Σημειώσεις στη ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΠΕΠΤΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Εργαστήριο Φυσιολογίας Ιατρική Σχολή Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Ευάγγελος Κωλέττας Επικουρος Καθηγητής Ιούνιος 2010 Ιωάννινα 1
ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΠΕΠΤΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Στο γαστρεντερικό σύστημα, που αποτελεί το όριο μεταξύ εξωτερικού και εσωτερικού περιβάλλοντος, η τροφή προετοιμάζεται για να εισαχθεί στο εσωτερικό περιβάλλον. Το γαστρεντερικό σύστημα εφοδιάζει το σώμα με συνεχή παροχή νερού, ηλεκτρολυτών, θρεπτικών συστατικών και ενέργειας. Οι θρεπτικές ουσίες διασπώνται σε μικρότερες μονάδες (πέψη), που απορροφώνται από το βλεννογόνο του εντέρου (απορρόφηση) και εισέρχονται στη λέμφο ή στο αίμα. Για το σκοπό αυτό απαιτούνται οι εξής διαδικασίες: (1) Διακίνηση της τροφής στο γαστρεντερικό σωλήνα. Ο όρος διακίνηση αναφέρεται στον τρόπο με τον οποίο η τροφή μετακινείται προς τα κάτω διαμέσου των διαφορετικών τμημάτων του γαστρεντερικού σωλήνα με διαφορετικό ρυθμό. (2) Έκκριση των πεπτικών χυμών και πέψη της τροφής. Κατά τη διαδικασία της έκκρισης, ένας αριθμός πεπτικών χυμών που παράγονται από εξωκρινείς αδένες εισέρχονται από διαφορετικά σημεία στον πεπτικό σωλήνα. Τα ένζυμα που περιέχονται σ αυτές τις εκκρίσεις παίζουν κύριο ρόλο στην πέψη, δηλαδή τη μετατροπή πολλών και σύνθετων οργανικών μακρομορίων της τροφής σε μικρότερα απλούστερα μόρια. (3) Απορρόφηση των προϊόντων της πέψης, νερού και διαφόρων ηλεκτρολυτών (ανόργανα ιόντα) διαμέσου των τοιχωμάτων του λεπτού εντέρου στο αίμα και στη λέμφο, που με τη σειρά τους διανέμουν αυτά τα συστατικά στα κύτταρα του σώματος. Το άπεπτο υλικό και τα περιττώματα μετακινούνται στο άκρο του γαστρεντερικού σωλήνα και απομακρύνονται από το σώμα. (4) Κυκλοφορία αίματος στα όργανα του συστήματος για την παραλαβή των ουσιών που απορροφούνται, και (5) Έλεγχος όλων αυτών των λειτουργιών από το νευρικό και ορμονικό σύστημα. Το γαστρεντερικό σύστημα είναι μια ομάδα οργάνων που λειτουργούν συλλογικά για να εκπληρώσουν τη διαδικασία της απορρόφησης, που είναι η κύρια λειτουργία αυτού του συστήματος. Το κάθε τμήμα του συστήματος είναι προσαρμοσμένο στην εκτέλεση ειδικής λειτουργίας, ορισμένα στην απλή διέλευση της τροφής (οισοφάγος), άλλα στην εναποθήκευση της τροφής (στόμαχος), και άλλα στην πέψη και απορρόφηση (λεπτό έντερο). Η απορρόφηση είναι η μεταφορά του νερού, των ανόργανων ιόντων (ηλεκτρολυτών) και των οργανικών θρεπτικών συστατικών που προέρχονται από την τροφή, από τον αυλό του γαστρεντερικού σωλήνα στο αίμα της πυλαίας φλέβας και στη λέμφο. Η διαδικασία της απορρόφησης πραγματοποιείται με διάχυση, διακίνηση με φορέα ή ενδοκυττάρωση. Η επεξεργασία της τροφής για απορρόφηση αρχίζει στο άνω γαστρεντερικό σύστημα, όπου η μάσηση τεμαχισμός της τροφής σε μικρότερα σε μέγεθος τεμάχια και η έκκριση του σιέλου στο στόμα προετοιμάζουν την τροφή για κατάποση. Ο σίελος περιέχει μια αμυλάση που αρχίζει την πέψη των υδατανθράκων. Ανάμιξη της τεμαχισμένης τροφής με σίελο έχει σαν αποτέλεσμα τη μετατροπή της σε ημίρρευστη μάζα. Η κατάποση είναι αντανακλαστικό μεταφοράς της μασημένης τροφής στον οισοφάγο από τον οποίο περνά στο στόμαχο. Στο στόμαχο, η μασημένη τροφή αναμιγνύεται με γαστρικό υγρό και ρευστοποιείται με τις συσπάσεις της άπω μοίρας του στομάχου. Το υδροχλωρικό οξύ που εκκρίνεται από το στόμαχο διευκολύνει την πέψη των τροφών και ενεργοποιεί την πεψίνη, ένα ένζυμο που εκκρίνεται από το γαστρικό βλεννογόνο, και αρχίζει την πέψη των πρωτεϊνών. Η ρευστοποιημένη τροφή ονομάζεται τώρα οπός. Ο στόμαχος είναι εναποθηκευτικό όργανο τροφής και απελευθερώνει το περιεχόμενο του αργά διαμέσου του σφιγκτήρα του πυλωρού στο δωδεκαδάκτυλο με ένα ρυθμό που είναι βέλτιστος για απορρόφηση από το λεπτό έντερο. 2
Η εξωκρινής έκκριση του παγκρέατος στο δωδεκαδάκτυλο παρέχει τα διτανθρακικά ιόντα (HCO 3 - ) για την εξουδετέρωση του γαστρικού οξέος καθώς επίσης και ένα εύρος διαφόρων πεπτικών ενζύμων που σχεδόν ολοκληρώνουν την πέψη της τροφής. Η χολή που εκκρίνεται από το ήπαρ εναποθηκεύεται και συμπυκνώνεται στη χοληδόχο κύστη, ένα όργανο που αδειάζει το περιεχόμενο του στο άνω μέρος του λεπτού εντέρου (δωδεκαδάκτυλο) ως απόκριση στην πρόσληψη της τροφής. Τα χολικά άλατα της χολής παίζουν σημαντικό ρόλο στη: (1) γαλακτωματοποίηση του λίπους, και (2) διαλυτοποίηση των προϊόντων της πέψης του λίπους. Εκτός από τη διευκόλυνση της πέψη των λιπών, η χολή υποβοηθάει την απομάκρυνση της χολερυθρίνης, τοξινών, κλπ. Στην περιοχή του δωδεκαδάκτυλου, στον κατώτερο στόμαχο και στο πάγκρεας παράγονται ορισμένες γαστρεντερικές ορμόνες που συμμετέχουν στη ρύθμιση της πέψης. Οι μυϊκές κινήσεις των τοιχωμάτων του λεπτού εντέρου (δωδεκαδάκτυλο, νήστιδα, ειλεός) υποβοηθούν την ανακίνηση, την ανάμιξη και την προώθηση του οπού διευκολύνοντας έτσι την πέψη και την απορρόφηση και μετακινούν επίσης το μη-απορροφημένο υλικό στο παχύ έντερο. Πρακτικά, όλοι οι υδατάνθρακες, όλες οι πρωτεΐνες και όλα τα λιπίδια καθώς επίσης και το περισσότερο νερό και τα ανόργανα ιόντα (ηλεκτρολύτες) απορροφούνται κατά τη μετάβαση διαμέσου του λεπτού εντέρου. Η απορρόφηση του νατρίου (αλλά και των άλλων ηλεκτρολυτών) και του νερού ολοκληρώνεται στο εγγύς παχύ έντερο. Σε συχνά διαστήματα, οι προωθητικές κινήσεις του εγγύς παχέος εντέρου προωθούν το περιεχόμενο στο απομακρυσμένο (ακραίο) τμήμα του παχέος εντέρου, όπου εναποθηκεύεται για διάφορα χρονικά διαστήματα. Όταν το απευθυσμένο (ορθό έντερο) διογκώνεται, ενεργοποιείται η ανάκλαση της αφόδευσης (εκούσια αποβολή) και τα κόπρανα (περιττώματα) που αποτελούνται από φυτικές ουσίες, κύτταρα που έχουν αποπέσει, μικρόβια και ελάχιστη ποσότητα νερού - μετακινούνται έξω από το σώμα. Ο χρόνος που απαιτείται για τη διέλευση της τροφής από τα διάφορα τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα ποικίλλει από άτομο σε άτομο, από 20 έως 140 ώρες, και εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη σύνθεση της τροφής και την περιεκτικότητα σε ίνες. Όταν η τροφή έχει υψηλό ποσοστό ινών ο χρόνος διέλευσης είναι σύντομος και η μάζα των κοπράνων μεγάλη. Η αιμάτωση του στομάχου, των εντέρων, του ήπατος και του σπλήνα γίνεται με τρεις κλάδους της αορτής. Στη διάρκεια της πέψης η εντερική αιμάτωση, που είναι ανεξάρτητη από τη πίεση του αίματος (αυτορύθμιση), αυξάνεται υπό την επίδραση των κινήσεων του εντέρου, που ενεργούν σαν αντλία στα εντερικά αγγεία, του πνευμονογαστρικού