فیزیولوژی پزشکی گانونگ؛ مروری بر عملکرد و تنظیم دستگاه گوارش

SECTION IV
Gastrointestinal Physiology

بخش IV
فیزیولوژی دستگاه گوارش

For unicellular organisms that exist in a sea of nutrients, it is possible to satisfy nutritional requirements simply with the activity of membrane transport proteins that permit the uptake of specific molecules into the cytosol. However, for multicellular organisms, including humans, the challenges of delivering nutrients to appropriate sites in the body are significantly greater, particularly if the organisms are terrestrial. Further, most of the food we eat is in the form of macromolecules, and even when these are digested to their component monomers, most of the end products are water-soluble and do not readily cross cell membranes (a notable exception are the constituents of dietary lipids). Thus, the gastrointestinal system has evolved to permit nutrient acquisition and assimilation into the body, while prohibiting the uptake of undesirable substances (toxins and microbial products, as well as microbes themselves). The latter situation is complicated by the fact that the intestine maintains a lifelong relationship with a rich microbial ecosystem residing in its lumen, a relationship that is largely mutually beneficial if the microbes are excluded from the systemic compartment.

برای موجودات تک سلولی که در دریایی از مواد مغذی وجود دارند، می توان نیازهای غذایی را به سادگی با فعالیت پروتئین های انتقال غشایی که امکان جذب مولکول های خاص به سیتوزول را فراهم می کند، برآورده کرد. با این حال، برای موجودات چند سلولی، از جمله انسان، چالش های انتقال مواد مغذی به مکان های مناسب در بدن به طور قابل توجهی بیشتر است، به خصوص اگر موجودات زمینی باشند. بعلاوه، بیشتر غذایی که ما می خوریم به شکل ماکرومولکول ها است، و حتی زمانی که این مولکول ها به مونومرهای تشکیل دهنده خود هضم می شوند، بیشتر محصولات نهایی محلول در آب هستند و به راحتی از غشای سلولی عبور نمی کنند (یک استثناء قابل توجه اجزای تشکیل دهنده لیپیدهای رژیم غذایی هستند). بنابراین، سیستم گوارشی تکامل یافته است تا امکان جذب مواد مغذی و جذب در بدن را فراهم کند، در حالی که جذب مواد نامطلوب (سموم و محصولات میکروبی و همچنین خود میکروب ها) را ممنوع می کند. وضعیت دوم با این واقعیت پیچیده می شود که روده یک رابطه مادام العمر با یک اکوسیستم میکروبی غنی ساکن در مجرای آن حفظ می کند، رابطه ای که اگر میکروب ها از محفظه سیستمیک حذف شوند تا حد زیادی برای دو طرف سودمند است.

The intestine is a continuous tube that extends from mouth to anus and is formally contiguous with the external environment. A single cell layer of columnar epithelial cells comprises the semipermeable barrier across which controlled uptake of nutrients takes place. Various glandular structures empty into the intestinal lumen at points along its length, providing for digestion of food components, signaling to distal segments, and regulation of the microbiota. There are also important motility functions that move the intestinal contents and resulting waste products along the length of the gut, and a rich innervation that regulates motility, secretion, and nutrient uptake, in many cases in a manner that is independent of the central nervous system (CNS). There are also a large number of endocrine cells that release hormones that work together with neurotransmitters to coordinate overall regulation of the gastrointestinal system. In general, there is a considerable redundancy of control systems as well as excess capacity for nutrient digestion and uptake. This served humans well in ancient times when food sources were scarce but may now contribute to the modern epidemic of obesity.

روده یک لوله پیوسته است که از دهان تا مقعد امتداد دارد و به طور رسمی با محیط خارجی مجاور است. یک لایه سلولی منفرد از سلول های اپیتلیال ستونی شامل سد نیمه تراوا است که در آن جذب کنترل شده مواد مغذی صورت می گیرد. ساختارهای مختلف غده ای در نقاطی در طول آن وارد مجرای روده می شوند و هضم اجزای غذا، سیگنال دهی به بخش های انتهایی و تنظیم میکروبیوتا را فراهم می کنند. همچنین عملکردهای حرکتی مهمی وجود دارد که محتویات روده و مواد زائد حاصل از آن را در طول روده به حرکت در می آورد، و یک عصب غنی که تحرک، ترشح و جذب مواد مغذی را تنظیم می کند، در بسیاری موارد به شیوه ای مستقل از سیستم عصبی مرکزی (CNS). همچنین تعداد زیادی سلول غدد درون ریز وجود دارند که هورمون هایی را آزاد می کنند که با انتقال دهنده های عصبی برای هماهنگ کردن تنظیم کلی سیستم گوارشی کار می کنند. به طور کلی، افزونگی قابل توجهی در سیستم های کنترل و همچنین ظرفیت اضافی برای هضم و جذب مواد مغذی وجود دارد. این امر در دوران باستان به خوبی به انسان ها خدمت می کرد، زمانی که منابع غذایی کمیاب بودند، اما اکنون ممکن است به اپیدمی مدرن چاقی کمک کند.

The liver, while playing important roles in whole body metabolism, is usually considered a part of the gastrointestinal system for two main reasons. First, it provides for excretion from the body of lipid-soluble waste products that cannot enter the urine. These are secreted into the bile and thence into the intestine to be excreted with the feces. Second, the blood flow draining the intestine is arranged such that substances that are absorbed pass first through the liver, allowing for the removal and metabolism of any toxins that have inadvertently been taken up, as well as clearance of particulates, such as small numbers of enteric bacteria.

کبد، در حالی که نقش مهمی در متابولیسم کل بدن ایفا می کند، معمولاً به دو دلیل اصلی بخشی از سیستم گوارشی محسوب می شود. اولاً، دفع مواد زائد محلول در چربی را از بدن فراهم می کند که نمی توانند وارد ادرار شوند. اینها به صفرا و از آنجا به روده ترشح می شوند تا با مدفوع دفع شوند. دوم، جریان خونی که روده را تخلیه می کند به گونه ای تنظیم شده است که موادی که جذب می شوند ابتدا از کبد عبور می کنند و امکان حذف و متابولیسم سمومی را که به طور ناخواسته جذب شده اند، و همچنین پاکسازی ذرات، مانند تعداد کمی از باکتری های روده را فراهم می کند.

In this section, the function of the gastrointestinal system and liver will be considered, and the ways in which the various segments communicate to provide an integrated response to a mixed meal (proteins, carbohydrates, and lipids). The relevance of gastrointestinal physiology for the development of digestive diseases will also be considered. While many are rarely life-threatening (with some notable exceptions, such as specific cancers) digestive diseases represent a substantial burden in terms of morbidity and lost productivity. A 2009 report of the US National Institutes of Diabetes, Digestive and Kidney Diseases found that on an annual basis, for every 100 US residents, there were 35 ambulatory care visits and nearly 5 overnight hospital stays that involved a gastrointestinal diagnosis. Digestive diseases also appear to be increasing in this population (although mortality, principally from cancers, is thankfully in decline). On the other hand, digestive diseases, and in particular infectious diarrhea, remain important causes of mortality in developing countries where clean sources of food and water cannot be assured. In any event, the burden of digestive diseases provides an important impetus for gaining a full understanding of gastrointestinal physiology, since it is a failure of such physiology that most often leads to disease. Conversely, an understanding of specific digestive conditions can often illuminate physiologic principles, as will be stressed in this section.

در این بخش، عملکرد سیستم گوارش و کبد و راه‌های ارتباط بخش‌های مختلف برای ارائه یک پاسخ یکپارچه به یک وعده غذایی مخلوط (پروتئین‌ها، کربوهیدرات‌ها و لیپیدها) در نظر گرفته می‌شود. ارتباط فیزیولوژی دستگاه گوارش برای توسعه بیماری های گوارشی نیز در نظر گرفته خواهد شد. در حالی که بسیاری از آنها به ندرت تهدید کننده زندگی هستند (به استثنای برخی استثناهای قابل توجه، مانند سرطان های خاص)، بیماری های گوارشی بار قابل توجهی را از نظر عوارض و کاهش بهره وری نشان می دهند. گزارش سال ۲۰۰۹ مؤسسه ملی دیابت، گوارش و بیماری های کلیوی ایالات متحده نشان داد که به صورت سالانه، به ازای هر ۱۰۰ ساکن ایالات متحده، ۳۵ ویزیت مراقبت های سرپایی و نزدیک به ۵ شب اقامت در بیمارستان وجود داشت که شامل تشخیص گوارشی بود. به نظر می رسد بیماری های گوارشی نیز در این جمعیت رو به افزایش است (اگرچه مرگ و میر، عمدتاً ناشی از سرطان، خوشبختانه رو به کاهش است). از سوی دیگر، بیماری‌های گوارشی و به‌ویژه اسهال عفونی، همچنان از علل مهم مرگ و میر در کشورهای در حال توسعه هستند که در آن‌ها نمی‌توان از منابع پاک غذا و آب اطمینان حاصل کرد. در هر صورت، بار بیماری های گوارشی انگیزه مهمی برای دستیابی به درک کامل فیزیولوژی دستگاه گوارش فراهم می کند، زیرا شکست چنین فیزیولوژیکی است که اغلب منجر به بیماری می شود. برعکس، همانطور که در این بخش بر آن تاکید خواهد شد، درک شرایط خاص گوارشی اغلب می‌تواند اصول فیزیولوژیک را روشن کند.

INTRODUCTION

The primary function of the gastrointestinal tract is to serve as a portal whereby nutrients and water can be absorbed into the body. In fulfilling this function, the meal is mixed with a variety of secretions that arise from both the gastrointestinal tract itself and organs that drain into it, such as the pancreas, gallbladder, and salivary glands. Likewise, the intestine displays a variety of motility patterns that serve to mix the meal with digestive secretions and move it along the length of the gastrointestinal tract. Ultimately, residues of the meal that cannot be absorbed, along with cellular debris, are expelled from the body. All of these functions are tightly regulated in concert with the ingestion of meals. Thus, the gastrointestinal system has evolved a large number of regulatory mechanisms that act both locally and over long distances to coordinate the function of the gut and the organs that drain into it. In keeping with its functional continuity with the external environment and its lifelong interaction with a complex microbiota, moreover, the gastrointestinal tract also harbors well-developed innate and adaptive immune systems. Nevertheless, it remains an important portal for infection.

مقدمه

عملکرد اصلی دستگاه گوارش این است که به عنوان دریچه ای عمل کند که از طریق آن مواد مغذی و آب می توانند به بدن جذب شوند. برای انجام این کار، وعده غذایی با انواع ترشحاتی که هم از خود دستگاه گوارش و هم از اندام هایی که به داخل آن تخلیه می شوند، مانند لوزالمعده، کیسه صفرا و غدد بزاقی ناشی می شود، مخلوط می شود. به همین ترتیب، روده الگوهای حرکتی مختلفی را نشان می‌دهد که غذا را با ترشحات گوارشی مخلوط کرده و آن را در طول دستگاه گوارش حرکت می‌دهد. در نهایت، بقایای وعده غذایی که نمی توانند جذب شوند، به همراه مواد زائد سلولی از بدن دفع می شوند. همه این عملکردها در هماهنگی با خوردن وعده های غذایی به شدت تنظیم می شوند. بنابراین، سیستم گوارشی تعداد زیادی مکانیسم تنظیمی را ایجاد کرده است که هم به صورت موضعی و هم در فواصل طولانی برای هماهنگ کردن عملکرد روده و اندام هایی که به داخل آن تخلیه می شوند، عمل می کنند. علاوه بر این، با توجه به تداوم عملکردی خود با محیط خارجی و تعامل مادام العمر با میکروبیوتای پیچیده، دستگاه گوارش همچنین دارای سیستم ایمنی ذاتی و سازگار به خوبی توسعه یافته است. با این وجود، این پورتال مهم برای عفونت باقی می ماند.

STRUCTURAL CONSIDERATIONS

The parts of the gastrointestinal tract that are encountered by the meal or its residues include, in order, the mouth, esophagus, stomach, duodenum, jejunum, ileum, cecum, colon, rectum, and anus (Figure 25-1). Throughout the length of the intestine, glandular structures deliver secretions into the lumen, particularly in the stomach and mouth. Also important in the process of digestion are secretions from the pancreas and the biliary system of the liver. The intestine itself also has a very substantial surface area, which is important for its absorptive function. The intestinal tract is functionally divided into segments by means of muscle rings known as sphincters, which restrict the flow of intestinal contents to optimize digestion and absorption. These sphincters include the upper and lower esophageal sphincters, the pylorus that retards emptying of the stomach, the ileocecal valve that retains colonic contents (including large numbers of bacteria) in the large intestine, and the inner and outer anal sphincters. After toilet training, the latter permits delaying the elimination of wastes until a time when it is socially convenient.

ملاحظات ساختاری

قسمت هایی از دستگاه گوارش که در وعده غذایی یا باقیمانده های آن با آنها مواجه می شود، به ترتیب شامل دهان، مری، معده، اثنی عشر، ژژونوم، ایلئوم، سکوم، کولون، رکتوم و مقعد است (شکل ۲۵-۱). در سرتاسر طول روده، ساختارهای غده ای ترشحات را به مجرای مجرا، به ویژه در معده و دهان می رسانند. همچنین ترشحات پانکراس و سیستم صفراوی کبد در فرآیند هضم مهم است. خود روده همچنین دارای سطح بسیار قابل توجهی است که برای عملکرد جذب آن مهم است. دستگاه روده از نظر عملکردی با استفاده از حلقه های عضلانی معروف به اسفنکترها به بخش هایی تقسیم می شود که جریان محتویات روده را برای بهینه سازی هضم و جذب محدود می کند. این اسفنکترها شامل اسفنکترهای فوقانی و تحتانی مری، پیلور که تخلیه معده را به تاخیر می اندازد، دریچه ایلئوسکال که محتویات کولون (شامل تعداد زیادی باکتری) را در روده بزرگ حفظ می کند و اسفنکترهای داخلی و خارجی مقعدی هستند. پس از آموزش توالت، دومی اجازه می دهد تا حذف ضایعات را تا زمانی که از نظر اجتماعی راحت باشد به تعویق بیندازید.

FIGURE 25-1 Overall anatomy of the gastrointestinal system. The figure also shows division of the gastrointestinal tract into functional segments by sphincters and valves.

شکل ۲۵-۱ آناتومی کلی سیستم گوارشی. شکل همچنین تقسیم دستگاه گوارش به بخش های عملکردی توسط اسفنکترها و دریچه ها را نشان می دهد.

The intestine is composed of functional layers (Figure 25-2). Immediately adjacent to nutrients in the lumen is a single layer of columnar epithelial cells. This represents the barrier that nutrients must traverse to enter the body. Below the epithelium is a layer of loose connective tissue known as the lamina propria, which contains many immune and inflammatory cells even in health and in turn is surrounded by concentric layers of smooth muscle, oriented circumferentially and then longitudinally to the axis of the gut (the circular and longitudinal muscle layers, respectively). Sandwiched between the two muscle layers, and within the submucosa, are the myenteric and submucosal nerve plexuses of the enteric nervous system, respectively. Sensory nerves project toward the epithelium, and secretomotor nerves innervate both the epithelium and the muscle layers. The intestine is also amply supplied with blood vessels and lymphatics.

روده از لایه های کاربردی تشکیل شده است (شکل ۲۵-۲). بلافاصله در مجاورت مواد مغذی در لومن یک لایه منفرد از سلول های اپیتلیال ستونی قرار دارد. این نشان دهنده سدی است که مواد مغذی برای ورود به بدن باید از آن عبور کنند. در زیر اپیتلیوم لایه ای از بافت همبند سست به نام لامینا پروپریا وجود دارد که حاوی بسیاری از سلول های ایمنی و التهابی حتی در سلامتی است و به نوبه خود توسط لایه های متحدالمرکز عضله صاف احاطه شده است که به صورت محیطی و سپس به صورت طولی به سمت محور روده (به ترتیب لایه های عضلانی دایره ای و طولی) قرار دارند. بین دو لایه عضلانی و در زیر مخاط به ترتیب شبکه عصبی میانتریک و زیر مخاطی سیستم عصبی روده قرار دارد. اعصاب حسی به سمت اپیتلیوم پیش می روند و اعصاب ترشحی حرکتی هر دو لایه اپیتلیوم و عضله را عصب دهی می کنند. روده همچنین به میزان کافی با رگ های خونی و لنفاوی تامین می شود.

FIGURE 25-2 Organization of the wall of the intestine into functional layers. (Adapted with permission from Yamada T: Textbook of Gastroenterology, 4th ed. New York, NY: Lippincott Williams & Wilkins; 2003.)

شکل ۲۵-۲ سازماندهی دیواره روده به لایه های عملکردی. (اقتباس شده با مجوز Yamada T: Textbook of Gastroenterology، ویرایش چهارم نیویورک، نیویورک: Lippincott Williams & Wilkins؛ ۲۰۰۳.)

The epithelium of the intestine is also further specialized in a way that maximizes the surface area available for nutrient absorption. Throughout the small intestine, it is folded up into fingerlike projections called villi (Figure 25- 3). Between the villi are infoldings known as crypts. Stem cells that give rise to both crypt and villus epithelial cells reside toward the base of the crypts and are responsible for completely renewing the epithelium every few days or so. Indeed, the gastrointestinal epithelium is one of the most rapidly dividing tissues in the body. Daughter cells undergo several rounds of cell division in the crypts then migrate out onto the villi, where they are eventually shed and lost in the stool. The villus epithelial cells are also notable for the extensive microvilli that characterize their apical membranes. These microvilli are endowed with a dense glycocalyx (the brush border) that probably protects the cells to some extent from the effects of digestive enzymes. Some digestive enzymes are also actually part of the brush border, being membrane-bound proteins. These so-called “brush border hydrolases” perform the final steps of digestion for specific nutrients.

اپیتلیوم روده نیز به گونه ای تخصصی شده است که سطح موجود برای جذب مواد مغذی را به حداکثر می رساند. در سرتاسر روده کوچک، به شکل برآمدگی های انگشت مانند به نام پرز جمع می شود (شکل ۲۵-۳). بین پرزها، تاخوردگی هایی وجود دارد که به عنوان دخمه شناخته می شوند. سلول‌های بنیادی که باعث ایجاد سلول‌های اپیتلیال کریپت و پرز می‌شوند، به سمت قاعده کریپت‌ها قرار می‌گیرند و هر چند روز یا بیشتر مسئول تجدید کامل اپیتلیوم هستند. در واقع، اپیتلیوم گوارشی یکی از بافت هایی است که به سرعت در بدن تقسیم می شود. سلول های دختر چندین دور تقسیم سلولی را در دخمه ها انجام می دهند و سپس به پرزها مهاجرت می کنند، جایی که در نهایت ریخته شده و در مدفوع گم می شوند. سلول های اپیتلیال پرز همچنین به دلیل میکروویلی های گسترده ای که غشاهای آپیکال آنها را مشخص می کند، قابل توجه هستند. این میکروویلی‌ها دارای گلیکوکالیکس متراکم (حاشیه قلم مو) هستند که احتمالاً سلول‌ها را تا حدی از تأثیر آنزیم‌های گوارشی محافظت می‌کند. برخی از آنزیم های گوارشی نیز در واقع بخشی از مرز قلم مو هستند، پروتئین های متصل به غشاء. این به اصطلاح “هیدرولازهای مرزی برس” آخرین مراحل هضم را برای مواد مغذی خاص انجام می دهند.

FIGURE 25-3 The structure of intestinal villi and crypts. The epithelial layer also contains scattered endocrine cells and intraepithelial lymphocytes. The crypt base contains Paneth cells, which secrete antimicrobial peptides, as well as the stem cells that provide for continual turnover of the crypt and villus epithelium. The epithelium turns over every 3-5 days in healthy adult humans. (Reproduced with permission from Fox SI: Human Physiology, 10th ed. New York, NY: McGraw-Hill; 2008.)

