消化功能活动的协调机制

三、消化功能活动的协调机制

消化器官的功能活动受自主神经、内在神经丛和胃肠激素的调节。通过调节，使整体的消化管运动和消化腺分泌、消化和吸收、吸收和体内物质代谢等活动得以协调。

（一）神经调节

1．交感神经的作用　交感神经从脊髓胸腰段的侧角发出，在腹腔神经节处换元的节后纤维达胃和小肠。交感神经兴奋，末梢释放去甲肾上腺素，并使肾上腺髓质释放肾上腺素和去甲肾上腺素增多。肾上腺素和去甲肾上腺素同胃肠平滑肌细胞膜上的β2受体结合，使细胞内cAMP浓度升高，加速细胞内Ca2＋外流，细胞内Ca2＋浓度降低，胃肠活动减弱；同括约肌上的α受体结合后，则使之收缩。交感神经兴奋时，胃肠道内血管收缩，血流量减少，胃液和胰液等分泌量减少。

由于支配胃肠的交感神经末梢重摄取去甲肾上腺素的速度极快，故只有在机体处于紧张状态下，交感神经发放大量冲动时，才对消化活动发挥明显的抑制作用。

2．迷走神经的作用　迷走神经兴奋，末梢释放的乙酰胆碱同胃肠平滑肌和消化腺细胞膜上的M受体结合后，使细胞内cGMP浓度升高，Ca2＋内流增多，胃肠运动加强，胃液、胰液和胆汁分泌增多（胃液和胰液中以胃蛋白酶原和各种胰酶的含量增多为主），胆囊收缩，括约肌舒张。在迷走神经传出纤维中，还有少量的抑制性纤维，其末梢释放的是肽类物质。在胃肠壁的各层内，也分布有丰富的肽能神经细胞，释放的肽类物质如血管活性肠肽（vasoactive intestinal peptide，VIP）和生长抑素等，对胃肠运动和消化腺的分泌产生抑制作用。

进食和消化期间，通过条件反射和非条件反射，使迷走神经传出冲动增多，交感神经传出冲动减少，迷走神经的作用占优势，消化功能活动增强。进入非消化期，两种神经对胃肠活动的调节作用达一动态平衡。在机体剧烈运动时，交感神经活动作用占优势，迷走神经的作用居于次要地位，胃肠运动减弱，血流减少，部分血液被重新分配至运动着的骨骼肌，以适应当时整体代谢的需要。

3．内在神经丛　胃肠壁的内在神经丛又称为肠神经系统，位于黏膜下层的称为黏膜下神经丛；位于环行肌与纵行肌之间的称为肌间神经丛。内在神经丛由感觉、运动和中间神经细胞组成。其自身的纤维同进入消化管的交感和副交感纤维交织成网，将胃肠壁内的各种感受器和效应器的活动连接在一起。整体状态下，内在神经丛的活动在交感和副交感神经的调节下进行。交感神经抑制内在神经丛的活动，副交感神经则使其兴奋。内在神经丛的兴奋性递质是乙酰胆碱，引起胃肠运动增强和消化腺分泌增加；抑制性递质可能是血管活性肠肽、一氧化氮和生长抑素等，引起胃的容受性舒张和血管的舒张活动。

4．反射性调节　参与消化器官反射性调节的中枢有延髓、下丘脑、边缘叶及大脑皮质等处。

消化器官的反射性调节包括条件反射和非条件反射两个方面，所引起的反应都是整体性的。条件反射是由食物的有关信息对头部感受器的刺激引起，非条件反射则是由食物（糜）的机械性和化学性的刺激直接作用口咽、胃和小肠内感受器引起。通过反射性活动，把消化系统各个部分的功能有机地联系在一起，使之既相互影响又彼此协调。

（1）食物的信息刺激头部感觉器官和口咽部感受器引起的反射（消化液分泌的头期）：同食物有关的形状、声音和气味、同食物相关的语言和文字、以及饥饿的信息等，都可通过视、听和嗅觉器官以及其他通路，上传至大脑皮质和有关的中枢部位。在激发个体食欲的同时，通过皮质活动，条件反射性地引起人的消化管运动和消化腺分泌活动增强。上传的信息经中枢分析整合后，由迷走神经传出冲动，引起唾液、胃液、胰液和胆汁等消化液分泌增加，为进食后的消化活动提前做好了准备。

食物在口腔被咀嚼和吞咽时，刺激舌、口腔黏膜和咽部的感受器，由第Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ和Ⅹ对脑神经传入冲动至延髓和脑桥等反射中枢并使之兴奋，分析整合后，再由第Ⅶ和Ⅸ对脑神经传出冲动至唾液腺，第Ⅹ对脑神经传出冲动到胃肠平滑肌、消化腺和胃肠黏膜，引起胃的容受性舒张和唾液、胃液、胰液和胆汁等消化液的大量分泌。

