Aby przetrwać, musimy przyjmować składniki odżywcze z pokarmu, który jemy. Osiąga się to dzięki trawieniu, skomplikowanemu procesowi, który zachodzi w naszym układzie pokarmowym.
Chociaż żywność zawiera wszystkie niezbędne składniki odżywcze potrzebne do utrzymania dobrego zdrowia, są one zamknięte w dużych, złożonych cząsteczkach. Aby mogły być wykorzystane przez organizm, muszą najpierw zostać rozłożone na mniejsze elementy w procesie trawienia.
W tym artykule wyjaśnimy, jak pokarm przekształca się w budulec życia, a także w końcowy produkt, jakim jest kupa.
Czym jest trawienie?
Krótko mówiąc, trawienie polega na rozkładaniu dużych cząsteczek pokarmowych na mniejsze cząsteczki rozpuszczalne w wodzie, które mogą być wchłonięte do krwi i transportowane do różnych narządów w ciele.
Na przykład węglowodany są rozkładane na glukozę, białka na aminokwasy, a tłuszcze na kwasy tłuszczowe i glicerol.
Układ trawienny składa się z narządów «pustych» i «stałych».
Pokarm przechodzi przez różne struktury wewnętrzne – jamę ustną, przełyk, żołądek, jelito cienkie, jelito grube i odbyt.
Narządy stałe, takie jak trzustka, wątroba i woreczek żółciowy, dodają różne substancje do mieszanki.
Oprócz narządów stałych i pustych, układ nerwowy oraz bakterie żyjące w jelitach również odgrywają kluczową rolę w procesie trawienia.
Trawienie dzieli się na dwa główne rodzaje:
- Mechaniczne trawienie – żywność jest rozdrabniana na mniejsze kawałki, na przykład podczas żucia.
- Trawienie chemiczne – żywność jest rozkładana na prostsze jednostki przez działanie kwasów i enzymów.
Podróż trawienia
U ludzi przewód pokarmowy (zwany także kanałem pokarmowym) ma około 8 metrów długości. Niektórzy pisarze opisują go jako «najważniejszą i najmniej urokliwą drogę wodną na Ziemi». Poniżej opisujemy podróż pełnej porcji jedzenia:
Usta
Trawienie zaczyna się jeszcze zanim pokarm trafi do ust. Zapach lub nawet myśl o jedzeniu pobudza gruczoły ślinowe do produkcji śliny. Gdy pokarm znajduje się w jamie ustnej, jest nawilżany przez ślinę, a zęby i język zaczynają proces mechanicznego trawienia.
Ślina zawiera enzym zwany amylazą ślinową, który rozkłada skrobię. Zawiera także śluz, który ułatwia przejście pokarmu przez układ trawienny.
Po zakończeniu żucia pokarm przekształca się w małą, okrągłą kulkę, znaną jako bolus. Po połknięciu bolus wchodzi do przełyku i jest przesuwany do żołądka procesem zwanym perystaltyką.
Perystaltyka
Perystaltyka to rytmiczne skurcze mięśni gładkich wzdłuż przewodu pokarmowego. Te fale skurczów przesuwają bolus w kierunku od ust do odbytu.
Żołądek
Bolus wchodzi do żołądka przez muskularny zwieracz na górze, zwany zwieraczem serca. Ten zwieracz kontroluje ilość pokarmu, która dostaje się do żołądka, oraz czas jego przyjmowania.
Żołądek zawiera sok żołądkowy, który składa się głównie z:
- Kwasu solnego – kwasu wystarczająco silnego, aby rozpuścić metal.
- Pepsyny – enzymu, który rozkłada białka.
Obie substancje mogą potencjalnie uszkodzić wyściółkę żołądka, dlatego powstaje warstwa śluzu, która chroni go przed uszkodzeniem.
W żołądku kontynuuje się perystaltyka, która pomaga wymieszać pokarm z sokami żołądkowymi. Zaledwie kilka substancji jest wchłaniane do krwi z żołądka; wyjątki obejmują wodę, alkohol oraz niesteroidowe leki przeciwzapalne (NLPZ).
Po 1-2 godzinach w żołądku pokarm przekształca się w gęstą pastę, znaną jako chyme. Chyme opuszcza żołądek przez zwieracz odźwiernika na jego dnie.
