生理學(xué):第一節(jié)　概述

人的消化器官由長約8-10m的消化道及與其相連的許多大、小消化腺組成。消化器官的主要生理功能是對食物進(jìn)行消化和吸收，從而為機(jī)體新陳代謝提供了必不可少的物質(zhì)和能量來源。

消化是食物在消化道內(nèi)被分解為小分子的過程。消化的方式有兩種。一種是通過消化道肌肉的舒縮活動，將食物磨粹，并使之與消化液充分混合，以及將食物不斷地向消化道的遠(yuǎn)端推送；這種方式稱機(jī)械消化。另一種消化方式是通過消化腺分泌的消化液完成的。消化液中含在各種消化酶，能分別分解蛋白質(zhì)、脂肪和糖類等物質(zhì)，使之成為小分子物質(zhì)（表6-1)；這種消化方式稱化學(xué)性消化。正常情況下，這兩種方式的消化作用是同時(shí)進(jìn)行，互相配合的。食物經(jīng)過消化后，透過消化道的粘膜，進(jìn)入血液和淋巴循環(huán)的過程，稱為吸收。消化和吸收是兩個(gè)相輔相成、緊密聯(lián)系的過程。不能被消化和吸收的食物殘?jiān)�，最后以糞的形式排出體外。

表6-1 消化液的成分及其作用

一、消化道平滑肌的特性

在整個(gè)消化道中，除口、咽、食管上端和肛門外括約肌是骨骼肌外，其余部分是都是由平滑肌組成的。消化道通過這些肌肉的舒縮活動，完成對食物的機(jī)械性消化，并推動食物的前進(jìn)；消化道的運(yùn)動對于食物的化學(xué)性消化和吸收，也有促進(jìn)作用。

（一)消化道平滑肌的一般特性

消化道平滑肌具有肌組織的共同特性，如興奮、自律性、傳導(dǎo)性和收縮性，但這些特性的表現(xiàn)均有其自己的特點(diǎn)。

1．消化道平滑肌的興奮較骨骼肌為低。收縮的潛伏期、收縮期和舒張期所占的時(shí)間比骨骼肌的長得多，而且變異很大。

2．消化道平滑肌在離體后，置于適宜的環(huán)境內(nèi)，仍能進(jìn)行良好的節(jié)律性運(yùn)動，但其收縮很緩慢，節(jié)律性遠(yuǎn)不如心肌規(guī)則。

3．消化道平滑肌經(jīng)常保持在一種微弱的持續(xù)收縮狀態(tài)，即具有一定的緊張性。消化道各部分，如胃、腸等之所以能保持一定的形狀和位置，同平滑肌的緊張性在重要的關(guān)系；緊張性還使消化道的管腔內(nèi)經(jīng)常保持著一定的基礎(chǔ)壓力；平滑肌的各種收縮活動也就是在緊張性基礎(chǔ)上發(fā)生的。

4．消化道平滑肌能適應(yīng)實(shí)際的需要而作很很大的伸展。作為中空的容納器官來說，這一特性具有重要生理意義。它的消化道有可能容納好幾倍于自己原初體積的食物。

5．消化道平滑肌對電刺激較不敏感，但對于牽張、溫度和化學(xué)刺激則特別敏感，輕微的刺激�？梢�起強(qiáng)烈的收縮。消化道平滑肌的這一特性是與它所處的生理環(huán)境分不開的，消化道內(nèi)容物對平滑肌的牽張、溫度和化學(xué)刺激是引起內(nèi)容物推進(jìn)或排空的自然刺激因素。

（二)消化道平滑肌的電生理特性

消化道平滑肌電活動的形式要比骨骼肌復(fù)雜得多，其電生理變化大致可分為三種，即靜息膜電位、慢波電位和動作電位。

1．靜息膜電位消化道平滑肌的靜息膜電位很不穩(wěn)定，波動較大，其實(shí)測值為-60—-50Mv，靜息電位主要由K⁺的平衡電位形成，但Na⁺、CI^-、Ca²⁺以及生電性鈉泵活動也參與了靜息膜電位的產(chǎn)生。

