Sinh lý tiêu hóa ở ruột non

Ruột non có chức năng hoàn tất quá trình tiêu hóa thức ăn, vì vậy nó đóng vai trò tiêu hoá quan trọng nhất.

Đặc điểm cấu tạo của ruột non rất thuận lợi cho quá trình tiêu hóa:

Là đoạn dài nhất của ống tiêu hóa.

Có nhiều loại dịch tiêu hóa đổ vào, hệ thống enzym rất phong phú có khả năng phân giải tất cả thức ăn thành dạng có thể hấp thu được.

Để hoàn tất quá trình tiêu hóa, ruột non có các hoạt động chức năng sau:

Hoạt động cơ học của ruột non

Ruột non có 4 hình thức hoạt động cơ học:

Co thắt

Có tác dụng chia nhũ trấp thành từng mẩu ngắn để dễ ngấm dịch tiêu hóa.

Cử động quả lắc

Có tác dụng trộn đều nhũ trấp với dịch tiêu hóa để tăng tốc độ tiêu hóa.

Nhu động

Là những làn sóng co bóp lan từ đoạn đầu đến cuối ruột non, có tác dụng đẩy thức ăn di chuyển trong ruột.

Khi bị tắc ruột (khối u, giun, xoắn ruột...), để đẩy nhũ trấp đi qua được chỗ tắc, nhu động tăng lên rất mạnh gây ra triệu chứng đau bụng từng cơn và xuất hiện dấu hiệu rắn bò (dấu Koenig), một dấu hiệu để chẩn đoán tắc ruột.

Phản nhu động

Là những làn sóng co bóp ngược chiều với nhu động nhưng xuất hiện thưa và yếu hơn nhu động.

Phản nhu động có tác dụng phối hợp với nhu động làm chậm sự di chuyển của nhũ trấp để quá trình tiêu hóa và hấp thu triệt để hơn.

Hoạt động bài tiết dịch ở ruột non

Dịch tiêu hóa ở ruột non rất phong phú vì được tiết ra từ 3 nơi: tụy, mật và ruột non.

Bài tiết dịch tụy

Dịch tụy là sản phẩm của tụy ngoại tiết. Sau khi bài tiết, dịch tụy theo các ống tụy (Wirsung và Santorini) đổ vào tá tràng.

Số lượng khoảng 1 - 1,5 lít/24 giờ.

Thành phần và tác dụng của dịch tụy:

Dịch tụy là chất lỏng trong suốt, không mầu, có pH kiềm nhất trong các dịch tiêu hóa (khoảng 7,8 - 8,5). Gồm các thành phần sau:

Nhóm enzym tiêu hóa protid: 

Chymotrypsin:

Được bài tiết dưới dạng chưa hoạt động là chymotrypsinogen (tiền enzym). Dưới tác dụng của trypsin, nó sẽ chuyển thành chymotrypsin hoạt động, có tác dụng phân giải các liên kết peptid mà phần (- CO -) thuộc về các acid amin có nhân thơm.

Carboxypeptidase:

Được bài tiết dưới dạng chưa hoạt động là procarboxypeptidase. Dưới tác dụng của trypsin nó sẽ chuyển thành carboxypeptidase hoạt động, có tác dụng cắt rời các acid amin đứng ở đầu C của chuỗi polypeptid thành từng acid amin riêng lẻ.

Trypsin:

Có 2 tác dụng:

Phân giải những liên kết peptid mà phần (- CO -) thuộc về các acid amin kiềm (lysin, arginin)

Hoạt hóa chymotrypsinogen và procarboxypeptidase thành dạng hoạt động. Ngoài ra, trypsin còn hoạt hóa ngay chính tiền enzym của nó

Lúc đầu, trypsin được bài tiết dưới dạng chưa hoạt động là trypsinogen và sẽ chuyển thành trypsin hoạt động dưới tác dụng của 3 cơ chế:

Do enteropeptidase của dịch ruột hoạt hóa, đây là cơ chế đầu tiên khởi động quá trình hoạt hoá các enzym tiêu hóa protid của dịch tụy ở trong ruột.

Do trypsin vừa mới hình thành hoạt hóa.

Do cơ chế tự động hoạt hóa: trypsinogen có thể tự động chuyển thành trypsin hoạt động khi có sự ứ đọng dịch tụy ở trong tụy. Đây là một trong những nguyên nhân gây nên bệnh cảnh viêm tụy cấp.

