ระบบทางเดินอาหาร 

หน้าที่ของระบบทางเดินอาหาร คือการจัดหาอาหาร น้ำ และ อิเล็กโทรไลต์ให้แก่ร่างกาย การทำงานเพื่อให้บรรลุผลนั้น ต้องอาศัยการทำงาน ๓ หัวข้อใหญ่ๆ คือ

      ก. การเคลื่อนไหวของทางเดินอาหาร (motillty of alimentary tract)
      ข. การคัดหลั่งน้ำย่อยจากต่อมต่าง ๆ (secretion from digestive glands)
      ค. การย่อยและการดูดซึม (digestion and absorption)

การเคลื่อนไหวของระบบทางเดินอาหาร 

      ตามหลักการเคลื่อนไหวของระบบทางเดินอาหารโดยทั่วๆ ไป กล้ามเนื้อของระบบทางเดินอาหารมีอยู่ ๒ ชั้น คือ กล้ามเนื้อรอบวง (ceicular layer) และกล้ามเนื้อตามยาว (longitudinal layer) ใยกล้ามเนื้อเหล่านี้ติดต่อ และประสานกันเป็นกลุ่มใหญ่ การเคลื่อนไหวต้องอา ศัยการหดตัวของกล้ามเนื้อเป็นกลุ่มใหญ่ การเคลื่อนไหวต้องอาศัยการหดตัวของกล้ามเนื้อเพื่อช่วยในการคลุกเคล้าอาหารกับน้ำย่อยให้เข้ากัน และบีบไล่อาหารไปยังระบบทางเดินอาหารส่วนปลายอีกด้วย

การหดตัวแบ่งได้เป็น ๒ อย่าง คือ 

      ๑. การหดเกร็ง (tonic contraction) กินเวลาเป็นนาที หรือเป็นชั่วโมง การหดตัวเช่นนี้เป็นการหดตัวของกล้ามเนื้อหูรูด (sphincter) เช่น การทำงานของหูรูดไพลอริค อิเลโอซีคัส และเอนัส (pyloric, ileocecas และ anas sphincter) ทั้งนี้เพื่อช่วยกั้นและเร่งการเคลื่อนไหวของอาหารในทางเดินอาหาร 

      ๒. การหดตัวเป็นจังหวะ (rhythmic contraction) อาจมีจังหวะเร็ว ๑๕.๒๐ ครั้ง/นาที หรือช้า ๒-๓ ครั้ง/นาที การหดตัวเช่นนี้ ช่วยใน การผสมอาหารให้คลุกเคล้ากับน้ำย่อยหรือช่วยไล่อาหารให้เคลื่อนไปยังทาง เดินอาหารส่วนถัดไป

       ๒.๑ การคลุกเคล้า (mixing movement) การเคลื่อนไหว เช่นนี้อาจทำได้ ๒ อย่าง คือ

             ๒.๑.๑ เคลื่อนไหวเป็นคลื่น (peristaltic movement) เพื่อบีบไล่อาหารให้ผสมกัน
             ๒.๑.๒ บีบเป็นส่วนๆ (local contraction of small segment) เพื่อแยกอาหารให้เป็นส่วนเล็กๆ เพื่อให้ผสมกับน้ำย่อยดีขึ้น
       ๒.๒ การบีบไล่ (propulsive movement - peristalsis) กล้ามเนื้อจะหดตัวทำให้ทางเดินอาหารบีบเล็กเป็นวงแหวน แล้ว การหดตัวจะ เลื่อนไปเรื่อยๆ จึงเป็นการไล่อาหารให้เคลื่อนที่ไป ตัวกระตุ้นที่สำคัญของการบีบไล่ คือ การดันผนัง เช่น มีอาหารอยู่  การบีบไล่ อาจไปได้ทั้ง ๒ ทาง คือ บีบไล่ไปทางทวารหนัก หรือไปทางปาก แต่การทำงานในร่างกายส่วนใหญ่เป็นแบบแรก ไม่ค่อยพบแบบหลัง