νεύρου ορμονών (αγγειοεντερικού πεπτιδίου VIP, κλπ) και τοπικών αντανακλαστικών. Το φλεβικό αίμα, που περιέχει ουσίες που απορροφήθηκαν από το έντερο, παροχετεύεται προς το ήπαρ με την πυλαία φλέβα. Τα περισσότερα από τα απορροφούμενα λιπαρά συστατικά παραλαμβάνονται από τα εντερικά λεμφαγγεία, παρακάμπτοντας έτσι το ήπαρ, και οδηγούνται στη γενική κυκλοφορία. Για την αντιμετώπιση των μικροβίων, των ιών και των ξένων μακρομορίων που εισέρχονται στον οργανισμό από το στόμα, το έντερο διαθέτει πολύ αποτελεσματικά συστήματα άμυνας. ΔΙΑΤΡΟΦΗ ΚΑΙ ΟΡΕΞΗ Η κύρια λειτουργία του γαστρεντερικού συστήματος είναι η παροχή των αναγκαίων θρεπτικών συστατικών στον οργανισμό. Στην λειτουργία αυτή εμπλέκεται η μηχανική προώθηση της τροφής κατά μήκος του γαστρεντερικού σωλήνα, η πέψη της (η διάσπαση δηλαδή των σύνθετων μορίων της τροφής ή των μορίων με μακρά αλυσίδα σε απλούστερα μόρια) κα η απορρόφηση των προϊόντων πέψης στην κυκλοφορία του αίματος. Στην πέψη και την απορρόφηση συμμετέχουν πολλές εκκρίσεις από εξωκρινείς αδένες, ενώ το ήπαρ είναι σημαντικό στον μεταβολισμό ουσιών που έχουν ήδη απορροφηθεί. 3
Διατροφικές ανάγκες Είναι δύσκολο να καθοριστούν οι ημερήσιες ανάγκες γιατί διαφέρουν από άτομο σε άτομο και οι φυσιολογικές τιμές που αναφέρονται αφορούν το μεγαλύτερο μέρος του πληθυσμού (97.5%). Η διατροφή πρέπει να παρέχει στον οργανισμό την επιπρόσθετη ενέργεια που χρειάζεται για τον μεταβολισμό. Η ανάγκη ενέργειας προκύπτει διότι η ζώσα ύλη αποτελεί σύστημα ασταθές, που θα εξαντληθεί αν δεν προστίθεται σ αυτό διαρκώς ενέργεια. Επιπλέον, η ζώσα ύλη απασχολείται συνεχώς με την εκτέλεση διαφόρων ειδών έργου: κίνησης, σύνθεσης, ενεργητικής μεταφοράς, παραγωγή θερμότητας που όλα απαιτούν παροχή ενέργειας. Εκτός όμως από τη σωματική δραστηριότητα, η εγκυμοσύνη και ο θηλασμός στις γυναίκες απαιτούν αυξημένη ενέργεια και ποσότητα πρωτεϊνών. Η διατροφή πρέπει επίσης να παρέχει τα αμινοξέα, ειδικότερα τα απαραίτητα αμινοξέα, που απαιτούνται ώστε να παραμένει σταθερή η ποσότητα των λειτουργικών και δομικών πρωτεϊνών. Η ενέργεια προέρχεται από τους υδατάνθρακες, το λίπος ή τις πρωτεΐνες αλλά η σωστή θρέψη απαιτεί μαζί μ αυτά και άλατα, βιταμίνες και ιχνοστοιχεία. Οι καθημερινές ανάγκες της διατροφής είναι συνήθως καθορισμένες όσον αφορά τη συνολική ενέργεια που χρειάζεται και τις ανάγκες σε πρωτεΐνες. Οι βασικές ημερήσιες ενεργειακές ανάγκες ενός άνδρα βάρους 70 kg είναι 8,4-12,6 MJ (~2000 3000 kcal; 1 cal = 4,19 J) και περίπου 35-46 g πρωτεΐνης (ελάχιστη πρόσληψη 0,5 g/kg σωματικού βάρους). 4
ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΓΑΣΤΡΕΝΤΕΡΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Ανατομικά χαρακτηριστικά του πεπτικού συστήματος Το γαστρεντερικό σύστημα (Σχήμα 1) αποτελείται από τον γαστρεντερικό σωλήνα και από παραπληρωματικά όργανα τα οποία βρίσκονται έξω από τον σωλήνα αλλά συνδέονται μ αυτόν με αγωγούς. Ο γαστρεντερικός σωλήνας είναι περίπου 9 m και διαπερνά το σώμα από τα χείλη στον πρωκτό. Αποτελείται από το στόμα, το φάρυγγα, τον οισοφάγο, το στόμαχο, το λεπτό έντερο (δωδεκαδάκτυλο, νήστιδα, ειλεός), το παχύ έντερο (σκωληκοειδή απόφυση, τυφλό έντερο, το κόλον ανιόν, εγκάρσιο, κατιόν και σιγμοειδές - και το ορθό έντερο ή απευθυσμένο) και τον πρωκτό. Και τα δύο άκρα του γαστρεντερικού σωλήνα είναι ανοικτά προς το εξωτερικό περιβάλλον, που σημαίνει ότι ο αυλός του γαστρεντερικού σωλήνα είναι συνεχής με το εξωτερικό περιβάλλον, και επομένως αποτελεί μέρος του εξωτερικού περιβάλλοντος. Το τοίχωμα του γαστρεντερικού σωλήνα θεωρείται επομένως μια μεσόφαση μεταξύ του εξωτερικού και του εσωτερικού περιβάλλοντος του σώματος. Αυτή η μεσόφαση επιτρέπει την είσοδο συγκεκριμένων ουσιών στο σώμα και παρεμποδίζει την είσοδο άλλων. Τα περισσότερα θρεπτικά συστατικά εισέρχονται στο σώμα διαμέσου του τοιχώματος του γαστρεντερικού σωλήνα. Τα παραπληρωματικά όργανα που βρίσκονται έξω από τον γαστρεντερικό σωλήνα είναι οι σιελογόνοι αδένες, το πάγκρεας, και το χοληφόρο σύστημα που αποτελείται από το ήπαρ και τη χοληδόχος κύστη (Σχήμα 1). Αυτά τα όργανα παράγουν ή εναποθηκεύουν εκκρίσεις που διευκολύνουν την πέψη ή την απορρόφηση της τροφής. Αυτές οι εκκρίσεις εισέρχονται στον αυλό του γαστρεντερικού σωλήνα διαμέσου αγωγών. 5
Σχήμα 1. Το γαστρεντερικό σύστημα: Ο γαστρεντερικός σωλήνας, τα παραπληρωματικά όργανα και ο χρόνος διέλευσης από αυτά. (Α) Αδρή ανατομία του γαστρεντερικού συστήματος. (Β) Διαγραμματική απεικόνιση του γαστρεντερικού συστήματος. 6
Δομικά χαρακτηριστικά του γαστρεντερικού σωλήνα Μολονότι η μικροσκοπική δομή του γαστρεντερικού σωλήνα διαφέρει από μια περιοχή στην άλλη, υπάρχουν κοινά δομικά χαρακτηριστικά του τμήματος του γαστρεντερικού σωλήνα από τον οισοφάγο στον πρωκτό, και ιδιαίτερα στο τοίχωμα του γαστρεντερικού σωλήνα. Αυτά τα δομικά χαρακτηριστικά απεικονίζονται στο Σχήμα 2. Μια εγκάρσια τομή του γαστρεντερικού σωλήνα δείχνει ότι αποτελείται από 4 στιβάδες. Από την εσωτερική επιφάνεια, δηλαδή από τον αυλό του γαστρεντερικού σωλήνα προς την εξωτερική επιφάνεια: 1. Βλεννογόνος χιτώνας 2. Υποβλεννογόνιος χιτώνας 3. Εξωτερική μυϊκή στιβάδα, που αποτελείται από (α) τη κυκλοτερή μυϊκή στιβάδα και (β) την επιμήκη μυϊκή στιβάδα, και 4. Ορογόνος υμένας. Επιπλέον, μια στιβάδα από σποραδικές λείες μυϊκές ίνες, ο μυϊκός βλεννογόνος, βρίσκεται στα βαθύτερα στρώματα του βλεννογόνου. Οι κινητικές λειτουργίες του γαστρεντερικού σωλήνα επιτελούνται από τις διάφορες στιβάδες των λείων μυϊκών ινών. Ο βλεννογόνος χιτώνας καλύπτει την εσωτερική επιφάνεια που βρίσκεται προς τον αυλό του γαστρεντερικού σωλήνα. Σχήμα 2. Δομικά χαρακτηριστικά του γαστρεντερικού σωλήνα. Διαγραμματική απεικόνιση της δομής του γαστρεντερικού σωλήνα που δείχνει μια τυπική διατομή του πεπτικού σωλήνα και έναν εξωκρινή αδένα που βρίσκεται εξωτερικά του γαστρεντερικού σωλήνα. Ο βλεννογόνος χιτώνας αποτελείται από τρεις στιβάδες: (1) Βλεννογόνος χιτώνας (Mucosa) (α) Το κύριο μέρος του βλεννογόνου χιτώνα είναι η βλεννογόνος μεμβράνη, μια εσωτερική στιβάδα επιθηλίου που χρησιμεύει ως προστατευτική επιφάνεια αλλά και η οποία τροποποιείται σε συγκεκριμένες περιοχές ώστε να εξυπηρετεί την έκκριση και την απορρόφηση, δύο από τις λειτουργικές διαδικασίες του γαστρεντερικού σωλήνα. Η βλεννογόνος μεμβράνη φέρει εγκολπώσεις που σχηματίζουν αδένες (βλεννογόνοι αδένες), που αποτελούνται από εξωκρινή κύτταρα τα οποία εκκρίνουν πεπτικούς χυμούς, από ενδοκρινή κύτταρα που εκκρίνουν γαστρεντερικές ορμόνες και από επιθηλιακά κύτταρα εξειδικευμένα για την απορρόφηση των θρεπτικών προϊόντων της πέψης των τροφών. 7