Viêm tụy cấp thường xảy ra ở những người có tiền sử u đầu tụy hoặc sỏi ống mật chủ và xuất hiện sau một bữa ăn ngon. Trong những bữa ăn như vậy, do có nhiều protid, lipid nên các sản phẩm tiêu hóa kích thích bài tiết dịch tụy rất mạnh. Dịch tụy bài tiết nhiều nhưng đường đi ra bị tắc nghẽn (do u, sỏi) nên ứ đọng lại trong tụy làm trypsinogen tự động chuyển thành trypsin.

Trypsin vừa hình thành sẽ hoạt hóa cả 3 tiền enzym: chymotrypsinogen, procarboxypeptidase và trypsinogen. Ba enzym này chuyển sang dạng hoạt động ngay trong tụy sẽ tiêu hủy ngay chính bản thân tụy gây ra viêm tụy cấp và thường dẫn đến tử vong.

Nhóm enzym tiêu hóa lipid:

Lipase dịch tụy:

Có tác dụng phân giải các tryglycerid đã được nhũ tương hóa thành acid béo và monoglycerid. Tác dụng này được sự hỗ trợ quan trọng của muối mật.

Phospholipase:

Cắt rời các acid béo ra khỏi phân tử phospholipid.

Nhóm enzym tiêu hóa glucid:

Amylase dịch tụy:

Có tác dụng phân giải tinh bột chín lẫn sống thành đường đôi maltose.

Một lượng nhỏ amylase tụy được hấp thu vào máu. Khi viêm tụy cấp, amylase máu tăng lên. Vì vậy, định lượng amylase máu có giá trị để chẩn đoán viêm tụy cấp.

Maltase:

Phân giải đường đôi maltose thành đường glucose.

HCO3-:

Không phải là enzym tiêu hóa nhưng đóng vai trò rất quan trọng:

Tạo môi trường thuận lợi cho các enzym hoạt động.

Trung hòa acid HCl của dịch vị để bảo vệ niêm mạc ruột.

Góp phần vào cơ chế đóng mở môn vị.

Điều hòa bài tiết dịch tụy:

Dịch tụy được bài tiết do bởi 2 cơ chế điều hòa: thần kinh và thể dịch.

Cơ chế thần kinh:

Do dây X dưới tác dụng kích thích của 2 loại phản xạ tương tự cơ chế bài tiết nước bọt và dịch vị.

Cơ chế thể dịch:

Do 2 hormon của tế bào niêm mạc ruột non bài tiết là secretin và pancreozymin.

Secretin:

Được bài tiết dưới tác dụng kích thích của acid HCl trong nhũ trấp. Secretin kích thích bài tiết dịch tụy chứa nhiều nước và HCO3-.

Pancreozymin:

Được bài tiết dưới tác dụng kích thích của các sản phẩm tiêu hóa protid, lipid, glucid ở trong ruột. Pancreozymin làm bài tiết dịch tụy chứa nhiều enzym.

Như vậy, dưới tác dụng của cơ chế thể dịch, thành phần của dịch tụy bài tiết phụ thuộc hoàn toàn vào tính chất của nhũ trấp:

Khi nhũ trấp quá acid, dịch tụy loãng, có nhiều HCO3- và ít enzym.

Khi nhũ trấp có nhiều sản phẩm tiêu hóa, dịch tụy rất giàu enzym.

Bài tiết mật

Mật là sản phẩm bài tiết của gan. Sau khi sản xuất ra, mật được đưa xuống chứa ở túi mật và cô đặc lại. Khi cần thiết, túi mật sẽ co bóp tống mật xuống ruột. Số lượng dịch mật khoảng 0,5 lít/24 giờ.

Thành phần và tác dụng của dịch mật:

Mật là chất lỏng trong suốt, màu xanh hoặc vàng, pH hơi kiềm (khoảng 7 -7,7), gồm các thành phần chính sau:

Muối mật:

Là muối Kali hoặc Natri của các acid mật glycocholic và taurocholic có nguồn gốc từ cholesterol.

Muối mật là thành phần duy nhất trong dịch mật có tác dụng tiêu hóa:

Nhũ tương hóa tryglycerid để lipase trong ruột non có thể phân giải tất cả các triglycerid trong thức ăn.

Giúp hấp thu các sản phẩm tiêu hóa của lipid: acid béo, monoglycerid, cholesterol. Qua đó, cũng giúp hấp thu các vitamin tan trong lipid: A, D, E và K. Khi thiếu muối mật, sự hấp thu các chất này giảm.

Ngoài ra, muối mật còn giúp cho cholesterol tan dễ dàng trong dịch mật để chống sỏi mật.

