消化管

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Gastrointestinal tract/ja
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消化管
平均的な人間、腸、直腸の図
Details
System消化器系
Identifiers
Latin消化管(肛門)、
消化管(食道大腸)、
消化管(大腸
Anatomical terminology


ほとんどの動物は「貫通腸」または完全な消化管を持っている。例外はより原始的なものである: 海綿動物は消化のための小さな孔(オスチウム)を全身に持ち、排泄のための大きな背側の孔(排水孔)を持ち、有櫛動物は腹側の口と背側の肛門孔の両方を持ち、刺胞動物アコヤガイは消化と排泄の両方のための単一の孔を持つ。

ヒトの消化管は食道、胃、腸からなり、上部消化管と下部消化管に分けられる。消化管は、から肛門までのすべての構造を含み、各区分の胚学的起源を反映して、前腸中腸後腸に分けられることもある。ヒトの消化管全体の長さは剖検で約9メートル(30フィート)である。腸は平滑筋組織の管であり、中途半端に緊張した状態では一定の筋緊張を維持するが、局所的な膨張と蠕動を可能にするために部分的に弛緩することができるため、生体内ではかなり短い。

消化管には、腸内細菌叢が存在し、約1,000種類の異なる細菌が含まれ、免疫健康状態と代謝の維持において様々な役割を果たしており、その他にも多くの微生物が存在する。 消化管の細胞はホルモンを放出し、消化プロセスの調節を助ける。これらの消化ホルモンは、ガストリンセクレチンコレシストキニングレリンを含み、イントラクリンまたはオートクリン機構を介して介在しており、これらのホルモンを放出する細胞は進化を通じて保存された構造であることを示している。

ヒトの消化管

構造

Salivary glands/jaParotid gland/jaSubmandibular gland/jaSublingual gland/ja咽頭Tongue/jaEsophagus/jaPancreas/jaStomach/jaPancreatic duct/jaIleum/jaAnus/jaRectum/jaVermiform appendix/jaCecum/jaDescending colon/jaAscending colon/jaTransverse colon/jaColon (anatomy)/jaBile duct/jaDuodenum/jaGallbladder/jaLiver/ja口腔
Upper and lower human gastrointestinal tract

構造と機能は肉眼解剖学としても顕微鏡解剖学または組織学としても説明できる。消化管自体は上部管と下部管に分けられ、腸は小腸部分と大腸部分に分けられる。

上部消化管

上部消化管は咽頭食道十二指腸からなる。 上下の管の正確な境界は十二指腸の懸垂筋である。これは前腸と中腸の胚の境界を区別するものであり、また臨床医が消化管出血を「上部」由来か「下部」由来かのどちらかであると表現するためによく用いる区分でもある。解剖すると、十二指腸は一体化した臓器のように見えるが、機能、位置、内部解剖学に基づいて4つのセグメントに分かれている。十二指腸の4つの区分は以下の通りである(胃から始まり空腸に向かう): 球部、下行、水平、上行である。懸垂筋は上行十二指腸の上縁を横隔膜に付着している。

懸垂筋は、小腸の第一部分である十二指腸と第二部分である空腸の正式な区分けを示す解剖学的に重要な目印である。これは中胚葉に由来する細い筋肉である。

下部消化管

下部消化管は小腸の大部分と大腸のすべてを含む。人体解剖学では、bowel、またはgut、ギリシア語: éntera)はの幽門括約筋から肛門まで伸びる消化管の区分であり、他の哺乳類と同様に小腸大腸の2つの区分からなる。ヒトの場合、小腸はさらに十二指腸空腸回腸に細分され、大腸は盲腸、上行結腸、横行結腸、下行結腸、S状結腸結腸直腸肛門管に細分される。

小腸
小腸のイラスト

小腸十二指腸から始まり、通常は長さ6~7mの管状構造をしている。成人の人間の粘膜面積はおよそ30 m2 (320 sq ft)である。円形のひだ、絨毛、微絨毛の組み合わせにより、粘膜の吸収面積は約600倍になり、小腸全体の総面積は約250 m2 (2,700 sq ft)となる。主な機能は消化産物(炭水化物、タンパク質、脂質、ビタミンなど)を血流に吸収することである。大きく3つに分けられる:

  1. 十二指腸: 胃から消化酵素を含む膵液胆嚢からの胆汁とともにチャイムを受け取る短い構造(長さ約20~25 cm)。消化酵素はタンパク質を分解し、胆汁は脂肪を乳化してミセルにする。十二指腸にはブルンナー腺があり、重炭酸塩を含む粘液に富んだアルカリ性の分泌物を産生する。これらの分泌物は、膵臓からの重炭酸塩と組み合わさって、胃酸を中和する。
  2. 空腸: 小腸の中間部で、十二指腸と回腸をつなぐ。長さは約2.5 m (8.2 ft)で、表面積を増加させる円形ひだを含む。消化産物(糖、アミノ酸、脂肪酸)はここで血流に吸収される。
  3. 回腸: 小腸の最後の部分。長さは約3mで、空腸と同様のを含む。主にビタミンB12胆汁酸、その他残っている栄養素を吸収する。
大腸

大腸は結腸とも呼ばれ、盲腸から始まり直腸肛門管で終わるアーチを形成している。盲腸に付着している虫垂も含まれる。その長さは約1.5mで、成人の人間の粘膜の面積は約2 m2 (22 sq ft)である。主な機能は水分と塩分の吸収である。結腸はさらに以下のように分けられる:

  1. 盲腸(結腸の最初の部分)と虫垂がある。
  2. 上行結腸(腹部の後壁で上行している
  3. 右結腸弯曲部(上行結腸と横行結腸の肝臓に明白な弯曲部
  4. 横行結腸(横隔膜の下を通る
  5. 左結腸弯曲部(横行結腸と下行結腸の脾臓に見える屈曲部
  6. 下行結腸(腹部の左側を下る
  7. S状結腸(直腸に最も近いループ状の結腸
  8. 直腸
  9. 肛門管

発達

腸はendoderm/ja内胚葉由来の構造である。ヒトの発生からおよそ16日目に、は2つの方向に腹側に折れ始める(胚の腹面がになる):胚の側面は互いに折り込まれ、頭部と尾部は互いに向かって折れ曲がる。その結果、胚の腹側面に接している内胚葉に覆われた構造物である卵黄嚢の一部が、原始的な腸になるためにつまみ出され始める。卵黄嚢は硝子管を介して腸管とつながったままである。通常、この構造は発生過程で退縮するが、退縮しない場合はメッケル憩室として知られる。

胎児の間に、原始的な腸は徐々に3つのセグメントにパターン化される: 前腸中腸後腸である。これらの用語は原始腸のセグメントを指して使われることが多いが、定常的に定腸の領域を表すのにも使われる。

腸の各セグメントはさらに特定され、後の発生において特定の腸および腸に関連した構造を生み出す。結腸を含む、本来の腸から派生した構成要素は、原始的な腸の細胞の膨張や拡張として発生する。これとは対照的に、腸に関連した派生物、つまり原始腸に由来するが、本来の腸の一部ではない構造は、一般に原始腸の外袋として発達する。これらの構造を供給する血管は、発生を通じて一定である。

パート 大人のパート 生じさせる 動脈供給
前腸 食道から十二指腸の最初の2セクションまで 食道、胃、十二指腸(第1および第2部分)、肝臓、胆嚢、膵臓、膵臓上部
(脾臓はセリアック幹から供給されているが、背側腸間膜に由来するため前腸由来ではない)
腹腔幹
中腸 十二指腸下部から横行結腸の最初の3分の2まで 下部十二指腸空腸回腸盲腸虫垂上行結腸横行結腸の最初の3分の2。 上腸間膜動脈の枝である。
後腸 横行結腸の最後の3分の1から肛門管上部まで 横行結腸の最後の3分の1、下行結腸直腸肛門管の上部。 下腸間膜動脈の枝である。

