2.3: Травна система

Внесені Гавайським університетом
Харчування людей в Гавайському університеті в Маноа

Дізнайтеся про систему травлення

Процес травлення починається ще до того, як ви покладете їжу в рот. Коли ви відчуваєте голод, ваше тіло надсилає мозку повідомлення, що пора їсти. Зори та запахи впливають на готовність вашого організму до їжі. Запах їжі надсилає повідомлення до вашого мозку. Потім ваш мозок каже ротові готуватися, і ви починаєте слинотеча під час підготовки до їжі.

Після того, як ви їсте, ваша травна система (рисунок \ (\ PageIndex \)) розпочинає процес, який розщеплює компоненти їжі на менші компоненти, які можуть засвоюватися і надходити в організм. Для цього травна система функціонує на двох рівнях: механічно переміщувати та змішувати всередину їжу та хімічно розщеплювати великі молекули. Потім менші молекули поживних речовин можуть бути поглинені та перероблені клітинами по всьому тілу для отримання енергії або використані як будівельні блоки для нових клітин. Травна система є однією з одинадцяти систем органів людського тіла, і вона складається з декількох порожнистих трубчастих органів, включаючи рот, глотку, стравохід, шлунок, тонку кишку, товсту кишку (товсту кишку), пряму кишку та задній прохід. Він вистелений слизовою тканиною, яка виділяє травні соки (які сприяють розщепленню їжі) та слиз (що полегшує просування їжі по тракту). Гладка м’язова тканина оточує травний тракт, і при його скороченні виникають хвилі, відомі як перистальтика, які рухають їжу по тракту. Поживні речовини, як і деякі неживні речовини, засвоюються. Такі речовини, як клітковина, залишаються поза собою і належним чином виводяться з організму.

Рисунок \ (\ PageIndex \): Розбивка макроелементів на травлення.

Травлення перетворює компоненти їжі, яку ми їмо, на менші молекули, які можуть всмоктуватися в організм і використовуватися для енергетичних потреб або як будівельні блоки для утворення більших молекул у клітинах.

Рисунок \ (\ PageIndex \): Зображення Габріеля Лі/CC BY-NC-SA.

У загальнодоступних ЗМІ широко говорили про пре- та пробіотичну їжу. Всесвітня організація охорони здоров’я визначає пробіотики як живі бактерії, які надають благотворний вплив на здоров’я свого господаря. Їх іноді називають "дружніми бактеріями". Найпоширенішими бактеріями, позначеними як пробіотичні, є молочнокислі бактерії (лактобактерії). Вони додаються як живі культури до певних ферментованих продуктів, таких як йогурт. Пребіотики - це неперетравна їжа, насамперед розчинні клітковини, яка стимулює ріст певних штамів бактерій у товстому кишечнику та забезпечує користь для здоров’я господаря. Оглядова стаття в номері Journal of Nutrition від червня 2008 року робить висновок, що існує науковий консенсус щодо того, що пробіотики запобігають вірусній діареї та зменшують симптоми непереносимості лактози. [1]

Експерти-дієтологи сходяться на думці, що більша користь пре- та пробіотиків для здоров'я, ймовірно, досягне наукового консенсусу. У міру розвитку галузей попереднього та пробіотичного виробництва та їх клінічних досліджень стане доступною більше інформації про правильне дозування та про те, які саме штами бактерій потенційно є "дружніми".

Можливо, вам буде цікаво спробувати деякі з цих продуктів у своєму раціоні. Спробувати просту їжу - це кефір. Кілька веб-сайтів пропонують хороші рецепти, зокрема www.kefir.net/recipes.htm. Кефір, молочний продукт, ферментований пробіотичними бактеріями, може зробити приємний на смак молочний коктейль.

Від рота до живота

У процесі перетравлення є чотири етапи (рисунок \ (\ PageIndex \)). Перший крок - прийом всередину, це надходження їжі в травний тракт. Це може здатися простим процесом, але прийом всередину включає запах їжі, роздуми про їжу та мимовільне виділення слини в рот для підготовки до вживання їжі. У роті, де починається другий етап травлення, починається механічний та хімічний розпад їжі. У хімічному розщепленні їжі беруть участь ферменти, такі як амілаза слини, яка починає розщеплення великих молекул крохмалю на більш дрібні компоненти.

Рисунок \ (\ PageIndex \): Перистальтика стравоходу.

Від шлунку до тонкого кишечника

Коли їжа потрапляє в шлунок, високомускулевий орган, потужні перистальтичні скорочення допомагають розім'яти, подрібнити та перетворити їжу в хімус. Хімус - напіврідка маса частково перетравленої їжі, яка також містить шлункові соки, що виділяються клітинами шлунку. Ці шлункові соки містять соляну кислоту та фермент пепсин, які хімічно розпочинають розщеплення білкових компонентів їжі.

