Microsoft PowerPoint - (1) 醫工GI-princiles & signaling ppt

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1 Gastrointestinal System ( 消化系統 ) 李碧雪 Tel: ext lifupi@mail.ncku.edu.tw

2 Gastrointestinal System 原則 (principles) 和訊息 (signaling) 口 (mouth) 食道 (esophagus) 胃 (stomach) 小腸 (small intestine) 大腸 (large intestine) 旁分泌胰臟 (exocrine pancreas) 肝臟 (liver) 胃腸道的生理病理 (pathophysiology of the gastrointestinal tract)

3 Overview The gastrointestinal (GI) system is a complex tube bounded by the mouth ( 口 ) at one end and the anus ( 肛門 ) at the other. Food enters the mouth; travels through the esophagus ( 食道 ), stomach ( 胃 ), small intestine (duodenum 十二指腸, jejunum 空腸, and ileum 迴腸 ), large intestine (ascending 升, transverse 橫, and descending 降 colon 結腸 ), and rectum ( 直腸 ); and then exits via the anus ( 肛門 ).

4 This tube s s primary function is the absorption ( 吸收 ) of dietary nutrients. To maximize nutrient absorption, secretions are added to food from the salivary glands ( 唾液腺 ), stomach, liver, gallbladder ( 膽囊 ), and pancreas ( 胰臟 ) to convert complex molecules into simple ones. This conversion of complex molecules into simple ones,, called digestion, is affected by enzymes and H +.

5 Dietary contents and secretions are mixed and propelled along the tube (motility) from one specialized compartment to another by coordinated peristaltic contractions and relaxation of the tube wall. Two other important functions include storage (e.g., food is stored in the stomach and fecal matter in the colon) and excretion of the digested materials and biliary waste products.

6 整個消化過程可分為下列幾個步驟 攝食 (ingestion): 食物及水份由口攝入體內蠕動 (peristalsis): 食物在消化道中之移動消化 (digestion): 食物經化學性及機械性消化, 而轉為細胞可利用之型式分泌 (secretion): 消化道能分泌各種酶及分泌液以幫助食物的分解吸收 (absorption): 消化後之小分子經由腸道細胞吸收後, 經由循環系統輸送以供應全身細胞, 消化道中主要的吸收器官為小腸排便 (defecation): 未能被消化的物質經由肛門排出體外的過程

7 4 Processes on Digestive Tract Digestion: mechanical and chemical Secretion: exocrine- mucus, water, salt Absorption: starch, proteins, fat Motility: skeletal and smooth muscles Fig. 15-2

8 消化之方式 : 化學性消化 (chemical digestion): 食物之大分子經分解, 轉為可吸收 之小分子型式 機械性消化 (mechanical digestion): 有助於化學性消化之 各種消化道運動

9 消化系統的組成 : 消化道 (digestive tract): 包括口 咽 食道 胃 小腸 大腸及肛門 附屬構造 (accessory structures): 位於消化道外而與消化有關之構造, 包括牙齒 舌頭 唾液腺 肝臟 膽囊及胰臟

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11 消化道的典型構造 : 由食道至肛門的這一段消化道, 其管壁的組成由內到外可分為四層 - 黏膜層 (mucosa) - 上皮層 (epithelium) - 固有層 (lamina propria) - 黏膜肌層 (muscularis mucosa) - 黏膜下層 (submucosa) - 肌肉層 (muscularis) - 漿膜層 (serosa)

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13 黏膜層 (mucosa): 為消化道的最內層, 富含防禦組織, 可分為三層 : - 上皮層 (epithelium): 與消化道內容物直接接觸, 在口 食道口 食道處為複層鱗狀上皮, 具有保護的功能, 其餘部位則為則為具分泌及吸收作用之單層柱狀上皮 - 固有層 (lamina propria): 為連結上皮層及黏膜肌層之結締組織, 內含血管 淋巴管及淋巴組織 - 黏膜肌層 (muscularis mucosa): 含平滑肌纖維, 使消化道形成小皺褶, 以增加消化及吸收面積

14 黏膜下層 (submucosa): - 為連結黏膜層與肌肉層的結締組 織, - 內含有血管 淋巴管及黏膜下層 神經叢 (submucous or Meisser s plexus), - 可管制消化道之分泌作用

15 肌肉層 (muscularis): - 除口 咽及食道上段為骨骼肌, - 能產生隨意識的吞嚥動作, - 其餘均屬平滑肌, 一般內層為環走肌, 外層為縱走肌, - 此肌肉層收縮能將食物與消化液混合, 並推動食物, - 內 外層之間具有腸肌層神經叢 (myenteric plexus), 負責控制肌肉的活動

16 漿膜層 (serosa): - 包被在消化的最外層, - 由結締組織及上皮組織所構成

17 消化道的神經分佈 : 消化道有內在 與外在二套神經控制系統 - 內在神經系統 ( 腸內神經系統 ) - 外在神經系統

18 內在神經系統 ( 腸內神經系統 ) 組成 : - 黏膜下層神經叢 ( 位在黏膜下層結締組織 ) 及腸肌層神經叢 ( 位在肌肉層內環走肌與縱走肌交接處 ) 功能 : - 傳達腸胃道的痛覺 - 受到自主神經的調節, 影響腸胃道平滑肌的收縮 分泌細胞的分泌及血管的收縮等作用 - 傳遞胃腸道內各種局部反射

19 外在神經系統 組成 : - 交感及副交感神經所組成, 與內在神經系統相連繫功能 : - 副交感神經促進平滑肌收縮使腸胃道蠕動, 並且使神經所支配的血管平滑肌放鬆 - 交感神經抑制平滑肌收縮及腺體分泌, 使消化道的血管收縮

20 胃腸激素 (gastrointestinal hormones): 消化道的細胞除了分泌消化液, 也分泌激素 (hormones), 以調節消化的作用 - 胃泌素 (gastrin) - 膽囊收縮素 (cholecystokinin; CCK) - 胰泌素 (secretin) - 胃抑素 (gastric inhibitory peptide or glucose-dependent insulinotropic peptide; GIP)

21 胃泌素 (gastrin) 產生部位 : 位在幽門部幽門部的 G 細胞生理作用 : - 刺激胃腺中的壁細胞 (parietal cells) 胃酸的分泌 - 刺激胃腺中的主要細胞 (chief cells) 分泌胃蛋白酶原 (pepsinogen) - 經由增加胃壁的蠕動及使幽門括約肌的放鬆, 增加胃排空作用 - 刺激胃腸黏膜生長

22 胃泌素 (gastrin) 分泌的控制 (regulation of secretion): - 部份消化的蛋白質以正回饋方式 刺激 G 細胞分泌胃泌素 - 酸會負回饋抑制胃泌素的分會負回饋抑制胃泌素的分泌

23 . 膽囊收縮素 (cholecystokinin; CCK) 產生部位 : 小腸上段黏膜 I 細胞 生理作用 : - 刺激膽囊收縮 - 刺激胰消化酶 (pancreatic enzymes) 之分泌 - 抑制胃排空

24 膽囊收縮素 (cholecystokinin; 分泌的控制 : CCK) - 消化產物如多生類 氨基酸及脂 肪酸會刺激膽囊收縮素的分泌

25 胰泌素 (secretin) 產生部位 : 十二指腸及空腸的 S 細胞生理作用 : - 刺激鹼性胰液分泌, 以中和食糜的胃酸 - 促進幽門括約肌收縮而抑制胃排空運動分泌的控制 : - 酸性食物進入小腸時可刺激胰泌素的分泌 - 當鹼性胰液中和十二指腸中的酸後, 胰泌素的分泌即停止

26 胃抑素 (gastric inhibitory peptide or glucose-dependent insulinotropic peptide; GIP) 產生部位 : 十二指腸及空腸的 K 細胞生理作用 : - 刺激胰島素 (insulin) 分泌 - 抑制胃酸分泌及排空運動分泌的控制 : - 十二指腸中的脂肪及葡萄糖 (glucose) 會促進胃抑素分泌

27 胃腸激素對食物消化的影響 食物於胃中 : - 胃泌素分泌, 增加胃酸分泌和促進運 動 食物與酸進入十二指腸中 : - 膽囊收縮素與胰泌素分泌 ; 胰消化酶 分泌 膽囊收縮 鹼性胰液分泌 ; 腸消 化食物 - 胃抑素分泌 ; 胰島素分泌 ; 同化作用

28 消化的階段 (digestive phase) 胃和十二指腸的功能可分為三個階段 : - 頭期 (cephalic phase) - 胃期 (gastric phase) - 腸期 (intestinal phase)

29 頭期 主要由想到或看到食物誘導, 另外, 味 覺 嗅覺 咀嚼 吞嚥等刺激亦能誘 導 主要是神經藉由釋放乙醯膽鹼 (acetylcholine; Ach) 和血管活性腸生 汰 (vasoactive intestinal peptide; VIP) 的調控作用, Ach 刺激唾液腺 胃 胰和腸的分泌