شکل ۲۵-۳ ساختار پرزهای روده و کریپت ها. لایه اپیتلیال همچنین حاوی سلول های غدد درون ریز پراکنده و لنفوسیت های داخل اپیتلیال است. پایه کریپت حاوی سلول‌های Paneth است که پپتیدهای ضد میکروبی ترشح می‌کنند، و همچنین سلول‌های بنیادی که گردش مداوم کریپت و اپیتلیوم پرز را فراهم می‌کنند. اپیتلیوم هر ۳-۵ روز در انسان بالغ سالم تغییر می کند. (تکثیر شده با اجازه از Fox SI: Human Physiology, ed. 10th. New York, NY: McGraw-Hill; 2008.)

GASTROINTESTINAL SECRETIONS

SALIVARY SECRETION

The ability of the gastrointestinal tract to digest nutrients rests on the sequential exposure of the meal to a series of specific secretions. The first secretion encountered when food is ingested is saliva. Saliva is produced by three pairs of salivary glands (the parotid, submandibular, and sublingual glands) that drain into the oral cavity. It has a number of organic constituents that serve to initiate digestion (particularly of starch, mediated by amylase) and which also protect the oral cavity from bacteria (such as immunoglobulin A and lysozyme). Saliva also serves to lubricate the food bolus (aided by mucins). Saliva is hypotonic compared with plasma and alkaline; the latter feature is important to neutralize any gastric secretions that reflux into the esophagus.

ترشحات گوارشی

ترشح بزاق

توانایی دستگاه گوارش در هضم مواد مغذی به قرار گرفتن متوالی وعده غذایی در معرض یک سری از ترشحات خاص است. اولین ترشحی که هنگام خوردن غذا با آن مواجه می شود، بزاق است. بزاق توسط سه جفت غدد بزاقی (غدد پاروتید، زیر فکی و زیر زبانی) تولید می شود که به داخل حفره دهان تخلیه می شوند. دارای تعدادی ترکیبات آلی است که برای شروع هضم عمل می کنند (به ویژه نشاسته با واسطه آمیلاز) و همچنین از حفره دهان در برابر باکتری ها محافظت می کنند (مانند ایمونوگلوبولین A و لیزوزیم). بزاق همچنین برای روان کردن بولوس غذا (به کمک موسین) عمل می کند. بزاق در مقایسه با پلاسما و قلیایی هیپوتونیک است. ویژگی دوم برای خنثی کردن هر گونه ترشح معده ای که به مری رفلاکس می کند مهم است.

The salivary glands consist of blind end pieces (acini) that produce the primary secretion containing the organic constituents dissolved in a fluid that is essentially identical in its composition to plasma. The salivary glands are extremely active when maximally stimulated, secreting their own weight in saliva every minute. To accomplish this, they are richly endowed with surrounding blood vessels that dilate when salivary secretion is initiated. The composition of the saliva is then modified as it flows from the acini out into ducts that eventually coalesce and deliver the saliva into the mouth. Na* and Cl are extracted and K* and bicarbonate are added. Because the ducts are relatively impermeable to water, the loss of NaCl renders the saliva hypotonic, particularly at low secretion rates. As the rate of secretion increases, there is less time for NaCl to be extracted and the tonicity of the saliva rises, but it always stays somewhat hypotonic with respect to plasma. Overall, the three pairs of salivary glands that drain into the mouth supply 1000-1500 mL of saliva per day.

غدد بزاقی از قطعات انتهایی کور (اسینی) تشکیل شده اند که ترشح اولیه حاوی ترکیبات آلی حل شده در مایعی را تولید می کنند که اساساً از نظر ترکیب با پلاسما یکسان است. غدد بزاقی زمانی که حداکثر تحریک شوند بسیار فعال هستند و هر دقیقه وزن خود را در بزاق ترشح می کنند. برای انجام این کار، آنها دارای رگ های خونی اطراف هستند که با شروع ترشح بزاق گشاد می شوند. سپس ترکیب بزاق اصلاح می شود زیرا از آسینی ها به سمت مجرای خارج می شود که در نهایت به هم می پیوندند و بزاق را به دهان می رسانند. ⁺Na و Cl استخراج شده و ⁺K و بی کربنات اضافه می شود. از آنجایی که مجاری نسبتاً در برابر آب نفوذ ناپذیر هستند، از دست دادن NaCl بزاق را هیپوتونیک می کند، به ویژه در میزان ترشح کم. با افزایش میزان ترشح، زمان کمتری برای استخراج NaCl و افزایش تونیسیت بزاق وجود دارد، اما همیشه نسبت به پلاسما تا حدودی هیپوتونیک باقی می ماند. به طور کلی، سه جفت غدد بزاقی که به داخل دهان تخلیه می شوند، روزانه ۱۰۰۰-۱۵۰۰ میلی لیتر بزاق تولید می کنند.

Salivary secretion is almost entirely controlled by neural influences, with the parasympathetic branch of the autonomic nervous system playing the most prominent role (Figure 25-4). Sympathetic input slightly modifies the composition of saliva (by increasing proteinaceous content), but has little influence on volume. Secretion is triggered by reflexes that are stimulated by the physical act of chewing, but is actually initiated even before the meal is taken into the mouth as a result of central triggers that are prompted by thinking about, seeing, or smelling food. Indeed, salivary secretion can readily be conditioned, as in the classic experiments of Pavlov where dogs were conditioned to salivate in response to a ringing bell by associating this stimulus with a meal. Salivary secretion is also prompted by nausea but inhibited by fear or during sleep.

ترشح بزاق تقریباً به طور کامل توسط تأثیرات عصبی کنترل می شود و شاخه پاراسمپاتیک سیستم عصبی خودمختار برجسته ترین نقش را ایفا می کند (شکل ۲۵-۴). ورودی سمپاتیک ترکیب بزاق را کمی تغییر می دهد (با افزایش محتوای پروتئینی)، اما تأثیر کمی بر حجم دارد. ترشح توسط رفلکس‌هایی که با عمل فیزیکی جویدن تحریک می‌شوند، تحریک می‌شوند، اما در واقع حتی قبل از ورود غذا به دهان در نتیجه محرک‌های مرکزی که با فکر کردن، دیدن یا بوییدن غذا تحریک می‌شوند، شروع می‌شود. در واقع، ترشح بزاق را می‌توان به آسانی شرطی‌سازی کرد، مانند آزمایش‌های کلاسیک پاولوف که در آن سگ‌ها در پاسخ به زنگ زنگ با مرتبط کردن این محرک با یک وعده غذایی، بزاق ترشح می‌کردند. ترشح بزاق نیز با حالت تهوع تحریک می شود اما با ترس یا هنگام خواب مهار می شود.

FIGURE 25-4 Regulation of salivary secretion by the parasympathetic nervous system. ACh, acetylcholine. Saliva is also produced by the sublingual glands (not depicted), but these are the minor contributors to both resting and stimulated salivary flows. (Adapted with permission from Barrett KE: Gastrointestinal Physiology. New York, NY: McGraw-Hill; 2006.)

شکل ۲۵-۴ تنظیم ترشح بزاق توسط سیستم عصبی پاراسمپاتیک. ACH، استیل کولین. بزاق نیز توسط غدد زیرزبانی تولید می شود (تصویر نشده است)، اما این غدد سهمی جزئی در جریان استراحت و تحریک جریان بزاقی دارند. (اقتباس شده با مجوز Barrett KE: Gastrointestinal Physiology. نیویورک، نیویورک: McGraw-Hill؛ ۲۰۰۶.)

Saliva performs a number of important functions: it facilitates swallowing, keeps the mouth moist, serves as a solvent for the molecules that stimulate the taste buds, aids speech by facilitating movements of the lips and tongue, and keeps the mouth and teeth clean. The saliva also has some antibacterial action, and patients with deficient salivation (xerostomia) have a higher than normal incidence of dental caries. The buffers in saliva help maintain the oral pH at about 7.0.

بزاق چندین عملکرد مهم را انجام می دهد: بلع را تسهیل می کند، دهان را مرطوب نگه می دارد، به عنوان حلال برای مولکول هایی عمل می کند که جوانه های چشایی را تحریک می کنند، با تسهیل حرکات لب ها و زبان به گفتار کمک می کند و دهان و دندان ها را تمیز نگه می دارد. بزاق همچنین دارای خاصیت ضد باکتریایی است و بیماران مبتلا به کمبود بزاق (خشکی دهان) بیشتر از حد معمول در معرض پوسیدگی دندان هستند. بافرهای موجود در بزاق به حفظ pH دهان در حدود ۷.۰ کمک می کند.

GASTRIC SECRETION

Food is stored in the stomach; mixed with acid, mucus, and pepsin; and released at a controlled, steady rate into the duodenum.

ترشح معده

غذا در معده ذخیره می شود. مخلوط با اسید، مخاط و پپسین؛ و با سرعت کنترل شده و ثابت به دوازدهه رها می شود.

ANATOMIC CONSIDERATIONS

The gross anatomy of the stomach is shown in Figure 25-5. The gastric mucosa contains many deep glands. In the cardia and the pyloric region, the glands secrete mucus. In the body of the stomach, including the fundus, the glands also contain parietal cells and chief cells (Figure 25-6). These secretions mix with mucus secreted by the cells in the necks of the glands. Several of the glands open onto a common chamber (gastric pit) that opens in turn onto the surface of the mucosa. Mucus is also secreted along with HCO3 by mucus cells on the surface of the epithelium between glands.

ملاحظات آناتومیک

آناتومی ناخالص معده در شکل ۲۵-۵ نشان داده شده است. مخاط معده حاوی غدد عمیق زیادی است. در کاردیا و ناحیه پیلور، غدد مخاط ترشح می کنند. در بدن معده، از جمله فوندوس، غدد همچنین حاوی سلول های جداری و سلول های اصلی هستند (شکل ۲۵-۶). این ترشحات با مخاط ترشح شده توسط سلول های گردن غدد مخلوط می شود. تعدادی از غدد روی یک محفظه مشترک (حفره معده) باز می شوند که به نوبه خود روی سطح مخاط باز می شود. مخاط نیز همراه با HCO3 توسط سلول های مخاطی در سطح اپیتلیوم بین غدد ترشح می شود.

FIGURE 25-5 Anatomy of the stomach. The principal secretions of the body and antrum are listed in parentheses. (Reproduced with permission from Widmaier EP, Raff H, Strang KT: Vander’s Human Physiology: The Mechanisms of Body Function, 11th ed. New York, NY: McGraw-Hill; 2008.)

شکل ۲۵-۵ آناتومی معده. ترشحات اصلی بدن و آنتروم در داخل پرانتز ذکر شده است. (تکثیر شده با اجازه Widmaier EP, Raff H, Strang KT: Vander’s Human Physiology: The Mechanisms of Body Function, ed. 11 New York, NY: McGraw-Hill; 2008.)

FIGURE 25-6 Structure of a gastric gland from the fundus or body of the stomach. These acid- and pepsinogen-producing glands are referred to as “oxyntic” glands in some sources. Similarly, some sources refer to parietal cells as oxyntic cells. ECL, enterochromaffin-like. (Adapted with permission from Barrett KE: Gastrointestinal Physiology. New York, NY: McGraw-Hill; 2006.)

شکل ۲۵-۶ ساختار یک غده معده از فوندوس یا بدن معده. این غدد تولید کننده اسید و پپسینوژن در برخی منابع به عنوان غدد “اکسینتیک” نامیده می شوند. به طور مشابه، برخی از منابع به سلول های جداری به عنوان سلول های oxyntic اشاره می کنند. ECL، انتروکرومافین مانند. (اقتباس شده با مجوز Barrett KE: Gastrointestinal Physiology. نیویورک، نیویورک: McGraw-Hill؛ ۲۰۰۶.)

The stomach has a very rich blood and lymphatic supply. Its parasympathetic nerve supply comes from the vagi and its sympathetic supply from the celiac plexus.

معده دارای منبع خون و لنفاوی بسیار غنی است. تامین عصب پاراسمپاتیک آن از واگی و منبع سمپاتیک آن از شبکه سلیاک تامین می شود.

ORIGIN & REGULATION OF GASTRIC SECRETION

The stomach adds a significant volume of digestive juices to the meal. Like salivary secretion, the stomach readies itself to receive the meal before it is actually taken in, during the so-called cephalic phase that can be influenced by food preferences. Subsequently, there is a gastric phase of secretion that is quantitatively the most significant, and finally an intestinal phase once the meal has left the stomach. Each phase is closely regulated by both local and distant triggers.

منشاء و تنظیم ترشح معده

معده حجم قابل توجهی از شیره های گوارشی را به وعده غذایی اضافه می کند. مانند ترشح بزاق، معده خود را برای دریافت وعده غذایی قبل از مصرف واقعی آماده می کند، در طول فاز به اصطلاح سفالیک که می تواند تحت تأثیر ترجیحات غذایی قرار گیرد. متعاقباً، یک فاز ترشح معده وجود دارد که از نظر کمی بیشترین اهمیت را دارد، و در نهایت یک فاز روده ای زمانی که وعده غذایی از معده خارج می شود. هر مرحله توسط محرک های محلی و دور از نزدیک تنظیم می شود.

The gastric secretions (Table 25-1) arise from glands in the wall of the stomach that drain into its lumen, and also from the surface cells that secrete primarily mucus and bicarbonate to protect the stomach from digesting itself, as well as substances known as trefoil peptides that stabilize the mucus-bicarbonate layer. The glandular secretions of the stomach differ in different regions of the organ. The most characteristic secretions derive from the glands in the fundus or body of the stomach. These contain the distinctive parietal cells, which secrete hydrochloric acid and intrinsic factor; and chief cells, which produce pepsinogens and gastric lipase (Figure 25-5). The acid secreted by parietal cells serves to sterilize the meal and also to begin the hydrolysis particularly of dietary protein. Intrinsic factor is important for the later absorption of vitamin B12, or cobalamin. Pepsinogen is the precursor of pepsin, which initiates protein digestion. Lipase similarly begins the digestion of dietary fats.

ترشحات معده (جدول ۲۵-۱) از غدد موجود در دیواره معده که به مجرای آن تخلیه می‌شوند، و همچنین از سلول‌های سطحی که عمدتاً مخاط و بی کربنات ترشح می‌کنند تا معده را از هضم خود محافظت می‌کنند، و همچنین از موادی به نام پپتیدهای سه‌فویلی که لایه مخاط-بی کربنات را تثبیت می‌کنند، ایجاد می‌شوند. ترشحات غده ای معده در نواحی مختلف اندام متفاوت است. مشخص ترین ترشحات از غدد فوندوس یا بدن معده منشاء می گیرد. اینها حاوی سلولهای جداری متمایز هستند که اسید هیدروکلریک و فاکتور ذاتی ترشح می کنند. و سلول های اصلی که پپسینوژن و لیپاز معده تولید می کنند (شکل ۲۵-۵). اسید ترشح شده توسط سلول های جداری برای استریل کردن وعده غذایی و همچنین شروع هیدرولیز به ویژه پروتئین رژیم غذایی عمل می کند. فاکتور درونی برای جذب بعدی ویتامین B12 یا کوبالامین مهم است. پپسینوژن پیش ساز پپسین است که هضم پروتئین را آغاز می کند. لیپاز به طور مشابه هضم چربی های غذایی را آغاز می کند.

TABLE 25-1 Contents of normal gastric juice (fasting state).

جدول ۲۵-۱ محتویات شیره معده طبیعی (حالت ناشتا).

There are three primary stimuli of gastric secretion, each with a specific role to play in matching the rate of secretion to functional requirements (Figure 25- 7). Gastrin is a hormone that is released by G cells in the antrum of the stomach both in response to a specific neurotransmitter released from enteric nerve endings, known as gastrin-releasing peptide (GRP) and also in response to the presence of oligopeptides in the gastric lumen. Gastrin is then carried through the bloodstream to the fundic glands, where it binds to receptors not only on parietal (and likely, chief) cells to activate secretion, but also on so-called enterochromaffin-like cells (ECL cells) that are located in the gland, and release histamine. Histamine is also a trigger of parietal cell secretion, via binding to H2- receptors. Finally, parietal and chief cells can also be stimulated by acetylcholine, released from enteric nerve endings in the fundus.

سه محرک اصلی ترشح معده وجود دارد که هر کدام نقش خاصی در تطبیق میزان ترشح با نیازهای عملکردی دارند (شکل ۲۵-۷). گاسترین هورمونی است که توسط سلول های G در آنتروم معده هم در پاسخ به یک انتقال دهنده عصبی خاص آزاد شده از انتهای عصب روده ای که به نام پپتید آزاد کننده گاسترین (GRP) شناخته می شود و هم در پاسخ به حضور الیگوپپتیدها در لومن معده آزاد می شود. سپس گاسترین از طریق جریان خون به غدد فوندیک منتقل می‌شود، جایی که نه تنها به گیرنده‌های سلول‌های جداری (و احتمالاً اصلی) برای فعال کردن ترشح، بلکه به سلول‌های شبه انتروکرومافین (سلول‌های ECL) که در غده قرار دارند، متصل می‌شود و هیستامین آزاد می‌کند. هیستامین همچنین از طریق اتصال به گیرنده های H2، محرک ترشح سلول های جداری است. در نهایت، سلول های جداری و اصلی نیز می توانند توسط استیل کولین که از انتهای عصب روده در فوندوس آزاد می شود، تحریک شوند.

FIGURE 25-7 Regulation of gastric acid and pepsin secretion by soluble mediators and neural input. Gastrin is released from G cells in the antrum in response to gastrin-releasing peptide (GRP) and travels through the circulation to influence the activity of enterochromaffin-like (ECL) cells and parietal cells. ECL cells release histamine, which also acts on parietal cells. Acetylcholine (ACH), released from nerves, is an agonist for ECL cells, chief cells, and parietal cells. Other specific agonists of the chief cell are not well understood. Gastrin release is negatively regulated by luminal acidity via the release of somatostatin from antral D cells. P, pepsinogen. (Adapted with permission from Barrett KE: Gastrointestinal Physiology. New York, NY: McGraw-Hill; 2006.)

شکل ۲۵-۷ تنظیم ترشح اسید معده و پپسین توسط واسطه های محلول و ورودی عصبی. گاسترین از سلول های G در آنتروم در پاسخ به پپتید آزاد کننده گاسترین (GRP) آزاد می شود و از طریق گردش خون حرکت می کند تا بر فعالیت سلول های شبه انتروکرومافین (ECL) و سلول های جداری تأثیر بگذارد. سلول های ECL هیستامین آزاد می کنند که روی سلول های جداری نیز اثر می گذارد. استیل کولین (ACH) که از اعصاب آزاد می شود، آگونیست سلول های ECL، سلول های اصلی و سلول های جداری است. سایر آگونیست های خاص سلول اصلی به خوبی شناخته نشده اند. آزادسازی گاسترین توسط اسیدیته مجرا از طریق آزادسازی سوماتوستاتین از سلول های D آنترال تنظیم می شود. P، پپسینوژن. (اقتباس شده با مجوز Barrett KE: Gastrointestinal Physiology. نیویورک، نیویورک: McGraw-Hill؛ ۲۰۰۶.)

Gastric secretion that occurs during the cephalic phase is activated predominantly by vagal input that originates from the brain region known as the dorsal vagal complex, which coordinates input from higher centers. Vagal outflow to the stomach then releases GRP and acetylcholine, thereby initiating secretory function. However, before the meal enters the stomach, there are few additional triggers and thus the amount of secretion is limited. Once the meal is swallowed, on the other hand, meal constituents trigger substantial release of gastrin and the physical presence of the meal also distends the stomach and activates stretch receptors, which provoke a “vago-vagal” as well as local reflexes that further amplify secretion during the gastric phase. The presence of the meal also buffers gastric acidity. Acidity otherwise would serve as a feedback inhibitory signal to shut off secretion, secondary to the release of somatostatin, which inhibits both G and ECL cells as well as secretion by parietal cells themselves (Figure 25-7). This probably represents a key mechanism whereby gastric secretion is terminated after the meal moves from the stomach into the small intestine.