      จากลักษณะทางกายวิภาคของระบบทางเดินอาหารโดยทั่วๆ ไปเห็นได้ว่า ลักษณะรูปร่างของทางเดินอาหารที่ส่วนต่างๆ มีลักษณะแตกต่างกัน เนื่องจากแต่ละส่วนได้มีการปรับตัวตามหน้าที่เฉพาะอย่าง เช่น

      ๑) เป็นช่องทางธรรมดา เพื่อให้อาหารผ่านจากแห่งหนึ่งไปยังอีก แห่งหนึ่ง เช่น หลอดอาหาร
      ๒) เป็นที่เก็บอาหาร หรือกากอาหาร เช่น กระเพาะอาหาร หรือลำ ไส้ใหญ่
      ๓) เป็นที่ย่อย เช่น กระเพาะอาหารและลำไส้เล็ก
      ๔) เป็นที่ดูดซึมอาหารที่ย่อยแล้ว ได้แก่ ลำไส้เล็กทั้งหมด และลำไส้ใหญ่ส่วนต้น
จุดประสงค์ของการเคลื่อนไหวของระบบทางเดินอาหารที่สำคัญ คือ

      ๑. ช่วยคลุกเคล้าอาหารกับน้ำย่อย
      ๒. ช่วยให้อาหารที่ย่อยแล้วสัมผัสกับผนังของระบบทางเดินอาหารเพื่อ การดูดซึม
      ๓. ช่วยบีบไล่อาหารไปสู่ส่วนถัดไปเพื่อการย่อยขั้นต่อไป หรือการ ย่อยชนิดอื่น

การคัดหลั่งน้ำย่อย 

      ต่อมในระบบทางเดินอาหารทำหน้าที่สำคัญ ๒ อย่าง คือ หลั่งเอนไซม์เพื่อการย่อยและหลั่งน้ำเมือกสำหรับหล่อลื่นและ ป้องกันส่วนต่างๆของทางเดินอาหาร น้ำย่อยที่คัดหลั่งออกมา นั้น ในแง่ของสารต้นตอและเมแทบอลิซึมยังทราบกันน้อยกว่าในแง่ ของกลไกการควบคุมการคัดหลั่ง กลไกทางประสาทสำคัญมาก ที่สุดในการคัดหลั่งน้ำลาย และความสำคัญของการควบคุมทาง ประสาทนี้จะลดลงสำหรับการคัดหลั่งจากระบบทางเดินอาหาร ส่วนปลายๆ ซึ่งตรงกันข้ามกับส่วนฮิวมอรัล (humoral) และ ฮอร์มอนัล (hormonal) จะมีความสำคัญมากขึ้น 

การคัดหลั่งของกระเพาะอาหาร (gastric secretion) 

ผิวหน้าของเยื่อหุ้มกระเพาะมีเนื้อที่ประมาณ ๘๕๐ ตาราง เซนติเมตร (ชาย) และ ๗๘๓ ตารางเซนติเมตร (หญิง) มีรูเปิด ของต่อมประมาณ ๑๐๐ รู/ตารางเซนติเมตร 

ต่อมน้ำย่อยของกระเพาะอาหาร (gastric gland) มีทั้งหมด ประมาณ ๓๕ ล้านต่อม ประกอบด้วยเซลล์ซึ่งแบ่งได้เป็น ๓ ชนิด คือ 

      ๑. ชีฟเซลล์ (chief cell) ทำหน้าที่หลั่งเอนไซม์คือ เพปซิน (pepsin) สำหรับย่อยสารอาหารโปรตีน
      ๒. พาไรอีทัลเซลล์ (parietal cell) หรือ ออกซีนติกเซลล์ (oxyntic cell) ทำหน้าที่สร้างกรดเกลือเพื่อภาวะที่เหมาะสมสำหรับ การทำงานของเอมไซม์ 
      ๓. มิวคัสเนกเซลล์ (mucous neck cell) ทำหน้าที่ หลั่งน้ำเมือก เพื่อป้องกันผนังของกระเพาะไม่ให้ถูกเอนไซม์ย่อย 

การย่อยและการดูดซึมในระบบทางเดินอาหาร 

การย่อย (digestion)

      อาหารที่เข้าไปในทางเดินอาหาร จะถูกย่อยให้มีขนาดเล็กพอที่จะดูดซึมเข้าไปในร่างกายได้ การย่อย จะเกิดที่ทางเดินอาหารระดับต่างๆ ซึ่งต้องอาศัยการทำงานของ เอนไซม์ และปฏิกิริยาเคมีที่สลับซับซ้อน กลไกต่างๆ เหล่านี้เป็น เรื่องเฉพาะของทางชีวเคมี ฉะนั้นในที่นี้จะกล่าวแต่โดยย่อเพื่อให้ ต่อเนื่องและสอดคล้องกับสรีรวิทยาเท่านั้น 

คาร์โบไฮเดรตที่ร่างกายรับประทานเข้าไป ได้มาจาก แป้ง (starch) ซึ่งเป็นโพลีแซกคาไรด์ (polysaccharide) ขนาดใหญ่ มีในอาหารหลายอย่าง ที่สำคัญคือ ข้าว น้ำตาล ซูโครส แล็กโทส ซึ่งได้จากน้ำนม นอกจากนั้นยังมีคาร์โบไฮเดรตอย่างอื่นๆ อีก เช่น ไกลโคเจน ฟรักโทส แอลกอฮอล์ กรดแลคติก กรดไพรูวิก เพ็กติน (pectin) เดกซ์ตริน (dextrin) เซลลูโลสเป็นคาร์โบไฮเดรต ที่ร่างกายรับเข้าไป แต่ร่างกายไม่มีเอนไซม์ย่อยเซลลูโลส การย่อยในปากและในกระเพาะอาหารไม่ค่อยสำคัญนัก เพราะ อาหารอยู่ในปากชั่วระยะเวลาอันสั้นและในกระเพาะอาหาร มีกรดทำให้เอนไซม์สำหรับย่อยคาร์โบไฮเดรตหยุดทำงาน ใน ลำไส้เล็กแป้งถูกย่อยโดยน้ำย่อยที่สร้างในลำไส้เล็กเอง และที่ คัดหลั่งจากตับอ่อน  สิ่งคัดหลั่งจากตับอ่อน คล้ายกับน้ำลาย คือ มีอัลฟาอะมิเลส ซึ่งสามารถย่อยแป้งเป็นมอลโทส (maltose) และไอโซ- มอลโทส (isomaltose) ได้ ดังนั้นเมื่ออาหารผ่านจากการะเพาะ เข้าไปในลำไส้จะถูกย่อยโดยเอนไซม์อะมิเลสทันที จึงทำให้แป้ง ถูกย่อยเป็นมอลโทสหมดก่อนที่จะผ่านจากเจจูนัมไป และอะมิเลส จากตับอ่อนยังมีฤทธิ์ย่อยแรงกว่าจากต่อมน้ำลาย คือสามารถย่อย แป้งที่มีเซลลูโลสหุ้มได้ด้วย 

      การย่อยโดยเอนไซม์ของลำไส้เล็ก เซลล์ของลำไส้เล็ก มีเอนไซม์สำหรับย่อยคาร์โบไฮเดรต ๔ อย่าง คือ แลกเตส ซูเครส มอลเตส และไอโซมอลเตส ซึ่งสามารถจะย่อยไดแซกคาไรด์ - (disaccharide) พวกเล็กโทส ซูโครส มอลโทส และไอโซมอลโทส ให้เป็นโมโนแซกคาไรด์ เมื่อไดแซกคาไรด์ ผ่านบรัชบอร์เดอร์ (brush border) ของเซลล์ จะถูกย่อยเป็นโมโนแซกคาไรด์ แล้ว จะถูกดูดซึมเข้าไปในกระแสเลือด 