(β) Η ελασματοειδής ουσία (Lamina propria) είναι μια λεπτή μεσαία στιβάδα συνδετικού ιστού επάνω στην οποία επικάθεται το επιθήλιο. Μικρά αιμοφόρα και λεμφικά αγγεία και νευρικές ίνες περνούν διαμέσου της ελασμοτοειδής ουσίας, η οποία επιπλέον φέρει τον λεμφικό ιστό του εντέρου (GALT; gut-associated lymphoid tissue) που είναι σημαντικός για την άμυνα κατά των εντερικών βακτηρίων. (γ) Ο μυϊκός βλεννογόνος (muscularis mucosa) είναι μια λεπτή στιβάδα λείων μυϊκών ινών που κείται δίπλα από τον υποβλεννογόνιο χιτώνα. Η επιφάνεια του βλεννογόνου γενικά δεν είναι επίπεδη και ομαλή αλλά φέρει πολυάριθμες πτυχές με πολλές ακρολοφίες και κοιλώματα που αυξάνουν σημαντικά την επιφάνεια διαθέσιμη για την απορρόφηση των θρεπτικών συστατικών των τροφών. Ο βαθμός των αναδιπλώσεων διαφέρει στις διαφορετικές περιοχές του γαστρεντερικού σωλήνα, και είναι εκτεταμένος στο λεπτό έντερο όπου διεξάγεται η μέγιστη απορρόφηση και λιγότερος στον οισοφάγο, ο οποίος χρησιμεύει απλά ως σωλήνας μετάβασης της τροφής. Το προφίλ των επιφανειακών πτυχών μπορεί να τροποποιηθεί με την συστολή του μυϊκού βλεννογόνου. Αυτό είναι σημαντικό κυρίως στην έκθεση διαφορετικών περιοχών της επιφάνειας απορρόφησης στο περιεχόμενο του αυλού του εντέρου. (2) Υποβλεννογόνιος χιτώνας (submucosa) Ο υποβλεννογόνιος χιτώνας που βρίσκεται κάτω από το βλεννογόνο χιτώνα, είναι μια σχετικά παχιά στιβάδα συνδετικού ιστού η οποία παρέχει στον πεπτικό σωλήνα ελαστικότητα και την ικανότητα διόγκωσης. Ο υποβλεννογόνιος περιέχει τα μεγαλύτερα αιμοφόρα αγγεία και λεμφαγγεία που διακλαδίζονται μέσα στην υπερκείμενη εξωτερική μυϊκή στιβάδα. Στον υποβλεννογόνιο χιτώνα βρίσκονται επίσης εξωκρινείς αδένες (υποβλεννογόνιοι αδένες) και ένα δίκτυο νευρικών κυττάρων, το υποβλεννογόνιο νευρικό πλέγμα (submucosal plexus) ή νευρικό πλέγμα του Meissner, το οποίο εμπλέκεται στη ρύθμιση της τοπικής δραστηριότητας κάθε περιοχής του εντέρου. (3) Εξωτερική μυϊκή στιβάδα (Muscularis externa) Η εξωτερική λεία μυϊκή στιβάδα βρίσκεται μεταξύ του υποβλεννογόνιου και του ορογόνου υμένα και αποτελείται από: (α) την εσωτερική κυκλοτερή μυϊκή στιβάδα (circular muscle layer) και (β) την εξωτερική επιμήκη μυϊκή στιβάδα (longitudinal muscle layer), κάτω από τον ορογόνο υμένα. Οι λείες μυϊκές ίνες της εσωτερικής κυκλοτερής μυϊκής στιβάδας περιστρέφονται γύρω από το γαστρεντερικό σωλήνα και η συστολή τους οδηγεί στη σύσφιγξη ή τη μείωση της διαμέτρου του αυλού του σωλήνα στο σημείο συστολής. Οι λείες μυϊκές ίνες της εξωτερικής επιμήκης μυϊκής στιβάδας βρίσκονται κατά μήκος του γαστρεντερικού σωλήνα και η συστολή τους έχει σαν αποτέλεσμα το κόντεμα του σωλήνα. Η δράση αυτών των δύο μαζί λείων μυϊκών στιβάδων είναι υπεύθυνη για τις κινήσεις προώθησης και ανάμιξης του εντέρου (βλέπε επόμενη παράγραφο: Λειτουργικά χαρακτηριστικά). Μεταξύ των δύο λείων μυϊκών στιβάδων, της επιμήκης και της κυκλοτερής, βρίσκεται ένα δίκτυο νευρικών κυττάρων, το μυεντερικό πλέγμα (myenteric plexus) ή πλέγμα του Auerbach, που μαζί με το υποβλεννογόνιο πλέγμα (submucosal plexus) ή πλέγμα του Meissner, που βρίσκεται στον υποβλεννογόνιο χιτώνα, ρυθμίζουν τοπικά τη δραστηριότητα του εντέρου. (4) Ορογόνος υμένας (serosa) Ο ορογόνος υμένας είναι μια στιβάδα συνδετικού ιστού που καλύπτει τον γαστρεντερικό σωλήνα, και εκκρίνει ένα υδαρές υγρό που λιπαίνει και εμποδίζει την τριβή μεταξύ των πεπτικών οργάνων και των γύρω σπλάχνων. Στο μεγαλύτερο μέρος του γαστρεντερικού σωλήνα, ο ορογόνος υμένας σχηματίζει μια εξωτερική πτυχή, το μεσεντέριο, το οποίο είναι συνεχές με τον ορογόνο υμένα. Το μεσεντέριο περιέχει αιμοφόρα και λεμφικά αγγεία καθώς επίσης και νεύρα από και προς το γαστρεντερικό σωλήνα. Επιπλέον, το μεσεντέριο κρατά αναρτημένα τα πεπτικά όργανα από το εσωτερικό τοίχωμα της κοιλιακής κοιλότητας σαν ένας βραχίονας. Αυτή η πρόσδεση παρέχει μια σχετική σταθερότητα των πεπτικών οργάνων στις κατάλληλες θέσεις και συγχρόνως μια σχετική ελευθερία για τις κινήσεις προώθησης και ανάμιξης του εντέρου (βλέπε επόμενη παράγραφο: Λειτουργικά χαρακτηριστικά). Ένας παράγοντας πρόκλησης κήλης, ή εξώθησης (προεξοχή) ενός οργάνου διαμέσου του μυϊκού τοιχώματος της κοιλιακής κοιλότητας, είναι το σχίσιμο του μεσεντερίου. Ένα τέτοιο σχίσιμο επιτρέπει σε ένα τμήμα του πεπτικού σωλήνα να ελευθερωθεί 8
από την πρόσδεση του και να προεξέχει (προεξογκούται) διαμέσου του τοιχώματος της κοιλιακής κοιλότητας. Η αιμάτωση του πεπτικού συστήματος Η κυκλοφορία του γαστρεντερικού συστήματος αποτελεί μέρος ενός περισσότερο εκτεταμένου συστήματος κυκλοφορίας που ονομάζεται σπλαχνική κυκλοφορία. Σ αυτή περιλαμβάνονται τα αιμοφόρα αγγεία του ίδιου του γαστρεντερικού σωλήνα (στόμαχος, λεπτό έντερο, παχύ έντερο), του παγκρέατος και του ήπατος (Σχήμα 3). Η καρδιά διοχετεύει με αίμα αυτά τα όργανα διαμέσου αρτηριών που διακλαδίζονται από την κοιλιακή αορτή. Το αίμα που διέρχεται από το σπλήνα, στόμαχο, πάγκρεας και τα έντερα στη συνέχεια φέρεται αμέσως στο ήπαρ με την πυλαία φλέβα. Στο ήπαρ το αίμα διέρχεται από εκατομμύρια λεπτά κολποειδή τριχοειδή και τελικά το εγκαταλείπει με τις ηπατικές φλέβες, οι οποίες εκβάλλουν στην κάτω κοίλη φλέβα της γενικής κυκλοφορίας. Σχήμα 3. Η σπλαχνική κυκλοφορία Η σπουδαιότητα αυτής της κυκλοφορίας έγκειται στο ότι: (α) πολλά προϊόντα της πέψης που απορροφούνται και μεταφέρονται στο ήπαρ, υπόκεινται σε μεταβολική επεξεργασία από τα ηπατοκύτταρα πριν τη μεταφορά τους στα κύτταρα του σώματος, και (β) η δευτερογενής ροή του αίματος στο ήπαρ διαμέσου των λεπτών κολποειδών τριχοειδών, επιτρέπει στα δικτυοενδοθηλιακά κύτταρα που επενδύουν τα κολποειδή τριχοειδή του ήπατος να απομακρύνουν μικρόβια και άλλο σωματιδιακό υλικό που μπορεί να έχει περάσει προς το αίμα από το γαστρεντερικό σωλήνα και αυτός είναι ένας τρόπος παρεμπόδισης βλαπτικών παραγόντων να εισέλθουν στο υπόλοιπο σώμα. Η σπλαχνική κυκλοφορία λαμβάνει σχεδόν το ένα τέταρτο της καρδιακής παραγωγής. Ο ρυθμός της ροής του αίματος σε ηρεμία είναι περίπου 1400 ml ανά λεπτό, που είναι ο μεγαλύτερος από οποιαδήποτε άλλη κύρια περιφερειακή κυκλοφορία. Ο ρυθμός της ροής του αίματος μέσου της σπλαχνικής κυκλοφορίας αυξάνει μετά από ένα γεύμα και αυτή η αύξηση διευκολύνει την απορρόφηση των προϊόντων της πέψης από το πεπτικό σύστημα. Επίσης, παρέχεται επιπλέον οξυγόνο και θρεπτικά συστατικά για την ικανοποίηση των αυξημένων αναγκών που δημιουργούνται από τις αυξημένες μυϊκές, εκκριτικές και απορροφητικές δραστηριότητες μετά από ένα γεύμα. 9
Λειτουργικά χαρακτηριστικά του πεπτικού συστήματος: Οι διαδικασίες του πεπτικού συστήματος Το πεπτικό σύστημα εκτελεί τέσσερις βασικές διαδικασίες στις οποίες εμπλέκονται διαφορετικοί τύποι κυττάρων: Λειτουργικές κινήσεις, έκκριση, πέψη και απορρόφηση (Πίνακας 1). 1. Λειτουργικές κινήσεις Η κίνηση αναφέρεται στις μυϊκές συστολές που αναμιγνύουν και προωθούν το περιεχόμενο του γαστρεντερικού σωλήνα. Οι κινητικές λειτουργίες του μεγαλύτερου μέρους του γαστρεντερικού σωλήνα εκτελούνται από τα λεία μυϊκά στρώματα που αρχίζουν από το κατώτερα δύο τρίτα του οισοφάγου μέχρι του μεγαλύτερου μέρους του παχέος εντέρου. Να σημειωθεί ότι η δραστηριότητα των σκελετικών μυών είναι επίσης σημαντική κυρίως στο στόμα και στο ένα τρίτο του άνω οισοφάγου, καθώς επίσης και στον εξωτερικό πρωκτικό σφιγκτήρα του άκρου του γαστρεντερικού σωλήνα. Ο λείος μυς στα τοιχώματα του γαστρεντερικού σωλήνα διατηρεί ένα σταθερό χαμηλό επίπεδο συστολής γνωστό ως μυϊκός τόνος. Ο μυϊκός τόνος είναι σημαντικός στη διατήρηση μιας σταθερής πίεσης στο περιεχόμενο του γαστρεντερικού σωλήνα καθώς επίσης και στην παρεμπόδιση του διαρκούς τεντώματος των τοιχωμάτων του γαστρεντερικού σωλήνα μετά τη διάταση. Σαν αποτέλεσμα αυτού του μυϊκού τόνου διακρίνονται δύο βασικοί τύποι κινήσεων: οι προωθητικές κινήσεις και οι κινήσεις ανάμιξης. (α) Προωθητικές κινήσεις του γαστρεντερικού σωλήνα Οι προωθητικές κινήσεις προωθούν το περιεχόμενο του γαστρεντερικού σωλήνα προς τα εμπρός με διαφορετική ταχύτητα. Ο ρυθμός της κίνησης (προώθησης) του περιεχομένου στις διαφορετικές περιοχές του γαστρεντερικού σωλήνα εξαρτάται από τη λειτουργία του διαφορετικού τμήματος του γαστρεντερικού σωλήνα. Για παράδειγμα, η προώθηση του περιεχομένου (τροφής) από το στόμα διαμέσου του φάρυγγα και του οισοφάγου (10 sec) είναι πολύ γρήγορη διότι αυτές οι περιοχές του πεπτικού συστήματος λειτουργούν ως απλοί δίοδοι μεταφοράς της τροφής στο στόμαχο. Σε σύγκριση, η κίνηση του περιεχομένου από το στόμαχο (1-3 h) και διαμέσου του λεπτού (7-9 h) και παχέος (25-30 h) εντέρου είναι βραδεία ώστε να υπάρχει αρκετός χρόνος για την πέψη και την απορρόφηση της τροφής. Η βασική προωθητική κίνηση του γαστρεντερικού σωλήνα είναι ο περισταλτισμός (Σχήμα 4). Σ αυτή τη προωθητική κίνηση, δακτυλιοειδής συστολή (περίσφιγξη) εμφανίζεται κάπου στο έντερο, και στη συνέχεια μετακινείται προωθητικά προς τα εμπρός. Είναι προφανές ότι οτιδήποτε βρίσκεται εμπρός από τη δακτυλιοειδή περίσφιγξη μετακινείται προς τα εμπρός. Το σύνηθες ερέθισμα για ανάπτυξη του περισταλτισμού είναι η διάταση του εντέρου. Δηλαδή, όταν μεγάλη ποσότητα τροφής συσσωρεύεται σε οποιοδήποτε σημείο του εντέρου, η διάταση την οποία αυτή η συσσώρευση προκαλεί στο τοίχωμα του εντέρου διεγείρει το εντερικό νευρικό σύστημα, που προκαλεί την ανάπτυξη δακτυλίου συστολής, σε απόσταση 2-3 cm πριν από το σημείο διάτασης. Ο δακτύλιος σύσφιγξης που σχηματίζεται δίδει γένεση σε περισταλτική κίνηση προώθησης του προς τα πρόσω. Σχήμα 4. Περισταλτισμός. Οι περισταλτικές κινήσεις είναι οι βασικές προωθητικές κινήσεις του γαστρεντερικού σωλήνα. Σ αυτό τον πολύπλοκο τύπο κινητικής λειτουργίας του γαστρεντερικού σωλήνα συμβάλλει και το μυεντερικό νευρικό πλέγμα και γι αυτό συχνά ονομάζεται μυεντερικό αντανακλαστικό ή απλά ανασταλτικό της περίσταλσης. Το αντανακλαστικό της περίσταλσης μαζί με την προώθηση του περισταλτικού κύματος με κατεύθυνση προς τον πρωκτό ονομάζεται νόμος του εντέρου. 10
Πίνακας 1. Λειτουργικά χαρακτηριστικά του πεπτικού συστήματος Πεπτικό όργανο Κινητικότητα Έκκριση Πέψη Απορρόφηση Στόμα και Σιελογόνοι αδένες Μάσηση Σίελος Αμυλάση Βλέννα Λυσοζύμη Έναρξη της πέψης των υδατανθράκων από την αμυλάση Δεν απορρoφούνται θρεπτικά συστατικά εκτός από ορισμένα φαρμακευτικά, π.χ. νιτρογλυκερίνη Φάρυγγας και Κατάποση Βλέννα Καμία Καμία Οισοφάγος Στόμαχος Πάγκρεας Ήπαρ Λεπτό έντερο Παχύ έντερο Χάλαση; Περίσταλση Μερισμός; Μεταναστευτικό σύμπλοκο κίνησης - - Κολικοκυψέλες Κίνηση μάζας Γαστρικοί χυμοί HCl Πεψίνη Βλέννα Παγκρεατικά πεπτικά ένζυμα Θρυψίνη Χυμοθρυψίνη Καρβοξυπεπτιδάση Αμυλάση Λιπάση NaHCO 3 Χολή Χολικά άλατα Αλκαλική έκκριση Χολερυθρίνη Εντερικός χυμός Βλέννα Άλατα (Τα ένζυμα του λεπτού εντέρου δεν εκκρίνονται αλλά λειτουργούν ενδοκυτταρικά στη ψυκτροειδή παρυφή δισακχαριδάσες, πεπτιδάσες) Η πέψη των υδατανθράκων συνεχίζεται στο σώμα του στομάχου; Η πέψη των πρωτεϊνών αρχίζει στο πυλωρικό άντρο του στομάχου με τη δράση της πεψίνης Τα παγκρεατικά πεπτικά ένζυμα ολοκληρώνουν την πέψη των υδατανθράκων (αμυλάση), πρωτεϊνών (θρυψίνη, χυμοθρυψίνη, καρβοξυπεπτιδάση) και λιπών (λιπάση) στον αυλό του δωδεκαδάκτυλου Η χολή δεν πέπτει κανένα συστατικό, αλλά τα χολικά άλατα διευκολύνουν την πέψη των λιπών και την απορρόφηση τους στον αυλό του δωδεκαδάκτυλου Στον αυλό με τη δράση των παγκρεατικών ενζύμων συνεχίζεται η πέψη των υδατανθράκων και πρωτεϊνών, και ολοκληρώνεται η πέψη των λιπών; Ολοκληρώνεται η πέψη των υδατανθράκων και πρωτεϊνών στη ψυκτροειδή παρυφή Δεν απορρoφούνται θρεπτικά συστατικά εκτός από ελάχιστες λιποδιαλυτές ουσίες, όπως η αλκοόλη και η ασπιρίνη Απορροφούνται όλα τα θρεπτικά συστατικά, οι περισσότεροι ηλεκτρολύτες και νερό Βλέννα Καμία Άλατα και νερό, μετατρέποντας το περιεχόμενο σε περιττώματα - - 11
(β) Κινήσεις ανάμιξης Οι κινήσεις ανάμιξης εξυπηρετούν δύο σκοπούς. Πρώτον, οι κινήσεις ανάμιξης του στομάχου, του λεπτού εντέρου και του εγγύς παχέος εντέρου βοηθούν την πέψη με την ανάμιξη των πεπτικών εκκρίσεων με τη τροφή. Δεύτερον, οι κινήσεις ανάμιξης διευκολύνουν την απορρόφηση από το λεπτό και το εγγύς παχύ έντερο φέρνοντας το περιεχόμενο τους σε επαφή με τις επιφάνειες απορρόφησης. Οι κινήσεις ανάμιξης είναι περισταλτικές κινήσεις αλλά κυρίως τοπικές συστολές σύσφιγξης ανά λίγα εκατοστόμετρα κατά μήκος του εντερικού τοιχώματος. 2. Έκκριση Σε όλο το γαστρεντερικό σωλήνα οι εξωκρινείς αδένες επιτελούν δύο κύριες λειτουργίες: Πρώτον, εκκρίνουν πεπτικά ένζυμα, σε όλη την έκταση, από το στόμα μέχρι και το τελικό τμήμα του ειλεού. Δεύτερον, οι βλεννογόνοι αδένες, από το στόμα μέχρι και τον πρωκτό, παρέχουν βλέννα για τη λίπανση και προστασία όλων των τμημάτων του γαστρεντερικού σωλήνα (Πίνακας 1). Οι περισσότερες εκκρίσεις του γαστρεντερικού σωλήνα παράγονται μόνο ως απόκριση στην παρουσία τροφής στη γαστρεντερική οδό, η δε ποσότητα των εκκρίσεων στο κάθε τμήμα είναι σχεδόν ακριβώς εκείνη που απαιτείται για τη διέγερση της πέψης. Κάθε πεπτική έκκριση αποτελείται από νερό, ηλεκτρολύτες και ειδικά οργανικά μόρια. Σημαντικά ανόργανα ιόντα είναι τα ιόντα υδρογόνου που εκκρίνονται από το στόμαχο και διτανθρακικά ιόντα που εκκρίνονται από το πάγκρεας. Τα σημαντικότερα οργανικά μόρια είναι τα πεπτικά ένζυμα των σιελογόνων αδένων, του στομάχου και του παγκρέατος, τα χολικά άλατα και η χοληστερόλη που εκκρίνονται από το ήπαρ και η βλέννα που παράγεται από όλα τα διαφορετικά τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα (Πίνακας 1). Το αίμα είναι η κύρια πηγή παροχής των συστατικών που απαιτούνται για την παραγωγή των διαφόρων εκκρίσεων από τα εξειδικευμένα εκκριτικά κύτταρα του πεπτικού συστήματος (Σχήμα 5). Η έκκριση όλων των πεπτικών χυμών απαιτεί ενέργεια, για την ενεργή μεταφορά των συστατικών από το αίμα στα εκκριτικά κύτταρα αλλά και για την σύνθεση τους από τα εκκριτικά κύτταρα. Οι εκκρίσεις των εκκριτικών κυττάρων θεωρούνται ως πρωτογενείς εκκρίσεις, η σύσταση των οποίων μπορεί να τροποποιηθεί κατά την δίοδο τους από τα όργανα παραγωγής (σιελογόνοι αδένες, πάγκρεας και ήπαρ) διαμέσου αγωγών προς τον αυλό του γαστρεντερικού σωλήνα (Σχήμα 5). Σχήμα 5. Γενικό μοντέλο εξωκρινούς αδένα. Τα κύτταρα των εξωκρινών αδένων απορροφούν από το πλάσμα με παθητική ή με ενεργό μεταφορά όλα τα συστατικά που απαιτούνται για τη σύνθεση του εκκρίματος τους. Αυτό το προϊόν τους εκκρίνεται στους αγωγούς, οι οποίοι, στην περίπτωση του πεπτικού συστήματος, οδηγούν στον αυλό του γαστρεντερικού σωλήνα. Σχυχνά, η πρωτογενής έκκριση τροποποιείται καθώς μετακινείται διαμέσου του αγωγού, με μηχανισμούς παθητικής και ενεργής μεταφοράς στις μεμβράνες των κυττάρων που επικαλύπτουν τους αγωγούς. 12
3. Πέψη: Αποικοδόμηση μακροθρεπτικών συστατικών σε μικρότερα απορροφήσιμα μόρια Πέψη αναφέρεται στη διαδικασία αποικοδόμησης των δομικά πολύπλοκων συστατικών της τροφής σε μικρότερα απορροφήσιμα μόρια από τα πεπτικά ένζυμα που παράγοντα από το πεπτικό σύστημα. Ο άνθρωπος καταναλώνει τρεις διαφορετικές κατηγορίες πλούσιων σε ενέργεια θρεπτικών μακρομορίων: υδατάνθρακες, πρωτεΐνες και λίπος. Αυτά τα θρεπτικά μακρομόρια που βρίσκονται στον αυλό του γαστρεντερικού σωλήνα δεν μπορούν να διαπεράσουν τις κυτταρικές μεμβράνες των κυττάρων του γαστρεντερικού σωλήνα και να απορροφηθούν από τον αυλό στο αίμα ή τη λέμφο. Η διαδικασία της πέψης αποικοδομεί αυτά τα μακρομόρια σε μικρότερα απορροφήσιμα θρεπτικά μόρια και λαμβάνει χώρα στον αυλό του γαστρεντερικού σωλήνα από τα πεπτικά ένζυμα που εκκρίνονται από τους σιελογόνους αδένες, το στόμαχο και το πάγκρεας. Η διαδικασία της πέψης αρχίζει στο στόμα και συνεχίζεται στο στόμαχο και στο λεπτό έντερο. Το λεπτό έντερο είναι η περιοχή όπου ολοκληρώνεται η πέψη και διεξάγεται η περισσότερη απορρόφηση. Οι πολύπλοκοι υδατάνθρακες όπως το άμυλο που προέρχεται από φυτικές τροφές και το γλυκογόνο που προέρχεται από ζωικές τροφές αποικοδομούνται σε απλά σάκχαρα ή μονοσακχαρίτες όπως η γλυκόζη. Η κυτταρίνη, άλλος ένας διατροφικός φυτικός πολυσακχαρίτης δεν μπορεί να αποικοδομηθεί από τα πεπτικά ένζυμα που εκκρίνονται από τον άνθρωπο και έτσι αποτελεί το κύριο άπεπτο υλικό ή τις άπεπτες ίνες της διατροφής μας. Εκτός των πολυσακχαριτών, η διατροφή περιέχει και δισακχαρίτες όπως η σακχαρόζη (η κοινή ζάχαρη που αποτελείται από ένα μόριο γλυκόζης και ένα μόριο φρουκτόζης), και η λακτόζη (το σάκχαρο του γάλακτος που αποτελείται από ένα μόριο γλυκόζης και ένα μόριο γαλακτόζης). Όπως και οι πολυσακχαρίτες, και αυτοί οι δισακχαρίτες διασπούνται από τα πεπτικά ένζυμα και μετατρέπονται στους επιμέρους μονοσακχαρίτες τους που μπορούν εύκολα να απορροφηθούν (Σχήμα 6). Σχήμα 6. Η διαδικασία πέψης των μακροθρεπτικών συστατικών: υδατανθράκων, πρωτεϊνών και λιπών. Οι πρωτεΐνες αποικοδομούνται σε μικρά πεπτίδια και αμινοξέα τα οποία είναι απορροφήσιμες μονάδες πρωτεΐνης. Τα λίπη είναι η τρίτη κατηγορία των συστατικών των τροφών. Το περισσότερο διατροφικό λίπος είναι υπό τη μορφή τριακυλογλυκερόλων ή τριγλυκεριδίων (εστέρες γλυκερόλης με λιπαρά οξέα), τα οποία είναι ουδέτερα λίπη και αποτελούνται από ένα 13
μόριο γλυκερόλης συνδεδεμένη με εστερικούς δεσμούς με τρία μόρια λιπαρού οξέος. Κατά τη πέψη, τα τριγλυκερίδια υδρολύονται σε δύο μόρια λιπαρού οξέος και ένα μόριο μονογλυκεριδίου (ή μονοακυλογλυκερόλης). Αυτά τα τελικά προϊόντα της πέψης του λίπους των τροφών είναι οι απορροφήσιμες μονάδες λίπους (Σχήμα 6). 4. Απορρόφηση: Μεταφορά των μικροθρεπτικών συστατικών στο αίμα και τη λέμφο Η πέψη ολοκληρώνεται και η περισσότερη απορρόφηση των μικροθρεπτικών συστατικών (μονοσακχαρίτες, μικρά πεπτίδια, αμινοξέα, λιπαρά οξέα και μονογλυκερίδια) καθώς επίσης του νερού, των ηλεκτρολυτών και των βιταμινών από τον αυλό του γαστρεντερικού σωλήνα στο αίμα και τη λέμφο διεξάγεται στο λεπτό έντερο. Οι μεμβράνες των επιθηλιακών εντερικών κυττάρων περιέχουν έναν αριθμό εξειδικευμένων συστημάτων μεταφοράς διατροφικών συστατικών. Μερικά από αυτά τα συστήματα μεταφοράς επιτελούν ενεργή μεταφορά με την υδρόλυση του ATP για παραγωγή ενέργειας. Άλλα συστήματα μεταφοράς επιτελούν παθητική ή διευκολυνόμενη μεταφορά. Ο ρυθμός της μεταφοράς των συστατικών με παθητική ή διευκολυνόμενη μεταφορά εξαρτάται από το μέγεθος των μορίων και από τη διαλυτότητα των λιπιδίων της κυτταρικής μεμβράνης. Ρύθμιση της λειτουργίας του γαστρεντερικού συστήματος Η ρύθμιση της λειτουργίας του γαστρεντερικού συστήματος είναι πολύπλοκη και συνεργιακή. Ενώ σχετικά ελάχιστοι μηχανισμοί ρυθμίζουν τις διαδικασίες της πέψης και της απορρόφησης, η κινητικότητα του γαστρεντερικού σωλήνα (ή πεπτική κινητικότητα) και η έκκριση υπόκεινται σε προσεκτικό νευρικό και ορμονικό έλεγχο. Αυτές οι διαδικασίες, της κινητικότητας και της έκκρισης του γαστρεντερικού σωλήνα ρυθμίζονται από την διέγερση αισθητήριων νευρικών κυττάρων τα οποία εκκινούν μια σειρά αλυσιδωτών πορειών που οδηγούν σε συγκεκριμένες αποκρίσεις των λείων μυϊκών ινών και των κυττάρων των εξωκρινών αδένων. Πολλά από τα ερεθίσματα που διεγείρουν τις ρυθμιστικές πορείες εντοπίζονται στον αυλό του γαστρεντερικού σωλήνα. Τα σημαντικότερα ερεθίσματα είναι τα προϊόντα της πέψης, το υδροχλωρικό οξύ (HCl) που εκκρίνεται από το στόμαχο και η διόγκωση του γαστρεντερικού σωλήνα. Όμως, οι αποκρίσεις του γαστρεντερικού συστήματος δεν περιορίζονται μόνο στα ερεθίσματα του γαστρεντερικού σωλήνα, διότι η διέγερση πολλών άλλων περιοχών του σώματος μπορούν να ενεργοποιήσουν τις αποκρίσεις του γαστρεντερικού συστήματος. Για παράδειγμα, η όψη και η όσφρηση της τροφής διεγείρουν την έκκριση από τους σιελογόνους αδένες, το στόμαχο και το πάγκρεας. Συγκεκριμένα, τρεις παράγοντες εμπλέκονται στη ρύθμιση της λειτουργίας του πεπτικού συστήματος: 1. Η αυτόνομη λειτουργία των λείων μυϊκών ινών του γαστρεντερικού σωλήνα 2. Ο νευρικός έλεγχος του γαστρεντερικού σωλήνα που εξαρτάται από: (α) Τα ενδογενή νευρικά πλέγματα (ή εντερικό νευρικό σύστημα) που διακρίνονται στο: (i) εξωτερικό ή μυεντερικό νευρικό πλέγμα ή πλέγμα του Auerbach που βρίσκεται μεταξύ της επιμήκους και κυκλοτερούς μυϊκής, και (ii)το εσωτερικό ή υποβεννογόνιο πλέγμα ή πλέγμα του Meissner και βρίσκεται στον υποβλεννογόνιο χιτώνα (β) Τα εξωτερικά νεύρα 3. Οι γαστρεντερικές ορμόνες 14
1. Η αυτόνομη λειτουργία των λείων μυϊκών ινών του γαστρεντερικού συστήματος Οι λείες μυϊκές ίνες του γαστρεντερικού σωλήνα λειτουργούν ως βηματοθέτες οι οποίες δεν έχουν σταθερό δυναμικό ηρεμίας της μεμβράνης αλλά εμφανίζουν ρυθμικές, αυθόρμητες διαφοροποιήσεις στο μεμβρανικό δυναμικό. Αυτή η διακύμανση του μεμβρανικού δυναμικού ηρεμίας δύναται να επιδράσει σημαντικά στον έλεγχο της κινητικής δραστηριότητας του γαστρεντερικού σωλήνα. Αυτός ο κύριος τύπος της αυτο-επαγόμενης ηλεκτρικής δραστηριότητας ονομάζεται βασικός ηλεκτρικός ρυθμός (BER) του πεπτικού συστήματος ή δυναμικό βηματοθέτη. Έτσι η ηλεκτρική δραστηριότητα τείνει να διαμορφώνεται σε δύο βασικούς τύπους ηλεκτρικών κυμάτων: (α) βραδέα κύματα, και (β) οξυκόρυφα κύματα που απεικονίζονται στο Σχήμα 7. Σχήμα 7. Δυναμικά μεμβράνης σε λεία μυϊκή ίνα εντέρου. Σημειώνονται τα βραδέα κύματα, οξυκόρυφα δυναμικά, πλήρης εκπόλωση, και υπερπόλωση, υπό διαφορετικές φυσιολογικές συνθήκες του εντέρου. (α) Τα βραδέα κύματα δεν είναι δυναμικά ενέργειας και δεν επάγουν άμεσα μυϊκές συστολές. Αντίθετα πρόκειται για ταλαντούμενες αυξομειώσεις του δυναμικού ηρεμίας της μεμβράνης των λείων μυϊκών κυττάρων που φέρουν τη μεμβράνη κοντά ή μακριά από τo δυναμικό πυροδότησης (ουδός). Αυτές οι ρυθμικές βραδείς ταλαντώσεις φαίνεται ότι οφείλονται στις αυξομειώσεις του ρυθμού με τον οποίο η αντλία νατρίου μεταφέρει ιόντα Na + έξω από τα λεία μυϊκά κύτταραβηματοθέτες. Ο ρυθμός εμφάνισης των βραδέων κυμάτων μπορεί να αρχίζει από 3 ανά λεπτό για το στόμαχο και να φθάνει τα 12 ανά λεπτό στο λεπτό έντερο. (β) Τα οξυκόρυφα κύματα είναι πραγματικά δυναμικά ενέργειας (Σχήμα 7). Εμφανίζονται αυτόματα όταν το δυναμικό ηρεμίας της μεμβράνης των λείων μυϊκών ινών γίνεται περισσότερο θετικό από - 40 millivolts (το φυσιολογικό δυναμικό ηρεμίας της μεμβράνης είναι μεταξύ -50 και -60 mv). Έτσι όπως παρατηρείται στο Σχήμα 7, κάθε φορά που οι κορυφές των βραδέων κυμάτων ανεβαίνουν προσωρινά πάνω από -40 mv (δηλαδή γίνονται λιγότερο αρνητικές από -40 mv) εκπόλωση - εμφανίζονται πάνω τους οξυκόρυφα δυναμικά. Και όσο υψηλότερα ανεβαίνει το δυναμικό του βραδέος κύματος, τόσο μεγαλώνει η συχνότητα των οξυκόρυφων δυναμικών, η οποία συνήθως κυμαίνεται από 1 ως 10 οξυκόρυφων διεγέρσεων/sec. Εκτός από τα βραδέα κύματα και τα οξυκόρυφα δυναμικά, τα επίπεδα τάσης του δυναμικού ηρεμίας της μεμβράνης μπορούν επίσης να μεταβάλλονται. Υπό φυσιολογικές συνθήκες, η μέση τιμή του δυναμικού ηρεμίας της μεμβράνης είναι περίπου -56 mv, αλλά πολλαπλοί παράγοντες μπορούν να μεταβάλλουν αυτό το επίπεδο τάσης, όπως: (α) διάταση του μυός, (β) διέγερση με τα 15
παρασυμπαθητικά νεύρα, τα οποία εκκρίνουν ακετυλοχολίνη στις απολήξεις τους, και (γ) διέγερση με τα συμπαθητικά νεύρα, τα οποία εκκρίνουν νορεπινεφρίνη (νοραδρεναλίνη) στις απολήξεις τους. Επομένως το αν η τάση φθάσει το δυναμικό πυροδότησης εξαρτάται από μηχανικούς και νευρικούς παράγοντες οι οποίοι επηρεάζουν το δυναμικό ηρεμίας ή το σημείο έναρξης γύρω από το οποίο παρατηρούνται ταλαντώσεις του βραδέος κύματος. Αν το σημείο έναρξης είναι κοντά στο επίπεδο του δυναμικού πυροδότησης (επίπεδο ουδού), όπως συμβαίνει με την παρουσία τροφής στον πεπτικό σωλήνα, η εκπόλωση του βραδέος κύματος φθάνει το δυναμικό πυροδότησης με αποτέλεσμα να αυξάνεται η συχνότητα του δυναμικού ενέργειας και επομένως η επακόλουθη μυϊκή συστολή. Αντίθετα, αν το σημείο έναρξης είναι μακριά από το επίπεδο του δυναμικού πυροδότησης, όπως όταν δεν υπάρχει τροφή στον πεπτικό σωλήνα, η πιθανότητα της τάσης να φθάσει το δυναμικό πυροδότησης είναι ελάχιστη με αποτέλεσμα να μειώνεται η συχνότητα του δυναμικού ενέργειας και επομένως η επακόλουθη μυϊκή συστολή. Όπως και στον καρδιακό μυ, στρώματα λείων μυϊκών κυττάρων (ινών) συνδέονται με χασμοσυνδέσμους, οι οποίοι χρησιμεύουν ως σημεία χαμηλής ηλεκτρικής αντίστασης έτσι ώστε η ηλεκτρική δραστηριότητα που αρχίζει σε ένα λείο μυϊκό κύτταρο-βηματοθέτη του γαστρεντερικού σωλήνα μπορεί να εξαπλωθεί (μεταβιβασθεί) στις γειτονικές (παρακείμενες) λείες μυϊκές ίνες. Αν η τάση φθάσει το δυναμικό πυροδότησης και διεγερθεί ένα δυναμικό ενέργειας, τότε όλο το μυϊκό στρώμα συμπεριφέρεται ως ένα λειτουργικό συγκύτιο και ενεργοποιείται και συστέλλεται σαν μια μονάδα. Αν η τάση δεν φθάσει το δυναμικό πυροδότησης, η ταλαντούμενη ηλεκτρική δραστηριότητα συνεχίζεται κατά μήκος του μυ χωρίς επακόλουθη συστολή. Ο ρυθμός της πεπτικής δραστηριότητας, όπως ο περισταλτισμός στο στόμαχο, ο μερισμός στο λεπτό έντερο και οι κολικοκυψέλες στο παχύ έντερο, εξαρτάται από τον ενυπάρχων (σύμφυτο) ρυθμό που καθιερώθηκε από τα κύτταρα-βηματοθέτες. Η ένταση των μυϊκών συστολών εξαρτάται από τον αριθμό των δυναμικών ενέργειας που λαμβάνουν χώρα όταν το δυναμικό των βραδέων κυμάτων φθάνει στο δυναμικό πυροδότησης, το οποίο με τη σειρά του εξαρτάται από το πόσο διάστημα διατηρείται αυτό το επίπεδο ουδού. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των δυναμικών ενέργειας, τόσο μεγαλύτερη είναι η είσοδος ιόντων ασβεστίου στο εσωτερικό της λείας μυϊκής ίνας, που επιδρούν με τη μεσολάβηση του ρυθμιστικού μηχανισμού της καλμοδουλίνης, και η έλξη και διασταύρωση των ινιδίων μυοσίνης και ακτίνης που προκαλούν την ισχυρή συστολή των μυών. Επομένως το επίπεδο της συστολής μπορεί να κυμαίνεται από ένα χαμηλό τόνο σε μια δυναμική ανάμιξη και προωθητική κίνηση, απλά με τη διακύμανση των ιόντων ασβεστίου. 2. Ο νευρικός έλεγχος του γαστρεντερικού σωλήνα Ο νευρικός έλεγχος είναι ο δεύτερος παράγοντας που εμπλέκεται στη ρύθμιση της λειτουργίας του γαστρεντερικού σωλήνα (Σχήμα 8), και εξαρτάται από: (α) Τα ενδογενή νευρικά πλέγματα (ή εντερικό νευρικό σύστημα), και (β) Τα εξωτερικά νεύρα (α) Ενδογενή νευρικά πλέγματα ή Αυτοτελές εντερικό νευρικό σύστημα Τα ενδογενή νευρικά πλέγματα παίζουν σημαντικό ρόλο στο νευρικό έλεγχο της λειτουργίας του γαστρεντερικού σωλήνα. Ένα νευρικό πλέγμα είναι ένα δίκτυο νευρικών κυττάρων. Δυο κύρια δίκτυα νευρικών ινών σχηματίζουν τα πλέγματα του γαστρεντερικού σωλήνα: (i) τo εξωτερικό ή μυεντερικό νευρικό πλέγμα ή πλέγμα του Auerbach που βρίσκεται μεταξύ της επιμήκους και κυκλοτερούς μυϊκής, και (ii) το εσωτερικό ή υποβεννογόνιο πλέγμα ή πλέγμα του Meissner και βρίσκεται στον υποβλεννογόνιο χιτώνα. 16
