三、胃的生理
胃具有运动和分泌两大功能。从生理观点,胃分为近端胃和远端胃。近端胃包括贲门、胃底部和胃体部,有着接纳、储藏食物和分泌胃酸的功能。远端胃相当于胃窦部,分泌碱性胃液,同时将所进食物磨碎,与胃液混合搅拌,达到初步消化的作用,形成食糜,并逐步分次地自幽门排至十二指肠。
(一)胃的运动
食物由胃进入十二指肠的过程称为胃排空。食物从胃完全排空需4~6 小时,以往认为幽门及幽门括约肌的自律性是控制胃排空与十二指肠内容物向胃反流的最主要因素,这一传统观点现已被完全更新。实验证明,幽门括约肌并不具有充分管制食物通过幽门的作用。幽门窦、幽门括约肌和十二指肠第一部在解剖结构与生理功能上成为一个统一体,三者紧张性改变和对胃蠕动波到达时产生的反应具有一致性,由于幽门括约肌收缩持续时间比其他两者长,因此可阻止十二指肠内容物的倒流。胃内液体食物的排空取决于幽门两侧的胃和十二指肠内的压力差。固体食物必须先经胃幽门窦研磨至直径在2 mm以下,并经胃内的初步消化,固体食物变为液态食糜后向右排空至十二指肠。胃既有接纳和储存食物的功能,又有泵的功能。胃底和胃体的前部(也称头区)运动较好,主要功能为储存食物。胃体的远端和胃窦(称尾区)有较明显的运动,其功能是研磨食物,使食物与胃液充分混合,逐步排入十二指肠。
1.容受性舒张
咀嚼和吞咽食物时刺激了口腔、咽和食管的感受器,通过迷走神经反射地使胃底和胃体的胃壁舒张,准备接纳入胃食物,这种现象称为容受性舒张。胃容量由空腹时50 mL进食后增加到500~5000 mL而胃腔内的压力变化不大。胃底和胃体的平滑肌纤维具有弹性,其长度较原来增加2~3倍,可容纳数十倍于原来体积食物。胃的容受性舒张是通过迷走神经的传入和传出通路反射实现的,切断两侧迷走神经后,容受性舒张不再出现。这个反射中,迷走神经的传出通路是抑制性纤维,其末梢释放的递质既非乙酰胆碱,也非去甲肾上腺素,而可能是某种肽类物质。此外,胃头区有持续缓慢性收缩和胃底波,保持一定压力有利于食物缓慢向尾区移动。
2.胃的蠕动
食物进入胃后约5 分钟,蠕动即开始。蠕动是从胃的中部开始,有节律地向幽门方向进行。胃饱满时,尾区的运动主要是蠕动。胃的基本电节律起源于胃体大弯侧近端1/3和远端2/3连接处的纵行肌为起搏点,由此沿胃体和胃窦向幽门方向扩散,其速度愈近胃窦愈快,大弯侧略快于小弯侧,这样把胃内容物向前推移,蠕动波到达胃窦时,速度加快。蠕动的生理意义是:一方面是食物与胃液充分混合,以利于胃液发挥消化作用;另一方面则可搅拌和粉碎食物,并推进胃内容物通过幽门向十二指肠移行。
3.胃的排空
胃的排空是食物由胃排入十二指肠的过程。胃蠕动将食糜送入终末胃窦时,胃窦内压力升高,超过幽门和十二指肠压力,使一部分食糜送入十二指肠,由于终末胃窦持续收缩,幽门闭合,而终末胃窦处压力持续升高,超过胃窦近侧内压力,食糜(颗粒直径>1 mm)又被持续收缩送向近侧胃窦,食糜反复推进与后退,食糜与消化液充分混合,反复在胃内研磨,形成很小颗粒(颗粒直径<0.5 mm),待幽门开放,十二指肠松弛时,再使一部分食物进入十二指肠,待下一蠕动波传来时再行重复。
胃的排空率受来自胃和十二指肠两方面因素的控制。
(1)胃内因素促进排空
1)胃内食物量对排空率的影响:胃内容物作为扩张胃的机械刺激,通过壁内神经反射或迷走-迷走神经反射,引起胃运动的加强。一般,食物由胃排空的速率和留在胃内食物量的平方根成正比。食物的渗透压和化学成分也对排空产生影响。糖类的排空时间较蛋白质类为短,脂肪类食物排空时间最长,胃完全排空通常为4~6 小时。
