人體消化系統

消化系統是人體內的一個重要生理系統，供給機體生存所需的物質和能量。

食物中的營養物質除維生素、水和無機鹽可以被直接吸收利用外，蛋白質、脂肪和糖類等物質都不能被機體直接吸收利用。食物需在消化管內被分解為結構簡單的小分子物質，才能被吸收利用，這一過程被稱為消化。消化和吸收過程涉及到一系列的器官和化學反應，主要包括口腔、食道、胃、小腸、大腸和一些輔助器官消化腺。

消化系統概述

人體的消化系統主要由消化道和消化腺組成。

消化道是一條連介面腔和肛門的管道，由上消化道和下消化道組成，一個正常男性成人的消化道大約長6.5米。上消化道由口，咽，食道和胃組成。口包含口腔黏膜，唾液腺，舌頭和牙齒。在口後面是咽，咽連接著一條由肌肉組成的中空管道，即食道。下消化道包括腸和肛門。腸是消化系統中，由胃至肛門之間的消化管道，為大部分化學消化過程的所在地，將食物的營養吸收。

圖1：消化系統概觀

消化腺能分泌消化液以消化食物。人類消化腺分為小消化腺和大消化腺兩種。小消化腺是散在於消化管各部的管壁內的小腺體。這類腺體數量甚多，如胃腺、腸腺等：大消化腺位於消化道外，它們主要通過導管將分泌物排入消化道內。大消化腺主要有：三對唾液腺（腮腺、下頜下腺、舌下腺）、肝臟和胰臟。

食物通過消化道需要的時間會隨許多因素而不同，飯後約需要一個小時的時間，胃部才會有一半排空，需要二個小時胃部才會全部排空，讓食物進入小腸。小腸一半排空也需要一至二個小時，食物到達結腸約需12至50小時，會隨個體情形有很大的差異。

消化器官的結構和功能

（1）口腔

食物通過口腔進入消化道。口腔是一個內襯粘膜的空腔。嘴唇保護其前部開口；面頰構成其側壁；硬齶形成其前頂，軟齶形成其後頂。懸雍垂是軟齶的肉質指狀突起，從軟齶後緣垂下。外部的嘴唇和臉頰與內部的牙齒和牙齦之間的空間是前庭。牙齒所包含的區域是內口腔。由舌肌組成的舌頭佔據了口腔底部，舌頭有幾個骨質附著點，其中兩個附著點分別是舌骨和頭骨的花鍵突。舌繫帶是一個粘膜皺褶、將舌頭固定在口腔底部，並限制其向後運動。

口腔是攝取食物的地方，其中包括牙齒和舌頭，用於咀嚼和打磨食物，並分泌唾液，其中包含一些消化酶。

消化過程是從口腔開始的。食物在口腔內停留的時間很短，一般是15-20秒鐘。食物在口腔內咀嚼，被唾液濕潤而便於吞嚥。由於唾液的作用，食物中的某些成分還在口腔內發生化學變化。

牙齒

人類在一生中有兩組牙齒。第一組稱為乳牙（乳齒或奶齒），在嬰兒出生後約6個月開始出現，共20只，平均上下兩排分布。第二組牙稱為恆牙（或恆齒），是在4至13歲之間長出的一組永久性的牙齒，恆牙在乳牙底下形成，把乳牙推出頜骨後取而代之，共32隻上下分布。

根據牙齒的形狀和功能將其分為門齒、犬齒、前臼齒和臼齒。鑿形的門齒用於切割；獠牙狀的犬齒（犬齒）用於撕裂或穿刺。前臼齒（雙尖牙）和臼齒的齒冠寬大，齒尖呈圓形，最適合碾壓和研磨。

牙齒由牙冠和牙根兩個部分組成：覆蓋著琺琅質的牙冠是牙齒暴露在牙齦或牙齦之上的部分；牙齒嵌入頜骨的部分是牙根。

圖2：牙構造模式圖 （縱切）

每顆牙齒都有負責為其提供營養的神經和血管。神經存在於牙根中。一旦牙齒脫出牙齦，神經對牙齒的功能和健康就不再重要了。神經的主要功能是感知冷熱。

人們通過開合下顎和左右移動下顎來咀嚼食物，同時不斷用舌頭和臉頰肌肉將食物夾在牙齒之間。在這個過程中，牙齒會撕裂和研磨食物，將其分解成更小的碎片。

舌（舌頭）

舌頭是口腔底的肌肉，幫助咀嚼、吞嚥、構音和感受味覺。舌能辨別酸、甜、苦、鹹、鮮味，舌表面的大部分粘膜上皮中含味蕾。

人類的舌頭從口咽到尖端的平均長度為10厘米。人們通過舌頭攪拌食物，使其與唾液充分混合，利於吞嚥，而澱粉在唾液澱粉酶作用下進行初步消化。

（2）咽部

食物從口腔向後進入口咽部和喉咽部，這是一個食物、液體和空氣的共同通道。咽部又分為鼻咽部、口咽部和喉咽部。鼻咽是呼吸通道的一部分；口咽位於口腔後部；喉咽則與食道相連。

（3）食道

食道位於喉嚨與胸腔的後面，是連結咽喉(喉嚨)到胃的肌肉管道，也是讓食物進入胃部消化的通路。縱走於胸腔後方，在脊柱的前面，心臟與氣管的後面，靠近橫膈時稍偏向左側，穿過橫膈後接於胃上端入口賁門。其長度約25-35厘米（約10-13英吋），若從門牙算起至胃入口處約35-40厘米。主要功能是通過蠕動將咀嚼後的食物輸送到胃部。

圖3： 食道和周圍器官分佈圖示  （前面觀）

（4）胃

胃呈C形，位於腹腔左側肋骨下，幾乎被肝臟和橫膈膜遮住。胃的不同區域有不同的名稱。

賁門區或賁門圍繞著賁門食管括約肌，食物通過它從食道進入胃部。

胃底是胃的膨大部分，位於賁門區的外側區。

胃體是胃的中間部分；在胃體中，凸起的外側表面為大彎曲，凹陷的內側表面為小彎曲。胃體向下變窄，成為幽門竇，然後是漏斗狀的幽門即胃的末端部分。

幽門通過通過幽門括約肌（或幽門瓣膜）與小腸相連。

圖4：胃結構和胃粘膜示意圖

胃的長度從15厘米到25厘米（6到10英吋）不等，但其直徑和容積則取決於胃中食物的多少。當胃充滿食物時，可以容納大約4升（1加侖）的食物。空腹時胃會向內塌陷，其粘膜會形成大皺褶，稱為"皺襞"。

胃既是食物的臨時"儲藏室"，也是食物分解的場所。除了常見的縱肌層和環肌層外，胃壁還包含第三層斜向排列的外肌層。這種排列方式讓胃不僅能沿著胃道移動食物，還能攪動、混合和搗碎食物，將食物物理性地分解成更小的碎片。

胃是一個酸性環境的器官，其中包含胃液，能夠將食物進一步分解，並開始消化蛋白質。食物在胃中經過處理後，就像濃稠的奶油一樣，被稱為食糜。

(5)小腸

小腸是人體的主要消化器官，是一條從幽門括約肌延伸到大腸的肌肉管，包括十二指腸、空腸和迴腸。在其曲折的通道中，可用的營養物質最終準備好進入人體細胞。它是消化管中最長的一段，平均長度為2到4米（7到13英尺）。除了小腸的最初部分大多位於腹膜後位置（頂腹膜後方）外，小腸呈香腸狀盤繞在腹腔內，通過扇形腸系膜懸掛在後腹壁上。大腸將小腸環繞並固定在腹腔內。

幾乎所有的營養吸收都發生在小腸。小腸非常適合發揮其功能，它的腸壁有三種結構大大增加了吸收表面積，即絨毛、微絨毛和環形褶皺。在小腸中，膽汁和胰液的分泌有助於將食物分解為更小的分子，以便它們被吸收。

(6) 大腸

大腸的直徑比小腸大得多，因此得名。但長度較短，大腸長約1.5米（5英尺），從回盲瓣延伸到肛門。它三面環繞小腸，並有以下幾段組成：盲腸、闌尾、結腸、直腸和肛管。

圖5：盲腸和闌尾區圖示

圖6： 直腸和肛管（内面觀）

其中的结肠部分又分为几个不同的区域。升结肠沿腹腔右侧上行，转过一个弯，即右结肠曲(或肝曲），横穿腹腔成为横结肠。然后在左侧结肠曲（或脾曲）处再次转向，并沿着左侧继续下行，成为降结肠进入骨盆。