2．慢波電位消化道的平滑肌細(xì)胞可產(chǎn)生節(jié)律性的自發(fā)性去極化；以靜息膜電位為基礎(chǔ)的這種周期性波動，由于其發(fā)生頻率較慢而被稱為慢波電位，又稱基本電節(jié)律（basal electric rhythm,BER)。消化道不部位的慢波頻率不同，在人類，胃的慢波頻率為3次/min，十二指腸為12次/min，回腸末端為8-9次/min。慢波的波幅約為10-15mV，持續(xù)時(shí)間由數(shù)秒至十幾秒。

用細(xì)胞內(nèi)微電極記錄時(shí)，慢波多表現(xiàn)為單向波，包括初期的快速去極化和緩慢的復(fù)極化平臺。關(guān)于慢波產(chǎn)生的離子基礎(chǔ)尚未完全清楚。目前認(rèn)為，它的產(chǎn)生可能與細(xì)胞膜上生電性鈉泵的活動具有波動性有關(guān)，當(dāng)鈉泵的活動暫時(shí)受抑制時(shí)，膜便發(fā)生去極化；當(dāng)鈉泵活動恢復(fù)時(shí)，膜的極化加強(qiáng)，膜電位便又回到原來的水平。實(shí)驗(yàn)證明，用抑制鈉泵的藥物哇巴因后，胃腸平滑肌的慢波電位消失。

在通常情況下，慢波起源于消化道的縱行肌，以電緊張形式擴(kuò)布到環(huán)行肌。由于切斷支配胃腸的神經(jīng)，或用藥物阻斷神經(jīng)沖動后，慢波電位仍然存在，表明它的產(chǎn)生可能是肌源性的。慢波本身不引起肌肉收縮，便它可以反映平滑肌興奮性的周期變化。慢波可使靜息膜電位接近于產(chǎn)生動作電位的閾電位，一旦達(dá)到閾電位，膜上的電壓依從性離子通道便開放而產(chǎn)生動作電位。

3．動作電位平滑肌的動作電位與神經(jīng)和骨骼肌的動作電位的區(qū)別在于：①鋒電位上升慢，持續(xù)時(shí)間長；②平滑肌的動作電位不受鈉通道阻斷劑的影響，但可被Ca²⁺通道阻斷劑所阻斷，這表明它的產(chǎn)生主要依賴Ca^{2gydjdsj.org.cn/pharm/+}的內(nèi)流；③不滑肌動作電位的復(fù)極化與骨骼肌相同，都是通過K⁺的外流，所不同的是，不滑肌K⁺的外向電流與Ca²⁺的內(nèi)向電流在時(shí)間過程上幾乎相同，因此，鋒電位的幅度低，而且大小不等。

由于平滑肌動作電位發(fā)生時(shí)Ca²內(nèi)流的速度已足以引起平滑肌的收縮，因此，鋒電位與收縮之間存在很好的相關(guān)性，每個(gè)慢波上所出現(xiàn)鋒電位的數(shù)目，可作為收縮力大小的指標(biāo)。

慢波、動作電位和肌肉收縮的關(guān)系可簡要?dú)w納為：平滑肌的收縮是繼動作電位之后產(chǎn)生的，而動作電位則是在慢波去極化的基礎(chǔ)上發(fā)生的。因此，慢波電位本身雖不能引起平滑肌的收縮，但卻被認(rèn)為是不滑肌的起步電位，是平滑肌收縮節(jié)律的控制波，它決定蠕動的方向、節(jié)律和速度（圖6-1)。

圖6-1 消化道不滑肌的電活動

下面的曲線為細(xì)胞內(nèi)電極記錄的基本電節(jié)律，

在第二和第三個(gè)波的支極化期，出現(xiàn)數(shù)目不同的動作電位；

上面的曲線為肌肉收縮，收縮波只出現(xiàn)在動作電位時(shí)，

動作電位數(shù)目越多，收縮的幅度也越大T：張力 IP：細(xì)胞內(nèi)電位

二、消化腺的分泌功能

人每日由各種消化腺分泌的消化液總量達(dá)6-8L（表6-1)。消化液主要由有機(jī)物、離子和水組成。消化液的主要功能為：①稀釋食物，使之與血漿的滲透壓相等，以利于吸收；②改變消化腔內(nèi)的pH，使之適應(yīng)于消化酶活性的需要；③水解復(fù)雜的食物成分，使之便于吸收；④通過分泌粘液、抗體和大量液體，保護(hù)消化道粘膜，防止物理性和化學(xué)性的損傷。

