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

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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.

Movimenti di propulsione

I movimenti di propulsione sono movimenti che assicurano il movimento del chimo nel tratto digestivo. E un tasso che è proporzionale al tasso di assorbimento e di digestione.

Peristalsi

Il movimento di propulsione di base è chiamato peristalsi. Il suo principio è semplice: lo strato muscolare circolare in un certo luogo si contrae e crea un anello contrattile, che viene ulteriormente spostato in direzione aborale. Così spinge lentamente il chimo in avanti. La distensione dell’intestino è spesso un impulso per la formazione dell’anello contrattile – e quindi per l’inizio della peristalsi. Una maggiore quantità di chimo causa la distensione e quindi la stimolazione del sistema nervoso enterico. Questo innesca la contrazione del segmento muscolare circolare che si trova a pochi centimetri dal luogo di massima distensione del tubo. La peristalsi è anche innescata da certi stimoli chimici o da una forte attivazione parasimpatica. Si verifica anche automaticamente a certi intervalli. Oltre alla contrazione orale del segmento disteso, si verifica il cosiddetto rilassamento recettivo aboralmente dal segmento disteso della tuba. Questo facilita il movimento del chimo, poiché il tubo rilassato porta meno resistenza al chimo in movimento. Tutto questo processo è controllato dal plesso di Auerbach (o plesso mienterico) ed è chiamato riflesso peristaltico.

I movimenti di propulsione possono essere provocati sperimentalmente anche in direzione orale, ma scompaiono dopo pochi millimetri. I movimenti peristaltici sono quindi unidirezionali, anche se la base fisiologica di questo fenomeno non è ancora completamente compresa.

Movimenti di miscelazione

I movimenti di miscelazione assicurano una costante miscelazione del chimo, in modo che l’intero volume dei componenti nutrizionalmente importanti sia esposto agli enzimi e venga a contatto con il rivestimento dell’intestino per essere assorbito. Questi movimenti hanno forme diverse e variano in tutto il tratto digestivo.

Segmentazione

La segmentazione è un movimento di miscelazione ben compreso. Possiamo immaginarlo come contrazioni ripetute di sezioni distanti diversi centimetri di muscolo liscio circolare. Le regioni contratte differiscono dopo ogni ciclo di segmentazione. Così è il chimo segmentato – formazione di porzioni separate del chimo, che successivamente sono nuovamente divisi e una metà è combinata con una porzione del precedente e secondo porzioni con il seguente. Il numero di porzioni aumenta gradualmente e il loro volume invece diminuisce, poiché una metà delle due porzioni esterne non ha sempre un posto dove attaccarsi e forma una nuova porzione.

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La motilità dello stomaco

Lo stomaco è grazie alla disposizione dei suoi muscoli ben attrezzato per svolgere tre funzioni:

1) Miscelazione del cibo

2) Conservazione di grandi quantità di cibo

3) Svuotamento nel duodeno

Miscelazione del cibo

Finché il chimo è presente nello stomaco, deboli onde di contrazione (chiamate onde di mescolamento) si formano nel suo terzo superiore. Appaiono regolarmente ogni 20 secondi e si basano sull’automaticità della muscolatura liscia. Una volta che l’onda di mescolamento si estende dal corpo dello stomaco all’antro, diventa più potente e spinge fortemente il chimo verso il piloro. Tuttavia, come lo sfintere pilorico è chiuso, incontra il chimo alle terminazioni cieche e solo mescolare, rispettivamente, sotto l’alta pressione sfugge indietro contro il movimento dell’anello contrattile. Questo fenomeno è chiamato retropulsione.

È bene notare che lo sfintere pilorico non è mai completamente chiuso. Il chimo che fuoriesce attraverso di esso, ha un volume di pochi millilitri, ma ha una funzione importante in quanto il duodeno può verificare la sua composizione e in base a ciò viene regolata la motilità gastrica. Questo fenomeno, che si aggiunge al mescolamento della retropulsione, è chiamato pompa pilorica.

Svuotamento gastrico

Lo svuotamento gastrico ha lo stesso meccanismo della retropulsione. Contemporaneamente, è tuttavia accompagnato da una diminuzione della resistenza al passaggio del chimo attraverso il piloro – si verifica un rilassamento dello sfintere pilorico. Così un certo volume di chimo può passare nel duodeno – a seconda della resistenza del piloro in un dato momento. In generale: maggiore è il tono dello sfintere, maggiore è la resistenza contro il passaggio del chimo attraverso il piloro e minore è il volume di chimo che entra nel duodeno.

Lo sfintere pilorico è in realtà solo uno strato più spesso di una regolare muscolatura circolare. Ha uno spessore circa doppio nel piloro rispetto al resto dello stomaco. Normalmente, il suo tono è regolato in modo che la resistenza sia abbastanza piccola per il passaggio dei fluidi, ma troppo grande per il passaggio del chimo solido. Deve passare attraverso diverse retropulsioni ed essere sufficientemente mescolato con i succhi gastrici per proseguire nel duodeno.