大腸的主要功能是通過吸收水分來乾燥難以消化的食物殘渣，並將這些殘渣作為糞便排出體外。

 （7）唾液腺

三對唾液腺將分泌物排入口腔。腮腺位於耳朵前方。下颌下腺和舌下腺通过细小的导管将分泌物排入口腔底部。

圖7：腮腺、下颌下腺和舌下腺 （外側面）

唾液腺的產物-唾液是粘液和漿液的混合物。粘液可以濕潤食物，並幫助將食物粘合成一團，從而使咀嚼和吞嚥變得更容易。透明的漿液部分含有一種酶--唾液澱粉酶，這種富含碳酸氫鹽（鹼性）的汁液開始了口腔中澱粉的消化過程。唾液還含有溶菌酶和抗體（IgA）等抑制細菌的物質，因此也具有保護功能。

唾液分泌的調節完全是神經反射性的，包括非條件反射和條件反射兩種。

引起非條件反射性唾液分泌的正常刺激是食物對口腔機械的、化學的和溫度的刺激。在這些刺激的影響下，口腔粘膜和舌的神經末稍（感受器）發生興奮，衝動沿傳入神經纖維（在舌神經、鼓索神經支、舌咽神經和迷走神經中）到達中樞，再由傳出神經到唾液腺，引起唾液分泌。

 （8）肝臟和膽囊

肝臟是人體最大的腺體。它位於橫膈膜下，身體右側肋骨下，覆蓋並幾乎完全覆蓋胃。肝臟有四個葉，通過一條纖細的腸系膜韌帶（鐮狀韌帶）懸掛在橫膈膜和腹壁上。

肝臟有許多重要的代謝和調節作用，但它的消化功能是產生膽汁。膽汁通過肝總管離開肝臟，並通過膽管進入十二指腸。

膽汁是一種黃綠色的水溶液，含有膽鹽、膽色素（主要是膽紅素，一種血紅蛋白的分解產物）、膽固醇、磷脂和多種電解質、磷脂和多種電解質。

膽囊是一個壁薄的綠色小囊，依存在肝臟下表面的淺窩中。膽囊的作用是儲存和濃縮膽汁。當食物無法消化時，膽汁就會倒流到膽囊管，進入膽囊儲存起來。

圖8：肝臟（膈面觀）

（9）胰腺

胰腺是一個柔軟、粉紅色的三角形腺體，從脾臟一直延伸到十二指腸。胰腺重約90克，大體由胰頭，胰體和胰尾三部分組成。

胰頭位於十二指腸彎內，胰體佔據大部，胰尾延伸到脾。整個胰腺外披結締組織，膜深入胰內，將胰分成許多小葉。胰管橫貫於胰體，在總膽管附近開口於十二指腸，或與總膽管匯合入腸。供應胰的血液來自脾、肝和腸系膜上動脈，胰靜脈經門靜脈入肝。胰島的毛細血管經小靜脈後又進入圍繞腺泡的毛細血管，靠近腺泡的血液因而含有高濃度的胰島細胞釋放的激素。

圖9：胰腺與周圍器官示意圖 （取自奈特解剖學圖譜第三版）

胰腺有外分泌和內分泌兩種功能。

外分泌功能由胰腺分泌胰液，其中含有水、鹼、脂肪酶、胰澱粉酶、胰蛋白酶原和糜蛋白酶原，可分解各類可消化的食物。胰液的鹼性有助於中和胃中食糜的酸性，使胰酶和腸酶發揮作用。

朗格漢斯胰島是分泌胰島素到血液中的內分泌腺，胰島素隨血液在體內循環，對碳水化合物的新陳代謝非常重要。

消化道的組織結構

消化道的組織結構可以分為四個部分：黏膜；黏膜下層；肌層；外膜或漿膜。

黏膜(mucosa)：黏膜是消化道的最內層，包圍管腔內，或在管內的開放空間。此層直接接觸消化的食物（食糜）。黏膜分為三層：上皮層（最內層）；固有層（一層結締組織）；粘膜肌層（一層薄的平滑肌）。