Тривалість перебування їжі в шлунку залежить від складу макроелементів їжі. Їжа з високим вмістом жиру або з високим вмістом білка розкладається довше, ніж їжа, багата на вуглеводи. Зазвичай потрібно кілька годин після їжі, щоб повністю випорожнити вміст шлунку в тонкий кишечник.

Тонка кишка поділяється на три структурні частини: дванадцятипалу кишку, тонку кишку і клубову кишку. Як тільки хімус потрапляє в дванадцятипалу кишку (перший сегмент тонкої кишки), підшлункова залоза і жовчний міхур стимулюються і виділяють соки, що допомагають травленню. Підшлункова залоза виділяє до 1,5 літрів панкреатичного соку через протоку в дванадцятипалу кишку на день. Ця рідина складається здебільшого з води, але вона також містить бікарбонатні іони, які нейтралізують кислотність шлункового хімусу та ферменти, які додатково розщеплюють білки, вуглеводи та ліпіди. Жовчний міхур виділяє значно меншу кількість рідини, яка називається жовчю, яка допомагає засвоювати жири. Жовч проходить через протоку, яка з’єднується з протоками підшлункової залози і викидається в дванадцятипалу кишку. Жовч виробляється в печінці і зберігається в жовчному міхурі. Компоненти жовчі діють як миючі засоби, оточуючи жири, подібно до того, як мило для посуду видаляє жир зі сковороди. Це забезпечує рух жирів у водянистому середовищі тонкої кишки. Два різні типи м’язових скорочень, які називаються перистальтикою та сегментацією, контролюють рух та змішування їжі на різних стадіях травлення через тонкий кишечник.

Подібно до того, що відбувається в стравоході та шлунку, перистальтика - це кругові хвилі скорочення гладких м’язів, які рухають їжу вперед. Сегментація від кругового скорочення м’язів уповільнює рух у тонкому кишечнику, утворюючи тимчасові сегменти типу «ковбасного зв’язку», які дозволяють хімусу розбивати їжу вперед і назад в обох напрямках, сприяючи змішуванню хімусу та посилюючи засвоєння поживних речовин (Рисунок \ (\ PageIndex \)). Майже всі компоненти їжі повністю розщеплюються до найпростіших одиниць протягом перших 25 сантиметрів тонкої кишки. Замість білків, вуглеводів та ліпідів хімус тепер складається з амінокислот, моносахаридів та емульгованих компонентів тригліцеридів.

Рисунок \ (\ PageIndex \): Сегментація. “Сегментація” від OpenStax College/CC BY 3.0.

Третій етап перетравлення (поглинання поживних речовин) відбувається переважно в довжині тонкої кишки, що залишилася, або клубової кишки (> 5 метрів). Спосіб структури тонкої кишки надає їй величезну поверхню для максимального засвоєння поживних речовин. Площа поверхні збільшується складками, ворсинками та мікроворсинками. Перетравлені поживні речовини поглинаються або капілярами, або лімфатичними судинами, що містяться в кожній мікроворсинці.

Тонка кишка чудово структурована для максимального засвоєння поживних речовин. Площа його поверхні перевищує 200 квадратних метрів, що приблизно відповідає розміру тенісного корту. Велика площа поверхні обумовлена різними рівнями складання. Внутрішня тканина тонкої кишки вкрита ворсинками - це крихітні пальцеподібні виступи, вкриті ще меншими виступами, які називаються мікроворсинками (рисунок \ (\ PageIndex \)). Перетравлені поживні речовини проходять через абсорбційні клітини кишечника за допомогою дифузії або спеціальних транспортних білків. Амінокислоти, короткі жирні кислоти та моносахариди (цукри) транспортуються з кишкових клітин у капіляри, але більші жирні кислоти, жиророзчинні вітаміни та інші ліпіди транспортуються спочатку лімфатичними судинами, які незабаром зустрічаються із судинами.

Рисунок \ (\ PageIndex \): Структура тонкого кишечника.

