การย่อยอาหาร

การย่อยอาหาร () เป็นการสลายโมเลกุลอาหารที่ไม่ละลายน้ำขนาดใหญ่เป็นโมเลกุลอาหารละลายน้ำขนาดเล็กเพื่อให้สามารถถูกดูดซึมเข้าสู่น้ำเลือดได้ ในสิ่งมีชีวิตบางชนิด สสารขนาดเล็กกว่าเหล่านี้ถูกดูดซึมผ่านลำไส้เล็กเข้าสู่กระแสเลือด การย่อยอาหารเป็นแคแทบอลิซึมรูปแบบหนึ่งซึ่งแบ่งวิธีการสลายอาหารออกได้เป็นสองวิธี คือ การย่อยอาหารเชิงกลและการย่อยอาหารเชิงเคมี คำว่า การย่อยอาหารเชิงกล หมายถึง การสลายเชิงกายภาพของชิ้นอาหารขนาดใหญ่เป็นชิ้นเล็ก ๆ ซึ่งทำให้เอ็นไซม์ย่อยอาหารเข้าถึงได้ต่อไป ในการย่อยอาหารเชิงเคมี เอ็นไซม์จะสลายอาหารเป็นโมเลกุลขนาดเล็กซึ่งร่างกายสามารถนำไปใช้ได้

ในระบบย่อยอาหารของมนุษย์ อาหารเข้าสู่ปากและการย่อยอาหารเชิงกลเริ่มต้นด้วยการเคี้ยว ซึ่งเป็นการย่อยอาหารเชิงกลรูปแบบหนึ่ง และการสัมผัสทำให้เปียกของน้ำลาย น้ำลายซึ่งเป็นของเหลวที่หลั่งจากต่อมน้ำลาย มีเอ็นไซม์อะไมเลสของน้ำลาย ซึ่งเป็นเอ็นไซม์ที่เริ่มการย่อยแป้งในอาหาร น้ำลายยังมีเมือกที่หล่อลื่นอาหาร และไฮโดรเจนคาร์บอเนตซึ่งทำให้ภาวะ pH เหมาะสม (ด่าง) สำหรับการทำงานของอะไมเลส หลังการเคี้ยวและการย่อยแป้งดำเนินไป อาหารจะอยู่ในรูปของก้อนแขวนลอยขนาดเล็กทรงกลม เรียก โบลัส (bolus) จากนั้นจะเคลื่อนลงตามหลอดอาหารเข้าสู่กระเพาะอาหารด้วยการทำงานของการบีบรูด (peristalsis) น้ำย่อยกระเพาะอาหารในกระเพาะอาหารเริ่มการย่อยโปรตีน น้ำย่อยกระเพาะอาหารประกอบด้วยกรดไฮโดรคลอริกและเพพซินเป็นหลัก เนื่องจากสารเคมีสองตัวนี้อาจสร้างความเสียหายต่อผนังกระเพาะอาหารได้ กระเพาะอาหารจึงมีการหลั่งเมือก ทำให้เกิดชั้นซึ่งทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันฤทธิ์กัดกร่อนของสารเคมีทั้งสอง ขณะเดียวกับที่เกิดการย่อยโปรตีน เกิดการคลุกเคล้าเชิงกลโดยการบีบรูด ซึ่งเป็นระลอกการบีบตัวของกล้ามเนื้อที่เคลื่อนตามผนังกระเพาะอาหาร ทำให้ก้อนอาหารคลุกเคล้ากับเอ็นไซม์ย่อยเพิ่ม

หลังเวลาผ่านไประยะหนึ่ง ของเหลวหนาที่เกิดขึ้นเรียก ไคม์ (chyme) เมื่อลิ้นหูรูดกระเพาะส่วนปลายเปิด ไคม์เข้าสู่ลำไส้เล็กส่วนต้น (duodenum) ซึ่งมีการคลุกเคล้ากับเอ็นไซม์ย่อยจากตับอ่อนและน้ำดีจากตับ และผ่านสู่ลำไส้เล็ก ซึ่งการย่อยอาหารเกิดขึ้นต่อ เมื่อไคม์ถูกย่อยอย่างสมบูรณ์แล้ว จะถูกดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือด การดูดซึมสารอาหาร 95% เกิดในลำไส้เล็ก น้ำและแร่ธาตุถูกดูดซึมกลับเข้าสู่เลือดในลำไส้ใหญ่ ซึ่งมี pH เป็นกรดเล็กน้อยประมาณ 5.6 ~ 6.9 วิตามินบางตัว เช่น ไบโอตินและวิตามินเค ซึ่งผลิตจากแบคทีเรียในลำไส้ใหญ่ก็ถูกดูดซึมเข้าสู่เลือดในลำไส้ใหญ่เช่นกัน ส่วนของเสียถูกำจัดออกจากไส้ตรงระหว่างการถ่ายอุจจาระ

ทางเดินอาหารของมนุษย์ยาวประมาณ 9 เมตร สรีรวิทยาการย่อยอาหารแตกต่างกันไปในแต่ละคนและขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่นอย่างลักษณะของอาหารและขนาดของมื้ออาหาร และกระบวนการย่อยอาหารปกติใช้เวลาระหว่าง 24 ถึง 72 ชั่วโมง