Lo svuotamento gastrico è controllato da diversi fattori che possono essere divisi in due gruppi:

1) Fattori gastrici

2) Fattori duodenali

Fattori gastrici

I fattori gastrici generalmente potenziano lo svuotamento gastrico aumentando la frequenza delle onde di miscelazione o riducendo il tono pilorico. Si attivano se c’è una maggiore quantità di cibo nello stomaco (e specialmente cibo ricco di proteine, per esempio carne). Il contatto dei peptidi con la mucosa dell’antrum causa la secrezione dell’ormone gastrointestinale gastrina.

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), dall’alta concentrazione di peptidi nel chimo e dalla sua ipertonicità o ipotonicità.

Controllo del feedback attraverso gli ormoni gastrointestinali

Le cellule epiteliali del duodeno presentano un’attività sensoriale per alcuni tipi di nutrienti. Attivano i riflessi pilorici quando ci sono cambiamenti di pH, di concentrazione di peptidi o di tonicità. In presenza di lipidi accelerano la secrezione di questi mediatori (non solo in presenza di lipidi ma ai lipidi sono i più sensibili):

CCK – colecistochinina

Questo ormone ha tre effetti importanti. Riduce l’attività della pompa pilorica, blocca l’effetto della gastrina sulla motilità gastrica e aumenta la secrezione di bile nel chimo, poiché attiva le contrazioni della cistifellea.

Secretina

La secretina è prodotta dalle cellule duodenali come risposta al basso pH del chimo. 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.

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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. Pertanto, la segmentazione può verificarsi anche fino a 12 volte al minuto, ma solo in casi molto rari. La frequenza normale del movimento di segmentazione è di circa 3 al minuto.

Contrazioni di propulsione

Il loro meccanismo è già stato descritto nella parte introduttiva. L’anello contrattile nell’intestino tenue ha una velocità di circa 0,5-2 cm/min. Più veloce nei segmenti prossimali, nei segmenti distali rallenta. Un anello contrattile percorre una distanza massima di 10 cm, poi esce e il chimus aspetta il nuovo. Pertanto, la velocità complessiva di passaggio del chimo è di 1 cm/min.

Controllo della motilità dell’intestino tenue

C’è un aumento dei movimenti di propulsione nell’intestino tenue dopo ogni pasto. Questo è dovuto sia alla presenza di chimo nell’intestino tenue che al riflesso gastroenterico. Questo riflesso è una risposta allo stiramento della parete dello stomaco e aumenta la motilità dell’intestino. I componenti di questo riflesso si trovano completamente nel plesso mienterico. Inoltre, gli ormoni agiscono – CCK, gastrina, insulina, motilina. Sono secreti postprandialmente e aumentano la frequenza dei movimenti di propulsione e di miscelazione. Al contrario, la secretina e il glucagone inibiscono la motilità dell’intestino tenue.

Valvola ileocecale

La funzione di questa valvola è di impedire il reflusso del chimo dal colon nell’intestino tenue. In effetti, non è una valvola, ma l’orifizio dell’ileo terminale, che sporge nel cieco. Ma a causa della quantità di muscoli funziona come una valvola. La sua funzione dipende dalla sua resistenza. Circa 1500-2000 ml/giorno di chimo ci passano attraverso.

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Motilità del colon

Il colon ha due funzioni principali: assorbire elettroliti e acqua e conservare i rifiuti solidi prima che siano eliminati dal corpo. Entrambe queste funzioni non richiedono un’ampia attività motoria. Pertanto, lo strato muscolare longitudinale è nel colon ridotto alla taenia. Essi rappresentano tre bande di muscoli che si estendono per tutta la lunghezza del colon. La sua motilità è quindi più lenta di quella dell’intestino tenue.

Haustrazione

È un movimento di miscelazione del colon (un movimento di segmentazione modificato). In primo luogo, c’è una contrazione del muscolo circolare. Successivamente, le taenie si contraggono formando l’haustro. Gli haustri formano l’aspetto caratteristico del colon, che è composto da una serie di rigonfiamenti relativamente grandi. Durante le contrazioni delle taenia, c’è un aumento della pressione all’interno degli haustra. Dopo circa 30 secondi la pressione raggiunge il suo massimo e nei successivi 60 secondi l’haustrum scompare. La formazione di un nuovo haustrum inizia dopo alcuni minuti in un nuovo posto (movimento di segmentazione), e l’intero processo si ripete.

Movimenti di propulsione

Il movimento di propulsione è principalmente determinato dall’haustrazione che progredisce progressivamente e lentamente dal cieco al colon sigmoide. Il passaggio del materiale digerito attraverso il colon tramite l’haustrazione dura circa 12 ore e il chimo liquido si trasforma in materia fecale solida.

C’è tuttavia un movimento di propulsione più veloce del colon, che si verifica tre volte al giorno per circa un’ora dopo un pasto e dura solo 15 minuti. Ricorda la peristalsi. C’è un anello di contrazione, che si muove gradualmente in direzione aborale. Nasce nel colon trasverso e la normale attività di haustrazione scompare per circa 15 minuti.

Modulazione della motilità del colon

Tutti i movimenti del colon descritti crescono in intensità e frequenza quando si attivano due riflessi:

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