分泌過程是由腺細(xì)胞主動活動的過程，它包括由血液內(nèi)攝取原料、在細(xì)胞內(nèi)合成分泌物，以及將分泌物由細(xì)胞內(nèi)排出等一連串的復(fù)雜活動。對消化腺分泌細(xì)胞的刺激-分泌耦聯(lián)的研究表明，腺細(xì)胞膜上往往存在著多種受體，不同的刺激物與相應(yīng)的受體結(jié)合，可引起細(xì)胞內(nèi)一系列的生化反應(yīng)，最終導(dǎo)致分泌物的釋放（圖6-2)。

圖6-2 胰腺分泌細(xì)胞內(nèi)的兩種介導(dǎo)機(jī)制

三、胃腸的神經(jīng)支配及其作用

神經(jīng)系統(tǒng)對胃腸功能的調(diào)節(jié)較為復(fù)雜，它通過植物性神經(jīng)和胃腸的內(nèi)在神經(jīng)兩個(gè)系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一而完成的（圖6-3)。

圖6-3 消化系統(tǒng)的局部和中樞性反射通路

胃腸的內(nèi)在神經(jīng)是由存在于食管至肛門的管壁內(nèi)的兩種神經(jīng)叢組成的。一種是位于胃腸壁粘膜下神經(jīng)叢（Meissner神經(jīng)叢)；另一種是位于環(huán)行肌與縱行肌層之間的肌間神經(jīng)叢（或稱Auerbach神經(jīng)叢)。內(nèi)在神經(jīng)叢包含無數(shù)的神經(jīng)元和神經(jīng)纖維，據(jù)估計(jì)，內(nèi)在神經(jīng)叢中約有10⁸個(gè)神經(jīng)元，包括感覺神經(jīng)元、中間神經(jīng)元和運(yùn)動神經(jīng)元。內(nèi)在神經(jīng)叢的神經(jīng)纖維（包括進(jìn)入消化管壁的交感和副交感纖維)則把胃腸壁的各種感受器及效應(yīng)細(xì)胞與神經(jīng)元互相連接，起著傳遞感覺信息、調(diào)節(jié)運(yùn)動神經(jīng)元的活動和啟動、維持或抑制效應(yīng)系統(tǒng)的作用。目前認(rèn)為，消化管壁內(nèi)的神經(jīng)叢構(gòu)成了一個(gè)完整的、相對獨(dú)立的整合系統(tǒng)，在胃腸活動的調(diào)節(jié)中具有十分重要的作用。

支配胃腸的自主神經(jīng)被稱為外來神經(jīng)，包括交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)。交感神經(jīng)從脊髓胸腰段側(cè)角發(fā)出，經(jīng)過腹腔神經(jīng)節(jié)、腸系膜神經(jīng)節(jié)或腥下神經(jīng)節(jié)，更換神經(jīng)元后，節(jié)后纖維分布到胃腸各部分，主要通過三種途徑影響胃腸活動：①終止于內(nèi)在神經(jīng)元的腎上腺素能纖維；②分布于某些肌束的腎上腺素能纖維；③分布至血管平滑肌的腎上腺素血管纖維。由交感神經(jīng)節(jié)后纖維釋放至內(nèi)在神經(jīng)元表面的去甲腎上腺素，可抑制神經(jīng)元的興奮活動，從而抑制其向前傳導(dǎo)的活動。這樣，由交感神經(jīng)發(fā)放的沖動，可抑制通過內(nèi)在神經(jīng)叢或迷走神經(jīng)傳遞的反射。

圖6－4　胃腸膽堿能、腎上腺素能及肽能神經(jīng)的支配及作用模式圖

I：抑制 E：興奮 CNS：中樞神經(jīng)系統(tǒng)

——：膽堿能神經(jīng)質(zhì) ----：腎上腺素能神經(jīng)　+++肽能神經(jīng)

