ruoansulatusjärjestelmä pilkkoo ruoan mekaanisin ja kemiallisin toimin imeytyviksi aineiksi kulkiessaan ruoansulatuskanavan läpi. Taulukossa 1 esitetään yhteenveto ruoansulatuselinten perustoiminnoista.

• tarjoaa optimaalisen väliaineen entsymaattiselle aktiivisuudelle

Ruoansulatusprosessit

ruoansulatuksen prosesseihin kuuluu kuusi toimintoa: nieleminen, työntövoima, mekaaninen tai fysikaalinen ruoansulatus, kemiallinen digestio, imeytyminen ja ulostaminen.

ensimmäinen näistä prosesseista, nieleminen, viittaa ruoan joutumiseen ruuansulatuskanavaan suun kautta. Siellä ruoka pureskellaan ja sekoitetaan sylkeen, joka sisältää entsyymejä, jotka alkavat hajottaa ruoan hiilihydraatteja sekä jonkin verran lipidien ruoansulatusta kielellisen lipaasin avulla. Pureskelu lisää ruoan pinta-alaa ja mahdollistaa sopivan kokoisen boluksen valmistamisen.

kuva 1. Peristaltiikka siirtää ruokaa ruoansulatuskanavan läpi vuorotellen lihasten supistumisen ja rentoutumisen aalloilla.

ruoka lähtee suusta, kun kielen ja nielun lihakset työntävät sen ruokatorveen. Tämä nielemisen teko, viimeinen vapaaehtoinen teko ulostamiseen asti, on esimerkki työntövoimasta, jolla tarkoitetaan ruoan liikettä ruoansulatuskanavan läpi. Se sisältää sekä vapaaehtoisen nielemisprosessin että tahdosta riippumattoman peristaltiikkaprosessin. Peristaltiikka koostuu peräkkäisistä, vuorottelevista aaltojen supistuminen ja rentoutuminen ruoansulatuskanavan sileät lihakset, jotka toimivat kuljettaa ruokaa pitkin (kuva 1). Näillä aalloilla on merkitystä myös ruoan sekoittamisessa ruoansulatusnesteisiin. Peristaltiikka on niin voimakas, että nielemäsi ruoka-aineet ja nesteet menevät vatsaasi, vaikka seisoisit pääsi päällä.

digestio sisältää sekä mekaanisia että kemiallisia prosesseja. Mekaaninen ruoansulatus on puhtaasti fysikaalinen prosessi, joka ei muuta ruoan kemiallista luonnetta. Sen sijaan se tekee ruoasta pienempää, mikä lisää sekä pinta-alaa että liikkuvuutta. Siihen kuuluu mastikointia eli pureskelua sekä kielen liikkeitä, jotka auttavat hajottamaan ruokaa pienemmiksi paloiksi ja sekoittamaan ruokaa sylkeen. Vaikka voi olla taipumusta ajatella, että mekaaninen ruoansulatus rajoittuu ruoansulatusprosessin ensimmäisiin vaiheisiin, se tapahtuu sen jälkeen, kun ruoka lähtee suusta. Ruoan mekaaninen kirnuaminen vatsassa hajottaa sitä edelleen ja altistaa enemmän sen pinta-alasta ruoansulatusnesteille, mikä luo happaman ”keiton”, jota kutsutaan chymeksi.

kuva 2. Segmentointi erottaa chymen ja työntää sen sitten takaisin yhteen, sekoittaen sen ja antaen aikaa ruoansulatukselle ja imeytymiselle.

Segmentaatio, joka tapahtuu pääasiassa ohutsuolessa, koostuu ruuansulatuskanavan lihaksiston kerroksen pyöreiden lihasten paikallisista supistuksista (kuva 2). Nämä supistukset eristävät pieniä osia suolesta, liikuttaen niiden sisältöä edestakaisin samalla, kun ne jatkuvasti subdividoivat, hajoavat ja sekoittavat sisältöä. Siirtämällä ruokaa edestakaisin suoliston lumenissa segmentointi sekoittaa ruoan ruoansulatusnesteisiin ja helpottaa imeytymistä.