30 胃期 始於當食物和口的分泌進入胃, 胃受到膨脹的壓力和蛋白質消化的 產物誘導神經 激素和旁分泌 (paracrine) 的腸胃道反應

31 腸期 始於當胃中的食物進入十二指腸, 蛋白質 脂肪消化後的產物和酸 (H+) 引起內分泌和旁分泌 神經的 反應, 膽囊收縮素 胃泌素 胰泌 素和胃抑素均在此期釋放

32 Thank You for Your Attention

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34 Gastrointestinal System ( 消化系統 ) By: 李碧雪 April 24, 2013 Gastrointestinal System ( 消化系統 ) - 原則 (principles) 和訊息 (signaling) - 口 (mouth) 食道 (esophagus) 胃 (stomach) - 小腸 (small intestine) 大腸 (large intestine) - 旁分泌胰臟 (exocrine pancreas) 肝臟 (liver) - 胃腸道的生理病理 (pathophysiology of the gastrointestinal tract) A. Overview 1. The gastrointestinal (GI) system is a complex tube bounded by the mouth ( 口 ) at one end and the anus ( 肛門 ) at the other. 2. Food enters the mouth; travels through the esophagus ( 食道 ), stomach ( 胃 ), small intestine (duodenum 十二指腸, jejunum 空腸, and ileum 迴腸 ), large intestine (ascending 升, transverse 橫, and descending 降 colon 結腸 ), and rectum ( 直腸 ); and then exits via the anus ( 肛門 ). 3. This tube s primary function is the absorption ( 吸收 ) of dietary nutrients. 4. To maximize nutrient absorption, secretions are added to food from the salivary glands ( 唾液腺 ), stomach, liver, gallbladder ( 膽囊 ), and pancreas ( 胰臟 ) to convert complex molecules into simple ones. 5. This conversion of complex molecules into simple ones, called digestion, is affected by enzymes and H Dietary contents and secretions are mixed and propelled along the tube (motility) from one specialized compartment to another by coordinated peristaltic contractions and relaxation of the tube wall. 7. Two other important functions include storage (e.g., food is stored in the stomach and fecal matter in the colon) and excretion of the digested materials and biliary waste products. B. 整個消化過程可分為下列幾個步驟 : 1. 攝食 (ingestion): 食物及水份由口攝入體內 2. 蠕動 (peristalsis): 食物再消化中之移動 3. 消化 (digestion): 食物經化學性及機械性消化, 而轉為細胞可利用之型式 4. 分泌 (secretion): 消化道能分泌各種酶及分泌液以幫助食物的分解 5. 吸收 (absorption): 消化後之小分子經由腸道細胞吸收後, 經由循環系統輸送以供應全身細胞, 消化道中主要的吸收器官為小腸 6. 排便 (defecation): 未能被消化的物質經由肛門排出體外的過程 C. 消化之方式 : 1. 化學性消化 (chemical digestion): 食物之大分子經分解, 轉為可吸收之小分子型式 2. 機械性消化 (mechanical digestion): 有助於化學性消化之各種消化道運動 D. 消化系統的組成 : 1

35 1. 消化道 (digestive tract): 包括口 咽 食道 胃 小腸 大腸及肛門 2. 附屬構造 (accessory structures): 位於消化道外而與消化有關之構造, 包括牙齒 舌頭 唾液腺 肝臟 膽囊及胰臟 E. 消化道的典型構造 : 由食道至肛門的這一段消化道, 其管壁的組成由內到外可分為四層 1. 黏膜層 (mucosa): 為消化道的最內層, 富含防禦組織, 可分為三層 : a. 上皮層 (epithelium): 與消化道內容物直接接觸, 在口 食道處為複層鱗狀上皮, 具有保護的功能, 其餘部位則為具分泌及吸收作用之單層柱狀上皮 b. 固有層 (lamina propria): 為連結上皮層及黏膜肌層之結締組織, 內含血管 淋巴管及淋巴組織 c. 黏膜肌層 (muscularis mucosa): 含平滑肌纖維, 使消化道形成小皺褶, 以增加消化及吸收面積 2. 黏膜下層 (submucosa): 為連結黏膜層與肌肉層的結締組織, 內含有血管 淋巴管及黏膜下層神經叢 (submucous or Meisser s plexus), 可管制消化道之分泌作用 3. 肌肉層 (muscularis): 除口 咽及食道上段為骨骼肌, 能產生隨意識的吞嚥動作, 其餘均屬平滑肌, 一般內層為環走肌, 外層為縱走肌, 此肌肉層收縮能將食物與消化液混合, 並推動食物, 內 外層之間具有腸肌層神經叢 (myenteric plexus), 負責控制肌肉的活動 4. 漿膜層 (serosa): 包被在消化的最外層, 由結締組織及上皮組織所構成 F. 消化道的神經分佈 : 消化道有內在與外在二套神經控制系統 1. 內在神經系統 ( 腸內神經系統 ) a. 組成 : 黏膜下層神經叢 ( 位在黏膜下層結締組織 ) 及腸肌層神經叢 ( 位在肌肉層內環走肌與縱走肌交接處 ) b. 功能 : (1) 傳達腸胃道的痛覺 (2) 受到自主神經的調節, 影響腸胃道平滑肌的收縮 分泌細胞的分泌及血管的收縮等作用 (3) 傳遞胃腸道內各種局部反射 2. 外在神經系統 a. 組成 : 交感及副交感神經所組成, 與內在神經系統相連繫 b. 功能 : (1) 副交感神經促進平滑肌收縮使腸胃道蠕動, 並且使神經所支配的血管平滑肌放鬆 (2) 交感神經抑制平滑肌收縮及腺體分泌, 使消化道的血管收縮 G. 胃腸激素 (gastrointestinal hormones): 消化道的細胞除了分泌消化液, 也分泌激素 (hormones), 以調節消化的作用 1. 胃泌素 (gastrin) a. 產生部位 : 位在幽門部的 G 細胞 b. 生理作用 : (1) 刺激胃腺中的壁細胞 (parietal cells) 胃酸的分泌 (2) 刺激胃腺中的主要細胞 (chief cells) 分泌胃蛋白酶原 (pepsinogen) 2

36 (3) 經由增加胃壁的蠕動及使幽門括約肌的放鬆, 增加胃排空作用 (4) 刺激胃腸黏膜生長 c. 分泌的控制 (regulation of secretion): (1) 部份消化的蛋白質以正回饋方式刺激 G 細胞分泌胃泌素 (2) 酸會負回饋抑制胃泌素的分泌 2. 膽囊收縮素 (cholecystokinin; CCK) a. 產生部位 : 小腸上段黏膜 I 細胞 b. 生理作用 : (1) 刺激膽囊收縮 (2) 刺激胰消化酶 (pancreatic enzymes) 之分泌 (3) 抑制胃排空 c. 分泌的控制 : 消化產物如多生類 氨基酸及脂肪酸會刺激膽囊收縮素的分泌 3. 胰泌素 (secretin) a. 產生部位 : 十二指腸及空腸的 S 細胞所分泌 b. 生理作用 : (1) 刺激鹼性胰液分泌, 以中和食糜的胃酸 (2) 促進幽門括約肌收縮而抑制胃排空運動 c. 分泌的控制 : (1) 酸性食物進入小腸時可刺激胰泌素的分泌 (2) 當鹼性胰液中和十二指腸中的酸後, 胰泌素的分泌即停止 4. 胃抑素 (gastric inhibitory peptide or glucose-dependent insulinotropic peptide; GIP) a. 產生部位 : 十二指腸及空腸的 K 細胞 b. 生理作用 : (1) 刺激胰島素 (insulin) 分泌 (2) 抑制胃酸分泌及排空運動 c. 分泌的控制 : 十二指腸中的脂肪及葡萄糖 (glucose) 會促進胃抑素分泌 5. 胃腸激素對食物消化的影響 a. 食物於胃中 : 胃泌素分泌, 增加胃酸分泌和促進運動 b. 食物與酸進入十二指腸中 : (1) 膽囊收縮素與胰泌素分泌 ; 胰消化酶分泌 膽囊收縮 鹼性胰液分泌 ; 腸消化食物 (2) 胃抑素分泌 ; 胰島素分泌 ; 同化作用 H. 消化的階段 (digestive phase): 胃和十二指腸的功能可分為三個階段 : 頭期 (cephalic phase) 胃期 (gastric phase) 腸期 (intestinal phase) 1. 頭期 : a. 主要由想到或看到食物誘導, 另外, 味覺 嗅覺 咀嚼 吞嚥等刺激亦能誘導 b. 主要是神經藉由釋放乙醯膽鹼 (acetylcholine; Ach) 和血管活性腸生汰 (vasoactive intestinal peptide; VIP) 的調控作用, Ach 刺激唾液腺 胃 胰和腸的分泌 2. 胃期 : 始於當食物和口的分泌進入胃, 胃受到膨脹的壓力和蛋白質消化的產物誘導神經 激素和旁分泌 (paracrine) 的腸胃道反應 3