（2）食糜刺激胃内感受器引起的反射（消化液分泌的胃期）：食糜对胃的扩张刺激，兴奋胃体和胃底部的感受器，通过迷走神经传入冲动，经中枢整合后，再由迷走神经传出，引起胃肠运动增强和消化液分泌增多，称为迷走－迷走反射（vago－vagal reflex）。此外，食糜的刺激还可通过内在神经丛反射，引起胃运动增强。迷走神经传出冲动，除作用于消化腺引起胃液、胰液和胆汁等分泌增加外，还作用于胃窦部的G细胞引起促胃液素（gastrin）的分泌，后者再刺激胃液、胰液和胆汁的分泌。

此外，在消化期间，内源性刺激胃酸分泌的物质乙酰胆碱、促胃液素和组胺，三者相互协同，引起胃酸大量分泌；内源性的抑制胃酸分泌的物质生长抑素、前列腺素和上皮生长因子的作用则较弱。随消化过程的发展，抑制胃酸分泌的作用逐渐占优势，刺激分泌的作用减弱。这种优势的转化，对胃内的消化和避免胃酸过多所致胃黏膜损伤，具有重要意义。

（3）食糜刺激小肠内感受器引起的反射（消化液分泌的肠期）：随胃排空，进入小肠内的酸性和高渗食糜对小肠的化学性刺激，以及食糜对肠管的机械扩张，可通过迷走－迷走反射引起胃液、胰液和胆汁等消化液分泌增加，以促进小肠内的化学性消化；通过内在神经丛反射，促进小肠运动以利于小肠内机械性消化；还可通过肠－胃反射抑制胃运动和胃排空，使胃排空同小肠内的消化和吸收活动之间得以协调。

5．精神心理因素的影响　在日常生活中可观察到，个体精神愉快、心理健康，表现为食欲良好，消化吸收和排便功能正常。若个体遭遇严重的精神创伤或长期心理紧张，就会出现食欲缺乏和消化不良。已有研究表明，愤怒和焦虑时，胃肠运动加快，胃酸分泌增多。长时期生活在紧张和恐怖环境中的个体，易于发生消化功能紊乱、出现腹胀、腹痛和便秘。

精神和心理因素主要是通过影响大脑皮质的功能活动，进而使调节胃肠运动和消化腺分泌的神经、体液因素发生变化所致。

这里要特别指出前苏联生理学家Pavlov的工作。他一生贡献给人类的生理学研究事业，在心血管、消化和脑的高级神经活动方面都取得了丰硕的成果。上述条件反射性和非条件反射性（胃期和肠期）以及心理因素对消化液分泌活动的影响等，大多数来自Pavlov等的工作。在1897年，Pavlov撰写了《消化腺工作讲义》一书，该经典著作获得1904年诺贝尔生理学或医学奖。

（二）体液调节

胃肠的功能活动同整体的物质和能量代谢紧密联系，因此，胃肠的功能活动除受胃肠激素的调节外，还受体内其他内分泌腺分泌的激素的影响，如胰岛素和甲状腺激素均可刺激胃肠的运动和消化腺的分泌，肾上腺素和胰高血糖素等的作用则相反（图5－4）。鉴于在体液调节胃肠运动和消化腺分泌活动中，胃肠激素的作用占主导地位，故其在胃肠功能活动中的协调作用也予以重点阐述。

1．胃肠激素（gut hormone）的概念和作用　胃肠激素是由胃肠黏膜的内分泌细胞分泌的激素。胃肠激素都是肽类激素。胃肠黏膜的面积大，分布有40多种内分泌细胞，所含内分泌细胞种类和数量超过体内其他内分泌腺中的内分泌细胞的总和。故胃肠既是消化和吸收的器官，又是体内功能最复杂的内分泌器官。

胃肠激素的主要作用是促进消化管的运动和消化腺的分泌；刺激胃、肠、肝和胰等组织器官的血管扩张使其血流量增多，促进其代谢和生长；刺激其他激素的释放，如抑胃肽、促胃液素和缩胆囊素可刺激胰岛素的释放。

2．影响胃肠激素分泌的因素　迷走神经传出冲动以及食糜对胃的机械扩张和蛋白质的分解产物等作用于胃窦黏膜间的G细胞，均可使促胃液素分泌增多。盐酸使胃窦和十二指肠内pH下降时，可抑制G细胞分泌促胃液素。盐酸、蛋白质和脂肪的分解产物均可刺激十二指肠黏膜间的I细胞和S细胞，引起缩胆囊素（cholecystokinin）和促胰液素（secretin）分泌；盐酸和脂肪刺激十二指肠黏膜间的K细胞，促进抑胃肽的分泌；生长抑素能抑制促胃液素、促胰泌素和缩胆囊素的释放等。

