background image

1

 

 

 بسم هللا الرحمن الرحيم

Lecture -3-                                   Medical Physiology (GIT system) 

2

nd

 stage                                                                   Dr. Noor Jawad

 

 

Ingestion of food

 

Objectives of our lecture: 

1.  What is the mechanisms of food ingestion? 
2.  Stages of swallowing?  

The amount of food that a person ingests is determined principally 

by an intrinsic desire for food called hunger. The type of food that a 

person  preferentially  seeks  is  determined  by  appetite.  These 

mechanisms  are  extremely  important  for  maintaining  an  adequate 

nutritional  supply  for  the  body  and    in  relation  to  nutrition  of  the 

body. 

Mechanisms  of food ingestion: 

1. Mastication ( chewing) 

The  teeth  are  admirably  designed  for  chewing.  The  anterior  teeth 

(incisors)  provide  a  strong  cutting  action,  and  the  posterior  teeth 

(molars)  provide  a  grinding  action.  All  the  jaw  muscles  working 

together can close the teeth with a force as great as 55 pounds on the 

incisors and 200 pounds on the molars.  


background image

2

 

 

 

Most of the muscles of chewing are innervated by the motor branch 

of the fifth cranial nerve, and the chewing process is controlled by 

nuclei in the brain stem. Stimulation of specific reticular areas in the 

brain stem taste centers will cause rhythmical chewing movements. 

In addition, stimulation of areas in the hypothalamus, amygdala, and 

even the cerebral cortex near the sensory areas for taste and smell 

can cause chewing.  

Much  of  the  chewing  process  is  caused  by  a  chewing  reflex.  The 

presence  of  a  bolus  of  food  in  the  mouth  at  first  initiates  reflex 

inhibition of the muscles of mastication, which allows the lower jaw 

to drop. This action automatically raises the jaw to cause closure of 

the teeth, but it also compresses the bolus again against the linings 

of the mouth, which inhibits the jaw muscles once again, allowing 


background image

3

 

 

the jaw to drop and rebound another time; this process is repeated 

again and again.  

Chewing is important for digestion of all foods, but it is especially 

important  for  most  fruits  and  raw  vegetables  because  they  have 

indigestible cellulose membranes around their nutrient portions that 

must  be  broken  before  the  food  can  be  digested.  Furthermore, 

chewing  aids  the  digestion  of  food  for  another  simple  reason: 

Digestive  enzymes  act  only  on  the  surfaces  of  food  particles; 

therefore, the rate of digestion is dependent on the total surface area 

exposed to the digestive secretions.  

2. Swallowing (Deglutition)  

Swallowing  is  a  complicated  mechanism,  principally  because  the 

pharynx  subserves  respiration  and  swallowing.  The  pharynx  is 

converted for only a few seconds at a time into a tract for propulsion 

of  food.  It  is  especially  important  that  respiration  not  be 

compromised because of swallowing.  

In general, swallowing can be divided into (1) a voluntary stage

which  initiates  the  swallowing  process;  (2)  a  pharyngeal  stage, 

which  is  involuntary  and  constitutes  passage  of  food  through  the 

pharynx into the esophagus; and (3) an esophageal stage, another 

involuntary  phase  that  transports  food  from  the  pharynx  to  the 

stomach.  


background image

4

 

 

 

1.  Voluntary Stage of Swallowing. 

 When the food is ready for swallowing, it is “voluntarily” squeezed 

or  rolled  posteriorly  into  the  pharynx  by  pressure  of  the  tongue 

upward and backward against the palate, as shown in Figure . 

 

2. Involuntary Pharyngeal Stage of Swallowing  

As  the  bolus  of  food  enters  the  posterior  mouth  and  pharynx,  it 

stimulates  epithelial  swallowing  receptor  areas  all  around  the 

opening  of  the  pharynx,  especially  on  the  tonsillar  pillars,  and 

impulses from these areas pass to the brain stem to initiate a series 

of automatic pharyngeal muscle contractions as follows:  


background image

5

 

 

1.  The  soft  palate  is  pulled  upward  to  close  the  posterior  nares  to 

prevent reflux of food into the nasal cavities.  

2. The palatopharyngeal folds on each side of the pharynx are pulled 

medially to approximate each other. In this way, these folds form a 

sagittal  slit  through  which  the  food  must  pass  into  the  posterior 

pharynx. This slit performs a selective action, allowing food that has 

been masticated sufficiently to pass with ease. Because this stage of 

swallowing  lasts  less  than  1  second,  any  large  object  is  usually 

impeded too much to pass into the esophagus.  

3. The vocal cords of the larynx are strongly approximated, and the 

larynx is pulled upward and anteriorly by the neck muscles. These 

actions,  combined  with  the  presence  of  ligaments  that  prevent 

upward  movement  of  the  epiglottis,  cause  the  epiglottis  to  swing 


background image

6

 

 

backward  over  the  opening  of  the  larynx.  All  these  effects  acting 

together prevent passage of food into the nose and trachea. 

4. The upward movement of the larynx also lifts the glottis out of 

the main stream of food flow, so the food mainly passes on each side 

of  the  epiglottis  rather  than  over  its  surface;  this  action  adds  still 

another protection against entry of food into the trachea.  

