Functions of Cells and Human Body

Content:

1. Introduction to the gastrointestinal motility

2. Motility of the stomach

3. Motility of the small intestine

4. Motility of the colon

_

Introduction to the gastrointestinal motility

The term motility is defined as involuntary mobility of human tubular organs. To ensure the efficient digestion of food is necessary not only the presence of active enzymes, but also a shift and mixing of chyme during passage through the digestive tube. For this purpose, there are two types of movements in the GIT:

1) Propulsion movements

2) Mixing movements

This division is artificial, because, in fact, both types of movements use the same mechanisms and often one can convert to the other.

Mouvements de propulsion

Les mouvements de propulsion sont des mouvements qui assurent le déplacement du chyme dans le tube digestif. Et un rythme proportionnel au rythme d’absorption et de digestion.

Péristaltisme

Le mouvement de propulsion de base est appelé péristaltisme. Son principe est simple : la couche musculaire circulaire à un certain endroit se contracte et crée un anneau contractile, qui se déplace encore dans la direction aborale. Il pousse ainsi lentement le chyme vers l’avant. La distension de l’intestin est souvent à l’origine de la formation de l’anneau contractile – et donc de l’initiation du péristaltisme. Une plus grande quantité de chyme provoque une distension et stimule ainsi le système nerveux entérique. Cela déclenche la contraction du segment musculaire circulaire qui se trouve à quelques centimètres de l’endroit de la distension maximale du tube. Le péristaltisme est également déclenché par certains stimuli chimiques ou une forte activation parasympathique. Il se produit aussi automatiquement à certains intervalles. En plus de la contraction orale du segment distendu, il se produit ce que l’on appelle une relaxation réceptive orale du segment distendu de la trompe. Cela facilite le mouvement du chyme, car le tube détendu offre moins de résistance au chyme en mouvement. L’ensemble de ce processus est contrôlé par le plexus d’Auerbach (ou plexus myentérique) et est appelé réflexe péristaltique.

Des mouvements de propulsion peuvent être expérimentalement provoqués également en direction orale, mais ils disparaissent après quelques millimètres. Les mouvements péristaltiques sont donc unidirectionnels, bien que la base physiologique de ce phénomène ne soit pas encore complètement comprise.

Mouvements de mélange

Les mouvements de mélange assurent un brassage constant du chyme, de sorte que tout le volume des composants nutritionnellement importants soit exposé aux enzymes et entre en contact avec la paroi de l’intestin pour être absorbé. Ces mouvements ont différentes formes et varient tout au long du tube digestif.

Segmentation

La segmentation est un mouvement de mélange bien compris. Nous pouvons l’imaginer comme des contractions répétées de sections distantes de plusieurs centimètres d’un muscle lisse circulaire. Les régions contractées diffèrent après chaque cycle de segmentation. Ainsi, le chyme est segmenté – formation de portions séparées du chyme, qui sont ensuite à nouveau divisées et dont une moitié est combinée avec une portion de la précédente et la seconde avec la suivante. Le nombre de portions augmente progressivement et leur volume en revanche diminue, car une moitié des deux portions extérieures n’a toujours aucun endroit où se fixer et forme une nouvelle portion.

_

La motilité de l’estomac

L’estomac est grâce à la disposition de son muscle bien équipé pour assurer trois fonctions :

1) Mélange des aliments

2) Stockage de grandes quantités d’aliments

3) Vidange dans le duodénum

Mélange des aliments

Jusqu’à la présence de chyme dans l’estomac, de faibles ondes de contraction (appelées ondes de mélange) se forment dans son tiers supérieur. Elles apparaissent régulièrement toutes les 20 secondes et sont basées sur l’automaticité du muscle lisse. Lorsque l’onde de mélange s’étend du corps de l’estomac à l’antre, elle devient plus puissante et pousse fortement le chyme vers le pylore. Cependant, comme le sphincter pylorique est fermé, rencontre le chyme aux terminaisons aveugles et seulement mélanger, respectivement, sous la haute pression s’échappe en arrière contre le mouvement de l’anneau contractile. Ce phénomène est appelé rétropulsion.

Il est bon de noter que le sphincter pylorique n’est jamais complètement fermé. Le chyme qui s’échappe par lui, n’a pour volume que quelques millilitres, mais il a une fonction importante puisque le duodénum peut tester sa composition et en fonction de cela la motilité gastrique est ajustée. Ce phénomène, qui s’ajoute au mélange de rétropulsion, est appelé pompe pylorique.