Від тонкої кишки до великої кишки

Процес травлення досить ефективний. Будь-яка їжа, яка все ще не повністю розщеплена (зазвичай менше десяти відсотків споживаної їжі) і неперетравлюваний вміст клітковини у їжі, переходить із тонкої кишки у товсту кишку (товсту кишку) через сполучний клапан. Основним завданням товстого кишечника є поглинання більшої частини води, що залишилася. Пам’ятайте, вода присутня не тільки у твердих продуктах харчування та напоях, але також шлунок виділяє кілька сотень мілілітрів шлункового соку, а підшлункова залоза додає приблизно 500 мілілітрів під час перетравлення їжі. Щоб організм економив воду, важливо, щоб надмірна кількість води не втрачалася у фекальних речовинах. У товстому кишечнику не відбувається подальшого хімічного або механічного розщеплення їжі, якщо це не здійснено бактеріями, що населяють цю частину кишкового тракту. Кількість бактерій, що мешкають у товстому кишечнику, за оцінками, перевищує 1014, що більше загальної кількості клітин в організмі людини (1013). Це може здатися досить неприємним, але переважна більшість бактерій у товстому кишечнику нешкідливі, а багато навіть корисні.

Від товстого кишечника до заднього проходу

Після декількох годин перебування в шлунку, плюс від трьох до шести годин у тонкому кишечнику та приблизно шістнадцяти годин у товстому кишечнику, процес травлення переходить до четвертого етапу, який полягає у виведенні неперетравної харчової речовини у вигляді калу. Кал містить неперетравлювані харчові компоненти та кишкові бактерії (майже 50 відсотків вмісту). Він зберігається в прямій кишці, поки не буде вигнаний через задній прохід через дефекацію.

Поживні речовини необхідні для функціонування клітин та органів

Коли травна система розщеплює їжу до поживних компонентів, організм з нетерпінням чекає доставки. Водорозчинні поживні речовини, поглинені кров’ю, надходять безпосередньо до печінки через велику кровоносну судину, яка називається ворітна вена. Однією з основних функцій печінки є регулювання метаболічного гомеостазу. Метаболічний гомеостаз досягається тоді, коли споживані та засвоєні поживні речовини відповідають енергії, необхідній для здійснення біологічних процесів життя. Простіше кажучи, споживання енергії поживних речовин дорівнює енергії. У той час як глюкоза та амінокислоти безпосередньо транспортуються з тонкої кишки до печінки, ліпіди транспортуються до печінки більш круглим шляхом із залученням лімфатичної системи. Лімфатична система - це одностороння система судин, яка транспортує лімфу, рідину, багату білими кров’яними клітинами, та розчинні у ліпідах речовини після їжі, що містить ліпіди. Лімфатична система повільно переміщує свій вміст по лімфатичних судинах і впадає в кровоносні судини у верхній частині грудної клітини. Тепер поглинені розчинні у ліпідах компоненти знаходяться в крові, де вони можуть розподілятися по всьому тілу та утилізуватися клітинами (див. Рисунок \ (\ PageIndex \)).

Рисунок \ (\ PageIndex \): Поглинання поживних речовин.

Підтримка енергетичного статусу-кво має вирішальне значення, оскільки коли метаболічний гомеостаз порушується порушенням харчування чи захворюваннями, страждає функція організму. Це буде обговорено більш детально в останньому розділі цього розділу. Печінка - єдиний орган в організмі людини, який здатний експортувати поживні речовини для виробництва енергії в інші тканини. Отже, коли людина перебуває в перервах між прийомами їжі (натщесерце), печінка експортує поживні речовини, а коли людина щойно з’їла (перегодувала), печінка зберігає поживні речовини всередині себе. Рівень поживних речовин та гормони, які реагують на їх рівень у крові, забезпечують надходження речовин, щоб печінка могла розрізняти стан голодування та годування та належним чином розподіляти поживні речовини. Хоча жирова тканина не вважається органом, жир зберігає живлений стан і мобілізує жирові компоненти для постачання енергії в інші частини тіла, коли потрібна енергія.

Усі одинадцять систем органів в організмі людини потребують надходження поживних речовин для виконання своїх специфічних біологічних функцій. Загальний стан здоров’я та здатність виконувати всі основні життєві процеси забезпечується енергетичними поживними речовинами (вуглеводами, жирами та білками). Без них не виходили з ладу системи органів, люди не розмножувались, а раса зникала. У цьому розділі ми обговоримо деякі найважливіші поживні речовини, які підтримують певні функції системи органів.

Виноски

Фарнворт ER. Докази, що підтверджують заяви про охорону здоров’я щодо пробіотиків. J Nutr. 2008; 138 (6), 1250S – 4S. jn.nutrition.org/content/138/6/1250S.long. Доступ 22 вересня 2017 р.

Вкладачі

Гавайський університет при Маноа Програма харчової науки та харчування: Елісон Калабрезе, Шеріл Гіббі, Біллі Майнке, Марі Кайноа Фіалковскі Ревілла та Алан Тітченал