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.

Mișcări de propulsie

Mișcările de propulsie sunt mișcări care asigură deplasarea chimului în tubul digestiv. Și o rată care este proporțională cu rata de absorbție și digestie.

Peristaltismul

Mișcarea de propulsie de bază se numește peristaltism. Principiul său este simplu: stratul muscular circular dintr-un anumit loc se contractă și creează un inel contractil, care se deplasează în continuare în direcția abdominală. Astfel, acesta împinge lent chimul înainte. Distensia intestinului este adesea un impuls pentru formarea inelului contractil – și astfel pentru inițierea peristaltismului. O cantitate mai mare de chimen determină distensia și, astfel, stimularea sistemului nervos enteric. Aceasta declanșează contracția segmentului muscular circular care se află la câțiva centimetri pe cale orală de locul de distensie maximă a tubului. Peristaltismul este declanșat și de anumiți stimuli chimici sau de o puternică activare parasimpatică. De asemenea, se produce automat la anumite intervale de timp. În plus față de contracția pe cale orală a segmentului distins, are loc așa-numita relaxare receptivă pe cale aborală de la segmentul distins al trompei. Aceasta facilitează mișcarea chimului, deoarece trompa relaxată aduce mai puțină rezistență chimului în mișcare. Tot acest proces este controlat de plexul lui Auerbach (sau plexul mienteric) și se numește reflex peristaltic.

Mișcările de propulsie pot fi provocate experimental și pe cale orală, dar ele dispar după câțiva milimetri. Mișcările peristaltice sunt, prin urmare, unidirecționale, deși baza fiziologică a acestui fenomen nu este încă complet înțeleasă.

Mișcările de amestecare

Mișcările de amestecare asigură o amestecare constantă a chimului, astfel încât întregul volum al componentelor importante din punct de vedere nutrițional este expus enzimelor și a intrat în contact cu mucoasa intestinului pentru a fi absorbit. Aceste mișcări au forme diferite și variază de-a lungul tubului digestiv.

Segmentarea

Segmentarea este o mișcare de amestecare bine înțeleasă. Ne-o putem imagina ca fiind contracții repetate ale unor secțiuni de mușchi neted circulare aflate la câțiva centimetri distanță. Regiunile contractate diferă după fiecare ciclu de segmentare. Astfel este segmentat chimul – formarea de porțiuni separate ale chimului, care ulterior sunt din nou divizate și o jumătate este combinată cu o porțiune din cea anterioară și a doua porțiune cu următoarea. Numărul porțiunilor crește treptat și, pe de altă parte, volumul lor scade, deoarece o jumătate din cele două porțiuni exterioare nu are întotdeauna unde să se atașeze și formează o nouă porțiune.

_

Motilitatea stomacului

Estomacul este, datorită dispunerii mușchilor săi, bine echipat pentru a îndeplini trei funcții:

1) Amestecarea alimentelor

2) Stocarea unor cantități mari de alimente

3) Golirea în duoden

Mixarea alimentelor

Până când chima este prezent în stomac, în treimea superioară a acestuia se formează unde slabe de contracție (numite unde de amestecare). Acestea apar în mod regulat la fiecare 20 de secunde și se bazează pe automatismul musculaturii netede. Odată ce unda de amestecare se extinde de la corpul stomacului până la antrum, aceasta devine mai puternică și împinge puternic chimul spre pilorus. Cu toate acestea, pe măsură ce sfincterul piloric este închis, întâlnește chimul la terminațiile oarbe și doar se amestecă, respectiv, sub presiunea mare scapă înapoi împotriva mișcării inelului contractil. Acest fenomen se numește retropulsie.

Este bine de reținut că sfincterul piloric nu este niciodată complet închis. Chimul care scapă prin el, are volumul de doar câțiva mililitri, dar are o funcție importantă, deoarece duodenul poate testa compoziția sa și în funcție de aceasta se reglează motilitatea gastrică. Acest fenomen, care se adaugă la amestecul de retropulsie, se numește pompă pilorică.

Vacuarea gastrică

Vacuarea gastrică are același mecanism ca și retropulsia. Simultan, este însă însoțită de o scădere a rezistenței împotriva trecerii chimului prin pilorus – are loc o relaxare a sfincterului piloric. Astfel, un anumit volum de chimen poate trece în duoden – în funcție de rezistența pe care o opune pilorul la un moment dat. În general: cu cât tonusul sfincterului este mai ridicat, cu atât rezistența împotriva trecerii chimului prin pilorus este mai mare și cu atât un volum mai mic de chim intră în duoden.

Sfincterul piloric este de fapt doar un strat mai gros al unui mușchi circular obișnuit. El are o grosime aproximativ dublă în pilorus față de restul stomacului. În mod normal, tonusul său este setat astfel încât rezistența să fie suficient de mică pentru trecerea fluidelor, dar prea mare pentru trecerea chimului solid. Acesta trebuie să treacă prin mai multe amestecuri de retropulsie și să fie suficient de amestecat cu sucurile gastrice pentru a continua în duoden.