Vidange gastrique

La vidange gastrique a le même mécanisme que la rétropulsion. Simultanément, elle s’accompagne cependant d’une diminution de la résistance au passage du chyme dans le pylore – une relaxation du sphincter pylorique se produit. Ainsi, un certain volume de chyme peut passer dans le duodénum – en fonction de la résistance du pylore à un moment donné. De manière générale : plus le tonus du sphincter est élevé, plus la résistance contre le passage du chyme dans le pylore est élevée et plus le volume de chyme qui entre dans le duodénum est petit.

Le sphincter pylorique n’est en fait qu’une couche plus épaisse d’un muscle circulaire régulier. Il a une épaisseur environ double dans le pylore par rapport au reste de l’estomac. Normalement, son tonus est réglé de façon à ce que la résistance soit suffisamment faible pour le passage des fluides, mais trop importante pour le passage du chyme solide. Celui-ci doit passer par plusieurs rétropulsions et être suffisamment mélangé aux sucs gastriques pour continuer dans le duodénum.

La vidange gastrique est contrôlée par plusieurs facteurs qui peuvent être divisés en deux groupes :

1) Les facteurs gastriques

2) Les facteurs duodénaux

Facteurs gastriques

Les facteurs gastriques potentialisent généralement la vidange gastrique en augmentant la fréquence des ondes de mélange ou en réduisant le tonus pylorique. Ils sont activés en cas de présence d’une plus grande quantité d’aliments dans l’estomac (et notamment d’aliments riches en protéines, par exemple la viande). Le contact des peptides avec la muqueuse de l’antre provoque la sécrétion de l’hormone gastro-intestinale gastrine.

Gastrin has the following effects:

1) Increases the production of gastric juice that has low pH

2) Increases the frequency of spontaneous motor activity of the stomach (mixing waves)

3) Decreases the pyloric sphincter tone

Note that if there is a sudden increase of the frequency of mixing waves and a decrease of pyloric sphincter tone, increased efficiency of the pyloric pump occurs. This is the main mechanism of increased gastric emptying.

Duodenal factors

These are mostly inhibitory signals that block gastric emptying. There are two main groups:

1) Nerve feedback to enterogastric system

2) Feedback control through the gastrointestinal hormones

Nerve feedback to enterogastric system

If large volume of chyme passes through the pyloric sphincter into the duodenum, there is a distension of its wall leading to a reflex that slows down or completely stops gastric emptying. This signal is mediated:

1) Directly by the enterogastric system

2) Through the paravertebral sympathetic ganglion

3) Through the vagus nerve to the brainstem and back

All of them are called pyloric reflexes. Their effect is dual:

1) Decreased frequency of mixing waves

2) Increased tone of the pyloric sphincter

This slows down the mechanism of the pyloric pump.

In addition to the volume of the chyme, the pyloric reflexes are activated by the low pH (3.5-4), la forte concentration de peptides dans le chyme et son hypertonicité ou hypotonicité.

Régulation par les hormones gastro-intestinales

Les cellules épithéliales du duodénum présentent une activité sensorielle pour certains types de nutriments. Elles activent les réflexes pyloriques en cas de changement de pH, de concentration en peptides ou de tonicité. En présence de lipides, ils accélèrent la sécrétion de ces médiateurs (pas seulement en présence de lipides mais aux lipides les plus sensibles):

CCK – cholécystokinine

Cette hormone a trois effets importants. Elle réduit l’activité de la pompe pylorique, bloque l’effet de la gastrine sur la motilité gastrique et augmente la sécrétion de bile dans le chyme, car elle active les contractions de la vésicule biliaire.

Secrétine

La sécrétine est produite par les cellules duodénales en réponse au faible pH du chyme. It inhibits gastric emptying.

GIP – gastric inhibitory peptide

GIP is produced as a response to the high lipid content in the chyme. Although it has an inhibitory effects on the gastric motility and especially on the the pyloric pump it is the weakest one of all three hormones.

_

Motility of the small intestine

Contractions of the muscle layers of the small intestine can be divided into two groups:

1) Segmentation contractions

2) Propulsion contractions

Segmentation contractions

Process of the segmentation has already been discussed above. We only briefly discuss its causes here. Segmentation is a manifestation of electrical slow-waves, which represent action potentials generated by the automaticity of smooth muscle. Maximal frequency of these slow waves is 12/min. Par conséquent, la segmentation peut également se produire jusqu’à 12 fois par minute, mais seulement dans des cas très rares. La fréquence normale des mouvements de segmentation est d’environ 3 par minute.

