胃肠道的运动、营养物质的消化与吸收以及胃肠道疾病

在消化和吸收的过程中，胃肠道（GIT）会咀嚼食物并将其与唾液混合（这一过程称为咀嚼），然后吞咽食物，并将其在体内移动。

食物通过食道和胃（消化开始的地方），然后进入小肠（在那里被消化和吸收）。离开小肠后，食物会进入大肠，在那里继续被消化并最终通过直肠排出体外。食物必须通过这些部位的肌肉运动（即蠕动）从一端移动到另一端。在胃肠道中，“肠道蠕动”指的是肌肉的收缩和伸展。这些收缩是同步进行的，被称为“蠕动”。消化道的作用是使食物能够移动，同时吸收营养物质。通过测量肠道各部位的收缩情况，我们可以了解正常的收缩模式。不同类型的食物会引起不同类型的肠道收缩。在某些类型的收缩过程中，食物会向前移动，并在此过程中被充分混合和研磨。胃肠道主要包括四个部分：食道、胃、小肠和大肠。特殊的肌肉结构（称为括约肌）将它们分隔开来，并控制食物在这些部位之间的移动。由于胃肠道的每个部分承担不同的消化功能，因此它们的蠕动方式和感觉也各不相同。

口腔

咀嚼、将唾液与食物混合以及吞咽是消化过程的开始。在口腔中，食物被挑选、研磨并开始初步消化。"Mastication"（咀嚼）指的是食物被磨碎的过程。唾液中的淀粉酶这种酶有助于淀粉的半消化过程，它还能润滑食物并启动化学消化。随后，这些被咀嚼的食物颗粒会聚集成球状物，称为“食团”。

咽部和食道

除了通过吞咽进入胃部外，食物还会经过口腔后通过食道进入胃。食道本身并不参与消化过程；消化作用主要由唾液完成。食道壁的平滑肌在蠕动过程中会收缩和放松。蠕动作用发生在食物从口腔移动到直肠的过程中。

胃

每餐摄入的食物会暂时储存在胃中。在胃的下方，会发生许多强烈的收缩运动，这些运动逐渐分解食物中的固体颗粒。当小颗粒的食物被分解后，营养物质的吸收便在小肠内开始。不同类型的食物以不同的速度通过胃；例如，脂肪的消化时间比其他类型的食物要长得多。与食物不同，饮料在胃中的处理方式不同，它们会直接进入小肠，无需被分解成更小的部分。大约在标准餐食后两小时，大部分食物已经离开了胃。正是在食物在胃中被消化的过程中，消化液（如盐酸）和消化酶（如胃蛋白酶原）会被释放出来。胃蛋白酶原在盐酸的作用下会转化为活性胃蛋白酶。这种混合物被称为“食糜”。

小肠

食物在通过胃部后，会以受控的方式进入小肠。小肠的肌肉收缩是不规律的，其强度和类型各不相同；这些收缩的类型取决于食物中含有的营养成分。一顿中等大小的餐食会引发持续数小时的收缩，使食物在消化道内不断混合和移动。通常，这些收缩会一直持续到大部分食物残渣被小肠吸收完毕。不同类型的食物通过小肠所需的时间各不相同——富含脂肪的食物通过小肠的速度比富含纤维的食物慢。当大部分食物被小肠吸收后，胃部的收缩方式也会发生变化。在禁食期间，尤其是在夜间，肠道会每隔90分钟经历一次强烈的收缩。这种收缩作用就像肠道的“清洁工”，能够清除来自上段肠道的所有残留物。成人的小肠平均长度约为7米（22英尺）。小肠总共可以分为大约三个部分。

• 十二指肠
• 空肠
• 回肠

营养物质的吸收受到身体各个部位的影响。

十二指肠：首先，食糜会经过十二指肠，在这里消化分泌物帮助消化过程。这些分泌物中含有碳酸氢盐、酶和胆盐。维生素A、D、E和K（脂溶性维生素）通过肝脏产生的胆盐被消化。胰腺分泌的酶也参与了这一过程。碳水化合物和脂肪由胰腺酶分解。来自胃的酸会被胰腺产生的碳酸氢盐中和。

空肠：食糜的进一步消化过程发生在空肠中，空肠是小肠的第二部分。在空肠的前半部分，大部分营养物质（包括碳水化合物、蛋白质、矿物质和维生素）被吸收。

回肠：大肠与结肠相连，小肠的末端就是回肠。回肠除了吸收水分、胆盐和维生素B12外，还承担着其他多种功能。它位于结肠的起始部分，介于回肠和盲肠之间，具有单向瓣膜结构（回盲瓣）。这个瓣膜的作用是防止结肠内的物质倒流回小肠，从而让营养物质和电解质（必需矿物质）在小肠中停留更长时间。同时，它还能减少大肠中的细菌向小肠的迁移。来自大肠的物质在回肠中暂时储存。与小肠不同，盲肠呈囊状结构。大肠会吸收水分和电解质（尤其是钠和钾），并将肠道内的物质转化为更硬的粪便。大肠每天大约会处理1.5升（约1.5夸脱）的液体，必要时可吸收多达5升的液体。除了消化膳食纤维（通过发酵过程），结肠还会产生短链脂肪酸，这些脂肪酸被人体吸收并提供营养。虽然人们对结肠的收缩机制了解不如小肠那么深入，但进食可以刺激结肠的收缩，而且食物量越大，刺激作用越明显。通过排便来拉伸直肠，可以放松肛门及其周围的肌肉，从而使粪便得以顺利排出体外。