黏膜下層(submucosa)：黏膜下層包括邁斯納神經叢（一種腸神經系統），位於肌層的內表面上。

肌層(muscularis)：肌層包括一個內側環形層和一個縱向外肌層。內側環形層防止食物向後移動，而縱向外肌層縮短消化道。

外膜或漿膜(serosa)：在胃腸道的最外層，包括數層的結締組織。胃腸道的腹腔部分覆蓋漿膜層。漿膜層包含大部分的胃，十二指腸的第一部分，以及所有的小腸、盲腸和闌尾、橫結腸、乙狀結腸，和直腸。

圖10：消化道管壁組織結構示意圖

消化液的分泌和釋放

（1）胃液的構成和分泌

正常情況下，正常成人每天會產生2到3升胃液。胃液是由胃粘膜腺體和胃粘膜上皮細胞的分泌物構成的。

胃粘膜是一個複雜的分泌器官，含有三種管狀外分泌腺和多種內分泌細胞。

胃的外分泌腺有：①賁門腺分布在胃與食管連接處的寬約1-4cm的環狀區內，為粘液腺，分泌粘液；②泌酸腺分布在佔全胃粘膜約2/3的胃底和胃體部。泌酸腺由三種細胞組成：壁細胞、主細胞和粘液頸細胞，它們分別分泌鹽酸、胃蛋白酶原和粘液；③幽門腺分布在幽門部，是分泌鹼性粘液的腺體。

胃粘膜內至少含有6種內分泌細胞，如分泌胃泌素的G細胞、分泌生長抑素的D細胞和分泌組胺的肥大細胞等。

胃液的分泌受神經和激素兩種因素的調節。食物的視覺、嗅覺和味覺會刺激副交感神經系統反射，從而增加胃（胃）腺分泌胃液。此外，食物的存在和胃中pH值的升高會刺激胃細胞釋放胃泌素(Gastrin)。胃泌素促使胃腺分泌更多的蛋白質消化酶（如胃蛋白酶原）、粘液和鹽酸。

（2）胰液的分泌

胰液受到迷走神經和激素的刺激進入十二指腸。當食糜進入小腸時，會刺激粘膜細胞分泌多種激素,其中兩種激素胰泌素（Secretin）和膽囊收縮素（cholecystokinin）（CCK）會影響胰液和膽汁的釋放。這兩種激素共同作用，刺激胰腺釋放富含酶和碳酸氫鹽的產物。此外，胰泌素會使肝臟增加膽汁的分泌，而膽囊收縮素會使膽囊收縮並將儲存的膽汁釋放到膽管中，從而使膽汁和胰液一起進入小腸。

消化過程

消化系統的作用是將食物中的營養物質分解為足夠小的分子，使其能夠被吸收，供給身體的能量和營養需求。整個消化過程涉及機械性和化學性的過程，包括咀嚼、胃酸的作用、消化酶的作用，以及通過口腔內消化、胃內消化、小腸和大腸內吸收的協同工作。

消化道的主要功能可以概括為消化和吸收，其基本活動包括以下六個過程:

(1)攝食(Ingestion):食物必須放入口中才能發揮作用。這是一個主動、自願的過程，稱為攝取。

(2)推進(Propulsion):食物要由一個以上的消化器官處理，就必須從一個器官推進到下一個器官。吞嚥就是食物移動的一個例子，它主要依賴於稱為蠕動的推進過程。蠕動是不自主的，包括器官壁縱向肌肉交替的收縮和放鬆波（圖）。其淨效果是將食物沿著腸道擠壓。

(3)食物分解（breakdown）：機械分解能將食物物理性地分解成更小的顆粒，增加食物的表面積，為酶的進一步降解做好準備。牙齒和舌頭在口腔中咀嚼和攪拌食物，以及食物在胃中攪動，都是食物機械分解的過程。此外，小腸的分段使食物在器官內壁上來回移動，與消化液混合。雖然分段也有助於推動食物通過小腸，但與其說是推動，不如說是機械消化。

(4)食物消化（Digestion）：大分子食物在酶（起催化作用的蛋白質分子）的作用下，通過化學反應分解成其組成成分的一系列步驟稱為消化。

(5)吸收（Absorption）：吸收是指消化最終產物從消化道管腔到血液或淋巴的運輸過程。要實現吸收，消化後的食物必須首先通過主動或被動的運輸過程進入粘膜細胞。小腸是主要的吸收場所。

