Ihmisen ruoansulatus
Ihmisen ruoansulatus on järjestelmä, joka muuttaa syödyn ravinnon elimistölle käyttökelpoiseen muotoon. Ensin ravintoa pilkkovat suussa kieli ja hampaat. Sylkirauhaset erittävät mukaan sylkeä. Ruoka jatkaa matkaa nieluun ja ruokatorveen ja edelleen mahaan. Täältä ravinto etenee ohutsuoleen, jossa suurin osa ravinnosta imeytyy ohutsuolen seinämän läpi. Imeytymätön aines kertyy paksusuoleen, jossa vielä osa aineista imeytyy elimistöön. Loppu poistuu peräsuolesta lopulta peräaukon kautta ulosteena. Tutkimuksessa terveillä, länsimaista ruokavaliota noudattavilla, liikkuvilla aikuisilla ravinnon kokonaisenergiasta on havaittu imeytyvän noin 90%.
Ruoansulatuksen kannalta merkittäviä elimiä ovat maksa ja haima. Haima erittää suurimman osan ruoansulatusentsyymeistä. Maksa säätelee veren sokeri- ja aminohappopitoisuuksia, varastoi monia aineita sekä valmistaa ravinnosta muun muassa rasvoja ja glukoosia.
Ruoansulatuskanavassa ravinto ja sen mukana tulleet mikrobit ja muut aineet joutuvat vaihteleviin ympäristöihin. Suu on lähes neutraali ympäristö, maha taas hyvin hapan ja osa suolesta lievän emäksinen. Aineet kohtaavat monia ruoansulatusentsyymeitä, jotka hajottavat suolessa kulkevat aineet elimistön käyttöön sopiviksi aineiksi.
Ruoansulatuskanavan seinämä koostuu neljästä osasta. Sisimmäinen osa on vahvasti poimuttunut limakalvo. Limakalvo on poimuttunut ohutsuolen alueella nukkalisäkkeiksi. Limakalvon jälkeen seuraa tukikerros. Siinä on paljon verisuonia, imukeräsiä ja hermoja. Kolmas kerros on lihaskerros. Lihaskerroksessa on pitkittäisesti ja rengasmaisesti ryhmittyneitä lihaksia. Nämä lihaksen huolehtivat ruoansulatuskanavan liikkeistä ja ravinnon työntämisestä eteenpäin. Uloin kerros on sidekudoksesta koostuva ulkokerros. Ulkokerros on kiinnittynyt suolen alueella suoliliepeeseen, jonka ansiosta suoli liittyy vatsaontelon seinämään.
Lihakset toteuttavat suolessa ruoansulatuksen kannalta välttämättömiä liikkeitä. Noin kymmenen kertaa minuutissa suoli supistelee paikallaan, mikä sekoittaa ruokamassaa. Suolen matamisliike sen sijaan on etenevä supistusaalto, joka vie ruokamassaa eteenpäin. Etenemisnopeus on tavallisesti muutamia senttimetrejä minuutissa. Ruokailun jälkeen alkaa kuitenkin voimakkaampi etenemisaalto, joka vie imeytymättömän ravinnon aina paksusuolen loppuun asti ja aiheuttaa lopulta ulostamisrefleksin.
Ruoansulatuskanavaa ohjaavat yhdessä hormonit ja autonominen hermosto. Autonominen hermosto on tahdosta riippumaton ja se säätelee muun muassa ruoansulatusnesteitä tuottavia sisäelimiä. Stressi voi kuitenkin heikentää ruoansulatusta edistäviä tapahtumia, joten ruoansulatus toimii parhaiten, kun elimistö ei ole rasituksessa.
Suolen sisäpinnalla on paikoittain hormoneja erittäviä soluja, jotka reagoivat ravintoaineisiin. Solut erittävät hormoneita, jotka vereen vapauduttuaan säätelevät hermoston, mahan, suolen, haiman ja sappirakon toimintaa. Tämä varmistaa, että ruoansulatuskanavaan erittyy tarvittava määrä entsyymeitä. Hormoneita erittävän toiminnan voi laukaista jo ruoan näkeminen tai jopa haistaminen.
Ruoansulatuskanavassa kulkee jatkuvasti suuria määriä nesteitä, joista suurimman osan erittää elimistö itse. Vuorokaudessa kanavassa kulkee nesteitä noin 9–12 litraa. Ne imeytyvät lähes kokonaan takaisin elimistöön. Ruoansulatuskanavan erittämiin nesteisiin kuuluvat muun muassa sylki, mahaneste, haimaneste, sappi ja suolineste. Nestetasapainon kannalta on tärkeää, että nesteitä imeytyy tarpeeksi takaisin elimistöön. Siksi ripuli voi jossain tapauksissa olla jopa hengenvaarallinen.