ตามปกติอาหารจะมีแป้งเป็นส่วนใหญ่ ส่วนน้อยเป็น น้ำตาล เพราะฉะนั้นคาร์โบไฮเดตรประมาณร้อยละ ๘๐ จึงได้ จากแป้ง 

      การย่อยไขมัน ไขมันในอาหารส่วนใหญ่เป็นไขมันที่ เป็นกลาง (neutralfat) ซึ่งเรียกว่า ไตรกลีเซอไรด์ (triglyceride) นอกจากนี้ยังมี ฟอสโฟลิปิด คอเลสเทอรอล และเอสเตอร์ของ คอเลสเทอรอล 

ไตรกลีเซอไรด์ขนาดเล็กถูกย่อยโดยเอนไซม์ไลเปส ในกระเพาะอาหาร (gastric lipase) บ้าง แต่ไม่ค่อยสำคัญ  การย่อยไขมันในลำไส้เล็ก ขั้นแรกของการย่อยคือ ทำให้ ไขมันแตกออกเป็นชิ้นเล็กๆ เพื่อให้เอนไซม์เข้าไปสัมผัสกับไขมัน ได้มาก เรียกวิธีนี้ว่า อีมัลสิฟิเคชัน (emulsification) ซึ่งทำได้โดย น้ำดี น้ำดีมีเกลือน้ำดีซึ่งส่วนคาร์บอกซีล (carboxyl part) ละลายได้ดีในน้ำ แต่ส่วนสเตอรอล (sterol part) ละลายได้ดีใน ไขมัน ดังนั้น เกลือน้ำดีจะทำให้ความตึงผิวของไขมันลดลง เมื่อได้รับความสะเทือนไขมันจะแตกตัวเป็นชิ้นเล็กๆ เมื่อเปรียบ- เทียบการย่อยไขมันโดยไลเปส (lipase) จากตับอ่อนและจาก ลำไส้แล้วพบว่า ไลเปสจากตับอ่อนมีความสำคัญมาก ส่วน ไลเปสจากลำไส้มีบทบาทน้อย เมื่อย่อยแล้วจะได้กลีเซอรอล (glycerol) และกรดไขมัน (fatty acid)

      การย่อยโปรตีน โปรตีนถูกย่อยโดยเอนไซม์เพปซินจาก กระเพาะอาหาร ค่า pH ที่เหมาะสำหรับการย่อยคือ ๒-๓ และถ้า สูงถึง ๕ เพปซินจะทำงานไม่ได้เลย กรดไฮโดรคลอริกที่หลั่งออกมา จากกระเพาะมีค่า pH ประมาณ ๐.๘ แต่เมื่อคลุกเคล้ากับอาหาร จะทำให้ค่า pH สูงขึ้นจนเหมาะสำหรับการย่อย เพปซินสามารถย่อย โปรตีนชนิดต่างๆ ได้ และที่สำคัญคือสามารถย่อยคอลลาเจน (collagen) ซึ่งเอนไซม์ชนิดอื่นย่อยไม่ค่อยได้ โปรตีนถูกย่อย ให้กลายเป็นโปรเตโอส (proteose) เปปโตน (peptone) และโพลีเพปไทด์ (polypeptide) ขนาดใหญ่เข้าสู่ลำไส้เล็ก อาศัยน้ำย่อย จากตับอ่อนแล้วถูกย่อยต่อไปโดยเอนไซม์ทริปซิน ให้กลายเป็น ไดเพปไทด์ (dipeptide) เป็นส่วนใหญ่ หรือเป็นโพลีเพปไทด์ขนาด เล็ก นอกจากนี้ยังมีไคโมทริปซิน (chymotrypsin) และคาร์บอกซี โพลีเพปไทด์ (carboxy polypeptidase) ซึ่งมีฤทธิ์คล้ายกับทริปซิน คือ โมทริปซิน ทำการย่อยเพปไทด์ลิงเคจ (peptide linkage) ชนิดอื่นและคาร์บอกซีโพลีเพปไทด์ ย่อยโพลีเพปไทด์บางอย่าง ให้เป็นกรดอะมิโน ในเซลล์ลำไส้เล็กมีเอนไซม์โพลีเพปไทด์ และ ไดเพปไทด์ ซึ่งช่วยย่อยให้กลายเป็นกรดอะมิโน เมื่อพวก เพปไทด์ผ่านเซลล์ก็จะถูกย่อยให้กลายเป็นกรดอะมิโนและถูก ดูดซึมเข้ากระแสเลือด 

