第三章 肛肠生理病理学
第一节 肛肠生理学
生理学是研究机体生命活动各种现象及其功能活动规律的一门学科。研究肛肠生理学对肛肠疾病的认识、诊断和治疗具有重要作用。
结肠的主要功能是消化、吸收、储存、分泌、运动及形成粪便。直肠无消化功能，主要功能是吸收、分泌、免疫和排泄。肛管的主要功能是排泄粪便。
一、消化功能
结肠内有很多细菌，以大肠埃希菌为主，约占70%，其次为厌氧杆菌，约占20%，此外，还有链球菌、变形杆菌、葡萄球菌、乳酸杆菌、芽孢杆菌和酵母，也有极少量原生物和螺旋体。肠细菌对产生生理需要的物质有重要作用，如食物内缺乏维生素时，在肠内可根据人体的需要调节合成维生素，这些细菌消化纤维素，合成各种维生素，如维生素K、维生素B1、维生素B2、生物素和维生素B12等。若长期使用广谱抗生素，肠内细菌被大量抑制或杀灭，可引起维生素合成和吸收不良，导致B族维生素和维生素K缺乏。
二、吸收功能
结肠和直肠都有一定的吸收功能，主要吸收钠离子等电解质和水，大肠约可吸收内容物中80%的水、90% 的钠离子（sodium ion，Na+）和氯离子（chloride ion，Cl-）。同时，结肠还吸收短链脂肪酸、氨和其他细菌代谢产物。
（一）电解质的吸收
Na+和Cl-是构成细胞外液的主要电解质，维持机体细胞外液的晶体渗透压，是维持正常血容量的基础。正常人每天从大肠吸收55～70mmol钠离子和28～34mmol氯离子。钠离子是结肠吸收的主要离子，升结肠和横结肠是其吸收的主要场所，尤其在右半结肠内。钠离子的吸收主要是通过主动转运。氯离子的吸收和钠离子的吸收一样是主动性的。大肠是产生氨和吸收氨的重要部位，氨主要来源于食物中的氮，以及脱落上皮和细胞碎片进入结肠后，经细胞分解，氨在大肠内的吸收主要以非离子形式，氨气通过弥散作用进入肠黏膜细胞被吸收。
（二）水分的吸收
结肠吸收水的机制主要是伴随和依赖溶质的吸收，由于钠离子和氯离子等物质被吸收，肠黏膜两侧继发形成渗透梯度，使水分从肠腔透过黏膜被吸收入血。此外，大肠能通过体内醛固酮、血管紧张素、抗利尿激素等调节钠离子的吸收，有效保留钠离子，进而保留水分。
（三）维生素和脂肪酸的吸收
大肠能吸收肠内细菌合成的B族维生素和维生素K，来补充食物中摄入的不足；同时大肠也可吸收由细菌分解食物残渣产生的短链脂肪酸，如乙酸、丙酸和丁酸等。但大肠不能吸收蛋白质和脂肪。
（四）直肠对药物的吸收
临床上可采用直肠灌药的方式作为给药途径，直肠给药时药物混合于直肠分泌液中，通过肠黏膜吸收入黏膜下静脉丛，继续经直肠中静脉、下静脉和肛门静脉直接吸收进入体循环，不经过肝，从而避免了肝首过效应；也可经直肠上静脉经门静脉进入肝，代谢后再进入体循环，如临床上对顽固性低钾却不能口服者，可于肛门补钾，效果好而且安全。
三、贮存功能
盲肠、结直肠管径较小肠明显增粗，容积增大，而且回盲瓣具有“单向阀门”作用。这些特点使大肠具有对食物残渣、粪便、气体等的贮存作用，保证营养物质、水分的充分吸收和废物的有效排放。
人体大肠内除每天产生100～200g粪便外，还有气体。正常的人体消化道中约含有150ml气体，其中50ml在胃内，100ml在大肠内，小肠内几乎无气。大肠内的气体主要包括氮气、二氧化碳、甲烷、氢气及少量氧气，约占99%，无味，另有1%的气体有臭味，主要有氨气、硫化氢、三甲胺等。人体每天平均有1 000ml的气体以矢气的形式排出肛门。如果某段大肠发生梗阻或停止运动，则很快发生气体积存引起腹胀。
由于大肠细菌发酵产生的气体中含有氢气及甲烷，均为易爆气体，在空气中可引爆的浓度为4%～75%及5.3%～14%，这些气体可在行电镜检查灼烧操作时引起爆炸事故，应予以重视。
四、分泌功能
大肠内黏膜表面的柱状上皮细胞和杯状细胞可分泌大量黏液，越是远端，分泌的黏液越多，直肠内杯状细胞越多，分泌黏液量也越多。黏液分泌主要由食物残渣对肠壁的直接刺激或通过局部神经丛反射引起；同时各种化学、机械及交感、副交感神经的活动均可影响其分泌，如直肠绒毛乳头状瘤、多发性息肉，常排出大量黏液。此外，结直肠上皮细胞还分泌水、钾离子、碳酸氢根离子，因此，结直肠管腔分泌液也为碱性液体，pH为8.3～8.4。此种分泌液可润滑粪便，减少食物残渣对肠黏膜摩擦，保护结肠和直肠黏膜，粘连结肠内容物，有助于粪便形成。
肛腺也可分泌黏液并存留在肛窦内，当排便时被挤出润滑粪便以利于排出，起到保护肛管的作用。
五、免疫功能
直肠、肛门部位的黏膜免疫系统主要由黏膜上皮组织、孤立淋巴滤泡、淋巴细胞、分泌型IgA（secretory IgA，SIgA）等组成。分泌型IgA是黏膜局部抗感染免疫的重要因素。肛管周围组织具有对抗肠内细菌的特殊免疫结构，即肛管自变移上皮至复层扁平上皮内，有散在的梭形细胞。肛管区如发生炎症，则变移上皮和扁平上皮内IgA分泌亢进，可抗感染，经内痔切除标本IgA组织染色可证实，故肛门疾病手术后创口很少发生严重感染。
出生后，人体迅速从外周环境获得微生物，并分布于消化道、呼吸道、生殖道、结膜等黏膜表面，形成正常菌群。肠道正常菌群的存在有助于黏膜局部和全身淋巴样组织的发育和正常免疫功能，可调节宿主的固有免疫和适应性免疫功能，在黏膜免疫自稳中发挥作用。肠道正常菌群可抑制病原菌引起的感染，正常情况下，肠道正常菌群有益于人类健康。但在某些条件下，黏膜免疫系统可对正常菌群产生异常免疫应答，导致组织损伤。长期大量服用抗生素等药物时，会导致菌群失调，为肠道易感性细菌提供有利于增殖的环境，引起感染性和自身免疫性肠道疾病。正常菌群也可成为免疫缺陷患者全身感染的重要原因。
六、运动功能
大肠运动少而慢，对刺激的反应也较迟钝，这些特点与大肠作为粪便的暂时储存场所相适应。大肠的基本运动形式包括袋状往返运动、蠕动、分节推进和集团运动。
（一）袋状往返运动
袋状往返运动是空腹及安静时最多见的运动形式，结肠环行肌无规律收缩，使黏膜折叠成袋状，这种收缩在不同部位交替反复发生，是一种往返运动，使带内的肠内容物向近侧和远处做短距离活动，使肠内容物不断混合，又称混合运动。这种运动形式多见于近端结肠，有利于水、电解质的吸收，使粪便变稠干燥。
（二）蠕动
蠕动系由一些稳定向前的收缩波组成。数节肠段一致收缩，将肠内容物推进至远端肠内，是结肠运送的主要形式。蠕动自结肠右曲开始将肠内容物推向左半结肠，如乙状结肠内贮存粪便，可使粪便进入直肠，引起排便反应。
（三）分节推进和多袋推进运动
分节推动运动是指环行肌有规律地收缩，将一个结肠袋内容物推移至邻近肠段，收缩结束后肠内容物不返回原处；如果一段结肠同时发生多个结肠袋的收缩，并且其内容物被推移至下一段，则称为多袋推进运动，进食后或副交感神经兴奋时，可见这种运动。
（四）集团运动
集团运动是一种进行较快、推进较远、收缩强烈的蠕动，每天发生1～3次，常在进餐后发生，尤其多见于早餐后1小时内，可能为进食后引起胃-结肠反射或十二指肠-结肠反射导致，如果此反射发生过分敏感，则每餐之后均有排便活动，多见于儿童。
正常人的结肠以恒定的速度将肠内容物向前传送，每小时约5cm，进食后可达每小时10cm。常用的结肠传输试验可评定结肠的传输功能，判断便秘是慢传输型还是正常传输型。
七、粪便的形成与排泄
（一）粪便的形成
粪便的形成与食物无重要关系，禁食与正常进食形成的粪便无显著差别，只是粪便量少，粪便组成都一样，含有食物中未消化的纤维素、结缔组织、上消化道分泌物等。食物残渣在结肠内停留时间较长，一般为十余小时。在这一过程中，食物残渣中一部分水被吸收，同时经过大肠内细菌的发酵与腐败作用及大肠黏膜的黏结作用，形成粪便储存于乙状结肠内。
正常粪便约65%为水分，35%为固体。固体部分细菌约占30%，此外为2%～3%的含氮物质，10%～20%是无机盐，脂肪占10%～20%，其余为胆固醇、嘌呤及少量纤维素。此外，机体的某些代谢产物，包括由肝排出的胆色素衍生物及由血液通过肠壁排入肠腔中的某些金属，如钙、镁、汞等，也随粪便排出体外。正常粪便是圆柱形，长10～20cm，直径2～4cm，重100～200g，正常粪便含有粪胆素和尿胆素，故为棕黄色。
（二）排泄
粪便形成后，由于结肠蠕动使各部位结肠收缩，将粪便推向远端结肠，到达直肠内，蓄积足够量（约300g）即可引起排便反射而排泄粪便。
排便反射是一个受意识控制的复杂的脊髓反射，包括不随意的低级反射和随意的高级反射活动。当胃-结肠反射发动的集团运动将粪便推入直肠时，刺激直肠壁感受器，传入冲动经盆神经和腹下神经至腰骶部脊髓内的低级排便中枢，同时上传至大脑皮质，产生便意。如环境许可，大脑皮质即发出冲动使排便中枢兴奋增强，产生排便反射，使乙状结肠和直肠收缩，肛门括约肌舒张，同时，还需有意识地先行深呼吸，然后紧闭声门，增加胸腔内压力，膈肌收缩下降，腹部肌肉收缩，紧压腹壁，增高腹压，使粪便继续进入直肠，促进粪便排出体外。如环境不允许，大脑皮质即抑制排便反射，使肛门括约肌收缩，乙状结肠扩张，制止排便，直肠内粪便又逐渐返回乙状结肠，便意暂时消失，这种结肠蠕动是一种保护性抑制。待结肠再出现总蠕动时，即产生便意。
胃-结肠反射发生于餐后，故排便常发生于早餐后，成人排便时间主要受习惯和环境因素影响，应养成定时排便的习惯。除非环境不允许，否则不应有意识地抑制排便，若经常抑制便意，则可使直肠对粪便的压力刺激逐渐失去敏感性，对排便感失灵，而且粪便在大肠内停留过久，水分被过多地吸收而变干硬，引起排便困难，导致便秘。