Small intestine

Japanese: 小腸 - しょうちょう

It is a long, thin digestive tract that continues from the stomach, and is about 7 meters long up to the junction with the cecum. The small intestine is located from the center to the lower part of the abdominal cavity, and is surrounded on both sides and above by the large intestine like a picture frame. In relation to the posterior wall of the abdominal cavity, there are parts that are directly attached to the posterior wall and parts that are fixed to the posterior wall at the position of the spine by the small intestinal mesentery. In the abdominal cavity, it is in contact with the greater omentum (part of the mesentery of the stomach) and the abdominal wall. From the top, the small intestine is divided into three parts: the duodenum, jejunum, and ileum.

The name duodenum comes from the fact that its length corresponds to the width of 12 fingers placed parallel to each other, and is approximately 25 to 30 centimeters. The duodenum is the thickest part of the small intestine, and does not have a mesentery, but is directly attached to the posterior abdominal wall, so only the anterior part is covered by the peritoneum. The duodenum is C-shaped as a whole, starting from the pylorus of the stomach, passing through the upper, descending, horizontal, and ascending parts, before suddenly bending forward at the level of the upper edge of the second lumbar vertebra to form the duodenal jejunal flexure, which then transitions into the jejunum. A bundle of connective tissue containing smooth muscle fibers descends from the celiac artery and the right crus of the diaphragm and terminates at this duodenal jejunal flexure. This is called the duodenal levator (ligament of Treitz), and it supports and fixes the duodenal jejunal flexure. On the posterior medial wall of the descending portion there is a protuberance called the greater duodenal papilla, through which the common bile duct and pancreatic duct open.

The jejunum and ileum are the parts of the small intestine other than the duodenum, with the jejunum making up two-fifths and the ileum three-fifths. The jejunum and ileum have a mesentery that attaches them to the posterior abdominal wall, making them quite mobile within the abdominal cavity. The mesentery is a membrane formed when the peritoneum covers the outer surface of the intestine and then joins together to form the mesentery. The part where the mesentery attaches to the posterior abdominal wall is about 15 centimeters long and is called the mesenteric root. There is no clear morphological boundary that distinguishes the jejunum from the ileum, but there are morphological differences between the beginning of the jejunum and the end of the ileum, just as there are differences in their digestive and absorptive functions. The jejunum is thicker than the ileum, with a diameter of about 4 centimeters, a thicker wall, and more vascularity. It is also more active, so the transport of contents is faster in the jejunum. In autopsies, the jejunum is often empty of contents, which is why it was given this name, but the contents do not remain in the jejunum for long. The ileum is slightly narrower than the jejunum, has a thin wall, and is less vascularized. The ileum is named after its strong undulating motion within the abdominal cavity.

The inner surface of the small intestine is characterized by mucosal folds and villi. The mucosa of the small intestine protrudes into the lumen at a height of about 3 to 10 mm, and runs in a ring shape for about one-half to two-thirds of the circumference of the small intestine. These are called circular folds, and except for the absence of them at the beginning of the duodenum, they increase in number as you go downward, are densest in the upper part of the jejunum, gradually get smaller in the ileum, and are not seen at the terminal ileum. Villi are found on the surface of the circular folds, and are densely packed with fine mucosal projections about 0.5 to 1.0 mm in size, and the mucosal surface is velvety. The shape and size vary depending on the part of the small intestine, and are irregular. Intestinal glands (Lieberkühn's glands) are present in the intestinal crypts (Lieberkühn's fossae) in the depressions between the villi. There are also many lymph nodules in the mucosal tissue. These are 1.0 to 1.5 mm in diameter and have a whitish hue. Lymph nodules in the upper jejunum are scattered individually and are called isolated lymph nodules. A large number of these lymph nodules gather together to form aggregate lymph nodules (Peyer's patches). Aggregate lymph nodules are oblong in shape, with their long axis coinciding with the long axis of the intestine. Aggregate lymph nodules are particularly common in the ileum, with around 20 to 30 in number, and the number increases the further down the area you go.