这里要提及促胰液素的发现过程：1850年，法国生理学家Bernard发现，酸性食糜进入小肠可引起胰液分泌。1894年，前苏联Dolinski在Pavlov实验室也发现这个现象。1902年，法国科学家Wertheimer把盐酸溶液注入狗的十二指肠（保留或去神经），均引起胰液的分泌，他认为在小肠和胰腺间存在一个顽固的神经反射。在此工作的启发下，英国生理学家Bayliss和Starling把盐酸溶液注入确实去神经的小肠内，引起胰液分泌，他们大胆地跳出传统“神经反射”概念的束缚，认为是一种化学反射。随即，他们刮下空肠黏膜和盐酸混合，用其提取液注入狗静脉，引起更多的胰液分泌。据此，他们把刺激胰液分泌的化学物质命名为促胰液素。在此基础上，产生了激素（hormone）这一名词、激素调节这一新概念和内分泌学这个新的领域。

（三）神经和胃肠激素在消化功能活动中的协调作用

1．胃肠激素间相互的协同和对抗作用　从图5－4和表中可见（表5－1），在促进和抑制胃肠运动和消化腺分泌的活动中，均有多种在作用上相互协同的胃肠道激素。胃肠道激素在化学结构上属于肽类，在分子结构上凡具有相同的氨基酸片段、或在相同的位置上具有相同的氨基酸残基者，它们在作用上便表现出某些共同性，如缩胆囊素和促胃液素都具有促进胰液分泌的作用，促胰液素和抑胃肽等都可抑制胃的运动。

作用相互协同或对抗的激素，通过二圆互交机制对消化活动同时产生影响。在消化期间，促进消化活动的激素分泌及作用相对占优势，抑制性激素的作用居次要地位。而胃肠内消化活动的协调进行，又有赖于两种性质的激素的相互作用并取得动态平衡。如进食时和进食后，由于迷走神经兴奋和食物扩张胃等因素，在通过迷走－迷走神经反射引起胃运动和胃排空的同时，刺激胃内的G细胞分泌释放促胃液素增多。促胃液素使壁细胞分泌大量的HCl、主细胞分泌少量的胃蛋白酶原。HCl使胃窦酸化，又成为抑制促胃液素分泌和抑制壁细胞活动的因素。促胃液素使胃肌收缩和幽门括约肌舒张而促进胃排空，同时又刺激胃黏膜内D细胞分泌生长抑素，生长抑素对G细胞的分泌和胃的运动均有抑制作用（图5－5）。

2．神经和胃肠激素在胃排空及小肠内消化吸收功能间的协调　胃内的pH为0．9～1．5，小肠内的pH为7～8，相邻幽门括约肌的两侧，两个部位的pH存在如此大的差异，显然同各自的功能相关。随着胃的排空，少量的酸性食糜进入十二指肠，导致一段肠腔内容物中的pH出现由低到高的动态变化。在十二指肠壁上有接受酸、脂肪、渗透压及机械扩张刺激的感受器，随胃排空进入的胃酸、脂肪和蛋白质分解产物使这些感受器兴奋时，通过肠－胃反射抑制胃的运动和排空。肠－胃反射对酸的刺激特别敏感，当pH降至3．5～4．0时，即可引起此反射，使幽门泵的活动抑制，从而阻止酸性食糜过多地进入十二指肠。引起肠－胃反射的因素同时刺激十二指肠黏膜内的内分泌细胞分泌促胰液素、抑胃肽、生长抑素和血管活性肠肽等激素，这些激素对胃的排空和促胃液素的分泌起着协同抑制的作用。促胰液素刺激胰腺和肝细胞分泌的水和HCO－3，将HCl稀释和中和，使肠内容物的pH渐升高至7～8，为各种消化酶的作用提供了适宜的环境。促胰液素还具有协同缩胆囊素促进胆汁分泌和胆囊收缩以及胰液分泌的作用，缩胆囊素主要使胰腺腺泡细胞分泌多种消化酶，促胰激素主要使导管细胞分泌HCO－3和水。

