się myślą wyrażoną przez Leonarda da Vinci, przekazujemy Państwu kompendium podstawowej wiedzy na temat fizjologii żywienia.
Biorąc do ręki ten podręcznik, zapoznają się Państwo z funkcjonowaniem układu pokarmowego oraz strukturami i czynnikami odpowiedzianymi za regulację łaknienia. Ze względu na rozwój badań dotyczących tkanki tłuszczowej uzyskają też Państwo najnowszą wiedzę na temat jej roli w organizmie człowieka. W kolejnych rozdziałach znajdą Państwo informacje na temat regulacji gospodarki wodno-elektrolitowej, zapotrzebowania energetycznego organizmu człowieka oraz roli, jaką odgrywają w nim białka, węglowodany, tłuszcze, mikroelementy i witaminy. Przygotowując podręcznik, staraliśmy się zawrzeć w nim najważniejsze informacje dotyczące zmian metabolicznych i hormonalnych związanych ze wzrostem i redukcją masy ciała, omówiliśmy też znaczenie układu pokarmowego i sposobu żywienia w utrzymaniu prawidłowej funkcji immunologicznej ludzkiego organizmu. Ze względu na rosnącą liczbę publikacji oraz zainteresowanie świata medycznego rolą mikrobioty jelitowej, przeanalizowaliśmy zarówno czynniki żywieniowe wpływające na jej kształtowanie, jak i ogromną rolę, jaką odgrywa ona w funkcjonowaniu organizmu jako całości. W książce znalazły się ponadto najnowsze zasady żywienia w różnych okresach życia oraz w odniesieniu do osób aktywnych fizycznie. Przedstawiliśmy także informacje na temat stosowanych ostatnio nowinek dietetycznych i zamienników cukru w świetle aktualnych doniesień naukowych oraz omówiliśmy główne kierunki badań z obszaru nowej nauki, jaką jest genomika żywienia.
Podręcznik oddajemy do rąk wielu adresatów, a zwłaszcza bliskich nam studentów kształcących się na kierunkach medycznych, weterynaryjnych, ale też wychowania fizycznego, biologii, biotechnologii, oraz wszystkich tych, którzy interesują się funkcjonowaniem układu pokarmowego, żywieniem i odnoszącymi się do tych zagadnień problemami.
Mamy nadzieję, że praktyczne aspekty naszej publikacji staną się źródłem inspiracji dla Czytelników, zgodnie z maksymą Paulo Coelho: „Wszystko, czego się dotąd nauczyłeś, zatraci sens, jeśli nie potrafisz znaleźć zastosowania dla tej wiedzy.”
1
Fizjologia układu pokarmowego
1.1. Wprowadzenie
Jedyną drogą przyjmowania pokarmu, a tym samym wszystkich składników niezbędnych dla wszelkich procesów zapewniających przeżycie organizmu, jest przewód pokarmowy. Aby spożyty pokarm mógł zostać przyswojony przez organizm, musi zostać poddany przemianom mechanicznym i chemicznym. Do przemian mechanicznych należą m.in. gryzienie, żucie czy mieszanie treści pokarmowej z sokami trawiennymi. Rozkład chemiczny pokarmów do substancji prostych, łatwo przyswajalnych przez organizm człowieka, jest możliwy dzięki czynności gruczołów trawiennych (ślinianki, trzustka, wątroba, gruczoły przewodu pokarmowego) wydzielających do światła przewodu pokarmowego niezbędne enzymy. Wszystkie narządy uczestniczące w przyjmowaniu, przemianie i przyswajaniu składników pokarmowych wchodzą w skład układu pokarmowego.
Do podstawowych funkcji układu pokarmowego należą (tab. 1.1):
● czynność sekrecyjna (wydzielnicza): egzokrynna (wydzielanie śliny i soków żołądkowo-jelitowych do światła przewodu pokarmowego) oraz endokrynna (wydzielanie hormonów przewodu pokarmowego);
● trawienie i wchłanianie pokarmów;
● wchłanianie płynów pobranych i zwrotne wchłanianie płynów wydzielanych przez przewód pokarmowy;
● usuwanie niestrawionych resztek pokarmowych i produktów przemiany materii;
● udział w reakcjach odpornościowych; tworzenie bariery zapobiegającej infekcjom i zatruciom.