37 3. 腸期 : 始於當胃中的食物進入十二指腸, 蛋白質 脂肪消化後的產物和酸 (H + ) 引起內分泌和旁分泌 神經的反應, 膽囊收縮素 胃泌素 胰泌素和胃抑素均在此期釋放 4

38 Mouth ( 口 ), Esophagus ( 食道 ), and Stomach ( 胃 )

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40 Overview 上消化道 ( 口 食道 胃 ) 在營養的吸收 扮演次要的角色, 但在食物的運送和準 備食物以利小腸吸收扮演重要的角色, 準備食物的方式包括機械性的消化 ( 將 食物 break down 成小片段, 增加 surface area) 和化學性的消化 ( 如 : 分 泌消化酶, 使食物 break down, 使其 hydrating, 以利酶作用 )

41 口 (mouth) The mouth serves as the first site of mechanical and chemical digestion of food. 咀嚼可以使食物顆粒變小, 唾液 (saliva) 使食物溼潤, 易於吞嚥, 減輕胃腸負擔

42 唾液腺 (salivary gland) 分泌唾液量一天約 liter, - 唾液成份中 99.5% 為水, 其餘為溶質 : 氯化物 重碳酸鹽 磷酸鹽 唾液澱粉酶 黏液 (mucin) 等, - 其 ph 值為 唾液主要來源為三對唾液腺 : - 耳下腺 (parotid gland) 或腮腺 - 頜下腺 (submandibular gland) - 舌下腺 (sublingual gland)

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44 唾液分泌的控制 口腔中的食物可引起唾液反射性的分 泌 味覺 觸覺 嗅覺及想到或看到食物 可刺激下視丘 腦幹的唾腺核, 使副交 感神經興奮, 促使唾液腺的血管擴張, 導 致大量分泌較稀的唾液 交感神經的刺激可促使頜下腺分泌較 濃的唾液

45 食道 (esophagus) 將食團藉由吞嚥和食道蠕動由口往 胃方向推送 吞嚥 (swallowing): - 吞嚥過程分為三階段 : - 口腔期 ( 口 口咽 ) - 咽期 ( 口咽 食道 ) - 食道期 ( 食道 胃 )

46 口腔及咽期 包括口腔口腔 鼻咽及喉的開口關閉 (1) 舌頭往上顎方向推壓, - 將食物推下口腔後方, 後進入咽 - 當嘴巴張開嘴巴張開 舌頭頂不到上顎 則無法進行吞嚥作用 (2) 軟顎上提蓋住後鼻孔, - 以免食物入鼻腔

47 (3) 會厭軟骨向後蓋住喉門, - 以免食物入氣管, - 故吞嚥時呼吸會暫時停 止

48 食道期 食道產生蠕動 (peristalsis) 將食團往 胃送

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50 蠕動的過程 環肌收縮將食團往下擠食團所在位置下方的縱肌收縮, 使食道縮短而往後突出, 以容納下落的食團下食道括約肌 (lower esophageal sphincter) 放鬆, 使食團順利進入吞嚥中樞 : 位於延腦吞嚥速度 : 食物以每秒 4 cm 的速度通過食道, 約 6-10 秒即送入胃

51 胃 (stomach) 功能 : - accepting and storing food ( 儲存 食物 ) - mixing food with secretions ( 混 合食物 ) - digesting food ( 消化食物 ) - delivering food to the small intestine ( 推進食物入小腸 )

52 構造 : - 胃底 (fundus) - 胃體 (body) - 胃竇 (antrum)

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54 Accommodation ( 儲存 ) 食物由食道經噴門進入胃後, - 經由迷走神經的反射作用, - 使胃壁肌肉鬆弛, - 使胃壁能因食物的堆積而向外膨 大, - 以容納更多的食物 胃容納食物的量最高可達 1.5 liter

55 Mixing ( 混合 ) and propulsive movement ( 推進食物 ) 混合波 : (1) 食物到達胃時, - 胃壁肌細胞產生每 20 秒一次微弱的 蠕動收縮, - 造成混合波, 使食物與胃液混合形成 黏稠 乳膏狀的半流體, 稱為食糜 (chyme), - 將食物由胃體移向胃竇

56 (2) 當收縮波由胃體部移向胃竇時, - 收縮強度會越來越強, 形成強而有力的蠕動收縮環, - 一方面混合食物, 一方面將食物由胃竇推往幽門 (pylorus), - 但幽門的開口很小, 每次蠕動波只能將小量 ( 幾毫升 ) 的食糜送入十二指腸, - 剩餘的則又隨著蠕動波收縮環流回胃體部, - 再重覆胃的混合與推進食物的作用

57 胃排空 (gastric emptying): - 食物由胃排向十二指腸的 排空現象, - 主要受到胃竇的蠕動收縮 的促進作用, - 也受到狹窄幽門的阻力

58 (1) 胃排空作用的調節 : - 食物進入胃後, 大約 30 分鐘開始 出現排空作用, - 將食物送入十二指腸, - 一般在 3-4 小時後可完全排空, - 當胃中不再有食物胃中不再有食物時, 胃的蠕動 作用會擠壓胃中空氣, - 造成咕嚕 咕嚕的聲音咕嚕的聲音

59 (2) 促進因素 : - 胃受食物膨脹所產生的神經 訊息 - 胃泌素 (gastrin) 胃黏膜所 分泌的激素, - 胃膨脹或肉類食物可刺激 其分泌

60 (3) 抑制因素 : - 腸胃反射 : - 食糜進入十二指腸後產生之神經訊息抑制胃的蠕動, - 脂肪 酸 膨脹等刺激是引發此反射的因素 - 激素 : - 膽囊收縮素 (cholecystokinin) 胃抑素 (gastric inhibitory peptide) 胰泌素 (secretin) 等

61 分泌 (secretions) 胃壁黏膜上除了有分泌黏液的黏液細胞 (mucus secreting cell), 胃有胃腺 (gastric gland) 及幽門腺 (pyloric gland) 的開口, 在每日約 2000 ml 的胃液分泌中, 具有胃酸 (gastric acid) 胃蛋白酶原 (pepsinogen) 內在因子 (intrinsic factor) 及黏液 (mucus) 等物質, 以潤滑胃壁及分解蛋白質

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63 胃液主要由胃腺細胞所分泌 : (1) 頸狀黏液細胞 (mucus neck cells): - 分泌黏液, 以保護胃壁細胞, - 防止胃酸和胃蛋白酶侵蝕 (2) 主要細胞 (chief cells): - 分泌胃蛋白酶原, - 胃蛋白酶原須先由胃酸 (ph ) 1.8) 活化轉變為胃蛋白酶 (pepsin), - 才具有分解蛋白質的功能

64 (3) 壁細胞 (parietal cells): - 分泌鹽酸 (HCl) 及內在因子 (intrinsic factor) 等, - 鹽酸具有殺菌及活化蛋白原的功能, - 內在因子可幫助迴腸吸收維生素 B12, - 以協助紅血球的生成與成熟, - 防止貧血, - 維生素 B 缺乏會引起惡性貧血 12

65 (4) 內分泌細胞 (endocrine cells): - G 細胞分泌胃泌素 (gastrin), - D 細胞分泌體抑素 (somatostatin)

66 胃酸分泌的機制 (hydrogen ion secretion mechanism): (1) 胃酸是由胃腺中的壁細胞所 分泌

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68 (2) 壁細胞因新陳代謝產生 CO 2, - CO 2 與由細胞外液滲透進來的水, - 在碳酸酐酶 (carbonic anhydrase) 的 - 催化下先形成 H 2 CO 3, 再分解成 HCO 3 及 H +, - H + 經由 apical membrane 上的 H + -K + ATPase (H + pump) 送出, - - 細胞內 HCO 3 藉由位在 basolateral membrane 上的 Cl - -HCO - 3 exchanger 送出, Cl - 送入,

69 - - HCO 3 送入細胞外液後, - 會進入流經部位的血管, 使血液呈 現鹼性, 稱為鹼潮 (alkaline tide), - 細胞內 Cl - 藉由 apical membrane 上的 Cl - channel 離 開壁細胞, 進入胃腔, - 胃腔中的 H + 和 Cl - 結合形成鹽酸 (HCl)

70 胃液分泌的調節 (Regulation of gastric secretions): 胃液的分泌可分成頭期 胃期及腸期 三個階段 (1) 頭期 : - 食物入胃前能使胃液分泌, 如味覺 嗅覺 視覺的刺激, - 經由迷走神經傳出纖維, - 刺激胃液及胃泌素分泌

71 (2) 胃期 : - 食物入胃對胃壁的直接刺激 可促使胃液加速分泌

72 (3) 腸期 : - 食糜入小腸後刺激腸壁的機械受器, - 引起腸胃反射 (enterogastric reflex), - 使迷走神經興奮減弱, 減少胃液的分泌, - 酸 脂肪 醣類及蛋白質等會刺激腸道激素 ( 如 : 膽囊收縮素 胃抑素 胰泌素 ) 之分泌, - 抑制胃液的分泌