2)胃泌素对胃排空的影响:扩张刺激以及食物的某些成分,主要是蛋白质消化产物,可引起胃窦黏膜释放胃泌素。胃泌素除了引起胃酸分泌外,对胃的运动也有中等程度的刺激作用,可提高幽门泵的活动,但使幽门舒张,因而对胃排空有重要的促进作用。
(2)十二指肠因素抑制排空
1)肠-胃反射对胃运动的抑制:十二指肠壁上存在多种感受器,酸、脂肪、渗透压及机械扩张,都可刺激这些感受器,反射性的抑制胃运动,引起胃排空减慢,这个反射称为肠-胃反射,其传出冲动可通过迷走神经、壁内神经,甚至还可能通过交感神经等几条途径传到胃。肠-胃反射对酸的刺激特别敏感,当pH值降到3.5~4.5时,反射即可引起,它抑制幽门泵的活动,从而阻止酸性食糜进入十二指肠。
2)十二指肠产生的激素对胃排空的抑制:当过量的食糜,特别是酸或脂肪由胃进入十二指肠后,可引起小肠黏膜释放几种不同的激素,抑制胃的运动,延缓胃的排空。促胰液素、抑胃肽等都具有这种作用,统称为肠抑胃素。
上述在十二指肠内具有抑制胃运动的各项因素并不是经常存在的,随着盐酸在肠内被中和,食物消化产物的被吸收,它们对胃的抑制性影响便逐渐消失,胃运动便又逐渐增强,因而又推送另一部分食糜进入十二指肠。
胃运动还受神经调节:①迷走神经为混合性神经,其内脏运动(副交感)纤维主要通过神经递质如乙酰胆碱和激肽刺激平滑肌运动。迷走神经所含的内脏感觉纤维使胃底在进食时产生容受性舒张。②交感神经主要是通过胆碱能神经元释放神经递质或直接作用于平滑肌细胞而抑制胃平滑肌运动。
(二)胃的分泌
胃液分泌分为基础分泌(或称消化间期分泌)和刺激性分泌(即消化期分泌)。基础分泌是指不受食物刺激时的基础胃液分泌,其量甚小;刺激性分泌则可以分为三个时相:①迷走相或称头相;②胃相;③肠相。(https://www.daowen.com)
1.胃液的成分
(1)盐酸:胃液中的盐酸称胃酸,为壁细胞分泌,胃分泌盐酸的能力取决于壁细胞的数量和功能状态,胃液中H+的最大浓度可高至150~170 mmol/L,比血液H+浓度高百万倍以上。壁细胞内的H+由水解离而来,依靠分泌小管侧细胞膜上的离子泵或H+-K+-ATP酶,将H+主动转入小管内,同时将小管内的K+置换进入细胞,血浆Cl通过壁细胞进入小管内与H+结合成HCl。
壁细胞基底膜上有胆碱能、胃泌素和组胺受体。迷走神经胆碱能兴奋可直接作用于壁细胞胆碱能受体分泌盐酸,也可通过中间神经元刺激胃窦部神经介质胃泌素释放肽(GRP)或铃蟾肽(bombesin)分泌胃泌素。胃泌素可通过血液循环直接作用于壁细胞胃泌素受体,促进胃酸分泌。局部刺激胃肥大细胞分泌组胺,直接作用于壁细胞组胺受体分泌胃酸。
盐酸的作用为激活胃蛋白酶原;杀灭胃内细菌,使胃和小肠内呈无菌状态;盐酸到小肠后引起胰泌素释放,促进胰液胆汁和小肠液分泌;盐酸的酸性环境有助于小肠对铁和钙的吸收。
(2)胃蛋白酶原:胃腺的主细胞产生胃蛋白酶原,幽门腺和Brunner腺也可分泌胃蛋白酶原,经胃酸的作用,胃腔内pH值降至5.0以下,无活性的胃蛋白酶原能变为活性的胃蛋白酶,pH值为1.8~3.5时酶的活性最强,随着pH值升高,其活性降低,pH值 6以上则被灭活。此外,胃蛋白酶原可通过分离出小分子多肽的途径,自我激活为胃蛋白酶,分子量由42 500降至35 000。
胃蛋白酶是一种内肽酶,能水解摄入食物中的蛋白质肽键,产生多肽和氨基酸较少,胃泌素、组胺及迷走神经兴奋等刺激胃酸分泌的因素,也能促使胃蛋白酶原分泌,阿托品则抑制其分泌。
(3)内因子:壁细胞分泌的一种糖蛋白,能与维生素B12相结合,在回肠远端黏膜吸收,保护维生素B12不被小肠水解酶破坏。缺乏内因子时,维生素B12吸收不良,影响红细胞生成,产生巨幼红细胞性贫血。增加胃酸蛋白酶原分泌的因素,同样能增加内因子分泌。
