Система травлення

На внутрішній поверхні кишечнику неозброєним оком можна побачити безліч складок. Розглядаючи їх у мікроскоп, ви побачите численні ворсинки, вкриті клітинами епітелію, які виробляють ферменти, слиз тощо. Придивившись до такої клітини, ви побачите на її мембрані безліч мікроворсинок. Ворсинки та слиз, збагачений ферментами, і є тим середовищем, де відбувається пристінкове травлення.

Саме до нього надходять молекули, які утворилися внаслідок порожнинного травлення. Між мікроворсинками і в плазматичній мембрані клітин епітелію містяться молекули ферментів. Потрапивши між мікроворсинками, невеликі молекули розщеплюються на ще дрібніші - такі, що можуть бути перенесені через мембрани клітин епітелію Так розпочинається процес всмоктування речовин.

Всмоктування речовин. Травлення в товстому кишечнику

Всмоктування речовин в тонкому  кишечнику. Поживні речовини надходять до кровоносних і лімфатичних капілярів через епітеліальну оболонку травного тракту. Здебільшого це відбувається в тонкому кишечнику, який пристосований до того, щоб всмоктування було якомога ефективнішим.

Зсередини кишечник вистелений слизовою оболонкою з величезною кількістю виростів: понад 2500 ворсинок міститься на кожному квадратному сантиметрі внутрішньої поверхні цього органа. Кожна клітина ворсинки утворює до 3000 мікроворсинок. Завдяки ворсинкам і мікроворсинкам внутрішня поверхня тонкого кишечнику перевищує за площею футбольне поле. Отже, для пристінкового травлення в організмі існує поверхня величезного розміру - через неї і всмоктуються речовини.

У порожнинах ворсинок (дивіться малюнок у підручнику) розміщуються кровоносні та лімфатичні капіляри, елементи гладенької м’язової тканини, нервові волокна. Ворсинки й мікроворсинки є основним "пристроєм", який забезпечує всмоктування поживних речовин.

Як відбувається всмоктування речовин? Існує два способи транспорту речовин через епітелій кишечнику: через щілини між клітинами й через самі епітеліальні клітини. У першому випадку транспорт відбувається шляхом дифузії. У такий спосіб надходять до внутрішнього середовища вода і деякі мінеральні солі й органічні сполуки.

Проте шляхом дифузії до внутрішнього середовища ворсинки потрапляє лише мала частка поживних речовин. Багатьом молекулам доводиться проникати всередину ворсинок крізь самі епітеліальні клітини. Перш за все, ці молекули мають подолати їх плазматичні мембрани. У цьому їм допомагають спеціальні молекули - переносники. Опинившись у клітині, молекули поживних речовин переміщуються в цитоплазмі до іншого боку клітини і через мембрану виходять у міжклітинну рідину. Подолання цих буєрів молекулами речовин, що всмоктуються, потребує зазвичай великих витрат енергії.

Що відбувається з речовинами, які  дісталися міжклітинної рідини ворсинки? Їх молекули спрямовуються в кровоносні або лімфатичні капіляри ворсинок. Безпосередньо до крові переходять розчинені у воді глюкоза, амінокислоти, солі мінеральних речовин. Продукти розщеплення жирів (гліцерин і жирні кислоти) надходять спочатку в лімфу, а з нею потрапляють до кровоносної системи.

Травлення в товстому кишечнику. Товстий кишечник людини завдовжки 1,2-1,5м, його діаметр сягає 9 см. Перетравлення їжі та її всмоктування в основному завершуються в тонкому кишечнику. Виняток становлять лише деякі речовини, наприклад целюлоза. Вона частково перетравлюється в товстому кишечнику численними молочнокислими бактеріями. Ці бактерії - мутуалісти синтезують корисні для людини речовини: деякі амінокислоти, вітамін К, вітаміни групи В, що надходять у кров і транспортуються до кожної клітини організму людини.

Травний сік, який продукують залози стінок товстої кишки, майже не містить ферментів. Основний його компонент - слиз, який діє на неперетравлені рештки, й вони стають подібними до мастила.

Чому рештки їжі в товстому кишечнику  ущільнюються? Саме в ньому відбувається інтенсивне всмоктування води в кровоносні судини. Унаслідок цього хімус, просуваючись поступово перетворюється на щільні калові маси. Калові маси можуть залишатися в товстому кишечнику до 36 годин, а потім переміщуються до прямої кишки. З прямої кишки вони виводяться назовні через анальний отвір, оточений сфінктером. Цей сфінктер, на відміну від тих, що розміщуються в стравоході та шлунку, скорочуються довільно. Це означає, що виділення калових мас людина контролює.