Khi xuống đến hồi tràng, 95% muối mật được tái hấp thu trở lại vào máu rồi được đưa đến gan để tái bài tiết (chu trình ruột-gan).

Cholesterol:

Cholesterol trong dịch mật là nguyên liệu để sản xuất muối mật. Đồng thời cũng có thể đây là đường đào thải cholesterol của cơ thể để điều hòa lượng cholesterol máu.

Bình thường, lượng cholesterol bài tiết tương quan với muối mật nên muối mật giúp cholesterol tan được trong dịch mật. Khi có tình trạng tăng tiết cholesterol hoặc viêm đường mật, túi mật làm niêm mạc đường mật tăng hấp thu muối mật thì sự tương quan này mất đi, cholesterol trở nên ưu thế và sẽ kết tủa tạo nên sỏi cholesterol, gặp nhiều ở các nước Âu Mỹ hoặc ở những người có chế độ ăn giàu lipid.

Sắc tố mật:

Còn gọi là bilirubin trực tiếp (bilirubin diglucuronide) sinh ra trong quá trình chuyển hóa hemoglobin ở gan.

Khi được bài tiết bình thường vào ruột, sắc tố mật làm phân có màu vàng.

Khi bị tắc mật (viêm gan, sỏi...), sắc tố mật không đi được xuống ruột mà bị hấp thu trở lại vào máu và bài tiết ra trong nước tiểu gây ra các triệu chứng:

Phân màu trắng (phân cò).

Da và niêm mạc có màu vàng.

Nước tiểu vàng sậm.

Những triệu chứng đó góp phần chẩn đoán hội chứng tắc mật.

Điều hòa bài tiết mật:

Mật được điều hòa bài tiết do bởi 2 cơ chế:

Cơ chế thần kinh:

Do dây X dưới tác dụng của 2 loại phản xạ như trên.

Cơ chế thể dịch:

Cũng do 2 hormon secretin và pancreozymin.

Secretin:

Kích thích tế bào gan tăng sản xuất mật, vì vậy còn được gọi là hepatocrinin.

Pancreozymin:

Kích thích co bóp túi mật để tống mật xuống ruột, còn được gọi là cholecystokinin (CCK).

Bài tiết dịch ruột

Do các tế bào niêm mạc ruột và các tuyến nằm ngay trên thành ruột bài tiết:

Tuyến Brunner: bài tiết chất nhầy và HCO3-.

Tuyến Liberkuhn: bài tiết nước.

Tế bào niêm mạc: bài tiết enzym.

Như vậy, các tế bào niêm mạc ruột non đóng vai trò quan trọng trong việc bài tiết dịch ruột còn các tuyến ruột chỉ bài tiết các chất phụ.

Số lượng dịch ruột khoảng 2 - 3 lít/24 giờ .

Thành phần và tác dụng của dịch ruột:

Nhóm enzym tiêu hóa protid:

Aminopeptidase:

Có tác dụng cắt rời từng acid amin một đứng ở đầu N của chuỗi polypeptid.

Dipeptidase, tripeptidase:

Phân giải các dipeptid và tripeptid thành từng acid amin riêng lẻ .

Nhóm enzym tiêu hóa glucid:

Amylase dịch ruột:

Phân giải tinh bột sống lẫn chín thành đường đôi maltose.

Maltase:

Phân giải maltose thành glucose.

Sucrase:

Phân giải đường sucrose (đường mía) thành đường glucose và fructose.

Lactase:

Phân giải đường lactose (đường sữa) thành đường glucose và galactose.

Lipase dịch ruột:

Phân giải các triglycerid đã nhũ tương hóa thành glycerol và acid béo.

Điều hòa bài tiết dịch ruột:

Dịch ruột được điều hòa bài tiết chủ yếu do cơ chế cơ học. Khi thức ăn đi qua ruột, nó sẽ kích thích các tuyến bài tiết ra dịch kiềm và chất nhầy đồng thời làm các tế bào niêm mạc ruột non bong và vỡ ra, giải phóng các enzym vào trong lòng ruột. Do vậy mà tế bào niêm mạc ruột non cứ 3 - 5 ngày đổi mới một lần.