Σχήμα 8. Ο νευρικός έλεγχος του γαστρεντερικού σωλήνα. Ο νευρικός έλεγχος του γαστρεντερικού τοιχώματος: τα ενδογενή νευρικά πλέγματα (ή εντερικό νευρικό σύστημα) - το εξωτερικό ή μυεντερικό νευρικό πλέγμα ή πλέγμα του Auerbach και το εσωτερικό ή υποβλεννογόνιο πλέγμα ή πλέγμα του Meissner και ο εξωγενής έλεγχος αυτών των εσωτερικών νευρικών πλεγμάτων από τα εξωτερικά νεύρα το συμπαθητικό και το παρασυμπαθητικό νευρικό σύστημα, καθώς επίσης και οι αισθητικές νευρικές ίνες, που φέρονται από το επιθήλιο και το εντερικό τοίχωμα προς τα εντερικά πλέγματα, και από εκεί προς τα προσπονδυλικά γάγγλια, νωτιαίο μυελό και εγκεφαλικό στέλεχος. Αυτά τα δύο πλέγματα είναι γνωστά ως εσωτερικά νευρικά πλέγματα διότι εντοπίζονται εντελώς μέσα στο τοίχωμα του γαστρεντερικού σωλήνα και βρίσκονται κατά μήκος του γαστρεντερικού σωλήνα από τον οισοφάγο ως τον πρωκτό. Έτσι, σε αντίθεση με άλλα συστήματα οργάνων, ο γαστρεντερικός σωλήνας έχει το δικό του ενδοτοιχωματικό νευρικό σύστημα, το οποίο περιέχει τόσα νεύρα (περίπου 100.000.000) όσα και ο νωτιαίος μυελός και παρέχει στο πεπτικό σύστημα ένα σημαντικό βαθμό αυτο-ρύθμισης. Τα δύο αυτά πλέγματα μαζί συχνά ονομάζονται ως εντερικό νευρικό σύστημα το οποίο είναι αυτοτελές νευρικό σύστημα. Οι νευρικές διασυνδέσεις εντός και μεταξύ αυτών των δύο νευρικών πλεγμάτων απεικονίζονται στο Σχήμα 8. Τα ενδογενή νευρικά πλέγματα επηρεάζουν άμεσα, μέσου της νεύρωσης των λείων μυϊκών ινών, των εξωκρινών και ενδοκρινών κυττάρων, όλες τις δραστηριότητες του γαστρεντερικού σωλήνα, όπως την έκκριση των πεπτικών χυμών και των γαστρεντερικών ορμονών, και είναι υπεύθυνα για τον συναρμονισμό της τοπικής δραστηριότητας του γαστρεντερικού σωλήνα. Συγκεκριμένα, το μυεντερικό νευρικό πλέγμα ελέγχει κυρίως τις κινήσεις, το δε υποβλεννογόνιο πλέγμα ελέγχει κυρίως την έκκριση και τοπική αιμάτωση. Τα ενδογενή νευρικά πλέγματα επηρεάζονται από εξωτερικά νεύρα. (β) Εξωτερικά νεύρα Τα εξωτερικά νεύρα είναι νευρικές ίνες οι οποίες προέρχονται έξω από το γαστρεντερικό σωλήνα και νευρώνουν τα διάφορα πεπτικά όργανα, όπως νευρικές ίνες από τα δύο μέρη του αυτόνομου νευρικού συστήματος το συμπαθητικό και το παρασυμπαθητικό νευρικό σύστημα. Οι συμπαθητικές και οι παρασυμπαθητικές νευρικές ίνες συνδέονται και με τα δύο ενδογενή 17
πλέγματα, το μυεντερικό και το υποβλεννογόνιο (Σχήμα 8). Μολονότι το εντερικό νευρικό σύστημα μπορεί να λειτουργεί αυτοτελώς, ανεξάρτητα από την εξωγενή νεύρωση, η διέγερση τόσο του παρασυμπαθητικού όσο και του συμπαθητικού μπορεί να ενεργοποιεί ή και να αναστέλλει τις λειτουργίες του γαστρεντερικού σωλήνα, όπως συζητείται παρακάτω. Επίσης, όπως φαίνεται στο Σχήμα 8, υπάρχουν αισθητικές νευρικές απολήξεις, οι οποίες αρχίζουν από το επιθήλιο του γαστρεντερικού σωλήνα ή το εντερικό τοίχωμα, και στη συνέχεια φέρονται ως κεντρομόλες ίνες προς αμφότερα τα πλέγματα του συστήματος, καθώς επίσης και προς τα προσπονδυλιακά γάγγλια του συμπαθητικού νευρικού συστήματος. Μερικές από αυτές τις ίνες φέρονται με τα συμπαθητικά νεύρα προς το νωτιαίο μυελό, ενώ άλλες φέρονται με τα πνευμονογαστρικά νεύρα στο εγκεφαλικό στέλεχος. Μ αυτά τα αισθητήρια νεύρα επιτελούνται τοπικά αντανακλαστικά στο ίδιο τοίχωμα του γαστρεντερικού σωλήνα, καθώς και αντανακλαστικά, με κέντρα που βρίσκονται είτε στα προσπονδυλιακά γάγγλια, είτε ακόμη και μέσα στο κεντρικό νευρικό σύστημα (βλέπε παρακάτω). Οι νευρικές ίνες του αυτόνομου νευρικού συστήματος επηρεάζουν την κινητικότητα και την έκκριση του γαστρεντερικού σωλήνα είτε με την τροποποίηση της δραστηριότητας των ενδογενών πλεγμάτων του γαστρεντερικού σωλήνα και τη μεταβολή των επιπέδων έκκρισης των γαστρεντερικών ορμονών, ή, σε μερικές περιπτώσεις, δρώντας άμεσα στις λείες μυϊκές ίνες και στους αδένες. Γενικά οι συμπαθητικές και οι παρασυμπαθητικές νευρικές ίνες που νευρώνουν έναν ιστό ασκούν αντίθετες δράσεις στο συγκεκριμένο ιστό. Οι συμπαθητικές ίνες του γαστρεντερικού σωλήνα εκφύονται από το νωτιαίο μυελό μεταξύ των νευροτομίων Θ-5 και Ο-2. Το συμπαθητικό σύστημα το οποίο επικρατεί σε καταστάσεις μάχης-ήφυγής, τείνει να αναστείλει ή να επιβραδύνει τη μυϊκή συστολή και την έκκριση του γαστρεντερικού σωλήνα (Πίνακας 2). Αυτή η δράση είναι κατάλληλη δεδομένου ότι οι πεπτικές διαδικασίες δεν είναι υψηλής προτεραιότητας όταν το σώμα βρίσκεται σε μια κατάσταση ανάγκης ή κινδύνου από το εξωτερικό περιβάλλον. Οι επιδράσεις του συμπαθητικού συστήματος στο γαστρεντερικό σωλήνα ασκούνται με δύο διαφορετικούς τρόπους: (α) σε μικρό βαθμό, με άμεση ανασταλτική επίδραση της νορεπινεφρίνης (νοραδρεναλίνης) στις λείες μυϊκές ίνες (εκτός από την υποβλεννογόνιο μυϊκή στιβάδα την οποία διεγείρει), και (β) σε μεγάλο βαθμό, με ανασταλτική επίδραση της νορεπινεφρίνης (νοραδρεναλίνης) στη δραστηριότητα των νευράδων του εντερικού συστήματος. Έτσι, ισχυρή διέγερση του συμπαθητικού νευρικού συστήματος μπορεί να ανακόψει τελείως τη διακίνηση της τροφής στο γαστρεντερικό σωλήνα. Οι παρασυμπαθητικές νευρικές ίνες παρέχονται σχεδόν εξ ολοκλήρου από τα πνευμονογαστρικά νεύρα, εκτός από μερικές παρασυμπαθητικές νευρικές ίνες προς το στόμα και τη περιοχή του φάρυγγα (βλέπε παρακάτω). Σε αντίθεση με το συμπαθητικό, το παρασυμπαθητικό νευρικό σύστημα επικρατεί σε καταστάσεις ηρεμίας και χαλάρωσης, όπου γενικές δραστηριότητες συντήρησης όπως η πέψη μπορεί να διεξαχθεί βέλτιστα. Έτσι, οι παρασυμπαθητικές νευρικές ίνες που νευρώνουν τον γαστρεντερικό σωλήνα αυξάνουν τη κινητικότητα των λείων μυϊκών ινών και προάγουν την έκκριση των πεπτικών ενζύμων και των ορμονών (Πίνακας 2). Οι συμπαθητικές και παρασυμπαθητικές προγαγγλιακές νευρικές ίνες εκκρίνουν τον ίδιο νευροδιαβιβαστή, ακετυλοχολίνη (Ach), αλλά οι μεταγαγγλιακές απολήξεις αυτών των δύο συστημάτων εκκρίνουν διαφορετικούς νευροδιαβιβαστές με αποτέλεσμα να έχουν διαφορετικές επιδράσεις στα εκτελεστικά όργανα. Οι παρασυμπαθητικές μεταγαγγλιακές νευρικές ίνες εκκρίνουν ακετυλοχολίνη και μαζί με όλες τις προγαγγλιακές νευρικές ίνες του αυτόνομου νευρικού συστήματος ονομάζονται χολινεργικές ίνες. Οι περισσότερες συμπαθητικές μεταγαγγλιακές νευρικές ίνες ονομάζονται αδρενεργικές ίνες διότι εκκρίνουν νορεπινεφρίνη (νοραδρεναλίνη). Επιπλέον, το αυτόνομο νευρικό σύστημα που παρέχει το γαστρεντερικό σωλήνα μπορεί να ενεργοποιηθεί και να τροποποιήσει μόνον την πεπτική δραστηριότητα. Ένας από τους κύριους ρόλους της ειδικής ενεργοποίησης των εξωτερικών νεύρων είναι ο συναρμονισμός της δραστηριότητας των διαφορετικών περιοχών του γαστρεντερικού σωλήνα. Για παράδειγμα, η διαδικασία της μάσησης αυξάνει ανακλαστικά όχι μόνον την έκκριση των σιελογόνων αδένων αλλά επίσης και την έκκριση του στομάχου, παγκρέατος και ήπατος μέσου του πνευμονογαστρικού νεύρου ως απόκριση στην παρουσία της τροφής. Ένας άλλος ρόλος της ειδικής ενεργοποίησης της εξωτερικής νεύρωσης είναι η παροχή μιας οδού με την οποία παράγοντες έξω από το πεπτικό σύστημα μπορούν να επηρεάσουν την πέψη, για παράδειγμα, με την αύξηση της έκκρισης των πεπτικών χυμών με τη διέγερση από το πνευμονογαστρικό νεύρο που λαμβάνει χώρα ως απόκριση στην παρουσία της τροφής ή στην όσφρηση τροφής. 18
