胃肠道由一条很长的管道组成,食物沿着这条管道运行从口腔一直到肛门,此外还有许多附属器官从这条管道的侧面分岔出来。
胃肠道由口腔、咽、食管、胃、小肠、大肠和肛管组成。
附属器官包括牙齿、舌头、唾液腺、肝脏、胆囊以及胰腺。

消化系统的主要功能是摄入——即摄取食物,消化——将其分解为营养物质,吸收——将这些营养物质吸收到血液中,最后排泄——排出废物。

好,现在假设我们吃了一片馅饼。馅饼进入口腔,我们用牙齿咀嚼,将食物咀嚼成小碎片。

这些食物碎片会被舌头品尝并在口腔内翻滚,舌头基本上是一块覆盖在口腔底部的大肌肉。

口腔的顶部,将其与鼻腔分隔开,由前部的硬腭构成,为舌头提供一个可以压碎食物的坚硬表面,后部的软腭可以移动,并与像钟摆一样的悬雍垂一起形成一个瓣膜,帮助确保食物向下流动,而不会进入鼻腔。

与此同时,三组唾液腺——舌下腺位于舌下,下颌下腺位于下颌下方,以及靠近耳朵的腮腺——都会分泌唾液来润滑食物。

唾液帮助将食物压缩成一个柔软、温暖的球状,称为食团。

唾液中还含有唾液淀粉酶,这是一种将长链碳水化合物分解为较小糖类的酶。

食团一旦通过咽部被吞咽就进入食管。此刻有一个勺形的软骨瓣叫做会厌,它像盖子一样封住呼吸道,防止食物意外进入肺里。

现在如果我们放大观察从食管到肛门之间的胃肠道横断面,你会发现其壁通常由相同的四层组织组成。

最外层要么是称为外膜的厚纤维结缔组织,要么是称为浆膜的光滑浆膜。

接下来是外肌层,也就是一层平滑肌,它会自动收缩,不用你意识控制。如果我们更仔细地看这层肌肉,它实际上由两层组成:内层环形肌以环状排列,收缩时会在食物后的管壁收紧,防止食物流回,而外层纵形肌沿管道纵向排列,收缩时使管壁变长,从而将内容物向前推动。

这两层肌肉的配合形成了所谓的蠕动,即一系列协调的波状肌肉收缩,帮助将食团向同一方向推进。

在胃肠道的特定部位,比如食管括约肌,环形肌层会增厚,形成括约肌,防止食物从胃肠道的一部分流向另一部分。

此外,在环形肌层和纵向肌层之间,有神经丛或神经网络,帮助协调肌肉的收缩和放松。这就是肌间神经丛,也叫奥尔巴赫神经丛,当它被激活时,会引起平滑肌放松。

在外肌层的包围下是黏膜下层,它由一层致密组织组成,包含血管、淋巴管和神经。

具体来说,埋藏在黏膜下层中,有第二个神经丛,即黏膜下神经丛,也叫迈斯纳神经丛,它负责帮助控制血管的大小以及消化液的分泌。

最后是肠道的内层,称为黏膜,它本身由三层细胞组成。

黏膜层最外面的是黏膜肌层也叫黏膜肌,它是一层平滑肌,通过收缩帮助分解食物。

中间一层是固有层,其中含有血管和淋巴管。

最里面是上皮层,它负责吸收并分泌黏液和消化酶,因为这一层与食物直接接触。

食管具有特别厚的外肌层,用来将食团推进至食管括约肌,当括约肌打开时,食团进入胃内。

胃可以分为四个部分:即贲门、胃底、胃体、和幽门窦

在胃的末端还有一个幽门括约肌或称幽门瓣,在进食时闭合,使食物留在胃内被反复搅拌。

为了帮助搅拌食物,胃的外肌层内有一层额外的斜向平滑肌,这使得胃可以像大手风琴一样收缩和扩张。

此外,胃的内层黏膜有数百万个微小的胃小凹,深入到胃腺中。这些腺体包含多种分泌细胞,产生胃液。

胃液由盐酸组成,帮助杀死食物中可能残留的病原体;由一种叫胃蛋白酶的酶组成,分解蛋白质;由粘液组成,保护胃壁;还有水,将食团转化为液状糊状物,称为胃糜。

胃肠系统解剖学和生理学

一旦胃部完成其功能,幽门括约肌打开,允许胃糜进入小肠。

小肠分为三部分:十二指肠、空肠和回肠。

尽管叫做小肠,但是可一点都不短,它的长度可以长达10.5米左右,并且它有许多小的褶皱和沟壑,每一个褶皱上都有像手指一样突出的绒毛,每个绒毛表面又覆盖着极其细小的微绒毛。