5. Once the larynx is raised and the pharyngoesophageal sphincter 

becomes relaxed, the entire muscular wall of the pharynx contracts, 

beginning  in  the  superior  part  of  the  pharynx,  then  spreading 

downward  over  the  middle  and  inferior  pharyngeal  areas,  which 

propels the food by peristalsis into the esophagus.  

To summarize the mechanics of the pharyngeal stage of swallowing: 

The trachea is closed, the esophagus is opened, and a fast peristaltic 

wave initiated by the nervous system of the pharynx forces the bolus 

of food into the upper esophagus, with the entire process occurring 

in less than 2 seconds.  

3.  The Esophageal Stage of Swallowing Involves Two Types 

of Peristalsis.  

The esophagus functions primarily to conduct food rapidly from the 

pharynx  to  the  stomach,  and  its  movements  are  organized 

specifically for this function. The esophagus normally exhibits two 


background image

7

 

 

types  of  peristaltic  movements:  primary  peristalsis  and  secondary 

peristalsis.  

Primary peristalsis is simply continuation of the peristaltic wave 

that begins in the pharynx and spreads into the esophagus during the 

pharyngeal stage of swallowing. This wave passes all the way from 

the pharynx to the stomach in about 8 to 10 seconds.  

Food swallowed by a person who is in the upright position is usually 

transmitted to the lower end of the esophagus even more rapidly than 

the peristaltic wave itself, in about 5 to 8 seconds, because of the 

additional effect of gravity pulling the food downward.  

If  the  primary  peristaltic  wave  fails  to  move  all  the  food  that  has 

entered the esophagus into the stomach, secondary peristaltic waves 

result from distention of the esophagus itself by the retained food; 

these waves continue until all the food has emptied into the stomach. 

The  secondary  peristaltic  waves  are  initiated  partly  by  intrinsic 

neural  circuits  in  the  myenteric  nervous  system  and  partly  by 

reflexes that begin in the pharynx and are then transmitted upward 

through vagal afferent fibers to the medulla and back again to the 

esophagus  through  glossopharyngeal  and  vagal  efferent  nerve 

fibers.

  

The  musculature  of  the  pharyngeal  wall  and  upper  third  of  the 

esophagus  is  striated  muscle.  Therefore,  the  peristaltic  waves  in 


background image

8

 

 

these  regions  are  controlled  by  skeletal  nerve  impulses  from  the 

glossopharyngeal and vagus nerves. In the lower two thirds of the 

esophagus, the musculature is smooth muscle, but this portion of the 

esophagus is  also strongly controlled by the vagus nerves that act 

through connections with the esophageal myenteric nervous system.  

When the vagus nerves to the esophagus are cut, the myenteric nerve 

plexus  of  the  esophagus  becomes  excitable  enough  after  several 

days  to  cause  strong  secondary  peristaltic  waves  even  without 

support from the vagal reflexes. Therefore, even after paralysis of 

the brain stem swallowing reflex, food fed by tube or in some other 

way into the esophagus still passes readily into the stomach. 

Function of the Lower Esophageal Sphincter (Gastroesophageal 

Sphincter). 

 At  the  lower  end  of  the  esophagus,  extending  upward  about  3 

centimeters  above  its  juncture  with  the  stomach,  the  esophageal 

circular  muscle  functions  as  a  broad  lower  esophageal  sphincter, 

also  called  the  gastroesophageal  sphincter.  This  sphincter 

normally remains tonically constricted with an intraluminal pressure 

at this point in the esophagus of about 30 mm Hg, in contrast to the 

midportion of the esophagus, which normally remains relaxed.  

When  a  peristaltic  swallowing  wave  passes  down  the  esophagus, 

“receptive  relaxation”  of  the  lower  esophageal  sphincter  occurs 


background image

9

 

 

ahead of the peristaltic wave, which allows easy propulsion of the 

swallowed  food  into  the  stomach.  Rarely,  the  sphincter  does  not 

relax satisfactorily, resulting in a condition called achalasia.  

 

The  stomach  secretions  are  highly  acidic  and  contain  many 

proteolytic enzymes, and  esophageal mucosa, except in the lower 

one eighth of the esophagus, is not capable of resisting the digestive 

action  of  gastric  secretions  for  long.  Fortunately,  the  tonic 

constriction  of  the  lower  esophageal  sphincter  helps  prevent 

significant  reflux  of  stomach  contents  into  the  esophagus  except 

under abnormal conditions 

Additional  Prevention  of  Esophageal  Reflux  by  Valvelike 

Closure of the Distal End of the Esophagus.  

Another factor that helps prevent reflux is a valvelike mechanism of 

a  short  portion  of  the  esophagus  that  extends  slightly  into  the 

stomach.  Increased  intraabdominal  pressure  caves  the  esophagus 

inward  at  this  point.  Thus,  this  valvelike  closure  of  the  lower 

esophagus  helps  to  prevent  high  intra-abdominal  pressure  from 

forcing stomach contents backward into the esophagus. Otherwise, 

every time we walked, coughed, or breathed hard, we might expel 

stomach acid into the esophagus. 

Thank you

 


background image

10

 

 

References :   Guyton and Hall textbook of medical physiology, 

thirteen edition.

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Mubark Wilkins
المشاهدات: لقد قام 0 عضواً و 96 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل