Анатомия и физиология желудка

Желудок – отдел желудочно-кишечного тракта, имеющий форму, показанную на рисунке (см. рисунок 5). Желудок имеет большую кривизну в районе соединения с пищеводом и малую кривизну в области, соединенной с двенадцатиперстной кишкой. Самый дальний и узкий отдел желудка называется привратником (пилорическим отделом) – разжиженная в желудке пища попадает в тонкий кишечник именно через этот отдел. Жидкости с легкостью проходят через привратник, в то время как твердые вещества должны быть измельчены до размеров порядка 1-2 мм в диаметре (и меньше) для того, чтобы пройти пилорический отдел. Твердые частицы пищи больших размеров проталкиваются перистальтическими движениями в сторону привратника, однако затем отбрасываются назад – так продолжается до тех пор, пока размер частиц не достигнет размеров, достаточных для прохождения через узкое отверстие привратника.

Рисунок 5. Схематическая структура желудка

Стенки желудка структурно схожи со стенками других отделов желудочно-кишечного тракта за исключением дополнительного слоя косых гладких мышц внутри слоя кольцевых мышц, что позволяет желудку совершать движения, способствующие измельчению пищи.

Желудок выполняет следующие четыре основные функции на первых стадиях переваривания пищи.

1. Служит в качестве резервуара, попадая в который пища может долгое время там находиться до тех пор, пока не достигнет определенной степени измельчения и разжижения.

2. Именно в желудке запускается химическая и ферментативная переработка питательных веществ, а также всасывание некоторых из них (протеинов).

3. Энергичные сокращения гладких мышц желудка измельчают и перемешивают пищу с желудочным соком, в результате чего пища разжижается, что является необходимым условием для ее попадания в тонкий кишечник.

4. Разжиженная и измельченная пища – химус – медленно проходит через привратник желудка в двенадцатиперстную кишку для дальнейшего переваривания.

Имитационное моделирование

Для целей, поставленных в настоящей работе, необходимо разработать модель желудка с точки зрения динамики эвакуации химуса в двенадцатиперстную кишку. Надо заметить, что форма временного профиля опорожнения желудка сильно зависит от физических и химических свойств содержимого желудка, таких как степень твердости пищи, кислотность (pH) (рисунок 6), осмотическое давление, жирность пищи (рисунок 7). Концентрации секретина, различных желудочных полипептидов и гастрина в крови также влияют на эвакуацию химуса. Однако механизмы, с помощью которых эти факторы влияют на опорожнение желудка, до сих пор не ясны. Следовательно, сложные био-физико-химические процессы, происходящие в желудке, все еще не могут быть описаны в рамках какой-либо последовательной теории, однако они могут быть имитированы, основываясь на опытных данных, как это было сделано в данной работе для получения профиля концентрации ранитидина, соответствующего лабораторным данным.

Рисунок 6. Зависимость профиля опорожнения желудка от степени твердости химуса (слева)
и кислотности pH (справа)

То, что механизм опорожнения желудка может быть существенным в моделировании процесса всасывания, мы можем заметить по форме профиля (динамической кривой) концентрации вещества в плазме, полученного экспериментально. Выпуклая вниз на начальном этапе кривая (см. результаты для ранитидина) указывает на источник массы вещества на начальном этапе всасывания (желудок).

Рисунок 7. Зависимость профиля опорожнения желудка от жирности пищи. Взято из [15]

В настоящей работе была предложена имитационная модель опорожнения желудка, соответствующая жидкой пище (см. рисунок 6), для объяснения профиля концентрации ранитидина (см. раздел 6.2).