Vacuarea gastrică este controlată de mai mulți factori care pot fi împărțiți în două grupe:

1) Factori gastrici

2) Factori duodenali

Factori gastrici

Factori gastrici potențează, în general, golirea gastrică prin creșterea frecvenței undelor de amestec sau prin reducerea tonusului piloric. Aceștia se activează în cazul în care în stomac se află o cantitate mai mare de alimente (și mai ales alimente bogate în proteine, de exemplu carne). Contactul peptidelor cu mucoasa antrului determină secreția de gastrină, hormon gastrointestinal.

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), de concentrația mare de peptide din chimen și de hipertonicitatea sau hipotonicitatea acestuia.

Controlul feed-back prin intermediul hormonilor gastrointestinali

Celulele epiteliale ale duodenului prezintă o activitate senzorială pentru anumite tipuri de nutrienți. Acestea activează reflexele pilorice atunci când există modificări ale pH-ului, ale concentrației de peptide sau ale tonicității. În prezența lipidelor, ele accelerează secreția acestor mediatori (nu numai în prezența lipidelor, dar la lipide sunt cele mai sensibile):

CCK – colecistochinina

Acest hormon are trei efecte importante. El reduce activitatea pompei pilorice, blochează efectul gastrinei asupra motilității gastrice și crește secreția de bilă în chim, deoarece activează contracțiile vezicii biliare.

Secretină

Secretina este produsă de celulele duodenale ca răspuns la pH-ul scăzut al chimului. 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. Prin urmare, segmentarea poate apărea și de până la 12 ori pe minut, dar numai în cazuri foarte rare. Frecvența normală a mișcării de segmentare este de aproximativ 3 pe minut.

Contracțiile de propulsie

Mecanismul lor a fost deja descris în partea de introducere. Inelul contractil din intestinul subțire are o viteză de aproximativ 0,5-2 cm/min. Mai rapid în segmentele proximale, în segmentele distale încetinește. Un inel contractil parcurge o distanță maximă de 10 cm, apoi se stinge și chimul îl așteaptă pe cel nou. Prin urmare, viteza globală de trecere a chimului este de 1 cm/min.

Controlul motilității intestinului subțire

Există o creștere a mișcărilor de propulsie în intestinul subțire după fiecare masă. Acest lucru se datorează atât prezenței chimului în intestinul subțire, cât și reflexului gastroenteric. Acest reflex este un răspuns la întinderea peretelui stomacului și crește motilitatea intestinului. Componentele acestui reflex se află în totalitate în plexul mienteric. În plus, acționează hormoni – CCK, gastrină, insulină, motilină. Aceștia sunt secretați postprandial și cresc frecvența mișcărilor de propulsie și de amestecare. Dimpotrivă, secretina și glucagonul inhibă motilitatea intestinului subțire.

Valva ileocecală

Funcția acestei valve este de a preveni refluxul chimului din colon în intestinul subțire. De fapt, nu este o supapă, ci orificiul ileonului terminal, care face proeminență în cecum. Dar, datorită cantității de mușchi, funcționează ca o supapă. Funcția sa depinde de rezistența sa. Prin ea trec aproximativ 1500-2000 ml/zi de chimen.

_

Motilitatea colonului

Colonul are două funcții principale: de a absorbi electroliții și apa și de a stoca deșeurile solide înainte de a fi eliminate din organism. Ambele funcții nu necesită o activitate motorie extinsă. Prin urmare, stratul muscular longitudinal este în colon redus la taină. Acestea reprezintă trei benzi de mușchi care se întind de-a lungul întregii lungimi a colonului. Motilitatea sa este astfel mai lentă decât cea a intestinului subțire.

Haustrația

Este o mișcare de amestecare a colonului (o mișcare de segmentare modificată). În primul rând, are loc o contracție musculară circulară. Ulterior, tainele se contractă formând haustrul. Haustrul formează aspectul caracteristic al colonului, care este compus dintr-o serie de umflături relativ mari. În timpul contracțiilor taenelor, există o presiune crescută în interiorul haustrelor. După aproximativ 30 de secunde, presiunea atinge nivelul maxim, iar în următoarele 60 de secunde haustrul dispare. Formarea unui nou haustrum începe după câteva minute într-un nou loc (mișcare de segmentare), iar întregul proces se repetă.

Mișcările de propulsie

Mișcarea de propulsie este determinată în cea mai mare parte de haustrația care avansează progresiv și lent dinspre cecum spre colonul sigmoid. Trecerea materialului digerat prin colon prin haustrație a avut loc timp de aproximativ 12 ore, iar chimul lichid se transformă în materie fecală solidă.

Există însă o mișcare de propulsie mai rapidă a colonului, care are loc de trei ori pe zi, timp de aproximativ o oră după o masă și durează doar 15 minute. Aceasta amintește de peristaltism. Există un inel de contracție, care se deplasează treptat în direcția abdominală. Acesta ia naștere în colonul transvers și activitatea normală de haustrație dispare timp de aproximativ 15 minute.

Modularea motilității colonului

Toate mișcările descrise ale colonului cresc în intensitate și frecvență atunci când sunt declanșate două reflexe:

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