Ihmisen ruoansulatus alkaa jo suusta. Siellä kieli ohjaa ruoan hienonnusta ja toimii makuelimenä. Myös hampaat hienontavat ruokaa. Aikuisella hampaita on 32 kappaletta. Hampaiden pinnalla on ihmisen elimistön kovinta aineitta, kiillettä. Kiilteen kuiva-aine koostuu 97-prosenttisesti kalsiumsuoloista. Hampaiden pinnalla on bakteereja, jotka saavat energiansa ihmisen ravinnosta. Bakteereista tunnetuin on "Streptococcus mutans", joka aiheuttaa kariesta. Suussa erittyy myös sylkeä, noin puolitoista litraa vuorokaudessa. Sylki koostuu pääasiassa vedestä ja limasta ja helpottaa nielemistä. Syljessä on myös kasvutekijöitä, jotka nopeuttavat ruoansulatuskanavan solujen uusiutumista. Jos ruokaa pureksii jonkin aikaa ennen nielemistä, alkavat ruoan hiilihydraatit hajota jo syljen vaikutuksesta. Tällöin syljen sisältämä amylaasi hajottaa tärkkelystä maltoosiksi, mikä tuo suuhun makean maun.
Suun jälkeen ravinto menee nopeasti nielun ja ruokatorven kautta vatsaan. Mahalaukun tehtäviä ovat ruoan varastointi sekä pilkkominen ohueksi velliksi. Mahalaukkuun tullutta ruokaa ei välittömästi siirretä suoleen, vaan ruoka viivähtää hetken mahalaukussa ennen kuin se kuljetetaan pohjukaissuoleen sopivina annoksina. Näin suolisto saa käsiteltäväkseen sopivan määrän ravintoa kerrallaan. Mahalaukussa ruoka vaivataan hienojakoiseksi, jotta se on sopivan kiinteää suolta varten. Sen ohella mahalaukun limakalvo erittää erittäin hapanta mahanestettä, joka sekoittuu ruokaan. Mahaneste sisältää muun muassa suolahappoa ja proteiineja pilkkovaa pepsiiniä. Mahanesteen happamuus on tärkeää, sillä pepsiini toimii vain happamassa ympäristössä. Mahanesteen happamuuden vuoksi mahalaukkua suojaa pintasoluista erittyvä emäksinen erite. Mahassa valmistetaan myös paikallisia hormoneja, joita kutsutaan prostaglandiineiksi. Prostaglandiinit edesauttavat liman muodostumista ja vähentävät suolahapon eritystä eli ne suojaavat limakalvoa suolahapolta ja pepsiiniltä.
Ohutsuoli jaetaan kolmeen osaan: ensimmäinen on pohjukaissuoli, toinen tyhjäsuoli ja kolmas sykkyräsuoli. Maksa ja haima erittävät ruoansulatusnesteensä pohjukaissuoleen. Haiman erittämiin aineisiin kuuluvat useat ruoansulatusentsyymit ja emäksinen liuos, joka neutraloi mahalaukusta saapuvan happaman ruokasulan. Maksa taas käsittelee kaiken ruoansulatuskanavan läpi imeytyvän ravinnon. Se valmistaa, varastoi ja hajottaa suuren määrän eri aineita. Ohutsuoli erittää itse noin litran vuorokaudessa suolinestettä, mikä on kuitenkin vain pieni osa siitä noin yhdeksästä litrasta nesteitä, joka kulkee ohutsuolessa vuorokaudessa.
Ohutsuolessa ravintoa hajottavat monet eri entsyymit. Hiilihydraatteja pilkkovat haiman erittämä amylaasi ja ohutsuolen seinämän entsyymit, joista tunnetuimpia ovat maltaasi, sakkaraasi ja laktaasi. Rasvoja hajottaa haiman lipaasi, proteiineja trypsiini ja peptidejä ohutsuolen peptidaasit.
Ohutsuolen seinämä on hyvin läpäisevää, minkä ansiosta aineet pääsevät kulkeutumaan sen läpi helposti. Ohutsuolen sisäpuoli on osmoottisesti samanväkevyinen kuin ruumiin muut nesteet, minkä takia suolat ja vesi voivat liikkua vapaasti vereen ja takaisin. Imeytymisen kannalta tärkeää on ohutsuolen suuri pinta-ala, kaikki ulokkeet mukaan laskettuna ohutsuolen pinta-ala on noin 200 neliömetriä. Pinta-alaa kasvattaa ohutsuolen suuri poimuttuminen ja nukkalisäkkeet. Suurin osa ruoansulatuskanavan nesteistä imeytyy takaisin juuri ohutsuolessa. Ohutsuolen seinämän pitää uusiutua nopeasti, koska se myös kuluu nopeasti.
