生理學｜消化生理

(1) 腸道神經系統（enteric nervous system, ENS）

消化道管壁內有自成一套的神經網路，即使切斷外來神經，仍能協調蠕動與分泌，因此被稱為「腸腦」。它由兩組神經叢組成：

(2) 外在自律神經

• 副交感神經：主要經迷走神經（vagus nerve）支配食道至橫結腸前段，遠端結腸與直腸由骨盆神經（薦髓 S2～S4）支配。作用是增加蠕動與分泌、放鬆括約肌，並促進肝臟分泌膽汁與膽囊收縮。
• 交感神經：來自胸腰段脊髓，在腹腔神經節等椎前神經節形成突觸。作用是抑制蠕動與分泌、使括約肌收縮、減少消化道血流。
• 外在神經多半不直接支配平滑肌，而是作用於腸道神經系統，再由腸道神經元執行命令。

(3) 短反射、長反射與前饋反射

消化道管壁上有三類感受器：化學感受器（偵測酸鹼度、營養分子）、滲透壓感受器與機械感受器（偵測管壁伸張）。它們把訊息送往兩個方向：

• 短反射：訊息只在腸道神經叢內整合，完全在管壁內完成，例如食團撐開腸壁引起局部蠕動。
• 長反射：訊息經傳入神經送到中樞神經系統，再經自律神經傳回，例如胃部擴張引起的迷走神經反射。
• 由管壁感受器啟動的反射，是在食物已經到達之後才做出反應，屬於回饋調節。
• 前饋反射：在食物尚未進入消化道前，由看到、聞到、想到食物等消化道以外的刺激啟動，屬於長反射，最典型的是頭期反應。

(4) 胃腸激素

(1) 吞嚥反射（swallowing reflex）

吞嚥由延腦的吞嚥中樞協調，分為三期：

1. 口腔期：隨意動作，舌頭把食團推向咽部。
2. 咽期：不隨意反射。軟腭上提封住鼻咽，喉部上提、會厭蓋住喉口、聲門關閉，同時呼吸短暫受到抑制，防止食物誤入氣道；接著上食道括約肌鬆弛，讓食團進入食道。
3. 食道期：食道出現原發性蠕動波，把食團往下推；下食道括約肌在吞嚥開始時就鬆弛，食團通過後再收縮，防止胃內容物逆流。

(2) 胃的運動與胃排空

• 容受性舒張：吞嚥時經迷走神經反射，胃底與胃體放鬆，讓胃容量增加而胃內壓上升有限。
• 混合與研磨：胃竇的強力收縮把食物與胃液混成食糜（chyme），只讓少量食糜通過幽門。
• 胃排空：液體比固體快；三大營養素中醣類最快、蛋白質次之、脂肪最慢。
• 十二指腸內出現酸、脂肪、高滲透壓或腸壁被撐開時，會經腸胃反射及膽囊收縮素、胰泌素、胃抑胜肽等激素延緩胃排空，讓小腸有時間處理。

(3) 小腸與大腸的運動

• 分節運動：環肌層間隔收縮，使食糜與消化液充分混合並接觸黏膜，是進食後小腸的主要運動。
• 蠕動：近端收縮、遠端放鬆，把內容物往下推；由肌間神經叢主導。
• 移行性運動複合波（migrating motor complex, MMC）：空腹時約每 90～120 分鐘由胃往迴腸推進一次的強力收縮波，受胃動素調控，可清除殘渣與細菌；進食後即停止。
• 大腸：結腸袋收縮緩慢混合，利於吸收水分；每天數次的集體運動（mass movement）把糞便推入直腸，進食後的胃結腸反射可誘發集體運動。

(4) 排便反射

糞便撐開直腸壁，經腸道神經系統的內在反射與薦髓（S2～S4）骨盆神經的副交感反射，使直腸收縮、肛門內括約肌（平滑肌，不隨意）鬆弛。肛門外括約肌是骨骼肌，由陰部神經支配、可隨意控制，決定是否真正排便。脊髓薦段以上損傷時，排便反射仍在，但失去隨意控制。

(1) 唾液

• 成分：唾液澱粉酶（salivary amylase）、舌脂解酶、黏液素、溶菌酶與 IgA；最終唾液為低張液。
• 神經調控：與多數消化腺不同，副交感與交感神經都會促進唾液分泌；副交感（顏面神經、舌咽神經）造成大量稀薄的唾液，交感神經則使分泌量少而黏稠。
• 反射：口腔內的味覺與觸覺刺激經延腦唾液核引起分泌；各種味道中以酸味刺激最強，唾液量遠多於甜、鹹或單純觸覺。看到或想到食物則屬制約反射。