Jelito cienkie
Dwunastnica jest pierwszą częścią jelita cienkiego. Tutaj chyme miesza się z enzymami trzustki, żółcią z wątroby i sokiem jelitowym:
Żółć – wytwarzana przez wątrobę, pomaga w rozkładaniu tłuszczów i jest przechowywana w woreczku żółciowym.
Sok trzustkowy – zawiera mieszankę enzymów, w tym trypsynogen, elastazę i amylazę.
Sok jelitowy – ten płyn aktywuje niektóre enzymy w soku trzustkowym i zawiera dodatkowe enzymy, śluz oraz hormony.
Pokarm kontynuuje podróż przez pozostałe części jelita cienkiego – jelito czcze i jelito kręte – stopniowo się trawiąc. Po całkowitym rozłożeniu składniki odżywcze są wchłaniane do krwi.
U ludzi ogromna większość składników odżywczych jest wchłaniana w jelicie cienkim.
Małe, przypominające palce wypustki zwane kosmkami wystają ze ścian jelita, zwiększając powierzchnię wchłaniania. Kosmki maksymalizują ilość składników odżywczych, które mogą zostać zaabsorbowane. Powierzchnia jest dodatkowo zwiększona przez mikrokosmki, które są jeszcze mniejszymi wypustkami pochodzącymi z komórek nabłonka jelit.
Jelito grube
Jelito grube, mające długość 1,5 metra (5 stóp), jest krótsze niż jelito cienkie, ale ma większą średnicę.
W jelicie grubym woda i minerały są wchłaniane do krwi.
Pokarm przemieszcza się przez ten odcinek znacznie wolniej, aby umożliwić fermentację przez bakterie jelitowe.
Jelito grube absorbuje wszelkie produkty wytwarzane przez aktywność bakterii, takie jak witamina K, witamina B12, tiamina i ryboflawina.
Jelito grube dzieli się na kilka sekcji:
Wrastająca okrężnica – obejmuje kątnicę (torebkę łączącą się z jelitem krętym) oraz wyrostek robaczkowy (małą torebkę, której funkcja jest niejasna, ale może pomagać w utrzymaniu flory bakteryjnej).
Przekrój poprzeczny – ta część leży w poprzecznym przekroju brzucha.
Zstępująca okrężnica – ta sekcja ma dużo bakterii jelitowych i służy do gromadzenia odpadów.
Esmoidalna okrężnica (w kształcie litery S) – ma silne ściany, które pomagają przesuwać kał do odbytnicy.
Odbytnica
Wszystkie resztki, których organizm nie może wykorzystać, są przenoszone do odbytnicy i wydalane przez odbyt podczas wypróżnienia. Może to nastąpić wielokrotnie dziennie lub raz na kilka dni.
Receptory rozciągające się w ścianie odbytnicy wykrywają, kiedy jest ona pełna, co stymuluje pragnienie wypróżnienia. Jeśli defekacja jest opóźniona, kał może być przeniesiony z powrotem do jelita grubego, gdzie woda zostaje wchłonięta z powrotem do organizmu. Dłuższe opóźnienie defekacji prowadzi do dalszego wchłaniania wody, co sprawia, że stolec staje się twardy, a pacjent może cierpieć na zaparcia.
Jak rozkładają się składniki odżywcze
Różne składniki diety są trawione na różne sposoby:
Białko – trawione przez trzy enzymy: pepsynę (w żołądku), trypsynę i chymotrypsynę (w dwunastnicy, wydzielane przez trzustkę).
Lipazy – językowa rozpoczyna trawienie tłuszczu w jamie ustnej, ale większość tłuszczu jest rozkładana w jelicie cienkim przez lipazę trzustkową. Żółć również wspomaga rozkład tłuszczów.
Węglowodany – amylaza ślinowa i amylaza trzustkowa rozkładają skrobię na cząsteczki glukozy. Laktaza rozkłada laktozę, cukier występujący w mleku, a sukraza rozkłada sacharozę (cukier stołowy lub trzcinowy).
DNA i RNA – są rozkładane przez dezoksyrybonukleazę (DNazę) i rybonukleazę (RNazę), które są produkowane przez trzustkę.
Nieniszczące trawienie
Niektóre ważne, złożone cząsteczki mogłyby ulec zniszczeniu, gdyby zmieszały się z sokami trawiennymi w żołądku.