(6)排便（Defecation）：排便是指以糞便的形式將消化道內難以消化的殘留物和腸道細菌經由肛門排出體外。

人體消化食物的複雜過程，被稱頌為「上醫醫囯」第一人的孫中山先生在百年前已精闢地總結如下：

「食物入口之後，首經舌官試驗之，若其不適於胃腸之物，即立吐而出之；若其適合於胃腸之消化也，舌官則滋其味而歡納之。由是牙齒咀嚼之，口津調和溶化之，粉質之物則化之為糖，其他之物則牙齒磨碎之，舌尖卷而造之以入食管，食管申舒而送之下胃臟。食物入胃之後，則胃之下口立即緊閉，而收蓄食物於胃中，至足度之時，則胃之生元報告於腦，而腦則發令止食，而吾人覺之，名之曰飽。此胃臟作用之一，所以定全體每度所應需物料之多寡也。食飽之後，當立停止，如再多食則傷生矣。食物蓄滿於胃之後，胃津則和化肉質，如口津之化粉質焉。而胃肌則伸縮搖磨，將食物化為細糜，始開下口而送之入於小腸。到小腸上部時，則細糜與甜肉汁和合，凡口津、胃津所不能化之物，而甜肉汁可以補而化之，令之悉成為糜漿。而經過二十餘尺之小腸，輾轉迴旋，而為小腸之機關收吸之，由回管而入於肝。其適於養生之料，則由肝管而導入心臟，由心臟鼓之而出脈管，以分配於百體，為生元之養料及燃料也。其不適於身體之物，則由肝臟淘汰之，不使入血，而導之入膽囊，再由膽管導之出小腸，而為利大便之津液。其小腸所吸余之物，則為渣滓而入於大腸，在大腸時，仍有收吸機關補吸小腸所遺余之養料，遂由大腸而推入直腸，則純為渣滓不適於身體之用矣。直腸積滿渣滓之後，則送之出肛門，而為大便。此飲食之終始也。」（3)

消化器官的其它作用

除了食物的機械和化學消化、營養物質的吸收之外，消化系統還擁有其他重要的功能：

免疫功能：消化系統在防禦身體免疫系統中起著重要作用。它包括黏膜免疫系統，這是一個位於消化道黏膜的防禦系統，包括淋巴組織和免疫細胞，有助於抵抗病原體的侵入。

微生物平衡：大腸內有大量的腸道菌群，這對於身體的整體健康非常重要。這些腸道菌群有助於維持腸道免疫、防止有害微生物的生長。腸道菌群還能夠合成某些維生素（如維生素K和一部分維生素B），並產生一些對身體有益的生物活性物質。保持健康的腸道菌群對於維持整體健康至關重要。

水平衡：大腸通過複雜的生理機制，包括水分吸收、離子交換、蠕動、腸菌參與和腸液分泌等，確保體內的水分平衡，同時形成正常的糞便。

腸腦軸(The Intestine-Brain Axis):指的是胃腸道（尤其是腸道）與大腦之間的雙向交流系統。這種交流通過神經、激素和免疫信號途徑進行。這一概念突出了腸道與中樞神經系統（CNS）之間錯綜複雜的聯繫，強調了腸道功能對大腦健康的影響，反之亦然。

肝臟的其它重要功能

肝臟是人體中功能最全面、最複雜的器官之一。除了在消化過程中的重要作用（製造膽汁），肝臟還有多種其它重要功能,如肝細胞能解毒、解酒、降解激素，並製造許多對整個身體至關重要的物質（膽固醇、血液蛋白，如白蛋白和凝血蛋白以及脂蛋白）。這些物質在新陳代謝中發揮著核心作用，因為它們幾乎涉及到每一類營養物質的處理。

肝臟還在糖代謝中發揮關鍵作用。當血糖水平升高時，肝臟能夠儲存多餘的葡萄糖；而當血糖水平降低時，它可以釋放葡萄糖以維持穩定的血糖水平。

參考文獻

(1) Essentials of Human Anatomy&Physiology(13th Edition),by Elaine N.Marieb&Suzanne M.Keller.2022

(2) Anatomy and Physiology(5th Edition),by Helen McGuinness,2021

(3) 孫中山:建國方略之一心理建設,第一章以飲食為證