir döngüsel salınım
Glukagon benzeri peptid-1 İnce bağırsakta endokrin hücreler Endokrin pankreas İnsülin salınımını uyarır; glukagon salınımını engeller Muhtemelen asit sekresyonunu engeller Mide boşalmasını yavaşlatır Tokluk; çeşitli CNS işlevleri Yağ ve karbonhidratlardan oluşan karışık yemekler

Sindirim

Splanchnic dolaşım

Dış bağlantılar

Notlar ve referanslar