(2) 胃液與壁細胞

壁細胞內的碳酸酐酶把 CO₂ 與水轉成 H⁺ 與 HCO₃⁻；H⁺ 經質子幫浦送入胃腔，Cl⁻ 隨之分泌；HCO₃⁻ 則從基底側換入血液，所以飯後血液短暫偏鹼，稱為鹼潮（alkaline tide）。刺激壁細胞的三大物質是乙醯膽鹼（M3 受體）、胃泌素、組織胺（H₂ 受體），三者有加成作用。

① 胃泌素分泌的調控

• 促進：胃部膨脹（經迷走神經與腸道神經的反射，國考視為重要的刺激）、胃內的胜肽與胺基酸（直接作用於 G 細胞，是很強的化學刺激）、迷走神經（經胃泌素釋放胜肽）。
• 抑制：胃腔 H⁺ 濃度升高時，D 細胞分泌體抑素，回頭抑制 G 細胞，形成負回饋；胰泌素也抑制胃泌素。

② 胃液分泌三期

• 頭期：看、聞、嚐、想到食物，由大腦經迷走神經（副交感）作用於腸道神經系統，刺激胃酸與胃泌素分泌；屬前饋反應，小腸激素此時尚未參與。
• 胃期：食物進入胃，膨脹與蛋白質產物刺激胃泌素，是分泌量最多的一期。
• 腸期：食糜進入十二指腸，以抑制為主（胰泌素、膽囊收縮素、腸胃反射），避免過多酸進入小腸。

(3) 胰液

• 腺泡細胞：分泌消化酵素，主要受膽囊收縮素與迷走神經刺激。蛋白酶以無活性的酵素原分泌（胰蛋白酶原、胰凝乳蛋白酶原、前羧肽酶），避免消化胰臟本身。
• 導管細胞：分泌富含碳酸氫根的液體，主要受胰泌素刺激，用來中和胃酸、提供胰酵素適合的 pH；導管細胞不分泌蛋白酶。
• 活化連鎖：十二指腸刷狀緣的腸激酶（enterokinase，又稱 enteropeptidase）把胰蛋白酶原活化為胰蛋白酶，胰蛋白酶再活化其他酵素原與前輔脂解酶。

(4) 膽汁與腸肝循環

膽汁由肝細胞持續分泌，空腹時存放並濃縮於膽囊。主要成分是膽鹽、磷脂質（卵磷脂）、膽固醇、膽紅素與電解質；膽汁不含消化酵素。膽鹽由肝臟以膽固醇為原料合成膽酸，再與甘胺酸或牛磺酸結合而成，同時具有親水端與疏水端。

腸肝循環：膽鹽完成脂肪消化後，大部分（約 95%）在迴腸末端以主動運輸再吸收，經肝門靜脈回到肝臟重新分泌，只有少量隨糞便流失，由肝臟以膽固醇補充。迴腸切除或發炎時，膽鹽流失，脂肪與脂溶性維生素吸收都會變差。

(5) 小腸液與刷狀緣酵素

小腸腺體分泌的液體以水、電解質與黏液為主；真正負責最後消化的是附著在刷狀緣的酵素：雙醣酶（蔗糖酶、乳糖酶、麥芽糖酶、異麥芽糖酶或稱 α-糊精酶）、胜肽酶（胺肽酶、雙胜肽酶）與腸激酶。小腸沒有專門分解肝醣的酵素，肝醣與澱粉一樣交給澱粉酶處理。

(1) 醣類

1. 口腔：醣類的化學消化從口腔開始，唾液澱粉酶把澱粉切成較短的片段；食團進入胃後被胃酸逐漸抑制，胃本身不分泌澱粉酶。
2. 小腸腔：胰澱粉酶把澱粉與肝醣分解為麥芽糖、麥芽三糖與 α-極限糊精。
3. 刷狀緣：雙醣酶把雙醣與寡醣分解成單醣，只有單醣能被吸收；蔗糖、乳糖、麥芽糖都不能以雙醣形式吸收。

(2) 蛋白質

• 胃：胃蛋白酶在酸性環境中開始分解蛋白質；進入十二指腸後被碳酸氫根中和而失去活性，因此不會在小腸與胰蛋白酶協同作用。
• 小腸腔：胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、彈性蛋白酶（內切胜肽酶）與羧肽酶（外切胜肽酶）把蛋白質切成寡胜肽與胺基酸。
• 刷狀緣與細胞內：胜肽酶進一步分解；胺基酸多以 Na⁺ 共同運輸吸收，雙胜肽與三胜肽則以 H⁺ 共同運輸進入細胞，在細胞內水解成胺基酸。
• 去向：胺基酸經基底側進入微血管，匯入肝門靜脈直接送到肝臟。單醣的路線相同。

脂質是本單元最高頻的考點。三酸甘油酯不溶於水，必須依序經過「乳化、酵素分解、微膠粒運送、細胞內重組、乳糜微粒輸出」五個步驟。

(1) 乳化作用（emulsification）

• 大油滴在胃與小腸的機械運動下被打碎，膽鹽與磷脂質（兩者都由肝臟分泌）吸附在小油滴表面，以親水端朝外，讓油滴不再融合。
• 乳化的目的是增加油滴表面積，讓脂解酶有更多作用面。
• 乳化是物理過程，不切斷任何化學鍵，不會產生單酸甘油酯與脂肪酸，也不會形成乳糜微粒。

