人間の消化器系

主唾液腺は3 対あり、小唾液腺は 800 ～ 1,000 個あります。これらはすべて主に消化過程に役立ち、歯の健康維持や口腔全体の潤滑にも重要な役割を果たしており、これらがなければ発話は不可能です。^{[ 17 ]}主腺はすべて外分泌腺で、導管を介して分泌します。これらの腺はすべて口で終わります。これらのうち最大のものは耳下腺で、その分泌物は主に漿液です。次の 1 対は顎の下にある顎下腺で、漿液と粘液の両方を生成します。漿液はこれらの唾液腺の漿液腺によって生成され、舌リパーゼも生成されます。これらは口腔内の唾液の約 70% を生成します。3 対目は舌の下にある舌下腺で、その分泌物は主に粘液で、少量の唾液が含まれています。

口腔粘膜内、舌、口蓋、口腔底には小唾液腺があり、その分泌物は主に粘液で、顔面神経（CN7）によって支配されています。^{[ 18 ]}これらの腺は、食物の分解の第一段階であるアミラーゼも分泌し、食物中の炭水化物に作用してデンプンをマルトースに変換します。舌の表面には、舌の奥にある味蕾を取り囲む他の漿液腺があり、これらも舌リパーゼを産生します。リパーゼは、脂質（脂肪）の加水分解を触媒する消化酵素です。これらの腺はフォン・エブナー腺と呼ばれ、ヒスタチンを分泌するという別の機能も持っていることが示されています。ヒスタチンは、食物中の微生物が舌組織のこれらの腺に接触したときに、（免疫系以外で）初期防御を提供します。^{[ 17 ] [ 19 ]}感覚情報は唾液の分泌を刺激し、舌が機能するために必要な液体を提供し、食物の嚥下を容易にします。

食べ物が口に入ると、舌の働きと唾液の分泌によって消化過程の最初の段階が始まります。舌は肉厚で筋肉質の感覚器官であり、最初の感覚情報は舌の表面にある乳頭の味蕾を通して受け取られます。味が心地よければ、舌が動き出し、口の中の食べ物を操作して唾液腺からの唾液分泌を刺激します。唾液の液体の性質は食べ物を柔らかくするのに役立ち、唾液に含まれる酵素は食べ物が口の中にある間に分解を始めます。最初に分解されるのは炭水化物のデンプンです（唾液中のアミラーゼ酵素によって）。

舌は、舌小帯と呼ばれる靭帯によって口底に付着しており^{[ 11 ]}、これにより食物の操作（および発話）において大きな可動性を得ています。操作範囲は、いくつかの筋肉の働きによって最適に制御され、舌小帯の伸展によって外側の範囲が制限されます。舌の2組の筋肉は、舌に起始し、舌の形状に関与する4つの内在筋と、骨に起始し、舌の動きに関与する4つの外在筋です。

味

味覚は、口の中にある味蕾と呼ばれる構造に含まれる特殊な味覚受容体で起こる化学受容の一種です。味蕾は主に舌の上面（舌背）にあります。味覚の機能は、有害な食品や腐った食品を摂取するのを防ぐ上で非常に重要です。喉頭蓋と食道の上部にも味蕾があります。味蕾は顔面神経の枝である鼓索神経と舌咽神経によって神経支配されています。味覚のメッセージはこれらの脳神経を介して脳に送られます。脳は食品の化学的性質を区別することができます。5つの基本味は、塩味、酸味、苦味、甘味、 うま味と呼ばれます。塩味と酸味の検出は、塩分と酸のバランスを制御することを可能にします。苦味の検出は毒物の存在を警告する。植物の防御機構の多くは、苦味のある有毒化合物によるものである。甘味はエネルギー源となる食品を知らせる。唾液アミラーゼによるエネルギー源となる炭水化物の最初の分解によって、最初に生成される単純糖が甘味となる。うま味はタンパク質が豊富な食品を知らせると考えられている。酸味は酸性であり、これはしばしば質の悪い食品に見られる。脳は、その食品を食べるべきかどうかを非常に迅速に判断しなければならない。1991年に初めて嗅覚受容体が発見されたことが、味覚の研究を促すきっかけとなった。嗅覚受容体は鼻の細胞表面に位置し、匂いを感知する化学物質と結合する。味覚受容体からの信号は、鼻からの信号と連携して、複雑な食品の風味という概念を形成すると考えられている。^{[ 24 ]}

歯は、それぞれに特有の材料でできた複雑な構造物です。歯は象牙質と呼ばれる骨のような物質でできており、その上を体内で最も硬い組織であるエナメル質が覆っています。^{[ 14 ]}歯は、食べ物を細かく引き裂いたり噛み砕いたりする咀嚼のさまざまな側面に対応するために、さまざまな形をしています。これにより、消化酵素の作用のための表面積が大幅に増加します。歯は、咀嚼過程におけるそれぞれの役割に基づいて命名されています。切歯は食べ物を切ったり噛み切ったりするために使用され、犬歯は引き裂くために使用され、小臼歯と大臼歯は咀嚼と粉砕に使用されます。唾液と粘液の助けを借りて食べ物を咀嚼すると、柔らかい食塊が形成され、それを飲み込んで上部消化管を下って胃に送ります。^{[ 25 ]} 唾液中の消化酵素は、詰まった食べ物の粒子を分解することで、歯を清潔に保つのにも役立ちます。^{[ 26 ] [ 21 ]}

