2.3. Аппарат внешнего пищеварения

Первый и основной этап обмена пластическими, энергетическими веществами и водой между внешней средой и внутренней средой организма (кровь) происходит в аппарате внешнего пищеварения, который можно рассматривать как самостоятельную биологическую систему (уровень – «система органов») вследствие того, что он отвечает всем требованиям, которые предъявляются к понятию «система».

В то же время аппарат внешнего пищеварения является частью более сложной суперсистемы «обеспечения организма пластическими, энергетическими веществами и водой», которая включает в себя системы всех уровней организации («сквозная», «чрезиерархическая» система) и может, вероятно, рассматриваться как типичная «функциональная система» (по Анохину П.К., 1968, 1975). Это класс наиболее сложных систем с позиций их морфологического описания и функционального анализа. Она последовательно (см. схему) включает в себя следующие основные («рабочие») элементы:

1. аппарат внешнего пищеварения;

2. сердечно-сосудистую систему (транспорт веществ и воды);

3. интерстициальный сектор органов;

4. внутреннюю среду клеток и субклеточных структур, где, в конечном итоге, и осуществляются все трофические и пластические процессы.

Эти четыре группы элементов отражают последовательность прохождения различных веществ и воды по коммуникационным системам организма к клеткам рабочих органов и в обратном направлении - продуктов метаболизма. Сама же суперсистема включает в себя еще нервную систему, эндокринные органы (элементы «регуляции»), сердечно-сосудистую систему (обеспечение пластическими, энергетическими веществами, выведение продуктов метаболизма из рабочих органов) и конечные отделы пищеварительного тракта (выведение экскретов) как элементы «обеспечения».

В то же время, ведущим специфическим фактором внешней среды для аппарата внешнего пищеварения будет являться характер и свойства потребляемой пищи. Комплекс избирательно вовлеченных элементов этой системы представлен структурами пищеварительного тракта, сердечно-сосудистой, нервной систем и др., а конечным полезным результатом является эффективность ее функционирования по обеспечению организма пластическими, энергетическими веществами и водой.

Ротовая полость, представляя собой отдел и начальную часть этого аппарата, первая взаимодействует с фактором внешней среды и поэтому первая приступает к доведению свойств пищи до характеристик, аналогичных параметрам внутренней среды организма (кровь). Этим она подготавливает эффективное всасывание продуктов ее переваривания в тонком кишечнике. Следовательно, системообразующим фактором (для аппарата внешнего пищеварения) будет являться доведение свойств пищевой массы до характеристик (молекулы, атомы), аналогичных параметрам внутренней среды организма (кровь), и их эффективное всасывание.

Таким образом, ведущим и специфическим фактором внешней среды, определяющим особенности строения не только структур ротовой полости, но и всех остальных компонентов и звеньев функциональной системы обеспечения организма пластическими, энергетическими веществами и водой, являются характер и свойства поступающей в ротовую полость пищи. Взаимоприспособление (в процессе взаимосодействия) структур пищеварительного тракта и свойств потребляемой пищи позволяет не только достигать полноценную утилизацию потребляемой пищевой массы, но и вызывает адекватные приспособительные изменения и со стороны структур органов аппарата внешнего пищеварения.

Остальные факторы внешней среды (биологической, экологической, социальной и др. природы), неспецифичные для структур ротовой полости, всего аппарата внешнего пищеварения, воздействуют на организм человека и через другие его подсистемы и могут вызывать глубокие адаптационные изменения его структур (обратимого и необратимого характера), включая перестройки в структурных элементах пищеварительного тракта.

Результатом вышеизложенного является то, что ротовая полость, представляя собой начальный отдел пищеварительного тракта - аппарата внешнего пищеварения (как подсистема обеспечения организма пластическими, энергетическими веществами и водой), первая контактирует с пищей как фактором внешней среды. Следовательно, особенности строения ее морфологических конструкций в наибольшей степени будут определяться и зависеть от взаимодействия с природными свойствами последней.

Рис. 7. Свойства пищи.

Вследствие этого, в характеристике пищи (как фактора внешней среды) можно выделить несколько групп ее основных специфических и неспецифических свойств, взаимодействие с которыми и вызывает формирование определенных структур - подсистем (элементов) физической, химической, биологической и информационной (периферический отдел вкусового и другие анализаторы) обработки пищи:

При анализе формообразовательных процессов в структурах пищеварительного тракта на первый план выступает взаимодействие его структур с физическими свойствами потребляемой пищи, которое и приводит, в первую очередь, к формированию органов зубочелюстной системы и мышечной оболочки остальных отделов пищеварительной трубки.

Следовательно, подсистема физической обработки пищи, состоит из совокупности различных взаимосодействующих на получение конечного полезного результата (тщательная механическая обработка пищи в ротовой полости, формирование пищевого комка, проведение пищевой массы по пищеварительному тракту, выведение экскретов во внешнюю среду) элементов (органов), которые в процессе взаимодействия будут специализироваться и подразделяться на три основные группы:

1. «рабочие» элементы - зубочелюстная система, височно-нижнечелюстной сустав, жевательные мышцы, мышечная оболочка различных отделов пищеварительного тракта;

2. элементы «обеспечения» - губы, щеки, язык, слюнные железы, твердое, мягкое небо и т.д., кровеносные и лимфатические сосуды;

3. элементы «регуляции» - чувствительные, двигательные и вегетативные нервы, их ветви, центры в спинном и головном мозге.