ระยะของการย่อยอาหารแบ่งเป็นระยะหัว (cephalic phase) ระยะกระเพาะอาหาร (gastric phas) คิดถึงและได้กลิ่นอาหาร ซึ่งกระตุ้นเปลือกสมอง (cerebral cortex) สิ่งเร้ารสและกลิ่นถูกส่งไปไฮโปทาลามัส (hypothalamus) และก้านสมองส่วนท้าย (medulla oblongata) จากนั้นจะถูกส่งผ่านประสาทเวกัส (vagus nerve) และหลั่งอะเซทิลโคลีน (acetylcholine) การหลั่งของกระเพาะอาหารในระยะนี้เพิ่มขึ้นถึง 40% ของอัตราสูงสุด ความเป็นกรดในกระเพาะอาหารไม่ถูกบัฟเฟอร์ (buffer) ด้วยอาหาร ณ จุดนี้ ฉะนั้นจึงกระทำเพื่อยับยั้งกัมมันตภาพของผนัง (หลั่งกรด) และเซลล์จี (หลั่งแกสตริน) ผ่านการหลั่งโซมาโตสแตติน (somatostatin) ของเซลล์ดี ระยะกระเพาะอาหารกินเวลา 3 ถึง 4 ชั่วโมง ระยะนี้ถูกกระตุ้นโดยการยืดของกระเพาะอาหาร การมีอาหารในกระเพาะอาหารและการลด pH การยืดกระตุ้นรีเฟล็กซ์ยาวและไมเอนเทอริก (myenteric) ซึ่งกระตุ้นการหลั่งอะเซทิลโคลีน ทำให้กระตุ้นการหลั่งน้ำย่อยกระเพาะอาหารเพิ่ม เมื่อโปรตีนเข้าสู่กระเพาะอาหาร จะถูกจับกับไอออนไฮโดรเจนซึ่งเพิ่ม pH ของกระเพาะอาหาร การยับยั้งแกสตริน (gastrin) และการหลั่งกรดกระเพาะอาหารถูกยกเลิก กระตุ้นให้เซลล์จีหลั่งแกสตรินซึ่งจะกระตุ้นเซลล์ผนังให้หลั่งกรดกระเพาะอาหาร กรดกระเพาะอาหารเป็นกรดไฮโดรคลอริกประมาณ 0.5% ซึ่งลด pH เหลือค่าที่ต้องการ 1-3 การหลั่งกรดยังถูกกระตุ้นจากอะเซทิลโคลีนและฮิสตามีน (histamine) ระยะลำไส้แบ่งเป็นสองส่วน การกระตุ้นและการยับยั้ง อาหารที่ย่อยแล้วบางส่วนจะเข้าสู่ลำไส้เล็กส่วนต้น (duodenum) ทำให้มีการหลั่งแกสตรินของลำไส้ รีเฟล็กซ์ลำไส้กระเพาะอาหารยับยั้งนิวเคลียสเวกัส กระตุ้นใยซิมพาเทติกทำให้หูรูดกระเพาะอาหารส่วนปลาย (pyloric sphincter) แน่นขึ้นเพื่อยับยั้งมิให้อาหารเข้ามาเพิ่ม และยับยั้งรีเฟล็กซ์เฉพาะที่

การย่อยอาหารเริ่มในปากด้วยการหลั่งน้ำลายและเอ็นไซม์ย่อย อาหารจะถูกเปลี่ยนเป็นโบลัส (bolus) โดยการเคี้ยวและกลืนเข้าสู่หลอดอาหารซึ่งเข้าสู่กระเพาะอาหารผ่านฤทธิ์การบีบรูด (peristalsis) น้ำย่อยกระเพาะอาหารมีกรดไฮโดรคลอริกและเพพซินซึ่งจะเป็นอันตรายต่อผนังกระเพาะอาหารจึงมีการหลั่งเมือกเพื่อป้องกัน ในกระเพาะอาหาร การหลั่งเอ็นไซม์เพิ่มจะสลายอาหารให้เล็กลงร่วมกับการทำงานปั่นของกระเพาะอาหาร อาหารที่ย่อยแล้วบางส่วนนี้เข้าสู่ลำไส้เล็กส่วนต้นเป็นไคม์ (chyme) ซึ่งเป็นกึ่งของเหลวหนา การย่อยอาหารส่วนใหญ่เกิดในในลำไส้เล็กและมีการช่วยจากการหลั่งน้ำดี น้ำย่อยตับอ่อนและน้ำย่อยลำไส้ ผนังลำไส้มีวิลไล (villi) และเซลล์เนื้อเยื่อบุผิวปกคลุมด้วยไมโครวิลไลเพื่อเพิ่มการดูดซึมสารอาหารโดยการเพิ่มพื้นที่ผิวของลำไส้

ในลำไส้ใหญ่ การผ่านของอาหารช้าลงเพื่อทำให้เกิดการหมักของแบคทีเรียประจำถิ่นลำไส้ ที่นี่มีการดูดซึมน้ำและเก็บกักของเสียเป็นอุจจาระซึ่งจะถูกนำออกโดยการถ่ายอุจจาระผ่านช่องทวารหนักและทวารหนัก