73 消化 (digestion) 胃的酸性環境可 denature 和 breakdown 蛋白質, breakdown 主要依靠胃蛋白酶 (pepsin)

74 Thank You for Your Attention

75 Thank You for Your Attention

76 Gastrointestinal System ( 消化系統 ) By: 李碧雪 April 24, 2013 Mouth( 口 ), Esophagus( 食道 ), and Stomach( 胃 ) A. Overview 1. 上消化道 ( 口 食道 胃 ) 在營養的吸收扮演次要的角色, 但在食物的運送和準備食物以利小腸吸收扮演重要的角色, 2. 準備食物的方式包括機械性的消化 ( 將食物 break down 成小片段, 增加 surface area) 和化學性的消化 ( 如 : 分泌消化酶, 使食物 break down, 使其 hydrating, 以利酶作用 ) B. 口 (mouth) 1. The mouth serves as the first site of mechanical and chemical digestion of food. 2. 咀嚼可以使食物顆粒變小, 3. 唾液 (saliva) 使食物溼潤, 易於吞嚥, 減輕胃腸負擔 4. 唾液腺 (salivary gland): a. 分泌唾液量一天約 liter, 唾液成份中 99.5% 為水, 其餘為溶質 : 氯化物 重碳酸鹽 磷酸鹽 唾液澱粉酶 黏液 (mucin) 等, 其 ph 值為 b. 唾液主要來源為三對唾液腺, 即耳下腺 (parotid gland) 或腮腺 頜下腺 (submandibular gland) 和舌下腺 (sublingual gland) c. 唾液分泌的控制 : (1) 口腔中的食物可引起唾液反射性的分泌 (2) 味覺 觸覺 嗅覺及想到或看到食物可刺激下視丘 腦幹的唾腺核, 使副交感神經興奮, 促使唾液腺的血管擴張, 導致大量分泌較稀的唾液 (3) 交感神經的刺激可促使頜下腺分泌較濃的唾液 C. 食道 (esophagus): 將食團藉由吞嚥和食道蠕動由口往胃方向推送 1. 吞嚥 (swallowing): 吞嚥過程分為三階段 : 分別是口腔期 ( 口 口咽 ) 咽期 ( 口咽 食道 ) 及食道期 ( 食道 胃 ), 口腔期肌肉的動作是隨意的, 其他二期則是不隨意的 a. 口腔及咽期 : 包括口腔 鼻咽及喉的開口關閉 (1) 舌頭往上顎方向推壓, 將食物推下口腔後方, 後進入咽部, 因此, 當嘴巴張開 舌頭頂不到上顎則無法進行吞嚥作用 (2) 軟顎上提蓋住後鼻孔, 以免食物入鼻腔 (3) 會厭軟骨向後蓋住喉門, 以免食物入氣管, 故吞嚥時呼吸會暫時停止 b. 食道期 : 食道產生蠕動 (peristalsis) 將食團往胃送 c. 蠕動的過程 : (1) 環肌收縮將食團往下擠 (2) 食團所在位置下方的縱肌收縮, 使食道縮短而往後突出, 以容納下落的食團 (3) 下食道括約肌 (lower esophageal sphincter) 放鬆, 使食團順利進入 d. 吞嚥中樞 : 位於延腦 e. 吞嚥速度 : 食物以每秒 4 cm 的速度通過食道, 約 6-10 秒即送入胃 1

77 D. 胃 (stomach) 1. 功能 : a. accepting and storing food ( 儲存食物 ) b. mixing food with secretions ( 混合食物 ) c. digesting food ( 消化食物 ) d. delivering food to the small intestine ( 推進食物入小腸 ) 2. 構造 : 分成胃底 (fundus) 胃體 (body) 和胃竇 (antrum) 三部份 3. Accommodation ( 儲存 ) a. 食物由食道經噴門進入胃後, 經由迷走神經的反射作用, 使胃壁肌肉鬆弛, 使胃壁能因食物的堆積而向外膨大, 以容納更多的食物 b. 胃容納食物的量最高可達 1.5 liter 4. Mixing ( 混合 ) and propulsive movement ( 推進食物 ) a. 混合波 : (1) 食物到達胃時, 胃壁肌細胞產生每 20 秒一次微弱的蠕動收縮, 造成混合波, 使食物與胃液混合形成黏稠 乳膏狀的半流體, 稱為食糜 (chyme), 同時也將食物由胃體移向胃竇 (2) 當收縮波由胃體部移向胃竇時, 收縮強度會越來越強, 形成強而有力的蠕動收縮環, 一方面混合食物, ㄧ方面將食物由胃竇推往幽門 (pylorus), 但幽門的開口很小, 每次蠕動波只能將小量 ( 幾毫升 ) 的食糜送入十二指腸, 剩餘的則又隨著蠕動波收縮環流回胃體部, 再重覆胃的混合與推進食物的作用 b. 胃排空 (gastric emptying): 食物由胃排向十二指腸的排空現象, 主要受到胃竇的蠕動收縮的促進作用, 但也受到狹窄幽門的阻力 (1) 胃排空作用的調節 : 食物進入胃後, 大約 30 分鐘開始出現排空作用, 將食物送入十二指腸, ㄧ般在 3-4 小時後可完全排空, 所以當胃中不再有食物時, 胃的蠕動作用會擠壓胃中空氣, 造成咕嚕 咕嚕的聲音 (2) 促進因素 : (a) 胃受食物膨脹所產生的神經訊息 (b) 胃泌素 (gastrin) 胃黏膜所分泌的激素, 胃膨脹或肉類食物可刺激其分泌 (3) 抑制因素 : (a) 腸胃反射 : 食糜進入十二指腸後產生之神經訊息抑制胃的蠕動, 脂肪 酸 膨脹等刺激是引發此反射的因素 (b) 激素 : 膽囊收縮素 (cholecystokinin) 胃抑素 (gastroinhibitory peptide) 胰泌素 (secretin) 等 5. 分泌 (secretions) a. 胃壁黏膜上除了有分泌黏液的黏液細胞 (mucus secreting cell), 胃有胃腺 (gastric gland) 及幽門腺 (pyloric gland) 的開口, 在每日約 2000 ml 的胃液分泌中, 具有胃酸 (gastric acid) 胃蛋白酶原 (pepsinogen) 內在因子 (intrinsic factor) 及黏液 (mucus) 等物質, 以潤滑胃壁及分解蛋白質 b. 胃液主要由胃腺細胞所分泌 : (1) 頸狀黏液細胞 (mucus neck cells): 分泌黏液, 以保護胃壁細胞, 防止胃酸和胃蛋白酶侵蝕 2

78 (2) 主要細胞 (chief cells): 分泌胃蛋白酶原, 胃蛋白酶原須先由胃酸 (ph ) 活化轉變為胃蛋白酶 (pepsin), 才具有分解蛋白質的功能 (3) 壁細胞 (parietal cells): 分泌鹽酸 (HCl) 及內在因子 (intrinsic factor) 等, 鹽酸具有殺菌及活化蛋白原的功能, 內在因子可幫助迴腸吸收維生素 B 12, 以協助紅血球的生成與成熟, 防止貧血, 因此, 維生素 B 12 缺乏會引起惡性貧血 (4) 內分泌細胞 (endocrine cells): G 細胞分泌胃泌素 (gastrin), D 細胞分泌體抑素 (somatostatin) c. 胃酸分泌的機制 (hydrogen ion secretion mechanism) (1) 胃酸是由胃腺中的壁細胞所分泌 (2) 壁細胞因新陳代謝產生 CO 2, 而 CO 2 與由細胞外液滲透進來的水, 在碳酸酐酶 (carbonic anhydrase) 的催化下先形成 H 2 CO 3, 再分解成 HCO 3 - 及 H +, H + 經由 apical membrane 上的 H + -K + ATPase (H + pump) 送出, 細 - 胞內 HCO 3 藉由位在 basolateral membrane 上的 Cl - - -HCO 3 exchanger 送出, Cl - - 送入, HCO 3 送入細胞外液後, 會進入流經位部的血管, 使血液呈現鹼性, 稱為鹼潮 (alkaline tide), 細胞內 Cl - 藉由 apical membrane 上的 Cl - channel 離開壁細胞, 進入胃腔, 胃腔中的 H + 和 Cl - 結合形成鹽酸 (HCl) d. 胃液分泌的調節 (Regulation of gastric secretions): 胃液的分泌可分成頭期 胃期及腸期三個階段 (1) 頭期 : 食物入胃前能使胃液分泌, 如味覺 嗅覺 視覺的刺激, 經由迷走神經傳出纖維, 刺激胃液及胃泌素分泌 (2) 胃期 : 食物入胃對胃壁的直接刺激可促使胃液加速分泌 (3) 腸期 : 食糜入小腸後刺激腸壁的機械受器, 引起腸胃反射 (enterogastric reflex), 使迷走神經興奮減弱, 減少胃液的分泌, 酸 脂肪 醣類及蛋白質等會刺激腸道激素 ( 如 : 膽囊收縮素 胃抑素 胰泌素 ) 之分泌, 因而抑制胃液的分泌 6. 消化 (digestion): 胃的酸性環境可 denature 和 breakdown 蛋白質, breakdown 主要依靠胃蛋白酶 (pepsin) 3

79 Small Intestine ( 小腸 ) and Large intestine ( 大腸 )

80 Overview The small intestine is where nutrients start to be removed. To facilitate the absorption, complex carbohydrates, lipids, and proteins are chemically digested into simpler forms for transport. Absorption requires transport across both the apical and basolateral membranes to enterocytes (absorptive cells of the intestinal epithelium).