副交感神經(jīng)通過迷走神經(jīng)和盆神經(jīng)支配胃腸。到達(dá)胃腸的纖維都是節(jié)前纖維，它們終止于內(nèi)在神經(jīng)叢的神經(jīng)元上。內(nèi)在神經(jīng)叢的多數(shù)副交感纖維是興奮性膽堿能纖維，少數(shù)是抑制性纖維；而在這些抑制性纖維中，多數(shù)既不是膽堿能，也不是腎上腺素能纖維，它們的末梢釋放的遞質(zhì)可能是肽類物質(zhì)，因而被稱為肽能神經(jīng)（圖6-4)。由肽能神經(jīng)末梢釋放的遞質(zhì)不是單一的肽，而可能是不同的肽，如血管活性肽（VIP)、P物質(zhì)、腦啡肽和生長抑素等。目前認(rèn)為，胃的容受性舒張、機(jī)械刺激引起的小腸充血等，均為神經(jīng)興奮釋放VIP所致，VIP能神經(jīng)的作用主要是舒張平滑肌、舒張血管和加強(qiáng)小腸、胰腺的分泌活動（圖6-5)。

圖6-5 血管活性腸肽（VIP)能神經(jīng)支配的設(shè)想圖

四、胃腸激素

在胃腸的粘膜層內(nèi)， 不僅存在多種外分泌腺體，還含有十種內(nèi)分泌細(xì)胞，這些細(xì)胞分泌的激素統(tǒng)稱為胃腸激素（gastrointestinal hormone)。胃腸激素在化學(xué)結(jié)構(gòu)上都是由氨基酸殘基組成的肽類，分子量大多數(shù)在5000以內(nèi)。

（一)胃腸內(nèi)分泌細(xì)胞的形態(tài)及分布

用細(xì)胞免疫細(xì)胞化學(xué)的方法已經(jīng)證明，從胃到大腸的粘膜層內(nèi)，存在有40多種內(nèi)分泌細(xì)胞，它們分散地分布在胃腸粘膜的跑非內(nèi)分泌細(xì)胞之間。由于胃腸粘膜的面積巨大，胃腸內(nèi)分泌細(xì)胞的總數(shù)很大有大，大大地超過了體內(nèi)所有內(nèi)分泌腺的總和。因此，消化道已不僅僅是人體內(nèi)的消化器官，它也是體內(nèi)最大最復(fù)雜的內(nèi)分泌器官（表6-2)。

胃腸內(nèi)分泌細(xì)gydjdsj.org.cn/jianyan/胞在形成上有兩個(gè)明顯的特點(diǎn)，一是細(xì)胞內(nèi)的分泌顆粒均分布在核和基底之間，故屬于基底顆粒細(xì)胞。不同的內(nèi)分泌細(xì)胞的分泌顆粒大小、形狀和密度均不同。胃腸內(nèi)分泌細(xì)胞的另一特點(diǎn)是，大部分細(xì)胞呈錐形，其頂端有絨毛突起，伸入胃腸腔內(nèi)（圖6-6)，微絨毛可直接感受胃腸內(nèi)食物成分和pH的一刺激而引起細(xì)胞的分泌活動。只有少數(shù)胃腸內(nèi)分泌細(xì)胞無微絨毛，它們與胃腸腔無直接接觸，它們的分泌可由神經(jīng)興奮或局部內(nèi)環(huán)境的變化而引起，而與胃腸腔內(nèi)的食物成分無關(guān)。這兩種類型的細(xì)胞，前者被稱為開放型細(xì)胞，后者為閉合型細(xì)胞。

表6-2 主要胃腸內(nèi)分泌細(xì)胞的名稱、分布和分泌產(chǎn)物

圖6-6 胃竇粘膜內(nèi)的G細(xì)胞（開放型細(xì)胞)示細(xì)胞頂端的絨毛

胃腸內(nèi)分泌細(xì)胞在生物化學(xué)方面都具有攝取胺前體，進(jìn)行脫羥而產(chǎn)生肽類或活性胺的能力。具有這種能力的細(xì)胞統(tǒng)稱為APUD(amine precursor uptake and decarboxy-lation)細(xì)胞。除胃腸和胰腺的內(nèi)分泌細(xì)胞外，神經(jīng)系統(tǒng)、甲狀腺、腎上腺髓質(zhì)、垂體等組織中也含有APUD細(xì)胞。

（二)胃腸激素的作用

胃腸激素與神經(jīng)系統(tǒng)一起，共同調(diào)節(jié)消化器官的運(yùn)動、分泌和吸收功能。此外，胃腸激素對體內(nèi)其它器官的活動也具有廣泛的影響。其作用有三個(gè)主要方面。

