第十二单元 胃肠道生理学
胃肠道功能的一般原则——运动、神经控制和血液循环
消化道为身体持续提供水、电解质(water, electrolytes)、维生素(vitamins)和营养物质(nutrients)，这需要以下过程：(1) 食物在消化道中的运动；(2) 消化液的分泌和食物的消化；(3) 水、各种电解质、维生素和消化产物的吸收；(4) 血液在胃肠道器官中的循环以带走吸收的物质；(5) 通过局部、神经和激素系统控制所有这些功能。图63-1展示了整个消化道。每个部分都适应其特定的功能——有些部分用于食物的简单通过，如食管(esophagus)；其他部分用于食物的暂时储存，如胃(stomach)；还有一些部分用于消化和吸收，如小肠(small intestine)。在本章中，我们将讨论整个消化道功能的基本原理，并在后续章节中讨论消化道不同部分的具体功能。
胃肠道运动的一般原理
胃肠道壁的生理解剖
图63-2展示了肠壁的典型横截面，包括从外表面向内的以下层次：(1) 浆膜(serosa)，(2) 纵行平滑肌层(longitudinal smooth muscle layer)，(3) 环形平滑肌层(circular smooth muscle layer)，(4) 黏膜下层(submucosa)，和(5) 黏膜(mucosa)。此外，在黏膜的深层还有稀疏的平滑肌纤维束，即黏膜肌层(mucosal muscle)。肠道的运动功能由不同层次的平滑肌执行。
平滑肌的一般特性及其功能在第8章中讨论，应作为本章后续部分的背景知识进行复习。
胃肠道平滑肌作为合胞体(syncytium)发挥作用。胃肠道中的单个平滑肌纤维长度为200至500微米，直径为2至10微米，它们排列成多达1000条平行纤维的束。在纵行肌层中，这些束沿肠道纵向延伸；在环形肌层中，它们围绕肠道延伸。
在每个束内，肌纤维通过大量的间隙连接(gap junctions)相互电连接，这些连接允许离子从一个肌细胞低阻力地移动到下一个肌细胞。因此，引发肌肉收缩的电信号可以容易地在每个束内的纤维之间传播，但沿束的长度传播比横向传播更快。
每个平滑肌纤维束通过疏松的结缔组织部分地与下一个束分离；然而，肌束在许多点相互融合，因此实际上每个肌层代表一个分支的平滑肌束网络。因此，每个肌层作为一个合胞体发挥作用；也就是说，当在肌肉质量的任何地方引发动作电位时，它通常会在肌肉中向所有方向传播。传播的距离取决于肌肉的兴奋性；有时它仅在几毫米后停止，而在其他时候它会传播许多厘米甚至整个肠道的长度和宽度。
此外，由于纵行肌层和环形肌层之间存在一些连接，其中一个层的兴奋通常会激发另一个层。
胃肠道平滑肌的电活动
胃肠道平滑肌(smooth muscle)几乎持续受到沿肌纤维膜缓慢的、内在的电活动(excitation)。这种活动有两种基本类型的电波：(1)慢波(slow waves)和(2)峰电位(spikes)，两者都在图63-3中显示。此外，胃肠道平滑肌的静息膜电位(resting membrane potential)的电压可以变化到不同水平，这也可能在控制胃肠道的运动活动(motor activity)中具有重要影响。
由静息膜电位的波动变化引起的“慢波”。大多数胃肠道收缩是节律性的，这种节律主要由平滑肌膜电位的所谓“慢波”频率决定。这些波，如图63-3所示，不是动作电位(action potentials)。相反，它们是静息膜电位的缓慢波动变化。它们的强度通常在5到15毫伏之间变化，频率在人类胃肠道的不同部位从3到12次/分钟不等——胃体(stomach body)中约为3次，十二指肠(duodenum)中高达12次，回肠末端(terminal ileum)中约为8或9次。因此，胃体、十二指肠和回肠的收缩节律通常分别约为3/min、12/min和8到9次/分钟。
图63-1. 消化道(Alimentary tract)。 图63-2. 肠道的典型横截面(Typical cross section of the gut)。
图63-3. 肠道平滑肌的膜电位(Membrane potentials in intestinal smooth muscle)。注意慢波、峰电位、完全去极化(total depolarization)和超极化(hyperpolarization)，所有这些都在肠道的不同生理条件下发生。
慢波的确切原因尚未完全理解，尽管它们似乎是由平滑肌细胞和称为Cajal间质细胞(interstitial cells of Cajal)的特殊细胞之间的复杂相互作用引起的，这些细胞被认为是平滑肌细胞的电起搏器(electrical pacemakers)。这些间质细胞相互形成一个网络，并插入平滑肌层之间，与平滑肌细胞形成类似突触的接触。Cajal间质细胞由于独特的离子通道(ion channels)而经历膜电位的周期性变化，这些通道周期性地打开并产生内向(起搏器)电流，可能产生慢波活动。
在大多数胃肠道部位，慢波通常不会单独引起肌肉收缩，除了可能在胃中。相反，它们主要激发间歇性峰电位的出现，而峰电位实际上又激发了肌肉收缩。
峰电位 (Spike Potentials)
峰电位是真正的动作电位 (action potentials)。当胃肠道平滑肌的静息膜电位 (resting membrane potential) 变得比约 -40 毫伏 (mV) 更正时，它们会自动发生（肠道平滑肌纤维的正常静息膜电位在 -50 到 -60 毫伏之间）。请注意，在图 63-3 中，每当慢波的峰值暂时变得比 -40 毫伏更正时，峰电位就会出现在这些峰值上。慢波电位上升得越高，峰电位的频率就越高，通常在每秒 1 到 10 次之间。胃肠道肌肉中的峰电位持续时间是大神经纤维中动作电位的 10 到 40 倍，每个胃肠道峰电位持续时间为 10 到 20 毫秒。
胃肠道平滑肌的动作电位与神经纤维的动作电位之间的另一个重要区别是它们的产生方式。在神经纤维中，动作电位几乎完全由钠离子通过钠通道快速进入纤维内部引起。在胃肠道平滑肌纤维中，负责动作电位的通道有些不同；它们允许特别大量的钙离子与少量钠离子一起进入，因此被称为钙-钠通道 (calcium-sodium channels)。这些通道的打开和关闭速度比大神经纤维中的快速钠通道慢得多。钙-钠通道的缓慢打开和关闭解释了动作电位的长持续时间。此外，动作电位期间大量钙离子进入肌肉纤维内部在引起肠道肌肉纤维收缩中起着特殊作用，我们稍后会讨论。
静息膜电位的电压变化
除了慢波和峰电位外，平滑肌静息膜电位的基线电压水平也会发生变化。在正常情况下，静息膜电位平均约为 -56 毫伏，但多种因素可以改变这一水平。当电位变得不那么负时，这被称为膜的除极化 (depolarization)，肌肉纤维变得更容易兴奋。当电位变得更负时，这被称为超极化 (hyperpolarization)，纤维变得不那么容易兴奋。
使膜除极化（即使其更容易兴奋）的因素包括：(1) 肌肉的拉伸，(2) 副交感神经末梢释放的乙酰胆碱 (acetylcholine) 的刺激，以及 (3) 几种特定胃肠道激素的刺激。
使膜电位变得更负（即使膜超极化并使肌肉纤维不那么容易兴奋）的重要因素包括：(1) 去甲肾上腺素 (norepinephrine) 或肾上腺素 (epinephrine) 对纤维膜的影响，以及 (2) 主要分泌去甲肾上腺素的交感神经末梢的刺激。
钙离子进入引起平滑肌收缩
平滑肌收缩是对钙离子进入肌肉纤维的反应。正如第 8 章所解释的，钙离子通过钙调蛋白 (calmodulin) 控制机制激活纤维中的肌球蛋白 (myosin) 丝，导致肌球蛋白丝和肌动蛋白 (actin) 丝之间产生吸引力，从而使肌肉收缩。
慢波不会导致钙离子进入平滑肌纤维（它们只会导致钠离子的进入）。因此，慢波本身通常不会引起肌肉收缩。相反，在慢波峰值时产生的尖峰电位期间，大量钙离子进入纤维并引起大部分收缩。
一些胃肠道平滑肌的紧张性收缩。胃肠道的一些平滑肌表现出紧张性收缩，而不是或除了节律性收缩。紧张性收缩是持续的；它与慢波的基本电节律无关，但通常持续几分钟甚至几小时。紧张性收缩的强度可能会增加或减少，但它会持续下去。
紧张性收缩有时是由连续的重复尖峰电位引起的——频率越高，收缩程度越大。在其他时候，紧张性收缩是由激素或其他因素引起的，这些因素导致平滑肌膜持续部分去极化而不引起动作电位。紧张性收缩的第三个原因是钙离子持续进入细胞内部，这是通过不涉及膜电位变化的方式实现的。这些机制的细节尚不清楚。
胃肠功能的神经控制——肠神经系统
胃肠道有一个自己的神经系统，称为肠神经系统。它完全位于肠壁内，从食道开始一直延伸到肛门。这个肠神经系统中的神经元数量超过1亿，比整个脊髓中的神经元数量还要多。这个高度发达的肠神经系统在控制胃肠道运动和分泌方面尤为重要。
肠神经系统主要由两个神经丛组成，如图63-4所示：（1）位于纵行和环形肌层之间的外部神经丛，称为肌间神经丛或Auerbach神经丛；（2）位于黏膜下层的内部神经丛，称为黏膜下神经丛或Meissner神经丛。这两个神经丛内部和之间的神经连接也在图63-4中显示。
肌间神经丛主要控制胃肠道运动，而黏膜下神经丛主要控制胃肠道分泌和局部血流。
在图63-4中，特别注意连接到肌间神经丛和黏膜下神经丛的外在交感神经和副交感神经纤维。尽管肠神经系统可以独立于这些外在神经发挥作用，但副交感神经和交感神经系统的刺激可以大大增强或抑制胃肠功能，正如我们稍后讨论的那样。
图63-4中还显示了起源于胃肠道上皮或肠壁的感觉神经末梢，它们向肠神经系统的两个神经丛发送传入纤维，以及（1）交感神经系统的椎前神经节，（2）脊髓，和（3）迷走神经，一直到脑干。这些感觉神经可以在肠壁内引发局部反射，还可以引发从椎前神经节或脑基底区域传递到肠道的其他反射。
图63-4. 肠壁的神经控制，展示了以下内容：(1) 肌间神经丛和黏膜下神经丛（黑色纤维）；(2) 交感神经系统和副交感神经系统对这些神经丛的外在控制（红色纤维）；(3) 从管腔上皮和肠壁传递到肠神经丛的感觉纤维，然后传递到脊髓的椎前神经节，并直接传递到脊髓和脑干（绿色纤维）。
肌间神经丛与黏膜下神经丛的区别
肌间神经丛主要由许多相互连接的神经元组成的线性链构成，延伸至整个胃肠道。图63-4展示了这一链的一部分。
由于肌间神经丛沿着肠壁延伸并位于肠平滑肌的纵行层和环形层之间，它主要与沿肠道长度的肌肉活动控制有关。当该神经丛受到刺激时，其主要效果如下：(1) 增加肠壁的紧张性收缩或“张力”；(2) 增加节律性收缩的强度；(3) 略微增加收缩节律的频率；(4) 增加兴奋波沿肠壁传导的速度，导致肠道蠕动波的更快移动。
肌间神经丛不应被视为完全兴奋性的，因为其中一些神经元是抑制性的；它们的纤维末梢分泌一种抑制性递质，可能是血管活性肠肽或其他抑制性肽。这些抑制性信号特别有助于抑制一些阻碍食物沿胃肠道连续段移动的肠道括约肌，例如控制胃排空到十二指肠的幽门括约肌，以及控制小肠排空到盲肠的回盲瓣括约肌。
与肌间神经丛相比，黏膜下神经丛主要与每个微小肠段内壁的功能控制有关。例如，许多感觉信号起源于胃肠道上皮，然后在黏膜下神经丛中整合，以帮助控制局部肠道分泌、局部吸收以及引起胃肠道黏膜不同程度内折的黏膜下肌肉的局部收缩。
肠神经元分泌的神经递质类型
研究人员已经识别出超过25种潜在的神经递质物质，这些物质由不同类型肠神经元的神经末梢释放，包括以下物质：(1) 乙酰胆碱，(2) 去甲肾上腺素，(3) 三磷酸腺苷，(4) 5-羟色胺，(5) 多巴胺，(6) 胆囊收缩素，(7) P物质，(8) 血管活性肠肽，(9) 生长抑素，(10) 亮氨酸脑啡肽，(11) 甲硫氨酸脑啡肽，(12) 蛙皮素，(13) 神经肽Y，以及(14) 一氧化氮。这些物质的具体功能尚不十分清楚，不足以在此详细讨论，仅指出以下特征。
乙酰胆碱(acetylcholine)通常促进胃肠道活动。去甲肾上腺素(norepinephrine)几乎总是抑制胃肠道活动，肾上腺素(epinephrine)也是如此，后者主要通过肾上腺髓质分泌到血液循环后到达胃肠道。上述其他递质物质是兴奋性和抑制性物质的混合物，其中一些我们将在第64章讨论。
胃肠道的自主神经控制
副交感神经刺激增加肠神经系统(enteric nervous system)的活动。肠道的副交感神经供应分为颅部和骶部，这已在第61章讨论过。
除了少数副交感神经纤维到达消化道的口腔和咽部区域外，颅部副交感神经纤维几乎全部位于迷走神经(vagus nerves)中。这些纤维广泛支配食管、胃和胰腺，对肠道直至大肠前半部分的支配较少。
骶部副交感神经起源于脊髓的第二、第三和第四骶段，通过盆神经(pelvic nerves)到达大肠的远端一半，直至肛门。乙状结肠、直肠和肛门区域的副交感神经纤维供应比其他肠道区域丰富得多。这些纤维特别用于执行排便反射(defecation reflexes)，这将在第64章讨论。
胃肠道副交感神经系统的节后神经元(postganglionic neurons)主要位于肌间神经丛(myenteric plexus)和黏膜下神经丛(submucosal plexus)中。刺激这些副交感神经通常会增加整个肠神经系统的活动，从而增强大多数胃肠道功能的活动。
交感神经刺激通常抑制胃肠道活动。支配胃肠道的交感神经纤维起源于脊髓的T5至L2节段。大多数支配肠道的节前纤维(preganglionic fibers)在离开脊髓后进入位于脊柱外侧的交感神经链(sympathetic chains)，其中许多纤维随后通过神经链到达外围神经节，如腹腔神经节(celiac ganglion)和各种肠系膜神经节(mesenteric ganglia)。大多数交感神经节后神经元体位于这些神经节中，节后纤维(postganglionic fibers)随后通过交感神经节后神经分布到肠道的所有部分。交感神经几乎支配整个胃肠道，而不是像副交感神经那样在口腔和肛门附近更为广泛。交感神经末梢主要分泌去甲肾上腺素。
一般来说，交感神经系统的刺激会抑制胃肠道的活动，产生许多与副交感神经系统相反的效果。它通过两种方式发挥作用：(1) 通过分泌的去甲肾上腺素对肠道平滑肌(除了黏膜肌，它会被兴奋)的直接抑制作用，效果较小；(2) 主要通过去甲肾上腺素对整个肠神经系统神经元的抑制作用，效果较大。
强烈的交感神经系统刺激可以极大地抑制肠道的运动，以至于可以完全阻止食物通过胃肠道的运动。
来自肠道的感觉传入神经纤维
许多传入感觉神经纤维支配肠道。一些神经纤维的细胞体位于肠神经系统(enteric nervous system)中，另一些则位于脊髓的背根神经节(dorsal root ganglia)中。这些感觉神经可以通过以下方式被激活：(1) 肠道黏膜的刺激，(2) 肠道过度扩张，或 (3) 肠道中存在特定的化学物质。通过这些纤维传递的信号可以引起肠道运动的兴奋，或在其他情况下抑制肠道运动或肠道分泌。
此外，来自肠道的其他感觉信号会传递到脊髓的多个区域，甚至到达脑干。例如，迷走神经(vagus nerves)中80%的神经纤维是传入纤维而非传出纤维。这些传入纤维将感觉信号从胃肠道传递到脑髓质(medulla)，脑髓质随后启动迷走反射信号，返回胃肠道以控制其许多功能。
胃肠道反射
肠神经系统的解剖结构及其与交感神经(sympathetic)和副交感神经(parasympathetic)系统的连接支持三种类型的胃肠道反射，这些反射对胃肠道控制至关重要。
- 完全整合在肠壁肠神经系统内的反射。这些反射包括控制大部分胃肠道分泌、蠕动(peristalsis)、混合收缩、局部抑制效应等。
- 从肠道到椎前交感神经节(prevertebral sympathetic ganglia)再返回胃肠道的反射。这些反射将信号长距离传递到胃肠道的其他区域，例如从胃发出的信号引起结肠排空（胃结肠反射(gastrocolic reflex)），从结肠和小肠发出的信号抑制胃运动和胃分泌（肠胃反射(enterogastric reflexes)），以及从结肠发出的信号抑制回肠内容物排入结肠（结肠回肠反射(colonoileal reflex)）。
- 从肠道到脊髓或脑干再返回胃肠道的反射。这些反射尤其包括以下内容：(1) 从胃和十二指肠到脑干再返回胃的反射——通过迷走神经——以控制胃运动和分泌活动；(2) 引起整个胃肠道普遍抑制的疼痛反射；(3) 排便反射(defecation reflexes)，从结肠和直肠传递到脊髓再返回，产生排便所需的强有力结肠、直肠和腹部收缩。
胃肠道运动的激素控制
胃肠道激素被释放到门静脉循环(portal circulation)中，并通过与激素特异性受体结合对靶细胞发挥生理作用。即使在释放部位和作用部位之间的所有神经连接被切断后，激素的作用仍然持续。表63-1概述了每种胃肠道激素的作用、分泌刺激因素以及分泌部位。
表63-1 胃肠道激素的作用、分泌刺激因素及分泌部位
markdown
在第65章中，我们讨论了几种激素在控制胃肠道分泌中的极端重要性。大多数这些激素也会影响胃肠道的某些部分的运动。虽然运动效应通常不如激素的分泌效应重要，但以下段落描述了一些更重要的运动效应。
胃泌素 (Gastrin) 由胃窦的“G”细胞分泌，响应与进食相关的刺激，如胃扩张、蛋白质产物和胃泌素释放肽，后者在迷走神经刺激期间由胃黏膜的神经释放。胃泌素的主要作用是（1）刺激胃酸分泌和（2）刺激胃黏膜的生长。
胆囊收缩素 (Cholecystokinin, CCK) 由十二指肠和空肠黏膜的“I”细胞分泌，主要响应肠道内容物中的脂肪、脂肪酸和单酰甘油的消化产物。这种激素强烈收缩胆囊，将胆汁排入小肠，胆汁在小肠中乳化脂肪物质并使其被消化和吸收。CCK还适度抑制胃收缩。因此，在这种激素导致胆囊排空的同时，它也减缓了食物从胃中的排空，以便为上部肠道中的脂肪消化提供足够的时间。
CCK还通过刺激十二指肠中的感觉传入神经纤维来抑制食欲，以防止在进餐期间过度进食；这些纤维通过迷走神经向大脑的摄食中枢发送信号，如第72章所述。
促胰液素 (Secretin) 是第一个被发现的胃肠道激素，由十二指肠黏膜的“S”细胞分泌，响应从胃幽门排入十二指肠的酸性胃液。促胰液素对胃肠道的运动有轻微影响，并促进胰腺分泌碳酸氢盐，从而帮助中和小肠中的酸。
葡萄糖依赖性促胰岛素肽(Glucose-dependent insulinotropic peptide，也称为胃抑制肽[GIP])由上段小肠黏膜分泌，主要响应脂肪酸和氨基酸，但对碳水化合物的响应程度较低。它在降低胃的运动活性方面有轻微作用，因此当上段小肠已经充满食物时，它会减缓胃内容物排入十二指肠。葡萄糖依赖性促胰岛素肽在血液中的浓度甚至低于抑制胃运动所需的水平时，也能刺激胰岛素分泌。
Motilin在空腹期间由胃和上段十二指肠分泌，这种激素的唯一已知功能是增加胃肠运动。Motilin周期性释放，并刺激称为消化间期肌电复合波的胃肠运动波，这些波在空腹者体内每90分钟通过胃和小肠。Motilin的分泌在进食后通过尚未完全了解的机制被抑制。
胃肠道中的功能性运动
胃肠道中发生两种类型的运动：(1)推进运动(propulsive movements)，使食物以适当的速度沿消化道向前移动，以适应消化和吸收；(2)混合运动(mixing movements)，使肠内容物始终保持充分混合。
A. 蠕动收缩(食管、胃、小肠)
推进运动——蠕动
胃肠道的基本推进运动是蠕动(peristalsis)，如图63-5A所示。一个收缩环出现在肠道周围，然后向前移动；这种机制类似于将手指放在一个膨胀的细管周围，然后收缩手指并沿管子向前滑动。收缩环前方的任何物质都会被向前推进。
蠕动是许多合胞体平滑肌管的固有特性；在肠道的任何一点刺激都可以在环形肌中引起一个收缩环，然后这个环沿着肠道管扩散。(蠕动也发生在胆管、腺管、输尿管和身体的许多其他平滑肌管中。)
肠道蠕动的通常刺激是肠道的扩张。也就是说，如果大量食物在肠道的任何一点积聚，肠道壁的拉伸会刺激肠道神经系统在该点后方2至3厘米处收缩肠道壁，并出现一个收缩环，从而启动蠕动运动。其他可以启动蠕动的刺激包括肠道上皮内层的化学或物理刺激。此外，强烈的副交感神经信号也会引起强烈的蠕动。
肌间神经丛在蠕动中的功能。在先天性缺乏肌间神经丛的胃肠道任何部分，蠕动只会微弱发生或根本不发生。此外，当一个人使用阿托品麻痹肌间神经丛的胆碱能神经末梢时，整个肠道的蠕动会大大减弱或完全阻断。因此，有效的蠕动需要一个活跃的肌间神经丛。
蠕动波向肛门方向移动，伴随下游的接受性松弛——“肠道法则”。理论上，蠕动可以从受刺激点向任一方向发生，但它通常在向口（oral direction）方向迅速消失，而向肛门方向则继续传播相当长的距离。尽管蠕动方向性传播的确切原因尚不明确，但可能主要是由于肠肌神经丛（myenteric plexus）在肛门方向上“极化”所致，这可以解释如下。
B. 分段收缩（小肠和大肠） 图63-5. 蠕动涉及食管、胃和小肠的收缩和下游松弛，推动内容物向肛门方向移动。小肠和大肠不同节段的间歇性分段收缩混合其内容物，几乎没有向前移动。
当肠道的一段因扩张而兴奋并因此引发蠕动时，引起蠕动的收缩环通常从扩张段的向口侧开始，并向扩张段移动，推动肠道内容物向肛门方向移动5到10厘米后消失（视频63-1）。同时，肠道有时会向肛门方向松弛几厘米，这被称为“接受性松弛”（receptive relaxation），从而使食物更容易向肛门方向推进，而不是向口方向。
这种复杂的模式在缺乏肠肌神经丛的情况下不会发生。因此，这种复杂模式被称为肠肌反射（myenteric reflex）或蠕动反射（peristaltic reflex）。蠕动反射加上蠕动的肛门方向运动被称为“肠道法则”（law of the gut）。
分段收缩——混合运动
混合运动在消化道的不同部位有所不同。在某些区域，蠕动收缩引起大部分的混合。当肠道内容物的向前推进被括约肌阻塞时，这种情况尤其明显，此时蠕动波只能搅拌肠道内容物，而不是推动它们向前。在其他时候，肠道壁每隔几厘米就会发生局部的间歇性分段收缩（见图63-5B）。这些收缩通常只持续5到30秒；然后新的收缩会在肠道的其他点发生，从而“切碎”和“剪切”内容物。这些蠕动和收缩运动在胃肠道的不同部位被调整，以实现适当的推进和混合，如第64章中讨论的每个部分所述。
胃肠道血流——内脏循环