Tabela 1.1. Ogólne funkcje części przewodu pokarmowego
1.2. Budowa, motoryka i funkcja przewodu pokarmowego
Ściana przewodu pokarmowego zbudowana jest z: błony śluzowej, podśluzowej, mięśniowej i zewnętrznej, czyli przydanki (ryc. 1.1).
Błona śluzowa (mucosa) składa się z:
● nabłonka (epithelium);
● blaszki właściwej (lamina propria) łącznotkankowej;
● mięśniówki błony śluzowej (muscularis mucosae) – cienkiej warstwy mięśniówki gładkiej, której skurcz powoduje sfałdowanie błony śluzowej.
Błona podśluzowa (submucosa) zawiera:
● tkankę łączną;
● naczynia krwionośne i limfatyczne;
● włókna nerwowe.
Błona mięśniowa składa się z dwóch warstw mięśniówki gładkiej (wyjątek – zwieracz zewnętrzny odbytu zbudowany z mięśniówki poprzecznie prążkowanej):
● wewnętrznej okrężnej;
● zewnętrznej podłużnej.
Rycina 1.1. Budowa ściany przewodu pokarmowego (opis w tekście).
Błona zewnętrzna (przydanka) zawiera warstwy:
● włóknistą (w odcinkach leżących zewnątrzotrzewnowo – przełyk);
● surowiczą (w odcinkach leżących wewnątrzotrzewnowo – żołądek, jelito).
Czynność ruchowa mięśniówki przewodu pokarmowego niezbędna jest do przesuwania się treści pokarmowej oraz do mieszania się jej z sokami trawiennymi. W tym celu mięśnie gładkie wykonują trzy typy skurczów: perystaltyczne, rytmiczne (fazowe) oraz toniczne. Skurcze mięśni gładkich odbywają się w drodze odruchów, dla których bodźcami są rozciąganie ścian przewodu pokarmowego, neurotransmitery (z układu autonomicznego), hormony jelitowe (cholecystokinina, motylina, gastryna) oraz lokalnie uwalniane czynniki humoralne, takie jak serotonina czy histamina.
Przewód pokarmowy unerwiony jest przez autonomiczny układ nerwowy oraz tzw. jelitowy układ nerwowy, w skład którego wchodzą sploty mięśniówki jelita (tzw. sploty Auerbacha; zapewniające kontrolę motoryki przewodu pokarmowego) oraz sploty podśluzówkowe (tzw. sploty Meissnera; kontrolujące czynność wydzielniczą). Zarówno włókna współczulne, jak i przywspółczulne unerwiają przewód pokarmowy bezpośrednio, ale też pozostają w komunikacji z wymienionymi splotami. Pobudzenie przywspółczulne zwiększa siłę i częstość skurczów mięśniówki układu pokarmowego, podczas gdy pobudzenie współczulne ją hamuje.
Współdziałanie obu układów (jelitowego i autonomicznego układu nerwowego) zapewnia możliwość wystąpienia odruchów, dzięki którym odbywa się kontrola funkcjonowania przewodu pokarmowego.
Przewód pokarmowy podejmuje funkcję trawienia dzięki obecności enzymów trawiennych w ślinie oraz w sokach żołądkowo-jelitowych.
Wydzielanie (sekrecja) enzymów trawiennych odbywa się pod wpływem kontroli nerwowej, lokalnych mechanizmów kontrolnych oraz w odpowiedzi na czynność endokrynną (hormonalną) przewodu pokarmowego.
U dorosłego człowieka dziennie 7–10 l płynów przechodzi przez światło przewodu pokarmowego, przy czym tylko 2 l to płyny, które dostają się do jamy ustnej z pożywienia. Resztę stanowią płyny wydzielane przez przewód pokarmowy razem z enzymami trawiennymi, jonami, wodorowęglanami, kwasem solnym i śluzem (ślina, sok żołądkowy, sok trzustkowy,