1．調(diào)節(jié)消化腺的分泌和消化道的運(yùn)動 這一作用的靶器官包括唾液腺、胃腺、胰腺、腸腺、肝細(xì)胞、食管-胃括約肌、胃腸平滑肌及膽囊等。三個(gè)主要胃腸激素的作用見表6-3及后文。

表6-3 三種胃腸對消化腺分泌和消化管運(yùn)動地作用

╂：興奮 ╂╂：強(qiáng)興奮 —：抑制

2．調(diào)節(jié)其它激素的釋放已經(jīng)證明，食物消化時(shí)，從胃腸釋放的抑胃肽（gastric inhibitory polypeptide,GIP)有很強(qiáng)的刺激胰島素分泌的作用。因此，口服葡萄糖比靜脈注射相同劑量的葡萄糖，能引起更多的胰島素分泌。進(jìn)餐時(shí)，不僅由于葡萄糖的吸收入血直接作用于胰島B細(xì)胞，促進(jìn)其分泌胰島素，而且還可通過抑胃肽及早地把信息傳遞到胰島，引起胰島素較早的分泌；使血糖不至于升得過高而從尿中丟失，這對于有效地保持機(jī)體所獲得的能源，具有重要的生理意義。

影響其它激素釋放的胃腸激素還有：生長抑素、胰多肽、血管活性肽等，它們對生長激素、胰島素、胰高血糖素、胃沁素等的釋放均有調(diào)節(jié)作用。

3．營養(yǎng)作用 一些胃腸激素具有刺激消化道組織的代謝和促進(jìn)生長的作用，稱為營養(yǎng)作用（trophic action)。例如，胃泌素能刺激胃沁酸部和粘膜和十二指腸粘膜的蛋白質(zhì)、RNA和DNA的合成。從而促進(jìn)其生長。給動物長期注射五肽胃泌素（一種人工合成的胃泌素，含有胃泌素活性的最小片段—羧基端的5個(gè)氨基酸片段)，可引起壁細(xì)胞增生。在臨床上也觀察到，切除胃竇的病人，血清胃泌素水平下降，同時(shí)可發(fā)生胃粘膜萎縮；相反，在患有胃泌素瘤的病人，血清胃泌素水平很高，這種病人多有胃粘膜增生、肥厚。此外，近年來還發(fā)現(xiàn)，小腸粘膜內(nèi)I細(xì)胞釋放的膽囊收縮素也具有重要的營養(yǎng)作用，它能引起胰腺內(nèi)DNA、RAN和蛋白質(zhì)的合成增加，促進(jìn)胰腺外分泌組織的生長。

由胃腸內(nèi)分泌細(xì)胞釋放的激素主要是通過血液循環(huán)運(yùn)送到靶細(xì)胞起作用的，這些出現(xiàn)在血液中的激素，可用放射免疫方法從血液中測定出來。但有一些胃腸激素釋放后并不進(jìn)入血液循環(huán)，而是通過細(xì)胞外注彌散至鄰近的靶細(xì)胞，這種傳遞局部信息的方式也稱為旁分泌（paracrine)。由胃竇部或胰島內(nèi)的D細(xì)胞釋放的生長抑素，很可能是以這種方式發(fā)揮其對鄰近的胃泌素細(xì)胞（G細(xì)胞)或胰B細(xì)胞的抑制性調(diào)節(jié)作用的。圖6-7是胃腸激素這兩種作用方式的模式圖。

圖6-7 胃腸激素作用的兩種主要方式

A：經(jīng)典的內(nèi)分泌方式 B和C：旁分泌方式

（三)腦-腸肽的概念

近年來的研究證實(shí)，一些產(chǎn)生胃腸道的肽，不僅存在于胃腸道，也存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)；而原來認(rèn)為只存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)肽，也在消化道中發(fā)現(xiàn)。這些雙重分布的肽被統(tǒng)稱為腦-腸肽（braingut peptide)。已知的腦-腸肽有胃泌素、膽囊收縮素、P物質(zhì)、生長抑素、神經(jīng)降壓素等約20余種。這些肽類雙重分布的生理意義已引起人們的重視，例如膽囊收縮素在外周對胰酶分泌和膽汁排放的調(diào)節(jié)作用及其在中樞對攝食的抑制作用，提示腦內(nèi)及胃腸內(nèi)的膽囊收縮素在消化和吸收中具有協(xié)調(diào)作用。