ترشح معده که در مرحله سفالیک اتفاق می‌افتد، عمدتاً توسط ورودی واگ فعال می‌شود که از ناحیه مغزی به نام کمپلکس واگ پشتی سرچشمه می‌گیرد، که ورودی‌های مراکز بالاتر را هماهنگ می‌کند. خروج واگ به معده سپس GRP و استیل کولین را آزاد می کند و در نتیجه عملکرد ترشحی را آغاز می کند. با این حال، قبل از اینکه غذا وارد معده شود، محرک های اضافی کمی وجود دارد و بنابراین میزان ترشح محدود می شود. از سوی دیگر، هنگامی که غذا بلعیده می شود، ترکیبات غذا باعث آزاد شدن قابل توجه گاسترین می شوند و حضور فیزیکی غذا نیز معده را متسع می کند و گیرنده های کششی را فعال می کند، که باعث تحریک “واگو-واگ” و همچنین رفلکس های موضعی می شود که ترشح را در فاز معده بیشتر تقویت می کند. وجود غذا همچنین اسیدیته معده را بافر می کند. در غیر این صورت، اسیدیته به عنوان یک سیگنال بازدارنده بازخورد برای قطع ترشح عمل می کند، ثانویه به آزادسازی سوماتوستاتین، که سلول های G و ECL و همچنین ترشح توسط خود سلول های جداری را مهار می کند (شکل ۲۵-۷). این احتمالا نشان دهنده یک مکانیسم کلیدی است که به موجب آن ترشح معده پس از حرکت غذا از معده به روده کوچک خاتمه می یابد.

Gastric parietal cells are highly specialized for their unusual task of secreting concentrated acid (Figure 25-8). The cells are packed with mitochondria that supply energy to drive the apical H+, K+-ATPase, or proton pump, that moves H* ions out of the parietal cell against a concentration gradient of more than a million-fold. At rest, the proton pumps are sequestered within the parietal cell in a series of membrane compartments known as tubulovesicles. When the parietal cell begins to secrete, on the other hand, these vesicles fuse with invaginations of the apical membrane known as canaliculi, thereby substantially amplifying the apical membrane area and positioning the proton pumps to begin acid secretion (Figure 25-9). The apical membrane also contains potassium channels, which supply the K+ ions to be exchanged for H+, and Cl channels that supply the counterion for HCl secretion (Figure 25-10). The secretion of protons is also accompanied by the release of equivalent numbers of bicarbonate ions into the bloodstream, which are later used to neutralize gastric acidity once its function is complete (Figure 25-10).

سلول های جداری معده برای وظیفه غیرمعمول ترشح اسید غلیظ بسیار تخصصی هستند (شکل ۲۵-۸). سلول‌ها مملو از میتوکندری‌هایی هستند که انرژی را برای به حرکت درآوردن پمپ‌های H⁺، K⁺-ATPase یا پروتون آپیکال تامین می‌کنند که یون‌های ⁺H را از سلول جداری در برابر شیب غلظتی بیش از یک میلیون برابر خارج می‌کند. در حالت استراحت، پمپ‌های پروتون در داخل سلول جداری در مجموعه‌ای از محفظه‌های غشایی که به عنوان توبولووزیکول شناخته می‌شوند، قرار می‌گیرند. زمانی که سلول جداری شروع به ترشح می کند، از سوی دیگر، این وزیکول ها با فرورفتگی های غشای اپیکال به نام کانالیکول ها ترکیب می شوند، در نتیجه به طور قابل توجهی ناحیه غشای آپیکال تقویت می شود و پمپ های پروتون برای شروع ترشح اسید قرار می گیرند (شکل ۲۵-۹). غشای آپیکال همچنین حاوی کانال‌های پتاسیم است که یون‌های ⁺K را برای تبادل ⁺H و کانال‌های Cl که یون ضد ترشح HCl را تأمین می‌کنند، تامین می‌کند (شکل ۲۵-۱۰). ترشح پروتون ها همچنین با آزاد شدن تعداد معادل یون های بی کربنات در جریان خون همراه است که بعداً برای خنثی کردن اسیدیته معده پس از تکمیل عملکرد آن استفاده می شود (شکل ۲۵-۱۰).

FIGURE 25-8 Composite diagram of a parietal cell, showing the resting state (lower left) and the active state (upper right). The resting cell has intracellular canaliculi (IC), which open on the apical membrane of the cell, and many tubulovesicular structures (TV) in the cytoplasm. When the cell is activated, the TVs fuse with the cell membrane and microvilli (MV) project into the canaliculi, so the area of cell membrane in contact with gastric lumen is greatly increased. M, mitochondrion; G, Golgi apparatus. (Reproduced with pemission of Ito S, Schofield GC: Studies on the depletion and accumulation of microvilli and changes in the tubulovesicular compartment of mouse parietal cells in relation to gastric acid secretion. J Cell Biol 1974; Nov; 63(2 Pt 1):364– ۳۸۲.)

شکل ۲۵-۸ نمودار ترکیبی یک سلول جداری که حالت استراحت (سمت چپ پایین) و حالت فعال (بالا سمت راست) را نشان می دهد. سلول در حال استراحت دارای کانال های داخل سلولی (IC) است که روی غشای آپیکال سلول باز می شود و بسیاری از ساختارهای توبولووزیکولی (TV) در سیتوپلاسم است. وقتی سلول فعال می‌شود، تلویزیون‌ها با غشای سلولی ترکیب می‌شوند و میکروویلی‌ها (MV) به داخل کانال‌ها پخش می‌شوند، بنابراین سطح غشای سلولی در تماس با مجرای معده بسیار افزایش می‌یابد. M، میتوکندری؛ جی، دستگاه گلژی. (تکثیر شده با مجوز Ito S، Schofield GC: مطالعات بر روی کاهش و تجمع میکروویلی ها و تغییرات در بخش لوله ووزیکولی سلول های جداری موش در رابطه با ترشح اسید معده. J Cell Biol 1974؛ نوامبر؛ ۶۳ (۲ Pt 1): 364-382).

FIGURE 25-9 Parietal cell receptors and schematic representation of the morphologic changes depicted in Figure 25-8. Amplification of the apical surface area is accompanied by an increased density of H+, K+-ATPase molecules at this site. Note that acetylcholine (ACh) and gastrin signal via calcium, whereas histamine signals via cAMP. (Adapted with permission from Barrett KE: Gastrointestinal Physiology. New York, NY: McGraw-Hill; 2006.)

شکل ۲۵-۹ گیرنده های سلول جداری و نمایش شماتیک تغییرات مورفولوژیکی نشان داده شده در شکل ۲۵-۸. تقویت سطح اپیکال با افزایش تراکم مولکول های H+، K+-ATPase در این سایت همراه است. توجه داشته باشید که استیل کولین (ACh) و گاسترین از طریق کلسیم سیگنال می دهند، در حالی که هیستامین از طریق cAMP سیگنال می دهد. (اقتباس شده با مجوز Barrett KE: Gastrointestinal Physiology. نیویورک، نیویورک: McGraw-Hill؛ ۲۰۰۶.)

FIGURE 25-10 Ion transport proteins of parietal cells. Protons are generated in the cytoplasm via the action of carbonic anhydrase II. Bicarbonate ions are exported from the basolateral pole of the cell either by vesicular fusion or via a chloride/bicarbonate exchanger. The sodium/hydrogen exchanger, NHE1, on the basolateral membrane is considered a “housekeeping” transporter that maintains intracellular pH in the face of cellular metabolism during the unstimulated state.

شکل ۲۵-۱۰ پروتئین های انتقال یون سلول های جداری. پروتون ها در سیتوپلاسم از طریق عمل کربنیک انیدراز II تولید می شوند. یون های بی کربنات از قطب قاعده جانبی سلول یا با همجوشی تاولی یا از طریق مبدل کلرید/بی کربنات صادر می شوند. مبدل سدیم/هیدروژن، NHE1، روی غشای قاعده‌ای به عنوان یک ناقل «خانه‌داری» در نظر گرفته می‌شود که pH درون سلولی را در مواجهه با متابولیسم سلولی در طول حالت تحریک‌نشده حفظ می‌کند.

The three agonists of the parietal cell—gastrin, histamine, and acetylcholine -each bind to distinct receptors on the basolateral membrane (Figure 25-9). Gastrin and acetylcholine promote secretion by elevating cytosolic free calcium concentrations, whereas histamine increases intracellular cyclic adenosine 3′,5′- monophosphate (CAMP). The net effects of these second messengers are the transport and morphologic changes described above. However, it is important to be aware that the two distinct pathways for activation are synergistic, with a greater than additive effect on secretion rates when histamine plus gastrin or acetylcholine, or all three, are present simultaneously. The physiologic significance of this synergism is that high rates of secretion can be stimulated with relatively small changes in availability of each of the stimuli. Synergism is also therapeutically significant because secretion can be markedly inhibited by blocking the action of only one of the triggers (most commonly that of histamine, via H2-antagonists that are widely used therapies for adverse effects of excessive gastric secretion) (Clinical Box 25-1).

سه آگونیست سلول جداری – گاسترین، هیستامین و استیل کولین – هر کدام به گیرنده های مجزایی در غشای قاعده جانبی متصل می شوند (شکل ۲۵-۹). گاسترین و استیل کولین ترشح را با افزایش غلظت کلسیم آزاد سیتوزولی افزایش می دهند، در حالی که هیستامین آدنوزین حلقوی داخل سلولی ۳’،۵′- مونوفسفات (CAMP) را افزایش می دهد. اثرات خالص این پیام رسان های دوم، انتقال و تغییرات مورفولوژیکی است که در بالا توضیح داده شد. با این حال، مهم است که بدانیم که دو مسیر متمایز برای فعال‌سازی، هم افزایی هستند و زمانی که هیستامین به‌علاوه گاسترین یا استیل کولین یا هر سه به طور همزمان وجود داشته باشند، تأثیری بیش از افزایشی بر میزان ترشح دارند. اهمیت فیزیولوژیکی این هم افزایی در این است که می توان با تغییرات نسبتاً کمی در دسترس بودن هر یک از محرک ها، میزان ترشح بالایی را تحریک کرد. سینرژیسم از نظر درمانی نیز مهم است زیرا ترشح را می توان به طور قابل توجهی با مسدود کردن عمل تنها یکی از محرک ها (که معمولاً هیستامین از طریق آنتاگونیست های H2 که به طور گسترده برای درمان اثرات نامطلوب ترشح بیش از حد معده استفاده می شود) مهار کرد (کادر بالینی ۲۵-۱).

Gastric secretion adds about 2.5 L/day to the intestinal contents. However, despite their substantial volume and fine control, gastric secretions are dispensable for the full digestion and absorption of a meal, with the exception of cobalamin absorption. This illustrates an important facet of gastrointestinal physiology, namely that digestive and absorptive capacities are markedly in excess of normal requirements. On the other hand, if gastric secretion is chronically reduced, individuals may display increased susceptibility to infections acquired via the oral route.

ترشح معده حدود ۲.۵ لیتر در روز به محتویات روده اضافه می کند. با این حال، با وجود حجم قابل توجه و کنترل خوب، ترشحات معده برای هضم و جذب کامل یک وعده غذایی، به استثنای جذب کوبالامین، ضروری هستند. این یک جنبه مهم از فیزیولوژی دستگاه گوارش را نشان می دهد، یعنی ظرفیت های گوارشی و جذبی به طور قابل توجهی بیش از نیازهای طبیعی است. از سوی دیگر، اگر ترشح معده به طور مزمن کاهش یابد، افراد ممکن است حساسیت بیشتری نسبت به عفونت‌هایی که از طریق دهان به دست می‌آیند نشان دهند.

CLINICAL BOX 25- 1

Peptic Ulcer Disease

Gastric and duodenal ulceration in humans is related primarily to a breakdown of the barrier that normally prevents irritation and autodigestion of the mucosa by the gastric secretions. Infection with the bacterium Helicobacter pylori disrupts this barrier, as do aspirin and other nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs), which inhibit the production of prostaglandins and consequently decrease mucus and HCO3 secretion. NSAIDS are widely used to combat pain and treat arthritis. An additional cause of ulceration is prolonged excess secretion of acid. An example of this is the ulcers that occur in the Zollinger-Ellison syndrome. This syndrome is seen in patients with gastrinomas. These tumors can occur in the stomach and duodenum, but most of them are found in the pancreas. The gastrin causes prolonged hypersecretion of acid, and severe ulcers are produced.

کادر بالینی ۲۵-۱

بیماری زخم معده

زخم معده و اثنی عشر در انسان عمدتاً به شکسته شدن سدی مربوط می شود که به طور معمول از تحریک و هضم خودکار مخاط توسط ترشحات معده جلوگیری می کند. عفونت با باکتری هلیکوباکتر پیلوری مانند آسپرین و سایر داروهای ضدالتهاب غیراستروئیدی (NSAIDs) که مانع از تولید پروستاگلاندین و در نتیجه کاهش ترشح موکوس و HCO3 می شود، این سد را مختل می کند. NSAIDs به طور گسترده برای مبارزه با درد و درمان آرتریت استفاده می شود. یکی دیگر از دلایل ایجاد زخم، ترشح بیش از حد طولانی مدت اسید است. نمونه ای از این زخم هایی است که در سندرم زولینگر-الیسون ایجاد می شود. این سندرم در بیماران مبتلا به گاسترینوم دیده می شود. این تومورها می توانند در معده و اثنی عشر ایجاد شوند، اما بیشتر آنها در پانکراس یافت می شوند. گاسترین باعث ترشح طولانی مدت اسید می شود و زخم های شدید ایجاد می شود.

THERAPEUTIQ HIGHLIGHTS

Gastric and duodenal ulcers can be given a chance to heal by inhibition of acid secretion with drugs such as omeprazole and related drugs that inhibit H*-K* ATPase (“proton pump inhibitors”) or with histamine H2-receptor antagonists. If present, H. pylori can be eradicated with antibiotics, and NSAID-induced ulcers can be treated by stopping the NSAID or, when this is not advisable, by treatment with the prostaglandin agonist misoprostol. Gastrinomas can sometimes be removed surgically.

نکات برجسته درمانی

زخم‌های معده و اثنی عشر می‌توانند با مهار ترشح اسید با داروهایی مانند امپرازول و داروهای مرتبط که H*-K* ATPase را مهار می‌کنند (“مهارکننده‌های پمپ پروتون”) یا با آنتاگونیست‌های گیرنده H2 هیستامین فرصت بهبودی پیدا کنند. در صورت وجود، هلیکوباکتر پیلوری را می‌توان با آنتی‌بیوتیک‌ها ریشه‌کن کرد، و زخم‌های ناشی از NSAID را می‌توان با قطع NSAID یا در مواقعی که توصیه نمی‌شود، با درمان با میزوپروستول آگونیست پروستاگلاندین درمان کرد. گاهی اوقات می توان گاسترینوما را با جراحی برداشت.

PANCREATIC SECRETION

The pancreatic juice contains enzymes that are of major importance in digestion (see Table 25-2). Its secretion is controlled in part by a reflex mechanism and in part by the gastrointestinal hormones secretin and cholecystokinin (CCK).

ترشح پانکراس

شیره لوزالمعده حاوی آنزیم هایی است که در هضم مهم هستند (جدول ۲۵-۲ را ببینید). ترشح آن تا حدی توسط یک مکانیسم رفلکس و بخشی توسط هورمون های گوارشی سکرتین و کوله سیستوکینین (CCK) کنترل می شود.

TABLE 25-2 Principal digestive enzymes.

جدول ۲۵-۲ آنزیم های گوارشی اصلی.

^aCorresponding proenzymes, where relevant, are shown in parentheses.
^bSucrase and isomaltase are separate subunits of a single protein.

^aپروآنزیم‌های مربوطه، در صورت لزوم، در پرانتز نشان داده شده‌اند.
^bسوکراز و ایزومالتاز زیر واحدهای جداگانه یک پروتئین هستند.

ANATOMIC CONSIDERATIONS

The portion of the pancreas that secretes pancreatic juice is a compound alveolar gland resembling the salivary glands. This exocrine pancreas should be distinguished from the endocrine pancreas that produces insulin and other hormones from the islets of Langerhans (see Chapter 24), although both are contained within the same organ. Granules containing the digestive enzymes (zymogen granules) are formed in the cell and discharged by exocytosis (see Chapter 2) from the apexes of the cells into the lumens of the pancreatic ducts (Figure 25-11). The small duct radicles coalesce into a single duct (pancreatic duct of Wirsung), which joins the bile duct to form the ampulla of the bile duct (also known as the ampulla of Vater) (Figure 25-12). The ampulla opens through the duodenal papilla, and its orifice is encircled by the sphincter of Oddi.

ملاحظات آناتومیک

قسمتی از لوزالمعده که آب پانکراس ترشح می کند یک غده آلوئولی ترکیبی شبیه غدد بزاقی است. این پانکراس برون ریز را باید از پانکراس غدد درون ریز که انسولین و سایر هورمون ها را از جزایر لانگرهانس تولید می کند متمایز کرد (به فصل ۲۴ مراجعه کنید)، اگرچه هر دو در یک اندام قرار دارند. گرانول‌های حاوی آنزیم‌های گوارشی (گرانول‌های زیموژن) در سلول تشکیل می‌شوند و با اگزوسیتوز (به فصل ۲) از رأس سلول‌ها به مجرای پانکراس تخلیه می‌شوند (شکل ۲۵-۱۱). ریشه های مجرای کوچک در یک مجرای واحد (مجرای پانکراس Wirsung) به هم می پیوندند که به مجرای صفراوی می پیوندد و آمپول مجرای صفراوی (همچنین به عنوان آمپول Vater شناخته می شود) را تشکیل می دهد (شکل ۲۵-۱۲). آمپول از طریق پاپیلای دوازدهه باز می شود و دهانه آن توسط اسفنکتر اودی احاطه شده است.

FIGURE 25-11 Structure of the pancreas. (Reproduced with permission from Widmaier EP, Raff H, Strang KT: Vander’s Human Physiology: The Mechanisms of Body Function, 11th ed. New York, NY: McGraw-Hill; 2008.)

شکل ۲۵-۱۱ ساختار پانکراس. (تکثیر شده با اجازه Widmaier EP, Raff H, Strang KT: Vander’s Human Physiology: The Mechanisms of Body Function, ed. 11 New York, NY: McGraw-Hill; 2008.)

FIGURE 25-12 Connections of the ducts of the gallbladder, liver, and pancreas. (Adapted with permission from Bell GH, Emslie-Smith D, Paterson CR: Textbook of Physiology and Biochemistry, 9th ed. Churchill Livingstone, 1976.)

شکل ۲۵-۱۲ اتصالات مجاری کیسه صفرا، کبد و پانکراس. (اقتباس شده با اجازه از Bell GH, Emslie-Smith D, Paterson CR: Textbook of Physiology and Biochemistry, 9th ed. Churchill Livingstone, 1976.)

COMPOSITION OF PANCREATIC JUICE

The pancreatic juice is alkaline (Table 25-3) and has a high HCO3 content (approximately 113 mEq/L vs 24 mEq/L in plasma). About 1500 mL of pancreatic juice is secreted per day. Bile and intestinal juices are also neutral or alkaline, and these three secretions neutralize the gastric acid, raising the pH of the duodenal contents to 6.0-7.0. By the time the chyme reaches the jejunum, its pH is nearly neutral.

ترکیب آب پانکراس

آب پانکراس قلیایی است (جدول ۲۵-۳) و دارای محتوای HCO3 بالایی است (تقریبا ۱۱۳ mEq/L در مقابل mEq/L 24 در پلاسما). حدود ۱۵۰۰ میلی لیتر آب پانکراس در روز ترشح می شود. صفرا و شیره روده نیز خنثی یا قلیایی هستند و این سه ترشح اسید معده را خنثی می کند و PH محتویات دوازدهه را به ۶.۰-۷.۰ می رساند. زمانی که کیم به ژژنوم می رسد، pH آن تقریباً خنثی است.