組織学

腸壁の一般的構造
  • 1: 粘膜: 上皮
  • 2: 粘膜: 固有層
  • 3: 粘膜: 粘膜筋
  • 4: 内腔
  • 5: リンパ組織
  • 6: 管外腺管
  • 7: 粘膜内の腺
  • 8: 粘膜下層
  • 9: 粘膜下層の腺
  • 10: マイスナー粘膜下神経叢
  • 11: 静脈
  • 12: 筋肉質: 円形筋
  • 13: 筋肉質: 縦筋
  • 14: セローサ: 関節唇結合組織
  • 15: セローサ: 上皮
  • 16: アウエルバッハ腸神経叢
  • 17: 神経
  • 18: 動脈
  • 19: 腸間膜

消化管は、機能解剖学的な特殊性を反映したいくつかの相違点を持つ、一般的な組織学的形態を持っている。消化管は以下の順序で4つの同心円状の層に分けられる:

粘膜

粘膜は消化管の最内層である。粘膜は内腔、すなわち管内の開放空間を取り囲んでいる。この層は消化された食物(消化液)と直接接触する。粘膜は以下のもので構成されている:

  • 上皮 - 最も内側の層。ほとんどの消化、吸収、分泌プロセスを担う。
  • 固有層 - ほとんどの結合組織と比較して異常に細胞性である。
  • 粘膜筋 - 物質の通過を助け、撹拌と蠕動によって上皮層と内腔の内容物との相互作用を高める平滑筋の薄い層。

粘膜は消化管の各器官において、様々な状態に対応するために高度に専門化されている。最もバリエーションに富んでいるのは上皮である。

粘膜下層

粘膜下層は、太い血管、リンパ管、神経が粘膜と筋層に枝分かれした結合組織の密な不規則な層からなる。筋層の内面には腸神経叢である粘膜下神経叢がある。

筋肉層

筋層は内側の円形層と縦方向の外側の層からなる。円形層は食物が後方に進むのを防ぎ、縦方向層は管を短くする。層は真に縦長でも円形でもなく、むしろ筋肉の層は異なるピッチでらせん状になっている。内側の円形筋層はピッチが急ならせん状で、外側の縦筋層はピッチがかなり浅いらせん状である。外側の筋層は消化管全体を通して類似しているが、例外は胃で、食物の粉砕と混合を助けるために、さらに内側の斜めの筋層がある。胃の外層筋層は、内側斜筋層、中間円筋層、外側縦筋層からなる。

円筋層と縦筋層の間には腸管神経叢がある。これは蠕動運動を制御している。活動はペースメーカー細胞(腸間膜カハール間質細胞)によって開始される。腸は自己完結的な腸神経系により、本質的な蠕動活動(基底電気リズム)を持つ。この速度は残りの自律神経系によって調節することができる。

これらの層の協調的な収縮は蠕動と呼ばれ、食物を消化管内を推進する。消化管内の食物は、口から胃に至るまでボーラス(食物の球)と呼ばれる。胃の後では、食物は部分的に消化され半液体になり、チャイムと呼ばれる。大腸に残った半固形物は糞便と呼ばれる。

アドベンティシアと漿膜

消化管の最外層は数層の結合組織からなる。

消化管の腹腔内部分は漿膜で覆われている。これらには、の大部分、十二指腸の最初の部分、小腸のすべて、盲腸および虫垂横行結腸S状結腸および直腸が含まれる。これらの腸管部分では、腸管とその周囲の組織との間に明確な境界がある。これらの部分には腸間膜がある。

後腹膜部分は外膜で覆われている。それらは周囲の組織に溶け込み、位置が固定されている。例えば、十二指腸の後腹膜部は通常経幽門面を通過する。これには食道、胃の幽門、遠位十二指腸上行結腸下行結腸肛門管が含まれる。また、口腔には不定腔がある。