Печінка й підшлункова залоза

Печінка - найбільший із внутрішніх органів людини, її маса складає зазвичай 2-4% маси тіла. Печінка розташована з правого боку в черевній порожнині під діафрагмою. У неї заглиблений жовчний міхур, з’єднаний з дванадцятипалою кишкою жовчною протокою. Печінка складається з клітин гепатоцитів, зібраних у часточки діаметром 0,5-2 мм. Каркас, що утримує гепатоцити разом, утворений сполучною тканиною, її шаром оточений і весь орган. Печінка рясно пронизана лімфатичними судинами і нервами. Артеріальна кров, що постачає клітинам печінки кисень, надходить до неї печінковою артерією. Ще один канал надходження крові до печінки - це ворітна вена, у яку із системи кровообігу кишечнику потрапляє венозна кров, насичена поживними речовинами, що утворилися в кишечнику. І печінкова артерія, і ворітна вена в печінці розгалужуються, утворюючи власні мережі капілярів. Розгалуження ворітної вени називають ворітною системою печінки. Обидві мережі капілярів збираються до однієї вени, що впадає в нижню порожнисту вену.

Які функції виконує печінка? Її відносять до травних залоз, оскільки гепатоцити виробляють жовч. Вона утворюється безперервно і накопичується у жовчному міхурі. Надходження жовчі до дванадцятипалої кишки починається за 5-10 хвилин після вживання їжі і триває 6-8 годин. Жовч складається з води, жовчних кислот і жовчних пігментів, що надають їй жовто-зеленого кольору. Вона підсилює перистальтику кишечнику, сприяє виділенню соку з підшлункової залози, підвищує активність травних ферментів кишечнику, полегшує розщеплення жирів, подрібнюючи їх великі краплини.

Наступна функція печінки - бар’єрна. Річ у тім, що не всі речовини, які надійшли в кров по капілярах кишечнику, є корисними. Потрапивши з ворітної системи печінки до гепатоцитів, шкідливі речовини зазвичай знешкоджуються, а продукти їх розщеплення виводяться разом з жовчю в кишечник. У печінці також розщеплюються продукти розпаду зруйнованих еритроцитів, утворюючи жовчні пігменти.

Печінку невипадково називають "метаболічним котлом організму". До гепатоцитів потрапляє більша частина корисних речовин, що надійшли у ворітну систему. Вони беруть участь у метаболізмі, утворюючи речовини, необхідні для усього організму людини. Так, у гепатоцитах глюкоза перетворюється на запасний вуглевод глікоген, синтезується більшість білків крові тощо. Лише невелика частка корисних речовин венозної крові ворітної системи долає печінку без змін.

Печінка бере участь у кровотворенні, накопичуючи Ферум, який використовується для синтезу гемоглобіну. Печінка є одним з депо крові: у ній може міститися до 60% усього її об’єму в організмі.

Підшлункова залоза. Ця залоза розміщується за шлунком. Маса підшлункової залози становить близько 110 г. Вона є залозою змішаної секреції, оскільки містить клітини двох типів: одні виробляють компоненти травного соку, інші - гормони. Травний сік збирається в дрібні протоки, які зливаються в одну велику протоку. Вона відкривається у дванадцятипалу кишку. Вироблення травного соку підшлунковою залозою починається за кілька хвилин після прийняття їжі і, залежно від її складу, триває 6-14 годин. За добу в людини утворюється майже 1,5-2,0 л. підшлункового соку.

Основними компонентами підшлункового  соку є різні травні ферменти й  іони гідрокарбонату. Ферменти цього секрету настільки різноманітні, що під їх дією розщеплюються молекули майже всіх поживних речовин: і білків, і жирів, і вуглеводів. Іони гідрокарбонату нейтралізують у кишечнику соляну кислоту, яка потрапляє до нього зі шлунка в складі хімусу. Унаслідок цього травний сік у кишечнику стає слабо лужним. Саме в такому середовищі можуть працювати ферменти підшлункової залози.

І печінка, і підшлункова залоза гостро реагують на дію алкоголю й  шкідливих речовин, що потрапляють  до організму під час куріння. Під їх впливом гальмується виконання клітинами належних функцій. Наслідком можуть стати переродження клітин печінки й підшлункової залози, утворення в них злоякісних пухлин.

Регуляція травлення

Травлення - складний багатоступінчастий процес, який здійснюється завдяки злагодженій роботі органів травної системи. Кожний з етапів травлення автоматично йде слідом за попереднім, і в кожному з них одночасно бере участь багато органів. Які системи регулюють роботу органів травлення, керують послідовністю їх включення в процеси обробки і перетравлення їжі?

Регуляція слиновиділення. Пригадаймо: слина в невеликій кількості надходить у ротову порожнину безперервно. Проте як тільки шматочок їжі опиняється в роті, слини стає більше. Слиновиділення посилюється мимовільно: його спричиняє саме надходження їжі. У тканинах ротової порожнини містяться "датчики" - закінчення нейронів, здатні розпізнавати дотик, температуру, хімічний склад їжі. Нервові імпульси, що в них виникають, прямують по нейронах до центру слиновиділення, розташованого в головному мозку. А звідти по ефекторних нейронах передаються в слинні залози, що у відповідь декретують більше слини. Таке збільшення слиновиділення є безумовними рефлексом.