TABLE 25-3 Composition of normal human pancreatic juice.

جدول ۲۵-۳ ترکیب آب پانکراس طبیعی انسان.

The pancreatic juice also contains a range of digestive enzymes, but most of these are released in inactive forms and only activated when they reach the intestinal lumen (see Chapter 26). The enzymes are activated following proteolytic cleavage by trypsin, itself a pancreatic protease that is released as an inactive precursor (trypsinogen). The potential danger of the release within the pancreas of a small amount of active trypsin is apparent; the resulting chain reaction would produce active enzymes that could digest the organ. It is therefore not surprising that the pancreas also normally secretes a trypsin inhibitor.

شیره لوزالمعده همچنین حاوی طیف وسیعی از آنزیم‌های گوارشی است، اما بیشتر آن‌ها به شکل غیرفعال آزاد می‌شوند و تنها زمانی فعال می‌شوند که به مجرای روده می‌رسند (به فصل ۲۶ مراجعه کنید). آنزیم ها به دنبال برش پروتئولیتیک توسط تریپسین فعال می شوند که خود یک پروتئاز پانکراس است که به عنوان یک پیش ساز غیر فعال (تریپسینوژن) آزاد می شود. خطر بالقوه انتشار مقدار کمی تریپسین فعال در پانکراس آشکار است. واکنش زنجیره ای حاصل آنزیم های فعالی تولید می کند که می تواند اندام را هضم کند. بنابراین جای تعجب نیست که لوزالمعده نیز به طور معمول یک مهارکننده تریپسین ترشح می کند.

Another enzyme activated by trypsin is phospholipase A2. This enzyme splits a fatty acid off phosphatidylcholine (PC), forming lyso-PC. Lyso-PC damages cell membranes. It has been hypothesized that in acute pancreatitis, a severe and sometimes fatal disease, phospholipase A2 is activated prematurely in the pancreatic ducts, with the formation of lyso-PC from the PC that is a normal constituent of bile. This causes disruption of pancreatic tissue and necrosis of surrounding fat.

آنزیم دیگری که توسط تریپسین فعال می شود فسفولیپاز A2 است. این آنزیم یک اسید چرب را از فسفاتیدیل کولین (PC) جدا می کند و لیزو-PC را تشکیل می دهد. Lyso-PC به غشای سلولی آسیب می رساند. فرض بر این است که در پانکراتیت حاد، یک بیماری شدید و گاهی کشنده، فسفولیپاز A2 پیش از موعد در مجاری پانکراس فعال می شود، با تشکیل lyso-PC از PC که یک ترکیب طبیعی صفرا است. این باعث اختلال در بافت پانکراس و نکروز چربی اطراف می شود.

Small amounts of pancreatic digestive enzymes normally leak into the circulation, but in acute pancreatitis, the circulating levels of the digestive enzymes rise markedly. Measurement of the plasma amylase or lipase concentration is therefore of value in diagnosing the disease.

مقادیر کمی از آنزیم‌های گوارشی لوزالمعده معمولاً به گردش خون نشت می‌کنند، اما در پانکراتیت حاد، سطح گردش آنزیم‌های گوارشی به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. بنابراین اندازه گیری غلظت آمیلاز یا لیپاز پلاسما در تشخیص بیماری ارزشمند است.

REGULATION OF THE SECRETION OF PANCREATIC JUICE

Secretion of pancreatic juice is primarily under hormonal control. Secretin acts on the pancreatic ducts to cause copious secretion of a very alkaline pancreatic juice that is rich in HCO3 and poor in enzymes. The effect on duct cells is due to an increase in intracellular cAMP. Secretin also stimulates bile secretion. CCK acts on the acinar cells to cause the release of zymogen granules and production of pancreatic juice rich in enzymes but low in volume. Its effect is mediated by phospholipase C (see Chapter 2). Thus, by acting together, CCK and secretin add enzymes to the pancreatic juice and ensure that they are washed into the intestine.

تنظیم ترشح آب پانکراس

ترشح آب پانکراس در درجه اول تحت کنترل هورمونی است. سکرتین بر روی مجاری پانکراس عمل می کند و باعث ترشح فراوان یک آب پانکراس بسیار قلیایی می شود که غنی از HCO_۳ و از نظر آنزیم ضعیف است. اثر روی سلول های مجرای به دلیل افزایش cAMP داخل سلولی است. سکرتین همچنین ترشح صفرا را تحریک می کند. CCK بر روی سلول های آسینار عمل می کند و باعث آزاد شدن گرانول های زیموژن و تولید آب پانکراس غنی از آنزیم اما با حجم کم می شود. اثر آن توسط فسفولیپاز C واسطه می شود (به فصل ۲ مراجعه کنید). بنابراین، CCK و سکرتین با همکاری یکدیگر آنزیم هایی را به آب پانکراس اضافه می کنند و اطمینان حاصل می کنند که آنها به روده شسته می شوند.

The response to intravenous secretin is shown in Figure 25-13. Note that as the volume of pancreatic secretion increases, its Cl concentration falls and its HCO3 concentration increases. Although HCO3 is secreted in the small ducts, it is reabsorbed in the large ducts in exchange for Cl- (Figure 25-14). The magnitude of the exchange is inversely proportional to the rate of flow.

پاسخ به سکرتین داخل وریدی در شکل ۲۵-۱۳ نشان داده شده است. توجه داشته باشید که با افزایش حجم ترشح پانکراس، غلظت کلر آن کاهش یافته و غلظت HCO_۳ آن افزایش می یابد. اگرچه HCO_۳ در مجاری کوچک ترشح می شود، در مجاری بزرگ در ازای Cl- دوباره جذب می شود (شکل ۲۵-۱۴). بزرگی مبادله با نرخ جریان نسبت معکوس دارد.

FIGURE 25-13 Effect of a single dose of secretin on the composition and volume of the pancreatic juice in humans. Note the reciprocal changes in the concentrations of chloride and bicarbonate after secretin is infused. The fall in amylase concentration reflects dilution as the volume of pancreatic juice increases.

شکل ۲۵-۱۳ اثر یک دوز سکرتین بر ترکیب و حجم آب پانکراس در انسان. به تغییرات متقابل غلظت کلرید و بی کربنات پس از تزریق سکرتین توجه کنید. کاهش غلظت آمیلاز منعکس کننده رقت با افزایش حجم آب پانکراس است.

FIGURE 25-14 Ion transport pathways present in pancreatic duct cells. CFTR, cystic fibrosis transmembrane conductance regulator; NHE-1, sodium/hydrogen exchanger-1; NBC, sodium-bicarbonate cotransporter.

شکل ۲۵-۱۴ مسیرهای انتقال یون موجود در سلول های مجرای پانکراس. CFTR، تنظیم کننده هدایت غشایی گذرنده فیبروز کیستیک؛ NHE-1، مبدل سدیم/هیدروژن-۱. NBC، هم انتقال دهنده بی کربنات سدیم.

Like CCK, acetylcholine acts on acinar cells via phospholipase C to cause discharge of zymogen granules, and stimulation of the vagi causes secretion of a small amount of pancreatic juice rich in enzymes. There is evidence for vagally mediated, conditioned reflex secretion of pancreatic juice in response to the sight or smell of food.

مانند CCK، استیل کولین از طریق فسفولیپاز C بر روی سلول های آسینار عمل می کند و باعث ترشح گرانول های زیموژن می شود و تحریک واگی باعث ترشح مقدار کمی آب پانکراس غنی از آنزیم می شود. شواهدی مبنی بر ترشح رفلکس شرطی و واگال آب پانکراس در پاسخ به دید یا بوی غذا وجود دارد.

BILIARY SECRETION

An additional secretion important for gastrointestinal function, bile, arises from the liver. The bile acids contained therein are important in the digestion and absorption of fats. In addition, bile serves as a critical excretory fluid by which the body disposes of lipid soluble end products of metabolism as well as lipid soluble xenobiotics. Bile is also the only route by which the body can dispose of cholesterol-either in its native form, or following conversion to bile acids. In this chapter and the next, the role of bile as a digestive fluid will be emphasized. In Chapter 28, a more general consideration of the transport and metabolic functions of the liver will be presented.

ترشح صفرا

یک ترشح اضافی مهم برای عملکرد دستگاه گوارش، صفرا، از کبد نشات می گیرد. اسیدهای صفراوی موجود در آن در هضم و جذب چربی ها مهم هستند. علاوه بر این، صفرا به عنوان یک مایع دفعی حیاتی عمل می کند که به وسیله آن بدن محصولات نهایی متابولیسم محلول در چربی و همچنین بیگانه بیوتیک های محلول در چربی را دفع می کند. صفرا همچنین تنها راهی است که از طریق آن بدن می تواند کلسترول را به شکل طبیعی خود یا پس از تبدیل به اسیدهای صفراوی دفع کند. در این فصل و فصل بعدی به نقش صفرا به عنوان مایع گوارشی تاکید خواهد شد. در فصل ۲۸، بررسی کلی تری از عملکردهای انتقال و متابولیک کبد ارائه خواهد شد.

Bile

Bile is made up of the bile acids, bile pigments, and other substances dissolved in an alkaline electrolyte solution that resembles pancreatic juice. About 500 mL is secreted per day. Some of the components of the bile are reabsorbed in the intestine and then excreted again by the liver (enterohepatic circulation).

صفرا

صفرا از اسیدهای صفراوی، رنگدانه های صفراوی و سایر مواد حل شده در محلول الکترولیت قلیایی که شبیه آب پانکراس است، تشکیل شده است. حدود ۵۰۰ میلی لیتر در روز ترشح می شود. برخی از اجزای صفرا در روده بازجذب می شوند و سپس دوباره توسط کبد دفع می شوند (گردش کبدی).

The glucuronides of the bile pigments, bilirubin and biliverdin, are responsible for the golden yellow color of bile. The formation of these breakdown products of hemoglobin is discussed in detail in Chapter 28.

گلوکورونیدهای رنگدانه های صفراوی، بیلی روبین و بیلی وردین، مسئول رنگ زرد طلایی صفرا هستند. تشکیل این محصولات تجزیه هموگلوبین به تفصیل در فصل ۲۸ مورد بحث قرار گرفته است.

When considering bile as a digestive secretion, it is the bile acids that represent the most important components. They are synthesized from cholesterol and secreted into the bile conjugated to glycine or taurine. The four major bile acids found in humans are listed in Figure 25-15. In common with vitamin D, cholesterol, and a variety of steroid hormones, bile acids contain the steroid nucleus (see Chapter 19). The two principal (primary) bile acids formed in the liver are cholic acid and chenodeoxycholic acid. In the colon, bacteria convert cholic acid to deoxycholic acid and chenodeoxycholic acid to lithocholic acid. In addition, small quantities of ursodeoxycholic acid are formed from chenodeoxycholic acid. Because they are formed by bacterial action, deoxycholic, lithocholic, and ursodeoxycholic acids are called secondary bile acids.

هنگامی که صفرا را به عنوان یک ترشح گوارشی در نظر می گیریم، این اسیدهای صفراوی هستند که مهمترین اجزا را نشان می دهند. آنها از کلسترول سنتز می شوند و به صورت کونژوگه به ​​گلیسین یا تائورین در صفرا ترشح می شوند. چهار اسید صفراوی اصلی موجود در انسان در شکل ۲۵-۱۵ فهرست شده است. همانند ویتامین D، کلسترول و انواع هورمون های استروئیدی، اسیدهای صفراوی حاوی هسته استروئیدی هستند (به فصل ۱۹ مراجعه کنید). دو اسید صفراوی اصلی (اولیه) تشکیل شده در کبد عبارتند از کولیک اسید و چنودوکسی کولیک. در روده بزرگ، باکتری ها اسید کولیک را به اسید دئوکسی کولیک و چنودوکسی کولیک اسید را به اسید لیتوکولیک تبدیل می کنند. علاوه بر این، مقادیر کمی اورسودوکسی کولیک اسید از چنودوکسی کولیک اسید تشکیل می شود. از آنجا که آنها در اثر فعالیت باکتریایی تشکیل می شوند،اسیدهای دئوکسی کولیک، لیتوکولیک و اورسودوکسی کولیک اسیدهای صفراوی ثانویه نامیده می شوند.

FIGURE 25-15 Human bile acids. The numbers in the formula for cholic acid refer to the positions in the steroid ring.

شکل ۲۵-۱۵ اسیدهای صفراوی انسانی. اعداد موجود در فرمول اسید کولیک به موقعیت های موجود در حلقه استروئیدی اشاره دارد.

The bile acids have a number of important actions: they reduce surface tension and, in conjunction with phospholipids and monoglycerides, are responsible for the emulsification of fat preparatory to its digestion and absorption in the small intestine (see Chapter 26). They are amphipathic, that is, they have both hydrophilic and hydrophobic domains; one surface of the molecule is hydrophilic because the polar peptide bond and the carboxyl and hydroxyl groups are on that surface, whereas the other surface is hydrophobic. Therefore, the bile acids tend to form cylindrical disks called micelles (Figure 25-16). Their hydrophilic portions face out and their hydrophobic portions face in. Above a certain concentration, called the critical micellar concentration, all bile salts added to a solution form micelles. Ninety to 95% of the bile acids are absorbed from the small intestine. Once they are deconjugated, they can be absorbed by nonionic diffusion, but most are absorbed in their conjugated forms from the terminal ileum (Figure 25-17) by an extremely efficient Na+-bile salt cotransport system (ABST) whose activity is secondarily driven by the low intracellular sodium concentration established by the basolateral Na+, K+ ATPase. The remaining 5-10% of the bile salts enter the colon and are converted to the salts of deoxycholic acid and lithocholic acid. Lithocholate is relatively insoluble and is mostly excreted in the stools; only 1% is absorbed. However, deoxycholate is absorbed.

اسیدهای صفراوی تعدادی عملکرد مهم دارند: آنها کشش سطحی را کاهش می دهند و در ارتباط با فسفولیپیدها و مونوگلیسریدها، مسئول امولسیون کردن چربی برای هضم و جذب آن در روده کوچک هستند (به فصل ۲۶ مراجعه کنید). آنها آمفی پاتیک هستند، یعنی هم حوزه آبدوست و هم آبگریز دارند. یک سطح مولکول آب دوست است زیرا پیوند پپتیدی قطبی و گروه های کربوکسیل و هیدروکسیل روی آن سطح قرار دارند، در حالی که سطح دیگر آبگریز است. بنابراین، اسیدهای صفراوی تمایل به تشکیل دیسک های استوانه ای به نام میسل دارند (شکل ۲۵-۱۶). بخش‌های آبدوست آن‌ها رو به بیرون و بخش‌های آبگریز آن‌ها رو به داخل است. بالاتر از یک غلظت معین که غلظت میسلی بحرانی نامیده می‌شود، همه نمک‌های صفراوی اضافه شده به محلول، میسل‌ها را تشکیل می‌دهند. ۹۰ تا ۹۵ درصد اسیدهای صفراوی از روده کوچک جذب می شوند. هنگامی که آنها دکونژوگه شدند، می توانند توسط انتشار غیریونی جذب شوند، اما بیشتر آنها به شکل کونژوگه خود از ایلئوم انتهایی جذب می شوند (شکل ۲۵-۱۷) توسط یک سیستم انتقال نمک صفراوی بسیار کارآمد ⁺Na-صفرا (ABST) که فعالیت آن به طور ثانویه توسط غلظت کم سدیم درون سلولی ایجاد شده توسط ⁺K⁺ATPNase هدایت می شود. ۱۰-۵ درصد باقیمانده نمک های صفراوی وارد روده بزرگ شده و به نمک های اسید دئوکسی کولیک و اسید لیتوکولیک تبدیل می شوند. لیتوکولات نسبتاً نامحلول است و بیشتر از طریق مدفوع دفع می شود. فقط ۱% جذب می شود. با این حال،دئوکسی کولات جذب می شود.

FIGURE 25-16 Physical forms adopted by bile acids in solution. Micelles are shown in cross-section and are actually thought to be cylindrical in shape. Mixed micelles of bile acids present in intestinal contents also incorporate dietary lipids. (Adapted with permission from Barrett KE: Gastrointestinal Physiology. New York, NY: McGraw-Hill; 2006.)

شکل ۲۵-۱۶ اشکال فیزیکی پذیرفته شده توسط اسیدهای صفراوی در محلول. میسل ها به صورت مقطعی نشان داده شده اند و در واقع تصور می شود شکل استوانه ای دارند. میسل های مخلوط اسیدهای صفراوی موجود در محتویات روده ای نیز دارای لیپیدهای رژیمی هستند. (اقتباس شده با مجوز Barrett KE: Gastrointestinal Physiology. نیویورک، نیویورک: McGraw-Hill؛ ۲۰۰۶.)

FIGURE 25-17 Quantitative aspects of the circulation of bile acids. The majority of the bile acid pool circulates between the small intestine and liver. A minority of the bile acid pool is in the systemic circulation (due to incomplete hepatocyte uptake from the portal blood) or spills over into the colon and is lost to the stool. Fecal loss must be equivalent to hepatic synthesis of bile acids at steady state. (Adapted with permission from Barrett KE: Gastrointestinal Physiology. New York, NY: McGraw-Hill; 2006.)

شکل ۲۵-۱۷ جنبه های کمی گردش خون اسیدهای صفراوی. اکثر مخزن اسید صفراوی بین روده کوچک و کبد در گردش است. تعداد کمی از مخزن اسید صفراوی در گردش خون سیستمیک است (به دلیل جذب ناقص هپاتوسیت از خون پورتال) یا به روده بزرگ ریخته شده و به مدفوع گم می شود. دفع مدفوع باید معادل سنتز کبدی اسیدهای صفراوی در حالت پایدار باشد. (اقتباس شده با مجوز Barrett KE: Gastrointestinal Physiology. نیویورک، نیویورک: McGraw-Hill؛ ۲۰۰۶.)

The absorbed bile acids are transported back to the liver in the portal vein and reexcreted in the bile (enterohepatic circulation) (Figure 25-17). Those lost in the stool are replaced by synthesis in the liver; the normal rate of bile acid synthesis is 0.2-0.4 g/day. The total bile acid pool of approximately 3.5 g recycles repeatedly via the enterohepatic circulation; it has been calculated that the entire pool recycles twice per meal and 6-8 times per day.

اسیدهای صفراوی جذب شده در ورید باب به کبد برگشته و در صفرا (گردش خون داخل کبدی) دفع می شوند (شکل ۲۵-۱۷). آنهایی که در مدفوع گم می شوند با سنتز در کبد جایگزین می شوند. سرعت طبیعی سنتز اسید صفراوی ۰.۲-۰.۴ گرم در روز است. کل مخزن اسید صفراوی تقریباً ۳.۵ گرمی به طور مکرر از طریق گردش خون کبدی بازیافت می شود. محاسبه شده است که کل استخر دو بار در هر وعده غذایی و ۶-۸ بار در روز بازیافت می شود.

GASTROINTESTINAL REGULATION

The various functions of the gastrointestinal tract, including secretion, digestion, and absorption (Chapter 26), and motility (Chapter 27), must be regulated in an integrated way to ensure efficient assimilation of nutrients after a meal. There are three main modalities for gastrointestinal regulation that operate in a complementary fashion to ensure that function is appropriate. First, endocrine regulation is mediated by the release of hormones by triggers associated with the meal. These hormones travel through the bloodstream to change the activity of a distant segment of the gastrointestinal tract, an organ draining into it (eg, the pancreas), or both. Second, some similar mediators are not sufficiently stable to persist in the bloodstream, but instead alter the function of cells in the local area where they are released, in a paracrine fashion. Finally, the intestinal system is endowed with extensive neural connections. These include connections to the CNS (extrinsic innervation), but also the activity of the largely autonomous enteric nervous system that comprises both sensory and secretomotor neurons. The enteric nervous system integrates central input to the gut but can also regulate gut function independently in response to changes in the luminal environment. In some cases, the same substance can mediate regulation by endocrine, paracrine, and neurocrine pathways (eg, CCK, see below).