81 Not only macronutrients (carbohydrates, lipids, proteins and water) are absorbed, but also ions, vitamins,, and minerals. Once the necessary items are extracted, the remainder needs to be eliminated from the body. The distal colon, rectum,, and anus participate in bowel movements,, which involve both voluntary and involuntary components,, to eliminate the remnants.

82 小腸 小腸為消化道最長的部位, 全長約 6 米, 小腸可分為三部份, - 十二指腸 (duodenum; first ~ 0.3 m) - 空腸 (jejunum; next ~ m) - 迴腸 (ileum; final ~ m)

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84 運動 (motility) 和攪拌 (mixing) 小腸的運動可分成 : - 分節收縮 (segmentation) - 蠕動收縮 (peristalsis) 二種

85 分節收縮 : (1) 小腸受食糜的膨脹刺激所引發 (2) 小腸內膜的環肌使小腸產生規 律的環狀收縮, 以每一分鐘 8-12 次 的頻率不斷的混合食物與消化液

86 蠕動收縮 : (1) 是一種推進式的收縮, 以每秒 cm 的速度將食糜朝向肛門 的方向移動 (2) 蠕動是受到食糜的刺激所引發, (3) 胃腸反射 (gastroenteric reflex) 可加強蠕動的程度, 因此, 用餐後, 腸蠕動加快

87 小腸的分泌 (intestinal secretions) 小腸的分泌物包括 : - 鹼性黏液 ( 保護十二指腸免受胃 酸的侵蝕 ) - 激素 ( 如 : 膽囊收縮素 胰泌 素 胃抑素 )

88 醣類的消化和吸收 (carbohydrate digestion and absorption) 種類 : - 飲食中的醣類有三個來源 (1) 澱粉 (starch): 為一種多醣類物, 存在食物裡, 特別是穀類 稻米中 (2) 蔗糖 (sucrose): 為一種雙醣, 如甘蔗糖 (3) 乳糖 (lactose): 乳類中的雙醣

89 消化 : (1) 醣類的消化使於口腔內之唾液 澱粉酶, 此可將澱粉分解為糊精及 麥芽糖, 尚未被分解之澱粉則於小腸 內由胰澱粉酶分解之 (2) 醣類在胃停留的時間不長, 故胃 對醣類的消化較無重要性

90 (3) 醣類的消化主要在十二指腸內 完成, - 小腸的腸壁黏膜上皮細胞表面的 雙醣酶 ( 如 : 蔗糖酶 麥芽糖酶 ), - 可使醣類分解為單醣 ( 如 : 葡萄糖 glucose 果糖 fructose 半乳糖 galactose), - 立即由黏膜細胞吸收

91 (4) 若腸壁上缺乏雙醣酶, 則吃糖後常會 因雙醣殘留物堆積在小腸及結腸, 造成 腹脹及排氣現象 (5) 若留在腸腔內的寡糖分子太多, 易 引起腹瀉的症狀 (6) 發酵乳 (yogurt) 中含有細菌性乳糖 酶 (lactase), 因此, 即使對牛奶耐受性較 差的人, 仍是可接受的食物

92 吸收 : - 單醣在黏膜細胞表面吸收, 主要有二種方式 : (1) 葡萄糖與半乳糖 : - 經由糖分子與鈉離子利用共同轉運體 sodium-dependent dependent glucose transporter 1 的共同運送方式進入細胞中, - 黏膜細胞外 Na + 濃度高, 細胞內 Na + 濃度低, 故 Na + 沿著濃度差及電化學特性 ( 細胞內負外正 ) 的方式經由擴散作用進入細胞, - 葡萄糖或半乳糖分子跟著一起進入細胞中

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94 (2) 果糖 : - 以促進擴散方式吸收 (3) 吸收後的單醣經微血管送 至肝門靜脈

95 蛋白質的消化與吸收 (protein digestion and absorption) 消化 : 蛋白質的消化始於胃部 (1) 胃蛋白酶之作用 : - 胃蛋白酶原 (pepsinogen) 被胃酸活化成胃蛋白酶 (pepsin), - 胃蛋白酶將蛋白質分解成多胜類 (polypeptides) 蛋白眎 (proteose) 蛋白胴 (peptone) 及少量的氨基酸, - 嬰兒時期, 胃液中含有凝乳酶 (rennin), 可使奶類凝固, 延長其被胃蛋白酶作用的時間

96 (2) 胰蛋白酶 (trypsin) 之作用 : - 胰液含多種蛋白質酶原, 如 : 胰蛋白 酶原 (trypsinogen) 胰凝乳蛋白酶原 (chymotrypsinogen) 及梭肽酶原 (procarboxypeptidase) 等, - 胰蛋白酶原被位於小腸黏膜上的腸 激酶 (enterokinase) 活化成胰蛋白酶, - 胰蛋白酶再活化其他的蛋白酶原,

97 (3) 胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶, - 可將胃蛋白酶消化之產物, 進一 步分解為寡分解為寡胜類 (oligopeptides), - 梭肽酶可將寡生類分解為氨基酸, - 腸液中的胜肽酶 (peptidase) 可 將寡胜類或雙胜類 (dipeptides) 分 解成氨基酸

98 吸收 : (1) 氨基酸的吸收主要經由氨基酸共同轉運體 (amino acid cotransporter) (2) 雙胜類 (dipeptides) 及三胜類 (tripeptides) 經由 H + -oligopeptide cotransporter 進入細胞, - 腸細胞內的胜肽酶 (peptidase) 再將其分子分解成氨基酸, - 然後送入肝門靜脈

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100 (3) 通常氨基酸在十二指腸 空腸 吸收速率很快 (4) 嬰兒可吸收少量未經消化的蛋 白質, - 如母親初乳母親初乳內所提供以內所提供以對抗感染 的免疫蛋白抗體, - 即由小腸吸收送入血液中

101 醣類之消化 吸收 : - 通常在空腸近端即完 成

102 脂肪的消化和吸收 (lipid digestion and absorption) 脂肪的消化主要依賴 : - 膽汁 (bile) 的乳化作用及 - 胰脂肪酶之分解作用

103 消化 : (1) 膽汁中的膽鹽能將脂肪滴乳化 成親水性的脂肪小球, - 使胰脂肪酶 (pancreatic lipase) 得以附著, - 並加大作用表面積 (2) 胰脂肪酶將三酸甘油酯分解成 單酸甘油酯及脂肪酸

104 吸收 : (1) 碳鏈長度小於 12 的脂肪酸, 可直接自黏膜細胞經組織間液到達肝門靜脈 (2) 單酸甘油酯及長鏈脂肪酸, 先與膽鹽形成親水性的微膠粒 (micelles), 以防止二者再重新組合 (3) 微膠粒將這些脂肪分解物運到細胞膜附近, 自行進入腸細胞內,

105 (4) 脂肪消化產物在腸內細胞再酯 化成三酸甘油酯, - 然後與蛋白質及磷脂質構成乳 麋微粒 (chylomicron), - 經乳麋管 (lacteals) 進入淋巴系 統 (5) 膽固醇 (cholesterol) 與脂溶性 維生素亦併入乳麋微粒而被吸收

106 (6) 飲食中大約 95% 的脂肪可被吸 收, - 5% 可隨糞便排出 (7) 嬰兒出生時, - 脂肪吸收的機制未完全成熟, - 大約有 10-15% 15% 的脂肪未能被 吸收

107 維生素和礦物質的吸收 (vitamin and mineral absorption) 水溶性維生素 (B C): - 以, 主動運輸藉由 Na + cotransport 方式吸收 - 維生素 B 12 會與胃部壁細胞 (parietal cells) 分泌的內在因子結合, - 形成 vitamin B 12 /intrinsic factor complex, - 再由小腸段中的迴腸吸收

108 脂溶性維生素 (A D E K): - 吸收方式與脂質類似 礦物質 : - 二價離子 ( 如 : Ca 2+, Mg 2+, Fe 2+, Cu 2+, Zn 2+ ) 在小腸被吸收

109 水的吸收 (Water absorption) 約 80% 的水份在小腸上部靠滲透作 用 (osmosis) 吸收, - 即 Na +, 葡萄糖及氨基酸被主動 運輸進入細胞後, - 水份則靠滲透作用進入細胞

