Перистальтика

Пространственно-временная диаграмма перистальтической волны после глотания воды. Значения высокого давления показаны красным, нулевого давления — сине-зеленым. Гребень в верхней части изображения — это высокое давление верхнего пищеводного сфинктера, который открывается лишь на короткое время, чтобы пропустить воду.

Peristalsis ( / ˌ p ɛr ɪ ˈ s t æ l s ɪ s / PERR -ih- STAL -siss , США также /- ˈ s t ɔː l -/ -⁠ STAWL - ) ^[1] — тип перистальтики кишечника , характеризующийся радиально-симметричным сокращением и расслаблением мышц , распространяющихся волнообразно вниз по трубке, в антероградном направлении. Перистальтика — это прогрессирование скоординированного сокращения непроизвольных круговых мышц, которому предшествует одновременное сокращение продольной мышцы и расслабление круговой мышцы слизистой оболочки кишечника. ^[2]

В большей части пищеварительного тракта , например, в желудочно-кишечном тракте человека, гладкая мышечная ткань последовательно сокращается, создавая перистальтическую волну, которая продвигает комок пищи (называемый болюсом, прежде чем он преобразуется в химус в желудке) по тракту. Перистальтическое движение включает расслабление круговых гладких мышц, затем их сокращение позади жевательного материала, чтобы удержать его от движения назад, а затем продольное сокращение, чтобы протолкнуть его вперед.

Дождевые черви используют аналогичный механизм для передвижения. ^[3]^{[ самостоятельно опубликованный источник? ]} и некоторые современные машины имитируют этот дизайн. ^[4]

Слово происходит от неолатинского языка и происходит от греческого peristellein , «обертывать», от пери- , «вокруг» + stellein , «втягивать, объединять; приводить в порядок». ^[5]

Физиология человека

Перистальтика обычно направлена каудально, то есть в сторону заднего прохода . Это чувство направления может быть связано с поляризацией межмышечного сплетения . Поскольку перистальтический рефлекс зависит от миентерального сплетения, его также называют миентеральным рефлексом. ^[6]

Механизм перистальтического рефлекса

кишечника Пищевой комок вызывает растяжение гладких мышц , что приводит к секреции серотонина к сенсорным нейронам, которые затем активируются. Эти сенсорные нейроны, в свою очередь, активируют нейроны миентерального сплетения , которые затем начинают расщепляться на два холинергических пути: ретроградный и антероградный. Активированные нейроны ретроградного пути высвобождают вещество Р и ацетилхолин, вызывая сокращение гладких мышц позади болюса. Вместо этого активированные нейроны антероградного пути высвобождают оксид азота и вазоактивный кишечный полипептид, чтобы расслабить гладкие мышцы каудальнее болюса. Это позволяет пищевому комку эффективно продвигаться вперед по пищеварительному тракту. ^[7]

пищевод

После того, как пища пережевана в комок, она проглатывается и продвигается по пищеводу. Гладкие мышцы сокращаются позади комка, чтобы предотвратить его выдавливание обратно в рот. Затем ритмичные однонаправленные волны сокращений быстро доставляют пищу в желудок. Мигрирующий двигательный комплекс (ММС) помогает вызвать перистальтические волны. Этот процесс работает только в одном направлении, и его единственной функцией пищевода является перемещение пищи изо рта в желудок (MMC также выполняет функцию выведения остатков пищи в желудке в тонкую кишку и оставшихся частиц в тонкой кишке в толстую кишку). ). ^[8]

Упрощенное изображение, показывающее перистальтику.

В пищеводе наблюдаются два типа перистальтики:

Во-первых, существует первичная перистальтическая волна , возникающая при попадании пищевого комка в пищевод во время глотания . Первичная перистальтическая волна перемещает болюс по пищеводу в желудок волной, продолжающейся около 8–9 секунд. Волна движется вниз к желудку, даже если пищевой комок опускается с большей скоростью, чем сама волна, и продолжается, даже если по какой-то причине комок пищи застревает дальше в пищеводе.
Если болюс застревает или движется медленнее, чем первичная перистальтическая волна (что может случиться при плохой смазке), то рецепторы растяжения в слизистой оболочке пищевода стимулируются, и местный рефлекторный ответ вызывает вторичную перистальтическую волну вокруг болюса, заставляя его двигаться дальше. вниз по пищеводу, и эти вторичные волны продолжаются неопределенно долго, пока болюс не попадет в желудок. Процесс перистальтики контролируется продолговатым мозгом. Перистальтику пищевода обычно оценивают путем исследования моторики пищевода .
Третий тип перистальтики, третичная перистальтика, является дисфункциональным и включает нерегулярные, диффузные, одновременные сокращения. Эти сокращения предполагают нарушение моторики пищевода и проявляются при глотании бария как « штопор пищевода ». ^[9]

Во время рвоты продвижение пищи по пищеводу и через рот происходит за счет сокращения мышц живота ; перистальтика в пищеводе не меняется. ^{[ нужна ссылка ]}

Желудок

Когда перистальтическая волна достигает конца пищевода , сердечный сфинктер (желудочно-пищеводный сфинктер) открывается, позволяя болюсу пройти в желудок. Желудочно-пищеводный сфинктер обычно остается закрытым и не позволяет пищевому содержимому желудка возвращаться обратно. Взбалтывающие движения толстой мышечной стенки желудка тщательно смешивают пищу с кислым желудочным соком , образуя смесь, называемую химусом . Мышечный слой желудка наиболее толстый и здесь наблюдается максимальная перистальтика. Через короткие промежутки времени пилорический сфинктер продолжает открываться и закрываться, поэтому химус поступает в кишечник порциями.