胃肠系统的血管是一个更广泛的系统的一部分，称为内脏循环(splanchnic circulation)，如图63-6所示。它包括通过肠道的血流以及通过脾脏、胰腺和肝脏的血流。该系统的设计使得所有通过肠道、脾脏和胰腺的血液随后立即通过门静脉流入肝脏。在肝脏中，血液通过数百万个微小的肝窦(sinusoids)，最后通过肝静脉离开肝脏，肝静脉将血液排入全身循环的腔静脉(vena cava)。血液在排入腔静脉之前流经肝脏，这使得排列在肝窦中的网状内皮细胞(reticuloendothelial cells)能够清除可能从胃肠道进入血液的细菌和其他颗粒物质，从而防止潜在有害物质直接运输到身体的其他部位。
从肠道吸收的非脂肪、水溶性营养物质（例如碳水化合物和蛋白质）通过门静脉血液被运输到相同的肝窦。在这里，网状内皮细胞和肝脏的主要实质细胞(hepatic cells)暂时吸收并储存了50%到75%的营养物质。此外，这些营养物质在肝细胞中进行了大量的化学中间处理。肝脏的这些营养功能将在第68至72章中讨论。几乎所有从肠道吸收的脂肪都不通过门静脉血液运输，而是被吸收到肠道淋巴管中，然后通过胸导管(thoracic duct)绕过肝脏进入全身循环血液。
胃肠血液供应的解剖学
图63-7显示了肠道动脉血液供应的一般特征，包括通过弓形动脉系统为小肠和大肠壁供血的肠系膜上动脉(superior mesenteric artery)和肠系膜下动脉(inferior mesenteric artery)。图中未显示的是腹腔动脉(celiac artery)，它为胃提供类似的血液供应。
进入肠壁后，动脉分支并向两个方向围绕肠道发送较小的动脉，这些动脉的尖端在肠壁的与肠系膜附着相对的一侧相遇。从这些环绕的动脉中，更小的动脉穿透肠壁并扩散到（1）肌肉束中，（2）肠绒毛中，以及（3）上皮下的黏膜下血管中，以服务于肠道的分泌和吸收功能。
图63-6. 内脏循环。
图63-8显示了通过肠绒毛的血流的特殊组织，包括一个与多个环状毛细血管系统相互连接的小动脉和小静脉。小动脉壁高度肌肉化，并且在控制绒毛血流方面非常活跃。
肠道活动和代谢因素对胃肠血流的影响
在正常情况下，胃肠道的每个区域以及肠壁各层的血流都与局部活动水平直接相关。例如，在营养物质主动吸收期间，绒毛和黏膜下层的邻近区域的血流可以增加多达八倍。同样，肠壁肌肉层的血流也会随着肠道运动活动的增加而增加。餐后，运动活动、分泌活动和吸收活动都会增加；同样，血流也会大幅增加，但在接下来的2到4小时内逐渐恢复到静息水平。
胃肠道活动期间血流增加的机制。尽管胃肠道活动增加时血流增加的确切原因尚不清楚，但已知一些事实。
图63-7。通过肠系膜网向肠道供血的动脉
首先，在消化过程中，肠道的黏膜会释放几种血管扩张物质。这些物质大多是肽类激素，包括胆囊收缩素(cholecystokinin)、血管活性肠肽(vasoactive intestinal peptide)、胃泌素(gastrin)和促胰液素(secretin)。这些激素还控制着肠道的特定运动和分泌活动，如第64章和第65章所述。
其次，一些胃肠道腺体在向管腔分泌其他物质的同时，也会向肠壁释放两种激肽(kallidin和bradykinin)。这些激肽是强效的血管扩张剂，被认为会导致与分泌同时发生的黏膜血管扩张。
第三，肠壁中氧浓度的降低可以使肠道血流增加至少50%到100%；因此，肠道活动期间黏膜和肠壁代谢率的增加可能会降低氧浓度，从而引起血管扩张。氧浓度的降低还可能导致腺苷(adenosine)增加多达四倍，腺苷是一种众所周知的血管扩张剂，可能是血流增加的主要原因。
因此，胃肠道活动增加期间的血流增加可能是上述多种因素以及其他尚未发现的因素共同作用的结果。
绒毛中的“逆流”血流。请注意图63-8中，进入绒毛的动脉血流和离开绒毛的静脉血流方向相反，且血管彼此紧密相邻。由于这种血管排列，大部分血液中的氧气直接从小动脉扩散到邻近的小静脉，而无需被血液带到绒毛的尖端。多达80%的氧气可能通过这种短路途径扩散，因此无法用于绒毛的局部代谢功能。这种绒毛中的逆流机制类似于肾髓质直小血管中的逆流机制，如第29章所述。
在正常情况下，这种从微动脉到微静脉的氧气分流对绒毛(villi)无害，但在肠道血流大幅减少的疾病状态下，如循环性休克(circulatory shock)时，绒毛尖端的氧气缺乏可能变得如此严重，以至于绒毛尖端甚至整个绒毛发生缺血性死亡(ischemic death)并解体。因此以及其他原因，在许多胃肠道疾病中，绒毛会变得严重钝化，导致肠道吸收能力大幅下降。
图63-8. 绒毛的微血管系统，显示微动脉和微静脉中的血流呈逆流(countercurrent)排列。
胃肠道血流的神经控制
刺激支配胃和结肠下段的副交感神经(parasympathetic nerves)会同时增加局部血流和腺体分泌。这种血流增加可能是腺体活动增加的次要结果，而不是神经刺激的直接效应。
相比之下，交感神经刺激(sympathetic stimulation)对几乎所有胃肠道都有直接影响，导致微动脉强烈收缩(vasoconstriction)和血流大幅减少。在这种血管收缩几分钟后，血流通常通过一种称为“自动调节逃逸(autoregulatory escape)”的机制恢复到接近正常水平。也就是说，由缺血(ischemia)引发的局部代谢性血管扩张机制(metabolic vasodilator mechanisms)会覆盖交感神经的血管收缩作用，使胃肠道腺体和肌肉所需的营养血流恢复正常。
当身体其他部位需要额外血流时，抑制胃肠道血流的重要性。肠道交感神经血管收缩的一个主要价值在于，它允许在剧烈运动期间短暂关闭胃肠道和其他内脏(splanchnic)血流，此时骨骼肌和心脏需要增加血流。此外，在循环性休克时，当身体所有重要组织因缺乏血流而面临细胞死亡的危险——尤其是大脑和心脏——交感神经刺激可以在数小时内将内脏血流减少到非常低的水平。
交感神经刺激还会导致大容量的肠道和肠系膜静脉强烈收缩。这种血管收缩减少了这些静脉的容积，从而将大量血液转移到循环系统的其他部分。在经历失血性休克(hemorrhagic shock)或其他低血容量状态的人中，这种机制可以提供多达200至400毫升的额外血液以维持全身循环。
消化道中食物的推进与混合
食物在消化道每一部分停留的时间对于营养物质的优化处理和吸收至关重要。此外，必须提供适当的混合。由于在处理的每个阶段，混合和推进的要求差异很大，因此多种自主神经和激素机制控制着这些活动的时间，以确保它们以最佳速度进行——既不太快也不太慢。
本章将讨论这些运动，特别是这种控制的自主机制。
食物的摄入
一个人摄入的食物量主要由一种内在的饥饿感决定。一个人偏好的食物类型则由食欲决定。这些机制对于维持身体充足的营养供应极为重要，并在第72章中与身体营养相关的内容中讨论。当前的讨论仅限于食物摄入的机械过程，特别是咀嚼和吞咽。
咀嚼 (Chewing)
牙齿非常适合咀嚼。前牙（门牙）提供了强大的切割作用，而后牙（臼齿）则提供了研磨作用。所有颌肌一起工作可以使门牙产生高达55磅的咬合力，臼齿产生高达200磅的咬合力。
大多数咀嚼肌肉由第五对脑神经的运动分支支配，咀嚼过程由脑干中的核团控制。刺激脑干味觉中心的特定网状区域会引起节律性的咀嚼运动。此外，刺激下丘脑、杏仁核甚至靠近味觉和嗅觉感觉区域的大脑皮层区域也会引起咀嚼。
大部分的咀嚼过程是由咀嚼反射引起的。口腔中食物团块的存在首先会引发咀嚼肌的反射性抑制，这使得下颌下降。这种下降反过来引发了下颌肌肉的牵张反射，导致反弹性收缩。这一动作自动抬起下颌，使牙齿闭合，但同时也会再次将食物团块压缩到口腔内壁，这再次抑制了下颌肌肉，使下颌下降并再次反弹；这一过程反复进行。
咀嚼对所有食物的消化都很重要，但对大多数水果和生蔬菜尤其重要，因为它们的营养部分周围有不可消化的纤维素膜，必须在食物被消化之前被破坏。此外，咀嚼有助于食物消化的另一个简单原因是——消化酶只作用于食物颗粒的表面。因此，消化的速度取决于暴露于消化分泌物的总表面积。此外，将食物研磨成非常细小的颗粒状可以防止胃肠道的擦伤，并增加食物从胃排入小肠，然后进入肠道所有后续部分的便利性。
吞咽 (DEGLUTITION)
吞咽是一个复杂的机制，主要是因为咽部同时服务于呼吸和吞咽。咽部每次只能短暂地转化为食物推进的通道。特别重要的是，吞咽不应影响呼吸。
一般来说，吞咽可以分为以下几个阶段：(1) 自主阶段，启动吞咽过程；(2) 咽部阶段，这是一个不自主的阶段，构成食物通过咽部进入食道的过程；(3) 食道阶段，这是另一个不自主的阶段，将食物从咽部输送到胃。
吞咽的自主阶段。当食物准备好被吞咽时，舌头向上和向后对腭部的压力“自主地”将食物挤压或滚动到咽部，如图64-1所示。从这里开始，吞咽变得完全——或几乎完全——自动化，通常无法停止。
图64-1. 吞咽机制。
吞咽的不自主咽部阶段。当食物团块进入口腔后部和咽部时，它会刺激咽部开口周围的上皮吞咽感受器区域，特别是在扁桃体柱上，来自这些区域的冲动传递到脑干，以启动一系列自动的咽部肌肉收缩，如下所示：
- 软腭被向上拉，关闭后鼻孔，以防止食物反流到鼻腔。
- 咽部两侧的腭咽褶皱被向内侧拉近，彼此接近。这样，这些褶皱形成了一个矢状缝隙，食物必须通过这个缝隙进入咽后部。这个缝隙执行选择性动作，允许充分咀嚼的食物轻松通过。由于这个吞咽阶段持续不到1秒，任何大物体通常会被阻碍，无法进入食道。
- 喉部的声带(vocal cords)紧密靠拢，颈部肌肉将喉部向上和向前拉动。这些动作，加上防止会厌(epiglottis)向上移动的韧带的存在，导致会厌向后摆动覆盖喉部开口。所有这些效应共同作用，防止食物进入鼻腔和气管(trachea)。最关键的是声带的紧密靠拢，但会厌也有助于防止食物到达声带。声带或使其靠拢的肌肉的破坏可能导致窒息。
- 喉部的向上运动也拉大并扩大了食道(esophagus)的开口。同时，食道肌肉壁的上部3至4厘米，称为上食道括约肌(upper esophageal sphincter)（也称为咽食道括约肌(pharyngoesophageal sphincter)），放松。因此，食物可以轻松自由地从咽后部进入上食道。在吞咽之间，这个括约肌保持强烈收缩，从而防止空气在呼吸时进入食道。喉部的向上运动还将声门(glottis)抬离食物流动的主流，因此食物主要在会厌的两侧通过，而不是在其表面；这一动作进一步增加了防止食物进入气管的保护。
- 一旦喉部被抬起且咽食道括约肌放松，咽部的整个肌肉壁开始收缩，从咽部的上部开始，然后向下扩展到咽部的中部和下部区域，通过蠕动(peristalsis)将食物推进食道。
总结咽部吞咽阶段的机制：气管关闭，食道打开，由咽部神经系统启动的快速蠕动波将食物团块推入上食道，整个过程在不到2秒内完成。
咽部吞咽阶段的神经启动。咽部吞咽阶段的最敏感触觉区域位于咽部开口周围的环形区域，扁桃体柱(tonsillar pillars)的敏感性最高。从这些区域通过三叉神经(trigeminal nerve)和舌咽神经(glossopharyngeal nerve)的感觉部分传递冲动到延髓(medulla oblongata)，要么进入孤束核(tractus solitarius)，要么与其紧密相关，孤束核接收来自口腔的所有感觉冲动。
然后，延髓和脑桥(pons)下部的网状结构(reticular substance)的神经元区域自动按顺序启动吞咽过程的连续阶段。吞咽反射的顺序在每次吞咽之间是相同的，整个周期的时间在每次吞咽之间也保持不变。控制吞咽的延髓和脑桥下部区域统称为吞咽中枢(deglutition or swallowing center)。
从吞咽中枢到咽部和上食道的运动冲动，通过第五、第九、第十和第十二对脑神经以及一些上颈神经依次传递，引起吞咽。
总之，吞咽的咽部阶段主要是一种反射行为。它几乎总是由食物自主移动到口腔后部引发的，这反过来又刺激了咽部的非自主感觉受体，从而引发吞咽反射。
吞咽的咽部阶段会暂时中断呼吸。整个咽部阶段的吞咽通常发生在不到6秒的时间内，因此只会在一个正常呼吸周期的一小部分时间内中断呼吸。在此期间，吞咽中心会特别抑制延髓的呼吸中心，在呼吸周期的任何一点停止呼吸，以允许吞咽进行。然而，即使一个人在说话时，吞咽也会在如此短的时间内中断呼吸，以至于几乎察觉不到。
吞咽的食管阶段涉及两种类型的蠕动(peristalsis)。食管的主要功能是将食物迅速从咽部传导到胃，其运动专门为此功能组织。
食管通常表现出两种类型的蠕动运动：原发性蠕动(primary peristalsis)和继发性蠕动(secondary peristalsis)。原发性蠕动仅仅是吞咽咽部阶段开始的蠕动波的延续，该波从咽部传播到食管。这个波大约在8到10秒内从咽部一直传递到胃。由于重力将食物向下拉的额外作用，直立的人吞咽的食物通常比蠕动波本身更快地传递到食管的下端，大约在5到8秒内。
如果原发性蠕动波未能将所有进入食管的食物移动到胃中，继发性蠕动波会由于残留食物对食管的扩张而产生；这些波会持续到所有食物都排入胃中。继发性蠕动波部分由肌间神经系统的内在神经回路引发，部分由从咽部开始的反射引发，然后通过迷走神经传入纤维传递到延髓，再通过舌咽神经和迷走神经传出纤维返回到食管。
咽壁和食管上三分之一的肌肉组织是横纹肌(striated muscle)。因此，这些区域的蠕动波由来自舌咽神经和迷走神经的骨骼神经冲动控制。在食管的下三分之二，肌肉组织是平滑肌(smooth muscle)，但食管的这一部分也受到迷走神经的强烈控制，这些神经通过与食管肌间神经系统的连接起作用。当食管的迷走神经被切断后，食管的肌间神经丛在几天后变得足够兴奋，即使没有迷走反射的支持，也能引起强烈的继发性蠕动波。因此，即使在脑干吞咽反射麻痹后，通过管子或其他方式喂入食管的食物仍然容易进入胃中。
胃的容受性舒张 (Receptive Relaxation of the Stomach)
当食管的蠕动波接近胃时，通过肌间抑制性神经元传递的舒张波会先于蠕动波出现。此外，当这个波到达食管下端时，整个胃以及较小程度上的十二指肠也会发生舒张，从而提前准备好接收在吞咽过程中被推入食管的食物。
食管下括约肌的功能 (Function of the Lower Esophageal Sphincter, Gastroesophageal Sphincter)
在食管下端，距离与胃连接处约3厘米的上方，食管环形肌形成了一个宽阔的食管下括约肌，也称为胃食管括约肌。正常情况下，该括约肌保持紧张性收缩，食管内压力约为30~mm Hg，而食管中段通常保持松弛状态。当吞咽的蠕动波通过食管时，食管下括约肌会在蠕动波到达之前发生“容受性舒张”，从而使吞咽的食物顺利进入胃中。极少数情况下，括约肌不能充分舒张，导致一种称为贲门失弛缓症 (achalasia) 的情况。这种情况将在第67章讨论。
胃的分泌物呈强酸性，并含有多种蛋白水解酶。除了食管下八分之一的部分外，食管黏膜无法长时间抵抗胃分泌物的消化作用。幸运的是，食管下括约肌的紧张性收缩有助于防止胃内容物反流到食管中，除非在异常情况下。
通过食管远端瓣膜样闭合防止食管反流 (Prevention of Esophageal Reflux by Valvelike Closure of the Distal End of the Esophagus)
另一个有助于防止反流的因素是食管短段的瓣膜样机制，该部分略微延伸至胃内。腹腔内压力增加会使食管在此处向内凹陷。因此，食管下端的这种瓣膜样闭合有助于防止高腹腔内压力将胃内容物推回食管。否则，每当我们行走、咳嗽或用力呼吸时，胃酸可能会被排入食管。
胃的运动功能 (MOTOR FUNCTIONS OF THE STOMACH)
胃的运动功能有三方面：(1) 储存大量食物，直到食物在胃、十二指肠和下消化道中被处理；(2) 将食物与胃分泌物混合，直到形成一种称为食糜 (chyme) 的半流体混合物；(3) 以适合小肠消化和吸收的速度将食糜缓慢排入小肠。
图64-2显示了胃的基本解剖结构。从解剖学上讲，胃通常分为两个主要部分：(1) 胃体和 (2) 胃窦。从生理学上讲，胃更合适地分为 (1) “口侧”部分，约占胃体的前三分之二，和 (2) “尾侧”部分，包括胃体的剩余部分和胃窦。
图64-2. 胃的生理解剖结构。
胃的储存功能 (STORAGE FUNCTION OF THE STOMACH)
当食物进入胃时，它在胃的口侧部分形成同心圆状的食物层，最新的食物位于食管开口最近的位置，而最旧的食物则靠近胃的外壁。通常，当食物使胃扩张时，从胃到脑干再返回胃的“迷走-迷走反射”会降低胃体肌壁的张力，使胃壁逐渐向外膨出，从而容纳越来越多的食物，直到完全放松的胃达到0.8至1.5升的极限。在接近这个极限之前，胃内的压力保持较低水平。
胃中的食物混合与推进——胃壁的基本电节律
胃的消化液由胃腺分泌，胃腺几乎存在于整个胃体壁中，除了胃小弯的狭窄区域。这些分泌物立即与储存在胃黏膜表面的食物部分接触。只要食物在胃中，称为混合波的微弱蠕动收缩波就会从胃壁的中上部开始，大约每15到20秒向胃窦移动一次。这些波由胃壁的基本电节律（basic electrical rhythm）引发，该节律在第63章中讨论过，由胃壁自发的电“慢波”组成。当收缩波从胃体进入胃窦时，它们变得更加强烈，一些波变得极其强烈，并形成强大的蠕动动作电位驱动的收缩环，迫使胃窦内容物在越来越高的压力下向幽门推进。
这些收缩环在混合胃内容物方面也起着重要作用：每次蠕动波沿着胃窦壁向幽门移动时，它会深入胃窦的食物内容物中。然而，幽门的开口仍然足够小，每次蠕动波只能将几毫升或更少的胃窦内容物排入十二指肠。此外，当每次蠕动波接近幽门时，幽门肌肉通常会收缩，这进一步阻碍了通过幽门的排空。因此，大多数胃窦内容物通过蠕动环向上游挤压回胃体，而不是通过幽门。因此，移动的蠕动收缩环与这种称为“逆蠕动”（retropulsion）的上游挤压作用相结合，是胃中极其重要的混合机制。
食糜（Chyme）。当胃中的食物与胃分泌物充分混合后，通过肠道下行的混合物称为食糜。离开胃的食糜的流动性程度取决于食物、水和胃分泌物的相对量以及已经发生的消化程度。食糜的外观呈浑浊的半流体或糊状。
饥饿收缩 (Hunger Contractions)
除了食物存在于胃中时发生的蠕动收缩外，当胃空置数小时或更长时间后，另一种强烈的收缩类型，称为饥饿收缩 (hunger contractions)，常常会发生。这些收缩是胃体中的节律性蠕动收缩。当连续的收缩变得极其强烈时，它们通常会融合成一个持续的强直性收缩，有时会持续2到3分钟。
饥饿收缩在年轻、健康且胃肠道张力 (gastrointestinal tonus) 较高的人群中最为强烈；当血糖水平低于正常水平时，饥饿收缩也会显著增强。当胃中发生饥饿收缩时，人有时会感到胃部轻微的疼痛，称为饥饿痛 (hunger pangs)。饥饿痛通常在上次进食后12到24小时才会开始；对于处于饥饿状态的人来说，饥饿痛在3到4天内达到最大强度，随后几天逐渐减弱。
胃排空 (Stomach Emptying)
胃排空是由胃窦 (stomach antrum) 中的强烈蠕动收缩促进的。同时，排空受到幽门 (pylorus) 对食糜 (chyme) 通过的不同程度阻力的阻碍。
胃排空期间的强烈胃窦蠕动收缩——“幽门泵 (Pyloric Pump)”
大多数时候，胃的节律性收缩较弱，主要功能是混合食物和胃液。然而，在食物存在于胃中的大约20%的时间里，收缩会变得强烈，从胃中部开始并向下扩散到胃尾部。这些收缩是强烈的蠕动性收缩，形成非常紧密的环状收缩，能够促进胃排空。随着胃逐渐变得空置，这些收缩开始在胃体的更上方发生，逐渐将胃体中的食物挤压到胃窦中的食糜中。这些强烈的蠕动收缩通常会产生50到70厘米水柱的压力，大约是普通混合型蠕动波强度的六倍。
当幽门张力 (pyloric tone) 正常时，每个强烈的蠕动波会将几毫升的食糜推入十二指肠 (duodenum)。因此，蠕动波除了在胃中引起混合外，还提供了一种称为“幽门泵 (pyloric pump)”的泵送作用。
幽门在控制胃排空中的作用
胃的远端开口是幽门 (pylorus)。在这里，环形壁肌的厚度比胃窦的前部增加了50%到100%，并且几乎一直处于轻微的强直性收缩状态。因此，幽门的环形肌被称为幽门括约肌 (pyloric sphincter)。
尽管幽门括约肌通常处于正常的强直性收缩状态，但幽门通常足够开放，使水和其他液体能够轻松地从胃排空到十二指肠。然而，这种收缩通常会阻止食物颗粒通过，直到它们与食糜混合到几乎流体的状态。幽门的收缩程度在来自胃和十二指肠的神经和激素信号的影响下增加或减少，稍后将讨论这一点。
胃壁确实会引发局部的肠肌神经反射 (myenteric reflexes)，这些反射会显著增强幽门泵的活动，同时抑制幽门。
激素胃泌素(Gastrin)促进胃排空。在第65章中，我们讨论了胃壁的拉伸和胃中某些类型食物(特别是肉类的消化产物)的存在如何引起胃窦粘膜G细胞释放胃泌素。这对胃腺分泌高酸性胃液有很强的作用。胃泌素对胃体运动功能也有轻度至中度的刺激作用。最重要的是，它似乎增强了幽门泵的活动。因此，胃泌素可能促进胃排空。
抑制胃排空的强效十二指肠因素
十二指肠肠胃神经反射抑制胃排空。当食物进入十二指肠时，十二指肠壁会启动多个神经反射。如果十二指肠中的食糜量过多，这些反射会传回胃部，减慢甚至停止胃排空。这些反射通过三种途径介导：(1)直接从十二指肠通过肠壁的肠神经系统(enteric nervous system)传递到胃；(2)通过到达椎前交感神经节的外周神经，然后通过抑制性交感神经纤维返回胃；(3)可能在一定程度上通过迷走神经(vagus nerves)一直传递到脑干，在那里抑制通过迷走神经传递到胃的正常兴奋信号。所有这些平行反射对胃排空有两个影响。首先，它们强烈抑制"幽门泵"的推进性收缩，其次，它们增加幽门括约肌的张力。
十二指肠持续监测并可启动肠胃抑制反射的因素类型包括以下内容：
胃排空的调节
胃排空的速度受胃和十二指肠的信号调节。然而，十二指肠提供更强大的信号，控制食糜进入十二指肠的速度，使其不超过食糜在小肠中被消化和吸收的速度。
促进排空的胃因素
胃中食物体积对排空速度的影响。胃中食物体积的增加促进胃排空增加。然而，这并不是因为胃中食物的储存压力增加而导致排空增加，因为在通常的正常体积范围内，体积的增加并不会显著增加压力。然而，胃壁的拉伸会...
- 十二指肠的扩张
- 十二指肠粘膜的任何刺激
- 十二指肠食糜的酸度
- 食糜的渗透压
- 食糜中某些分解产物的存在，特别是蛋白质的分解产物，可能在一定程度上还有脂肪的分解产物
肠胃抑制反射对十二指肠食糜中刺激物和酸的存在特别敏感，它们通常在短短30秒内就会被强烈激活。例如，每当十二指肠中食糜的pH值降至约3.5至4以下时，反射通常会阻止酸性胃内容物进一步释放到十二指肠，直到十二指肠食糜被胰腺和其他分泌物中和。
蛋白质消化的分解产物也会引发抑制性肠-胃反射；通过减缓胃排空的速度，确保有足够的时间在十二指肠和小肠中进行充分的蛋白质消化。
最后，无论是低渗液体还是高渗液体，尤其是高渗液体，都会引发抑制性反射。因此，可以防止非等渗液体以过快的速度流入小肠，从而在吸收肠内容物时防止全身细胞外液中电解质浓度的快速变化。
来自十二指肠的激素反馈抑制胃排空——脂肪和激素胆囊收缩素（cholecystokinin, CCK）的作用。从上肠释放的激素也会抑制胃排空。释放这些抑制性激素的刺激主要是进入十二指肠的脂肪，尽管其他类型的食物也可以在较小程度上增加这些激素的分泌。
当脂肪进入十二指肠时，它们通过与上皮细胞上的“受体”结合或以其他方式从十二指肠和空肠上皮中提取几种不同的激素。这些激素随后通过血液被输送到胃，在那里它们抑制幽门泵，同时增加幽门括约肌的收缩强度。这些效应很重要，因为脂肪的消化速度比大多数其他食物要慢得多。
这些激素中最有效的是胆囊收缩素（CCK），它是由空肠黏膜响应食糜中的脂肪物质而释放的。这种激素作为抑制剂，阻止由胃泌素引起的胃动力增加。
其他可能的胃排空抑制剂是激素分泌素（secretin）和葡萄糖依赖性促胰岛素肽（glucose-dependent insulinotropic peptide, GIP），也称为胃抑制肽（gastric inhibitory peptide, GIP）。分泌素主要由十二指肠黏膜响应从胃通过幽门传递的胃酸而释放。GIP具有普遍但较弱的减少胃肠道动力的作用。
GIP主要由上小肠响应食糜中的脂肪而释放，但在较小程度上也响应碳水化合物。尽管GIP在某些条件下抑制胃动力，但在生理浓度下，其主要作用可能是刺激胰腺分泌胰岛素。
这些激素在本教材的其他部分有更详细的讨论，特别是在第65章中，涉及胆囊排空的控制和胰腺分泌速率的控制。
总之，当过量的食糜，特别是酸性或脂肪性食糜，从胃进入十二指肠时，激素，尤其是CCK，可以抑制胃排空。
胃排空控制的总结
胃排空仅在一定程度上受胃内因素的控制，例如胃的充盈程度和胃泌素(gastrin)对胃蠕动的兴奋作用。胃排空更重要的控制可能来自十二指肠的抑制性反馈信号，包括肠胃抑制性神经反馈反射(enterogastric inhibitory nervous feedback reflexes)和胆囊收缩素(CCK)的激素反馈。这些反馈抑制机制共同作用，在以下情况下减缓排空速度：(1) 小肠中已有过多的食糜(chyme)，或 (2) 食糜过于酸性、含有过多未消化的蛋白质或脂肪、低渗或高渗，或具有刺激性。通过这种方式，胃排空的速度被限制在小肠能够处理的食糜量范围内。
小肠的运动
小肠的运动与胃肠道其他部位的运动一样，可以分为混合性收缩(mixing contractions)和推进性收缩(propulsive contractions)。在很大程度上，这种区分是人为的，因为小肠的所有运动基本上都会引起一定程度的混合和推进。这些过程的通常分类将在以下部分中描述。
混合性收缩（分段性收缩）
当小肠的一部分因食糜而扩张时，肠壁的拉伸会引发局部同心性收缩，这些收缩沿肠道间隔分布，持续不到一分钟。这些收缩导致小肠的“分段”(segmentation)，如图64-3和图63-5所示——即它们将肠道分成间隔的段，看起来像一串香肠。当一组分段性收缩放松时，通常会开始一组新的收缩，但这次收缩主要发生在先前收缩之间的新位置。因此，分段性收缩每分钟“切碎”食糜两到三次，从而促进食物与小肠分泌物的逐步混合。
小肠分段性收缩的最大频率由肠壁中的电慢波(electrical slow waves)频率决定，这是第63章中描述的基本电节律(basic electrical rhythm)。由于在十二指肠和近端空肠中，这种频率通常不超过每分钟12次，因此这些区域分段性收缩的最大频率也约为每分钟12次，但只有在极端刺激条件下才会达到这一最大频率。在末端回肠中，最大频率通常为每分钟8到9次收缩。
图64-3. 小肠的分段运动。
当肠神经系统(enteric nervous system)的兴奋活动被药物阿托品(atropine)阻断时，分段性收缩变得极其微弱。因此，尽管是平滑肌中的慢波引起分段性收缩，但如果没有来自肌间神经丛(myenteric nerve plexus)的背景兴奋，这些收缩是无效的。
推进性运动
小肠中的蠕动(peristalsis)。如第63章所述并在图63-5中所示，食糜(chyme)通过蠕动波被推进小肠。这些波可以发生在小肠的任何部位，并以0.5到2.0cm/sec的速度向肛门移动——在近端小肠较快，在末端小肠较慢。它们通常很弱，通常只在移动3到5厘米后就会消失。这些波很少移动超过10厘米，因此食糜的向前移动非常缓慢——如此缓慢以至于沿小肠的净移动通常平均只有1cm/min。这种移动速度意味着食糜从幽门到回盲瓣的通过需要3到5小时。
通过神经和激素信号控制蠕动。餐后小肠的蠕动活动显著增加。这种活动增加部分是由于食糜开始进入十二指肠，导致十二指肠壁的拉伸。此外，蠕动活动还通过胃-肠反射(gastroenteric reflex)增加，该反射由胃的扩张引发，主要通过肌间神经丛(myenteric plexus)从胃沿小肠壁传导。
除了可能影响小肠蠕动的神经信号外，几种激素因素也影响蠕动。这些因素包括胃泌素(gastrin)、胆囊收缩素(CCK)、胰岛素(insulin)、胃动素(motilin)和血清素(serotonin)，所有这些都增强肠道运动性，并在食物处理的不同阶段分泌。相反，胰泌素(secretin)和胰高血糖素(glucagon)抑制小肠运动性。这些激素因素在控制运动性方面的生理重要性仍然值得怀疑。
小肠中蠕动波的功能不仅是使食糜向回盲瓣推进，而且还将食糜沿肠黏膜展开。当食糜从胃进入肠道并引发蠕动时，蠕动立即将食糜沿肠道展开，随着更多食糜进入十二指肠，这一过程加剧。到达回盲瓣时，食糜有时会被阻塞数小时，直到人再次进食；此时，胃-回肠反射(gastroileal reflex)增强回肠中的蠕动，并迫使剩余的食糜通过回盲瓣进入大肠的盲肠。
分段运动(segmentation movements)的推进效应。分段运动虽然每次只持续几秒钟，但通常也会向肛门方向移动1厘米左右，在此期间它们有助于将食物推进肠道。分段运动和蠕动运动之间的差异并不像将它们分为这两类所暗示的那样大。
强有力且快速的蠕动——“蠕动冲”。尽管小肠的蠕动通常较弱，但在某些严重的感染性腹泻病例中，肠道黏膜的强烈刺激可以引发强有力且快速的蠕动，称为蠕动冲。这一现象部分由涉及自主神经系统和脑干的神经反射引发，部分由肠壁内肌间神经丛反射的内在增强引发。强有力的蠕动收缩在几分钟内沿小肠长距离传播，将肠内容物扫入结肠，从而缓解小肠对刺激性食糜和过度扩张的负担。
由黏膜肌层和绒毛肌纤维引起的运动。黏膜肌层可以使肠道黏膜出现短褶皱。此外，该肌肉的个别纤维延伸至肠绒毛，使其间歇性收缩。黏膜褶皱增加了暴露于食糜的表面积，从而增加了吸收。此外，绒毛的收缩——缩短、伸长、再缩短——“挤压”绒毛，使淋巴从绒毛的中央乳糜管自由流入淋巴系统。这些黏膜和绒毛的收缩主要由黏膜下神经丛中的局部神经反射引发，这些反射是对小肠中食糜的反应。
回盲瓣防止结肠内容物反流至小肠
如图64-4所示，回盲瓣突入盲肠腔内，因此当盲肠内压力增加并试图将盲肠内容物向后推压瓣膜唇时，瓣膜会被强力关闭。该瓣膜通常能够抵抗至少50至60厘米水柱的反向压力。
此外，回盲瓣上游几厘米处的回肠壁有一增厚的环形肌，称为回盲括约肌。该括约肌通常保持轻度收缩，减缓回肠内容物排入盲肠的速度。然而，餐后立即发生的胃回肠反射（如前所述）会增强回肠的蠕动，使回肠内容物排入盲肠。
图64-4. 回盲瓣处的排空。
回盲瓣处的排空阻力延长了食糜在回肠中的停留时间，从而促进了吸收。正常情况下，每天只有1500至2000毫升的食糜排入盲肠。
回盲括约肌的反馈控制由盲肠的反射调节。回盲括约肌的收缩程度和末端回肠的蠕动强度显著受到来自盲肠的反射控制。当盲肠扩张时，回盲括约肌的收缩增强，回肠蠕动受到抑制，这两者都大大延迟了额外的食糜从回肠进入盲肠的排空。此外，盲肠中的任何刺激物都会延迟排空。例如，当一个人的阑尾发炎时，这个盲肠的退化残余物的刺激会导致回盲括约肌的强烈痉挛和回肠的部分麻痹，这些效应共同阻止了回肠内容物进入盲肠。从盲肠到回盲括约肌和回肠的反射通过肠道壁内的肌间神经丛和外源性自主神经，特别是通过椎前交感神经节来介导。
结肠的运动
结肠的主要功能是（1）从食糜中吸收水分和电解质以形成固体粪便，以及（2）储存粪便直到其被排出。如图64-5所示，结肠的近端一半主要负责吸收，而远端一半主要负责储存。由于这些功能不需要强烈的结肠壁运动，结肠的运动通常是缓慢的。然而，尽管运动缓慢，结肠的运动仍然具有类似于小肠的特征，可以再次分为混合运动和推进运动。
图64-5. 大肠的吸收和储存功能
混合运动——“袋状收缩”。与小肠中的分段运动类似，大肠中也会发生大的环形收缩。在每个收缩处，大约2.5厘米的环形肌收缩，有时几乎将结肠的管腔收缩到闭塞。同时，结肠的纵行肌（聚集为三条纵行带，称为结肠带）也会收缩。这些环形和纵行肌带的联合收缩导致大肠的未受刺激部分向外凸出，形成袋状的囊，称为袋状收缩。
每个袋状收缩通常在大约30秒内达到峰值强度，然后在接下来的60秒内消失。有时它们在收缩期间也会缓慢向肛门移动，特别是在盲肠和升结肠中，从而提供少量的结肠内容物向前推进。几分钟后，新的袋状收缩会在附近的其他区域发生。因此，大肠中的粪便物质被缓慢地挖掘和翻滚，就像人们用铲子翻土一样。通过这种方式，所有粪便物质逐渐暴露在大肠的黏膜表面，液体和溶解物质逐渐被吸收，直到每天只排出80到200毫升的粪便。
推进运动——“集团运动”。盲肠(cecum)和升结肠(ascending colon)中的大部分推进力来自于缓慢但持续的袋状收缩(haustral contractions)，需要多达8到15小时才能将食糜(chyme)从回盲瓣(ileocecal valve)通过结肠移动，同时食糜在质量上变成粪便——半固体而不是半流体的泥浆。
从盲肠到乙状结肠(sigmoid colon)，集团运动(mass movements)可以一次持续许多分钟，接管推进作用。这些运动通常每天只发生一到三次，在许多人中尤其是在早餐后的第一个小时内持续约15分钟。
集团运动是一种改良的蠕动(peristalsis)，其特征是以下一系列事件。首先，在结肠中一个扩张或受刺激的点（通常在横结肠(transverse colon)）发生收缩环。然后，迅速地在收缩环远端20厘米或更多的结肠失去其袋状结构，反而作为一个整体收缩，推动该段中的粪便物质进一步向下移动。收缩逐渐发展出更多的力量，持续约30秒，然后在接下来的2到3分钟内发生松弛。然后发生另一次集团运动，这次可能更远地沿着结肠。
一系列集团运动通常持续10到30分钟。然后它们停止，但可能在半天后再次发生。当它们迫使大量粪便进入直肠(rectum)时，就会感到排便的欲望。
由胃结肠反射(gastrocolic reflex)和十二指肠结肠反射(duodenocolic reflex)引发的集团运动。餐后集团运动的出现是由胃结肠反射和十二指肠结肠反射促进的。这些反射是由于胃和十二指肠的扩张引起的。当结肠的外在自主神经被移除时，这些反射要么根本不发生，要么几乎不发生；因此，这些反射几乎肯定是通过自主神经系统(autonomic nervous system)传递的。
结肠中的刺激也可以引发强烈的集团运动。例如，患有结肠黏膜溃疡性病变（溃疡性结肠炎(ulcerative colitis)）的人经常有几乎一直持续的集团运动。
排便
大多数时候，直肠是空的，部分原因是在乙状结肠和直肠交界处距离肛门约20厘米处存在一个弱的功能性括约肌(sphincter)。这里还存在一个尖锐的角度，增加了直肠充盈的额外阻力。
当集团运动迫使粪便进入直肠时，立即产生排便的欲望，包括直肠的反射性收缩和肛门括约肌的松弛。
通过以下结构的强直性收缩防止粪便通过肛门的持续滴漏：(1) 内肛门括约肌(internal anal sphincter)，这是位于肛门内部的几厘米长的环形平滑肌增厚；(2) 外肛门括约肌(external anal sphincter)，由横纹随意肌组成，既环绕内括约肌又延伸到其远端。外括约肌由阴部神经(pudendal nerve)中的神经纤维控制，阴部神经是体神经系统(somatic nervous system)的一部分，因此受随意、有意识或至少是潜意识控制；潜意识下，外括约肌通常保持持续收缩，除非有意识的信号抑制收缩。
图64-6. 增强排便反射的副交感神经机制的传入和传出通路。
排便反射。通常，排便由排便反射启动。其中一种反射是由直肠壁内的局部肠神经系统介导的内在反射。当粪便进入直肠时，直肠壁的扩张会启动传入信号，这些信号通过肌间神经丛传播，启动降结肠、乙状结肠和直肠中的蠕动波，迫使粪便向肛门移动。当蠕动波接近肛门时，内部肛门括约肌通过来自肌间神经丛的抑制信号放松；如果外部肛门括约肌也在同一时间有意识地、自愿地放松，排便就会发生。
通常，当内在的肌间排便反射单独作用时，它相对较弱。为了有效引起排便，通常必须通过另一种称为副交感排便反射的反射来加强，这种反射涉及脊髓的骶段，如图64-6所示。当直肠中的神经末梢受到刺激时，信号首先传递到脊髓，然后通过盆腔神经中的副交感神经纤维反射性地返回到降结肠、乙状结肠、直肠和肛门。这些副交感信号大大增强了蠕动波并放松了内部肛门括约肌，从而将内在的肌间排便反射从一种微弱的作用转变为一种强大的排便过程，有时能够有效地将大肠从结肠的脾曲一直排空到肛门。
进入脊髓的排便信号还会引发其他效应，例如深呼吸、声门关闭和腹壁肌肉收缩以迫使结肠中的粪便内容物向下移动，同时它们还会导致盆底向下放松并向外拉动肛门环以使粪便外翻。
当人们方便排便时，可以通过深呼吸将膈肌向下移动，然后收缩腹部肌肉以增加腹部压力，从而迫使粪便内容物进入直肠以引发新的反射，有意识地激活排便反射。以这种方式启动的反射几乎从未像自然产生的反射那样有效，因此那些经常抑制自然反射的人可能会严重便秘。
在新生儿和一些脊髓横断的人中，由于缺乏通过外部肛门括约肌的自愿收缩或放松进行的意识控制，排便反射会在一天中的不便时间自动排空下肠道。
影响肠道活动的其他自主神经反射
除了本章讨论的十二指肠结肠反射、胃结肠反射、胃回肠反射、肠胃反射和排便反射外，还有其他几种重要的神经反射也会影响肠道活动的整体程度。它们是腹膜肠反射、肾肠反射和膀胱肠反射。
腹膜-肠道反射(peritoneointestinal reflex)是由腹膜刺激引起的；它强烈抑制兴奋性肠神经(enteric nerves)，从而导致肠道麻痹(paralysis)，尤其是在腹膜炎(peritonitis)患者中。肾-肠道反射(renointestinal reflex)和膀胱-肠道反射(vesicointestinal reflex)分别由肾脏或膀胱刺激引起，抑制肠道活动。
消化道的分泌功能
在整个胃肠道中，分泌腺体主要执行两个功能：(1) 从口腔到回肠远端的大部分消化道区域都会分泌消化酶；(2) 从口腔到肛门的黏液腺提供黏液，用于润滑和保护消化道的所有部分。
大多数消化液的分泌是对消化道中食物存在的反应，每个消化道段分泌的量通常是正常消化所需的量。此外，在胃肠道的某些部分，甚至分泌物的酶类型和其他成分也会根据存在的食物类型而变化。在本章中，我们将描述不同的消化道分泌物、它们的功能以及它们分泌的调节。
消化道分泌的一般原则
消化道腺体的类型
几种类型的腺体提供了不同类型的消化道分泌物。首先，在胃肠道大部分区域的上皮表面上有数十亿个单细胞黏液腺，称为黏液细胞或有时称为杯状细胞（goblet cells），因为它们看起来像杯子。它们主要在上皮受到局部刺激时发挥作用：它们将黏液直接挤出到上皮表面，作为润滑剂，同时也保护表面免受擦伤和消化。
其次，胃肠道的许多表面区域被凹陷覆盖，这些凹陷代表上皮向内凹陷到黏膜下层。在小肠中，这些凹陷被称为Lieberkühn隐窝（crypts of Lieberkühn），它们很深并含有专门的分泌细胞。图65-1展示了其中一种细胞。
第三，在胃和十二指肠上部有大量的深管状腺体。图65-4展示了一个典型的管状腺体，显示了胃中分泌酸和胃蛋白酶原的腺体（泌酸腺，oxyntic gland）。
第四，与消化道相关的还有几个复杂的腺体——唾液腺（salivary glands）、胰腺（pancreas）和肝脏（liver），它们为食物的消化或乳化提供分泌物。肝脏具有高度专门化的结构，将在第71章讨论。唾液腺和胰腺是复合腺泡腺（compound acinous glands），如图65-2所示。这些腺体位于消化道壁外，在这方面，它们与所有其他消化道腺体不同。它们含有数百万个由分泌腺细胞排列的腺泡；这些腺泡汇入一个导管系统，最终排入消化道。
消化道腺体刺激的基本机制
食物与肠道上皮的接触激活肠道神经系统并刺激分泌
食物在胃肠道的特定区域存在通常会刺激该区域及邻近区域的腺体分泌适量到大量的消化液。这种局部效应的一部分，特别是黏液细胞分泌黏液，是由于食物直接接触刺激表面腺细胞的结果。
图65-1. 腺细胞形成和分泌酶及其他分泌物的典型功能。
图65-2. 下颌下唾液腺(salivary gland)的唾液形成与分泌。
此外，局部上皮刺激也会激活肠壁的肠神经系统(enteric nervous system)。激活该系统的刺激类型包括：(1) 触觉刺激(tactile stimulation)，(2) 化学刺激(chemical irritation)，以及 (3) 肠壁扩张(distention of the gut wall)。由此产生的神经反射会刺激肠上皮表面的黏液细胞和肠壁深处的腺体，增加它们的分泌。
分泌的自主神经调节
副交感神经刺激增加消化道腺体分泌速率。刺激支配消化道的副交感神经几乎总是会增加消化道腺体的分泌速率。这种分泌速率的增加尤其适用于消化道上部（由舌咽神经和迷走神经副交感神经支配）的腺体，如唾液腺、食管腺、胃腺、胰腺和十二指肠的Brunner腺。同样，大肠远端部分的一些腺体（由盆腔副交感神经支配）也是如此。小肠的其余部分和大肠的前三分之二的分泌主要发生在对肠道各段的局部神经和激素刺激的反应中。
交感神经刺激对消化道腺体分泌速率具有双重作用。刺激支配胃肠道的交感神经会导致一些局部腺体的分泌轻微至中度增加。然而，交感神经刺激也会收缩供应腺体的血管。因此，交感神经刺激可能具有双重作用：(1) 单独的交感神经刺激通常会轻微增加分泌，(2) 如果副交感神经或激素刺激已经导致腺体大量分泌，叠加的交感神经刺激通常会减少分泌，有时显著减少，这主要是由于血管收缩导致血液供应减少。
激素对腺体分泌的调节。在胃和肠道中，几种不同的胃肠道激素(gastrointestinal hormones)有助于调节分泌物的体积和成分。这些激素在肠道腔内有食物存在时从胃肠道黏膜释放出来。随后，这些激素被吸收进入血液并输送到腺体，刺激分泌。这种类型的刺激在食物进入胃或十二指肠时特别有助于增加胃液和胰液的分泌。
从化学角度来看，胃肠道激素是多肽(polypeptides)或多肽衍生物(polypeptide derivatives)，将在后面详细讨论。
腺体细胞分泌的基本机制
有机物质的分泌。尽管腺体细胞功能的所有基本机制尚不完全清楚，但实验证据指向以下分泌原则，如图65-1所示。
- 形成分泌物所需的营养物质必须首先通过毛细血管中的血液扩散或主动运输到腺体细胞的基部。
- 位于腺体细胞基部附近的许多线粒体(mitochondria)利用氧化能量形成三磷酸腺苷(adenosine triphosphate, ATP)。
- 来自ATP的能量，以及由营养物质提供的适当底物(substrates)，随后被用于合成有机分泌物质；这种合成几乎完全发生在腺细胞的内质网(endoplasmic reticulum)和高尔基复合体(Golgi complex)中。附着在内质网上的核糖体(ribosomes)专门负责形成分泌的蛋白质。
- 分泌物质通过内质网的管状结构运输，大约20分钟后到达高尔基复合体的囊泡(vesicles)。
- 在高尔基复合体中，这些物质被修饰、添加、浓缩，并以分泌囊泡的形式释放到细胞质(cytoplasm)中，这些囊泡储存在分泌细胞的顶端。
- 这些囊泡一直储存着，直到神经或激素控制信号使细胞通过细胞表面排出囊泡内容物。这一过程可能以以下方式发生：激素与其受体结合，并通过几种可能的细胞信号传导机制之一，增加细胞膜对钙离子的通透性。钙离子进入细胞并导致许多囊泡与顶端细胞膜融合。随后，顶端细胞膜破裂，从而将囊泡内容物排到外部；这一过程称为胞吐作用(exocytosis)。
水和电解质分泌。腺体分泌的第二个必要条件是分泌足够的水和电解质以伴随有机物质。唾液腺的分泌（稍后将详细讨论）提供了一个例子，说明神经刺激如何导致水和盐大量通过腺细胞，同时将有机物质冲刷通过细胞的分泌边界。作用于某些腺细胞细胞膜的激素也会引起类似于神经刺激引起的分泌效应。
胃肠道中黏液的润滑和保护特性
黏液是一种主要由水、电解质和几种糖蛋白(glycoproteins)组成的浓稠分泌物，这些糖蛋白由大量多糖(polysaccharides)与少量蛋白质结合而成。黏液在胃肠道的不同部位略有不同，但在所有部位，它都具有几个重要特性，使其成为肠壁的优良润滑剂和保护剂：
- 黏液具有粘附性(adherent qualities)，使其能够紧密粘附在食物或其他颗粒上，并在表面形成一层薄膜。
- 它具有足够的稠度，能够覆盖肠壁并防止大多数食物颗粒与黏膜(mucosa)直接接触。
- 黏液的滑动阻力低，因此颗粒可以非常容易地沿上皮(epithelium)滑动。
- 黏液使粪便颗粒相互粘附，形成在排便时排出的粪便。
- 黏液对胃肠道酶的消化具有很强的抵抗力。
- 黏液的糖蛋白具有两性(amphoteric)特性，这意味着它们能够缓冲少量酸或碱；此外，黏液通常含有适量的HCO3^-，专门用于中和酸。
因此，黏液具有使食物在胃肠道中易于滑动的能力，并能防止上皮受到擦伤或化学损伤。当唾液腺无法分泌唾液时，人会强烈意识到黏液的润滑特性，因为即使大量饮水，也难以吞咽固体食物。
唾液的分泌
唾液包含浆液性分泌(serous secretion)和黏液性分泌(mucus secretion)。主要的唾液腺包括腮腺(parotid gland)、下颌下腺(submandibular gland)和舌下腺(sublingual gland)；此外，还有许多微小的颊腺(buccal gland)。正常情况下，唾液的每日分泌量在800至1500~ml之间，如表65-1中的平均值1000ml所示。
唾液包含两种主要的蛋白质分泌：(1) 浆液性分泌，其中含有唾液淀粉酶(ptyalin)（一种α-淀粉酶），用于消化淀粉；(2) 黏液性分泌，其中含有黏蛋白(mucin)，用于润滑和保护表面。
表65-1 每日消化道分泌液
腮腺几乎完全分泌浆液性分泌，而下颌下腺和舌下腺则同时分泌浆液性分泌和黏液性分泌。颊腺仅分泌黏液。唾液的pH值在6.0至7.0之间，这是唾液淀粉酶消化作用的有利范围。
唾液中的离子分泌。唾液中含有大量的K+和HCO3-。相反，唾液中的Na+和Cl-浓度比血浆中的浓度低几倍。通过以下对唾液分泌机制的描述，可以理解唾液中这些特殊的离子浓度。
图65-2显示了下颌下腺的分泌，这是一个典型的复合腺体，包含腺泡(acini)和唾液管(salivary duct)。唾液分泌分为两个阶段。第一阶段涉及腺泡，第二阶段涉及唾液管。腺泡分泌初级分泌液，其中含有唾液淀粉酶和/或黏蛋白，离子浓度与典型的细胞外液没有太大差异。当初级分泌液流经唾液管时，两个主要的主动转运过程显著改变了唾液中液体的离子组成。
首先，Na^+ 从所有唾液管中主动重吸收(active reabsorption)，而 K^+ 则主动分泌(active secretion)以交换 Na^+。因此，唾液中 Na^+ 的浓度大大降低，而 K^+ 的浓度则增加。然而，与 K^+ 分泌相比，Na^+ 的重吸收过多，这导致唾液管中产生约 -70 毫伏的电负性；这种电负性反过来导致 Cl^- 被动重吸收(passive reabsorption)。因此，唾液中的 Cl^- 浓度下降到非常低的水平，与 Na^+ 浓度的导管下降相匹配。
其次，\cal H\cal C\cal O3^- 由导管上皮细胞分泌到导管腔中。这种分泌至少部分是由碳酸氢盐与 Cl^- 的被动交换引起的，但也可能部分来自主动分泌过程(active secretory process)。
这些转运过程的净结果是，在静息条件下，唾液中 Na^+ 和 Cl^- 的浓度分别仅为约 15~mEq/L，约为血浆中浓度的七分之一到十分之一。相反，K^+ 的浓度约为 30mEq/L，是血浆中的七倍，而 HCO3^- 的浓度为 50 到 70mEq/L，约为血浆中的两到三倍。
在最大唾液分泌期间，唾液离子浓度发生显著变化，因为腺泡(acini)形成初级分泌的速率可以增加多达 20 倍。这种腺泡分泌随后迅速流经导管，以至于导管的分泌再调节显著减少。因此，当分泌大量唾液时，氯化钠的浓度约为血浆的一半或三分之二，而钾的浓度仅上升到血浆的四倍。
唾液对口腔卫生的功能
在基础清醒条件下，每分钟分泌约 0.5ml 的唾液，几乎完全是粘液型；然而，在睡眠期间，分泌很少。这种分泌在维持健康口腔组织方面起着极其重要的作用。口腔中充满了病原菌，这些细菌可以轻易破坏组织并导致龋齿。唾液通过以下几种方式帮助防止恶化过程：
- 唾液的流动有助于冲走病原菌，以及提供其代谢支持的食物颗粒。
- 唾液含有几种破坏细菌的因素。其中之一是硫氰酸根离子，另一种是几种蛋白水解酶——最重要的是溶菌酶(lysozyme)——它们(a)攻击细菌，(b)帮助硫氰酸根离子进入细菌，这些离子随后变得具有杀菌作用，以及(c)消化食物颗粒，从而进一步帮助去除细菌的代谢支持。
- 唾液通常含有显著量的抗体，这些抗体可以破坏口腔细菌，包括一些导致龋齿的细菌。在没有唾液分泌的情况下，口腔组织通常会溃疡并感染，牙齿的龋齿可能会变得猖獗。
唾液分泌的神经调节
图65-3展示了调节唾液分泌的副交感神经通路，并表明唾液腺主要由来自脑干上部和下部唾液核的副交感神经信号控制。
唾液核位于延髓和脑桥交界处附近，由来自舌头以及口腔和咽部其他区域的味觉和触觉刺激所兴奋。许多味觉刺激，尤其是酸味（由酸引起），会引发大量唾液分泌——通常是基础分泌速率的8到20倍。此外，某些触觉刺激，如口腔中存在光滑物体（例如鹅卵石），会导致明显的唾液分泌，而粗糙物体则导致较少的唾液分泌，有时甚至抑制唾液分泌。
唾液分泌也可以通过从中枢神经系统高级中枢到达唾液核的神经信号来刺激或抑制。例如，当一个人闻到或吃到他喜欢的食物时，唾液分泌会比闻到或吃到不喜欢的食物时更多。大脑的食欲区域部分调节这些效应，该区域位于前下丘脑的副交感中枢附近，并且在很大程度上响应来自大脑皮层或杏仁核的味觉和嗅觉区域的信号。
图65-3. 唾液分泌的副交感神经调节。
唾液分泌也会响应起源于胃和上段小肠的反射——特别是当吞咽刺激性食物或由于某些胃肠道异常而感到恶心时。吞咽的唾液通过稀释或中和刺激性物质，有助于去除胃肠道中的刺激因素。
交感神经刺激也可以略微增加唾液分泌——远不如副交感神经刺激明显。此外，响应交感神经活动形成的唾液比在副交感神经活动增加时产生的唾液更浓稠。交感神经起源于上颈神经节，并沿着血管壁表面到达唾液腺。
影响唾液分泌的另一个次要因素是腺体的血液供应，因为分泌始终需要来自血液的充足营养。诱导大量唾液分泌的副交感神经信号也会适度扩张血管。此外，唾液分泌直接扩张血管，从而为分泌细胞提供所需的增加的唾液腺营养。这种额外的血管扩张效应部分是由激活的唾液细胞分泌的激肽释放酶引起的，激肽释放酶作为一种酶，分解一种血液蛋白——\mathbfa2-球蛋白，形成强效血管扩张剂缓激肽。
食管分泌
食道的分泌物完全是粘液性的，主要为吞咽提供润滑作用。食道的主体内衬有许多简单的粘液腺。在食道的胃端以及较小程度上在食道的起始部分，也可以发现许多复合粘液腺。上食道复合腺分泌的粘液可以防止新进入的食物对粘膜的擦伤，而位于食道胃连接处附近的复合腺则保护食道壁免受从胃反流到食道下部的酸性胃液的消化。尽管有这种保护作用，食道胃端有时仍可能发生消化性溃疡。
胃的分泌
除了覆盖整个胃表面的粘液分泌细胞外，胃粘膜还有两种重要的管状腺体——泌酸腺（也称为胃腺）和幽门腺。泌酸（酸形成）腺分泌盐酸、胃蛋白酶原、内因子和粘液。幽门腺主要分泌粘液以保护幽门粘膜免受胃酸的侵蚀。它们还分泌激素胃泌素。
泌酸腺位于胃体和胃底的内部表面——胃的近端80%。幽门腺位于胃的幽门部分——胃的远端20%。
胃（泌酸）腺的分泌物
图65-4显示了一个典型的胃泌酸腺。它由三种主要类型的细胞组成：（1）颈粘液细胞，主要分泌粘液；（2）胃酶（或主）细胞，分泌大量胃蛋白酶原；（3）壁（或泌酸）细胞，分泌盐酸和内因子。泌酸腺还包含一些其他类型的细胞，包括分泌组胺的肠嗜铬样（ECL）细胞。
壁细胞分泌盐酸涉及特殊机制，如下所述。
盐酸分泌的基本机制。当受到刺激时，壁细胞分泌一种含有约160mmol/L盐酸的酸性溶液，这种溶液几乎与体液等渗。这种酸的pH值约为0.8，显示了其极强的酸性。在这个pH值下，H+浓度约为动脉血的300万倍。要将H+浓缩到如此巨大的量，每升胃液需要超过1500卡路里的能量。在H+分泌的同时，HCO3-扩散到血液中，因此当胃分泌酸时，胃静脉血的pH值高于动脉血。
图65-5示意性地显示了壁细胞（也称为泌酸细胞）的功能结构，表明它包含大的分支细胞内小管。盐酸在这些小管内的绒毛状突起处形成，然后通过小管传导到细胞的分泌端。
图65-4. 胃体中的胃（泌酸）腺。ECL，肠嗜铬样细胞。
图65-5. 壁细胞（泌酸细胞）中微管的解剖示意图。
图65-6. 盐酸分泌的假设机制。（标记为\prime\primeATP\prime\prime [三磷酸腺苷]的点表示主动泵，虚线表示自由扩散和渗透。）
壁细胞分泌盐酸的主要驱动力是氢-钾泵（H+-K+ 三磷酸腺苷酶 [ATPase]）。盐酸形成的化学机制如图65-6所示，包括以下步骤：
- 壁细胞内的水在细胞质中解离为H+和氢氧根离子\left(OH-\right)。H+随后通过H+ - K^+ ATPase催化的主动交换过程，与K+交换，被主动分泌到微管中。通过基底外侧（细胞外）膜上的Na+-K^+ ATPase泵转运到细胞内的钾离子倾向于泄漏到管腔中，但通过\mathbbH+-\mathbbK+ ATPase被循环回细胞内。基底外侧的Na+-K+ ATPase使细胞内Na+浓度降低，这有助于从微管腔中重吸收Na+。因此，微管中的大部分K+和Na+被重吸收回细胞质中，而\Hat则取代它们在微管中的位置。
- H+通过H+-K^+ ATPase泵出细胞，使得OH-积累，并从CO2中形成HCO3-，这些CO2要么是细胞代谢过程中产生的，要么是从血液中进入细胞的。该反应由碳酸酐酶催化。HCO3-随后通过基底外侧膜转运到细胞外液中，与Cl-离子交换，Cl^-进入细胞并通过氯离子通道分泌到微管中，形成高浓度的盐酸溶液。盐酸随后通过微管的开口端分泌到腺体的管腔中。
- 由于额外的离子分泌到微管中，水通过渗透作用进入微管。
因此，微管的最终分泌物包含水、浓度约为150至160mEq/L的盐酸、浓度为15~mEq/L的氯化钾以及少量的氯化钠。
要产生与胃液中H^+浓度相当的高浓度，需要尽量减少分泌的酸向黏膜的反流。胃防止酸反流的能力主要归因于胃屏障，这是由于形成了碱性黏液和上皮细胞之间的紧密连接，这一点将在后面详细描述。如果这种屏障被有毒物质破坏，例如过度使用阿司匹林或酒精，分泌的酸确实会沿着电化学梯度渗入黏膜，导致胃黏膜损伤。
刺激胃液分泌的基本因素是乙酰胆碱(acetylcholine)、胃泌素(gastrin)和组胺(histamine)。副交感神经刺激释放的乙酰胆碱会刺激胃主细胞分泌胃蛋白酶原(pepsinogen)、壁细胞分泌盐酸以及黏液细胞分泌黏液。相比之下，胃泌素和组胺强烈刺激壁细胞分泌酸，但对其他细胞的影响很小。
胃蛋白酶原的分泌与激活。胃腺的胃主细胞和黏液细胞分泌几种略有不同的胃蛋白酶原，但所有这些胃蛋白酶原都执行相同的基本功能。
当胃蛋白酶原最初分泌时，它没有消化活性。然而，一旦它与盐酸接触，就会被激活形成活性胃蛋白酶。在这个过程中，分子量约为42,500的胃蛋白酶原分子被裂解，形成分子量约为35,000的胃蛋白酶分子。
胃蛋白酶在高度酸性的介质中作为活性蛋白水解酶发挥作用（最佳pH值为1.8–3.5），但在pH值超过约5时，它几乎没有蛋白水解活性，并在短时间内完全失活。正如第66章所讨论的，盐酸与胃蛋白酶一样，对胃中的蛋白质消化是必需的。
壁细胞分泌内因子(intrinsic factor)。内因子是回肠吸收维生素B12所必需的物质，它由壁细胞与盐酸一起分泌。当胃的产酸壁细胞被破坏时（这在慢性胃炎患者中经常发生），不仅会出现胃酸缺乏症(achlorhydria)（胃酸分泌不足），而且由于缺乏维生素B12对骨髓的刺激，红细胞成熟失败，通常还会导致恶性贫血(pernicious anemia)。这种情况将在第33章中讨论。
幽门腺分泌黏液和胃泌素
幽门腺在结构上与泌酸腺相似，但含有很少的胃主细胞，几乎没有壁细胞。相反，它们主要含有与泌酸腺的颈黏液细胞相同的黏液细胞。这些细胞分泌少量的胃蛋白酶原（如前所述）以及大量的稀薄黏液，这些黏液有助于润滑食物的移动，并保护胃壁免受胃酶的消化。幽门腺还分泌激素胃泌素，它在控制胃液分泌中起关键作用，我们稍后将讨论这一点。
表面黏液细胞
胃腺之间的整个胃黏膜表面都覆盖着一层特殊类型的黏液细胞，简称为“表面黏液细胞(surface mucous cells)”。它们分泌大量黏稠的黏液，在胃黏膜表面形成一层通常超过1毫米厚的凝胶状黏液层，从而为胃壁提供主要的保护屏障，同时也有助于食物的润滑运输。
这种黏液的另一个特点是呈碱性。因此，正常的胃壁不会直接暴露于高度酸性、具有蛋白水解作用的胃分泌物中。即使是最轻微的食物接触或黏膜刺激，也会直接刺激表面黏液细胞分泌更多这种黏稠的碱性黏液。
胃酸分泌的刺激
泌酸腺的壁细胞(Parietal Cells)是唯一分泌盐酸的细胞。正如本章前面提到的，泌酸腺壁细胞分泌的液体酸度可以很高，pH值可低至0.8。然而，这种酸的分泌受到内分泌和神经信号的双重持续控制。此外，壁细胞与另一种称为肠嗜铬样细胞(enterochromaffin-like cells, ECL cells)的细胞密切合作，后者的主要功能是分泌组胺(histamine)。
ECL细胞位于泌酸腺的深部，因此释放的组胺直接与腺体的壁细胞接触。壁细胞盐酸的形成和分泌速率与ECL细胞分泌的组胺量直接相关。反过来，ECL细胞受到胃泌素(gastrin)的刺激而分泌组胺，胃泌素几乎完全由胃黏膜的幽门部在消化食物中的蛋白质时形成。ECL细胞也可能受到胃壁肠神经系统分泌的激素的刺激。我们将首先讨论胃泌素对ECL细胞的调控机制，以及它们随后对壁细胞盐酸分泌的调控。
胃泌素对酸分泌的刺激。胃泌素是由胃泌素细胞(gastrin cells)分泌的一种激素，也称为G细胞。这些细胞位于胃远端幽门腺中。胃泌素是一种大分子多肽，以两种形式分泌——一种称为G-34的大分子形式，含有34个氨基酸，以及一种较小的形式G-17，含有17个氨基酸。虽然这两种形式都很重要，但较小的形式更为丰富。
当肉类或其他含有蛋白质的食物到达胃的幽门端时，这些食物中的一些蛋白质对幽门腺中的胃泌素细胞具有特殊的刺激作用，导致胃泌素释放到血液中，并被运输到胃的ECL细胞。胃液的剧烈混合使胃泌素迅速到达胃体中的ECL细胞，导致组胺直接释放到深部的泌酸腺中。组胺随后迅速发挥作用，刺激胃盐酸的分泌。
胃蛋白酶原分泌的调节
胃泌素细胞（peptic cells）在胃底腺（oxyntic glands）中受到两种主要信号的刺激而分泌胃蛋白酶原（pepsinogen）：(1) 迷走神经或胃肠神经丛（gastric enteric nervous plexus）释放的乙酰胆碱（acetylcholine），以及(2) 胃中的酸。胃酸可能不会直接刺激胃泌素细胞，而是引发额外的肠神经反射，从而增强对胃泌素细胞的原始神经信号。因此，胃蛋白酶原（pepsinogen）的分泌速率（secretion rate）——胃蛋白酶（pepsin）的前体，负责蛋白质消化——受到胃中酸量的强烈影响。在失去分泌正常酸量能力的人群中，胃蛋白酶原的分泌也会减少，即使胃泌素细胞在其他方面看起来是正常的。
胃分泌的时相
胃分泌被认为发生在三个“时相”（phases）（如图65-7所示）：头期（cephalic phase）、胃期（gastric phase）和肠期（intestinal phase）。
头期。胃分泌的头期甚至在食物进入胃之前就发生了，尤其是在进食时。它是由食物的视觉、嗅觉、思维或味觉引起的，食欲越强，刺激越强烈。引起胃分泌头期的神经信号起源于大脑皮层以及杏仁核（amygdala）和下丘脑（hypothalamus）的食欲中枢。这些信号通过迷走神经的背侧运动核（dorsal motor nuclei）传递，然后通过迷走神经到达胃。这一时相的分泌通常占与进食相关的胃分泌的约30%。
胃期。一旦食物进入胃，它会激发以下反应：(1) 从胃到大脑再返回胃的长迷走-迷走反射（vagovagal reflexes）；(2) 局部肠神经反射（local enteric reflexes）；以及(3) 胃泌素机制（gastrin mechanism），所有这些都会在食物停留在胃中的几个小时内引起胃液的分泌。胃期分泌占与进食相关的总胃分泌的约60%，因此占每日总胃分泌量约1500~ml的大部分。
图65-7. 胃分泌的时相及其调节。
肠期。食物在小肠上段，特别是十二指肠（duodenum）中的存在，会继续引起胃分泌少量胃液，可能部分是由于十二指肠黏膜释放的少量胃泌素。这种分泌占对一餐的酸反应的约10%。
其他肠道因素对胃分泌的抑制
尽管在胃分泌的早期肠期，肠道食糜（intestinal chyme）会轻微刺激胃分泌，但在其他时间却会抑制胃分泌。这种抑制至少由两种影响引起。
- 小肠中存在食物会启动一种逆向的肠-胃反射(enterogastric reflex)，这种反射通过肠肌神经系统(myenteric nervous system)和外源性交感神经(sympathetic nerves)及迷走神经(vagus nerves)传递，从而抑制胃的分泌。这种反射可以通过以下方式启动：(a) 小肠扩张，(b) 上段肠道中存在酸，(c) 存在蛋白质分解产物，或 (d) 黏膜受到刺激。这种反射是第64章讨论的复杂机制的一部分，用于在肠道已经充满时减缓胃的排空。
- 上段小肠中存在酸、脂肪、蛋白质分解产物、高渗或低渗液体，或任何刺激性因素，会导致几种肠道激素的释放。其中一种激素是促胰液素(secretin)，它对控制胰腺分泌尤为重要。然而，促胰液素会抑制胃的分泌。另外三种激素——葡萄糖依赖性促胰岛素肽(glucose-dependent insulinotropic peptide, 也称为胃抑制肽(gastric inhibitory peptide))、血管活性肠肽(vasoactive intestinal polypeptide)和生长抑素(somatostatin)——也对抑制胃分泌有轻微到中等程度的作用。
抑制胃分泌的肠道因素的目的是在小肠已经充满或过度活跃时减缓食糜从胃中的通过。事实上，肠-胃抑制反射加上抑制性激素通常也会在减少胃分泌的同时降低胃的运动性，正如第64章所讨论的那样。
消化间期的胃分泌。在“消化间期(interdigestive period)”，即肠道中几乎没有或完全没有消化活动时，胃每小时会分泌几毫升的胃液。这种分泌通常几乎完全是非泌酸型(nonoxyntic type)的，主要由黏液组成，含有少量胃蛋白酶(pepsin)和几乎不含酸。
情绪刺激可能会将消化间期的胃分泌（这种分泌富含胃蛋白酶和酸性）增加到每小时50~ml或更多，这与胃分泌的头期(cephalic phase)在进餐开始时刺激分泌的方式非常相似。这种由情绪刺激引起的分泌增加可能有助于消化性溃疡(peptic ulcers)的形成，正如第67章所讨论的那样。
胃泌素和其他胃肠激素的化学组成
胃泌素(gastrin)、胆囊收缩素(cholecystokinin, CCK)和促胰液素(secretin)都是大分子多肽，其分子量分别约为2000、4200和3400。胃泌素和CCK分子链末端的五个氨基酸是相同的。胃泌素的功能活性位于末端的四个氨基酸，而CCK的活性位于末端的八个氨基酸。促胰液素分子中的所有氨基酸都是必需的。
一种合成的胃泌素——五肽胃泌素(pentagastrin)，由天然胃泌素末端的四个氨基酸加上丙氨酸(alanine)组成，具有与天然胃泌素相同的所有生理特性。
胰腺分泌
胰腺位于胃的平行下方（如图65-10所示），是一个大型复合腺体，其内部结构与图65-2所示的唾液腺相似。胰腺的消化酶由胰腺腺泡（pancreatic acini）分泌，而大量的碳酸氢钠溶液则由从腺泡延伸出的小导管和较大导管分泌。酶和碳酸氢钠的混合产物随后通过一条长的胰管流动，胰管通常在进入十二指肠前与肝管汇合，通过被Oddi括约肌（sphincter of Oddi）环绕的Vater乳头（papilla of Vater）排入十二指肠。
胰液（pancreatic juice）的分泌在小肠上段存在食糜（chyme）时最为旺盛，胰液的特征在某种程度上取决于食糜中的食物类型。胰腺还分泌胰岛素（insulin），但它并非由分泌胰液的胰腺组织分泌。相反，胰岛素是由散布在胰腺中的胰岛（islets of Langerhans）直接分泌到血液中，而非进入肠道。这些结构将在第79章中讨论。
胰腺消化酶
胰液中含有多种消化酶，能够消化所有三种主要食物类型——蛋白质、碳水化合物和脂肪。它还含有大量的HCO3^-，这些离子在中和从胃排入十二指肠的食糜酸性方面起着重要作用。
消化蛋白质的最重要的胰腺酶是胰蛋白酶（trypsin）、糜蛋白酶（chymotrypsin）和羧基多肽酶（carboxypolypeptidase）。其中，胰蛋白酶的含量远远超过其他两种酶。
胰蛋白酶和糜蛋白酶将完整或部分消化的蛋白质分解为各种大小的肽段，但不会释放单个氨基酸。然而，羧基多肽酶能够将一些肽段分解为单个氨基酸，从而将某些蛋白质的消化完全推进到氨基酸状态。
消化碳水化合物的胰腺酶是胰淀粉酶（pancreatic amylase），它将淀粉、糖原和大多数其他碳水化合物（除纤维素外）水解，主要形成双糖和一些三糖。
消化脂肪的主要酶包括以下几种：(1) 胰脂肪酶（pancreatic lipase），能够将中性脂肪水解为脂肪酸和单甘油酯；(2) 胆固醇酯酶（cholesterol esterase），能够水解胆固醇酯；(3) 磷脂酶（phospholipase），能够从磷脂中分解出脂肪酸。
当这些蛋白水解消化酶最初在胰腺细胞中合成时，它们处于酶的非活性形式——胰蛋白酶原（trypsinogen）、糜蛋白酶原（chymotrypsinogen）和前羧基多肽酶（procarboxypolypeptidase）。它们只有在分泌到肠道后才会被激活。胰蛋白酶原由肠激酶（enterokinase）激活，肠激酶是当食糜与肠黏膜接触时由肠黏膜分泌的。胰蛋白酶原也可以通过已经由先前分泌的胰蛋白酶原形成的胰蛋白酶自催化激活。糜蛋白酶原由胰蛋白酶激活形成糜蛋白酶，前羧基多肽酶也以类似的方式被激活。
胰蛋白酶抑制剂(secretory trypsin inhibitor)的分泌防止胰腺的自我消化。重要的是，胰液中的蛋白水解酶(proteolytic enzymes)在分泌到肠道之前不能被激活，因为胰蛋白酶(trypsin)和其他酶会消化胰腺本身。幸运的是，分泌蛋白水解酶到胰腺腺泡(acini)的细胞同时会分泌另一种称为胰蛋白酶抑制剂(trypsin inhibitor)的物质。这种物质在腺细胞的细胞质中形成，可防止胰蛋白酶在分泌细胞内以及胰腺的腺泡和导管内被激活。此外，由于胰蛋白酶是激活其他胰腺蛋白水解酶的关键，胰蛋白酶抑制剂也能防止其他酶的激活。
当胰腺严重受损或导管阻塞时，大量胰液有时会积聚在胰腺的受损区域。在这种情况下，胰蛋白酶抑制剂的作用往往会被压倒，此时胰液会迅速被激活，并在几小时内消化整个胰腺，导致急性胰腺炎(acute pancreatitis)的发生。这种情况有时会因伴随的循环休克(circulatory shock)而致命；即使不致命，通常也会导致终身的胰腺功能不全(pancreatic insufficiency)。
碳酸氢根离子(bicarbonate ions)的分泌
尽管胰液中的酶完全由胰腺腺泡(acini)分泌，但胰液的另外两个重要成分——HCO3-和水，主要由从腺泡延伸出来的小管(ductules)和导管(ducts)的上皮细胞分泌。当胰腺受到刺激分泌大量胰液时，HCO3-的浓度可高达145~mEq/L，约为血浆中HCO3^-浓度的五倍。这种高浓度提供了大量的碱性物质，用于中和从胃排入十二指肠的盐酸(hydrochloric acid)。
图65-8展示了将碳酸氢钠溶液分泌到胰腺小管和导管中的细胞机制的基本步骤，具体如下：
- 二氧化碳从血液中扩散到细胞内部，并在碳酸酐酶(carbonic anhydrase)的作用下与水结合形成碳酸(carbonic acid) (H2C O3)。碳酸随后解离为HCO3-和\Hat。额外的HCO3-通过与Na^+的共转运(co-transport)通过基底外侧膜(basolateral membrane)进入细胞。然后，HCO3^-通过次级主动转运(secondary active transport)在细胞的腔面边界(luminal border)与Cl-交换，进入导管腔(lumen)。进入细胞的Cl-通过特殊的氯离子通道(chloride channels)循环回到管腔中。
图65-8. 胰腺小管和导管分泌等渗碳酸氢钠溶液。ATP，三磷酸腺苷(adenosine triphosphate)；CA，碳酸酐酶(carbonic anhydrase)。
- 细胞内碳酸(carbonic acid)解离形成的\Hat通过次级主动转运(secondary active transport)在细胞的基底外侧膜(basolateral membrane)上与N a^+交换。钠离子(sodium ions)还通过与HCO3^-的共转运(cotransport)穿过基底外侧膜进入细胞。随后，钠离子被转运穿过管腔边界进入胰管腔(pancreatic duct lumen)。管腔的负电压也将带正电的Na^+拉过细胞间的紧密连接(tight junctions)。
- Na+和HCO3-从血液到胰管腔的整体运动产生了一个渗透压梯度(osmotic pressure gradient)，导致水也通过渗透(osmosis)进入胰管，从而形成几乎完全等渗(isosmotic)的碳酸氢盐溶液(bicarbonate solution)。
胰腺分泌的调节 引起胰腺分泌的基本刺激
引起胰腺分泌的三个基本刺激因素非常重要：
- 乙酰胆碱(acetylcholine)，由副交感迷走神经末梢(parasympathetic vagus nerve endings)和肠神经系统(enteric nervous system)中的其他胆碱能神经(cholinergic nerves)释放。
- 胆囊收缩素(cholecystokinin, CCK)，当食物进入小肠时由十二指肠(duodenal)和空肠上部(upper jejunal)黏膜分泌。
- 促胰液素(secretin)，当高酸性食物进入小肠时也由十二指肠和空肠黏膜分泌。
前两种刺激因素，乙酰胆碱和CCK，刺激胰腺的腺泡细胞(acinar cells)，导致大量胰腺消化酶(pancreatic digestive enzymes)的产生，但伴随酶的水和电解质(electrolytes)相对较少。在没有水的情况下，大多数酶暂时储存在腺泡(acini)和导管(ducts)中，直到更多的液体分泌将它们冲入十二指肠。与前两种基本刺激因素不同，促胰液素刺激胰腺导管上皮(pancreatic ductal epithelium)分泌大量碳酸氢钠水溶液。
不同刺激因素的倍增效应。当所有不同的胰腺分泌刺激因素同时发生时，总分泌量远远大于每种刺激因素单独引起的分泌量之和。因此，各种刺激因素被称为“倍增”或“增强”彼此。因此，胰腺分泌通常是由多种基本刺激因素的共同作用引起的，而不是单独一种。
胰腺分泌的阶段
胰腺分泌与胃分泌一样，分为三个阶段：头期(cephalic phase)、胃期(gastric phase)和肠期(intestinal phase)。它们的特性将在以下部分描述。
头期和胃期。在胰腺分泌的头期，来自大脑的相同神经信号引起胃分泌，也引起胰腺中迷走神经末梢释放乙酰胆碱。这种信号导致适量的酶分泌到胰腺腺泡中，约占餐后胰腺酶总分泌量的20%。然而，由于只有少量的水和电解质与酶一起分泌，因此只有少量分泌物流过胰管进入肠道。
在胃期，酶分泌的神经刺激继续，占餐后胰腺酶分泌量的另外5%到10%。然而，由于仍然缺乏显著的液体分泌，只有少量到达十二指肠。
肠期 (Intestinal Phase)
食糜离开胃进入小肠后，胰液分泌变得非常旺盛，这主要是对激素分泌素 (secretin) 的反应。
分泌素刺激大量碳酸氢根离子分泌，以中和酸性胃食糜
分泌素是一种含有 27 个氨基酸的多肽（分子量约为 3400）。它以非活性形式——前分泌素 (prosecretin) 存在于十二指肠和空肠黏膜的 S 细胞中。当 pH 值低于 4.5 至 5.0 的酸性食糜从胃进入十二指肠时，会刺激十二指肠黏膜释放并激活分泌素，随后分泌素被吸收进入血液。食糜中真正能引起分泌素释放的有效成分是来自胃的盐酸。
分泌素反过来会促使胰腺分泌大量含有高浓度 HCO3^-（高达 145mEq/L）但低浓度 Cl^- 的液体。分泌素机制特别重要的原因有两个。首先，当十二指肠内容物的 pH 值降至 4.5 至 5.0 以下时，小肠黏膜开始释放分泌素，并且随着 pH 值降至 3.0，其释放量显著增加。这一机制立即导致大量含有丰富碳酸氢钠的胰液分泌。最终在十二指肠中发生以下反应：
H C l+N a H C O3\toN a C l+H2C O3
碳酸随后立即分解为 CO2 和水。CO2 被吸收进入血液并通过肺部排出，从而在十二指肠中留下中性的氯化钠溶液。通过这种方式，从胃排入十二指肠的酸性内容物被中和，从而立即阻止胃液在十二指肠中的进一步消化活性。由于小肠黏膜无法承受酸性胃液的消化作用，这种保护机制对于预防十二指肠溃疡的发展至关重要，如第 67 章所述。
胰腺分泌的碳酸氢根离子为胰消化酶的作用提供了合适的 pH 值，这些酶在微碱性或中性介质（pH 值为 7.0 至 8.0）中发挥最佳作用。幸运的是，碳酸氢钠分泌的 pH 值平均为 8.0。
胆囊收缩素 (Cholecystokinin) 参与调控胰腺消化酶分泌
食物在上段小肠中的存在还会导致另一种激素——胆囊收缩素 (CCK) 的释放。CCK 是一种含有 33 个氨基酸的多肽，由十二指肠和上段空肠黏膜中的另一组细胞——I 细胞释放。CCK 的释放特别受到来自胃的食糜中蛋白胨 (proteoses)、蛋白胨 (peptones)（蛋白质部分消化的产物）和长链脂肪酸的刺激。
与分泌素类似，CCK 通过血液到达胰腺，但它不会引起碳酸氢钠的分泌，而是主要引起腺泡细胞分泌更多的胰消化酶。这种效应类似于迷走神经刺激引起的效应，但更为显著，占餐后胰消化酶总分泌量的 70% 至 80%。
secretin 和 CCK 对胰腺的刺激作用的差异如图 65-9 所示，该图展示了以下内容：(1) 在 secretin 的刺激下，十二指肠中的酸引起强烈的碳酸氢钠 (sodium bicarbonate) 分泌；(2) 对肥皂（一种脂肪）的双重反应；(3) 在 CCK 的刺激下，当蛋白胨 (peptones) 进入十二指肠时，强烈的消化酶 (digestive enzyme) 分泌。
图 65-9. 胰腺分泌的碳酸氢钠 (NaHCO3)、水和酶，由十二指肠中的酸 (HC|)、脂肪（肥皂）或蛋白胨溶液引起。
图 65-10. 胰腺分泌的调节。
图 65-10 总结了调节胰腺分泌的较重要因素。每天分泌的总量约为 1 升。
肝脏的胆汁分泌
肝脏的众多功能之一是分泌胆汁，正常情况下每天分泌量在 600 到 1000~ml 之间。胆汁具有两个重要功能。
首先，胆汁在脂肪的消化和吸收中起重要作用，这并不是因为胆汁中的任何酶导致脂肪消化，而是因为胆汁酸 (bile acids) 执行两个功能：(1) 它们帮助将食物中的大脂肪颗粒乳化成许多微小颗粒，这些颗粒的表面随后可以被胰腺液中分泌的脂肪酶 (lipase) 攻击；(2) 它们帮助通过肠黏膜膜吸收消化的脂肪终产物。
图 65-11. 肝脏分泌和胆囊排空。
其次，胆汁作为从血液中排泄几种重要废物的手段。这些废物特别包括胆红素 (bilirubin)，即血红蛋白 (hemoglobin) 分解的终产物，以及过量的胆固醇 (cholesterol)。
胆汁分泌的生理解剖
胆汁由肝脏分两个阶段分泌：
- 初始部分由肝脏的主要功能细胞——肝细胞 (hepatocytes) 分泌。这种初始分泌物含有大量的胆汁酸、胆固醇和其他有机成分。它被分泌到起源于肝细胞之间的微小胆管 (bile canaliculi) 中（见图 71-1）。
- 接下来，胆汁在胆管中流向小叶间隔 (interlobular septa)，在那里胆管排入终末胆管，然后进入逐渐增大的胆管，最终到达肝管和胆总管。从这些胆管中，胆汁要么直接排入十二指肠，要么通过胆囊管 (cystic duct) 分流到胆囊中，持续几分钟到几小时，如图 65-11 所示。
在胆汁通过胆管的过程中，肝脏分泌的第二部分会加入到初始胆汁中。这种额外的分泌是由胆管和胆小管上皮细胞分泌的Na+和HCO3-的水溶液。这种第二分泌有时会使胆汁总量增加多达100%。第二分泌尤其受到促胰液素(secretin)的刺激，促胰液素会导致额外的HCO3-释放，以补充胰腺分泌中的HCO3-（用于中和从胃排入十二指肠的酸）。
胆囊储存和浓缩胆汁。胆汁由肝细胞持续分泌，但在正常情况下，大部分胆汁会储存在胆囊中，直到十二指肠需要时。胆囊的最大容量仅为30至60~ml。然而，多达12小时的胆汁分泌（通常为\approx450ml）可以储存在胆囊中，因为水、钠、氯和大多数其他小分子电解质会通过胆囊黏膜持续吸收，从而浓缩剩余的胆汁成分，包括胆汁盐、胆固醇、卵磷脂和胆红素。
胆囊吸收的大部分是由钠通过胆囊上皮的主动转运引起的，随后是Cl^-、水和大多数其他可扩散成分的二次吸收。胆汁通常以这种方式浓缩约5倍，但最多可以浓缩到20倍。
胆汁的组成。表65-2列出了胆汁在最初由肝脏分泌时以及在胆囊中浓缩后的组成。胆汁中分泌的最丰富的物质是胆汁盐，约占胆汁中总溶质的一半。
表65-2 胆汁的组成
胆汁中还分泌或排泄大量浓度的胆红素、胆固醇、卵磷脂和血浆中的常见电解质。
在胆囊的浓缩过程中，水和大部分电解质（除钙离子外）被胆囊黏膜重吸收。几乎所有其他成分，尤其是胆汁盐和脂质物质胆固醇和卵磷脂，都不会被重吸收，因此在胆囊胆汁中变得高度浓缩。
胆囊收缩素刺激胆囊排空。当食物开始在上消化道被消化时，胆囊开始排空，尤其是当脂肪食物在餐后约30分钟到达十二指肠时。胆囊排空的机制是胆囊壁的节律性收缩，但有效的排空还需要Oddi括约肌的同时松弛，Oddi括约肌是胆总管进入十二指肠的出口的守护者。
迄今为止，引起胆囊收缩的最强刺激是激素CCK（胆囊收缩素）。如前所述，CCK还通过胰腺的腺泡细胞增加消化酶的分泌。CCK从十二指肠黏膜进入血液的刺激主要是十二指肠中存在脂肪食物。
胆囊也受到来自迷走神经和肠道神经系统的分泌乙酰胆碱的神经纤维的较弱刺激。这些神经与促进上消化道其他部分的运动和分泌的神经相同。
总之，胆囊将其储存的浓缩胆汁排入十二指肠，主要是响应主要由脂肪食物引发的CCK刺激。当食物中没有脂肪时，胆囊排空不良，但当存在大量脂肪时，胆囊通常在大约1小时内完全排空。图65-11总结了胆汁的分泌、其在胆囊中的储存以及其最终从胆囊释放到十二指肠的过程。
胆汁盐在脂肪消化和吸收中的功能
肝细胞每天合成约6克胆汁盐。胆汁盐的前体是胆固醇，胆固醇要么存在于饮食中，要么在脂肪代谢过程中在肝细胞中合成。胆固醇首先被转化为大约等量的胆酸或鹅去氧胆酸。这些酸随后主要与甘氨酸结合，较少与牛磺酸结合，形成甘氨酸结合胆汁酸和牛磺酸结合胆汁酸。这些酸的盐，主要是钠盐，随后被分泌到胆汁中。
胆汁盐在肠道中有两个重要作用。
首先，它们对食物中的脂肪颗粒具有去污作用。这种作用降低了颗粒的表面张力，并允许肠道中的搅拌将脂肪球破碎成微小尺寸，这被称为胆汁盐的乳化或去污功能。
其次，比乳化功能更重要的是，胆汁盐有助于从肠道吸收（1）脂肪酸，（2）单甘油酯，（3）胆固醇，以及（4）其他脂质。它们通过与这些脂质形成小的物理复合物来帮助吸收；这些复合物被称为胶束，由于胆汁盐的电荷，它们在食糜中是半溶性的。肠道脂质以这种形式被“运送”到肠黏膜，然后被吸收到血液中，这将在第66章中详细描述。如果肠道中没有胆汁盐，摄入的脂肪中高达40%会随粪便排出，由于这种营养损失，常常会出现代谢缺陷。
胆汁盐的肠肝循环(enterohepatic circulation)。大约94%的胆汁盐从小肠被重吸收进入血液，其中约一半通过扩散(diffusion)穿过小肠前段的黏膜(mucosa)，其余部分通过远端回肠(ileum)的主动转运(active transport)过程穿过肠黏膜。然后它们进入门静脉(portal vein)血液并返回肝脏。到达肝脏后，在首次通过静脉窦(venous sinusoids)期间，这些盐几乎完全被吸收回肝细胞(hepatic cells)，然后重新分泌到胆汁中。
通过这种方式，大约94%的胆汁盐被循环回胆汁中，因此平均而言，这些盐在被排出粪便之前会完成大约17次循环。少量随粪便流失的胆汁盐由肝细胞不断形成的新胆汁盐所取代。胆汁盐的这种循环称为胆汁盐的肠肝循环。
肝脏每天分泌的胆汁量高度依赖于胆汁盐的可用性——肠肝循环中的胆汁盐量越大（通常总量仅为\approx2.5克），胆汁分泌的速度就越快。事实上，摄入补充的胆汁盐可以使胆汁分泌每天增加数百毫升。如果胆汁瘘(bile fistula)将胆汁盐排到体外数天至数周，使其无法从回肠重吸收，肝脏会增加胆汁盐的生成6到10倍，从而使胆汁分泌速度大部分恢复到正常水平。这表明，肝脏胆汁盐的每日分泌速度受到肠肝循环中胆汁盐可用性（或缺乏）的主动控制。
促胰液素(secretin)在控制胆汁分泌中的作用。除了胆汁酸对胆汁分泌的强烈刺激作用外，激素促胰液素（它也刺激胰腺分泌）会增加胆汁分泌，有时在餐后数小时内使其分泌量增加一倍以上。这种分泌增加几乎完全由胆管(bile ductules)和胆管(ducts)的上皮细胞(epithelial cells)分泌富含碳酸氢钠(sodium bicarbonate)的水样溶液组成，并不代表肝实质细胞(liver parenchymal cells)分泌的增加。碳酸氢盐随后进入小肠，与胰腺的碳酸氢盐一起中和胃中的盐酸(hydrochloric acid)。因此，促胰液素中和十二指肠酸(duodenal acid)的反馈机制不仅通过其对胰腺分泌的影响起作用，还在较小程度上通过其对肝小管和胆管分泌的影响起作用。
肝脏胆固醇分泌与胆结石形成
胆汁盐由血浆中的胆固醇在肝细胞中形成。在分泌胆汁盐的过程中，每天约有1到2克胆固醇从血浆中移除并分泌到胆汁中。
胆固醇几乎完全不溶于纯水，但胆汁中的胆汁盐和卵磷脂(lecithin)与胆固醇物理结合，形成超微胶束(micelles)的胶体溶液(colloidal solution)，如第66章所述。当胆汁在胆囊中浓缩时，胆汁盐和卵磷脂与胆固醇一起浓缩，从而保持胆固醇在溶液中。
在异常情况下，胆固醇可能在胆囊中沉淀，导致胆固醇胆结石的形成，如图65-12所示。胆汁中胆固醇的含量部分取决于个体摄入的脂肪量，因为肝细胞将胆固醇合成为脂肪代谢的产物之一。因此，肥胖且长期摄入高脂肪饮食的人容易形成胆结石。胆结石的其他风险因素包括年龄增长、女性性别、糖尿病（diabetes mellitus）以及遗传易感性。
胆囊上皮的炎症（inflammation），通常由低度慢性感染引起，也可能改变胆囊黏膜的吸收特性，有时会导致水和胆汁盐的过度吸收，但使胆固醇在胆囊中的浓度逐渐增加。随后，胆固醇开始沉淀，首先在发炎的黏膜表面形成许多小胆固醇晶体，然后逐渐形成大的胆结石。
小肠的分泌
十二指肠中Brunner腺的黏液分泌
在十二指肠的前几厘米壁内，主要位于胃的幽门（pylorus）和Vater乳头（papilla of Vater）之间，有一系列复合黏液腺，称为Brunner腺（Brunner's glands），胰腺分泌物和胆汁在此处排入十二指肠。这些腺体在以下情况下分泌大量碱性黏液：（1）十二指肠黏膜受到触觉或刺激；（2）迷走神经（vagal）刺激，导致Brunner腺分泌增加，同时胃分泌也增加；（3）胃肠道激素，特别是促胰液素（secretin）。
图65-12. 胆结石的形成。
Brunner腺分泌的黏液的功能是保护十二指肠壁免受从胃排出的高酸性胃液的消化。此外，黏液中含有大量的HCO3-，这些HCO3-与胰腺分泌物和肝脏胆汁中的HCO3^-一起中和从胃进入十二指肠的盐酸。
Brunner腺的分泌受到交感神经（sympathetic）刺激的抑制；因此，在非常易激动的人中，这种刺激可能会使十二指肠球部失去保护，这可能是导致约50%的溃疡患者胃肠道这一区域成为消化性溃疡（peptic ulcers）部位的因素之一。
Lieberkühn隐窝分泌的肠消化液
位于小肠整个表面的是称为Lieberkühn隐窝（crypts of Lieberkühn）的小凹坑，其中一个如图65-13所示。这些隐窝位于肠绒毛之间。隐窝和绒毛的表面都覆盖着由两种细胞组成的上皮：（1）适量的杯状细胞（goblet cells），它们分泌黏液以润滑和保护肠道表面；（2）大量的肠上皮细胞（enterocytes），在隐窝中分泌大量的水和电解质，并在相邻绒毛的表面上重新吸收水和电解质以及消化的最终产物。
上皮细胞(epithelial cell)的寿命约为5天。这种新细胞的快速生长也使得黏膜上发生的擦伤能够迅速修复。
小肠分泌的调节——局部刺激
图65-13. 小肠绒毛之间的Lieberkuhn隐窝(crypt of Lieberkuhn)，存在于小肠的所有部分，分泌几乎纯净的细胞外液(extracellular fluid)。
迄今为止，调节小肠分泌的最重要方式是局部肠神经系统反射(local enteric nervous reflexes)，特别是由肠道内食糜(chyme)的触觉或刺激性刺激引发的反射。
大肠的黏液分泌
肠道的分泌物由隐窝的肠上皮细胞(enterocytes)以约1800~ml/天的速率形成。这些分泌物几乎是纯净的细胞外液(extracellular fluid)，其pH值略呈碱性，范围为7.5至8.0。这些分泌物也会被绒毛迅速重吸收。这种从隐窝流向绒毛的液体为食糜与绒毛接触时吸收物质提供了水样载体。因此，小肠的主要功能是将营养物质及其消化产物吸收到血液中。
水样液体分泌的机制。控制Lieberkühn隐窝显著分泌水样液体的确切机制尚不清楚，但据信至少涉及两种主动分泌过程：(1) Cl^-主动分泌到隐窝中；(2) HCO3-的主动分泌。这两种离子的分泌导致带正电的Na+离子通过膜进入分泌液中。最后，所有这些离子共同引起水的渗透运动。
小肠分泌物中的消化酶。当收集小肠分泌物时，如果没有细胞碎片，它们几乎没有酶。黏膜的肠上皮细胞(enterocytes)，尤其是覆盖绒毛的那些细胞，含有消化酶，这些酶在食物物质通过上皮吸收时消化特定的食物物质。这些酶如下：(1) 几种肽酶(peptidases)，用于将小肽(small peptides)分解为氨基酸(amino acids)；(2) 四种酶——蔗糖酶(sucrase)、麦芽糖酶(maltase)、异麦芽糖酶(isomaltase)和乳糖酶(lactase)——用于将双糖(disaccharides)分解为单糖(monosaccharides)；(3) 少量的肠脂肪酶(intestinal lipase)，用于将中性脂肪(neutral fats)分解为甘油(glycerol)和脂肪酸(fatty acids)。
位于Lieberkühn隐窝深处的上皮细胞不断进行有丝分裂(mitosis)，新细胞沿着基底膜(basement membrane)向上迁移，从隐窝向绒毛尖端移动，从而不断替换绒毛上皮并形成新的消化酶。随着绒毛细胞老化，它们最终被脱落进入肠道分泌物中。肠道上皮细胞的生命周期
黏液分泌
大肠的黏膜(mucosa)与小肠相似，具有许多Lieberkühn隐窝(crypts of Lieberkühn)；然而，与小肠不同的是，大肠没有绒毛(villi)。上皮细胞几乎不分泌消化酶(digestive enzymes)，而是含有只分泌黏液的黏液细胞(mucous cells)。这种黏液中含有少量由非黏液分泌上皮细胞分泌的中等量的HCO3^-。黏液分泌的速率主要受大肠内衬上皮细胞的直接触觉刺激(tactile stimulation)以及Lieberkühn隐窝中黏液细胞的局部神经反射(local nervous reflexes)调节。
来自脊髓的盆神经(pelvic nerves)携带副交感神经(parasympathetic innervation)支配大肠远端二分之一至三分之二的部分，其刺激也会显著增加黏液分泌，同时增强结肠的蠕动动力(peristaltic motility)，如第64章所述。
在极端的副交感神经刺激下（通常由情绪紊乱引起），有时会有大量黏液分泌到大肠中，导致患者每30分钟就有一次绳索状黏液的排便(bowel movement)。这种黏液通常含有很少或没有粪便物质。
大肠中的黏液保护肠壁免受擦伤(excoriation)，此外，它还为粪便物质提供了一种黏附介质，使其保持在一起。此外，它还能保护肠壁免受粪便中大量细菌活动的侵害，最后，黏液加上分泌物的碱性（由大量碳酸氢钠引起的pH值为8.0）形成了一道屏障，防止粪便中形成的酸攻击肠壁。
由刺激引起的水和电解质过度分泌导致的腹泻
当大肠的某一段受到强烈刺激时（如肠炎(enteritis)期间细菌感染猖獗时），黏膜除了分泌正常的黏稠碱性黏液外，还会分泌大量的水和电解质。这种分泌作用稀释了刺激因素，并促使粪便快速向肛门移动，从而导致腹泻(diarrhea)，并伴随大量水和电解质的流失。然而，腹泻也会冲走刺激因素，从而促进疾病的早期恢复。
胃肠道中的消化与吸收
身体赖以生存的主要食物（除少量维生素和矿物质等物质外）是碳水化合物、脂肪和蛋白质。它们通常无法以其天然形式通过胃肠道黏膜吸收，因此，如果没有初步消化，它们作为营养物质是无用的。本章讨论了碳水化合物、脂肪和蛋白质被消化成足够小的化合物以供吸收的过程，以及消化终产物、水、电解质和其他物质被吸收的机制。
通过水解作用消化各种食物
碳水化合物的水解。几乎所有的膳食碳水化合物都是大分子多糖或双糖，它们是由单糖通过缩合反应结合而成的。这种现象意味着一个氢离子 [(H+]) 从一个单糖中移除，而一个羟基离子 (OH−) 从另一个单糖中移除。然后这两个单糖在移除的位置结合，H+ 和 OH- 结合形成水 (H_2O)。
当碳水化合物被消化时，这一过程被逆转，碳水化合物被转化为单糖。胃肠道消化液中的特定酶将 H+ 和 OH- 从 H_2O 返回到多糖中，从而将单糖彼此分离。这一过程称为水解，如下所示（其中 R -R' 是双糖）：
R-R+H_2O\xrightarrow[e n z y m e]D i g e s t i v eRO H+RH
脂肪的水解。膳食中几乎所有的脂肪部分都由甘油三酯（中性脂肪）组成，甘油三酯是由三个脂肪酸分子与一个甘油分子缩合而成的。在缩合过程中，移除了三个水分子。
甘油三酯的水解（消化）包括一个逆向过程：脂肪消化酶将三分子水返回到甘油三酯分子中，从而将脂肪酸分子从甘油中分离出来。
蛋白质的水解。蛋白质由多个氨基酸通过肽键连接而成。在每个连接处，一个氨基酸的OH-被移除，另一个氨基酸的H+被移除；因此，蛋白质链中的连续氨基酸也是通过缩合反应连接在一起的，而消化则是通过逆向效应：水解。也就是说，蛋白水解酶将H+和OH-从水分子返回到蛋白质分子中，将其分解为其组成的氨基酸。
因此，消化的化学过程是简单的，因为在所有三种主要食物类型的情况下，都涉及相同的基本水解过程。唯一的区别在于促进每种食物类型水解反应所需的酶的类型。
所有的消化酶都是蛋白质。不同胃肠道腺体分泌这些酶的过程在第65章中讨论过。
碳水化合物的消化
饮食中的碳水化合物食物。在正常的人类饮食中，只有三种主要的碳水化合物来源。它们是蔗糖，这是一种二糖；乳糖，这是一种在牛奶中发现的二糖；以及淀粉，这是一种几乎存在于所有非动物食物中的大分子多糖，特别是在土豆和各种谷物中。其他少量摄入的碳水化合物包括直链淀粉、糖原、酒精、乳酸、丙酮酸、果胶、糊精以及肉类中的少量碳水化合物衍生物。
饮食中还含有大量的纤维素，这是一种碳水化合物。然而，人类消化道中不分泌能够水解纤维素的酶。因此，纤维素不能被视为人类的食物。
碳水化合物的消化始于口腔和胃。当食物被咀嚼时，它与唾液混合，唾液中含有主要由腮腺分泌的消化酶唾液淀粉酶ptyalin（一种α-淀粉酶）。这种酶将淀粉水解为二糖麦芽糖和其他含有三到九个葡萄糖分子的小分子葡萄糖聚合物，如图66-1所示。然而，食物在口腔中停留的时间很短，因此在食物被吞咽时，可能不超过5%的淀粉被水解。
图66-1. 碳水化合物的消化
淀粉的消化有时在胃体和胃底中继续进行，直到食物与胃分泌物混合为止，时间可长达1小时。唾液淀粉酶的活性随后被胃分泌物中的酸阻断，因为一旦介质的pH值降至约4.0以下，淀粉酶作为酶基本上就失去了活性。然而，平均而言，在食物及其伴随的唾液与胃分泌物完全混合之前，多达30%至40%的淀粉已经被水解，主要形成麦芽糖。
小肠中的碳水化合物消化
胰腺淀粉酶的消化作用。胰腺分泌液与唾液一样，含有大量的α-淀粉酶(amylase)，其功能与唾液中的α-淀粉酶几乎相同，但效力要强几倍。因此，在食糜从胃排入十二指肠并与胰液混合后的15至30分钟内，几乎所有的碳水化合物都会被消化。
一般来说，在通过十二指肠或空肠上部之前，碳水化合物几乎完全转化为麦芽糖和/或其他小分子葡萄糖聚合物。
肠上皮酶将双糖和小分子葡萄糖聚合物水解为单糖。小肠绒毛上的肠上皮细胞含有四种酶（乳糖酶(lactase)、蔗糖酶(sucrase)、麦芽糖酶(maltase)和α-糊精酶(α-dextrinase)），这些酶能够将乳糖、蔗糖和麦芽糖等双糖以及其他小分子葡萄糖聚合物分解为它们的单糖成分。这些酶位于覆盖肠微绒毛刷状缘的肠上皮细胞中，因此双糖在与这些肠上皮细胞接触时被消化。
乳糖分解为一个半乳糖分子和一个葡萄糖分子。蔗糖分解为一个果糖分子和一个葡萄糖分子。麦芽糖和其他小分子葡萄糖聚合物都分解为多个葡萄糖分子。因此，碳水化合物消化的最终产物都是单糖。它们都是水溶性的，并立即被吸收进入门静脉血液。
在普通饮食中，淀粉的含量远远超过所有其他碳水化合物的总和，葡萄糖占碳水化合物消化最终产物的80%以上，而半乳糖和果糖各自很少超过10%。
图66-1总结了碳水化合物消化的主要步骤。
蛋白质的消化
饮食中的蛋白质。膳食蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的长链。典型的肽键如下：
每种蛋白质的特性由蛋白质分子中的氨基酸类型及其排列顺序决定。第70章讨论了人体组织中重要的不同蛋白质的物理和化学特性。
胃中的蛋白质消化。胃蛋白酶(pepsin)是胃中一种重要的消化酶，在pH值为2.0至3.0时最为活跃，在pH值高于约5.0时则失去活性。因此，为了使这种酶能够消化蛋白质，胃液必须呈酸性。如第65章所述，胃腺分泌大量的盐酸。这种盐酸由胃腺中的壁细胞(parietal cells)分泌，pH值约为0.8，但当它与胃内容物和非壁细胞的胃腺分泌物混合后，pH值平均约为2.0至3.0，这是胃蛋白酶活性最适宜的酸度范围。
图66-2. 蛋白质的消化。
胃蛋白酶(pepsin)消化的一个重要特征是其能够消化胶原蛋白(collagen)，这是一种类白蛋白(albuminoid)类型的蛋白质，受其他消化酶的影响很小。胶原蛋白是肉类细胞间结缔组织的主要成分；因此，为了使消化酶能够渗透肉类并消化其他肉类蛋白质，必须消化胶原纤维。因此，在胃液中缺乏胃蛋白酶的人群中，摄入的肉类不易被其他消化酶渗透，因此可能消化不良。
如图66-2所示，胃蛋白酶仅启动蛋白质消化的过程，通常仅提供总蛋白质消化的10%至20%，将蛋白质转化为蛋白胨(proteoses)、蛋白胨(peptones)和一些多肽(polypeptides)。这种蛋白质的裂解是由于氨基酸之间的肽键(peptide linkages)发生水解(hydrolysis)的结果。
大多数蛋白质消化是由胰蛋白酶(pancreatic proteolytic enzymes)的作用产生的。大多数蛋白质消化发生在小肠上部，即十二指肠(duodenum)和空肠(jejunum)，在胰液(pancreatic secretion)中的蛋白水解酶(proteolytic enzymes)的影响下进行。一旦从胃进入小肠，蛋白质食物的部分分解产物就会受到主要的胰蛋白酶(trypsin)、胰凝乳蛋白酶(chymotrypsin)、羧肽酶(carboxypolypeptidase)和弹性蛋白酶(elastase)的攻击，如图66-2所示。
胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶将蛋白质分解为小多肽；然后，羧基多肽酶从多肽的羧基端切割单个氨基酸。前弹性蛋白酶(proelastase)随后转化为弹性蛋白酶，后者消化部分将肉类结合在一起的弹性纤维(elastin fibers)。
只有一小部分蛋白质被胰液完全消化为其组成氨基酸。大多数仍以二肽(dipeptides)和三肽(tripeptides)的形式存在。
由小肠绒毛(villi)上的肠上皮细胞(enterocytes)中的肽酶(peptidases)消化肽。蛋白质在肠腔(intestinal lumen)中的最后消化阶段是由小肠绒毛上的肠上皮细胞完成的，主要在十二指肠和空肠。这些细胞具有刷状缘(brush border)，由每个细胞表面突出的数百个微绒毛(microvilli)组成。在每个微绒毛的膜中，有多个肽酶突出到膜外，与肠液接触。
两种类型的肽酶特别重要，氨基多肽酶(aminopolypeptidase)和几种二肽酶(dipeptidases)。它们将剩余的较大多肽分解为三肽和二肽，少数分解为氨基酸。氨基酸、二肽和三肽很容易通过微绒毛膜运输到肠上皮细胞的内部。
最后，在肠上皮细胞的细胞质(cytosol)中，有多个其他肽酶专门用于剩余的氨基酸之间的键。在几分钟内，几乎所有最后的二肽和三肽都被消化到最后阶段，形成单个氨基酸，然后通过肠上皮细胞的另一侧进入血液。
超过99%的被吸收的最终蛋白质消化产物是单个氨基酸，只有极少量的肽被吸收，而完整的蛋白质分子被吸收的情况非常罕见。即使这些被吸收的少量完整蛋白质分子有时也会引起严重的过敏或免疫紊乱，正如第35章所讨论的那样。
图66-3. 脂肪酶(lipase)催化的中性脂肪(neutral fat)的水解。
脂肪的消化
饮食中的脂肪。迄今为止，饮食中最丰富的脂肪是中性脂肪(neutral fats)，也称为甘油三酯(triglycerides)，每个分子由一个甘油核和三个脂肪酸侧链组成，如图66-3所示。中性脂肪是动物源性食品的主要成分，但在植物源性食品中含量较少。
在常规饮食中还存在少量的磷脂(phospholipids)、胆固醇(cholesterol)和胆固醇酯(cholesterol esters)。磷脂和胆固醇酯含有脂肪酸，因此可以被视为脂肪。胆固醇是一种不含脂肪酸的甾醇化合物，但它确实表现出一些脂肪的物理和化学特性。此外，它来源于脂肪，并且代谢方式与脂肪相似。因此，从饮食的角度来看，胆固醇被视为一种脂肪。
脂肪的消化主要发生在小肠。少量甘油三酯在胃中被口腔中的舌腺分泌的舌脂肪酶(lingual lipase)消化，并随唾液一起被吞咽。这种消化量不到10%，通常不重要。相反，几乎所有的脂肪消化都发生在小肠中，如下所述。
脂肪消化的第一步是通过胆汁酸(bile acids)和卵磷脂(lecithin)进行乳化(emulsification)。脂肪消化的第一步是将脂肪球物理性地分解成小尺寸，以便水溶性消化酶可以作用于脂肪球表面。这个过程称为脂肪的乳化，它从胃中的搅拌开始，将脂肪与胃消化产物混合。
然后，大部分乳化发生在十二指肠中，在胆汁的影响下进行，胆汁是肝脏的分泌物，不含任何消化酶。然而，胆汁确实含有大量的胆汁盐(bile salts)以及磷脂卵磷脂。这两种物质，尤其是卵磷脂，对于脂肪的乳化极为重要。胆汁盐和卵磷脂分子的极性部分（即在水中电离的位点）高度溶于水，而它们分子的大部分其余部分高度溶于脂肪。因此，这些肝脏分泌物的脂溶性部分溶解在脂肪球的表面层中，极性部分则向外突出。这些极性突出部分反过来又溶于周围的水性液体中，这大大降低了脂肪的界面张力，使其也变得可溶。
当不混溶液体的液滴的界面张力较低时，这种不混溶液体在搅拌下可以比界面张力高时更容易被分解成许多微小颗粒。因此，胆汁中的胆汁盐和卵磷脂的一个主要功能是使脂肪球在与小肠中的水搅拌时易于破碎。这种作用与许多家用清洁剂中广泛使用的去除油脂的洗涤剂的作用相同。
每次在小肠中由于搅拌作用，脂肪球（fat globules）的直径显著减小，脂肪的总表面积增加许多倍。因为乳化后肠道中脂肪颗粒的平均直径小于1微米，这表示由于乳化过程，脂肪的总表面积增加了多达1000倍。
脂肪酶（lipase）是水溶性的，只能攻击脂肪球的表面。因此，胆汁盐（bile salts）和卵磷脂（lecithin）的这种去污功能对脂肪的消化非常重要。
甘油三酯（triglycerides）由胰脂肪酶（pancreatic lipase）消化。迄今为止，消化甘油三酯最重要的酶是胰脂肪酶，它在胰液中大量存在，足以在1分钟内消化所有它能接触到的甘油三酯。小肠的肠上皮细胞（enterocytes）含有额外的脂肪酶，称为肠脂肪酶（enteric lipase），但通常不必要。
图66-4. 脂肪的消化。
脂肪消化的最终产物是游离脂肪酸（free fatty acids）。饮食中的大多数甘油三酯被胰脂肪酶分解为游离脂肪酸和2-单甘油酯（2-monoglycerides），如图66-4所示。
胆汁盐形成胶束（micelles），加速脂肪消化。甘油三酯的水解是一个高度可逆的过程；因此，单甘油酯和游离脂肪酸在消化脂肪附近的积累会迅速阻止进一步的消化。然而，胆汁盐还扮演着另一个重要角色，即几乎在消化脂肪球附近形成这些消化最终产物的同时，迅速移除单甘油酯和游离脂肪酸。这个过程以以下方式发生。
当胆汁盐在水中的浓度足够高时，它们倾向于形成胶束，这些胶束是直径为3至6纳米的球形或圆柱形小球，由20至40个胆汁盐分子组成。这些胶束的形成是因为每个胆汁盐分子由一个高度脂溶性的固醇核（sterol nucleus）和一个高度水溶性的极性基团（polar group）组成。固醇核包围脂肪消化物，在形成的胶束中间形成一个小脂肪球，胆汁盐的极性基团向外突出，覆盖胶束的表面。因为这些极性基团带负电荷，它们使整个胶束球溶解在消化液的水中，并保持稳定溶液状态，直到脂肪被吸收到血液中。
胆汁盐胶束还充当运输介质，将单甘油酯和游离脂肪酸（这两者相对不溶）运送到肠上皮细胞的刷状缘（brush borders）。在那里，单甘油酯和游离脂肪酸被吸收到血液中，如后文所述，但胆汁盐被释放回食糜（chyme）中，以便一次又一次地用于这种“运输”过程。
胆固醇酯（cholesterol esters）和磷脂（phospholipids）的消化。饮食中的大部分胆固醇以胆固醇酯（cholesterol esters）的形式存在，胆固醇酯是游离胆固醇（free cholesterol）与一分子脂肪酸（fatty acid）的结合物。磷脂（phospholipids）的分子中也含有脂肪酸。胆固醇酯和磷脂都被胰腺分泌的另外两种脂肪酶（lipases）水解，释放出脂肪酸——胆固醇酯水解酶（cholesterol ester hydrolase）水解胆固醇酯，磷脂酶A_2（phospholipase A_2）水解磷脂。
胆汁盐微胶粒（bile salt micelles）在“运输”游离胆固醇和磷脂消化产物时，扮演着与运输单甘油酯（monoglycerides）和游离脂肪酸相同的角色。事实上，如果没有微胶粒的这种功能，几乎不会有胆固醇被吸收。
胃肠道吸收的基本原理
我们建议读者回顾第4章中讨论的细胞膜物质运输的基本原理。以下段落将介绍这些运输过程在胃肠道吸收中的具体应用。
图66-5. 小肠的纵切面，显示被绒毛覆盖的环形皱襞（valvulae conniventes，Kerckring皱襞）。
吸收的解剖学基础
肠道每天必须吸收的液体总量等于摄入的液体（约1.5升）加上各种胃肠道分泌的液体（约7升），总计为8至9升。其中除了约1.5升的液体外，其余都在小肠中被吸收，每天只有1.5升的液体通过回盲瓣进入结肠。
胃是胃肠道中吸收能力较差的区域，因为它缺乏典型的绒毛型吸收膜，而且上皮细胞之间的连接是紧密连接（tight junctions）。只有少数高度脂溶性物质，如酒精和一些药物（例如阿司匹林），可以少量吸收。
Kerckring皱襞、绒毛和微绒毛使黏膜吸收面积增加了近1000倍。图66-5展示了小肠黏膜的吸收表面，显示了许多称为环形皱襞（valvulae conniventes，或Kerckring皱襞）的皱褶，这些皱褶使吸收黏膜的表面积增加了约三倍。这些皱褶在肠道的大部分区域呈环形延伸，尤其在十二指肠和空肠中特别发达，它们通常突出到管腔中达8毫米。