تنظیم دستگاه گوارش

عملکردهای مختلف دستگاه گوارش، از جمله ترشح، هضم، و جذب (فصل ۲۶)، و حرکت (فصل ۲۷)، باید به روشی یکپارچه تنظیم شوند تا از جذب کارآمد مواد مغذی بعد از غذا اطمینان حاصل شود. سه روش اصلی برای تنظیم دستگاه گوارش وجود دارد که به صورت مکمل عمل می کنند تا اطمینان حاصل شود که عملکرد مناسب است. اول، تنظیم غدد درون ریز با ترشح هورمون ها توسط محرک های مرتبط با وعده غذایی انجام می شود. این هورمون ها از طریق جریان خون حرکت می کنند تا فعالیت بخش دوردست دستگاه گوارش، اندامی که به داخل آن تخلیه می شود (مثلاً پانکراس) یا هر دو را تغییر دهند. دوم، برخی از واسطه‌های مشابه به اندازه کافی پایدار نیستند که در جریان خون باقی بمانند، اما در عوض عملکرد سلول‌ها را در ناحیه محلی که در آن آزاد می‌شوند، به شکل پاراکرین تغییر می‌دهند. در نهایت، سیستم روده دارای اتصالات عصبی گسترده است. اینها شامل اتصالات به CNS (عصب بیرونی)، اما همچنین فعالیت سیستم عصبی روده ای تا حد زیادی خودمختار است که هم نورون های حسی و هم نورون های ترشحی حرکتی را شامل می شود. سیستم عصبی روده ورودی مرکزی را به روده ادغام می کند اما همچنین می تواند عملکرد روده را به طور مستقل در پاسخ به تغییرات در محیط مجرا تنظیم کند. در برخی موارد، همان ماده می‌تواند از طریق مسیرهای غدد درون ریز، پاراکرین و نوروکرین تنظیم شود (به عنوان مثال، CCK، در زیر ببینید).

HORMONES/PARACRINES

Biologically active polypeptides that are secreted by nerve cells and gland cells in the mucosa act in a paracrine fashion, but they also enter the circulation. Measurement of their concentrations in blood after a meal has shed light on the roles these gastrointestinal hormones play in the regulation of gastrointestinal secretion and motility.

هورمون ها/پاراکرین ها

پلی پپتیدهای فعال بیولوژیکی که توسط سلول‌های عصبی و سلول‌های غدد در مخاط ترشح می‌شوند به صورت پاراکرین عمل می‌کنند، اما آنها نیز وارد گردش خون می‌شوند. اندازه‌گیری غلظت آن‌ها در خون بعد از غذا، نقش این هورمون‌های گوارشی در تنظیم ترشح و تحرک دستگاه گوارش را روشن کرده است.

When large doses of the hormones are given, their actions overlap. However, their physiologic effects appear to be relatively discrete. On the basis of structural similarity and, to a degree, similarity of function, the key hormones fall into one of two families: the gastrin family, the primary members of which are gastrin and CCK; and the secretin family, the primary members of which are secretin, glucagon, vasoactive intestinal peptide (VIP; actually a neurotransmitter, or neurocrine), and gastric inhibitory polypeptide (also known as glucose-dependent insulinotropic peptide, or GIP). There are also other regulatory peptides that do not fall into either of these families.

هنگامی که دوزهای زیادی از هورمون ها داده می شود، اعمال آنها با هم همپوشانی دارند. با این حال، اثرات فیزیولوژیکی آنها نسبتاً گسسته به نظر می رسد. بر اساس شباهت ساختاری و تا حدی شباهت عملکرد، هورمون‌های کلیدی در یکی از دو خانواده قرار می‌گیرند: خانواده گاسترین، اعضای اصلی آن گاسترین و CCK هستند. و خانواده سکرتین که اعضای اولیه آن سکرتین، گلوکاگون، پپتید وازواکتیو روده ای (VIP؛ در واقع یک انتقال دهنده عصبی یا نوروکرین) و پلی پپتید بازدارنده معده (همچنین به عنوان پپتید انسولینوتروپیک وابسته به گلوکز یا GIP شناخته می شود) هستند. پپتیدهای تنظیمی دیگری نیز وجود دارند که در هیچ یک از این خانواده ها قرار نمی گیرند.

ENTEROENDOCRINE CELLS

More than 15 types of hormone-secreting enteroendocrine cells have been identified in the mucosa of the stomach, small intestine, and colon. Many of these secrete only one hormone and are identified by letters (G cells, S cells, etc). Others manufacture serotonin or histamine and are called enterochromaffin or ECL cells, respectively.

سلول های انترواندوکرین

بیش از ۱۵ نوع سلول غدد درون ریز ترشح کننده هورمون در مخاط معده، روده کوچک و روده بزرگ شناسایی شده است. بسیاری از این ها تنها یک هورمون ترشح می کنند و با حروف (سلول های G، سلول های S و غیره) مشخص می شوند. برخی دیگر سروتونین یا هیستامین تولید می کنند و به ترتیب سلول های انتروکرومافین یا ECL نامیده می شوند.

GASTRIN

Gastrin is produced by cells called G cells in the antral portion of the gastric mucosa (Figure 25-18). G cells are flask-shaped, with a broad base containing many gastrin granules and a narrow apex that reaches the mucosal surface. Microvilli project from the apical end into the lumen. Receptors mediating gastrin responses to changes in gastric contents are present on the microvilli. Other cells in the gastrointestinal tract that secrete hormones have a similar morphology.

گاسترین

گاسترین توسط سلول هایی به نام سلول های G در قسمت آنترال مخاط معده تولید می شود (شکل ۲۵-۱۸). سلول های G فلاسکی شکل هستند، با یک پایه وسیع حاوی گرانول های گاسترین و یک راس باریک که به سطح مخاط می رسد. Microvilli از انتهای آپیکال به سمت لومن حرکت می کند. گیرنده های واسطه پاسخ گاسترین به تغییرات در محتویات معده در میکروویلی وجود دارد. سایر سلول های دستگاه گوارش که هورمون ترشح می کنند مورفولوژی مشابهی دارند.

FIGURE 25-18 Sites of production of the five gastrointestinal hormones along the length of the gastrointestinal tract. The width of the bars reflects the relative abundance at each location.

شکل ۲۵-۱۸ محل تولید پنج هورمون گوارشی در طول دستگاه گوارش. عرض میله ها نشان دهنده فراوانی نسبی در هر مکان است.

The precursor for gastrin, preprogastrin, is processed into fragments of various sizes. Three main fragments contain 34, 17, and 14 amino acid residues. All have the same carboxyl terminal. These forms are also known as G 34, G 17, and G 14 gastrins, respectively. Gastrins may also be derivatized with sulfation of the tyrosine that is the sixth amino acid residue from the carboxyl terminal. Approximately equal amounts of nonsulfated and sulfated forms are present in blood and tissues, and they are equally active. The carboxyl terminal phenylalanine is also amidated, which likely enhances the peptide’s stability in the plasma by rendering it resistant to carboxypeptidases. G 14 and G 17 have half-lives of 2-3 min in the circulation, whereas G 34 has a half-life of 15 min. Gastrins are inactivated primarily in the kidney and small intestine.

پیش ساز گاسترین، پری پروگاسترین، به قطعات با اندازه های مختلف پردازش می شود. سه قطعه اصلی حاوی ۳۴، ۱۷ و ۱۴ اسید آمینه باقی مانده است. همه یک ترمینال کربوکسیل دارند. این اشکال به ترتیب با نام های گاسترین G 34، G 17 و G 14 نیز شناخته می شوند. گاسترین ها همچنین ممکن است با سولفاته شدن تیروزین که ششمین باقی مانده اسید آمینه از پایانه کربوکسیل است مشتق شوند. تقریباً مقادیر مساوی از اشکال غیر سولفاته و سولفاته در خون و بافت ها وجود دارد و به همان اندازه فعال هستند. فنیل آلانین انتهایی کربوکسیل نیز آمید می شود که احتمالاً با مقاوم کردن آن در برابر کربوکسی پپتیدازها، پایداری پپتید را در پلاسما افزایش می دهد. G 14 و G 17 دارای نیمه عمر ۲-۳ دقیقه در گردش خون هستند، در حالی که نیمه عمر G 34 15 دقیقه است. گاسترین ها عمدتاً در کلیه و روده کوچک غیرفعال می شوند.

The principal physiologic actions of gastrin are stimulation of gastric acid and pepsin secretion and stimulation of the growth of the mucosa of the stomach and small and large intestines (trophic action). Gastrin secretion is affected by the contents of the stomach, the rate of discharge of the vagus nerves, and bloodborne factors (Table 25-4). Gastrin secretion is also increased by the presence of the products of protein digestion in the stomach, particularly amino acids, which act directly on the G cells. Phenylalanine and tryptophan are particularly effective. Gastrin acts via a receptor (CCK-B) that is related to the primary receptor (CCK-A) for cholecystokinin (see below). This likely reflects the structural similarity of the two hormones, and may result in some overlapping actions if excessive quantities of either hormone are present (eg, in the case of a gastrin-secreting tumor, or gastrinoma).

اعمال فیزیولوژیکی اصلی گاسترین تحریک ترشح اسید معده و پپسین و تحریک رشد مخاط معده و روده کوچک و بزرگ (عمل تغذیه ای) است. ترشح گاسترین تحت تأثیر محتویات معده، سرعت تخلیه اعصاب واگ و عوامل خونی قرار می گیرد (جدول ۲۵-۴). ترشح گاسترین نیز با وجود محصولات هضم پروتئین در معده، به ویژه اسیدهای آمینه که مستقیماً روی سلول‌های G اثر می‌کنند، افزایش می‌یابد. فنیل آلانین و تریپتوفان به ویژه موثر هستند. گاسترین از طریق یک گیرنده (CCK-B) که مربوط به گیرنده اولیه (CCK-A) برای کوله سیستوکینین است (به زیر مراجعه کنید) عمل می کند. این احتمالاً منعکس کننده شباهت ساختاری دو هورمون است و ممکن است در صورت وجود مقادیر بیش از حد هر دو هورمون (مثلاً در مورد تومور ترشح کننده گاسترین یا گاسترینوم) منجر به برخی اعمال همپوشانی شود.

TABLE 25-4 Stimuli that affect gastrin secretion.

جدول ۲۵-۴ محرک هایی که بر ترشح گاسترین اثر می گذارند.

Acid in the antrum inhibits gastrin secretion, partly by a direct action on G cells and partly by release of somatostatin, a relatively potent inhibitor of gastrin secretion. The effect of acid is the basis of a negative feedback loop regulating gastrin secretion. Increased secretion of the hormone increases acid secretion, but the acid then feeds back to inhibit further gastrin secretion. In conditions such as pernicious anemia in which the acid-secreting cells of the stomach are damaged, gastrin secretion is chronically elevated.

اسید موجود در آنتروم ترشح گاسترین را تا حدی با اثر مستقیم بر سلول‌های G و تا حدی با آزادسازی سوماتوستاتین، که یک مهارکننده نسبتاً قوی ترشح گاسترین است، مهار می‌کند. اثر اسید اساس یک حلقه بازخورد منفی است که ترشح گاسترین را تنظیم می کند. افزایش ترشح این هورمون باعث افزایش ترشح اسید می شود، اما اسید پس از آن بازخورد می کند تا از ترشح بیشتر گاسترین جلوگیری کند. در شرایطی مانند کم خونی خطرناک که در آن سلول های ترشح کننده اسید معده آسیب دیده اند، ترشح گاسترین به طور مزمن افزایش می یابد.

CHOLECYSTOKININ

CCK is secreted by endocrine cells known as I cells in the mucosa of the upper small intestine. It has a plethora of actions in the gastrointestinal system, but the most important appear to be the stimulation of pancreatic enzyme secretion; the contraction of the gallbladder (the action for which it was named); and relaxation of the sphincter of Oddi, which allows both bile and pancreatic juice to flow into the intestinal lumen.

کولسیستوکینین

CCK توسط سلول های غدد درون ریز معروف به سلول های I در مخاط قسمت فوقانی روده کوچک ترشح می شود. این دارو دارای اثرات فراوانی در سیستم گوارشی است، اما به نظر می رسد مهم ترین آنها تحریک ترشح آنزیم پانکراس باشد. انقباض کیسه صفرا (عملی که برای آن نامگذاری شده است)؛ و شل شدن اسفنکتر Oddi، که به صفرا و آب پانکراس اجازه می دهد تا به مجرای روده جریان یابد.

Like gastrin, CCK is produced from a larger precursor. Prepro-CCK is also processed into many fragments, all of which have the same five amino acids at the carboxyl terminal as gastrin. The carboxyl terminal is amidated, and the tyrosine that is the seventh amino acid residue from the carboxyl terminal is sulfated. Unlike gastrin, the nonsulfated form of CCK has not been found in tissues. The half-life of circulating CCK is about 5 min, but little is known about its metabolism.

مانند گاسترین، CCK از یک پیش ساز بزرگتر تولید می شود. Prepro-CCK همچنین به قطعات بسیاری پردازش می شود که همه آنها دارای همان پنج آمینو اسید در پایانه کربوکسیل مانند گاسترین هستند. پایانه کربوکسیل آمید می شود و تیروزین که هفتمین باقی مانده اسید آمینه از پایانه کربوکسیل است سولفاته می شود. بر خلاف گاسترین، شکل غیر سولفاته CCK در بافت ها یافت نشده است. نیمه عمر CCK در گردش حدود ۵ دقیقه است، اما اطلاعات کمی در مورد متابولیسم آن وجود دارد.

In addition to its secretion by I cells, CCK is found in nerves in the distal ileum and colon. It is also found in neurons in the brain, especially the cerebral cortex, and in nerves in many parts of the body (see Chapter 7). In the brain, it be involved in the regulation of food intake.

علاوه بر ترشح آن توسط سلول های I، CCK در اعصاب ایلئوم و روده بزرگ یافت می شود. همچنین در نورون های مغز، به ویژه قشر مغز، و در اعصاب بسیاری از قسمت های بدن یافت می شود (به فصل ۷ مراجعه کنید). در مغز، در تنظیم مصرف غذا نقش دارد.

In addition to its primary actions, CCK augments the action of secretin in producing secretion of an alkaline pancreatic juice. It also inhibits gastric emptying, exerts a trophic effect on the pancreas, increases the synthesis of enterokinase (see chapter 26), and may enhance the motility of the small intestine and colon. There is some evidence that, along with secretin, it augments the contraction of the pyloric sphincter, thus preventing the reflux of duodenal contents into the stomach. Two CCK receptors have been identified. CCK-A receptors are primarily located in the periphery, whereas both CCK-A and CCK- B (gastrin) receptors are found in the brain. Both activate PLC, and signal via calcium (see Chapter 2).

CCK علاوه بر اعمال اولیه خود، عملکرد سکرتین را در تولید ترشح یک آب پانکراس قلیایی افزایش می دهد. همچنین تخلیه معده را مهار می کند، اثر تغذیه ای بر لوزالمعده اعمال می کند، سنتز انتروکیناز را افزایش می دهد (به فصل ۲۶ مراجعه کنید)، و ممکن است تحرک روده کوچک و کولون را افزایش دهد. شواهدی وجود دارد که همراه با سکرتین، انقباض اسفنکتر پیلور را افزایش می‌دهد و در نتیجه از برگشت محتویات دوازدهه به معده جلوگیری می‌کند. دو گیرنده CCK شناسایی شده است. گیرنده های CCK-A عمدتاً در محیط قرار دارند، در حالی که هر دو گیرنده CCK-A و CCK-B (گاسترین) در مغز یافت می شوند. هر دو PLC را فعال می کنند و از طریق کلسیم سیگنال می دهند (به فصل ۲ مراجعه کنید).

The secretion of CCK is increased by contact of the intestinal mucosa with the products of digestion, particularly peptides and amino acids, and also by the presence in the duodenum of fatty acids containing more than 10 carbon atoms. There are also two protein-releasing factors that activate CCK secretion, known as CCK-releasing peptide and monitor peptide, which derive from the intestinal mucosa and pancreas, respectively. Because the bile and pancreatic juice that enter the duodenum in response to CCK enhance the digestion of protein and fat, and the products of this digestion stimulate further CCK secretion, a sort of positive feedback operates in the control of CCK secretion. However, the positive feedback is terminated when the products of digestion move on to the lower portions of the gastrointestinal tract, and also because CCK-releasing peptide and monitor peptide are degraded by proteolytic enzymes once these are no longer occupied in digesting dietary proteins.

ترشح CCK با تماس مخاط روده با محصولات هضم به ویژه پپتیدها و اسیدهای آمینه و همچنین با حضور اسیدهای چرب حاوی بیش از ۱۰ اتم کربن در دوازدهه افزایش می یابد. همچنین دو عامل آزاد کننده پروتئین وجود دارد که ترشح CCK را فعال می کند، به نام پپتید آزاد کننده CCK و پپتید نظارتی که به ترتیب از مخاط روده و پانکراس منشاء می گیرند. از آنجایی که صفرا و شیره لوزالمعده که در پاسخ به CCK وارد دوازدهه می شود، هضم پروتئین و چربی را افزایش می دهد و محصولات این هضم ترشح بیشتر CCK را تحریک می کند، نوعی بازخورد مثبت در کنترل ترشح CCK عمل می کند. با این حال، بازخورد مثبت زمانی پایان می‌یابد که محصولات هضم به قسمت‌های پایین‌تر دستگاه گوارش منتقل می‌شوند، و همچنین به این دلیل که پپتید آزادکننده CCK و پپتید نظارتی توسط آنزیم‌های پروتئولیتیک تجزیه می‌شوند، وقتی که دیگر در پروتئین‌های هضم رژیم غذایی اشغال نمی‌شوند.

SECRETIN

Secretin occupies a unique position in the history of physiology. In 1902, Bayliss and Starling first demonstrated that the excitatory effect of duodenal stimulation on pancreatic secretion was due to a bloodborne factor. Their research led to the identification of the first hormone, secretin. Secretin is secreted by S cells that are located deep in the glands of the mucosa of the upper portion of the small intestine. The structure of secretin is different from that of CCK and gastrin, but very similar to that of GIP, glucagon, and VIP. Only one active form of secretin has been isolated. Its half-life is about 5 min, but little is known about its metabolism.

SECRETIN

سکرتین در تاریخ فیزیولوژی جایگاه منحصر به فردی دارد. در سال ۱۹۰۲، Bayliss و Starling برای اولین بار نشان دادند که اثر تحریکی تحریک اثنی عشر بر ترشح پانکراس به دلیل یک عامل خونی است. تحقیقات آنها منجر به شناسایی اولین هورمون، سکرتین شد. سکرتین توسط سلول های S که در اعماق غدد مخاطی قسمت فوقانی روده کوچک قرار دارند ترشح می شود. ساختار سکرتین با ساختار CCK و گاسترین متفاوت است، اما بسیار شبیه به ساختار GIP، گلوکاگون و VIP است. تنها یک شکل فعال از سکرتین جدا شده است. نیمه عمر آن حدود ۵ دقیقه است، اما اطلاعات کمی در مورد متابولیسم آن وجود دارد.

Secretin increases the secretion of bicarbonate by the duct cells of the pancreas and biliary tract. It thus causes the secretion of a watery, alkaline pancreatic juice. Its action on pancreatic duct cells is mediated via cAMP. It also augments the action of CCK in producing pancreatic secretion of digestive enzymes. It decreases gastric acid secretion and may cause contraction of the pyloric sphincter.