随着食糜中的三大营养物质在小肠内消化酶的作用下分解成可吸收的小分子物质并被小肠黏膜吸收入血和（或）入淋巴液，肠内容物的渗透压降低；伴随HCl被HCO－3中和，肠内pH升高，刺激十二指肠黏膜分泌上述抑制性激素的作用减弱，胃的运动和促胃液素的分泌活动又渐增强，导致再次胃排空。如此反复至胃内容物完全排入十二指肠并在小肠内消化成小分子物质并被吸收。可见，胃排空是胃内因素和十二指肠内因素相互配合、共同作用的结果，胃内的因素主要促进胃排空，十二指肠内的诸因素则抑制胃的运动，使胃排空活动暂停。从胃排空的整个过程分析，在进食后的早期，胃内容物较多而肠内容物较少，促进胃排空的因素占优势；随胃内容物进入十二指肠，刺激产生抑制胃排空的作用占优势。二者优势相互转化，使进入十二指肠内的三大营养物质被充分消化和吸收，并实现了胃排空速率与小肠内消化和吸收活动相协调。胃内HCl和肠－胃反射对促胃液素分泌的抑制，使胃酸保持正常水平，若这种抑制作用减弱，导致促胃液素分泌过多，出现胃酸过多，甚至导致消化性溃疡的发生；反之，这种抑制作用过强，使促胃液素分泌过少，胃酸分泌过少，又可造成无酸症而出现食欲不振。

3．神经和胃肠激素在消化吸收以及物质代谢中的协调　神经和胃肠激素在消化吸收和物质代谢中的协调作用，反映了机体功能活动调节的精确性和整体统一性。主要表现在以下几个方面：①胃肠激素通过刺激消化管的运动和消化腺的分泌，促进了机械性的和化学性的消化过程，为营养物质吸收入血创造了条件。②胃肠激素使胃肠黏膜血管扩张，增加黏膜血流以利于消化管和消化腺的代谢和生长，同时可加速对吸收入血的营养物质的运输。③除迷走神经可引起胰岛素的分泌外，从表5－1中可见，抑胃肽、促胃液素、促胰液素和缩胆囊素等也具有刺激胰岛素分泌的作用。目前认为只有抑胃肽才是胰岛素分泌的生理刺激物，故又称之为依赖葡萄糖的促胰岛素肽。小肠黏膜在吸收葡萄糖的同时，葡萄糖又刺激小肠黏膜K细胞分泌抑胃肽，进而刺激胰岛素分泌。从整体功能的角度认识和分析，胃肠激素同胰岛素之间必然存在相互影响和协同的效应。Unger等在1969年把胃肠激素与胰岛素分泌之间的关系称为肠－胰岛轴（entero－insular axis）。其作用是把食物在胃肠内消化的信息，及早地传送到胰岛，从而使胰岛素较早地分泌增多，以便为即将吸收入血的营养物质的合成和利用做好准备。④已有资料表明，促胃液素、促胰液素和缩胆囊素等有使肝血管扩张的作用。肝血流量增多，使肝的代谢增强，肝胆汁分泌增多，有利于消化管内的脂肪消化；供给肝利用的营养物质和氧增多，可使肝的合成代谢和其他的功能活动增强。肝脏血流量增多，有利于对吸收入血的营养物质进入肝脏进行合成或转化。几个方面的作用相互协调，就把营养物质的消化吸收和处理两个过程有机地联系起来，从而避免了伴随葡萄糖的吸收所致的血糖浓度过度升高。血糖升高，超过肾糖阈，将使部分葡萄糖从尿中丢失。所以，这对于有效地保存机体所获得的能量物质具有重要的生理意义。

值得思考的问题是：从整体内激素的作用考虑，既然胃肠激素具有促进胃肠内的机械和化学消化以及体内物质代谢等作用，在胃肠黏膜细胞对营养物质的吸收和对消化液中物质的重吸收方面也应有相应的作用，因为在体内的各种功能活动是相互联系的。目前，尚需对胃肠激素在营养物质的吸收和重吸收方面有无作用进行研究。

最后要指出的是，促胃液素、促胰液素、缩胆囊素、血管活性肠肽、生长抑素和抑胃肽等肽类激素，不仅存在于胃肠内，还存在于中枢神经系统中，这些双重分布的肽类称为脑－肠肽（brain－gut peptide）。由此揭示在中枢神经系统和消化系统之间的活动必然具有内在的联系。初步研究表明，脑－肠肽参与消化管的运动和消化腺的分泌、摄食活动和细胞保护等功能的调节。如缩胆囊素在大脑皮质和下丘脑内的浓度都很高，该激素在发挥机械性和化学性消化作用的同时，引起饱感和抑制机体的摄食行为。由此不难理解脑－肠肽在营养物质的摄取、消化吸收和体内物质代谢平衡等方面，具有整合性的调节作用。当然，脑－肠肽的作用和机制尚需不断阐明。

综上所述，消化是在神经和体液调节下进行的一种具有整合性质的功能活动。头部有关的感受器受到食物信号的刺激后，就将整体的消化吸收及同物质代谢间的功能活动发动起来；进食过程和随后的一段时间，消化功能活动得到进一步的加强。在前后不同部位机械性和化学性消化、消化和吸收以及同物质代谢之间，均存在相互影响和制约又彼此联系和促进的关系，充分地体现了体内任何功能活动都具有的整体性规律。