遺伝子とタンパク質の発現

ヒトの細胞では約20,000のタンパク質コード遺伝子が発現しており、これらの遺伝子の75%は消化器系の異なる部位の少なくとも一つで発現している。これらの遺伝子のうち600以上が消化管の1つ以上の部分でより特異的に発現しており、対応するタンパク質は食物の消化と栄養素の取り込みに関連する機能を有している。このような機能を持つ特異的タンパク質の例としては、壁細胞で発現するペプシノーゲンPGC|リパーゼLIPF、胃粘膜の壁側細胞で発現する胃ATPase ATP4A胃内在因子GIFが挙げられる。防御に関与する胃と十二指腸で発現する特異的なタンパク質には、ムチン6インテレクチン-1などのムチンタンパク質がある。

通過時間

食物が消化管内を通過する時間は、年齢、民族、性別など複数の要因によって異なる。通過時間の測定には、バリウム標識食後のX線撮影、呼気水素分析、放射性標識食後のシンチグラフィ分析、コーンカーネルの単純摂取とスポッティングなど、いくつかの手法が用いられている。内容物の50%が胃から出るのに2.5~3時間かかる。消化の速度は消化される物質によっても異なり、同じ食事でも胃から出る速度は異なる。胃が完全に空っぽになるまでには約4~5時間かかり、結腸を通過するまでには30~50時間かかる。

Immune function

The gastrointestinal tract forms an important part of the immune system.

Immune barrier

The surface area of the digestive tract is estimated to be about 32 square meters, or about half a badminton court. With such a large exposure (more than three times larger than the exposed surface of the skin), these immune components function to prevent pathogens from entering the blood and lymph circulatory systems. Fundamental components of this protection are provided by the intestinal mucosal barrier, which is composed of physical, biochemical, and immune elements elaborated by the intestinal mucosa. Microorganisms also are kept at bay by an extensive immune system comprising the gut-associated lymphoid tissue (GALT)

There are additional factors contributing to protection from pathogen invasion. For example, low pH (ranging from 1 to 4) of the stomach is fatal for many microorganisms that enter it. Similarly, mucus (containing IgA antibodies) neutralizes many pathogenic microorganisms. Other factors in the GI tract contribution to immune function include enzymes secreted in the saliva and bile.

Immune system homeostasis

Beneficial bacteria also can contribute to the homeostasis of the gastrointestinal immune system. For example, Clostridia, one of the most predominant bacterial groups in the GI tract, play an important role in influencing the dynamics of the gut's immune system. It has been demonstrated that the intake of a high fiber diet could be responsible for the induction of T-regulatory cells (Tregs). This is due to the production of short-chain fatty acids during the fermentation of plant-derived nutrients such as butyrate and propionate. Basically, the butyrate induces the differentiation of Treg cells by enhancing histone H3 acetylation in the promoter and conserved non-coding sequence regions of the FOXP3 locus, thus regulating the T cells, resulting in the reduction of the inflammatory response and allergies.

Intestinal microbiota

The large intestine contains multiple types of bacteria that can break down molecules the human body cannot process alone, demonstrating a symbiotic relationship. These bacteria are responsible for gas production at host–pathogen interface, which is released as flatulence. However, the primary function of the large intestine is water absorption from digested material (regulated by the hypothalamus) and the reabsorption of sodium and nutrients.

Beneficial intestinal bacteria compete with potentially harmful bacteria for space and "food", as the intestinal tract has limited resources. A ratio of 80–85% beneficial to 15–20% potentially harmful bacteria is proposed for maintaining homeostasis. An imbalanced ratio results in dysbiosis.

Detoxification and drug metabolism

Enzymes such as CYP3A4, along with the antiporter activities, are also instrumental in the intestine's role of drug metabolism in the detoxification of antigens and xenobiotics.

Other animals

In most vertebrates, including fishes, amphibians, birds, reptiles, and egg-laying mammals, the gastrointestinal tract ends in a cloaca and not an anus. In the cloaca, the urinary system is fused with the genito-anal pore. Therians (all mammals that do not lay eggs, including humans) possess separate anal and uro-genital openings. The females of the subgroup placentalia have even separate urinary and genital openings.

During early development the asymmetric position of the bowels and inner organs is initiated (see also axial twist theory).