Проте "текти слинки" можуть і від запаху смачної їжі, яка готується. Це прояв умовного рефлексу на подразник - запах, що зазвичай передував або збігався в часі з прийомом їжі. Крім запаху, до умовних подразників, які "вмикають" центр слиновиділення, належать і вигляд їжі, і навіть дзвін посуду.

Регуляція ковтання. Як тільки подрібнена і змочена їжа досягає кореня язика, починають діяти ковтальні м’язи язика, глотки, верхньої частини стравоходу. Наслідком їх дій є ковтання й згинання надгортанного хряща, що запобігає надходження їжі в дихальне горло.

Ковтання є складним процесом, у  якому беруть участь декілька м’язів. Що забезпечує їх злагоджені дії?

Команди, тобто нервові імпульси, у відповідь на які ковтальні  м’язи скорочуються, надходять до всіх ковтальних м’язів по ефекторних нейронах від центру ковтання в головному  мозку. А він починає керувати м’язами, отримавши сигнали від рецепторних нейронів, закінчення яких розміщуються в корені язика і реагують на зустріч з харчовою грудкою.

У момент ковтання дихання припиняється. Як відбувається координація дихання і ковтання? Річ у тому, що центр ковтання пов'язаний з центром дихання. Як тільки нервові імпульси по рецепторному нейрону надходять до центру ковтання, сигнал передається і в центр дихання - дихальні рухи на мить затримуються. Слід пам’ятати: якщо одночасно їсти й розмовляти, взаємодія між ковтальним і дихальним центрами порушується, їжа може потрапити "не в те горло" - ви поперхнетеся.

Нервова система керує і скорочення м’язів стравоходу під час просування їжі до шлунка. "Запускають" рефлекс нейрони, нервові закінчення яких розташовані у стінці стравоходу. Для них подразником є розширення стінки стравоходу під дією харчової грудки. Сигнали по цих нейронах прямують у нервові центри головного мозку, а звідти по ефекторних нейронах команди передаються на гладенькі м'язи стравоходу, примушуючи їх скорочуватися.

Крім того, у травний тракт "вбудована" система саморегуляції скорочення м'язів. Це нейрони, розташовані між гладенькими м'язами в його стінці. У відповідь на розтягування стінки тракту в них також виникають нервові імпульси, що передаються на гладенькі м'язи, спричиняючи їх скорочення.

Регуляція травлення в шлунку й кишечнику. У керуванні процесами вироблення травних соків беруть участь і нервова, і гуморальна системи регуляції.

Лише їжа подразнює закінчення рецепторних нейронів у ротовій  порожнині, сигнали про це надходять  до центру головного мозку, який керує секрецією шлункового соку. Його вироблення клітинами шлунку починається за командами цього центру. Секрецію шлункового соку обумовлюють й інші сигнали (запах, вигляд їжі тощо).

Отже, їжа ще не встигла перетворитися  на харчову грудку або навіть потрапити до рота, а клітини шлунку вже декретують шлунковий сік. Завдяки його завчасному виробленню шлунок готується до травлення, тому розщеплення речовин їжі починається, лише вона надходить до шлунка.

Виділення шлункового соку регулюється  також і нейронами, які розміщені в стінці шлунка. Коли стінка розтягується, ці нейрони подразнюються, і нервові імпульси прямують безпосередньо до клітин, що виділяють шлунковий сік.

Секреція шлункового соку регулюється  в нервово-гуморальний спосіб. Речовини їжі спричиняють хімічні подразнення нервових закінчень, що містяться в стінці шлунка. У відповідь на них певні залозисті клітини стінки шлунка рефлекторно виділяють гормон гастрин. Так до справи стає гормональний чинник: гастрин з кров’ю по капілярах шлунка досягає тих його залозистих клітин, які виробляють шлунковий сік. Під дією гастрину ці клітини збільшують секрецію шлункового соку.

Кишковий сік виробляється під час надходження кислого хімусу зі шлунка до дванадцятипалої кишки. Її клітини починають виділяти два гормони: секретин і холецистокинін, що діють на підшлункову залозу. Вона відповідає на їх впливи, синтезуючи підшлунковий сік. Мішенню секретину і холецистокиніну є також печінка і жовчний міхур. Секретин активує вироблення жовчі, а холецистокинін примушує скорочуватися стінки жовчного міхура. Як наслідок - у дванадцятипалу кишку викидається порція жовчі.

Робота м’язів стінки шлунка, що спричиняє перемішування їжі та її просування в кишечник, також регулюється рефлекторно. Цю реакцію "запускають" механічні подразнення нервових закінчень у стінці шлунка. Перистальтика кишечнику регулюється так сам, як і перистальтика шлунка і стравоходу.

Отже, робота системи травлення постійно перебуває під контролем нервової і гуморальної систем регуляції. Нервова регуляція здійснюється за рахунок рефлексів за участю головного та спинного мозку. Регулюють діяльність системи травлення і її власні нервові сплетіння, що розташовані між шарами м’язів у стінках шлунка і кишечнику.