การดูดซึม (absorption)

      กระเพาะอาหารเป็นตำแหน่ง ในระบบทางเดินอาหารที่มีการดูดซึมได้ไม่ดี นอกจากสารที่ ละลายไขมันได้ดี เช่น แอลกอฮอล์ และยาบางอย่างที่ สามารถถูกดูดซึมโดยผนังกระเพาะได้

      ลำไส้เล็ก เป็นตำแหน่งที่ดูดซึมได้ดีที่สุด ผนังลำไส้เล็ก มีโครงสร้างพิเศษ เพื่อทำให้มีเนื้อที่ซึ่งใช้เป็นที่ดูดซึมอาหารที่ ย่อยแล้วมากมาย โดยการมีวิลลัส (villus) และไมโครวิลลัส (microvillus) ทำให้พื้นหน้าของลำไส้ที่ใช้ในการดูดซึมมีเพิ่มขึ้นจาก ที่ควรจะเป็นเมื่อมีพื้นหน้าเรียบธรรมดาถึง ๖๐๐ เท่า คือมีเนื้อที่ ทั้งหมดถึง ๔,๕๐๐ ตารางเมตร

การดูดซึมในลำไส้เล็ก อาศัยหลักใหญ่ๆ ๒ ประการ คือ การดูดซึมแบบพาสซีฟ และการดูดซึมแบบแอ็กทีฟ 

การดูดซึมแบบพาสชีฟ เป็นการเคลื่อนที่ของสารไปตาม ขั้นต่างในความเข้มข้น (concentration gradiant) อาจเรียกว่าเป็น การซึมผ่าน (diffusion)

การดูดซึมแบบแอ็กทีฟ เป็นการใช้พลังงานเพื่อทำให้ สารอีกด้านหนึ่งเข้มข้นหรือเคลื่อนไหวทวนศักย์ไฟฟ้า การดูด ซึมชนิดนี้ยังแบ่งได้เป็น ๒ แบบ คือ

      (ก) แบบจำเพาะ เป็นการดูดซึมสารเฉพาะอย่างและ มีตัวนำ (carrier) เช่น การดูดซึมน้ำตาลและกรดอะมิโน 

      (ข) แบบไม่จำเพาะ โดยไม่ต้องใช้ตัวนำฟิกซ์เมมเบรน (fixed membrane carrier) เช่น การดูดซึมอิเล็กโทรไลต์อย่างอ่อน เป็นต้น

การดูดซึมในลำไส้ใหญ่

      กากอาหารผ่านทวารลำไส้ใหญ่ (ileocecal valve) ลงไปในลำไส้ใหญ่วันละ ๕๐๐ ลูกบาศก์เซนติเมตร น้ำและอิเล็กโทรไลต์จะถูกดูดซึมกลับไป เหลือออกมาใน อุจจาระเพียง ๑๐๐ ลูกบาศก์เซนติเมตร การดูดซึมเกิดขึ้นใน ลำไส้ใหญ่ส่วนต้น คือตอนครึ่งแรกซึ่งอาจเรียกชื่อว่าเป็นลำไส้ ใหญ่ส่วนดูดซึม (absorbing colon) ส่วนลำไส้ใหญ่ครึ่งหลังเรียกว่า ลำไส้ใหญ่ส่วนเก็บสะสม (storage colon) มีหน้าที่เก็บอุจจาระ ไว้เพื่อเตรียมถ่ายออกไป