Das Verdauungssystem nutzt mechanische und chemische Aktivitäten, um Nahrung während ihrer Reise durch das Verdauungssystem in resorbierbare Substanzen zu zerlegen. Tabelle 1 gibt einen Überblick über die Grundfunktionen der Verdauungsorgane.

Verdauungsprozesse

Die Verdauungsprozesse umfassen sechs Aktivitäten: Einnahme, Antrieb, mechanische oder physikalische Verdauung, chemische Verdauung, Absorption und Defäkation.

Der erste dieser Prozesse, die Einnahme, bezieht sich auf den Eintritt von Nahrung in den Verdauungskanal durch den Mund. Dort wird die Nahrung gekaut und mit Speichel gemischt, der Enzyme enthält, die beginnen, die Kohlenhydrate in der Nahrung abzubauen, sowie eine gewisse Lipidverdauung über linguale Lipase. Kauen vergrößert die Oberfläche des Lebensmittels und ermöglicht die Herstellung eines entsprechend großen Bolus.

Abbildung 1. Peristaltik bewegt Nahrung durch den Verdauungstrakt mit abwechselnden Wellen der Muskelkontraktion und Entspannung.

Nahrung verlässt den Mund, wenn die Zunge und die Rachenmuskulatur sie in die Speiseröhre treiben. Dieser Schluckakt, der letzte freiwillige Akt bis zur Defäkation, ist ein Beispiel für den Antrieb, der sich auf die Bewegung von Nahrungsmitteln durch den Verdauungstrakt bezieht. Es umfasst sowohl den freiwilligen Prozess des Schluckens als auch den unwillkürlichen Prozess der Peristaltik. Die Peristaltik besteht aus aufeinanderfolgenden, abwechselnden Wellen der Kontraktion und Entspannung der glatten Muskeln der Verdauungswand, die die Nahrung antreiben (Abbildung 1). Diese Wellen spielen auch eine Rolle beim Mischen von Lebensmitteln mit Verdauungssäften. Die Peristaltik ist so stark, dass Lebensmittel und Flüssigkeiten, die Sie schlucken, in Ihren Magen gelangen, selbst wenn Sie auf dem Kopf stehen.

Die Verdauung umfasst sowohl mechanische als auch chemische Prozesse. Mechanische Verdauung ist ein rein physikalischer Prozess, der die chemische Natur der Nahrung nicht verändert. Stattdessen macht es das Essen kleiner, um sowohl die Oberfläche als auch die Mobilität zu erhöhen. Es beinhaltet Kauen oder Kauen sowie Zungenbewegungen, die helfen, Nahrung in kleinere Stücke zu zerlegen und Nahrung mit Speichel zu mischen. Obwohl die Tendenz besteht zu glauben, dass die mechanische Verdauung auf die ersten Schritte des Verdauungsprozesses beschränkt ist, tritt sie auch auf, nachdem die Nahrung den Mund verlassen hat. Das mechanische Aufwirbeln von Nahrung im Magen dient dazu, sie weiter auseinander zu brechen und mehr von ihrer Oberfläche Verdauungssäften auszusetzen, wodurch eine saure „Suppe“ namens Chymus entsteht.

Abbildung 2. Die Segmentierung trennt den Speisebrei und schiebt ihn dann wieder zusammen, mischt ihn und bietet Zeit für die Verdauung und Absorption.

Die Segmentierung, die hauptsächlich im Dünndarm auftritt, besteht aus lokalisierten Kontraktionen des zirkulären Muskels der Muscularis-Schicht des Verdauungskanals (Abbildung 2). Diese Kontraktionen isolieren kleine Abschnitte des Darms, bewegen ihren Inhalt hin und her, während sie den Inhalt kontinuierlich unterteilen, aufbrechen und mischen. Durch das Hin- und Herbewegen von Nahrungsmitteln im Darmlumen vermischt die Segmentierung Nahrung mit Verdauungssäften und erleichtert die Absorption.