胃肠道蠕动

在人体内，"motility"指的是某些管状器官的不自主运动。为了使食物能够被有效消化，必须有活性酶的存在，同时食糜在通过消化道的过程中需要发生移动和混合。在胃肠道（GIT）的运动过程中，存在两种类型的运动：

• 推进运动
• 混合动作

由于这种人为的划分，这两种类型的运动经常使用相同的机制，而且一种类型通常可以转化为另一种类型。

推进运动

在消化过程中，推进运动使食糜在消化道中移动。吸收和消化的速度与食糜的移动速度成正比。蠕动是这种推进运动的基本方式：当某处的环形肌肉收缩时，会形成一个向口侧（aboral）收缩的环状结构，随后食糜随之向前移动。蠕动通常由肠道膨胀引发，而这种收缩环的形成也是由肠道膨胀引起的。肠道膨胀往往是蠕动开始的催化剂。肠道膨胀是由于食糜量较大，同时食糜会刺激肠道神经系统所致。发生收缩的环形肌肉段位于肠道膨胀最明显的部位几英寸的口侧（oral side）。强烈的副交感神经激活或化学刺激也可以触发蠕动；此外，膨胀段的肌肉还会异常地发生松弛反应。当肠道处于松弛状态时，食糜更容易移动，因为移动的食糜遇到的阻力更小。奥尔巴赫神经丛（Auerbach's plexus，也称为肠神经丛）负责控制整个蠕动过程，这一过程被称为蠕动反射。实验表明，推进运动也可以朝口侧方向发生，但这种运动会在几毫米内消失。因此，蠕动是单向的，尽管其具体的生理机制尚未完全明了。

混合动作

在混合过程中，食糜不断被搅拌，以确保其持续与酶接触，并与肠壁接触从而被吸收。消化过程包含多种形式的运动。

营养物质的消化与吸收

摄入的食物通过消化过程被分解成可被人体吸收的分子。当小肠的黏膜将这些分子输送到细胞中，随后进入血液时，营养物质、水分和电解质就被人体吸收了。

碳水化合物

消化

碳水化合物在胃中的消化过程包括葡萄糖、半乳糖和果糖的吸收。小肠会吸收三种类型的糖：葡萄糖、半乳糖和果糖。淀粉的消化发生在口腔中，这一过程中唾液中的淀粉酶起着关键作用。小肠负责大部分碳水化合物的消化。小肠上的刷状缘酶会将产生的所有二糖（麦芽糖、麦芽三糖和α-糊精）转化为葡萄糖。淀粉酶无法分解食物中天然存在的二糖。刷状缘酶（乳糖酶、蔗糖酶、海藻糖酶）会将这些化合物水解为葡萄糖、半乳糖和果糖。

吸收

钠-葡萄糖共转运蛋白（SGLT1）通过主动运输（与钠离子Na+共同运输）将葡萄糖从细胞顶端膜转运出去；随后，葡萄糖和半乳糖通过基底膜离开细胞并进入血液。此外，葡萄糖还通过GLUT2受体以及GLUT5的协助扩散作用，从细胞转运到血液中。

蛋白质

消化

一种名为胃蛋白酶的胃酶通过将蛋白质分解成氨基酸和寡肽来启动蛋白质的消化过程。在消化过程中，小肠会利用其表面的刷状缘结构以及胰腺分泌的酶。进一步的分解过程是将这些寡肽进一步拆分为氨基酸、二肽和三肽。

吸收

与单糖的吸收方式类似，氨基酸也是通过钠离子共转运蛋白被吸收的。随后，它们通过促进扩散的方式穿过细胞膜。二肽和三肽的吸收则涉及不同的氢离子（H+）共转运蛋白；进入细胞后，这些多肽会被水解成氨基酸。

脂质

消化

由于脂质具有疏水性，它们在消化过程中的水环境中溶解度很低。脂质由舌脂酶和胃脂酶进行分解，但只有大约10%的脂质能够被真正消化。剩余的脂质由小肠消化。在这个过程中，胆汁将脂肪颗粒乳化成胶束，从而大大增加了其表面积，有助于消化。在胰脂肪酶、磷脂酶A2和胆固醇酯水解酶等多种酶的作用下，胶束被分解为脂肪酸、单甘油酯、胆固醇和溶血卵磷脂。