此外，从小肠上皮表面一直到回盲瓣，分布着数百万个小绒毛。这些绒毛从黏膜表面突出约1毫米，如图66-5中环形皱襞表面所示，图66-6中则展示了单个绒毛的细节。在上部小肠中，绒毛彼此靠得如此之近，以至于在大多数区域它们相互接触，但在远端小肠中，绒毛的分布较少。黏膜表面上的绒毛使总吸收面积增加了10倍。
图66-6. 绒毛的功能组织。A，纵切面。B，横切面显示上皮细胞下方的基底膜(basement membrane)和这些细胞另一端的刷状缘(brush border)。
图66-7. 胃肠道上皮细胞的刷状缘，还显示了吸收的胞饮小泡(pinocytic vesicles)、线粒体(mitochondria)和内质网(endoplasmic reticulum)，它们紧邻刷状缘下方。（由William Lockwood博士提供。）
最后，每个绒毛上的每个肠上皮细胞都具有刷状缘的特征，刷状缘由多达1000个微绒毛(microvilli)组成，这些微绒毛长度为1微米，直径为0.1微米，并伸入肠内容物中。这些微绒毛在图66-7的电子显微照片中显示。这种刷状缘使暴露于肠内容物的表面积至少增加了20倍。
因此，Kerckring皱襞、绒毛和微绒毛的组合使黏膜的总吸收面积增加了大约1000倍，使整个小肠的总面积达到了250平方米或更多——大约相当于一个网球场的表面积。
图66-6A显示了绒毛的纵切面，强调了（1）血管系统的有利排列，以便将液体和溶解物质吸收到门静脉血液中；（2）“中央乳糜管(central lacteal)”淋巴管的排列，以便将物质吸收到淋巴中。图66-6B显示了绒毛的横切面，图66-7显示了许多小的胞饮小泡，它们是内折的肠上皮细胞膜形成的吸收液体的小泡。少量物质通过这种胞饮(pinocytosis)的物理过程被吸收。
从上皮细胞体延伸到刷状缘的每个微绒毛中的是多个肌动蛋白丝(actin filaments)，它们有节奏地收缩，导致微绒毛的持续运动，使它们不断暴露于新的肠液量中。
小肠中的吸收
每天从小肠吸收的物质包括几百克碳水化合物、100克或更多的脂肪、50至100克氨基酸、50至100克离子以及7至8升水。正常小肠的吸收能力远远超过这些；每天可以吸收多达几公斤的碳水化合物、500克脂肪、500至700克蛋白质以及20升或更多的水。大肠可以吸收更多的水和离子，尽管它几乎不能吸收任何营养物质。
水的等渗吸收
水完全通过扩散(diffusion)通过肠膜。此外，这种扩散遵循通常的渗透(osmosis)定律。因此，当食糜足够稀释时，水几乎完全通过渗透作用通过肠黏膜吸收到绒毛的血液中。
相反，水也可以向相反方向运输——从血浆进入食糜。这种类型的运输尤其发生在高渗溶液(hyperosmotic solutions)从胃排入十二指肠时。通常在几分钟内，足够的水会通过渗透作用转移，使食糜与血浆等渗(isosmotic)。
离子的吸收
钠通过肠道膜主动转运(active transport)。每天有20至30克钠通过肠道分泌物分泌。此外，普通人每天摄入5至8克钠。因此，为了防止钠净流失到粪便中，肠道每天必须吸收25至35克钠，这大约相当于体内所有钠的七分之一。
每当大量肠道分泌物流失到体外时，例如在严重腹泻的情况下，体内的钠储备有时会在几小时内耗尽到致命水平。然而，正常情况下，每天只有不到0.5%的肠道钠通过粪便流失，因为它通过肠黏膜迅速被吸收。钠在帮助吸收糖类和氨基酸方面也起着重要作用，后续讨论将揭示这一点。
图66-8展示了从肠道吸收钠的基本机制。这一机制的原理在第4章中讨论过，与从胆囊和肾小管吸收钠的原理基本相同，如第28章所述。
钠的吸收是通过钠从上皮细胞内通过基底和侧壁主动转运到细胞旁间隙来实现的。这种主动转运遵循主动转运的一般规律。它需要能量，并且能量过程由细胞膜上适当的腺苷三磷酸酶(ATPase)催化（见第4章）。部分钠与氯离子一起被吸收；事实上，带负电的氯离子主要是被钠离子的正电荷被动“拖拽”的。
通过细胞基底外侧膜的钠主动转运将细胞内的钠浓度降低到一个较低的值(~50mEq/L)。由于食糜中的钠浓度通常约为142 mEq/L（即与血浆中的浓度大致相同），钠沿着这个陡峭的电化学梯度从食糜通过上皮细胞的刷状缘进入上皮细胞质。钠还通过几种特定的载体蛋白通过刷状缘膜共转运，包括以下内容：(1) 钠-葡萄糖共转运蛋白1 (SGLT1)；(2) 钠-氨基酸共转运蛋白；(3) 钠-氢交换器。这些转运蛋白的功能与第28章中描述的肾小管中的功能相似，并为上皮细胞提供更多的钠离子转运到间质液和细胞旁间隙。同时，它们还通过基底外侧膜上的钠-钾[(Na+-K+]) ATPase泵提供葡萄糖和氨基酸的次级主动吸收。
图66-8. 钠、氯离子、葡萄糖和氨基酸通过肠上皮的吸收。还请注意水的渗透吸收（即水“跟随”钠通过上皮膜）。
水的渗透作用(Osomosis)。运输过程的下一步是通过跨细胞(transcellular)和旁细胞(paracellular)途径进行水的渗透。这种渗透作用的发生是因为旁细胞间隙中离子浓度的升高产生了较大的渗透梯度。这种渗透作用大部分发生在上皮细胞顶端边界之间的紧密连接处(旁细胞途径)，但也有相当一部分通过细胞本身发生——即跨细胞途径。水的渗透运动导致液体流入并通过旁细胞间隙，最终进入绒毛的循环血液中。
醛固酮(Aldosterone)极大地增强钠的吸收。当人体脱水时，肾上腺皮质会分泌大量醛固酮。在1到3小时内，这种醛固酮会导致肠上皮细胞中钠吸收的所有方面的酶和运输机制的激活增加。钠吸收的增加反过来又导致氯离子、水和其他一些物质的吸收的二次增加。
醛固酮的这种作用在结肠中尤为重要，因为它几乎不会导致粪便中氯化钠的流失，也不会导致水分的流失。因此，醛固酮在肠道中的作用与在肾小管中的作用相同，当人体缺乏氯化钠和脱水时，醛固酮也有助于保存体内的氯化钠和水分。
小肠中氯离子的吸收。在小肠的上部，氯离子的吸收迅速，主要通过扩散进行(即通过上皮细胞吸收钠离子会在食糜中产生负电性，而在上皮细胞之间的旁细胞间隙中产生正电性)。然后，氯离子沿着这个电梯度移动以“跟随”钠离子。氯离子也通过回肠和大肠部分的刷状缘膜上的氯-碳酸氢盐交换器被吸收(见图66-8)。氯离子通过基底外侧膜上的氯通道离开细胞。
十二指肠和空肠中碳酸氢盐离子的吸收。通常，大量的碳酸氢盐离子[(HCO_3-])必须从小肠上部重新吸收，因为大量的HCO_3-已经通过胰腺分泌物和胆汁分泌到十二指肠中。HCO_3-以一种间接的方式被吸收，如下：当钠离子被吸收时，适量的\ H+被分泌到肠腔中以交换部分钠。这些H+反过来与HCO_3-结合形成碳酸(H_2C O_3)，然后分解形成水和二氧化碳(CO_2)。水作为食糜的一部分留在肠道中，但CO_2很容易被吸收到血液中，随后通过肺部排出。这个过程就是所谓的“HCO_3-的主动吸收”。这与肾小管中发生的机制相同(见第31章)。
回肠和大肠中碳酸氢盐的分泌和氯离子的吸收。回肠绒毛表面的上皮细胞以及大肠的所有表面都具有分泌HCO_3-以交换吸收氯离子（chloride ions）的特殊能力（见图66-8）。这种能力非常重要，因为它提供了碱性的HCO_3-，可以中和大肠中细菌形成的酸性产物。
在某些类型的腹泻中，大肠上皮细胞对氯离子、钠离子和水的极端分泌。在肠上皮褶皱之间的深处，可以找到不断分裂形成新上皮细胞的未成熟上皮细胞。这些新的上皮细胞向外扩散，覆盖在肠腔表面。当这些细胞仍处于深褶皱中时，它们会向肠腔分泌氯化钠和水。这些分泌物随后被褶皱外的较老上皮细胞重新吸收，从而为吸收肠道消化物提供水流。
霍乱和其他一些类型的腹泻细菌的毒素可以极大地刺激上皮褶皱的分泌，以至于这种分泌通常远远超过重新吸收的能力，从而导致每天通过腹泻损失5到10升的水和氯化钠。在1到5天内，许多严重受影响的患者仅因这种体液流失而死亡。
极端腹泻分泌是由霍乱毒素的一个亚基进入上皮细胞引发的。这个亚基刺激过量的环磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate）的形成，从而打开大量的氯离子通道，使氯离子迅速从细胞内部流入肠隐窝。据信，这一作用会激活钠泵，将钠离子泵入隐窝，与氯离子一起流动。最终，所有这些额外的氯化钠会导致水从血液中极端渗透，从而提供与盐一起的快速流体流动。所有这些多余的液体会冲走大部分细菌，对对抗疾病有价值，但过多的好事可能会致命，因为可能导致全身严重脱水。在大多数情况下，通过给予大量的氯化钠溶液来弥补损失，可以挽救霍乱患者的生命。
钙、铁、钾、镁和磷酸盐的主动吸收。钙离子被主动吸收到血液中，尤其是从十二指肠，钙离子的吸收量被精确控制以满足身体对钙的日常需求。控制钙吸收的一个重要因素是由甲状旁腺分泌的甲状旁腺激素（parathyroid hormone），另一个是维生素D。甲状旁腺激素激活维生素D，而激活的维生素D反过来大大增强钙的吸收。这些效应在第80章中讨论。
铁离子也从小肠中被主动吸收。铁吸收的原则及其吸收量与身体对铁的需求（尤其是血红蛋白的形成）的调节原则在第33章中讨论。
钾、镁、磷酸盐以及其他可能的离子也可以通过肠黏膜主动吸收(active absorption)。一般来说，单价离子(monovalent ions)容易被大量吸收，而二价离子(bivalent ions)通常只被少量吸收；例如，钙离子的最大吸收量仅为钠离子正常吸收量的1/50。幸运的是，人体每天通常只需要少量的二价离子。
图66-9. 葡萄糖、半乳糖和果糖通过肠上皮细胞的吸收。ATP，三磷酸腺苷；GLUT2，葡萄糖转运蛋白2；GLUT5，葡萄糖转运蛋白5；SGLT1，钠-葡萄糖共转运蛋白1。
营养物质的吸收
碳水化合物主要以单糖形式被吸收
食物中的碳水化合物几乎全部以单糖(monosaccharides)的形式被吸收；只有一小部分以二糖(disaccharides)的形式被吸收，几乎没有以更大的碳水化合物化合物形式被吸收的。迄今为止，被吸收的单糖中最丰富的是葡萄糖，通常占被吸收碳水化合物热量的80%以上。这一高比例的原因是葡萄糖是我们最丰富的碳水化合物食物——淀粉的最终消化产物。其余20%被吸收的单糖几乎完全由半乳糖和果糖组成——半乳糖来自牛奶，而果糖是蔗糖消化产生的单糖之一。
几乎所有单糖都是通过次级主动转运(secondary active transport)过程被吸收的。我们将首先讨论葡萄糖的吸收。
葡萄糖通过钠共转运机制被运输。如果没有钠通过肠膜的转运，几乎不会有葡萄糖被吸收，因为葡萄糖的吸收是以与钠的主动转运(active transport)共转运(co-transport)的方式进行的（图66-9）。
钠和葡萄糖通过肠膜的转运分为两个阶段。首先，钠离子通过肠上皮细胞的基底外侧膜(basolateral membranes)主动转运到间质液(interstitial fluid)中，从而耗尽上皮细胞内的钠。其次，细胞内钠的减少导致来自肠腔的钠通过上皮细胞的刷状缘(brush border)以次级主动转运的方式进入细胞内部。也就是说，钠离子与转运蛋白SGLT1结合，而SGLT1只有在同时与葡萄糖结合时才会将钠转运到细胞内部。肠腔中的葡萄糖也同时与SGLT1结合，随后钠离子和葡萄糖分子一起被转运到细胞内部。因此，细胞内低浓度的钠实际上将钠“拖拽”到细胞内，而葡萄糖也随之被拖拽进去。一旦进入上皮细胞，另一种转运蛋白——葡萄糖转运蛋白2（GLUT2）会促进葡萄糖通过细胞的基底外侧膜扩散到细胞旁间隙(paracellular space)，并从那里进入血液（见图66-9）。
总结来说，最初通过肠上皮细胞基底外侧膜的钠主动转运为葡萄糖通过膜提供了最终的动力。
其他单糖的吸收。半乳糖的转运机制与葡萄糖几乎完全相同，分别使用SGLT1和GLUT2转运蛋白穿过管腔膜和基底外侧膜（见图66-9）。果糖的转运不通过钠共转运机制。相反，果糖通过促进扩散（facilitated diffusion）的方式穿过整个肠上皮，并且不与钠转运耦合。果糖从肠腔进入细胞内部的过程由GLUT5促进，而果糖从细胞进入细胞旁间隙的过程由GLUT2促进（见图66-9）。
部分果糖在进入细胞后会被磷酸化。随后，它被转化为葡萄糖，并最终以葡萄糖的形式转运到血液中。由于果糖不与钠共转运，其整体转运速率仅为葡萄糖或半乳糖的一半左右。
以二肽、三肽或氨基酸形式吸收蛋白质
如前所述，大多数蛋白质在消化后以二肽、三肽和少量游离氨基酸的形式通过肠上皮细胞的管腔膜被吸收。这种转运所需的能量主要由钠共转运机制提供，类似于葡萄糖的钠共转运。也就是说，大多数肽或氨基酸分子与细胞微绒毛膜上的特定转运蛋白结合，这种转运蛋白需要钠结合后才能进行转运。结合后，钠离子沿着其电化学梯度向细胞内移动，并将氨基酸或肽一起带入细胞内。这个过程称为氨基酸和肽的共转运（或次级主动转运）（见图66-8）。少数氨基酸不需要这种钠共转运机制，而是通过特殊的膜转运蛋白以促进扩散的方式转运，类似于果糖的转运方式。
在肠上皮细胞中至少发现了10种不同类型的氨基酸和肽转运蛋白。由于不同氨基酸和肽的结合特性各异，因此需要多种转运蛋白。
脂肪的吸收
本章前面提到，当脂肪被消化成单甘油酯和游离脂肪酸时，这两种消化终产物首先溶解在胆汁微团的中央脂质部分。由于这些微团的分子直径仅为3到6纳米，并且其外部高度带电，因此它们可以溶解在食糜中。在这种形式下，单甘油酯和游离脂肪酸被携带到肠细胞刷状缘微绒毛的表面，然后渗透到微绒毛之间的凹陷处。在这里，单甘油酯和脂肪酸立即从微团中扩散出来，进入上皮细胞的内部，这是因为脂质也溶于上皮细胞膜。这个过程使胆汁微团仍然留在食糜中，它们可以反复发挥作用，帮助吸收更多的单甘油酯和脂肪酸。
因此，微胶粒(micelles)执行了一种“运输”功能，这对脂肪吸收极为重要。在大量胆汁微胶粒存在的情况下，约97%的脂肪被吸收；而在没有胆汁微胶粒的情况下，只有40%到50%的脂肪能被吸收。
进入上皮细胞后，脂肪酸和单甘油酯被细胞的光滑内质网(smooth endoplasmic reticulum)摄取。在这里，它们主要用于形成新的甘油三酯，随后以乳糜微粒(chylomicrons)的形式通过上皮细胞的基底释放，向上流动通过胸导管(thoracic lymph duct)并排入循环血液中。
脂肪酸直接吸收进入门静脉血液.少量的短链和中链脂肪酸，如来自乳脂的脂肪酸，直接吸收进入门静脉血液(portal blood)，而不是转化为甘油三酯并通过淋巴系统吸收。短链和长链脂肪酸吸收差异的原因是短链脂肪酸更易溶于水，且大多不会被内质网重新转化为甘油三酯。这种现象使得这些短链脂肪酸能够从肠上皮细胞直接扩散到肠绒毛的毛细血管血液中。
大肠中的吸收：粪便的形成
每天约有1500~ml的食糜(chyme)通过回盲瓣(ileocecal valve)进入大肠。这些食糜中的大部分水和电解质在结肠中被吸收，通常只剩下不到100ml的液体通过粪便排出。此外，几乎所有离子都被吸收，只剩下1到5mEq的钠离子和氯离子通过粪便排出。
大肠中的大部分吸收发生在结肠的近端一半，因此这部分被称为吸收结肠(absorbing colon)，而远端结肠主要用于粪便储存，直到适当的排便时间，因此被称为储存结肠(storage colon)。
电解质和水的吸收与分泌。大肠的黏膜(mucosa)与小肠一样，具有高度的钠离子主动吸收能力，钠离子吸收产生的电位梯度也导致氯离子的吸收。大肠上皮细胞之间的紧密连接(tight junctions)比小肠的紧密得多。这一特性防止了离子通过这些连接的大量反向扩散，从而使大肠黏膜能够比小肠更完全地吸收钠离子——即对抗更高的浓度梯度。这在大量醛固酮(aldosterone)存在时尤为明显，因为醛固酮大大增强了钠离子的运输能力。
此外，与小肠远端部分一样，大肠黏膜在吸收等量氯离子的同时分泌 H C O_3-，这是一种交换运输过程（已描述）。HCO3−有助于中和大肠中细菌作用的酸性终产物。
钠离子和氯离子的吸收在大肠黏膜上产生了渗透梯度，进而导致水的吸收。
大肠的最大吸收能力。大肠每天最多可以吸收5到8升的液体和电解质。当通过回盲瓣或大肠分泌进入大肠的总量超过这个数值时，多余的部分会以腹泻的形式出现在粪便中。如前所述，霍乱毒素或某些其他细菌感染通常会导致末端回肠和大肠的隐窝每天分泌10升或更多的液体，从而导致严重且有时致命的腹泻。
结肠中的细菌作用。即使在正常情况下，吸收性结肠中也存在大量细菌，尤其是大肠杆菌。它们能够消化少量的纤维素，从而为身体提供一些额外的热量营养。在草食性动物中，这种能量来源非常重要，尽管在人类中其重要性可以忽略不计。 细菌活动产生的其他物质包括维生素K、维生素B_12、硫胺素、核黄素以及各种气体，这些气体在结肠中形成胀气，尤其是CO_2、氢气和甲烷。细菌产生的维生素K尤为重要，因为日常摄入的食物中这种维生素的量通常不足以维持足够的血液凝固。
粪便的组成。粪便通常约四分之三是水，四分之一是固体物质，固体物质中约30%是死亡的细菌，10%至20%是脂肪，10%至20%是无机物，2%至3%是蛋白质，以及30%来自食物的未消化粗纤维和消化液的干燥成分，如胆色素和脱落的上皮细胞。粪便的棕色是由粪胆素和尿胆素引起的，它们是胆红素的衍生物。气味主要由细菌作用的产物引起；这些产物因人而异，取决于每个人的结肠细菌菌群和所吃食物的类型。实际的气味物质包括吲哚、粪臭素、硫醇和硫化氢。
胃肠道疾病的生理学
大多数胃肠道疾病的有效治疗依赖于对胃肠道生理学的基本了解。本章的目的是讨论一些具有特殊生理基础或后果的胃肠道功能障碍的代表性类型。
吞咽和食管的疾病
吞咽机制的麻痹。第五、第九或第十脑神经的损伤可能导致吞咽机制的重要部分麻痹。此外，一些疾病，如脊髓灰质炎或脑炎，可能通过损害脑干中的吞咽中枢来阻止正常吞咽。吞咽肌肉的麻痹，如肌肉萎缩症患者或重症肌无力或肉毒中毒患者的神经肌肉传递失败，也可能阻止正常吞咽。
当吞咽机制部分或完全麻痹时，可能发生的异常包括以下内容：(1) 吞咽行为完全丧失，导致无法吞咽，(2) 声门无法关闭，导致食物进入肺部而不是食管，(3) 软腭和悬雍垂无法关闭后鼻孔，导致食物在吞咽时反流到鼻子中。
吞咽机制麻痹的最严重情况之一是当患者处于深度麻醉状态时。在手术台上，他们有时会从胃中呕吐大量物质到咽部；然后，由于麻醉剂阻断了吞咽的反射机制，他们不会再次吞咽这些物质，而是简单地将它们吸入气管。结果，这些患者可能会因自己的呕吐物窒息而死。
贲门失弛缓症和巨食管。贲门失弛缓症是一种在吞咽时下食管括约肌无法松弛的情况。结果，吞咽到食管中的食物无法从食管进入胃。病理生理学研究表明，食管下三分之二的肌间神经丛神经网络受损。结果，食管下部的肌肉保持痉挛性收缩，肌间神经丛失去了在食物接近括约肌时传递信号以引起胃食管括约肌“接受性松弛”的能力。
当贲门失弛缓症(achalasia)变得严重时，食管通常无法在数小时内将吞咽的食物排入胃中，而正常情况下只需几秒钟。经过数月和数年，食管会显著扩大，通常可以容纳多达1升的食物，这些食物在食管长期停滞期间通常会腐败感染。感染也可能导致食管黏膜溃疡，有时会引起严重的胸骨后疼痛，甚至破裂和死亡。通过在吞咽的食管管末端充气球来扩张食管下端可以获得相当大的益处。抗痉挛药物(antispasmodic drugs)(即松弛平滑肌的药物)也可能有帮助。
胃部疾病
胃炎——胃黏膜的炎症
轻度至中度慢性胃炎在中年至晚年尤其常见。
胃炎的炎症可能只是表浅的，因此危害不大，也可能深入胃黏膜，在许多长期病例中导致胃黏膜几乎完全萎缩。在少数病例中，胃炎可能是急性和严重的，胃自身的消化性分泌物会导致胃黏膜溃疡性糜烂。
研究表明，胃炎通常是由胃黏膜的慢性细菌感染引起的。这种情况通常可以通过强化的抗菌治疗方案成功治疗。
此外，某些摄入的刺激性物质可能特别损害保护性胃黏膜屏障——即黏液腺和胃内衬细胞之间的紧密上皮连接——通常导致严重的急性或慢性胃炎。这些物质中最常见的两种是过量的酒精或阿司匹林。
胃炎中胃屏障通透性增加。正常情况下，食物从胃直接吸收到血液中的量很少。这种低水平的吸收主要归因于胃黏膜的两个特定特征：(1)它内衬有高度抗性的黏液细胞，分泌黏稠且附着的黏液，(2)相邻上皮细胞之间有紧密连接。这两个特征加上其他阻碍胃吸收的因素被称为“胃屏障”。
胃屏障通常对扩散有足够的抵抗力，以至于即使是胃液中高度浓缩的氢离子(平均约为血浆中氢离子浓度的100,000倍)，也很少通过内衬黏液扩散到上皮膜。在胃炎中，屏障的通透性大大增加。氢离子随后扩散到胃上皮中，造成额外的破坏，并导致胃黏膜损伤和萎缩的恶性循环。这也使黏膜容易被消化性消化酶消化，因此经常导致胃溃疡。
慢性胃炎可导致胃萎缩和胃分泌物丧失