(4)黏液:胃黏膜上皮细胞、胃腺体黏液颈细胞以及贲门腺和幽门腺均分泌黏液,无色透明为碱性,黏液中主要为糖蛋白,还有黏多糖、黏蛋白等。黏膜上皮分泌的黏液呈胶冻状,黏稠度甚大,覆盖胃黏膜表面,为不溶性黏液。胃腺体分泌的黏液为透明水样液体,为可溶性黏液。
黏液与胃黏膜分泌的HCO3-组成“黏液碳酸氢盐屏障”保护胃黏膜,胃腔内H+向胃壁扩散,通过胶冻黏液层的速度很慢,H+和HCO3-在此层中和,因此黏液层腔侧的pH值为2,呈酸性,而上皮细胞侧pH值为7,呈中性或偏碱性,使胃蛋白酶丧失分解蛋白质的作用,有效地防止H+逆向弥散,使胃黏膜免受H+侵蚀。
2.胃液分泌的调节
胃液分泌可分为基础分泌和刺激性分泌。基础分泌调节因素主要是迷走神经张力和胃泌素释放,胃液呈中性或碱性。刺激性分泌有三个时相。
(1)头相:食物的气味、形状和声音对视觉、嗅觉、听觉等刺激通过大脑皮质以条件反射形式引起胃液分泌,食物在口腔咀嚼和吞咽,刺激口腔、咽和食管的感受器,也能引起胃液分泌,由于这些感受器主要集中在头面部位,其传出神经为迷走神经,通过末梢释放乙酰胆碱引起胃酸分泌,称为头相分泌。分泌量大,占餐后泌酸量的20%~30%,酸度高,胃蛋白酶含量更高,此外,迷走神经兴奋胃窦部释放胃泌素,通过血循环作用于壁细胞使胃酸分泌增加。引起胃泌素释放的迷走神经纤维非胆碱能可能是肽类物质,不能被阿托品阻断,胃迷走神经切断后,头相分泌即消失。
(2)胃相:食物进入胃底和胃体,膨胀对胃壁引起机械性刺激,通过迷走神经兴奋和壁内神经丛的局部反射,增加胃酸分泌,食物特别是蛋白质消化产物,直接作用于胃窦部G细胞,大量释放胃泌素特别是肥大细胞释放组胺,促使壁细胞分泌大量增加,这种分泌称为胃相分泌。其特点为胃液量大,酸度高,胃蛋白酶含量较低。胃内盐酸的浓度对胃液分泌呈负反馈调节,pH值>3时分泌增加,pH值为1.2~1.5时,胃液分泌明显抑制,盐酸通过刺激D细胞释放生长抑素,抑制胃泌素及胃酸分泌,并能直接抑制G细胞,减少胃泌素释放。十二指肠溃疡患者胃酸高于正常,但其胃相分泌中,胃泌素值并不降低,可能与反馈机制缺陷有关。
(3)肠相:食物进入十二指肠和空肠近端,十二指肠黏膜释放胃泌素,空肠黏膜释放肠泌酸素(en-tero-oxyntin),氨基酸在小肠吸收后也能引起胃液分泌,称为肠相分泌。但胃液分泌量较小,占餐后胃酸分泌量的5%~10%。盐酸对十二指肠黏膜刺激,使其释放促胰液素、胆囊收缩素、脂肪消化产物也能刺激十二指肠黏膜释放抑胃肽,这些肠抑胃素均能抑制胃液分泌。另外,这些胃肠激素对胃运动和胃排空也有调节作用,胃排空受神经和体液因素的调控。胃肠激素在这两方面均发挥重要作用,它们以内分泌、神经内分泌或作为肽能神经递质等方式对胃排空进行精细调节。
胃液的分泌还受一些内源性物质的影响,包括乙酰胆碱、胃泌素及组胺。
(1)乙酰胆碱:大部分支配胃的副交感神经节后纤维末梢释放乙酰胆碱。乙酰胆碱直接作用于壁细胞膜上的胆碱能受体,引起盐酸分泌增加。该作用能被胆碱能受体阻断药(如阿托品)阻断。
(2)胃泌素:主要由胃的G细胞分泌,释放后通过血液循环作用于壁细胞,刺激其分泌盐酸。
(3)组胺:产生组胺的细胞是存在于固有膜中的肥大细胞,正常情况下,胃黏膜恒定释放少量组胺,通过局部弥散到邻近的壁细胞,刺激其分泌。
以上三种内源性促分泌物,一方面可通过各自在壁细胞上的特异性受体,独立地发挥刺激胃酸分泌的作用;另一方面,三者又相互影响,具有协同作用。