110 大腸 大腸可分為盲腸 (cecum), 結腸 (colon), 直腸 (rectum) 和肛門 (anus) 等部份, 結腸分為升 (ascending) 橫 (transverse) 降(descending) 及乙狀 (sigmoid) 結腸, 大腸在食物消化上扮演次要角色, 但在 離子 (ion) 和水的吸收佔重要角色

111 運動 (motility) 迴盲瓣 (ileocecal valve): - 小腸盡頭以迴盲瓣與直徑較寬之大 腸相接, - 平時關閉, - 防止內容物回流至迴腸, - 當小腸蠕動波抵達小腸蠕動波抵達時, - 即作短暫的開放

112

113 胃迴腸反射 (gastroileal reflex): - 當胃將食麋送出, - 迴腸受到反射刺激, - 產生蠕動波, - 將食麋經過迴盲瓣擠入盲腸

114 結腸袋性攪拌運動 (haustral churning): - 類似小腸的分節運動, - 只是結腸的環肌與縱肌會同時收 縮而形成袋狀, - 此運動可增加食麋與結腸壁接觸 機會, - 使水份充分被吸收

115 大蠕動 (mass movement): - 又稱胃結腸反射 (gastrocolic reflex), - 為最強之蠕動波, - 每天約出現 2-3 次, 通常見於飯後, - 當胃或結腸受到食麋膨脹刺激, - 即引發此運動, - 將糞塊由結腸送入直腸

116 排便作用 (defecation) 過程 : (1) 大腸的大蠕動將糞塊推入直腸後, 使直腸膨脹 直腸內壓上升直腸內壓上升, 因而產升排便的感覺 (2) 直腸的充脹感覺傳入脊髓引發神經反射, 經骨盤神經傳回, 造成直腸縱肌收縮及肛門內括約肌放鬆, 若此時情況允許, 可藉由意志讓肛門外括約肌放鬆, 引起排便

117 神經控制 : (1) 交感神經促使肛門內括約肌收縮, - 副交感神經使之放鬆 (2) 肛門外括約肌則受陰部神經所控制 (3) 脊髓腰薦部有排便中樞, - 受到延腦管理, - 若脊髓在腰薦部以上橫切, - 排便反射將暫時失去, 但不久又可恢復, - 而由腰薦中樞發動反射

118 運輸 (transport) 大腸吸收和釋放離子 (ions), 離子的輸 送讓水份吸收 電解質 (electrolytes): - Na + 和水由大腸內皮細胞的 Na + channel 吸收, - Cl - 經由 Cl - -HCO - 3 exchanger 進 入細胞, 同時釋出 HCO - 3, - K + 經由被動方式釋出

119 短鏈脂肪酸 (short-chain fatty acids): - 直接進入上皮細胞, - 以做為能量來源 水 (water): - 約 20% 進入小腸的液體 ( 包括攝 入及 GI 釋放的消化液 ) 由大腸吸收, - 水份是靠滲透作用吸收

120 Thank You for Your Attention

121 Gastrointestinal System ( 消化系統 ) By: 李碧雪 April 24, 2013 Small Intestine ( 小腸 ) and Large Intestine ( 大腸 ) A. Overview 1. The small intestine is where nutrients start to be removed. 2. To facilitate the absorption, complex carbohydrates, lipids, and proteins are chemically digested into simpler forms for transport. 3. Absorption requires transport across both the apical and basolateral membranes to enterocytes (absorptive cells of the intestinal epithelium). 4. Not only macronutrients (carbohydrates, lipids, proteins and water) are absorbed, but also ions, vitamins, and minerals. 5. Once the necessary items are extracted, the remainder needs to be eliminated from the body. 6. The distal colon, rectum, and anus participate in bowel movements, which involve both voluntary and involuntary components, to eliminate the remnants. B. 小腸 : 小腸為消化道最長的部位, 全長約 6 米, 小腸可分為三部份, 即十二指腸 (duodenum; first ~ 0.3 m) 空腸 (jejunum; next ~ 2-3 m) 和迴腸 (ileum; final ~ 3-4 m) 1. 運動 (motility) 和攪拌 (mixing): 小腸的運動可分成分節收縮 (segmentation) 和蠕動收縮 (peristalsis) 二種 a. 分節收縮 : (1) 小腸受食糜的膨脹刺激所引發 (2) 小腸內膜的環肌使小腸產生規律的環狀收縮, 以每一分鐘 8-12 次的頻率不斷的混合食物與消化液 b. 蠕動收縮 : (1) 是一種推進式的收縮, 以每秒 cm 的速度將食糜朝向肛門的方向移動 (2) 蠕動是受到食糜的刺激所引發, (3) 胃腸反射 (gastroenteric reflex) 可加強蠕動的程度, 因此, 用餐後, 腸蠕動加快 2. 小腸的分泌 (intestinal secretions): 小腸的分泌物包括鹼性黏液 ( 保護十二指腸免受胃酸的侵蝕 ) 和激素 ( 如 : 膽囊收縮素 胰泌素 胃抑素 ) 3. 醣類的消化和吸收 (carbohydrate digestion and absorption) a. 種類 : 飲食中的醣類有三個來源 (1) 澱粉 (starch): 為一種多醣類物, 存在食物裡, 特別是穀類 稻米中 (2) 蔗糖 (sucrose): 為一種雙醣, 如甘蔗糖 (3) 乳糖 (lactose): 乳類中的雙醣 b. 消化 : (1) 醣類的消化使於口腔內之唾液澱粉酶, 此可將澱粉分解為糊精及麥芽糖, 尚未被分解之澱粉則於小腸內由胰澱粉酶分解之 1

122 (2) 醣類在胃停留的時間不長, 故胃對醣類的消化較無重要性 (3) 醣類的消化主要在十二指腸內完成, 小腸的腸壁黏膜上皮細胞表面的雙醣酶 ( 如 : 蔗糖酶 麥芽糖酶 ), 可使醣類分解為單醣 ( 如 : 葡萄糖 glucose 果糖 fructose 半乳糖 galactose), 立即由黏膜細胞吸收 (4) 若腸壁上缺乏雙醣酶, 則吃糖後常會因雙醣殘留物堆積在小腸及結腸, 造成腹脹及排氣現象 (5) 若留在腸腔內的寡糖分子太多, 易引起腹瀉的症狀 (6) 發酵乳 (yogurt) 中含有細菌性乳糖酶 (lactase), 因此, 即使對牛奶耐受性較差的人, 仍是可接受的食物 c. 吸收 : 單醣在黏膜細胞表面吸收, 主要有二種方式 : (1) 葡萄糖與半乳糖 : 經由糖分子與鈉離子利用共同轉運體 sodiumdependent glucose transporter 1 的共同運送方式進入細胞中, 黏膜細胞外 Na + 濃度高, 細胞內 Na + 濃度低, 故 Na + 沿著濃度差及電化學特性 ( 細胞內負外正 ) 的方式經由擴散作用進入細胞, 葡萄糖或半乳糖分子跟著一起進入細胞中 (2) 果糖 : 以促進擴散方式吸收 (3) 吸收後的單醣經微血管送至肝門靜脈 d. 醣類之消化 吸收通常在空腸近端即完成 4. 蛋白質的消化與吸收 (protein digestion and absorption) a. 消化 : 蛋白質的消化始於胃部 (1) 胃蛋白酶之作用 : 胃蛋白酶原 (pepsinogen) 被胃酸活化成胃蛋白酶 (pepsin), 胃蛋白酶將蛋白質分解成多生類 (polypeptides) 蛋白示 (proteose) 蛋白凍(peptone) 及少量的氨基酸, 嬰兒時期, 胃液中含有凝乳酶 (rennin), 可使奶類凝固, 延長其被胃蛋白酶作用的時間 (2) 胰蛋白酶 (trypsin) 之作用 : 胰液含多種蛋白質酶原, 如 : 胰蛋白酶原 (trypsinogen) 胰凝乳蛋白酶原(chymotrypsinogen) 及梭太酶原 (procarboxypeptidase) 等, 胰蛋白酶原被位於小腸黏膜上的腸激酶 (enterokinase) 活化成胰蛋白酶, 胰蛋白酶再活化其他的蛋白酶原, (3) 胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶可將胃蛋白酶消化之產物, 進一步分解為寡生類 (oligopeptides), 梭太酶可將寡生類分解為氨基酸, 腸液中的生太酶 (peptidase) 可將寡生類或雙生類 (dipeptides) 分解成氨基酸 b. 吸收 : (1) 氨基酸的吸收主要經由氨基酸共同轉運體 (amino acid cotransporter) (2) 雙生類 (dipeptides) 及三生類 (tripeptides) 經由 H + -oligopeptide cotransporter 進入細胞, 腸細胞內的生太酶 (peptidase) 再將其分子分解成氨基酸, 然後送入肝門靜脈 (3) 通常氨基酸在十二指腸 空腸吸收速率很快 (4) 嬰兒可吸收少量未經消化的蛋白質, 如母親初乳內所提供以對抗感染的免疫蛋白抗體, 即由小腸吸收送入血液中 5. 脂肪的消化和吸收 (lipid digestion and absorption): 脂肪的消化主要依賴膽汁 (bile) 的乳化作用及胰脂肪酶之分解作用 a. 消化 : 2

