โครงสร้างและการทำงานของระบบทางเดินอาหาร

ระบบทางเดินอาหารคือท่อกล้ามเนื้อต่อเนื่องกัน — ปาก, หลอดอาหาร, กระเพาะอาหาร, ลำไส้เล็ก และลำไส้ใหญ่ — ซึ่งเป็นทางผ่านของอาหารในขณะที่ถูกย่อยและดูดซึม โครงสร้างเฉพาะส่วนของมันสอดคล้องกับการทำงาน: กระเพาะอาหารทำหน้าที่เก็บและทำให้เป็นกรด, ลำไส้เล็กย่อยและดูดซึมสารอาหารผ่านพื้นผิวเยื่อบุที่ขยายใหญ่ขึ้นอย่างมาก, และลำไส้ใหญ่ทำหน้าที่ดูดกลับน้ำและอิเล็กโทรไลต์ รวมถึงเป็นที่อยู่ของการหมัก

Definition

ระบบทางเดินอาหารคือท่อต่อเนื่องที่ทอดยาวจากปากไปยังทวารหนัก ซึ่งมีผนังที่จัดเรียงเป็นชั้นเยื่อบุ, ชั้นใต้เยื่อบุ, ชั้นกล้ามเนื้อ และเยื่อหุ้ม และมีส่วนต่างๆ ที่เชี่ยวชาญเฉพาะด้านการทำงานสำหรับการเก็บ, การย่อย, การดูดซึม และการกำจัดสารที่รับประทานเข้าไป

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงการจัดระเบียบทางกายวิภาคศาสตร์มหภาคและจุลภาคของทางเดินอาหาร, ผนังที่มีหลายชั้น (เยื่อบุ, ชั้นใต้เยื่อบุ, ชั้นกล้ามเนื้อ, เยื่อหุ้ม), การขยายพื้นที่การดูดซึมที่เกิดจากรอยพับ, วิลไล (villi) และไมโครวิลไล (microvilli), และความเชี่ยวชาญเฉพาะด้านการทำงานของแต่ละส่วน นำเสนอในฐานะสรีรวิทยาและกายวิภาคศาสตร์อ้างอิง และไม่ได้กล่าวถึงการวินิจฉัยหรือการรักษาโรคทางเดินอาหาร

Core questions

• ผนังของระบบทางเดินอาหารมีการจัดระเบียบอย่างไร และการจัดระเบียบนั้นมีส่วนช่วยในการย่อยและการดูดซึมอย่างไร?
• รอยพับ, วิลไล และไมโครวิลไล ขยายพื้นผิวการดูดซึมของลำไส้เล็กได้อย่างไร?
• การทำงานมีการกระจายตัวอย่างไรในกระเพาะอาหาร, ลำไส้เล็ก และลำไส้ใหญ่?

Key concepts

• ผนังลำไส้แบบมีชั้น: เยื่อบุ, ชั้นใต้เยื่อบุ, ชั้นกล้ามเนื้อ, เยื่อหุ้ม
• รอยพับวงกลม (Plicae circulares), วิลไล (villi) และไมโครวิลไล (brush border)
• การขยายพื้นที่ผิวเยื่อบุ
• ความเชี่ยวชาญเฉพาะส่วน (กระเพาะอาหาร, ลำไส้เล็ก, ลำไส้ใหญ่)
• เซลล์ลำไส้เล็ก (Enterocytes) และเยื่อบุผิวดูดซึม
• การเคลื่อนไหวและการขนส่งของลำไส้

Mechanisms

ผนังของระบบทางเดินอาหารประกอบด้วยเยื่อบุชั้นใน, ชั้นใต้เยื่อบุที่มีหลอดเลือดและเส้นประสาท, ชั้นกล้ามเนื้อที่สร้างการเคลื่อนไหว, และเยื่อหุ้มชั้นนอก ในลำไส้เล็ก รอยพับวงกลม, วิลไลที่มีลักษณะคล้ายนิ้ว, และไมโครวิลไลที่หนาแน่นของขอบแปรงของเซลล์ลำไส้เล็ก (enterocyte brush border) ทำงานร่วมกันเพื่อขยายพื้นผิวการดูดซึม; การประมาณการทางสัณฐานวิทยาในปัจจุบันระบุว่าพื้นที่นี้มีขนาดประมาณหลายสิบตารางเมตร แทนที่จะเป็นตัวเลขคลาสสิกที่ใหญ่กว่า (Helander & Fändriks, 2014) เยื่อหุ้มขอบแปรงมีตัวขนส่งและเอนไซม์ไฮโดรเลสที่ช่วยให้การย่อยสมบูรณ์และขับเคลื่อนการดูดซึมสารอาหาร ซึ่งเป็นตัวอย่างโดยกลไกการขนส่งร่วมโซเดียม-กลูโคส (Wright et al., 2011) ส่วนปลาย ลำไส้ใหญ่จะดูดกลับน้ำและอิเล็กโทรไลต์ และจัดหาสภาพแวดล้อมที่คาร์โบไฮเดรตที่เหลืออยู่จะถูกหมักเป็นกรดไขมันสายสั้นที่ดูดซึมได้ (Cummings et al., 1987)

Clinical relevance

ความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างและการทำงานปกติของระบบทางเดินอาหารเป็นกรอบอ้างอิงที่ใช้ในการทำความเข้าใจภาวะดูดซึมผิดปกติ, โรคเยื่อบุ, และการเปลี่ยนแปลงทางศัลยกรรมของลำไส้ในสาขาวิทยาศาสตร์สุขภาพ บทความนี้เป็นเชิงพรรณนาและให้ความรู้ และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการจัดการรายบุคคล

Debates

พื้นผิวการดูดซึมที่แท้จริงของลำไส้มนุษย์มีขนาดใหญ่เพียงใด?

ตัวเลขในตำราเรียนที่อ้างถึงมานานว่าพื้นผิวลำไส้เล็กมีขนาดประมาณ 250-300 ตารางเมตร ได้รับการตรวจสอบใหม่ทางสัณฐานวิทยา; การประมาณการที่แก้ไขใหม่ระบุว่าพื้นผิวเยื่อบุมีขนาดลดลงอย่างมาก อยู่ในระดับหลายสิบตารางเมตร ซึ่งกระตุ้นให้มีการแก้ไขค่าการสอนมาตรฐาน

Seminal works

• helander-2014
• wright-2011

Frequently asked questions

อะไรที่ทำให้ลำไส้เล็กมีประสิทธิภาพในการดูดซึมสูง?

พื้นผิวด้านในของมันถูกขยายออกในสามระดับ — รอยพับวงกลม, วิลไล และไมโครวิลไล — ซึ่งทั้งหมดนี้ช่วยเพิ่มพื้นที่สำหรับการดูดซึมสารอาหารอย่างมาก และเป็นที่อยู่ของตัวขนส่งและเอนไซม์ที่ช่วยให้การย่อยสมบูรณ์

ส่วนต่างๆ ของลำไส้ทำงานเหมือนกันหรือไม่?

ไม่ กระเพาะอาหารทำหน้าที่เก็บและทำให้เป็นกรด, ลำไส้เล็กทำหน้าที่ย่อยและดูดซึมสารอาหารส่วนใหญ่, และลำไส้ใหญ่ทำหน้าที่ดูดกลับน้ำและอิเล็กโทรไลต์ รวมถึงสนับสนุนการหมักของจุลินทรีย์