سکرتین باعث افزایش ترشح بی کربنات توسط سلول های مجرای پانکراس و مجاری صفراوی می شود. بنابراین باعث ترشح یک شیره آبکی و قلیایی پانکراس می شود. عمل آن بر روی سلول های مجرای پانکراس از طریق cAMP انجام می شود. همچنین باعث افزایش عملکرد CCK در تولید ترشح پانکراس آنزیم های گوارشی می شود. ترشح اسید معده را کاهش می دهد و ممکن است باعث انقباض اسفنکتر پیلور شود.

The secretion of secretin is increased by the products of protein digestion and by acid bathing the mucosa of the upper small intestine. The release of secretin by acid is another example of feedback control: Secretin causes alkaline pancreatic juice to flood into the duodenum, neutralizing the acid from the stomach and thus inhibiting further secretion of the hormone.

ترشح سکرتین توسط محصولات هضم پروتئین و با حمام اسیدی مخاط روده کوچک فوقانی افزایش می یابد. آزادسازی سکرتین توسط اسید نمونه دیگری از کنترل بازخورد است: سکرتین باعث می شود که آب قلیایی پانکراس به دوازدهه سرازیر شود، اسید را از معده خنثی کرده و در نتیجه ترشح بیشتر هورمون را مهار می کند.

GIP

GIP contains 42 amino acid residues and is produced by K cells in the mucosa of the duodenum and jejunum. Its secretion is stimulated by glucose and fat in the duodenum, and because in large doses it inhibits gastric secretion and motility, it was named gastric inhibitory peptide. However, it now appears that it does not have significant gastric inhibiting activity when administered in amounts comparable to those seen after a meal. In the meantime, it was found that GIP stimulates insulin secretion at physiological levels. For this reason, it is often called glucose-dependent insulinotropic peptide. The glucagon derivative GLP-1 (7-36) (see Chapter 24) also stimulates insulin secretion and may also be a physiologic B cell-stimulating hormone of the gastrointestinal tract.

GIP

GIP حاوی ۴۲ باقی مانده اسید آمینه است و توسط سلول های K در مخاط دوازدهه و ژژنوم تولید می شود. ترشح آن توسط گلوکز و چربی در اثنی عشر تحریک می شود و چون در دوزهای زیاد ترشح و تحرک معده را مهار می کند، پپتید بازدارنده معده نام گرفت. با این حال، اکنون به نظر می رسد که در مقادیر قابل مقایسه با مقادیری که بعد از غذا مشاهده می شود، فعالیت مهارکننده معده قابل توجهی ندارد. در این بین مشخص شد که GIP ترشح انسولین را در سطوح فیزیولوژیکی تحریک می کند. به همین دلیل، اغلب به آن پپتید انسولینوتروپیک وابسته به گلوکز می گویند. مشتق گلوکاگون GLP-1 (7-36) (به فصل ۲۴ مراجعه کنید) همچنین ترشح انسولین را تحریک می کند و همچنین ممکن است یک هورمون محرک فیزیولوژیک سلول B در دستگاه گوارش باشد.

The integrated action of gastrin, CCK, secretin, and GIP in facilitating digestion and utilization of absorbed nutrients is summarized in Figure 25-19.

عملکرد یکپارچه گاسترین، CCK، سکرتین و GIP در تسهیل هضم و استفاده از مواد مغذی جذب شده در شکل ۲۵-۱۹ خلاصه شده است.

FIGURE 25-19 Integrated action of gastrointestinal hormones in regulating digestion and utilization of absorbed nutrients. The dashed arrows indicate inhibition. The exact identity of the hormonal factor or factors from the intestine that inhibit(s) gastric acid secretion and motility is unsettled, but it may be peptide YY.

شکل ۲۵-۱۹ عملکرد یکپارچه هورمون های گوارشی در تنظیم هضم و استفاده از مواد مغذی جذب شده. فلش های چین دار نشان دهنده مهار است. هویت دقیق فاکتور یا عوامل هورمونی روده که ترشح اسید معده و تحرک را مهار می‌کنند مشخص نیست، اما ممکن است پپتید YY باشد.

VIP

VIP contains 28 amino acid residues. It is found in nerves in the gastrointestinal tract and thus is not itself a hormone, despite its similarities to secretin. VIP is, however, found in blood, in which it has a half-life of about 2 min. In the intestine, it markedly stimulates intestinal secretion of electrolytes and hence of water. Its other actions include relaxation of intestinal smooth muscle, including sphincters; dilation of peripheral blood vessels; and inhibition of gastric acid secretion. It is also found in the brain and many autonomic nerves (see Chapter 7), where it often occurs in the same neurons as acetylcholine. It potentiates the action of acetylcholine in salivary glands. However, VIP and acetylcholine do not coexist in neurons that innervate other parts of the gastrointestinal tract. VIP- secreting tumors (VIPomas) have been described in patients with severe diarrhea.

VIP

VIP حاوی ۲۸ اسید آمینه باقی مانده است. این در اعصاب دستگاه گوارش یافت می شود و بنابراین علیرغم شباهت هایی که به سکرتین دارد، خود یک هورمون نیست. با این حال، VIP در خون یافت می شود که نیمه عمر آن در حدود ۲ دقیقه است. در روده، ترشح روده ای الکترولیت ها و در نتیجه آب را به طور قابل توجهی تحریک می کند. از دیگر اقدامات آن می توان به شل شدن عضلات صاف روده، از جمله اسفنکترها اشاره کرد. گشاد شدن رگ های خونی محیطی؛ و مهار ترشح اسید معده همچنین در مغز و بسیاری از اعصاب خودمختار یافت می شود (به فصل ۷ مراجعه کنید)، جایی که اغلب در همان نورون های استیل کولین رخ می دهد. این عمل استیل کولین را در غدد بزاقی تقویت می کند. با این حال، VIP و استیل کولین در نورون هایی که سایر قسمت های دستگاه گوارش را عصب دهی می کنند، وجود ندارند. تومورهای ترشح کننده VIP (VIPomas) در بیماران مبتلا به اسهال شدید توصیف شده است.

MOTILIN

Motilin is a polypeptide containing 22 amino acid residues that is secreted by enterochromaffin cells and Mo cells in the stomach, small intestine, and colon. It acts on G-protein-coupled receptors on enteric neurons in the duodenum and colon and produces contraction of smooth muscle in the stomach and intestines in the period between meals (see Chapter 27).

MOTILIN

موتیلین یک پلی پپتید حاوی ۲۲ باقی مانده اسید آمینه است که توسط سلول های انتروکرومافین و سلول های مو در معده، روده کوچک و روده بزرگ ترشح می شود. این دارو بر روی گیرنده های جفت شده با پروتئین G بر روی نورون های روده در دوازدهه و روده بزرگ عمل می کند و باعث انقباض عضله صاف در معده و روده در فاصله بین وعده های غذایی می شود (به فصل ۲۷ مراجعه کنید).

SOMATOSTATIN

Somatostatin, the growth hormone-inhibiting hormone originally isolated from the hypothalamus, is secreted as a paracrine by D cells in the pancreatic islets (see Chapter 24) and by similar D cells in the gastrointestinal mucosa. It exists in tissues in two forms, somatostatin 14 and somatostatin 28, and both are secreted. Somatostatin inhibits the secretion of gastrin, VIP, GIP, secretin, and motilin. Its secretion is stimulated by acid in the lumen, and it acts in a paracrine fashion to mediate the inhibition of gastrin secretion produced by acid. It also inhibits pancreatic exocrine secretion; gastric acid secretion and motility; gallbladder contraction; and the absorption of glucose, amino acids, and triglycerides.

سوماتوستاتین

سوماتواستاتین، هورمون بازدارنده هورمون رشد که در اصل از هیپوتالاموس جدا شده است، به عنوان یک پاراکرین توسط سلول های D در جزایر پانکراس (به فصل ۲۴ مراجعه کنید) و توسط سلول های D مشابه در مخاط دستگاه گوارش ترشح می شود. در بافت ها به دو صورت سوماتوستاتین ۱۴ و سوماتوستاتین ۲۸ وجود دارد و هر دو ترشح می شوند. سوماتواستاتین ترشح گاسترین، VIP، GIP، سکرتین و موتیلین را مهار می کند. ترشح آن توسط اسید موجود در مجرا تحریک می شود و به روش پاراکرین برای مهار ترشح گاسترین تولید شده توسط اسید عمل می کند. همچنین ترشح برون ریز پانکراس را مهار می کند. ترشح و تحرک اسید معده؛ انقباض کیسه صفرا؛ و جذب گلوکز، اسیدهای آمینه و تری گلیسیرید.

OTHER GASTROINTESTINAL PEPTIDES

Peptide YY

The structure of peptide YY is discussed in Chapter 24. It inhibits gastric acid secretion and motility and is a good candidate to be the gastric inhibitory peptide (Figure 25-19). Its release from the jejunum is stimulated by fat.

سایر پپتیدهای دستگاه گوارش

پپتید YY

ساختار پپتید YY در فصل ۲۴ مورد بحث قرار گرفته است. این پپتید ترشح و تحرک اسید معده را مهار می کند و کاندید خوبی برای پپتید بازدارنده معده است (شکل ۲۵-۱۹). آزاد شدن آن از ژژنوم توسط چربی تحریک می شود.

Others

Ghrelin is secreted primarily by the stomach and appears to play an important role in the central control of feeding (see Chapter 26). It also stimulates growth hormone secretion by acting directly on receptors in the pituitary (see Chapter 18). Its levels increase before a meal and exogenous administration of this hormone markedly enhances appetite and food intake. Secretion is markedly reduced in patients who have undergone gastric bypass surgery for the treatment of severe obesity, which may contribute to the efficacy of the treatment.

دیگران

گرلین عمدتاً توسط معده ترشح می شود و به نظر می رسد که نقش مهمی در کنترل مرکزی تغذیه ایفا می کند (به فصل ۲۶ مراجعه کنید). همچنین با اثر مستقیم بر گیرنده های هیپوفیز ترشح هورمون رشد را تحریک می کند (به فصل ۱۸ مراجعه کنید). سطح آن قبل از غذا افزایش می یابد و تجویز برون زا از این هورمون به طور قابل توجهی اشتها و دریافت غذا را افزایش می دهد. ترشح در بیمارانی که برای درمان چاقی شدید تحت عمل جراحی بای پس معده قرار گرفته اند، به طور قابل توجهی کاهش می یابد که ممکن است به اثربخشی درمان کمک کند.

Substance P is found in endocrine and nerve cells in the gastrointestinal tract and may enter the circulation. It increases the motility of the small intestine. The neurotransmitter GRP is present in the vagal nerve endings that terminate on G cells and is the neurotransmitter producing vagally mediated increases in gastrin secretion. Glucagon from the gastrointestinal tract may be responsible (at least in part) for the hyperglycemia seen after pancreatectomy.

ماده P در سلول های غدد درون ریز و عصبی در دستگاه گوارش یافت می شود و ممکن است وارد گردش خون شود. حرکت روده کوچک را افزایش می دهد. انتقال دهنده عصبی GRP در انتهای عصب واگ که به سلول های G ختم می شود وجود دارد و انتقال دهنده عصبی است که با واسطه واگال باعث افزایش ترشح گاسترین می شود. گلوکاگون از دستگاه گوارش ممکن است مسئول (حداقل تا حدی) افزایش قند خون پس از پانکراتکتومی باشد.

Guanylin is a gastrointestinal polypeptide that binds to guanylyl cyclase. It is made up of 15 amino acid residues and is secreted by cells of the intestinal mucosa. Stimulation of guanylyl cyclase increases the concentration of intracellular cyclic 3′,5′-guanosine monophosphate (cGMP), and this in turn causes increased secretion of Cl into the intestinal lumen. Guanylin appears to act predominantly in a paracrine fashion, and it is produced in cells from the pylorus to the rectum. In an interesting example of molecular mimicry, the heat- stable enterotoxin of certain diarrhea-producing strains of Escherichia coli has a structure very similar to guanylin and activates guanylin receptors in the intestine. Guanylin receptors are also found in the kidneys, the liver, and the female reproductive tract, and guanylin may act in an endocrine fashion to regulate fluid movement in these tissues as well, and particularly to integrate the actions of the intestine and kidneys.

گوانیلین یک پلی پپتید گوارشی است که به گوانیلیل سیکلاز متصل می شود. از ۱۵ باقی مانده اسید آمینه تشکیل شده و توسط سلول های مخاط روده ترشح می شود. تحریک گوانیلیل سیکلاز غلظت ۳’،۵′-گوانوزین مونوفسفات حلقوی داخل سلولی (cGMP) را افزایش می دهد و این به نوبه خود باعث افزایش ترشح کلر در لومن روده می شود. به نظر می رسد گوانیلین عمدتاً به روش پاراکرین عمل می کند و در سلول های پیلور تا رکتوم تولید می شود. در یک مثال جالب از تقلید مولکولی، انتروتوکسین پایدار در برابر حرارت سویه‌های تولید کننده اسهال خاص از اشریشیا کلی ساختاری بسیار شبیه به گوانیلین دارد و گیرنده‌های گوانیلین را در روده فعال می‌کند. گیرنده‌های گوانیلین همچنین در کلیه‌ها، کبد و دستگاه تناسلی زنان یافت می‌شوند و گوانیلین ممکن است به روش غدد درون ریز برای تنظیم حرکت مایع در این بافت‌ها و به‌ویژه برای یکپارچه‌سازی فعالیت‌های روده و کلیه‌ها عمل کند.

THE ENTERIC NERVOUS SYSTEM

Two major networks of nerve fibers are intrinsic to the gastrointestinal tract: the myenteric plexus between the outer longitudinal and middle circular muscle layers, and the submucous plexus between the middle circular layer and the mucosa (Figure 25-2). Collectively, these neurons constitute the enteric nervous system. The system contains about 100 million sensory neurons, interneurons, and motor neurons in humans—as many as are found in the whole spinal cord and the system is probably best viewed as a displaced part of the CNS that is concerned with the regulation of gastrointestinal function. It is sometimes referred to as the “little brain” for this reason. It is connected to the CNS by parasympathetic and sympathetic fibers but can function autonomously without these connections (see below). The myenteric plexus innervates the longitudinal and circular smooth muscle layers and is concerned primarily with motor control, whereas the submucous plexus innervates the glandular epithelium, intestinal endocrine cells, and submucosal blood vessels and is primarily involved in the control of intestinal secretion. The neurotransmitters in the system include acetylcholine, the amines norepinephrine and serotonin, the amino acid y-aminobutyrate (GABA), the purine adenosine triphosphate (ATP), the gases NO and CO, and many different peptides and polypeptides. Some of these peptides also act in a paracrine fashion, and some enter the bloodstream, becoming hormones. Not surprisingly, most of them are also found in the brain.

سیستم عصبی روده ای

دو شبکه اصلی از رشته‌های عصبی ذاتی دستگاه گوارش هستند: شبکه میانتریک بین لایه‌های عضلانی دایره‌ای طولی و میانی، و شبکه زیر مخاطی بین لایه میانی دایره‌ای و مخاط (شکل ۲۵-۲). در مجموع، این نورون ها سیستم عصبی روده را تشکیل می دهند. این سیستم شامل حدود ۱۰۰ میلیون نورون حسی، نورون های بین اعصاب و نورون های حرکتی در انسان است – به همان تعداد که در کل نخاع یافت می شود و احتمالاً سیستم به عنوان بخشی جابجا شده از CNS که با تنظیم عملکرد دستگاه گوارش مرتبط است، دیده می شود. به همین دلیل گاهی از آن به عنوان “مغز کوچک” یاد می شود. این توسط فیبرهای پاراسمپاتیک و سمپاتیک به CNS متصل است اما می تواند بدون این اتصالات به طور مستقل عمل کند (به زیر مراجعه کنید). شبکه میانتریک لایه های عضله صاف طولی و دایره ای را عصب دهی می کند و عمدتاً به کنترل حرکتی مربوط می شود، در حالی که شبکه زیر مخاطی اپیتلیوم غدد، سلول های غدد درون ریز روده و رگ های خونی زیر مخاطی را عصب دهی می کند و در درجه اول در کنترل ترشح روده نقش دارد. انتقال دهنده های عصبی در سیستم عبارتند از استیل کولین، آمین های نوراپی نفرین و سروتونین، اسید آمینه y-aminobutyrat (GABA)، پورین آدنوزین تری فسفات (ATP)، گازهای NO و CO، و بسیاری از پپتیدها و پلی پپتیدهای مختلف. برخی از این پپتیدها نیز به صورت پاراکرین عمل می کنند و برخی وارد جریان خون شده و تبدیل به هورمون می شوند. جای تعجب نیست که بیشتر آنها در مغز نیز یافت می شوند.

EXTRINSIC INNERVATION

The intestine receives a dual extrinsic innervation from the autonomic nervous system, with parasympathetic cholinergic activity generally increasing the activity of intestinal smooth muscle and sympathetic noradrenergic activity generally decreasing it while causing sphincters to contract. The preganglionic parasympathetic fibers consist of about 2000 vagal efferents and other efferents in the sacral nerves. They generally end on cholinergic nerve cells of the myenteric and submucous plexuses. The sympathetic fibers are postganglionic, but many of them end on postganglionic cholinergic neurons, where the norepinephrine they secrete inhibits acetylcholine secretion by activating α۲ presynaptic receptors. Other sympathetic fibers appear to end directly on intestinal smooth muscle cells. The electrical properties of intestinal smooth muscle are discussed in Chapter 5. Still other fibers innervate blood vessels, where they produce vasoconstriction. It appears that the intestinal blood vessels have a dual innervation: they have an extrinsic noradrenergic innervation and an intrinsic innervation by fibers of the enteric nervous system. VIP and NO are among the mediators in the intrinsic innervation, which seems, among other things, to be responsible for the increase in local blood flow (hyperemia) that accompanies digestion of food. It is unsettled whether the blood vessels have an additional cholinergic innervation.

عصب خارجی

روده یک عصب بیرونی دوگانه از سیستم عصبی خودمختار دریافت می کند، با فعالیت کولینرژیک پاراسمپاتیک به طور کلی فعالیت ماهیچه صاف روده را افزایش می دهد و فعالیت نورآدرنرژیک سمپاتیک عموماً آن را کاهش می دهد در حالی که باعث انقباض اسفنکترها می شود. فیبرهای پاراسمپاتیک پیش گانگلیونی از حدود ۲۰۰۰ وابان واگ و سایر وابران در اعصاب خاجی تشکیل شده است. آنها به طور کلی به سلول های عصبی کولینرژیک شبکه های میانتریک و زیر مخاطی ختم می شوند. فیبرهای سمپاتیک پس گانگلیونی هستند، اما بسیاری از آنها به نورون های کولینرژیک پس گانگلیونی ختم می شوند، جایی که نوراپی نفرین ترشح شده توسط آنها با فعال کردن گیرنده های پیش سیناپسی α۲، ترشح استیل کولین را مهار می کند. به نظر می رسد سایر فیبرهای سمپاتیک مستقیماً به سلول های ماهیچه صاف روده ختم می شوند. خواص الکتریکی عضله صاف روده در فصل ۵ مورد بحث قرار گرفته است. هنوز رشته های دیگر رگ های خونی را عصب می دهند و در آنجا انقباض عروق ایجاد می کنند. به نظر می رسد که رگ های خونی روده دارای یک عصب دوگانه هستند: آنها یک عصب نورآدرنرژیک بیرونی و یک عصب درونی توسط فیبرهای سیستم عصبی روده دارند. VIP و NO از میانجی‌های عصب درونی هستند که به نظر می‌رسد، در میان چیزهای دیگر، مسئول افزایش جریان خون موضعی (هیپرمی) است که همراه با هضم غذا است. مشخص نیست که آیا رگ های خونی دارای یک عصب کولینرژیک اضافی هستند یا خیر.