123 (1) 膽汁中的膽鹽能將脂肪滴乳化成親水性的脂肪小球, 使胰脂肪酶 (pancreatic lipase) 得以附著, 並加大作用表面積 (2) 胰脂肪酶將三酸甘油酯分解成單酸甘油酯及脂肪酸 b. 吸收 : (1) 碳鏈長度小於 12 的脂肪酸, 可直接自黏膜細胞經組織間液到達肝門靜脈 (2) 單酸甘油酯及長鏈脂肪酸, 先與膽鹽形成親水性的微膠粒 (micelles), 以防止二者再重新組合 (3) 微膠粒將這些脂肪分解物運到細胞膜附近, 自行進入腸細胞內, (4) 脂肪消化產物在腸內細胞再酯化成三酸甘油酯, 然後與蛋白質及磷脂質構成乳麋微粒 (chylomicron), 經乳麋管 (lacteals) 進入淋巴系統 (5) 膽固醇 (cholesterol) 與脂溶性維生素亦併入乳麋微粒而被吸收 (6) 飲食中大約 95% 的脂肪可被吸收, 5% 可隨糞便排出 (7) 嬰兒出生時, 脂肪吸收的機制未完全成熟, 大約有 10-15% 的脂肪未能被吸收 6. 維生素和礦物質的吸收 (vitamin and mineral absorption) a. 水溶性維生素 (B C): 以主動運輸藉由 Na + cotransport 方式吸收, 維生素 B 12 會與胃部壁細胞 (parietal cells) 分泌的內在因子結合, 形成 vitamin B 12 /intrinsic factor complex, 再由小腸段中的迴腸吸收 b. 脂溶性維生素 (A D E K): 吸收方式與脂質類似 c. 礦物質 : 二價離子 ( 如 : Ca 2+, Mg 2+, Fe 2+, Cu 2+, Zn 2+ ) 在小腸被吸收 7. 水的吸收 (Water absorption): 約 80% 的水份在小腸上部靠滲透作用 (osmosis) 吸收, 即 Na +, 葡萄糖及氨基酸被主動運輸進入細胞後, 水份則靠滲透作用進入細胞 C. 大腸 : 大腸可分為盲腸 (cecum), 結腸 (colon), 直腸 (rectum) 和肛門 (anus) 等部份, 結腸分為升 (ascending) 橫 (transverse) 降 (descending) 及乙狀 (sigmoid) 結腸, 大腸在食物消化上扮演次要角色, 但在離子 (ion) 和水的吸收佔重要角色 1. 運動 (motility) a. 迴盲瓣 (ileocecal valve): 小腸盡頭以迴盲瓣與直徑較寬之大腸相接, 平時關閉, 防止內容物回流至迴腸, 當小腸蠕動波抵達時, 即作短暫的開放 b. 胃迴腸反射 (gastroileal reflex): 當胃將食麋送出, 迴腸受到反射刺激, 產生蠕動波, 將食麋經過迴盲瓣擠入盲腸 c. 結腸袋性攪拌運動 (haustral churning): 類似小腸的分節運動, 只是結腸的環肌與縱肌會同時收縮而形成袋狀, 此運動可增加食麋與結腸壁接觸機會, 使水份充分被吸收 d. 大蠕動 (mass movement): 又稱胃結腸反射 (gastrocolic reflex), 為最強之蠕動波, 每天約出現 2-3 次, 通常見於飯後, 當胃或結腸受到食麋膨脹刺激, 及即引發此運動, 將糞塊由結腸送入直腸 2. 排便作用 (defecation) a. 過程 : (1) 大腸的大蠕動將糞塊推入直腸後, 使直腸膨脹 直腸內壓上升, 因而產生排便的感覺 3

124 (2) 直腸的充脹感覺傳入脊髓引發神經反射, 經骨盤神經傳回, 造成直腸縱肌收縮及肛門內括約肌放鬆, 若此時情況允許, 可藉由意志讓肛門外括約肌放鬆, 引起排便 b. 神經控制 : (1) 交感神經促使肛門內括約肌收縮, 副交感神經使之放鬆 (2) 肛門外括約肌則受陰部神經所控制 (3) 脊髓腰薦部有排便中樞, 受到延腦管理, 若脊髓在腰薦部以上橫切, 排便反射將暫時失去, 但不久又可恢復, 而由腰薦中樞發動反射 3. 運輸 (transport) a. 大腸吸收和釋放離子 (ions), 離子的輸送讓水份吸收 b. 電解質 (electrolytes): Na + 和水由大腸內皮細胞的 Na + channel 吸收, Cl - 經由 Cl HCO 3 exchanger 進入細胞, 同時釋出 HCO 3, K 經由被動方式釋出 c. 短鏈脂肪酸 (short-chain fatty acids): 直接進入上皮細胞, 以做為能量來源 d. 水 (water): 約 20% 進入小腸的液體 ( 包括攝入及 GI 釋放的消化液 ) 由大腸吸收, 水份是靠滲透作用吸收 4

125 Exocrine pancreas ( 旁分泌胰臟 ) and Liver ( 肝臟 )

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127 Overview The pancreas, gallbladder, and liver serve as accessory organs for the intestines, providing specialized secretions to digest carbohydrates, proteins, and lipids in the small intestine. Pancreatic secretions are highly regulated by neural and hormonal means both in anticipation of eating and in response to food in the gastrointestinal tract.

128 Hepatobiliary secretions are steadily produced but then stored in the gallbladder for regulated secretion into the small intestine. Once digested and absorbed, most nutrients travel via the portal circulation to the liver to either be extracted and processed or to pass through to the systemic circulation.

129 旁分泌胰臟的分泌作用 (exocrine pancreatic secretions) 胰腺的囊泡細胞 (acinar cell) 分泌酶 原型式的消化酶及胰蛋白酶抑制劑, 可避免酶過早活化而破壞胰組織 導管細胞分泌含碳酸根離子 (HCO - ) 3 及水份的鹼性消化液, HCO 3 胃酸, 保護十二指腸黏膜 - 能中和

130

131 主要的胰消化酶 胰澱粉酶 (pancreatic amylase): - 將唾液澱粉酶未消化的澱粉 肝醣以及大部份的醣類分解成雙醣類及少許的三醣類, 如麥芽糖 麥芽三糖及 α- 糊精等物質胰脂肪酶 (pancreatic lipase): - 將送入十二指腸的三酸甘油酯水解成脂肪酸和單酸甘油酯

132 胰蛋白酶 (trypsin): - 須先由腸激活酶 (enterokinase) 活化, 才具分解蛋白質的功能 胰凝乳蛋白酶 (chymotrypsin): - 先由胰蛋白酶活化, 才具分解蛋 白質的功能

133 胰分泌的調節 (regulation of pancreatic secretions 迷走神經 : - 在胃液分泌的頭期, 食糜尚未進入十二指腸前, 迷走神經即可刺激囊泡細胞分泌大量的胰消化酶胰泌素 (secretin): - 酸性食糜可刺激十二指腸分泌胰泌素, - 胰泌素可促進鹼性胰消化液的分泌

134 膽囊收縮素 (cholecystokinin;; CCK): - 蛋白質消化產物 ( 如 : 生太 氨基酸 等及脂肪酸 ) 可刺激十二指腸分泌 CCK, - CCK 促進胰消化酶的分泌, - 並刺激腸激酶 (enterokinase) 的分 泌, - 腸激酶可將胰蛋白酶原活化轉為胰 蛋白酶

135 肝臟膽汁的分泌 (hepatobiliary secretion) 膽汁 (bile) 由肝臟細胞所製造分泌, - 其中含有水含有水 鹽類及脂肪類物質, - 膽鹽為膽汁中含量最多的一種物質, - 膽鹽參與脂肪的消化與吸收, - 約 97% 膽鹽可於迴腸再吸收, - 經由肝腸循環重返肝臟

136

137 膽汁呈黃褐色或橄欖綠, - ph 值為 , - 膽紅素 (bilirubin) 為主要之膽色 素, - 由血紅素之基質代謝血紅素之基質代謝而來, - 膽紅素在腸內被轉變為尿膽素 (urobilinogen), 與糞便顏色有關

138 肝細胞每天分泌 ml 膽汁, - 膽汁由總肝管 (common hepatic duct) 送出肝臟後, - 可由總膽管 (common bile duct) 直接進入十二指腸, - 或由分支經膽囊管 (cystic duct) 進入膽囊 (gallbladder) 中儲存與濃 縮