Тонкая кишка

После обработки и переваривания в желудке полужидкий химус проходит через сфинктер привратника в тонкую кишку . Пройдя через желудок, типичная перистальтическая волна длится всего несколько секунд и движется со скоростью всего несколько сантиметров в секунду. Его основная цель — смешивать химус в кишечнике, а не продвигать его вперед по кишечнику. Благодаря этому процессу смешивания и продолжающемуся перевариванию и всасыванию питательных веществ химус постепенно продвигается через тонкую кишку в толстую кишку . ^[8]

В отличие от перистальтики, сегментационные сокращения приводят к взбалтыванию и смешиванию без продвижения веществ дальше по пищеварительному тракту.

Толстая кишка

Хотя толстая кишка имеет перистальтику того же типа, что и тонкая кишка, она не является основной движущей силой. Вместо этого общие сокращения, называемые сокращениями массового действия, происходят в толстой кишке от одного до трех раз в день, продвигая химус (теперь кал) к прямой кишке. Массовые движения часто вызываются приемом пищи, поскольку их провоцирует наличие химуса в желудке и двенадцатиперстной кишке ( гастроколический рефлекс ). Минимальная перистальтика обнаруживается в прямокишечном отделе толстой кишки за счет наиболее тонкого мышечного слоя .

Лимфа

человека Лимфатическая система не имеет центрального насоса. Вместо этого лимфа циркулирует посредством перистальтики лимфатических капилляров, а также клапанов капилляров, сжатия во время сокращения прилегающих скелетных мышц и артериальной пульсации.

Сперма

Во время эякуляции гладкие мышцы стенок семявыносящих протоков рефлекторно сокращаются при перистальтике, продвигая сперму из яичек в уретру . ^[10]

Дождевые черви

— Дождевой червь это безногий кольчатый червь с гидростатическим скелетом , который движется за счет перистальтики. Его гидростатический скелет состоит из заполненной жидкостью полости тела, окруженной растяжимой стенкой тела. Червь движется, радиально сжимая переднюю часть своего тела, увеличивая длину за счет гидростатического давления. Эта суженная область распространяется назад по телу червя. В результате каждый сегмент вытягивается вперед, затем расслабляется и снова контактирует с субстратом, а волосообразные щетинки предотвращают скольжение назад. ^[11] Различные другие беспозвоночные, такие как гусеницы и многоножки , также передвигаются с помощью перистальтики.

Машины

Перистальтический насос представляет собой насос прямого вытеснения, в котором двигатель зажимает продвигающиеся части гибкой трубки, чтобы продвигать жидкость внутри трубки. Насос изолирует жидкость от оборудования, что важно, если жидкость абразивна или должна оставаться стерильной.

Были разработаны роботы, которые используют перистальтику для передвижения, как ее использует дождевой червь. ^[12]^[13]

Связанные термины

Аперистальтика означает отсутствие движения. Это может быть результатом ахалазии вовлеченных гладких мышц.
Базальный электрический ритм — это медленная волна электрической активности, которая может инициировать сокращение.
Катастальз – это родственный мышечный процесс кишечника. ^[8]
Илеус – это нарушение нормальной пропульсивной способности желудочно-кишечного тракта, вызванное недостаточностью перистальтики.
Ретроперистальтика , обратная перистальтике.
Сегментационные сокращения – еще один тип перистальтики кишечника.