Na przykład witamina B12 jest bardzo wrażliwa na kwasy, a jej rozkład mógłby uniemożliwić jej działanie w organizmie.
W takich przypadkach mamy do czynienia z nieniszczącym trawieniem. Witamina B12 jest wiązana przez substancję chemiczną w ślinie zwaną haptokoryną, co chroni ją przed zniszczeniem.
W dwunastnicy następuje rozdzielenie, a B12 wiąże się z czynnikiem wewnętrznym. Następnie, po dotarciu do jelita krętego, specjalne receptory transportują te związane cząsteczki do krwi.
Hormonalna kontrola trawienia
Trawienie to złożony proces, który wymaga skoordynowanego działania różnych narządów w odpowiednim czasie. Na przykład właściwe enzymy muszą być wydzielane w odpowiednim miejscu, we właściwym czasie i w odpowiednich ilościach. Aby pomóc w organizacji tego systemu, zaangażowane są różne hormony, w tym:
Gastryna – uwalniana w żołądku, stymuluje produkcję kwasu solnego oraz pepsynogenu (nieaktywnej formy pepsyny). Gastryna jest wytwarzana w odpowiedzi na obecność pokarmu w żołądku. Wartości pH kwasu zmniejszają poziom gastryny.
Sekretina – stymuluje wydzielanie wodorowęglanów w celu neutralizacji kwasu w dwunastnicy.
Cholecystokinina (CCK) – także wytwarzana w dwunastnicy, ten hormon stymuluje trzustkę do uwalniania enzymów oraz woreczek żółciowy do wydzielania żółci.
Hamujący żołądka peptyd – zmniejsza ruchliwość żołądka oraz spowalnia opróżnianie pokarmu. Wywołuje także wydzielanie insuliny.
Motilin – stymuluje produkcję pepsyny i przyspiesza perystaltykę.
Co to jest kupa?
W zależności od osoby i rodzaju spożywanego pokarmu, proces trawienia – od ust do łazienki – trwa od 24 do 72 godzin.
Kupa, lub odchody, to resztki pokarmu, które nie mogły zostać wchłonięte przez jelito cienkie, a następnie zostały poddane fermentacji przez bakterie w jelicie grubym. Zawiera bakterie oraz niewielkie ilości produktów przemiany materii, takich jak żółć i bilirubina (z rozpadu krwi).
Kał może mieć różne kolory (więcej informacji na temat znaczenia różnych kolorów stołka) i różną konsystencję, od wodnistej do stałej.
W skrócie
Trawienie to złożony proces, którego znaczenie jest nie do przecenienia. Przekształcanie pokarmu w użyteczne składniki odżywcze wymaga współpracy wielu narządów oraz systemów, różnych substancji chemicznych i imponującej koordynacji. Droga, jaką pokarm przebywa od momentu spożycia do wydalenia, jest długa i skomplikowana.
Najświeższe badania i dane
Z najnowszych badań wynika, że nasz mikrobiom jelitowy odgrywa kluczową rolę w procesach trawienia oraz wchłaniania składników odżywczych. Badania z 2024 roku wykazały, że różnorodność bakterii w jelitach może wpływać na naszą zdolność do przyswajania składników odżywczych oraz metabolizowania pokarmu. Na przykład, osoby z większą różnorodnością mikrobiomu mają lepsze wyniki w zakresie przyswajania błonnika i składników odżywczych, co może przyczyniać się do zmniejszenia ryzyka otyłości i chorób metabolicznych.
Dodatkowo, nowe badania sugerują, że dieta bogata w błonnik i probiotyki może wspierać zdrowie jelit i poprawiać procesy trawienne. W 2024 roku prowadzone są badania nad wpływem różnych rodzajów błonnika na trawienie oraz ich potencjalnym zastosowaniem w terapii chorób przewodu pokarmowego.
Również nowoczesne technologie, takie jak analiza mikrobiomu, pozwalają na lepsze zrozumienie indywidualnych potrzeb żywieniowych i dostosowanie diety do unikalnych cech organizmu. Takie podejście może prowadzić do bardziej spersonalizowanej medycyny żywieniowej i skuteczniejszych strategii leczenia zaburzeń trawienia.