139 Thank You for Your Attention

140 Gastrointestinal System ( 消化系統 ) By: 李碧雪 April 24, 2013 旁分泌胰臟 (exocrine pancreas) 和肝臟 (liver) A. Overview 1. The pancreas, gallbladder, and liver serve as accessory orans for the intestines, providing specialized secretions to digest carbohydrates, proteins, and lipids in the small intestine. 2. Pancreatic secretions are highly regulated by neural and hormonal means both in anticipation of eating and in response to food in the gastrointestinal tract. 3. Hepatobiliary secretions are steadily produced but then stored in the gallbladder for regulated secretion into the small intestine. 4. Once digested and absorbed, most nutrients travel via the portal circulation to the liver to either be extracted and processed or to pass through to the systemic circulation. B. 旁分泌胰臟的分泌作用 (exocrine pancreatic secretions) 1. 胰腺的囊泡細胞 (acinar cell) 分液酶原型式的消化酶及胰蛋白酶抑制劑, 可避免酶過早活化而破壞胰組織 導管細胞分泌含碳酸根離子 (HCO 3 ) 及水份的鹼性消化液, HCO 3 能中和胃酸, 保護十二指腸黏膜 3. 主要的胰消化酶 : a. 胰澱粉酶 (pancreatic amylase): 將唾液澱粉酶未消化的澱粉 肝醣以及大部份的醣類分解成雙醣類及少許的三醣類, 如麥芽糖 麥芽三糖及 - 糊精等物質 b. 胰脂肪酶 (pancreatic lipase): 將送入十二指腸的三酸甘油酯水解成脂肪酸和單酸甘油酯 c. 胰蛋白酶 (trypsin): 須先由腸激活酶 (enterokinase) 活化, 才具分解蛋白質的功能 d. 胰凝乳蛋白酶 (chymotrypsin): 先由胰蛋白酶活化, 才具分解蛋白質的功能 4. 胰分泌的調節 (regulation of pancreatic secretions) a. 迷走神經 : 在胃液分泌的頭期, 食糜尚未進入十二指腸前, 迷走神經即可刺激囊泡細胞分泌大量的胰消化酶 b. 膽囊收縮素 (cholecystokinin; CCK): 蛋白質消化產物 ( 如 : 生太 氨基酸等及脂肪酸 ) 可刺激十二指腸分泌 CCK, CCK 促進胰消化酶的分泌, 並刺激腸激酶 (enterokinase) 的分泌, 腸激酶可將胰蛋白酶原活化轉為胰蛋白酶 c. 胰泌素 (secretin): 酸性食糜可刺激十二指腸分泌胰泌素, 胰泌素可促進鹼性胰消化液的分泌 C. 肝臟膽汁的分泌 (hepatobiliary secretion) 1. 膽汁 (bile) 由肝臟細胞所製造分泌, 其中含有水 鹽類及脂肪類物質, 膽鹽為膽汁中含量最多的一種物質, 膽鹽參與脂肪的消化與吸收, 約 97% 膽鹽可於迴腸再吸收, 經由肝腸循環重返肝臟 1

141 2. 膽汁呈黃褐色或橄欖綠, ph 值為 , 膽紅素 (bilirubin) 為主要之膽色素, 由血紅素之基質代謝而來, 膽紅素在腸內被轉變為尿膽素 (urobilinogen), 與糞便顏色有關 3. 肝細胞每天分泌 ml 膽汁, 膽汁由總肝管 (common hepatic duct) 送出肝臟後, 可由總膽管 (common bile duct) 直接進入十二指腸, 或由分支經膽囊管 (cystic duct) 進入膽囊 (gallbladder) 中儲存與濃縮 2

142 Pathophysiology of the Gastrointestinal Tract

143 Pathophysiology of the gastrointestinal tract Ulcers ( 潰傷 ) Lactose intolerance ( 乳糖不耐 症 ): 乳糖消化不良或乳糖吸收不良 Conspitation ( 便秘 ) Diarrhea ( 腹瀉 )

144 Ulcers ( 潰傷 ) 胃的黏膜層 (mucosa) 分泌微鹼性 黏液以保護胃壁細胞, 防止胃酸 (gastric acid) 和胃蛋白 酶 (trypsin) 的侵蝕, 當黏膜層被侵蝕, 表面組織損傷, 即 形成潰傷

145 造成潰傷的因子包括 : - 遺傳因子 藥物藥物 酒精酒精 膽鹽 胃酸胃酸和胃蛋白胃蛋白酶過量 分泌 幽門桿菌 (Helicobacter pylori) 等

146 刺激性食物 長期服用長期服用如 : aspirin 阿 斯匹林 nonsteroidal anti- inflammatory drugs 非類固醇消炎 藥 酒精酒精等, 導致胃黏膜組織的破壞, 使得胃腸道的自我保護能力大幅下降, 胃酸和胃蛋白酶即可輕易的穿透胃黏膜屏障, 以消化胃腸道的自身組織, 形成潰傷

147 近年發現幽門桿菌是最主要的致病原因, 1981 年二位澳洲醫師 (Barry J. Marshall and Robin Warren) 發現幽門桿菌才是造成胃潰傷的病因, 病菌進入人體之後, 寄生在胃和十二指腸的保護黏膜內, 削弱黏膜層的保護作用, 這二位醫師因此獲 2005 年諾貝爾醫學獎

148 Robin Warren and Barry Marshall Helicobacter pylori as pathogen in the gastrointestinal tract Robin Warren Barry Marshall

149 Lactose intolerance ( 乳糖不耐症 ): 乳糖消化不良或乳糖吸收不良 小腸壁上缺乏乳糖酶 (lactase), 乳糖 (lactose) 無法被分解成葡萄糖 (glucose) 和半乳糖 (galactose), 無法被吸收, 停留在腸道內, 不被吸收的乳糖阻止對水份的吸收, 形成乳糖液 (lactose-containing containing fluid),

150 乳糖液送進大腸, 被大腸的細菌消化, 細菌再代謝單醣, 產生大量的氣體 (gas) 和短鏈脂肪酸 (short-chain fatty acids), 氣體使結腸 (colon) 膨脹, 放屁, 產生疼 痛, 短鏈脂肪酸使液體在大腸腔流動, 造成腹瀉 (diarrhea)

151 Conspitation ( 便秘 ) 是指一種癥狀 主要因為大腸的蠕動減低所導致, 糞塊停留在大腸的時間越長, 水份 被吸收的量就越多, 糞塊變得又乾又硬, 導致排便困難, 甚至痛苦

152 Diarrhea ( 腹瀉 ) 俗稱拉肚子 Is characterized by large, frequent, watery stools( 大便 ). Result from decreased fluid absorption, increased fluid secretion,, or both.

153 Thank You for Your Attention

154 Gastrointestinal System ( 消化系統 ) By: 李碧雪 April 24, 2013 Pathophysioloogy of the gastrointestinal tract ( 腸胃道的生理病理 ) A. Ulcers ( 潰傷 ) 1. 胃的黏膜層 (mucosa) 分泌微鹼性黏液以保護胃壁細胞, 防止胃酸 (gastric acid) 和胃蛋白酶 (trypsin) 的侵蝕, 當黏膜層被侵蝕, 表面組織損傷, 即形成潰傷 2. 造成潰傷的因子包括 : 遺傳因子 藥物 酒精 膽鹽 胃酸和胃蛋白酶過量分泌 幽門桿菌 (Helicobacter pylori) 等 a. 刺激性食物 長期服用如 : aspirin 阿斯匹林 nonsteroidal anti-inflammatory drugs 非類固醇消炎藥 酒精等, 導致胃黏膜組織的破壞, 使得胃腸道的自我保護能力大幅下降, 胃酸和胃蛋白酶即可輕易的穿透胃黏膜屏障, 以消化胃腸道的自身組織, 形成潰傷 b. 近年發現幽門桿菌是最主要的致病原因, 1981 年二位澳洲醫師 (Barry J. Marshall and Robin Warren) 發現幽門桿菌才是造成胃潰傷的病因, 病菌進入人體之後, 寄生在胃和十二指腸的保護黏膜內, 削弱黏膜層的保護作用, 這二位醫師因此獲 2005 年諾貝爾醫學獎 B. Lactose intolerance ( 乳糖不耐症 ): 乳糖消化不良或乳糖吸收不良 - 小腸壁上缺乏乳糖酶 (lactase), 乳糖 (lactose) 無法被分解成葡萄糖 (glucose) 和半乳糖 (galactose), 無法被吸收, 停留在腸道內, 不被吸收的乳糖阻止對水份的吸收, 形成乳糖液 (lactose-containing fluid), 乳糖液送進大腸, 被大腸的細菌消化, 細菌再代謝單醣, 產生大量的氣體 (gas) 和短鏈脂肪酸 (short-chain fatty acids), 氣體使結腸 (colon) 膨脹, 放屁, 產生疼痛, 短鏈脂肪酸使液體在大腸腔流動, 造成腹瀉 (diarrhea) C. Conspitation ( 便秘 ): 是指一種癥狀 - 主要因為大腸的蠕動減低所導致, 糞塊停留在大腸的時間越長, 水份被吸收的量就越多, 糞塊變得又乾又硬, 導致排便困難, 甚至痛苦 D. Diarrhea ( 腹瀉 ): 俗稱拉肚子 1. Is characterized by large, frequent, watery stools( 大便 ). 2. Result from decreased fluid absorption, increased fluid secretion, or both.