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.

Propulziós mozgások

A propulziós mozgások olyan mozgások, amelyek a tápcsatornában a chyme mozgását biztosítják. Mégpedig olyan sebességgel, amely arányos a felszívódás és az emésztés sebességével.

Perisztaltika

Az alapvető hajtómozgásokat perisztaltikának nevezzük. Elve egyszerű: a körkörös izomréteg egy adott helyen összehúzódik és összehúzódási gyűrűt hoz létre, amely tovább tolódik aborális irányba. Így lassan tolja előre a chyme-ot. A bél kitágulása gyakran a kontraktilis gyűrű kialakulásának – és így a perisztaltika megindulásának – impulzusa. A nagyobb mennyiségű chyme distentziót okoz, és ezáltal serkenti a bél idegrendszerét. Ez váltja ki annak a körkörös izomszakasznak az összehúzódását, amely néhány centiméterre van orálisan a cső maximális tágulásának helyétől. A perisztaltikát bizonyos kémiai ingerek vagy erős paraszimpatikus aktiváció is kiváltja. Bizonyos időközönként automatikusan is bekövetkezik. A tágult szegmens orálisan történő összehúzódása mellett a cső tágult szegmensétől aborálisan ún. receptív relaxáció következik be. Ez megkönnyíti a tápcsatorna mozgását, mivel a relaxált cső kisebb ellenállást fejt ki a mozgó tápcsatornának. Ezt az egész folyamatot az Auerbach-féle plexus (vagy plexus myentericus) irányítja, és perisztaltikus reflexnek nevezzük.

Kísérletileg orális irányban is előidézhető tolómozgás, de ez néhány milliméter után megszűnik. A perisztaltikus mozgások tehát egyirányúak, bár ennek a jelenségnek az élettani alapjait még nem értjük teljesen.

Keverőmozgások

A keverőmozgás biztosítja a tápcsatorna állandó keveredését, hogy a táplálkozás szempontjából fontos összetevők teljes mennyisége az enzimekkel érintkezzen és felszívódás céljából a bélnyálkahártyával kapcsolatba kerüljön. Ezeknek a mozgásoknak különböző formái vannak és változnak az emésztőrendszerben.

Szegmentáció

A szegmentáció jól ismert keverőmozgás. Úgy képzelhetjük el, mint a körkörös simaizomzat több centiméter távolságra lévő szakaszainak ismételt összehúzódását. Az összehúzódott régiók minden egyes szegmentációs ciklus után különböznek. Így szegmentálódik a tápcsatorna – különálló tápcsatorna részek képződnek, amelyeket ezt követően ismét szétválasztunk, és az egyik felét egyesítjük az előző, a másik felét pedig a következő részével. A részek száma fokozatosan növekszik, térfogatuk viszont csökken, mivel a két külső rész egyik felének mindig van hová kapcsolódnia, és új részt képez.

_

A gyomor mozgékonysága

A gyomor az izomzat elrendezésének köszönhetően három funkció ellátására is jól felszerelt:

1) A táplálék összekeverése

2) Nagy mennyiségű táplálék tárolása

3) Kiürítés a nyombélbe

A táplálék összekeverése

Míg a gyomorban nincs nyák, annak felső harmadában gyenge összehúzódási hullámok (úgynevezett keverőhullámok) alakulnak ki. Ezek rendszeresen, 20 másodpercenként jelennek meg, és a simaizomzat automatizmusán alapulnak. Amint a keverőhullám a gyomor testétől az antrumig terjed, erőteljesebbé válik, és erősen a pylorus felé tolja a chyme-ot. Mivel azonban a pylorus sphincter zárva van, találkozik a chyme a vak végződések és csak keveredni, illetve a nagy nyomás alatt szökik vissza a mozgás ellen kontraktilis gyűrű. Ezt a jelenséget retropulziónak nevezzük.

Nem árt megjegyezni, hogy a pylorus sphincter sohasem záródik teljesen. A rajta keresztül távozó nyálka térfogata csak néhány milliliter, de fontos funkciója van, mivel a nyombél vizsgálhatja annak összetételét, és ennek megfelelően állítja be a gyomor motilitását. Ezt a jelenséget, amely kiegészíti a retropulziós keveredést, pylorus-pumpának nevezzük.

Gasztroürítés

A gyomorürítésnek ugyanaz a mechanizmusa, mint a retropulziónak. Ezzel egyidejűleg azonban a pyloruson keresztül a chyme áthaladásával szembeni ellenállás csökkenésével jár – a pylorus sphincter relaxációja következik be. Így bizonyos mennyiségű chyme juthat a duodenumba – a pylorus adott időpontban fennálló ellenállásától függően. Általánosságban elmondható: minél magasabb a sphincter tónusa, annál nagyobb az ellenállás a pyloruson átjutó chyme ellen, és annál kisebb mennyiségű chyme jut a duodenumba.

A pylorus sphincter valójában csak egy szabályos körkörös izomzat vastagabb rétege. Körülbelül kétszer olyan vastag a pylorusban, mint a gyomor többi részében. Normális esetben a tónusa úgy van beállítva, hogy az ellenállás elég kicsi legyen a folyadékok áthaladásához, de túl nagy a szilárd tápcsatorna áthaladásához. Ennek több retropulziós keveredésen kell átmennie, és kellőképpen el kell keverednie a gyomornedvvel ahhoz, hogy továbbhaladhasson a nyombélbe.