GASTROINTESTINAL (MUCOSAL) IMMUNE SYSTEM

The mucosal immune system was mentioned in Chapter 3, but it bears repeating here that the continuity of the intestinal lumen with the outside world also makes the gastrointestinal system an important portal for infection. Similarly, the intestine benefits from interactions with a complex community of commensal (ie, nonpathogenic) bacteria that provide beneficial metabolic functions as well as likely increasing resistance to pathogens. In the face of this constant microbial stimulation, it is not surprising that the intestine of mammals has developed a sophisticated set of both innate and adaptive immune mechanisms to distinguish friend from foe. Indeed, the intestinal mucosa contains more lymphocytes than are found in the circulation, as well as large numbers of inflammatory cells that are placed to rapidly defend the mucosa if epithelial defenses are breached. It is likely that immune cells, and their products, also impact the physiologic function of the epithelium, endocrine cells, nerves and smooth muscle, particularly at times of infection and if inappropriate immune responses are perpetuated, such as in inflammatory bowel diseases (see Chapter 3).

سیستم ایمنی گوارشی (مخاطی).

سیستم ایمنی مخاطی در فصل ۳ ذکر شد، اما در اینجا باید تکرار شود که تداوم مجرای روده با دنیای خارج نیز سیستم گوارشی را به پورتال مهمی برای عفونت تبدیل می‌کند. به طور مشابه، روده از فعل و انفعالات با جامعه پیچیده ای از باکتری های مشترک (به عنوان مثال، غیر بیماری زا) سود می برد که عملکردهای متابولیکی مفید و همچنین افزایش مقاومت احتمالی در برابر عوامل بیماری زا را فراهم می کند. در مواجهه با این تحریک مداوم میکروبی، تعجب آور نیست که روده پستانداران مجموعه پیچیده ای از مکانیسم های ایمنی ذاتی و سازگار را برای تشخیص دوست از دشمن ایجاد کرده است. در واقع، مخاط روده حاوی لنفوسیت‌های بیشتری نسبت به آنچه در گردش خون یافت می‌شود، و همچنین تعداد زیادی سلول التهابی است که برای دفاع سریع از مخاط در صورت شکسته شدن دفاع اپیتلیال قرار می‌گیرند. این احتمال وجود دارد که سلول های ایمنی و محصولات آنها بر عملکرد فیزیولوژیک اپیتلیوم، سلول های غدد درون ریز، اعصاب و ماهیچه صاف، به ویژه در زمان عفونت و اگر پاسخ های ایمنی نامناسب تداوم یابد، مانند بیماری های التهابی روده (به فصل ۳ مراجعه کنید) تأثیر می گذارد.

A massive amount of information is emerging about the nature and complexity of the microbes that make up the intestinal microbiota, and the potential roles of these microbes in health and disease both within and beyond the gastrointestinal system. The number of microbes increases dramatically as one moves aborally, and is highest in the colon where the microbiota is dominated by strict anaerobes. The microbes supply a large number of metabolites that cannot be produced by mammalian cells, including vitamins, and salvage nutrients that cannot otherwise be digested pancreatic enzymes. Thus, dietary fiber is digested to yield short chain fatty acids that can subsequently be absorbed across the colonic epithelium. Bacteria also deconjugate bile acids, allowing their unconjugated forms (which are more hydrophobic) to be passively absorbed back into the portal circulation. It is also likely that the collective properties of the microbiota increase resistance to colonization by pathogenic microorganisms, educate the mucosal immune system during early post-natal life, and send signals to the brain that modify behavior. When the balance of the gut microbial community is deranged (known as dysbiosis) as a result of disease or the use of broad spectrum antibiotics, there may be an impact on intestinal physiology and/or an opportunity for pathogens to colonize the gut. For example, Clostridium difficile is a pathogen that often overgrows in the gut of hospitalized patients who have received antibiotics. It causes significant gastrointestinal symptoms and can be very difficult to eradicate. Recent clinical studies have shown that patients suffering from recurrent C. difficile infections can often benefit dramatically from the transplant (via enema) of the fecal microbes from a healthy donor.

حجم عظیمی از اطلاعات در مورد ماهیت و پیچیدگی میکروب‌هایی که میکروبیوتای روده را تشکیل می‌دهند، و نقش بالقوه این میکروب‌ها در سلامت و بیماری در داخل و خارج از سیستم گوارشی در حال ظهور است. با حرکت غیرهوازی، تعداد میکروب‌ها به‌طور چشمگیری افزایش می‌یابد، و در روده بزرگ که میکروبیوتا تحت سلطه بی‌هوازی‌های سخت‌گیر است، بیشترین میزان را دارد. میکروب‌ها تعداد زیادی متابولیت را تامین می‌کنند که توسط سلول‌های پستانداران تولید نمی‌شوند، از جمله ویتامین‌ها، و مواد مغذی را نجات می‌دهند که در غیر این صورت نمی‌توانند آنزیم‌های پانکراس هضم شوند. بنابراین، فیبر غذایی برای تولید اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه هضم می شود که متعاقباً می تواند در سراسر اپیتلیوم روده بزرگ جذب شود. باکتری ها همچنین اسیدهای صفراوی را دکونژوگه می کنند، و اجازه می دهند شکل های غیر کونژوگه آنها (که بیشتر آبگریز هستند) به طور غیر فعال به گردش خون پورتال جذب شوند. همچنین این احتمال وجود دارد که ویژگی‌های جمعی میکروبیوتا مقاومت در برابر استعمار توسط میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا را افزایش دهد، سیستم ایمنی مخاطی را در اوایل زندگی پس از زایمان آموزش دهد و سیگنال‌هایی را به مغز ارسال کند که رفتار را اصلاح می‌کند. هنگامی که تعادل جامعه میکروبی روده در نتیجه بیماری یا استفاده از آنتی بیوتیک های طیف گسترده به هم می خورد (معروف به دیس بیوز)، ممکن است بر فیزیولوژی روده تأثیر بگذارد و/یا فرصتی برای پاتوژن ها ایجاد شود تا روده را مستعمره کنند. به عنوان مثال، کلستریدیوم دیفیسیل یک پاتوژن است که اغلب در روده بیماران بستری که آنتی بیوتیک دریافت کرده اند، بیش از حد رشد می کند. علائم گوارشی قابل توجهی ایجاد می کند و ریشه کن کردن آن بسیار دشوار است. مطالعات بالینی اخیر نشان داده است که بیمارانی که از عفونت های مکرر C. difficile رنج می برند اغلب می توانند از پیوند (از طریق تنقیه) میکروب های مدفوع از یک اهدا کننده سالم به طور چشمگیری بهره مند شوند.

GASTROINTESTINAL (SPLANCHNIC) CIRCULATION

A final general point that should be made about the gastrointestinal tract relates to its unusual circulatory features. The blood flow to the stomach, intestines, pancreas, and liver is arranged in a series of parallel circuits, with all the blood from the intestines and pancreas draining via the portal vein to the liver (Figure 25-20). The blood from the intestines, pancreas, and spleen drains via the hepatic portal vein to the liver and from the liver via the hepatic veins to the inferior vena cava. The viscera and the liver receive about 30% of the cardiac output via the celiac, superior mesenteric, and inferior mesenteric arteries. The liver receives about 1300 mL/min from the portal vein and 500 mL/min from the hepatic artery during fasting, and the portal supply increases still further after meals.

گردش معده و روده (SPLANCHNIC).

آخرین نکته کلی که باید در مورد دستگاه گوارش بیان شود به ویژگی های گردش خون غیر معمول آن مربوط می شود. جریان خون به معده، روده، لوزالمعده و کبد در یک سری مدارهای موازی مرتب شده است که تمام خون از روده ها و پانکراس از طریق سیاهرگ باب به کبد تخلیه می شود (شکل ۲۵-۲۰). خون از روده ها، پانکراس و طحال از طریق سیاهرگ باب کبدی به کبد و از کبد از طریق سیاهرگ های کبدی به ورید اجوف تحتانی تخلیه می شود. احشاء و کبد حدود ۳۰ درصد برون ده قلبی را از طریق شریان سلیاک، مزانتریک فوقانی و مزانتریک تحتانی دریافت می کنند. کبد در طول روزه داری حدود ۱۳۰۰ میلی لیتر در دقیقه از ورید باب و ۵۰۰ میلی لیتر در دقیقه از شریان کبدی دریافت می کند و عرضه پورتال بعد از غذا همچنان بیشتر می شود.

FIGURE 25-20 Schematic of the splanchnic circulation under fasting conditions. Note that even during fasting, the liver receives the majority of its blood supply via the portal vein.

شکل ۲۵-۲۰ شماتیک گردش خون در شرایط ناشتا. توجه داشته باشید که حتی در زمان روزه داری، کبد اکثریت خون خود را از طریق سیاهرگ باب دریافت می کند.

INTESTINAL FLUID & ELECTROLYTE TRANSPORT

The intestine supplies a fluid environment in which the processes of digestion and absorption can occur. Then, when the meal has been assimilated, fluid used during digestion and absorption is reclaimed by transport back across the epithelium to avoid dehydration. Water moves passively into and out of the gastrointestinal lumen, driven by electrochemical gradients established by the active transport of ions and other solutes. In the period after a meal, much of the fluid reuptake is driven by the coupled transport of nutrients, such as glucose, with sodium ions. In the period between meals, absorptive mechanisms center exclusively around electrolytes. In both cases, secretory fluxes of fluid are largely driven by the active transport of chloride ions into the lumen, although absorption still predominates overall.

انتقال مایعات و الکترولیت روده ای

روده یک محیط مایع را فراهم می کند که در آن فرآیندهای هضم و جذب می تواند رخ دهد. سپس، هنگامی که وعده غذایی جذب شد، مایع مورد استفاده در طول هضم و جذب با انتقال مجدد در سراسر اپیتلیوم بازیابی می شود تا از کم آبی جلوگیری شود. آب به طور غیر فعال به داخل و خارج مجرای گوارشی حرکت می کند که توسط شیب های الکتروشیمیایی ایجاد شده توسط انتقال فعال یون ها و سایر املاح هدایت می شود. در دوره بعد از غذا، بیشتر جذب مجدد مایعات توسط حمل و نقل همراه مواد مغذی مانند گلوکز با یون های سدیم انجام می شود. در فاصله بین وعده های غذایی، مکانیسم های جذب منحصراً در اطراف الکترولیت ها متمرکز می شوند. در هر دو مورد، شارهای ترشحی مایع عمدتاً توسط انتقال فعال یون‌های کلرید به داخل مجرا هدایت می‌شوند، اگرچه جذب همچنان غالب است.

Overall water balance in the gastrointestinal tract is summarized in Table 25- 5. The intestines are presented each day with about 2000 mL of ingested fluid plus 7000 mL of secretions from the mucosa of the gastrointestinal tract and associated glands. Ninety-eight percent of this fluid is reabsorbed, with a daily fluid loss of only 200 mL in the stools.

تعادل کلی آب در دستگاه گوارش در جدول ۲۵-۵ خلاصه شده است. روده ها هر روز با حدود ۲۰۰۰ میلی لیتر مایع بلعیده شده به اضافه ۷۰۰۰ میلی لیتر ترشحات از مخاط دستگاه گوارش و غدد مرتبط ارائه می شوند. نود و هشت درصد از این مایع دوباره جذب می شود، با از دست دادن مایعات روزانه تنها ۲۰۰ میلی لیتر در مدفوع.

TABLE 25-5 Daily water turnover (mL) in the gastrointestinal tract.

جدول ۲۵-۵ گردش آب روزانه (mL) در دستگاه گوارش.

Data from Moore EW: Physiology of Intestinal Water and Electrolyte Absorption. American Gastroenterological Association, 1976.

داده ها از Moore EW: فیزیولوژی روده آب و جذب الکترولیت. انجمن گوارش آمریکا، ۱۹۷۶.

In the small intestine, secondary active transport of Na+ is important in bringing about absorption of glucose, some amino acids, and other substances such as bile acids (see above). Conversely, the presence of glucose in the intestinal lumen facilitates the reabsorption of Na*. In the period between meals, when nutrients are not present, sodium and chloride are absorbed together from the lumen by the coupled activity of a sodium/hydrogen exchanger (NHE) and chloride/bicarbonate exchanger in the apical membrane, in a so-called electroneutral mechanism (Figure 25-21). Water then follows to maintain an osmotic balance. In the colon, moreover, an additional electrogenic mechanism for sodium absorption is expressed, particularly in the distal colon. In this mechanism, sodium enters across the apical membrane via an ENaC (epithelial sodium) channel that is identical to that expressed in the distal tubule of the kidney (Figure 25-22). This underpins the ability of the colon to desiccate the stool and ensure that only a small portion of the fluid load used daily in the digestion and absorption of meals is lost from the body. Following a low-salt diet, increased expression of ENaC in response to aldosterone increases the ability to reclaim sodium from the stool.

در روده کوچک، انتقال فعال ثانویه ⁺Na در جذب گلوکز، برخی اسیدهای آمینه و سایر مواد مانند اسیدهای صفراوی مهم است (به بالا مراجعه کنید). برعکس، وجود گلوکز در مجرای روده، بازجذب Na* را تسهیل می‌کند. در دوره بین وعده های غذایی، زمانی که مواد مغذی وجود ندارند، سدیم و کلرید با هم از مجرا توسط فعالیت جفت شده مبدل سدیم/هیدروژن (NHE) و مبدل کلرید/بی کربنات در غشای آپیکال، در یک مکانیسم به اصطلاح الکتروخنثی جذب می شوند (شکل ۲۵-۲۱). سپس آب برای حفظ تعادل اسمزی دنبال می شود. علاوه بر این، در روده بزرگ، یک مکانیسم الکتروژنیک اضافی برای جذب سدیم، به ویژه در کولون دیستال بیان می شود. در این مکانیسم، سدیم از طریق یک کانال ENaC (سدیم اپی تلیال) وارد غشای آپیکال می شود که مشابه کانالی است که در لوله دیستال کلیه بیان می شود (شکل ۲۵-۲۲). این توانایی روده بزرگ برای خشک کردن مدفوع را تقویت می کند و اطمینان حاصل می کند که تنها بخش کوچکی از بار مایع مورد استفاده روزانه در هضم و جذب وعده های غذایی از بدن از بین می رود. به دنبال رژیم غذایی کم نمک، افزایش بیان ENaC در پاسخ به آلدوسترون توانایی بازیابی سدیم از مدفوع را افزایش می دهد.

FIGURE 25-21 Electroneutral NaCl absorption in the small intestine and colon. NaCl enters across the apical membrane via the coupled activity of a sodium/hydrogen exchanger (NHE) and a chloride/bicarbonate exchanger (down-regulated in adenoma (DRA), or putative anion transporter-1 (PAT1)). A putative potassium/chloride cotransporter (KCC1) in the basolateral membrane provides for chloride exit, whereas sodium is extruded by the Na+, K+ ATPase.

شکل ۲۵-۲۱ جذب الکترونیکی NaCl در روده کوچک و روده بزرگ. NaCl از طریق فعالیت جفت شده یک مبدل سدیم/هیدروژن (NHE) و یک مبدل کلرید/بی کربنات (تنظیم شده در آدنوم (DRA) یا انتقال دهنده آنیونی-۱ (PAT1)) وارد غشای آپیکال می شود. یک انتقال دهنده احتمالی پتاسیم/کلرید (KCC1) در غشای قاعده ای خروجی کلرید را فراهم می کند، در حالی که سدیم توسط Na⁺، K⁺ ATPase اکسترود می شود.

FIGURE 25-22 Electrogenic sodium absorption in the colon. Sodium enters the epithelial cell via apical epithelial sodium channels (ENaC), and exits via the Na+, K+ ATPase.

شکل ۲۵-۲۲ جذب الکتروژنی سدیم در روده بزرگ. سدیم از طریق کانال های سدیم اپی تلیال آپیکال (ENaC) وارد سلول اپیتلیال می شود و از طریق Na⁺، K⁺ ATPase خارج می شود.

Despite the predominance of absorptive mechanisms, secretion also takes place continuously throughout the small intestine and colon to adjust the local fluidity of the intestinal contents as needed for mixing, diffusion, and movement of the meal and its residues along the length of the gastrointestinal tract. Cl normally enters enterocytes from the interstitial fluid via Na+-K+-2C1- cotransporters in their basolateral membranes (Figure 25-23), and the Cl- is then secreted into the intestinal lumen via channels that are regulated by various protein kinases. The cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) channel that is defective in the disease of cystic fibrosis is quantitatively most important, and is activated by protein kinase A and hence by CAMP (Clinical Box 25-2).

علیرغم غلبه مکانیسم های جذب، ترشح نیز به طور مداوم در سراسر روده کوچک و کولون انجام می شود تا سیالیت موضعی محتویات روده را در صورت نیاز برای مخلوط کردن، انتشار و حرکت غذا و باقی مانده های آن در طول دستگاه گوارش تنظیم کند. کلر به طور معمول از طریق هم انتقال دهنده های Na⁺-K⁺-2C1- در غشای قاعده جانبی آن ها از مایع بینابینی وارد انتروسیت ها می شود (شکل ۲۵-۲۳) و سپس Cl- از طریق کانال هایی که توسط پروتئین کینازهای مختلف تنظیم می شوند به لومن روده ترشح می شود. کانال تنظیم کننده هدایت غشایی گذرنده فیبروز کیستیک (CFTR) که در بیماری فیبروز کیستیک معیوب است، از نظر کمی مهم ترین است و توسط پروتئین کیناز A و از این رو توسط CAMP (کادر بالینی ۲۵-۲) فعال می شود.

FIGURE 25-23 Chloride secretion in the small intestine and colon. Chloride uptake occurs via the sodium/potassium/2 chloride cotransporter, NKCC1. Chloride exit is via the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) as well as perhaps via other chloride channels, not shown.

شکل ۲۵-۲۳ ترشح کلرید در روده کوچک و روده بزرگ. جذب کلرید از طریق انتقال دهنده سدیم/پتاسیم/۲ کلرید، NKCC1 اتفاق می افتد. خروج کلرید از طریق تنظیم کننده هدایت غشایی گذرنده سیستیک فیبروزیس (CFTR) و همچنین احتمالاً از طریق کانال های کلریدی دیگر است که نشان داده نشده است.

Water moves into or out of the intestine until the osmotic pressure of the intestinal contents equals that of the plasma. The osmolality of the duodenal contents may be hypertonic or hypotonic, depending on the meal ingested, but by the time the meal enters the jejunum, its osmolality is close to that of plasma. This osmolality is maintained throughout the rest of the small intestine; the osmotically active particles produced by digestion are removed by absorption, and water moves passively out of the gut along the osmotic gradient thus generated. In the colon, Na+ is absorbed and water moves passively with it, again along the osmotic gradient. Saline cathartics such as magnesium sulfate are poorly absorbed salts that retain their osmotic equivalent of water in the intestine, thus increasing intestinal volume and consequently exerting a laxative effect. The amount of fluid in the lumen will also depend on the rate of intestinal motility. When motility is slow, there is more time for absorption. Several antidiarrheal drugs exert their effects by desynchronizing muscle contraction in the gut and slowing propulsive motility (see also Chapter 27).

آب به داخل یا خارج روده حرکت می کند تا زمانی که فشار اسمزی محتویات روده برابر با پلاسما شود. اسمولالیته محتویات اثنی عشر بسته به وعده غذایی مصرف شده ممکن است هیپرتونیک یا هیپوتونیک باشد، اما زمانی که وعده غذایی وارد ژژنوم می شود، اسمولالیته آن به اسمولالیته پلاسما نزدیک می شود. این اسمولالیته در بقیه روده کوچک حفظ می شود. ذرات فعال اسمزی تولید شده توسط هضم با جذب حذف می شوند و آب به صورت غیرفعال از روده در امتداد گرادیان اسمزی ایجاد شده به بیرون حرکت می کند. در روده بزرگ، Na+ جذب می شود و آب به صورت غیرفعال با آن، دوباره در امتداد گرادیان اسمزی حرکت می کند. کاتارتیک‌های نمکی مانند سولفات منیزیم، نمک‌هایی با جذب ضعیف هستند که معادل اسمزی آب خود را در روده حفظ می‌کنند، بنابراین حجم روده را افزایش می‌دهند و در نتیجه اثر ملین دارند. مقدار مایع در لومن نیز به سرعت حرکت روده بستگی دارد. وقتی حرکت کند است، زمان بیشتری برای جذب وجود دارد. چندین داروی ضد اسهال اثرات خود را با عدم هماهنگی انقباض عضلانی در روده و کاهش حرکت پیشرانه اعمال می کنند (همچنین به فصل ۲۷ مراجعه کنید).