Contractions de propulsion

Leur mécanisme a déjà été décrit dans la partie introduction. L’anneau contractile de l’intestin grêle a une vitesse d’environ 0,5 à 2 cm/min. Plus rapide dans les segments proximaux, il ralentit dans les segments distaux. Un anneau contractile parcourt une distance maximale de 10 cm, puis il sort et le chyme attend le nouveau. La vitesse globale de passage du chyme est donc de 1 cm/min.

Contrôle de la motilité de l’intestin grêle

On observe une augmentation des mouvements de propulsion dans l’intestin grêle après chaque repas. Cela est dû à la fois à la présence de chyme dans l’intestin grêle et au réflexe gastro-entérique. Ce réflexe est une réponse à l’étirement de la paroi de l’estomac et il augmente la motilité de l’intestin. Les composantes de ce réflexe se trouvent entièrement dans le plexus myentérique. En outre, des hormones agissent – CCK, gastrine, insuline, motiline. Elles sont sécrétées de manière postprandiale et augmentent la fréquence des mouvements de propulsion et de mélange. A l’inverse, la sécrétine et le glucagon inhibent la motilité de l’intestin grêle.

Valve iléo-cæcale

La fonction de cette valve est d’empêcher le reflux du chyme du côlon vers l’intestin grêle. En fait, ce n’est pas une valve, mais l’orifice de l’iléon terminal, qui fait saillie dans le cæcum. Mais en raison de la quantité de muscle, il fonctionne comme une valve. Sa fonction dépend de sa résistance. Environ 1500-2000 ml/jour de chyme passent à travers.

_

Motilité du côlon

Le côlon a deux fonctions principales : absorber les électrolytes et l’eau et stocker les déchets solides avant leur élimination de l’organisme. Ces deux fonctions ne nécessitent aucune activité motrice importante. C’est pourquoi la couche musculaire longitudinale du côlon est réduite au taenia. Ils représentent trois bandes de muscles qui s’étendent sur toute la longueur du côlon. Sa motilité est donc plus lente que celle de l’intestin grêle.

Haustration

C’est un mouvement de brassage du côlon (un mouvement de segmentation modifié). Tout d’abord, il y a une contraction des muscles circulaires. Ensuite, les taeniae se contractent en formant l’haustrum. Les haustra forment l’aspect caractéristique du côlon, qui est composé d’une série de renflements relativement importants. Pendant les contractions des taeniae, il y a une augmentation de la pression à l’intérieur des haustra. Après environ 30 secondes, la pression atteint son maximum et dans les 60 secondes suivantes, l’haustrum disparaît. La formation d’un nouvel haustrum commence après plusieurs minutes à un nouvel endroit (mouvement de segmentation), et tout le processus se répète.

Mouvements de propulsion

Le mouvement de propulsion est surtout déterminé par l’haustration qui progresse progressivement et lentement du cæcum au côlon sigmoïde. Le passage des matières digérées dans le côlon par haustration s’est maintenu pendant environ 12 heures et le chyme liquide devient une matière fécale solide.

Il existe cependant un mouvement de propulsion plus rapide du côlon, qui se produit trois fois par jour pendant environ une heure après un repas et ne dure que 15 minutes. Il rappelle le péristaltisme. Il existe un anneau de contraction, qui se déplace progressivement en direction aborale. Il naît dans le côlon transverse et l’activité normale d’haustration disparaît pendant environ 15 minutes.

Modulation de la motilité du côlon

Tous les mouvements du côlon décrits croissent en intensité et en fréquence lorsque deux réflexes sont déclenchés :

1) Gastrocolic reflex

2) Duodenocolic reflex

Gastrocolic reflex

Gastrocolic reflex is triggered by a high tension in the stomach wall. Myenteric plexus transports this signal through to the colon that increases the frequency of haustra formation.

Duodenocolic reflex

Duodenocolic reflex is triggered by a high tension in the duodenal wall. Signal spreads through the myenteric plexus to the colon and increases the frequency of action potentials in the smooth muscle cells. That increases speed of the propulsion movements.

Subchapter Author: Patrik Maďa