(2) 脂解酶（lipase）與輔脂解酶（colipase）

• 胰脂解酶：由胰臟腺泡細胞分泌，在小腸把三酸甘油酯水解為 2-單酸甘油酯與兩個游離脂肪酸；它不負責乳化，也不分解乳糜微粒。
• 輔脂解酶：同樣由胰臟分泌（以前輔脂解酶形式，經胰蛋白酶活化）。本身沒有脂解作用，而是把脂解酶固定在被膽鹽包覆的油滴表面，避免膽鹽把脂解酶排擠開。
• 其他胰酵素：磷脂酶 A₂ 分解磷脂質，膽固醇酯酶分解膽固醇酯。
• 舌脂解酶與胃脂解酶也有少量作用，但成人脂肪消化主要靠胰脂解酶，所以胰臟功能不全時會出現脂肪瀉（steatorrhea）。

(3) 微膠粒（micelle）

膽鹽濃度足夠時會聚成微膠粒，把單酸甘油酯、脂肪酸、膽固醇與脂溶性維生素 A、D、E、K 包在疏水核心，穿過腸黏膜表面的不動水層，送到刷狀緣。脂質分子在此離開微膠粒、擴散進入細胞，膽鹽則留在腸腔繼續往迴腸前進。微膠粒的功能是促進脂肪的消化與吸收，它不運送水溶性維生素，也不分解蛋白質。

(4) 乳糜微粒（chylomicron）的形成與運送

• 進入腸上皮細胞後，單酸甘油酯與脂肪酸在平滑內質網重新合成三酸甘油酯。
• 三酸甘油酯與膽固醇（酯）、磷脂質、脂溶性維生素，加上載脂蛋白 B-48（apolipoprotein B-48），在高基氏體包裝成乳糜微粒；其中三酸甘油酯占絕大部分。
• 乳糜微粒體積太大，無法進入微血管，因此以胞吐作用進入絨毛中央的乳糜管（lacteal），經淋巴系統、胸管匯入左鎖骨下靜脈，暫時不經過肝臟。
• 短鏈與中鏈脂肪酸水溶性較高，可直接進入微血管、經肝門靜脈到肝臟。
• 血中的乳糜微粒經脂蛋白脂解酶釋出脂肪酸供組織利用，剩下的殘體由肝臟回收。

(1) 維生素

• 脂溶性：維生素 A、D、E、K 隨微膠粒與乳糜微粒吸收，需要膽汁與正常的脂肪吸收；可儲存在體內（肝臟是維生素 A 的主要儲存處，也儲存維生素 D）。
• 水溶性：多數維生素 B 群與維生素 C 在小腸以載體吸收，進入肝門靜脈。
• 維生素 B12：在胃中與 R 蛋白結合，到十二指腸被胰蛋白酶釋出，再與壁細胞分泌的內在因子結合，最後在迴腸末端吸收。胃切除、自體免疫破壞壁細胞（惡性貧血）、迴腸切除都會造成維生素 B12 缺乏與巨母紅血球性貧血。

(2) 鐵與鈣

• 鐵：主要在十二指腸吸收；非血基質鐵需先還原成 Fe²⁺ 才能進入細胞，維生素 C 與胃酸有助還原。細胞內的鐵以鐵蛋白（ferritin）儲存，或經基底側輸出，在血中由運鐵蛋白（transferrin）攜帶。肝臟分泌的鐵調素（hepcidin）抑制鐵輸出，是全身鐵量的主要調控者。
• 鈣：十二指腸的主動運輸可受調控，由活性維生素 D（1,25-二羥維生素 D₃）促進；空腸與迴腸則以被動方式吸收另一部分鈣。

(3) 水分與電解質

每天進入消化道的水分包括飲水與大量消化液，其中大部分在小腸吸收，大腸只吸收剩下的一小部分。水分吸收是被動的，跟隨 Na⁺ 等溶質造成的滲透梯度移動；腸上皮以 Na⁺/K⁺-ATPase 維持 Na⁺ 梯度，並與葡萄糖共同運輸，這是口服電解質液加糖的原理。大腸吸收 Na⁺ 與水、分泌 K⁺，嚴重腹瀉因此可造成低血鉀與代謝性酸中毒（流失碳酸氫根）。

(4) 肝臟的代謝功能

腸道吸收的單醣、胺基酸與水溶性物質都先經肝門靜脈到肝臟處理，所以肝臟是營養代謝的第一站；長鏈脂肪則經淋巴繞過肝臟。肝臟接受迷走神經支配，副交感刺激會加速膽汁分泌。