A gyomorürítést több tényező szabályozza, amelyek két csoportba sorolhatók:

1) Gyomortáji tényezők

2) Duodenális tényezők

Gasztrikus tényezők

A gyomortáji tényezők általában a keverőhullámok frekvenciájának növelésével vagy a pylorustónus csökkentésével potenciálják a gyomorürítést. Aktiválódnak, ha nagyobb mennyiségű táplálék van a gyomorban (és különösen fehérjében gazdag táplálék, pl. hús). A peptidek érintkezése az antrum nyálkahártyájával a gasztrin nevű gyomor-bélhormon kiválasztását okozza.

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), a peptidek magas koncentrációja a chyme-ban és annak hipertóniája vagy hipotóniája.

A gasztrointesztinális hormonok általi visszacsatolásos szabályozás

A duodenum epithelsejtjei bizonyos tápanyagtípusokra érzékelő aktivitást mutatnak. A pH, a peptidkoncentráció vagy a tonicitás változásakor pylorusreflexeket aktiválnak. Lipidek jelenlétében felgyorsítják e mediátorok szekrécióját (nem csak lipidek jelenlétében, hanem a lipidekre a legérzékenyebbek):

CCK – kolecisztokinin

Ez a hormon három fontos hatással rendelkezik. Csökkenti a pylorus pumpa aktivitását, gátolja a gastrin gyomormotilitásra gyakorolt hatását, és növeli az epe kiválasztását az epébe, mivel aktiválja az epehólyag összehúzódását.

Szekretin

A szekretint a duodenális sejtek termelik válaszul az epehólyag alacsony pH-jára. 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. Ezért a szegmentáció percenként akár 12-szer is előfordulhat, de csak nagyon ritka esetekben. A szegmentációs mozgás normális frekvenciája kb. 3/perc.

Propulziós kontrakciók

Mechanizmusukat a bevezető részben már ismertettük. A vékonybélben lévő összehúzódási gyűrű sebessége kb. 0,5-2 cm/perc. A proximális szegmensekben gyorsabb, a disztális szegmensekben lelassul. Egy kontraktilis gyűrű maximum 10 cm-t tesz meg, majd kialszik, és a chymus megvárja az újat. Ezért a chyme áthaladási sebessége összességében 1 cm/perc.

A vékonybél motilitásának szabályozása

A vékonybélben minden étkezés után megnő a propulziós mozgások száma. Ez egyrészt a vékonybélben lévő chyme jelenlétének, másrészt a gasztroenterális reflexnek köszönhető. Ez a reflex a gyomorfal megnyúlására adott válaszreakció, és emeli a bél mozgékonyságát. Ennek a reflexnek az összetevői teljes egészében a myentericus plexusban rejlenek. Továbbá hormonok hatnak – CCK, gasztrin, inzulin, motilin. Ezek postprandialisan szekretálódnak és növelik a propulziós és keverő mozgások gyakoriságát. Ezzel szemben a szekretin és a glukagon gátolja a vékonybél motilitását.

Ileocecalis billentyű

Ez a billentyű feladata, hogy megakadályozza a vastagbélből a vékonybélbe történő visszaháramlást. Valójában ez nem szelep, hanem a terminális ileumnak a cecumba nyúló nyílása. Az izom mennyisége miatt azonban szelepként működik. Funkciója az ellenállásától függ. Körülbelül 1500-2000 ml/nap chyme halad át rajta.

_

A vastagbél mozgékonysága

A vastagbélnek két fő feladata van: az elektrolitok és a víz felszívása, valamint a szilárd salakanyagok tárolása, mielőtt azok kiürülnek a szervezetből. Mindkét funkció nem igényel kiterjedt motoros tevékenységet. Ezért a hosszanti izomréteg a vastagbélben a taenia-ra redukálódik. Ezek három izomsávot jelentenek, amelyek a vastagbél teljes hosszában húzódnak. Mozgékonysága ezért lassabb, mint a vékonybélé.

Haustráció

A vastagbél keverő mozgása (módosított szegmentációs mozgás). Először egy körkörös izomösszehúzódás történik. Ezt követően a taénák összehúzódnak, kialakítva a haustrumot. A haustra alkotja a vastagbél jellegzetes megjelenését, amely viszonylag nagy dudorok sorozatából áll. A taenia összehúzódása során a haustrákon belül megnövekszik a nyomás. Körülbelül 30 másodperc múlva a nyomás eléri a maximumot, és a következő 60 másodpercben a haustrum eltűnik. Néhány perc múlva új haustrum képződése kezdődik egy új helyen (szegmentációs mozgás), és az egész folyamat megismétlődik.

Tolómozgások

A tolómozgást leginkább a haustrum határozza meg, amely fokozatosan és lassan halad előre a cecumtól a szigmabél felé. Az emésztett anyag áthaladása a vastagbélben a haustrációval körülbelül 12 órán át tart, és a folyékony chyme szilárd székletanyaggá alakul.

Valamint létezik a vastagbél gyorsabb propulziós mozgása, amely naponta háromszor, étkezés után körülbelül egy órával történik, és csak 15 percig tart. Ez a perisztaltikára emlékeztet. Van egy összehúzódási gyűrű, amely fokozatosan aborális irányba mozog. Ez a haránt vastagbélben keletkezik, és a normális haustrációs tevékenység körülbelül 15 percre megszűnik.

A vastagbélmozgás modulációja

Az összes leírt vastagbélmozgás intenzitása és gyakorisága két reflex kiváltásakor nő:

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