CLINICAL BOX 25-2

Cholera

Cholera is a severe secretory diarrheal disease that often occurs in epidemics associated with natural disasters where normal sanitary practices break down. Along with other secretory diarrheal illnesses produced by bacteria and viruses, cholera causes a significant amount of morbidity and mortality, particularly among the young and in developing countries. The cAMP concentration in intestinal epithelial cells is increased in cholera. The cholera bacillus stays in the intestinal lumen, but it produces a toxin that binds to receptors on the apical membrane of intestinal epithelial cells, and this permits the A subunit of the toxin to enter the cell. The toxin binds adenosine diphosphate ribose to the a subunit of G, inhibiting its GTPase activity (see Chapter 2). Thereafter, the constitutively activated G-protein produces prolonged stimulation of adenylyl cyclase and a marked increase in the intracellular cAMP concentration. In addition to increased Cl secretion, the function of NHE3 is reduced, thus reducing NaCl absorption. The resultant increase in electrolyte and water content of the intestinal contents causes the diarrhea. However, Na+, K+ ATPase, and the Na+/glucose cotransporter are unaffected, so coupled reabsorption of glucose and Na* bypasses the defect.

جعبه بالینی ۲۵-۲

وبا

وبا یک بیماری اسهالی ترشحی شدید است که اغلب در اپیدمی های مرتبط با بلایای طبیعی رخ می دهد که در آن شیوه های بهداشتی عادی از بین می روند. همراه با سایر بیماری های اسهالی ترشحی که توسط باکتری ها و ویروس ها ایجاد می شوند، وبا باعث میزان قابل توجهی از عوارض و مرگ و میر، به ویژه در میان جوانان و کشورهای در حال توسعه می شود. غلظت cAMP در سلول های اپیتلیال روده در وبا افزایش می یابد. باسیل وبا در مجرای روده باقی می‌ماند، اما سمی تولید می‌کند که به گیرنده‌های روی غشای آپیکال سلول‌های اپیتلیال روده متصل می‌شود و این به زیرواحد A این سم اجازه ورود به سلول را می‌دهد. سم آدنوزین دی فسفات ریبوز را به زیر واحد G متصل می کند و فعالیت GTPase آن را مهار می کند (به فصل ۲ مراجعه کنید). پس از آن، پروتئین G فعال شده باعث تحریک طولانی مدت آدنیلیل سیکلاز و افزایش قابل توجهی در غلظت cAMP داخل سلولی می شود. علاوه بر افزایش ترشح کلر، عملکرد NHE3 کاهش می یابد و در نتیجه جذب NaCl کاهش می یابد. افزایش در نتیجه محتوای الکترولیت و آب در محتویات روده باعث اسهال می شود. با این حال، Na⁺، K⁺ ATPase، و ناقل ⁺Na/گلوکز تحت تأثیر قرار نمی‌گیرند، بنابراین بازجذب همراه گلوکز و ⁺Na نقص را دور می‌زند.

THERAPEUTIQ HIGHLIGHTS

Treatment for cholera is mostly supportive, since the infection will eventually clear, although antibiotics are sometimes used. The most important therapeutic approach is to ensure that the large volumes of fluid, along with electrolytes, lost to the stool are replaced to avoid dehydration. Stool volumes can approach 20 L per day. When sterile supplies are available, fluids and electrolytes can most conveniently be replaced intravenously. However, this is often not possible in the setting of an epidemic. Instead, the persistent activity of the Nat/glucose cotransporter provides a physiologic basis for the treatment of Na+ and water loss by oral administration of solutions containing NaCl and glucose. Oral rehydration solution, a prepackaged mixture of sugar and salt to be dissolved in water, is a simple remedy that has dramatically reduced mortality in epidemics of cholera and other diarrheal diseases in developing countries.

نکات برجسته درمانی

درمان وبا عمدتاً حمایتی است، زیرا عفونت در نهایت برطرف می‌شود، اگرچه گاهی از آنتی‌بیوتیک‌ها استفاده می‌شود. مهمترین رویکرد درمانی این است که اطمینان حاصل شود که حجم زیاد مایع همراه با الکترولیت های از دست رفته در مدفوع جایگزین می شود تا از کم آبی بدن جلوگیری شود. حجم مدفوع می تواند به ۲۰ لیتر در روز برسد. هنگامی که منابع استریل در دسترس است، مایعات و الکترولیت ها را می توان به راحتی به صورت داخل وریدی جایگزین کرد. با این حال، این اغلب در شرایط یک بیماری همه گیر امکان پذیر نیست. در عوض، فعالیت مداوم انتقال دهنده ⁺Na/گلوکز یک پایه فیزیولوژیکی برای درمان ⁺Na و از دست دادن آب با تجویز خوراکی محلول های حاوی NaCl و گلوکز فراهم می کند. محلول آبرسانی خوراکی، مخلوطی از شکر و نمک از پیش بسته بندی شده برای حل شدن در آب، یک درمان ساده است که مرگ و میر در اپیدمی های وبا و سایر بیماری های اسهالی در کشورهای در حال توسعه را به طور چشمگیری کاهش داده است.

Some K+ is secreted into the intestinal lumen, especially as a component of mucus. K+ channels are present in the luminal as well as the basolateral membrane of the enterocytes of the colon, so K* is secreted into the colon. In addition, K+ moves passively down its electrochemical gradient. The accumulation of K+ in the colon is partially offset by H+-K+ ATPase in the luminal membrane of cells in the distal colon, with resulting active transport of K+ into the cells. Nevertheless, loss of ileal or colonic fluids in chronic diarrhea can lead to severe hypokalemia. When the dietary intake of K* is high for a prolonged period, aldosterone secretion is increased and more K+ enters the colonic lumen. This is due in part to the appearance of more Na+, K+ ATPase pumps in the basolateral membranes of the cells, with a consequent increase in intracellular K* and K+ diffusion across the luminal membranes of the cells.

مقداری پتاسیم به ویژه به عنوان جزئی از مخاط در مجرای روده ترشح می شود. کانال های ⁺K در غشای مجرا و همچنین قاعده جانبی انتروسیت های روده بزرگ وجود دارد، بنابراین ⁺K به روده بزرگ ترشح می شود. علاوه بر این، ⁺K به صورت غیرفعال به سمت پایین گرادیان الکتروشیمیایی خود حرکت می کند. تجمع ⁺K در کولون تا حدی توسط H⁺-K⁺ ATPase در غشای مجرای سلول‌ها در کولون دیستال جبران می‌شود و در نتیجه انتقال فعال ⁺K به داخل سلول‌ها انجام می‌شود. با این وجود، از دست دادن مایعات روده یا روده بزرگ در اسهال مزمن می تواند منجر به هیپوکالمی شدید شود. هنگامی که دریافت ⁺K در رژیم غذایی برای مدت طولانی زیاد باشد، ترشح آلدوسترون افزایش یافته و پتاسیم بیشتری وارد لومن کولون می شود. این تا حدی به دلیل ظهور پمپ‌های Na⁺، K⁺ ATPase بیشتر در غشای قاعده‌ای جانبی سلول‌ها، با افزایش متعاقباً انتشار ⁺K و ⁺K درون سلولی در غشای مجرای سلول‌ها است.

CHAPTER SUMMARY

خلاصه فصل

• The gastrointestinal system evolved as a portal to permit controlled nutrient uptake in multicellular organisms and to excrete the residues of meals, as well as endogenous lipid-soluble metabolic waste products. It is functionally continuous with the outside environment and has a well-developed immune system.

• سیستم گوارشی به عنوان دریچه ای تکامل یافته است تا امکان جذب کنترل شده مواد مغذی را در ارگانیسم های چند سلولی فراهم کند و بقایای وعده های غذایی و همچنین محصولات زائد متابولیکی محلول در چربی درون زا را دفع کند. از نظر عملکردی با محیط بیرون پیوسته است و دارای سیستم ایمنی به خوبی توسعه یافته است.

• The gastrointestinal tract is lined by a continuous layer of columnar epithelial cells that are continuously replaced, and folded into structures known as crypts and villi. The lamina propria and submucosa lie below the epithelium and contain immune cells, blood vessels, and lymphatics. Circular and longitudinal muscle layers provide for motility functions.

• دستگاه گوارش توسط یک لایه ستونی پیوسته پوشیده شده است سلول های اپیتلیال که به طور مداوم جایگزین می شوند و به ساختارهایی به نام کریپت ها و پرزها تا می شوند. لامینا پروپریا و زیر مخاط زیر اپیتلیوم قرار دارند و حاوی سلول های ایمنی، رگ های خونی و لنفاوی هستند. لایه های عضلانی دایره ای و طولی عملکردهای حرکتی را فراهم می کنند.

• Digestive secretions serve to chemically alter the components of meals (particularly macromolecules) such that their constituents can be absorbed across the epithelium. Meal components are acted on sequentially by saliva, gastric juice, pancreatic juice, and bile, which contain enzymes, ions, water, and other specialized components.

• ترشحات گوارشی برای تغییر شیمیایی اجزای وعده های غذایی (به ویژه درشت مولکول ها) عمل می کند به طوری که مواد تشکیل دهنده آنها می توانند در سراسر اپیتلیوم جذب شوند. اجزای غذا به طور متوالی توسط بزاق، شیره معده، شیره لوزالمعده و صفرا که حاوی آنزیم ها، یون ها، آب و سایر اجزای تخصصی هستند، تأثیر می گذارد.

• Gastrointestinal functions are regulated in an integrated fashion by endocrine, paracrine, and neurocrine mechanisms. Hormones and paracrine factors are released from enteroendocrine cells in response to signals coincident with the intake of meals.

• عملکردهای دستگاه گوارش به صورت یکپارچه توسط مکانیسم های غدد درون ریز، پاراکرین و نوروکرین. هورمون ها و فاکتورهای پاراکرین از سلول های غدد درون ریز در پاسخ به سیگنال های همزمان با مصرف وعده های غذایی آزاد می شوند.

• The enteric nervous system conveys information from the central nervous system to the gastrointestinal tract, but also often can activate programmed responses of secretion and motility in an autonomous fashion.

• سیستم عصبی روده ای اطلاعات را از سیستم عصبی مرکزی به دستگاه گوارش منتقل می کند، اما اغلب می تواند پاسخ های برنامه ریزی شده ترشح و تحرک را به شیوه ای مستقل فعال کند.

• The intestine harbors an extensive mucosal immune system that regulates responses to the complex microbiota normally resident in the lumen, as well as defending the body against invasion by pathogens.

• روده دارای سیستم ایمنی مخاطی وسیعی است که پاسخ به میکروبیوتای پیچیده را که به طور معمول در لومن ساکن هستند تنظیم می کند و همچنین از بدن در برابر تهاجم پاتوژن ها دفاع می کند.

• The intestine has an unusual circulation, in that the majority of its venous outflow does not return directly to the heart, but rather is directed initially to the liver via the portal vein.

• روده گردش خون غیرمعمولی دارد، به طوری که اکثر جریان خروجی وریدی آن مستقیماً به قلب باز نمی گردد، بلکه ابتدا از طریق ورید باب به کبد هدایت می شود.

• The intestine and the organs that drain into it secrete about 8 L of fluid per day, which is added to water consumed in food and beverages. Most of this fluid is reabsorbed, leaving only approximately 200 mL to be lost to the stool. Fluid secretion and absorption are both dependent on the active epithelial transport of ions, nutrients, or both.

• روده و اندام هایی که به داخل آن تخلیه می شوند روزانه حدود ۸ لیتر مایع ترشح می کنند که به آب مصرفی در غذاها و نوشیدنی ها اضافه می شود. بیشتر این مایع دوباره جذب می‌شود و تنها حدود ۲۰۰ میلی‌لیتر در مدفوع از بین می‌رود. ترشح و جذب مایعات هر دو به انتقال فعال یون‌ها، مواد مغذی یا هر دو بستگی دارد.

MULTIPLE-CHOICE QUESTIONS

For all questions, select the single best answer unless otherwise directed.

سوالات چند گزینه ای

برای همه سؤالات، بهترین پاسخ را انتخاب کنید، مگر اینکه دستور دیگری داده شود.

۱. A researcher conducts a study of the regulation of salivary secretion in a group of volunteer medical students under various conditions. Which of the following conditions would be expected to be associated with the lowest rates of secretion?
A. Chewing gum
B. Undergoing a mock dental exam
C. Sleep
D. Exposure to a nauseating odor
E. Resting control conditions

۱. یک محقق مطالعه ای در مورد تنظیم ترشح بزاق در گروهی از دانشجویان داوطلب پزشکی تحت شرایط مختلف انجام می دهد. انتظار می رود کدام یک از شرایط زیر با کمترین میزان ترشح همراه باشد؟

الف. آدامس جویدن
ب. انجام معاینه مصنوعی دندانپزشکی
ج. خواب
د. قرار گرفتن در معرض بوی تهوع آور
ی. شرایط کنترل استراحت

۲. A patient suffering from anemia comes to his physician complaining of frequent bouts of gastroenteritis. A blood test reveals antibodies directed against gastric parietal cells. The anemia in this patient is attributable to hyposecretion of which gastric product?

A. Histamine
B. Gastrin
C. Pepsinogen
D. Intrinsic factor
E. Hydrochloric acid

۲. بیمار مبتلا به کم خونی با شکایت از حملات مکرر گاستروانتریت به پزشک مراجعه می کند. آزمایش خون آنتی‌بادی‌هایی را نشان می‌دهد که علیه سلول‌های جداری معده هستند. کم خونی در این بیمار ناشی از افت ترشح کدام فرآورده معده است؟

الف. هیستامین
ب. گاسترین
ج. پپسینوژن
د. عامل ذاتی
ی. اسید هیدروکلریک

۳. A 50-year-old man comes to see his clinician complaining of severe epigastric pain, frequent heartburn, and unexplained weight loss of 20 pounds over a 6- month period. He claims to have obtained no relief from over-the-counter H2 antihistamine drugs. He is referred to a gastroenterologist, and upper endoscopy reveals erosions and ulcerations in the proximal duodenum and an increased output of gastric acid in the fasting state. The patient is most likely to have a tumor secreting which of the following hormones?

A. Secretin
B. Somatostatin
C. Motilin
D. Gastrin
E. Cholecystokinin

۳. مردی ۵۰ ساله با شکایت از درد شدید اپی گاستر، سوزش سر دل مکرر و کاهش وزن غیرقابل توضیح ۲۰ پوندی در یک دوره ۶ ماهه به پزشک مراجعه می کند. او ادعا می کند که با داروهای آنتی هیستامین H2 که بدون نسخه تجویز می شود، هیچ تسکینی به دست نیاورده است. او به متخصص گوارش ارجاع می شود و آندوسکوپی فوقانی فرسایش و زخم در دوازدهه پروگزیمال و افزایش برون ده اسید معده را در حالت ناشتا نشان می دهد. بیشتر احتمال دارد که بیمار توموری داشته باشد که کدام یک از هورمون های زیر را ترشح می کند؟

الف. Secretin
ب. سوماتوستاتین
ج. موتیلین
د. گاسترین
ی. کوله سیستوکینین

۴. Which of the following has the highest pH?

A. Gastric juice
B. Colonic luminal contents
C. Pancreatic juice
D. Saliva
E. Contents of the intestinal crypts

۴- کدام یک از موارد زیر بالاترین PH را دارد؟

الف. شیره معده
ب. محتویات مجرای کولون
ج. شیره پانکراس
د. بزاق
ی. محتویات دخمه های روده

۵. A 60-year-old woman undergoes total pancreatectomy because of the presence of a tumor. Which of the following outcomes would not be expected after she recovers from the operation?

A. Steatorrhea
B. Hyperglycemia
C. Metabolic acidosis
D. Weight gain
E. Decreased absorption of amino acids

۵. خانم ۶۰ ساله ای به دلیل وجود پانکراتکتومی کامل انجام می شود از یک تومور کدام یک از پیامدهای زیر پس از بهبودی او از عمل قابل انتظار نیست؟

الف. استئاتوره
ب. هیپرگلیسمی
ج. اسیدوز متابولیک
د. افزایش وزن
ی. کاهش جذب اسیدهای آمینه

۶. In a germ-fre animal, which of the following will not be present?

A. Cholic acid
B. Lithocholic acid
C. Gastrin
D. Cholecystokinin
E. Trypsin

۶. در حیوان بدون میکروب کدام یک از موارد زیر وجود نخواهد داشت؟

الف. اسید کولیک
ب. اسید لیتوکولیک
ج. گاسترین
د. کوله سیستوکینین
ی. تریپسین

۷. A woman suffering from Crohn’s disease undergoes a surgical resection of her diseased terminal ileum. Following her recovery from surgery and reintroduction of a normal diet, which of the following will not be increased?

A. Hepatic synthesis of bile acids
B. Levels of conjugated bile acids in the portal vein
C. Stool fat
D. Stool volume
E. Hepatic uptake of unconjugated bile acids

۷. زنی که از بیماری کرون رنج می برد، تحت جراحی رزکسیون ایلئوم انتهایی بیمار خود قرار می گیرد. پس از بهبودی وی از عمل جراحی و برقراری مجدد رژیم غذایی عادی، کدام یک از موارد زیر افزایش نمی یابد؟

الف. سنتز کبدی اسیدهای صفراوی
ب. سطوح اسیدهای صفراوی مزدوج در ورید باب
ج. چربی مدفوع
د. حجم مدفوع
ی. جذب کبدی اسیدهای صفراوی غیر کونژوگه

۸. Water is absorbed in the jejunum, ileum, and colon and excreted in the feces. Arrange these in order of the amount of water absorbed or excreted from the greatest to the smallest.

A. Colon, jejunum, ileum, feces
B. Feces, colon, ileum, jejunum
C. Jejunum, ileum, colon, feces
D. Colon, ileum, jejunum, feces
E. Feces, jejunum, ileum, colon

۸. آب در ژژنوم، ایلئوم و کولون جذب شده و از طریق مدفوع دفع می شود. اینها را به ترتیب مقدار آب جذب شده یا دفع شده از بزرگترین به کوچکترین مرتب کنید.

الف. کولون، ژژونوم، ایلئوم، مدفوع
ب. مدفوع، کولون، ایلئوم، ژژنوم
ج. ژژونوم، ایلئوم، کولون، مدفوع
د. کولون، ایلئوم، ژژونوم، مدفوع
ی. مدفوع، ژژونوم، ایلئوم، کولون

۹. Following a natural disaster in Haiti, there is an outbreak of cholera among displaced persons living in a tent encampment. The affected individuals display severe diarrheal symptoms because of which of the following changes in intestinal transport?

A. Increased Na+-K+ cotransport in the small intestine
B. Increased K+ secretion into the colon
C. Reduced K+ absorption in the crypts of Lieberkühn
D. Increased Na* absorption in the small intestine
E. Increased Cl- secretion into the intestinal lumen

۹. به دنبال یک فاجعه طبیعی در هائیتی، شیوع وبا در میان افراد آواره ساکن در یک چادر وجود دارد. افراد مبتلا علائم شدید اسهال را به دلیل کدام یک از تغییرات زیر در انتقال روده نشان می دهند؟

الف. افزایش همزمان انتقال ⁺Na⁺-K در روده کوچک
ب. افزایش ترشح ⁺K به روده بزرگ
ج. کاهش جذب ⁺K در دخمه های Lieberkühn
د. افزایش جذب ⁺Na در روده کوچک
ی. افزایش ترشح کلر در لومن روده