kemiallisessa digestiossa suusta alkaen ruoansulatuseritteet hajottavat hydrolyysillä kompleksisia elintarvikemolekyylejä (polymeerejä) kemiallisiksi rakennusosikseen (monomeereiksi). Esimerkki tästä olisi proteiinien hajoaminen erillisiksi aminohapoiksi. Näiden eritteiden koostumus vaihtelee, mutta ne sisältävät tyypillisesti vettä, erilaisia entsyymejä, happoja ja suoloja. Prosessi on valmis ohutsuolessa.

hajonneella ruoalla ei ole elimistölle mitään arvoa, ellei se pääse verenkiertoon ja sen ravinteet saa toimimaan. Tämä tapahtuu imeytymisprosessin kautta, joka tapahtuu pääasiassa ohutsuolessa. Siellä suurin osa ravintoaineista imeytyy ruuansulatuskanavan luumenista verenkiertoon limakalvon muodostavien epiteelisolujen kautta. Lipidit imeytyvät lakteaaleihin ja kulkeutuvat imusuonten kautta verenkiertoon (sydämen lähellä oleviin solisuoniin). Näiden prosessien yksityiskohdista keskustellaan myöhemmin.

ulostamisessa ruoansulatuksen viimeisessä vaiheessa sulamattomat aineet poistuvat elimistöstä ulosteena.

joissakin tapauksissa yksi elin vastaa ruoansulatusprosessista. Esimerkiksi nieleminen tapahtuu vain suussa ja ulostaminen vain peräaukossa. Useimmat ruoansulatusprosessit liittyvät kuitenkin useiden elinten vuorovaikutukseen ja tapahtuvat vähitellen ruoan siirtyessä ruuansulatuskanavan läpi (kuva 3).

kuva 3. Ruoansulatuksen prosesseja ovat nieleminen, työntövoima, mekaaninen ruoansulatus, kemiallinen ruoansulatus, imeytyminen ja ulostaminen.

suussa tapahtuu jonkin verran kemiallista pilkkoutumista. Suussa ja vatsassa voi imeytyä jonkin verran esimerkiksi alkoholia ja aspiriinia.

säätelymekanismit

hermostolliset ja endokriiniset säätelymekanismit toimivat siten, että luumenissa pidetään optimaaliset olosuhteet, joita tarvitaan ruoansulatukseen ja imeytymiseen. Näitä säätelymekanismeja, jotka stimuloivat ruuansulatusta mekaanisen ja kemiallisen toiminnan kautta, ohjataan sekä ulkoisesti että luontaisesti.

Hermokontrollit

ruuansulatuskanavan seinämissä on erilaisia antureita, jotka auttavat säätelemään ruoansulatuksen toimintoja. Näitä ovat mekanoreseptorit, kemoreseptorit ja osmoreseptorit, jotka kykenevät havaitsemaan mekaanisia, kemiallisia ja osmoottisia ärsykkeitä vastaavasti. Nämä reseptorit voivat esimerkiksi aistia, milloin ruoan läsnäolo on aiheuttanut vatsan laajenemisen, onko ruoan hiukkasia hajotettu riittävästi, kuinka paljon nestettä on läsnä ja minkä tyyppisiä ravintoaineita ruoassa on (lipidejä, hiilihydraatteja ja/tai proteiineja). Näiden reseptorien stimulointi aiheuttaa asianmukaisen refleksin, joka edistää ruoansulatusta. Tämä voi edellyttää lähettää viestin, joka aktivoi rauhaset, jotka erittävät ruoansulatuskanavan mehut osaksi lumen, tai se voi tarkoittaa lihasten stimulaatiota sisällä ruoansulatuskanavan, mikä aktivoi peristaltiikkaa ja segmentointi, jotka liikkuvat ruokaa pitkin suolistossa.