在许多患有慢性胃炎(chronic gastritis)的人中，胃黏膜逐渐变得越来越萎缩，直到几乎没有或完全没有胃腺的消化分泌物。也有人认为，在一些人中，针对胃黏膜的自身免疫(autoimmunity)会发展，最终也会导致胃萎缩(gastric atrophy)。胃萎缩中胃分泌物的丧失会导致胃酸缺乏(achlorhydria)，偶尔还会导致恶性贫血(pernicious anemia)。
胃酸缺乏(achlorhydria)和胃酸过少(hypochlorhydria)。胃酸缺乏意味着胃无法分泌盐酸(hydrochloric acid)；当胃分泌物在最大刺激后pH值未能降至6.5以下时，即可诊断为胃酸缺乏。胃酸过少意味着酸分泌减少。当酸不分泌时，胃蛋白酶(pepsin)通常也不分泌。即使胃蛋白酶分泌了，缺乏酸也会阻止其发挥作用，因为胃蛋白酶需要酸性环境才能活动。
胃萎缩可能导致恶性贫血。恶性贫血通常伴随胃萎缩和胃酸缺乏。正常的胃分泌物中含有一种称为内因子(intrinsic factor)的糖蛋白，由分泌盐酸的壁细胞(parietal cells)分泌。内因子必须存在，才能从回肠(ileum)充分吸收维生素B_12。也就是说，内因子在胃中与维生素B_12结合，并保护其在进入小肠时不被消化和破坏。然后，当内因子-维生素B_12复合物到达回肠末端时，内因子与回肠上皮表面的受体结合，从而使维生素B_12得以吸收。
在没有内因子的情况下，只有大约1/50的维生素B_12被吸收。此外，没有内因子，食物中无法提供足够的维生素B_12，导致骨髓中新形成的年轻红细胞无法成熟。结果是恶性贫血。这将在第33章中详细讨论。
消化性溃疡(peptic ulcer)
消化性溃疡是由于胃液或上段小肠分泌物的消化作用引起的胃或肠黏膜的糜烂区域。图67-1显示了消化性溃疡最常发生的胃肠道部位，表明最常见的部位是幽门(pylorus)附近几厘米内。此外，消化性溃疡经常发生在胃窦(antrum)末端的小弯处，或者更罕见地发生在食管下端，那里胃液经常反流。一种称为边缘性溃疡(marginal ulcer)的消化性溃疡也经常发生在胃和小肠的空肠(jejunum)之间进行手术开口（如胃空肠吻合术(gastrojejunostomy)）的地方。
图67-1. 消化性溃疡的病因和最常见部位。H. pylori，幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)。
消化性溃疡的基本原因
消化性溃疡的常见原因是胃液分泌速率与以下两种保护机制之间的失衡：(1) 胃十二指肠黏膜屏障 (gastroduodenal mucosal barrier) 和 (2) 十二指肠液对胃酸的中和作用。所有通常暴露于胃液的区域都富含黏液腺，包括食管下段的复合黏液腺、胃黏膜的黏液细胞层、胃腺的黏液颈细胞、主要分泌黏液深处的幽门腺，以及十二指肠上段的Brunner腺，后者分泌高度碱性的黏液。
除了黏膜的黏液保护外，十二指肠还受到小肠分泌物的碱性保护。特别重要的是胰腺分泌的胰液，其中含有大量碳酸氢钠 (sodium bicarbonate)，可以中和胃液中的盐酸，从而使胃蛋白酶 (pepsin) 失活并防止黏膜的消化。此外，大量碳酸氢根离子来自：(1) 十二指肠壁前几厘米处的大型Brunner腺的分泌物，以及 (2) 来自肝脏的胆汁。
最后，两种反馈控制机制通常确保胃液的中和作用完全进行，具体如下：
- 当过量酸进入十二指肠时，通过神经反射和来自十二指肠的激素反馈，抑制胃的分泌和蠕动，从而减少胃排空的速率。
- 小肠中酸的存在会从肠黏膜释放促胰液素 (secretin)，促胰液素通过血液传递到胰腺，促进胰液的快速分泌。这种胰液也含有高浓度的碳酸氢钠，从而提供额外的碳酸氢钠用于中和酸。
因此，消化性溃疡可能由以下两种方式之一引起：(1) 胃黏膜分泌过多的酸和胃蛋白酶，或 (2) 胃十二指肠黏膜屏障抵抗胃酸-胃蛋白酶分泌的消化能力减弱。
消化性溃疡的具体原因
幽门螺杆菌 (Helicobacter pylori) 感染破坏胃十二指肠黏膜屏障并刺激胃酸分泌。至少75%的消化性溃疡患者被发现患有胃黏膜末端和十二指肠黏膜起始部分的慢性感染，通常由幽门螺杆菌 (Helicobacter pylori) 引起。一旦这种感染开始，除非通过抗菌治疗根除，否则可能持续一生。此外，这种细菌能够通过其物理能力穿透黏膜屏障，并通过释放氨 (ammonium) 液化屏障并刺激盐酸的分泌。结果，胃分泌的强酸性消化液可以渗透到下层上皮，并直接消化胃肠壁，从而导致消化性溃疡。
溃疡的其他原因。在许多患有十二指肠起始部位消化性溃疡(peptic ulcer)的人中，胃酸分泌速率高于正常水平——有时甚至是正常水平的两倍。虽然这种增加的分泌部分可能是由细菌感染刺激的，但在动物和人类中的研究表明，任何原因导致的胃液过度分泌（例如，甚至在心理障碍中）都可能引起消化性溃疡。
导致溃疡的其他因素包括以下内容：(1) 吸烟，可能是由于增加了胃分泌腺的神经刺激；(2) 过量饮酒，因为它往往会破坏黏膜屏障(mucosal barrier)；(3) 服用阿司匹林和其他非甾体抗炎药，这些药物也有很强的破坏这种屏障的倾向。
消化性溃疡的治疗。自从发现许多消化性溃疡具有细菌感染基础以来，治疗方法发生了巨大变化。几乎所有消化性溃疡患者都可以通过两种措施有效治疗：(1) 使用抗生素与其他药物一起杀死感染性细菌；(2) 使用抑酸药物，特别是雷尼替丁(ranitidine)，它是一种抗组胺药物，可以阻断组胺对胃腺组胺e_2受体的刺激作用，从而将胃酸分泌减少70%至80%。
这些生理治疗方法在大多数患者中已被证明是有效的。然而，在少数情况下，患者的病情非常严重，包括溃疡大量出血，必须使用激进的手术程序；这些程序包括切除部分胃或切断供应胃腺副交感神经刺激的两条迷走神经。
小肠疾病
小肠中食物的异常消化——胰腺功能衰竭
异常消化的一个严重原因是胰腺未能将胰液分泌到小肠中。胰液分泌不足经常发生在以下情况：(1) 患有胰腺炎(pancreatitis)的人（稍后讨论），(2) 当胰管在Vater乳头处被胆结石阻塞时，或(3) 由于恶性肿瘤切除了胰腺头部后。
胰液的丧失意味着胰蛋白酶(trypsin)、胰凝乳蛋白酶(chymotrypsin)、羧基多肽酶(carboxypolypeptidase)、胰淀粉酶(pancreatic amylase)、胰脂肪酶(pancreatic lipase)和其他一些消化酶的丧失。没有这些酶，进入小肠的脂肪中高达60%可能无法被吸收，同时还有三分之一到一半的蛋白质和碳水化合物。结果，摄入的食物大部分无法用于营养，并且会排出大量脂肪性粪便。
胰腺炎——胰腺的炎症。胰腺炎可以以急性胰腺炎(acute pancreatitis)或慢性胰腺炎(chronic pancreatitis)的形式发生。
胰腺炎最常见的原因是过量饮酒，第二常见的原因是Vater乳头被胆结石阻塞。这两个原因共同占所有急性胰腺炎病例的75%以上。
当胆结石阻塞了Vater乳头时，胰腺的主要分泌管和胆总管都会被阻塞。胰腺酶随后在胰腺的导管和腺泡中积聚。最终，大量的胰蛋白酶原积累到足以克服分泌物中的胰蛋白酶抑制剂，少量胰蛋白酶原被激活形成胰蛋白酶。一旦发生这种情况，胰蛋白酶会激活更多的胰蛋白酶原，以及胰凝乳蛋白酶原和羧基多肽酶，形成一个恶性循环，直到胰腺导管和腺泡中的大多数蛋白水解酶被激活。这些酶迅速消化胰腺的大部分，有时会完全且永久地破坏胰腺分泌消化酶的能力。
慢性胰腺炎是一种持续的胰腺炎症和纤维化状况，可能由与胆结石或过量饮酒相关的急性胰腺炎反复发作引起。其他可能导致慢性胰腺炎的因素包括吸烟、高水平的甘油三酯或自身免疫介导的炎症。
小肠黏膜吸收不良——斯普鲁病
有时，即使食物已经被充分消化，小肠也无法充分吸收营养物质。几种疾病可能导致黏膜吸收减少；它们通常被归类在“斯普鲁病”这一总称下。当大部分小肠被切除时，也可能发生吸收不良。
非热带性斯普鲁病。一种称为乳糜泻、特发性斯普鲁病或麸质肠病的斯普鲁病，是由某些谷物（尤其是小麦和黑麦）中的麸质的毒性作用引起的。只有部分人对此效应敏感，但在那些敏感的人中，麸质对肠道上皮细胞有直接的破坏作用。在疾病的较轻形式中，只有绒毛上吸收上皮细胞的微绒毛被破坏，从而使吸收表面积减少多达两倍。在更严重的形式中，绒毛变钝或完全消失，从而进一步减少肠道的吸收面积。从饮食中去除小麦和黑麦面粉通常会在几周内治愈，尤其是在患有此病的儿童中。
热带性斯普鲁病。一种称为热带性斯普鲁病的不同类型斯普鲁病经常发生在热带地区，通常可以用抗菌剂治疗。尽管没有特定的细菌被确定为病因，但人们认为这种斯普鲁病通常是由不明感染因子引起的肠黏膜炎症引起的。
斯普鲁病中的吸收不良。在斯普鲁病的早期阶段，脂肪的肠道吸收比其他消化产物的吸收更受损害。出现在粪便中的脂肪几乎完全以脂肪酸盐的形式存在，而不是未消化的脂肪，这表明问题是吸收而不是消化。事实上，这种情况通常被称为脂肪泻，意思就是粪便中脂肪过多。
在严重的口炎性腹泻(sprue)病例中，除了脂肪吸收不良(malabsorption of fats)外，还会出现蛋白质、碳水化合物、钙、维生素K、叶酸(folic acid)和维生素B_12的吸收障碍(impaired absorption)。因此，患者会出现以下症状：(1) 严重的营养缺乏(severe nutritional deficiency)，通常导致身体消瘦(wasting of the body)；(2) 骨软化症(osteomalacia)（即由于缺钙导致的骨骼脱矿质化(demineralization of the bones)）；(3) 由于缺乏维生素K导致的凝血功能不足(inadequate blood coagulation)；(4) 恶性贫血型巨幼细胞性贫血(macrocytic anemia of the pernicious anemia type)，这是由于维生素B_12和叶酸吸收减少所致。
大肠的疾病
便秘
便秘(constipation)是指粪便通过大肠的速度缓慢。便秘通常与降结肠中大量干燥、坚硬的粪便有关，这些粪便由于过度吸收液体或液体摄入不足而积累。任何阻碍肠内容物运动的肠道病理变化，如肿瘤、导致肠道狭窄的粘连(adhesions)或溃疡(ulcers)，都可能引起便秘。
婴儿很少便秘，但在他们生命早期的训练中，他们需要学会控制排便(defecation)；这种控制是通过抑制自然的排便反射(defecation reflexes)来实现的。临床经验表明，如果一个人在排便反射兴奋时不允许排便，或者过度使用泻药(laxatives)来代替自然的肠道功能，这些反射会在数月或数年内逐渐减弱，结肠会变得无力(atonic)。
便秘也可能由于乙状结肠(sigmoid colon)的一小段痉挛(spasm)引起。大肠的运动性(motility)通常较弱，因此即使是轻微的痉挛也可能导致严重的便秘。在便秘持续数天且痉挛的乙状结肠上方积累了过多的粪便后，过度的结肠分泌物通常会导致一天左右的腹泻(diarrhea)。此后，这一循环再次开始，反复出现便秘和腹泻交替发作。
巨结肠(Megacolon)（Hirschsprung病）。偶尔，便秘非常严重，以至于排便每隔几天才发生一次，有时甚至每周才一次。这种现象导致大量粪便在结肠中积累，有时使结肠扩张到直径3到4英寸。这种情况被称为巨结肠(megacolon)，或Hirschsprung病。
巨结肠的一个原因是乙状结肠一段的肌间神经丛(myenteric plexus)中缺乏或缺少神经节细胞(ganglion cells)。因此，大肠的这一区域既不能发生排便反射，也不能产生强烈的蠕动运动(peristaltic motility)。乙状结肠变得小而几乎痉挛，而粪便在这一区域近端积累，导致升结肠、横结肠和降结肠出现巨结肠。
腹泻
腹泻(diarrhea)是由于粪便快速通过大肠引起的。腹泻的几种原因及其重要的生理后果如下。
肠炎（Enteritis）——肠道的炎症。肠炎通常是由肠道内的病毒或细菌引起的炎症。在常见的感染性腹泻中，感染最广泛地发生在大肠和回肠的远端。感染存在的地方，黏膜会受到刺激，其分泌速率会大大增加。此外，肠壁的运动性通常显著增强。结果，大量的液体被用来将感染因子冲刷向肛门，同时强烈的推进运动将这些液体向前推进。这种机制对于清除肠道中的衰弱性感染非常重要。
特别值得关注的是由霍乱（cholera）（以及较少见的其他细菌，如一些致病性大肠杆菌）引起的腹泻。正如第66章所解释的，霍乱毒素直接刺激远端回肠和结肠中的Lieberkühn隐窝过度分泌电解质和液体。分泌量每天可达10至12升，尽管结肠通常每天最多只能重吸收6至8升。因此，几天内液体和电解质的丧失可能会导致极度衰弱，甚至死亡。
霍乱治疗的最重要生理基础是尽可能快地补充失去的液体和电解质，主要通过给患者静脉注射溶液。通过适当的治疗，加上抗生素的使用，几乎没有人因霍乱死亡，但如果没有治疗，高达50%的患者会死亡。
心因性腹泻（Psychogenic Diarrhea）。大多数人都熟悉伴随紧张时期的腹泻，例如考试期间或士兵即将上战场时。这种类型的腹泻，称为心因性情绪性腹泻，是由副交感神经系统过度刺激引起的，这极大地激发了（1）运动性和（2）远端结肠中黏液的过度分泌。这两种效应加在一起会导致明显的腹泻。
溃疡性结肠炎（Ulcerative Colitis）。溃疡性结肠炎是一种疾病，其中大肠壁的大面积区域会发炎并形成溃疡。溃疡性结肠的运动性通常非常强，以至于大部分时间都会发生大规模运动，而不是通常的10到30分钟。此外，结肠的分泌也大大增加。结果，患者会反复出现腹泻性排便。
溃疡性结肠炎的原因尚不清楚。一些临床医生认为它是由过敏或免疫破坏效应引起的，但也可能是由尚未理解的慢性细菌感染引起的。无论原因如何，溃疡性结肠炎的易感性有很强的遗传倾向。一旦病情进展到一定程度，溃疡很少会愈合，直到进行回肠造口术，使小肠内容物排出体外而不是通过结肠。即便如此，溃疡有时也无法愈合，唯一的解决办法可能是手术切除整个结肠。
脊髓损伤患者的排便麻痹
正如第64章所讨论的，排便通常是由直肠中积累的粪便引发的，这会引起一个由脊髓介导的排便反射，从直肠传递到脊髓的圆锥，然后再返回到降结肠、乙状结肠、直肠和肛门。
当脊髓在脊髓圆锥(conus medullaris)和大脑之间的某处受伤时，排便行为的随意部分被阻断，而排便的基本脊髓反射仍然完好无损。然而，失去排便的随意辅助——即失去增加的腹压和随意肛门括约肌的松弛——通常会使这种上脊髓损伤患者的排便过程变得困难。然而，由于脊髓排便反射仍然可以发生，通常在一餐后不久早晨给予的小灌肠剂可以刺激这种脊髓反射的动作，通常可以引起足够的排便。通过这种方式，脊髓损伤但未破坏脊髓圆锥的患者通常可以每天控制他们的排便。
胃肠道的一般疾病 呕吐
呕吐是上胃肠道在几乎任何部分过度受刺激、过度扩张或甚至过度兴奋时，通过这种方式排出其内容物的手段。十二指肠的过度扩张或刺激提供了特别强烈的呕吐刺激。
引发呕吐的感觉信号主要来自咽部、食道、胃和小肠的上部。如图67-2所示，神经冲动通过迷走神经和交感神经传入纤维传递到脑干中的多个分布核，特别是最后区(area postrema)，这些核统称为“呕吐中心”。从这里，引起实际呕吐的运动冲动通过第五、第七、第九、第十和第十二对脑神经传递到上胃肠道，通过迷走神经和交感神经传递到下胃肠道，并通过脊神经传递到膈肌和腹肌。
逆蠕动(Antiperistalsis)，呕吐的前奏。在胃肠道过度刺激或过度扩张的早期阶段，逆蠕动开始发生，通常在呕吐出现前许多分钟。逆蠕动意味着消化道的蠕动向上而不是向下。逆蠕动可能从肠道的回肠开始，逆蠕动波以每秒2到3厘米的速度向后向上移动；这个过程实际上可以在3到5分钟内将大部分下小肠内容物推回到十二指肠和胃。然后，当这些上胃肠道部分，特别是十二指肠，变得过度扩张时，这种扩张成为引发实际呕吐行为的刺激因素。
图67-2. “呕吐中心”的神经连接。这个所谓的呕吐中心包括主要在延髓和桥脑网状结构中的多个感觉、运动和控制核，但也延伸到脊髓。
在呕吐开始时，十二指肠和胃都发生强烈的内在收缩，同时食管-胃括约肌部分松弛，从而使呕吐物开始从胃移动到食道。从这里，涉及腹肌的特定呕吐行为接管并将呕吐物排出体外，如下所述。
呕吐动作。一旦呕吐中枢受到充分刺激并启动呕吐动作，首先会出现以下效应：(1) 深吸气，(2) 舌骨和喉部上抬以拉开上食管括约肌，(3) 声门关闭以防止呕吐物进入肺部，(4) 软腭上抬以关闭后鼻孔。接着，膈肌强烈向下收缩，同时腹壁肌肉收缩，将胃挤压在膈肌和腹肌之间，使胃内压力升高到高水平。最后，下食管括约肌完全松弛，使胃内容物通过食管向上排出。
因此，呕吐动作是由腹部肌肉的挤压作用、胃壁的同时收缩以及食管括约肌的开放共同作用的结果，从而使胃内容物得以排出。
脑髓中的化学感受器“触发区”用于药物或晕动病引发的呕吐。除了由胃肠道内的刺激引发的呕吐外，呕吐也可以由大脑某些区域的神经信号引起。这种机制尤其适用于一个称为呕吐化学感受器触发区的小区域，该区域位于第四脑室侧壁的最后区。电刺激该区域可以引发呕吐，但更重要的是，某些药物（包括阿扑吗啡、吗啡和一些洋地黄衍生物）的施用可以直接刺激该化学感受器触发区并引发呕吐。破坏该区域可以阻止这种类型的呕吐，但不会阻止由胃肠道刺激引起的呕吐。
此外，众所周知，身体运动方向的快速变化或运动节奏的改变会导致某些人呕吐。这种现象的机制如下：运动刺激内耳前庭迷路中的感受器，然后冲动主要通过脑干前庭核传递到小脑，再到化学感受器触发区，最后到达呕吐中枢引发呕吐。
恶心 (Nausea)
恶心的感觉通常是呕吐的前兆。恶心是对与呕吐中枢密切相关或作为其一部分的髓质区域潜意识兴奋的有意识识别。它可能由以下原因引起：(1) 来自胃肠道的刺激冲动，(2) 与晕动病相关的低位脑部产生的冲动，或 (3) 来自大脑皮层的冲动以引发呕吐。偶尔呕吐会在没有恶心前兆的情况下发生，这表明只有呕吐中枢的某些部分与恶心的感觉相关。
胃肠道梗阻 (Gastrointestinal Obstruction)
胃肠道几乎可以在其路径的任何一点发生梗阻，如图67-3所示。一些常见的梗阻原因包括：(1) 癌症，(2) 由溃疡或腹膜粘连引起的纤维化狭窄，(3) 肠段痉挛，以及 (4) 肠段麻痹。
梗阻的异常后果取决于消化道中发生梗阻的部位。如果梗阻发生在幽门(pylorus)，这通常是由于消化性溃疡(peptic ulceration)后的纤维化狭窄(fibrotic constriction)引起的，会导致胃内容物的持续呕吐。这种呕吐会抑制身体的营养；它还会导致胃中氢离子(hydrogen ions)的过度流失，并可能导致不同程度的全身代谢性碱中毒(metabolic alkalosis)。
如果梗阻发生在胃的远端，小肠的逆蠕动(antiperistaltic reflux)会导致肠液回流到胃中，这些肠液会与胃分泌物一起被呕吐出来。在这种情况下，患者会大量流失水分和电解质。他或她会严重脱水，但由于胃中酸的流失和小肠中碱的流失可能大致相等，因此酸碱平衡(acid-base balance)几乎没有变化。
图67-3. 消化道不同部位的梗阻。
如果梗阻发生在靠近大肠远端的位置，粪便可能会在结肠中积聚一周或更长时间。患者会感到强烈的便秘感，但起初呕吐并不严重。当大肠完全充满后，最终无法再有更多的食糜(chyme)从小肠进入大肠时，就会发生严重的呕吐。长期的大肠梗阻最终可能导致肠道破裂或由于严重呕吐引起的脱水和循环性休克(circulatory shock)。
消化道中的气体（Flatus）
气体，称为屁(flatus)，可以从三个来源进入消化道：(1) 吞咽的空气，(2) 由于细菌作用在肠道中形成的气体，或 (3) 从血液扩散到消化道的气体。胃中的大多数气体是来自吞咽空气的氮气和氧气的混合物。这些气体通常通过打嗝(belching)排出。正常情况下，小肠中只有少量气体，其中大部分是从胃进入肠道的气体。
在大肠中，细菌作用产生了大部分气体，尤其是二氧化碳、甲烷和氢气。当甲烷和氢气与氧气适当混合时，有时会形成真正的爆炸性混合物。已知在乙状结肠镜检查(sigmoidoscopy)期间使用电灼(electric cautery)会导致轻微的爆炸。
某些食物比其他食物更容易通过肛门排出气体——豆类、卷心菜、洋葱、花椰菜、玉米和某些刺激性食物如醋。其中一些食物是产气细菌的适宜培养基，尤其是未吸收的可发酵碳水化合物。例如，豆类含有一种不可消化的碳水化合物，进入结肠后成为结肠细菌的优质食物。但在其他情况下，气体的过度排出是由于大肠的刺激，这促进了气体通过肛门快速蠕动排出，而无法被吸收。
每天进入或在大肠中形成的气体量平均为7至10升，而通过肛门排出的平均量通常仅为约0.6升。其余部分通常通过肠黏膜吸收进入血液，并通过肺部排出。