Hấp thu ở ruột non

Quá trình hấp thu ở ruột non đóng vai trò rất quan trọng. Hầu hết các chất cần thiết cho cơ thể (sản phẩm tiêu hóa, nước, điện giải, thuốc) đều được đưa từ lòng ống tiêu hóa vào máu qua ruột non. Sở dĩ như vậy là nhờ ruột non có những đặc điểm cấu tạo rất thuận lợi cho sự hấp thu:

Ruột non rất dài, khoảng 3 m. Niêm mạc có nhiều nếp gấp, nhiều nhung mao và vi nhung mao tạo nên diềm bàn chải có diện tích tiếp xúc rất lớn, khoảng 
300 m2. Bên trong nhung mao có hệ thống mạch máu, bạch huyết và thần kinh rất thuận lợi cho sự hấp thu

Tế bào niêm mạc ruột non chứa nhiều yếu tố cần thiết cho sự hấp thu vật chất qua màng như: enzym, chất tải, năng lượng

Tất cả thức ăn khi xuống đến ruột non đều được phân giải thành những sản phẩm có thể hấp thu được

Hấp thu protid

Protid được hấp thu ở ruột non có nguồn gốc từ thức ăn (50%), dịch tiêu hóa (25%) và các tế bào niêm mạc ruột (25%). Tá tràng là nơi hấp thu mạnh nhất, kế đến là hỗng tràng và thấp nhất ở hồi tràng.

Acid amin được hấp thu theo hình thức vận chuyển chủ động.

Các di-tripeptid cũng được hấp thu theo hình thức vận chuyển chủ động.

Ngoài ra, ở trẻ bú mẹ, ruột non có khả năng hấp thu một số protein chưa phân giải theo hình thức ẩm bào. Nhờ khả năng này, trẻ em có thể hấp thu các loại kháng thể (globulin) chứa trong sữa mẹ để giúp trẻ chống nhiễm trùng.

Hấp thu glucid

Được hấp thu nhiều nhất ở hỗng tràng chủ yếu dưới dạng monosaccarid theo 3 hình thức:

Khuếch tán đơn giản: ribose, mannose.

Khuếch tán qua trung gian: fructose.

Vận chuyển chủ động: glucose, galactose.

Trong đó, glucose là monosaccarid quan trọng nhất. Sự hấp thu của glucose (cũng như galactose) tăng lên rất mạnh khi có mặt của Na+theo hình thức vận chuyển chủ động thứ phát như sau:

Na+ và glucose có cùng một chất tải, chất tải vận chuyển Na+ và glucose vào trong tế bào niêm mạc ruột. Ở đây, Na+ sẽ được vận chuyển chủ động vào dịch kẽ nên Na+ trong tế bào luôn có nồng độ thấp hơn lòng ruột tạo động lực cho chất tải tiếp tục vận chuyển Na+ và glucose đi vào tế bào.

Sau khi đi vào tế bào, glucose sẽ đi vào dịch kẽ theo hình thức khuếch tán đơn giản hoặc khuếch tán qua trung gian.

Ngoài monosaccarid, một lượng nhỏ disaccarid cũng được hấp thu.

Hấp thu lipid

Lipid được hấp thu chủ yếu dưới dạng acid béo, monoglycerid, cholesterol và glycerol. Glycerol được hấp thu như một đường đơn theo cơ chế khuếch tán đơn giản. Ngược lại, acid béo, monoglycerid và cholesterol muốn được hấp thu cần phải có muối mật theo cơ chế như sau:

Muối mật tương tác với acid béo, monoglycerid và cholesterol tạo ra các micelle có hình cầu, mặt ngoài của hình cầu này có tính ưa nước cho nên các micelle tan được trong nước và dễ dàng đến tiếp xúc với diềm bàn chải. Tại đây, acid béo, monoglycerid và cholesterol khuếch tán đơn giản vào trong tế bào còn muối mật quay lại lòng ruột để tiếp tục tạo ra các micelle mới.

Ở trong tế bào niêm mạc, các acid béo mạch ngắn (( 10 carbon) đi thẳng vào dịch kẽ rồi vào mạch máu còn các acid béo mạch dài (> 10 carbon) sẽ được tổng hợp lại thành triglycerid và cùng với cholesterol đi vào bạch huyết.

Khi thiếu muối mật, hấp thu lipid giảm rõ rệt, trong phân có nhiều acid béo và monoglycerid (phân mỡ).

Hấp thu vitamin

Vitamin được hấp thu dưới dạng còn nguyên vẹn theo hình thức khuếch tán đơn giản.

Các vitamin tan trong nước (C, PP, nhóm B) được hấp thu rất nhanh, trừ vitamin B12 cần phải có yếu tố nội.

Ngược lại, các vitamin tan trong lipid (A, D, E, K) muốn được hấp thu cần phải đi kèm với sự hấp thu lipid.  Khi hấp thu lipid giảm (thiếu muối mật, thiếu lipase) các vitamin này giảm hấp thu.