Каждый из этих элементов, в свою очередь, будет являться самостоятельной биологической системой органного уровня организации.

Наряду с «рабочими» элементами немаловажную роль при механической обработке пищи в ротовой полости играют (как вспомогательный аппарат) и другие органы ротовой полости (губы, щеки, язык и т.д.), обеспечивающие захват, удерживание пищи, участие в ее механической обработке, формировании пищевого комка, частично в акте глотания, участие в голосообразовании и артикуляции.

Движения нижней челюсти происходят в результате довольно сложного функционального взаимодействия жевательных мышц, височно-нижнечелюстного сустава, топографо-анатомического строения зубных рядов (сформированы с учетом особенностей их строения в возрастном аспекте), которые координируются и контролируются нервной системой и обеспечиваются сердечно-сосудистой и другими системами.

Рефлекторные движения нижней челюсти в процессе механической обработки пищи определяются и регулируются нервно-мышечным аппаратом, с учетом межбугорковых контактов зубов-антагонистов, что в норме обеспечивает стабильное вертикальное и дистальное взаимоотношение и взаимодействие нижней челюсти с верхней.

Подсистема химической обработки пищи в аппарате внешнего пищеварения включает в себя функционирование слизистой оболочки и пищеварительного тракта и большой группы желез: слюнные железы, печень, поджелудочная железа. Первая в основном разделяет внешнюю и внутреннюю среду организма, являясь пространственной контактно-разграничительной структурой. Железы пищеварительного тракта вырабатывают в ответ на воздействие химических и физических свойств пищи различные секреты.

Так, слизь обеспечивает защиту самой слизистой оболочки от непосредственного повреждающего воздействия факторов внешней среды и от агрессивных свойств ферментов пищеварительных соков. Серозный секрет не только обеспечивает увлажнение (участие в физической обработке пищи) поступающей в ротовую полость и пищеварительный тракт пищевой массы, нейтрализацию ее pH, но и принимает участие в переваривания пищевых продуктов (ротовая полость - преимущественно углеводов, желудок – белков, двенадцатиперстная кишка – жиров) с использованием ферментов, вырабатываемых слюнными железами, печенью, поджелудочной железой и железами слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки.

Подсистема биологической обработки пищи. Действие на структуры аппарата внешнего пищеварения биологических компонентов пищи и воздуха инициирует в ее слизистой оболочке формирование специфических структур и неспецифических механизмов биологической защиты, которые обеспечивают не только местные реакции, но и защиту всего организма от бактериального и вирусного заражения путем: а) образования и функционирования структур из лимфоидной (миндалины, червеобразный отросток, лимфоидные фолликулы) ткани; б) использование ферментативной активности и чередования pH пищеварительных соков в желудочно-кишечном тракте (ротовая полость – щелочная среда, желудок – кислая, двенадцатиперстная кишка – щелочная, толстый кишечник – нейтральная и кислая) и других компонентов подсистемы биологической обработки пищи.

Подсистема информационной обработки свойств пищи осуществляется структурами вегетативной и соматической нервной системы, которые обеспечивают не только получение информации из внешней среды о ее свойствах (вкусовой, зрительный, обонятельный анализаторы, тактильная, температурная, интерорецепция и др.), но и обработку этой информации, принятие управленческих решений и регуляцию ответных реакций рабочих элементов и элементов обеспечения (моторика, секреция, трофика и др.) в процессе переваривания поступающей пищи. Наиболее обширное рецепторное поле сконцентрировано и выражено в языке, вероятно, вследствие его прямого и интенсивного контакта с пищей как с фактором внешней среды.

Таким образом, воздействие всей совокупности физических, химических, биологических и информационных свойств пищи вызывает формирование в структурах пищеварительной трубки не только пространственных контактно-разграничительных структур (кожа, слизистая оболочка), но и вскрывает принцип строения ее стенки, который обеспечивает оптимальное функционирование аппарата внешнего пищеварения и достижения им конечного полезного результата – обеспечение организма человека и животных пластическими, энергетическими веществами и водой.

Так, желудочно-кишечный тракт, начиная с ротовой полости и до своего конечного отдела (прямая кишка), представляет собой полое образование, стенка которого состоит из трех основных слоев:

1. слизистая оболочка - является не только контактно-разграничительной структурой органов этой системы, но и принимает участие в физической, химической, биологической, информационной обработке пищи как фактора внешней среды и во всасывании продуктов ее переваривания; наиболее активно всасывание белков, жиров и углеводов происходит в тонком кишечнике, в толстом кишечнике осуществляется обратное всасывание воды;

2. мышечная оболочка – обеспечивает физическую обработку пищи (ротовая полость), формирование пищевого комка, порционное поступление его в последующие отделы желудочно-кишечного тракта, формирование каловых масс и выведение экскрета во внешнюю среду;

3. наружная соединительно-тканная оболочка - следствие межорганных взаимоотношений, а степень ее выраженности и особенности строения зависят от характера и интенсивности смещения органов желудочно-кишечного тракта относительно окружающих структур.