吸收

在肠上皮细胞的顶端膜处，消化产物被释放出来并扩散进入细胞内部。在细胞内，这些脂质、甘油三酯、胆固醇和磷脂重新酯化，恢复到它们的原始形态。乳糜微粒（chylomicron）是通过将脂质包裹在载脂蛋白（apoprotein）中形成的。由于乳糜微粒体积较大，无法直接进入血液循环系统，因此它们通过乳糜管（lacteal）被输送到淋巴系统。

吸水性

成年人每天通常摄入大约1-2升的水分，但他们的小肠每天会吸收9到10升的液体，其中8到9升来自胃肠道的分泌物。主要是小肠负责吸收水分和电解质，部分水分也会被结肠吸收。像Na+和Cl-这样的溶质会促进水分的吸收。Na+离子与葡萄糖和氨基酸的共转运有助于Na+离子进入肠细胞；同时，Na+/H+的交换也促进了Na+离子进入肠细胞。随后，钠泵会将Na+离子迅速从肠细胞中泵出，使水分通过跨细胞或旁细胞途径（即肠细胞紧密连接处）通过渗透作用进入毛细血管。这样，水分和Na+离子就能一起扩散到毛细血管中。

胃肠道疾病

胃肠道疾病通常被称为“胃肠道紊乱”。这个术语指的是从口腔到肛门这一连续的管道系统，我们称之为胃肠道（或简称GI道）。我们的胃肠道包括口腔、小肠、胃、食道、大肠和肛门。神经和激素在消化系统的功能中起着关键作用，而生活在胃肠道内的细菌（即肠道菌群或微生物组）在消化、免疫以及我们的整体健康方面同样起着至关重要的作用。一种叫做腹膜的膜将消化系统的器官固定在一起。许多疾病或状况都可能影响消化功能或我们的整体健康，进而影响胃肠道。对于某些症状相似的疾病，可能需要进一步的检查才能确定诊断。常见的消化系统疾病包括以下几种：

乳糜泻：患有乳糜泻的人由于自身免疫系统的异常，对小肠中的麸质产生过敏反应。麸质会引发免疫系统攻击小肠，导致负责吸收营养的绒毛受损。患有乳糜泻的儿童可能会出现腹胀、便秘、皮疹、体重下降以及生长迟缓等症状。目前，治疗乳糜泻的唯一方法是终身遵循无麸质饮食。

便秘是指排便困难或排便次数减少的情况。对于那些不每天排便的人来说，从一次排便到下一次排便之间的时间因人而异。便秘会导致大便量少、质地坚硬、干燥且难以排出。此外，有些人还可能出现腹部胀气或不适，以及排便时的疼痛。便秘常常与痔疮有关。应尽快对便秘进行诊断。脱水、饮食中缺乏纤维、怀孕、缺乏运动以及某些药物（如阿片类药物、铁补充剂或抗抑郁药）都可能是导致便秘的原因。可以通过使用泻药来缓解便秘，并通过改变生活方式来预防便秘的再次发生。

克罗恩病是一种慢性肠道疾病，会在从口腔到肛门的整个消化道内引发炎症反应，但最常见于小肠与大肠的交界处。专家指出，该病的确切原因尚不清楚；然而，它在“西方化”国家更为普遍，具有家族遗传倾向，并可能因饮食和压力等因素而加重。这种疾病的症状包括持续数周的腹泻、腹痛以及体重下降。大约50%的克罗恩病患者会出现便血或粪便中带有黏液的情况，部分患者还会感到排便不完全。用于治疗克罗恩病的药物种类繁多，包括氨基水杨酸盐、类固醇、免疫调节剂以及生物制剂。此外，手术也是一种治疗选择。

腹泻 - 腹泻的主要症状是频繁想要上厕所，并且大便呈稀水状。有时还会伴有恶心、呕吐、腹痛或腹部绞痛。诺如病毒是导致邮轮上腹泻爆发的常见病毒原因；沙门氏菌、弯曲杆菌、大肠杆菌以及贾第虫也是常见的致病菌；此外，某些疾病（如乳糜泻）、食物不耐受和某些药物也可能引发腹泻。洛哌丁胺和苯乙哌啶可以减缓肠道蠕动，而电解质溶液可用于治疗因严重腹泻引起的脱水症状。在某些情况下，可能还需要使用其他药物，例如抗生素。

胃食管反流病（Gastroesophageal Reflux Disease, GERD）：烧心和胃酸倒流也被称为GERD。正常情况下，下食道括约肌会紧密关闭，以防止食物回流到食道中，但当它变得松弛并保持部分开放状态时，未完全消化的食物和胃酸就会倒流，从而引起刺激。反流、烧心、胸痛和恶心是GERD的主要症状。抗酸药、H2受体阻滞剂和质子泵抑制剂是最常用的治疗GERD的药物。