Ruminants show many specializations for digesting and fermenting tough plant material, consisting of additional stomach compartments.

Many birds and other animals have a specialised stomach in the digestive tract called a gizzard used for grinding up food.

Another feature found in a range of animals is the crop. In birds this is found as a pouch alongside the esophagus.

In 2020, the oldest known fossil digestive tract, of an extinct wormlike organism in the Cloudinidae was discovered; it lived during the late Ediacaran period about 550 million years ago.

A through-gut (one with both mouth and anus) is thought to have evolved within the nephrozoan clade of Bilateria, after their ancestral ventral orifice (single, as in cnidarians and acoels; re-evolved in nephrozoans like flatworms) stretched antero-posteriorly, before the middle part of the stretch would get narrower and closed fully, leaving an anterior orifice (mouth) and a posterior orifice (anus plus genital opening). A stretched gut without the middle part closed is present in another branch of bilaterians, the extinct proarticulates. This and the amphistomic development (when both mouth and anus develop from the gut stretch in the embryo) present in some nephrozoans (e.g. roundworms) are considered to support this hypothesis.

Clinical significance

Diseases

There are many diseases and conditions that can affect the gastrointestinal system, including infections, inflammation and cancer.

Various pathogens, such as bacteria that cause foodborne illnesses, can induce gastroenteritis which results from inflammation of the stomach and small intestine. Antibiotics to treat such bacterial infections can decrease the microbiome diversity of the gastrointestinal tract, and further enable inflammatory mediators. Gastroenteritis is the most common disease of the GI tract.

Diverticular disease is a condition that is very common in older people in industrialized countries. It usually affects the large intestine but has been known to affect the small intestine as well. Diverticulosis occurs when pouches form on the intestinal wall. Once the pouches become inflamed it is known as diverticulitis.

Inflammatory bowel disease is an inflammatory condition affecting the bowel walls, and includes the subtypes Crohn's disease and ulcerative colitis. While Crohn's can affect the entire gastrointestinal tract, ulcerative colitis is limited to the large intestine. Crohn's disease is widely regarded as an autoimmune disease. Although ulcerative colitis is often treated as though it were an autoimmune disease, there is no consensus that it actually is such.

Functional gastrointestinal disorders the most common of which is irritable bowel syndrome. Functional constipation and chronic functional abdominal pain are other functional disorders of the intestine that have physiological causes but do not have identifiable structural, chemical, or infectious pathologies.

Symptoms

Several symptoms can indicate problems with the gastrointestinal tract, including:

Treatment

Gastrointestinal surgery can often be performed in the outpatient setting. In the United States in 2012, operations on the digestive system accounted for 3 of the 25 most common ambulatory surgery procedures and constituted 9.1 percent of all outpatient ambulatory surgeries.

画像診断

消化管を画像化するさまざまな方法には、上部シリーズ下部シリーズがある:

その他の関連疾患

  • コレラ
  • 腸重積嚢腫
  • ジアルジア症
  • 膵炎
  • 消化性潰瘍症
  • 黄熱病
  • ヘリコバクター・ピロリグラム陰性のらせん菌である。世界人口の半数以上が感染しており、主に小児期に感染する。胃腸系、主に胃に定着する。この細菌はヒトの胃の微小環境に特異的な生存条件を持っている:カプノフィルミクロエアロフィルの両方である。ヘリコバクターはまた、胃の上皮ライニングとその周辺の胃粘膜層に対する向性を示す。この細菌が胃に定着すると、胃炎として知られる中等度から重度の炎症に至る強固な免疫反応が引き起こされる。感染の徴候や症状は、胃炎、灼熱性の腹痛、体重減少、食欲不振、腹部膨満感、げっぷ、吐き気、血の混じった嘔吐物、黒いタール状の便である。感染は様々な方法で発見することができる: 消化管X線検査、内視鏡検査、抗ヘリコバクター抗体の血液検査、便検査、ウレアーゼ呼気検査(細菌の副産物である)などがある。十分に早く発見できれば、3種類のプロトンポンプ阻害薬と2種類の抗生物質で治療でき、約1週間で治癒する。十分に早く発見できなかった場合は、手術が必要になることもある。
  • 腸管偽閉塞は、消化器系の奇形によって引き起こされる症候群であり、腸を押し出し、同化する能力の重度の障害を特徴とする。症状には、日常的な腹痛および胃痛、吐き気、激しい膨満感、嘔吐、胸やけ、嚥下障害、下痢、便秘、脱水および栄養不良が含まれる。腸閉塞の治療法はない。イレウスや腸捻転のような生命を脅かす合併症、腸内細菌の過剰増殖につながる腸のうっ滞、腸の患部または死部の切除を管理するさまざまな種類の手術および治療が必要となる。多くの患者は非経口栄養を必要とする。
  • イレウスは腸閉塞である。
  • セリアック病は一般的な吸収不良の一種であり、北ヨーロッパ系の人々の最大1%が罹患している。グルテンタンパク質の消化によって、腸の細胞で自己免疫反応が引き起こされる。小麦、大麦、ライ麦に含まれるタンパク質を摂取すると、小腸の絨毛が萎縮する。グルテンフリー食でこれらの食品を生涯避けることが唯一の治療法である。
  • エンテロウイルスは、その感染経路が腸を通過する(entericは腸を意味する)ことから命名されたが、その症状は主に腸と関連しているわけではない。
  • 子宮内膜症は腸に影響を及ぼすことがあり、IBSと似た症状を示す。
  • 腸捻転(あるいは同様に腸絞扼)は比較的まれな事象である(通常、腸の大手術の後に発症する)。しかし、正しく診断するのは難しく、放置すると腸梗塞を引き起こし死に至ることもある。(歌手のモーリス・ギブはこれが原因で死亡したとされている)。
  • 結腸の血管異形成
  • 便秘
  • 下痢
  • ヒルシュスプルング病(aganglionosis)。
  • 腸重積症(Intussusception)*
  • ポリープ大腸ポリープも参照)
  • 偽膜性大腸炎
  • 毒性巨大結腸は通常潰瘍性大腸炎の合併症である

動物の腸の用途

人間以外の動物の腸はさまざまな方法で利用されている。 の供給源となる家畜の各種からは、乳を与えたcalves/jaの腸から対応するレンネットが得られる。 子牛の腸は食用にされ、豚の腸はソーセージのケーシングとして使われる。子牛の腸は子牛腸アルカリホスファターゼ(CIP)を供給し、金平糖の皮を作るのに使われる。 その他の用途:

  • 音楽家によるストリングスの使用はエジプト第3王朝まで遡ることができる。近年ではラムのガットで弦が作られていた。近代に入り、音楽家はナイロンスチールなどの合成素材の弦を使用する傾向にある。しかし、一部の楽器奏者は、古い音質を呼び起こすために、いまだにガット弦を使用している。このような弦は一般に「キャットガット」弦と呼ばれたが、がガット弦の材料として使われたことはない。
  • シープガットはテニスなどのラケットに使われる天然ガットストリングの元祖である。 今日では合成弦の方がはるかに一般的だが、現在では最高のガット弦はガットで作られている。
  • ガット・コードはスネア・ドラムの特徴であるブンブンという音を出すスネア用の弦にも使われてきた。現代のスネアドラムはほとんどガット・コードではなく金属線を使用しているが、北アフリカベンディルフレーム・ドラムは未だにこの目的のためにガットを使用している。
  • "天然"ソーセージの外皮、またはケーシングは動物の腸、特に豚、牛、羊の腸で作られる。
  • ココレッツィガルドバキアトルシーネロの包装は羊(またはヤギ)の腸でできている。
  • ハギスは伝統的に羊の胃袋で茹でて食べる。
  • の腸をよく洗ったチリリングという食べ物がある。
  • 動物の腸はロングケースクロックのコードラインやブラケットクロックフュジームーブメントに使われていたが、金属線に取って代わられることもある。
  • 西暦1640年の最古のコンドームは動物の腸から作られていた。

こちらも参照

外部リンク

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