Bei der chemischen Verdauung, beginnend im Mund, zerlegen Verdauungssekrete komplexe Nahrungsmoleküle (Polymere) durch Hydrolyse in ihre chemischen Bausteine (Monomere). Ein Beispiel hierfür wäre der Abbau von Proteinen in separate Aminosäuren. Diese Sekrete variieren in der Zusammensetzung, enthalten jedoch typischerweise Wasser, verschiedene Enzyme, Säuren und Salze. Der Prozess wird im Dünndarm abgeschlossen.

Lebensmittel, die abgebaut wurden, haben für den Körper keinen Wert, es sei denn, sie gelangen in den Blutkreislauf und ihre Nährstoffe werden eingesetzt. Dies geschieht durch den Absorptionsprozess, der hauptsächlich im Dünndarm stattfindet. Dort werden die meisten Nährstoffe aus dem Lumen des Verdauungskanals durch die Epithelzellen, aus denen die Schleimhaut besteht, in den Blutkreislauf aufgenommen. Lipide werden in Laktase aufgenommen und über die Lymphgefäße in den Blutkreislauf (die Venen subclavia in der Nähe des Herzens) transportiert. Die Details dieser Prozesse werden später besprochen.

Bei der Defäkation, dem letzten Schritt der Verdauung, werden unverdaute Materialien als Kot aus dem Körper entfernt.

In einigen Fällen ist ein einzelnes Organ für einen Verdauungsprozess verantwortlich. Zum Beispiel tritt die Einnahme nur im Mund und die Defäkation nur im Anus auf. Die meisten Verdauungsprozesse beinhalten jedoch die Interaktion mehrerer Organe und treten allmählich auf, wenn sich Nahrung durch den Verdauungskanal bewegt (Abbildung 3).

Abbildung 3. Die Verdauungsprozesse sind Einnahme, Antrieb, mechanische Verdauung, chemische Verdauung, Absorption und Defäkation.

Eine gewisse chemische Verdauung findet im Mund statt. Eine gewisse Absorption kann im Mund und Magen auftreten, zum Beispiel Alkohol und Aspirin.

Regulationsmechanismen

Neuronale und endokrine Regulationsmechanismen sorgen für die Aufrechterhaltung der optimalen Bedingungen im Lumen, die für die Verdauung und Absorption benötigt werden. Diese Regulationsmechanismen, die die Verdauungsaktivität durch mechanische und chemische Aktivität stimulieren, werden sowohl extrinsisch als auch intrinsisch gesteuert.

Neuronale Kontrollen

Die Wände des Verdauungskanals enthalten eine Vielzahl von Sensoren, die helfen, die Verdauungsfunktionen zu regulieren. Dazu gehören Mechanorezeptoren, Chemorezeptoren und Osmorezeptoren, die mechanische, chemische bzw. osmotische Reize erkennen können. Zum Beispiel können diese Rezeptoren spüren, wenn das Vorhandensein von Nahrung den Magen dazu gebracht hat, sich auszudehnen, ob Nahrungspartikel ausreichend abgebaut wurden, wie viel Flüssigkeit vorhanden ist und welche Art von Nährstoffen in der Nahrung enthalten sind (Lipide, Kohlenhydrate und / oder Proteine). Die Stimulation dieser Rezeptoren provoziert einen geeigneten Reflex, der den Verdauungsprozess fördert. Dies kann das Senden einer Nachricht beinhalten, die die Drüsen aktiviert, die Verdauungssäfte in das Lumen absondern, oder es kann die Stimulation der Muskeln innerhalb des Verdauungskanals bedeuten, wodurch Peristaltik und Segmentierung aktiviert werden, die Nahrung entlang des Darmtrakts bewegen.