喉頭蓋は、喉頭の入り口に付着した弾性軟骨の弁です。粘膜で覆われており、口に面する舌側には味蕾があります。^{[ 27 ]}喉頭側には喉頭面があります。喉頭蓋は、声帯間の開口部である声門の入り口を保護する役割を果たします。通常、呼吸中は上向きで、下面は咽頭の一部として機能しますが、嚥下中は喉頭蓋はより水平な位置に折り畳まれ、上面は咽頭の一部として機能します。このようにして、食物が気管に入るのを防ぎ、代わりにその後ろにある食道に送ります。嚥下中、舌の後方への動きによって喉頭蓋が声門の開口部を覆い、飲み込まれた食物が肺につながる喉頭に入るのを防ぎます。この過程を助けるために、喉頭も上方に引き上げられます。飲み込んだ異物によって喉頭が刺激されると、肺を保護するために強い咳反射が起こります。

肝臓で生成される胆汁は、水（97％）、胆汁酸塩、粘液、色素、1％の脂肪、無機塩から構成されています。^{[ 31 ]}ビリルビンは主要な色素です。胆汁は、2つの液体間または固体と液体間の表面張力を低下させる界面活性剤として部分的に作用し、消化物中の脂肪の乳化を助けます。食物中の脂肪は、胆汁の作用によりミセルと呼ばれるより小さな単位に分散されます。ミセルへの分解により、膵臓酵素であるリパーゼが作用するための表面積が大幅に増加します。リパーゼはトリグリセリドを消化し、トリグリセリドは2つの脂肪酸とモノグリセリドに分解されます。これらは腸壁の絨毛によって吸収されます。小腸でこのように脂肪が吸収されない場合、脂肪を吸収する機能を持たない大腸で後々問題が発生する可能性があります。胆汁は食事からのビタミンKの吸収も助けます。胆汁は総肝管を通って集められ、運ばれます。この管は胆嚢管と合流し、総胆管で胆嚢につながります。胆汁は胆嚢に貯蔵され、食物が十二指腸に排出されたとき、および数時間後に放出されます。^{[ 11 ]}

胆嚢は肝臓のすぐ下に位置する胆道の空洞部分で、胆嚢本体は小さな窪みに収まっています。 ^{[ 32 ]}肝臓で生成された胆汁が小腸に放出される前に貯蔵される小さな器官です。胆汁は肝臓から胆管を通って胆嚢に流れ込み、貯蔵されます。胆汁は十二指腸から放出されるペプチドホルモンであるコレシストキニン（CCK）に反応して放出されます。十二指腸の脂肪の存在によって、CCK（十二指腸の内分泌細胞による）の産生が刺激されます。^{[ 33 ]}

胆嚢は、底部、体部、頸部の 3 つの部分に分かれています。頸部は細くなって胆嚢管を介して胆道に接続し、胆嚢管は総肝管と合流して総胆管を形成します。この接合部には、ハルトマン嚢と呼ばれる粘膜のひだがあり、胆石がよく詰まる場所です。体部の筋肉層は平滑筋組織でできており、胆嚢が収縮して胆汁を胆管に排出するのを助けます。胆嚢は常に自然な半液体の状態で胆汁を貯蔵する必要があります。胆嚢の内壁から分泌される水素イオンは、胆汁が固まるのを防ぐのに十分な酸性度を維持します。胆汁を希釈するために、消化器系からの水と電解質が加えられます。また、塩は胆汁中のコレステロール分子に付着して結晶化を防ぎます。胆汁中のコレステロールやビリルビンが多すぎる場合、または胆嚢が適切に空にならない場合、これらのシステムは機能不全に陥る可能性があります。胆石は、小さなカルシウム片がコレステロールまたはビリルビンで覆われ、胆汁が結晶化して形成されるときに発生します。胆嚢の主な役割は、胆汁を貯蔵および放出することです。胆汁は、大きな分子を小さな分子に分解することで脂肪の消化を助けるために小腸に放出されます。脂肪が吸収された後、胆汁も吸収され、再利用のために肝臓に戻されます。

小腸は幽門括約筋から始まり、回盲弁で終わります。^{[ 4 ]}部分的に消化された食物は、摂取後1時間で半液状の粥状物 として小腸に到達し始めます。胃は平均1.2時間後に半分空になります。^{[ 36 ]} 4～5時間後には胃は空になります。^{[ 37 ]}