Paksusuoleen menevät ne nesteet, jotka eivät olet imeytyneet ohutsuolesta. Keskimäärin paksusuoleen jatkaa vain puolitoista litraa nesteitä. Paksusuolessa ei ole nukkalisäkkeitä, mutta näitä korvaamassa on runsaasti limaa erittäviä soluja. Paksusuolen läpi imeytyy pääasiassa vettä ja erilaisia suoloja. Paksusuolessa on merkittävästi symbionttibakteereja. Bakteerit pilkkovat suolesta myös muuten sulamatta jääneitä kuituja, kuten selluloosaa. Sulamatonta ainetta joutuu tavallisesti paksusuoleen vain vähän yli 100 grammaa päivässä, mutta runsaasti viljatuotteita käyttävillä lukema voi olla jopa yli 900 grammaa. Syömisen jälkeen kestää noin kahdeksan tuntia ennen kuin lähes kaikki imeytymätön aine on paksusuolessa. Paksusuolesta imeytymätön aines etenee peräsuoleen ja tulee sieltä ulos ulosteena.
Pommikalorimetriä hyödyntävässä tutkimuksessa terveiden ja liikkuvien, länsieurooppalaista ruokavaliota noudattavien aikuisten nauttimasta ravinnosta havaittiin imeytyvän keskimäärin 89,4 %. Energiaravintoaineista rasvan havaittiin imeytyvän 92.5-prosenttisesti, proteiinin 86,9-prosenttisesti ja hiilihydraattien 87.3-prosenttisesti. Tutkimuksessa verrattiin nautitun ravinnon energiaa ja energiaravintoaineita ulosteesta havaittuihin energia- ja ravintoainearvoihin.
Hiilihydraatit antavat elimistölle sen tarvitsemaa energiaa. Niiden pilkkoutuminen alkaa jo suussa ja jatkuu aina pohjukais-, tyhjä- ja -sykkyräsuolessakin. Niitä pilkkovat mm. amylaasit.
Rasvoja käytetään energiantuotantoon sekä solukalvojen ja steroidien rakentamiseen. Rasvat hajoavat pohjukaissuolessa glyseroliksi ja rasvahapoiksi. Niitä pilkkovat mm. lipaasit.
Proteiinit hajoavat aminohapoiksi mahalaukussa, pohjukaissuolessa ja sykkyräsuolessa. Veri kuljettaa aminohapot elimistön omien proteiinien rakennusaineiksi. Niitä pilkkovat mm. pepsiini- ja trypsiinientsyymit.
Vitamiinit menevät useiden eri entsyymien toiminnan ylläpitoon.
Kivennäisaineita tarvitaan kudosten rakentamiseen ja elintoimintoihin. Hivenaineet ovat niitä kivennäisaineita, joita tarvitaan hyvin vähän.
Vesi on elimistön keskeinen elementti. Se toimii muun muassa liuottimena ja osallistuu lukuisiin aineenvaihduntareaktioihin.
Kuitua saa vihanneksista ja viljatuotteista. Bakteerit hajottavat hieman selluloosaa ihmisen energiankulutukseen, mutta suurin osa kuidusta ei hajoa. Kuitu sen sijaan edistää suolen toimintaa.
Ruoansulatukseen voi tulla myös häiriöitä. Tunnetuin ruoansulatukseen liittyvä häiriö on mahahaava. Sen aiheuttaa yleensä bakteeri-infektio, mutta myös tupakoinnilla, suolalla ja stressillä voi olla vaikutus mahahaavan synnyssä. Muita mahalaukussa esiintyviä ongelmia ovat mahalaukun umpi ja mahasyöpä. Tavallisin ohutsuolen sairaus on pohjukaissuolihaava, joka on haavauma pohjukaissuolen limakalvostossa. Ohutsuoleen voi ilmestyä myös erilaisia tulehdussairauksia. Paksusuoleen liittyviä sairauksia ovat paksusuolen tukos, syöpä, polyypit ja umpipussit, erilaiset tulehdus- ja tartuntataudit ja megacolon eli laajentunut paksusuoli. Suutauteja ovat hampaisiin liittyvät tulehdukset, kuten ientulehdus ja muun muassa suusyöpä.