Πίνακας 2. Οι επιδράσεις του αυτόνομου νευρικού συστήματος σε διάφορα όργανα του γαστρεντερικού σωλήνα Όργανο του Γαστρεντερικού σωλήνα Επιδράσεις του συμπαθητικού νευρικού συστήματος Επιδράσεις του παρασυμπαθητικού νευρικού συστήματος (Αδρενεργικές ίνες) (Χολινεργικές ίνες) Σιελογόνοι αδένες Διέγερση έκκρισης μικρού όγκου παχύρρευστης βλέννας και έκκριση νερού και καλίου Διέγερση έκκρισης μεγάλου όγκου υδαρούς σιέλου πλούσιου σε ένζυμα Στόμαχος Κινητικότητα Ελάττωση Αύξηση και τόνος Σφιγκτήρες Χάλαση (συνήθως) Έκκριση Αναστολή (;) Διέγερση Έντερο Αυλός Σφιγκτήρες Ελάττωση περισταλτισμού και τόνου (Ελάττωση κινητικότητας) Αύξηση τόνου (συνήθως) (Αύξηση συστολής παρεμποδίζοντας την προώθηση του περιεχομένου) Αύξηση περισταλτισμού και τόνου (Αύξηση κινητικότητας) Χάλαση (συνήθως) (Ελάττωση συστολής επιτρέποντας την προώθηση του περιεχομένου) Έκκριση Αναστολή (;) Διέγερση Ήπαρ Απόδοση γλυκόζης (Γλυκογονόλυση) Ελαφρά σύνθεση γλυκογόνου (Γλυκογονοσύνθεση) Χοληδόχος κύστη και χοληδόχοι πόροι Χάλαση Συστολή Πάγκρεας Αναστολή της εξωκρινούς έκκρισης Διέγερση της εξωκρινούς έκκρισης (σημαντική στην πέψη) 3. Οι Γαστρεντερικές Ορμόνες Ο τρίτος παράγοντας που εμπλέκεται στη ρύθμιση της λειτουργίας του γαστρεντερικού σωλήνα είναι οι γαστρεντερικές ορμόνες. Τέσσερις γαστρεντερικές ορμόνες είναι σημαντικές στη ρύθμιση της κινητικότητας και της έκκρισης του γαστρεντερικού σωλήνα: γαστρίνη, χοληκυστοκινίνη (CCK), εκκριματίνη, και γαστρικό ανασταλτικό πεπτίδιο (GIP) (Πίνακας 3). Όλες αυτές οι γαστρεντερικές ορμόνες είναι πολυπεπτιδικές ορμόνες οι οποίες εκκρίνονται από τέσσερις διαφορετικούς τύπους εκκριτικών κυττάρων που βρίσκονται στο επιθήλιο διαφορετικών περιοχών του γαστρεντερικού σωλήνα. Συγκεκριμένα, η γαστρίνη εκκρίνεται από τα εκκριτικά κύτταρα (κύτταρα G) των πυλωρικών αδένων του στομάχου, η χοληκυστοκινίνη (CCK) από το βλεννογόνο του δωδεκαδάκτυλου και της άνω μοίρας της νήστιδας όταν η τροφή εισέρχεται στο λεπτό έντερο και η εκκριματίνη από τον ίδιο βλεννογόνο του δωδεκαδάκτυλου και της άνω μοίρας της νήστιδας όταν τροφή με υψηλού βαθμού οξύτητα εισέρχεται στο λεπτό έντερο, ενώ το γαστρικό ανασταλτικό πεπτίδιο (GIP) εκκρίνεται από το βλεννογόνο του δωδεκαδάκτυλου (Πίνακας 3). Εκτός από τις κλασσικές γαστρεντερικές ορμόνες που περιγράφονται στον Πίνακα 3, έρευνες προσδιόρισαν με ανοσοιστοχημεία και ραδιοανοσοπροσδιορισμό ότι συγκεκριμένα κύτταρα του γαστρεντερικού σωλήνα παράγουν επίσης αγγελιοφόρα πεπτίδια, τα οποία έχουν συγκεκριμένα κύτταρα-στόχους και μπορεί να παίζουν σημαντικό ρόλο στη λειτουργία του γαστρεντερικού συστήματος. Αυτά τα γαστρεντερικά αγγελιοφόρα πεπτίδια φαίνεται ότι έχουν ενδοκρινική, παρακρινική και νευρική προέλευση. Ενδοκρινικά γαστρεντερικά αγγελιοφόρα πεπτίδια είναι αυτά τα οποία εκκρίνονται από τα κύτταρα του βλεννογόνου του γαστρεντερικού σωλήνα και φθάνουν τα κύτταρα-στόχους μέσου της συστημικής κυκλοφορίας. Εκτός από τις γαστρεντερικές ορμόνες (Πίνακας 3), ένα ενδοκρινές γαστρεντερικό αγγελιοφόρο πεπτίδιο που εκκρίνεται από επιθηλιακά κύτταρα του βλεννογόνου του άνω λεπτού εντέρου (δωδεκαδάκτυλο) είναι η μοτιλίνη, η οποία θεωρείται υποψήφια ορμόνη. Η 19
μοτιλίνη διεγείρει τη συσταλτική δραστηριότητα που αρχίζει στο στόμαχο και μεταδίδεται ως το άκρο του λεπτού εντέρου σε επαναλαμβανόμενους κύκλους των δύο ωρών. Αυτός ο τύπος της μυϊκής δραστηριότητας χρησιμεύει στον καθαρισμό του εντέρου από υπόλοιπο τροφής. Παρακρινικά γαστρεντερικά αγγελιοφόρα πεπτίδια εκκρίνονται από κύτταρα και διαχέονται διαμέσου των εξωκυττάριων χώρων ή μεταφέρονται με τη συστημική κυκλοφορία στα κύτταραστόχους. Η σωματοστατίνη, ένα πεπτίδιο που εντοπίζεται στο τοίχωμα του στομάχου και του λεπτού εντέρου έχει παρακρινική προέλευση. Η σωματοστατίνη αναστέλλει την έκκριση του οξέος από το στόμαχο, την κινητικότητα του στομάχου και του εντέρου και την έκκριση των ενζύμων και των διτανθρακικών ιόντων από το πάγκρεας. Νευρικά γαστρεντερικά αγγελιοφόρα πεπτίδια (ή νευροκρινικά) εκκρίνονται από τις νευρικές απολήξεις των ενδογενών νευρικών πλεγμάτων του γαστρεντερικού σωλήνα και φθάνουν στα κύτταρα-στόχους με διάχυση διαμέσου των συναπτικών συνδέσμων. Ένα από αυτά τα πεπτίδια είναι το αγγειοδραστικό εντερικό πολυπεπτίδιο (VIP), που εντοπίζεται στο τοίχωμα του στομάχου και του λεπτού εντέρου. Το VIP φαίνεται να διεγείρει την έκκριση αλάτων και νερού και να αναστέλλει την έκκριση του οξέος από το στόμαχο και την κινητικότητα του στομάχου και του εντέρου. Άλλα νευροκρινικά πεπτίδια συμπεριλαμβάνουν την ουσία P, την εγκεφαλίνη και τη βομβεσίνη. Η ουσία P που εντοπίζεται από το στόμαχο ως το παχύ έντερο και διεγείρει τη συστολή των λείων μυϊκών ινών του γαστρεντερικού σωλήνα, ενώ η εγκεφαλίνη αναστέλλει την κινητικότητα. Η βομβεσίνη είναι ισχυρός διεγέρτης της έκκρισης οξέος από το στόμαχο. Αυτά είναι μερικά από τα πεπτίδια που φαίνεται να επηρεάζουν τη λειτουργία του γαστρεντερικού συστήματος. Να σημειωθεί ότι τα παραπάνω πεπτίδια εντοπίζονται και σε άλλους ιστούς όπως ο εγκέφαλος και επομένως πιθανά επηρεάζουν και άλλες φυσιολογικές λειτουργίες. Τα ενδοκρινικά, παρακρινικά και νευροκρινικά γαστρεντερικά αγγελιοφόρα πεπτίδια εκκρίνονται μαζί κατά την πέψη της τροφής και δρουν συνήθως συνεργειακά μεταξύ τους καθώς επίσης και με την ακετυλοχολίνη που απελευθερώνεται από τις παρασυμπαθητικές προ- και μετα-γαγγλιακές νευρικές ίνες, και με τη νορεπινεφρίνη (νοραδρεναλίνη) που απελευθερώνεται από τις συμπαθητικές μεταγαγγλιακές νευρικές ίνες του γαστρεντερικού σωλήνα. Κατ ακολουθία, η γαστρεντερική λειτουργία αντανακλά τη συνεργασία πολυάριθμων ενδοκρινών, παρακρινικών και νευρικών παραγόντων. 20