Phần lớn các vitamin được hấp thu ở đoạn đầu của ruột non trừ vitamin B12 được hấp thu ở hồi tràng.

Hấp thu các ion

Hấp thu Na+:

Được hấp thu trong suốt chiều dài ruột non theo hình thức vận chuyển chủ động như sau:

Ở bờ đáy, dưới tác dụng của bơm Na+ (Na+- K+ ATPase), Na+ được vận chuyển chủ động vào dịch kẽ làm nồng độ Na+ trong tế bào niêm mạc ruột giảm xuống thấp hơn trong lòng ruột tạo ra một bậc thang chênh lệch điện - hoá. Do vậy, từ trong lòng ruột, Na+ khuếch tán qua bờ bàn chải vào trong tế bào niêm mạc ruột nhờ một loại protein mang (khuếch tán qua trung gian).

Khi protein mang vận chuyển Na+, nó cũng vận chuyển đồng thời glucose từ lòng ruột vào trong tế bào niêm mạc ruột (hình thức vận chuyển chủ động thứ phát). Protein mang sẽ vận chuyển nhanh hơn nếu vận chuyển cùng lúc cả Na+ và glucose. Như vậy, Na+ và glucose có sự hỗ trợ hấp thu lẫn nhau, điều này có ý nghĩa hết sức quan trọng trong việc điều trị ỉa chảy mất nước bằng dung dịch điện giải ORS.

Hấp thu Cl-:

Phần lớn được hấp thu thụ động theo Na+ ở đoạn đầu ruột non.

Bên cạnh quá trình hấp thu, các tế bào niêm mạc ruột non cũng bài tiết vào lòng ruột một lượng nhỏ Cl- dưới tác dụng của AMP vòng. Một số vi khuẩn như tả, Escherichia coli có thể sinh ra một loại độc tố làm tăng lượng AMP vòng trong tế bào niêm mạc ruột gây tăng tiết Cl- vào lòng ruột kéo theo Na+ và nước gây nên tiêu chảy.

Hấp thu Ca2+:

Khoảng 30-80% Ca2+ trong thức ăn được hấp thu tùy theo nhu cầu của cơ thể. Phần lớn Ca2+ được hấp thu theo hình thức vận chuyển chủ động ở đoạn đầu ruột non với sự hỗ trợ của 2 yếu tố:

1,25-dihydroxycholecalciferol: là chất chuyển hóa của vitamin D sinh ra ở thận có tác dụng làm tăng chất tải của Ca2+.

Parahormon: hormon tuyến cận giáp có tác dụng chuyển 25-hydroxycholecalciferol thành 1,25-dihydroxycholecalciferol ở thận.

Khi thiếu vitamin D hoặc suy tuyến cận giáp, hấp thu Ca2+ giảm, trẻ sẽ bị còi xương.

Hấp thu Fe2+:

Sắt được hấp thu chủ yếu ở tá tràng theo hình thức vận chuyển chủ động, dễ hấp thu khi ở dạng ferrous (Fe2+), nhưng sắt trong thức ăn thường ở dạng ferric (Fe3+). Các yếu tố như acid HCl, vitamin C chuyển Fe3+ thành Fe2+ nên có tác dụng làm tăng hấp thu sắt. Vì vậy, những bệnh nhân cắt dạ dày thường bị thiếu máu do thiếu sắt. Trong điều trị, khi sử dụng sắt cần phải cho thêm vitamin C.

Hấp thu nước

Quá trình hấp thu nước ở ruột non đóng vai trò rất quan trọng. Mỗi ngày ruột non thu nhận khoảng 10 lít nước, trong đó 2 lít do ăn uống còn 8 lít từ các dịch tiêu hóa, nhiều nhất là dịch ruột. Lượng nước này phải được hấp thu gần hết.

Quá trình hấp thu và bài tiết nước ở ruột non tạo thành một dòng chảy 2 chiều trong đó bao giờ hấp thu cũng mạnh hơn bài tiết. Vì lý do bệnh lý nào đó mà hấp thu yếu hơn bài tiết sẽ gây ra tiêu chảy.

Nước được hấp thu thu động theo chất hòa tan để cân bằng áp suất thẩm thấu, trong đó Na+ và glucose đóng vai trò quan trọng đối với sự hấp thu nước. Hai chất này có sự hỗ trợ hấp thu lẫn nhau và sự hấp thu của chúng kéo theo nước. Vì vậy, khi có mặt của Na+ và glucose, sự hấp thu nước tăng lên rất mạnh, đây là cơ sở quan trọng cho việc bù nước và điện giải bằng ORS để điều trị ỉa chảy mất nước.