koko ruuansulatuskanavan seinämiin on upotettu hermopunoksia, jotka ovat vuorovaikutuksessa keskushermoston ja muiden hermopunosten kanssa—joko samassa ruoansulatuselimessä tai eri elimissä. Nämä vuorovaikutukset herättävät monenlaisia refleksejä. Ulkopuoliset hermopunokset organisoivat pitkiä refleksejä, jotka liittyvät keskus-ja autonomiseen hermostoon ja toimivat vastauksena ruoansulatusjärjestelmän ulkopuolelta tuleviin ärsykkeisiin. Lyhyet refleksit taas ovat alkeellisen kanavan seinämässä olevien hermopunosten orkestroimia. Nämä kaksi pleksiä ja niiden liitokset otettiin käyttöön aiemmin enteerisenä hermostona. Lyhyet refleksit säätelevät toimintaa yhdellä ruoansulatuskanavan alueella ja saattavat koordinoida paikallisia peristalttisia liikkeitä ja stimuloida ruoansulatuksen eritteitä. Esimerkiksi ruoan näkö, haju ja maku käynnistävät pitkät refleksit, jotka alkavat aistineuronin antaessa signaalin ydinjatkeelle. Vasteena signaaliin on stimuloida mahan soluja, jotta ne alkavat erittää ruoansulatusnesteitä saapuvan ruoan valmistelussa. Sen sijaan vatsaa laajentava ruoka käynnistää lyhyet refleksit, jotka saavat vatsan seinämän solut lisäämään ruoansulatusnesteiden eritystä.

Hormonikontrollit

ruoansulatukseen osallistuu erilaisia hormoneja. Mahan tärkein ruoansulatushormoni on gastriini, jota erittyy vastauksena ruoan läsnäoloon. Gastriini stimuloi mahahapon eritystä mahan limakalvon parietaalisoluissa. Muita GI-hormoneja tuotetaan ja ne vaikuttavat suoleen ja sen lisäelimiin. Pohjukaissuolen tuottamia hormoneja ovat sekretiini, joka stimuloi haiman bikarbonaatin vetistä eritystä; kolekystokiniini (CCK), joka stimuloi haiman entsyymien ja sapen eritystä maksasta ja sapen vapautumista sappirakosta; ja mahalaukun estävä peptidi, joka estää mahalaukun eritystä ja hidastaa mahalaukun tyhjenemistä ja liikkuvuutta. Näitä GI-hormoneja erittävät erikoistuneet epiteelisolut eli endokrinosyytit, jotka sijaitsevat mahalaukun ja ohutsuolen limakalvoepiteelissä. Nämä hormonit pääsevät sitten verenkiertoon, jonka kautta ne voivat päästä kohde-elimiinsä.

Lukukatsaus

ruoansulatusjärjestelmä nielee ja sulattaa ruokaa, imee vapautuneita ravintoaineita ja erittää vaikeasti sulavia ruoka-aineita. Kuusi toimintaa mukana tässä prosessissa ovat nieleminen, motiliteetti, mekaaninen ruoansulatus, kemiallinen ruoansulatus, imeytyminen, ja ulostaminen. Näitä prosesseja säätelevät hermostolliset ja hormonaaliset mekanismit.

Self Check

vastaa alla oleviin kysymyksiin nähdäksesi, kuinka hyvin ymmärrät edellisessä jaksossa käsitellyt aiheet.

Sanasto

imeytyminen: sulaneiden tuotteiden kulkeutuminen suolen lumenista limakalvosolujen läpi verenkiertoon tai lakteaaleihin

kemiallinen digestio: ruoan entsymaattinen hajoaminen

chyme: soupy neste, joka syntyy, kun ruoka sekoitetaan ruoansulatusnesteisiin

ulostaminen: sulamattomien aineiden poistuminen elimistöstä ulosteiden muodossa

nieleminen: ruoan ottaminen ruuansulatuskanavaan suun kautta

mastikointi: pureskelu

mekaaninen digestio: pureskelu, sekoittaminen ja segmentointi, että valmistaa ruoan kemialliseen ruoansulatukseen

peristaltiikkaa: lihassupistukset ja-relaksaatiot, jotka kuljettavat ruokaa maha-suolikanavan läpi

työntövoima: vapaaehtoinen nielemisprosessi ja tahaton peristaltiikkaprosessi, joka siirtää ruokaa ruoansulatuskanavan läpi

segmentaatio: suolen muiden kuin vierekkäisten osien vuorottelevat supistukset ja relaksaatiot, jotka siirtävät ruokaa eteen-ja taaksepäin, hajottaen sen ja sekoittaen ruoansulatusnesteisiin