小腸ではpHが非常に重要になります。消化酵素を活性化させるためには、pHを精密に調整する必要があります。胃から放出された消化物（キーム）はpHが低く非常に酸性であるため、アルカリ性にする必要があります。これは十二指腸で、胆嚢からの胆汁と膵管からの重炭酸塩分泌物、そしてブルンネル腺と呼ばれる十二指腸腺からの重炭酸塩を豊富に含む粘液の分泌物が合わさることで実現されます。消化物は幽門括約筋の開口部を通って胃から放出され、腸に到達します。このアルカリ性の混合液は、腸壁を損傷する可能性のある胃酸を中和します。粘液成分は腸壁を潤滑します。

消化された食物粒子が十分に小さくなり、組成も小さくなると、腸壁から吸収されて血流に運ばれます。この消化物の最初の受け皿は十二指腸球です。ここから、小腸の3つの部分のうち最初の部分である十二指腸に入ります（次の部分は空腸、3番目は回腸です）。十二指腸は小腸の最初の部分であり、最も短い部分です。胃と空腸をつなぐ、中空で関節のあるC字型の管です。十二指腸球から始まり、十二指腸懸垂筋で終わります。懸垂筋が横隔膜に付着することで、付着部での角度が広くなり、食物の通過を助けると考えられています。

食物の消化の大部分は小腸で行われます。小腸では、分節収縮によって消化物がよりゆっくりと混ざり合い、移動することで吸収のための時間が長くなります（この収縮は大腸でも続きます）。十二指腸では、膵リパーゼが補酵素であるコリパーゼとともに分泌され、消化物の脂肪分をさらに消化します。この分解によって、カイロミクロンと呼ばれる乳化された脂肪の小さな粒子が生成されます。腸管には腸上皮細胞と呼ばれる消化細胞があり（その大部分は小腸にあります）、その表面に絨毛があり、さらにその表面に無数の微絨毛があるという点で、これらの細胞は特異な性質を持っています。これらの絨毛によって表面積が大きくなり、消化物の吸収だけでなく、微絨毛に存在する多数の消化酵素による消化も促進されます。

カイロミクロンは非常に小さいため、腸管絨毛を通過して乳糜管と呼ばれるリンパ毛細血管に入り込むことができます。乳糜管内で吸収されたカイロミクロンがリンパ液と混ざり合うと、主にカイロミクロンの乳化脂肪からなる乳白色の液体である乳糜が生成されます。乳糜はその後、リンパ系を通って全身に運ばれます。

懸垂筋は十二指腸の末端であり、上部消化管と下部消化管の境界を示しています。消化管は空腸へと続き、さらに回腸へと続きます。小腸の中央部である空腸には、二重になった粘膜のひだである輪状ひだがあり、腸管内腔を部分的に、時には完全に囲んでいます。これらのひだは絨毛とともに空腸の表面積を増加させ、消化された糖、アミノ酸、脂肪酸の血流への吸収を促進します。輪状ひだはまた、食物の通過を遅らせ、栄養素の吸収に十分な時間を与えます。

小腸の最後の部分は回腸です。ここにも絨毛とビタミンB12が含まれています。胆汁酸と残りの栄養素はここで吸収されます。消化物が栄養素を使い果たすと、残った老廃物は糞便と呼ばれる半固形物に変化し、大腸に送られます。大腸では、腸内細菌叢の細菌が残りのタンパク質とデンプンをさらに分解します。^{[ 38 ]}

小腸を通過する時間は平均4時間です。食事の食物残渣の半分は、摂取後平均5.4時間で小腸から排出されます。小腸の排出は平均8.6時間で完了します。^{[ 36 ]}

盲腸は小腸と大腸の境界を示す袋状の器官です。腹部の右下象限の回盲弁の下に位置しています。 ^{[ 39 ]}盲腸は小腸の最後の部分である回腸から消化物を受け取り、大腸の上行結腸につながっています。この接合部には括約筋または弁である回盲弁があり、回腸からの消化物の通過を遅らせて、さらなる消化を可能にします。また、盲腸は虫垂が付着する場所でもあります。^{[ 39 ]}

大腸では、消化中の食物が結腸を通過する速度ははるかに遅く、排便によって排出されるまでに30～40時間かかります。^{[ 37 ]}結腸は主に腸内細菌叢による消化物の発酵の場として機能します。所要時間は個人によって大きく異なります。残った半固形廃棄物は糞便と呼ばれ、腸壁の協調的な収縮（蠕動運動と呼ばれる）によって排出されます。この蠕動運動は排泄物を前方に押し出し、直腸に到達させ、排便によって肛門から排出します。腸壁には、外側に縦走筋である結腸紐、内側に輪状筋があります。輪状筋は物質を前方に移動させ、廃棄物の逆流を防ぎます。蠕動運動には、収縮の頻度を決定する基礎的な電気的リズムも役立ちます。 ^{[ 40 ]}結腸紐は目視でき、結腸に存在する膨らみ（ハウストラ）の原因となっている。消化管の大部分は漿膜で覆われ、腸間膜がある。その他の筋肉質の部分は外膜で覆われている。