Ссылки

^ Уэллс, Джон К. (2008). Словарь произношения Лонгмана (3-е изд.). Лонгман. ISBN 978-1-4058-8118-0 .
^ Миттал, Равиндер К. (2011). Перистальтика в круговых и продольных мышцах пищевода . Морган и Клейпул Науки о жизни.
^ «Дождевой червь – мышечная система» . Ангельский огонь .
^ Сага, Норихико; Накамура, Таро (2004). «Разработка перистальтического ползающего робота с использованием магнитной жидкости на основе механизма передвижения дождевого червя» . Умные материалы и конструкции . 13 (3). Издательство ИОП: 566–569. Бибкод : 2004SMaS...13..566S . дои : 10.1088/0964-1726/13/3/016 . Проверено 6 апреля 2024 г.
^ «Онлайн-этимологический словарь» . etymonline.com . Проверено 30 июня 2016 г.
^ Холл, Майкл Э.; Холл, Джон Э. (2021). Учебник Гайтона и Холла по медицинской физиологии (14-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Сондерс/Эльзевир. ISBN 978-0-323-59712-8 .
^ Юань, Джейсон; Брукс, Хеддвен Л.; Барман, Сьюзен М.; Барретт, Ким Э. (2019). Обзор медицинской физиологии Ганонга . Макгроу-Хилл Образование. ISBN 978-1-26-012240-4 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Мариб, Элейн Н. и Хен, Катя «Анатомия и физиология человека», 8-е изд., Бенджамин Каммингс / Пирсон, 2010 г. ^{[ нужна страница ]}
^ Миттал, Равиндер К. (2011). Двигательные паттерны пищевода – аборальный и оральный транспорт . Морган и Клейпул Науки о жизни.
^ Уильям О. Рис (21 марта 2013 г.). Функциональная анатомия и физиология домашних животных . Джон Уайли и сыновья. стр. 451–. ISBN 978-1-118-68589-1 .
^ Куиллин К.Дж. (май 1998 г.). «Онтогенетическое масштабирование гидростатических скелетов: масштабирование геометрического, статического и динамического стресса дождевого червя lumbricus terrestris» . Журнал экспериментальной биологии . 201 (12): 1871–83. дои : 10.1242/jeb.201.12.1871 . ПМИД 9600869 .
^ Сангок Сок, CD Онал; и др. (07.05.2010). «Перистальтическая локомоция с антагонистическими приводами в мягкой робототехнике» (PDF) . Массачусетский технологический институт . Проверено 20 ноября 2014 г.
^ Александр Боксербаум (10 мая 2010 г.). «Новая форма перистальтического передвижения робота» . Ютуб. Архивировано из оригинала 11 декабря 2021 г. Проверено 20 ноября 2014 г.

Внешние ссылки

Интерактивное 3D-изображение волн глотания на сайте menne-biomed.de
Перистальтика Национальной медицинской библиотеки США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
Носек, Томас М. «Раздел 6/6ch3/s6ch3_9» . Основы физиологии человека . Архивировано из оригинала 24 марта 2016 г.
Обзор на colostate.edu

[1] Уэллс, Джон К. (2008). Словарь произношения Лонгмана (3-е изд.). Лонгман. ISBN 978-1-4058-8118-0 .

[2] Миттал, Равиндер К. (2011). Перистальтика в круговых и продольных мышцах пищевода . Морган и Клейпул Науки о жизни.

[3] «Дождевой червь – мышечная система» . Ангельский огонь .

[4] Сага, Норихико; Накамура, Таро (2004). «Разработка перистальтического ползающего робота с использованием магнитной жидкости на основе механизма передвижения дождевого червя» . Умные материалы и конструкции . 13 (3). Издательство ИОП: 566–569. Бибкод : 2004SMaS...13..566S . дои : 10.1088/0964-1726/13/3/016 . Проверено 6 апреля 2024 г.

[5] «Онлайн-этимологический словарь» . etymonline.com . Проверено 30 июня 2016 г.

[6] Холл, Майкл Э.; Холл, Джон Э. (2021). Учебник Гайтона и Холла по медицинской физиологии (14-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Сондерс/Эльзевир. ISBN 978-0-323-59712-8 .

[7] Юань, Джейсон; Брукс, Хеддвен Л.; Барман, Сьюзен М.; Барретт, Ким Э. (2019). Обзор медицинской физиологии Ганонга . Макгроу-Хилл Образование. ISBN 978-1-26-012240-4 .

[ReferenceA-8] Jump up to: ^а ^б ^с Мариб, Элейн Н. и Хен, Катя «Анатомия и физиология человека», 8-е изд., Бенджамин Каммингс / Пирсон, 2010 г. ^{[ нужна страница ]}

[9] Миттал, Равиндер К. (2011). Двигательные паттерны пищевода – аборальный и оральный транспорт . Морган и Клейпул Науки о жизни.

[Reece2013-10] Уильям О. Рис (21 марта 2013 г.). Функциональная анатомия и физиология домашних животных . Джон Уайли и сыновья. стр. 451–. ISBN 978-1-118-68589-1 .

[Quillin-11] Куиллин К.Дж. (май 1998 г.). «Онтогенетическое масштабирование гидростатических скелетов: масштабирование геометрического, статического и динамического стресса дождевого червя lumbricus terrestris» . Журнал экспериментальной биологии . 201 (12): 1871–83. дои : 10.1242/jeb.201.12.1871 . ПМИД 9600869 .

[12] Сангок Сок, CD Онал; и др. (07.05.2010). «Перистальтическая локомоция с антагонистическими приводами в мягкой робототехнике» (PDF) . Массачусетский технологический институт . Проверено 20 ноября 2014 г.

[13] Александр Боксербаум (10 мая 2010 г.). «Новая форма перистальтического передвижения робота» . Ютуб. Архивировано из оригинала 11 декабря 2021 г. Проверено 20 ноября 2014 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]