这一切让小肠拥有大量表面积用来吸收营养物质,但几乎没有哪种营养吸收能在没有以下三个附属器官帮助的情况下完成,它们分别是是肝脏、胆囊和胰腺。

首先是肝脏,它是一块巨大的器官,位于右侧膈肌下方,并且它负责制造胆汁。

回到那片披萨,此时奶酪中的脂肪成为食糜的一部分,这会刺激小肠中的肠内分泌细胞,也就是分泌激素的细胞,把一种叫做胆囊收缩素的激素释放到血液中。

胆囊收缩素到达胆囊,这是一只紧贴在肝脏旁边的薄壁绿色囊袋,并促使它将一些胆汁通过胆囊管和胆总管挤入小肠,这基本就是胆囊的工作——储存并浓缩肝脏制造的胆汁直到需要的时候把它挤入小肠。

胆汁会乳化脂肪,本质上是让脂肪组织成小的“胶束”,这些胶束是由脂质和胆汁酸混合形成的小泡泡,而不是聚成一大团,并使它们更容易被吸收。这时胰腺就开始发挥作用。

胰腺是一条细长的腺体,长度像一张钞票,紧紧靠着十二指肠位于其周围。

胆囊收缩素会刺激胰腺中的腺泡细胞分泌消化酶,这些酶通过胰管进入十二指肠。

其中一种酶是胰脂肪酶,它将那些“胶束”中的三酰甘油分解成脂肪酸和甘油。

还有胰淀粉酶用于把碳水化合物分解成较短的寡糖,以及蛋白酶,如胰蛋白酶,这类酶把蛋白质切割成较小的肽段。

为了防止胃里的盐酸损伤肠黏膜,肠内分泌细胞还分泌另一种激素,叫做促胰液素,它刺激胰管细胞分泌水和碳酸氢盐。

碳酸氢盐有助于中和酸性食糜,提高肠腔内的pH值,这也有助于消化酶更有效地工作。

大量的碳酸氢盐还由位于十二指肠壁黏膜下层的多个腺体分泌。

此时,我们几乎准备好吸收营养了。脂肪酸和甘油可以轻松通过小肠上皮进入淋巴系统。

但为了帮助吸收糖类,肠上皮细胞顶端或刷状缘表面有特殊的酶,叫做刷状缘酶。这些酶包括麦芽糖酶、蔗糖酶和乳糖酶,它们将称为寡糖的短链糖分解成简单糖,也就是单糖。这些单糖包括葡萄糖、果糖和半乳糖。

同样,还有肽酶可以将肽链分解成单个氨基酸。

上皮细胞可以将这些营养物吸收到血液中,然后输送到全身各个组织。

那些未被吸收的物质,比如纤维素,会继续经过回盲瓣进入胃肠道的最后一部分:大肠,也称结肠。

大肠基本上是一个长约一米半或五英尺的环状结构,围绕小肠,由六部分组成:盲肠,其上有一个像小虫一样的小突起叫阑尾;升结肠,沿腹部右侧向上延伸;横结肠,位于膈下;降结肠,沿腹部左侧向下延伸;S形的乙状结肠;最后是直肠。

当食糜到达盲肠时,会遇到定殖于大肠的数万亿细菌,它们统称为肠道微生物群。

肠道微生物群仍在研究和理解中,但我们知道这些细菌有助于产生必需的B族和K族维生素,以及像二氧化碳、甲烷和硫化物这样的气体,这些气体有时会在尴尬的时刻释放出来。

食糜通过大肠缓慢移动,依靠持续数小时甚至数天的小波状蠕动。

大肠从食糜中吸收多余的水分,这有助于将其浓缩成干燥的粪便。最终这些粪便会进入直肠。

一旦直肠充满并被拉伸,信号会传到脊髓中的副交感神经元,启动排便反射。

这些副交感神经元使直肠收缩,内部肛门括约肌放松。

与此同时,信号会传到脑干和丘脑,当它们判断时机合适时,会允许外部肛门括约肌放松——粪便便可以排出体外。