Die Wände des gesamten Verdauungskanals sind mit Nervenplexus eingebettet, die mit dem Zentralnervensystem und anderen Nervenplexus interagieren — entweder innerhalb desselben Verdauungsorgans oder in verschiedenen. Diese Interaktionen rufen verschiedene Arten von Reflexen hervor. Extrinsische Nervenplexus orchestrieren lange Reflexe, die das zentrale und autonome Nervensystem betreffen und als Reaktion auf Reize von außerhalb des Verdauungssystems wirken. Kurze Reflexe hingegen werden durch intrinsische Nervenplexus innerhalb der Verdauungskanalwand orchestriert. Diese beiden Plexus und ihre Verbindungen wurden früher als enterisches Nervensystem eingeführt. Kurze Reflexe regulieren Aktivitäten in einem Bereich des Verdauungstraktes und können lokale peristaltische Bewegungen koordinieren und Verdauungssekrete stimulieren. Zum Beispiel initiieren der Anblick, der Geruch und der Geschmack von Lebensmitteln lange Reflexe, die mit einem sensorischen Neuron beginnen, das ein Signal an die Medulla oblongata liefert. Die Antwort auf das Signal besteht darin, die Zellen im Magen zu stimulieren, Verdauungssäfte abzusondern, um sich auf die ankommende Nahrung vorzubereiten. Im Gegensatz dazu löst Nahrung, die den Magen ausdehnt, kurze Reflexe aus, die dazu führen, dass Zellen in der Magenwand ihre Sekretion von Verdauungssäften erhöhen.

Hormonelle Kontrollen

Eine Vielzahl von Hormonen ist am Verdauungsprozess beteiligt. Das wichtigste Verdauungshormon des Magens ist Gastrin, das als Reaktion auf das Vorhandensein von Nahrung ausgeschieden wird. Gastrin stimuliert die Sekretion von Magensäure durch die Belegzellen der Magenschleimhaut. Andere GI-Hormone werden produziert und wirken auf den Darm und seine Nebenorgane. Vom Zwölffingerdarm produzierte Hormone umfassen Sekretin, das eine wässrige Sekretion von Bicarbonat durch die Bauchspeicheldrüse stimuliert; Cholecystokinin (CCK), das die Sekretion von Pankreasenzymen und Galle aus der Leber und die Freisetzung von Galle aus der Gallenblase stimuliert; und magenhemmendes Peptid, das die Magensekretion hemmt und die Magenentleerung und -motilität verlangsamt. Diese GI-Hormone werden von spezialisierten Epithelzellen, den sogenannten Endokrinozyten, ausgeschieden, die sich im Schleimhautepithel des Magens und des Dünndarms befinden. Diese Hormone gelangen dann in den Blutkreislauf, durch den sie ihre Zielorgane erreichen können.

Kapitelübersicht

Das Verdauungssystem nimmt Nahrung auf und verdaut sie, nimmt freigesetzte Nährstoffe auf und scheidet unverdauliche Nahrungsbestandteile aus. Die sechs an diesem Prozess beteiligten Aktivitäten sind Einnahme, Motilität, mechanische Verdauung, chemische Verdauung, Absorption und Defäkation. Diese Prozesse werden durch neuronale und hormonelle Mechanismen reguliert.

Self Check

Beantworten Sie die Frage(n) unten, um zu sehen, wie gut Sie die im vorherigen Abschnitt behandelten Themen verstehen.

Glossar

Absorption: passage verdauter Produkte aus dem Darmlumen durch Schleimhautzellen und in den Blutkreislauf oder Laktat

chemische Verdauung: enzymatischer Abbau von Lebensmitteln

Chymus: suppige Flüssigkeit, die entsteht, wenn Nahrung mit Verdauungssäften gemischt wird

Defäkation: Ausscheidung unverdauter Substanzen aus dem Körper in Form von Kot

Einnahme: Aufnahme von Nahrung in den Magen-Darm-Trakt durch den Mund

Kauen

mechanische Verdauung: Kauen, Mischen und Segmentierung, die Nahrung für die chemische Verdauung vorbereitet

Peristaltik: Muskelkontraktionen und -entspannungen, die Nahrung durch den Magen-Darm-Trakt treiben

Antrieb: freiwilliger Schluckvorgang und unwillkürlicher Peristaltikprozess, der Nahrung durch den Verdauungstrakt bewegt

Segmentierung: abwechselnde Kontraktionen und Entspannungen nicht benachbarter Darmsegmente, die Nahrung vorwärts und rückwärts bewegen, sie auseinander brechen und mit Verdauungssäften mischen