[Kazuyo Shimai]

Small intestine motility

Small intestinal motility can be divided into two types: localized contractions and propagating contractions. When observing the motility of the small intestine in dogs, first, "constrictions" are seen in several places. Eventually, these areas expand, and then constrictions appear in other areas. This motility is a localized contraction with almost no propagating effect, and is seen mainly when the contraction of the circular muscles is strong. These constrictions divide the contents of the small intestine into smaller pieces, and the contents move back and forth and mix with the digestive juices. These constrictions occur at intervals of approximately 0.5 to 1 centimeter, and occur 11 to 14 times per minute in the human duodenum, 4 to 9 times in the ileum, 8 to 18 times per minute in the dog jejunum, and 12 to 14 times per minute in the ileum. This is called segmental motility. In addition, pendulum motility is seen in rabbits. This is a periodic contraction and relaxation in the vertical direction of the intestine, like the swinging of a clock pendulum, and is mainly caused by the contraction of the longitudinal muscles. The intestine moves toward the anus at a speed of 2 to 3 centimeters per second, but this is also a localized contraction that is not involved in the transport of contents.

The propagating contraction is called peristalsis, and the circular contraction part propagates from the top to the bottom of the small intestine. This movement moves the contents towards the anus. This peristalsis occurs about 12 times per minute in the jejunum and about 10 times per minute in the ileum in humans, while in dogs it occurs 21 times per minute in the duodenum, 17 times in the jejunum, and 8-12 times in the ileum, but this number increases after a meal. In dogs, the propagation speed is said to be 8-22 centimeters in the duodenum, 1.8 centimeters in the jejunum, and 0.2-0.7 centimeters in the ileum. The frequency and propagation speed of peristalsis are both greater in the upper part of the small intestine. In humans, peristalsis disappears after a few centimeters, and new peristalsis begins again.

[Santa Ichikawa]

Regulation of movement

The wall of the small intestine contains longitudinal and circular muscles, and between them is a mass of nerve cells called the myenteric plexus (Auerbach's plexus), and beneath the mucosa is the submucosal plexus (Meissner's plexus). The nerve fibers emerging from these plexuses are intricately intertwined to form the intramural nerves. Vagus and sympathetic nerves also enter the intestinal wall from the outside, and are distributed not only to the muscles, mucosa, and secretory glands, but also to the nerve plexus. In general, the sympathetic nerves inhibit small intestinal motility, while the vagus nerves stimulate it. Furthermore, reflexes between the internal organs in the abdomen are established via these external nerves. For example, when the internal pressure of the ileum increases, large intestinal motility is inhibited, small intestinal motility is inhibited during defecation, small intestinal motility becomes active when food enters the stomach, and large intestinal motility becomes active when small intestinal motility becomes active. These are called extraintestinal reflexes. On the other hand, there are also reflexes via intramural nerves. When the mucous membrane is stimulated, contraction occurs on the oral side of the stimulated area and is inhibited on the anal side, which causes the contents to move toward the anal side. Peristalsis still occurs even if the intramural nerves are removed, and when the nerve plexus is anesthetized with cocaine, peristaltic waves are transmitted to both sides. From this, it can be said that the muscles of the small intestine have the property of moving on their own, but the direction of propagation is determined by the intramural nerve plexus.

Many chemical substances (hormones) are secreted from the mucous membrane of the small intestine, and these also regulate small intestinal motility. For example, bilikinin stimulates the movement of the villi, and motilin stimulates intestinal motility during fasting. Secretin also inhibits intestinal motility, while cholecystokinin and pancreozymin (CCK-PZ) stimulate it. In this way, small intestinal motility is regulated by nerves and chemicals, but it is also regulated by potential fluctuations known as the small intestinal slow wave potential, which is seen in longitudinal muscle cells. This is a change in potential that occurs when the cell membrane periodically pumps out sodium ions.

[Santa Ichikawa]

Secretion of digestive juices and digestion

The small intestinal mucosa contains secretory glands that secrete mucus and other fluids, and the cells in the mucosa contain many digestive enzymes, which are released into the intestine when the cells are destroyed. Bile and pancreatic juice are also excreted in the duodenum. Bile contains bile salts that aid in the absorption of fat, and pancreatic juice contains enzymes that break down carbohydrates, proteins, and lipids. This bile, pancreatic juice, and enzymes in the small intestine break down carbohydrates into glucose, galactose, and fructose, proteins into amino acids, and fats into fatty acids and glycerides.

[Santa Ichikawa]

Absorption in the small intestine

The small intestinal mucosa has many folds, each of which has a villi. Furthermore, the epithelial cells of the villi have protruding microvilli that are 1 micrometer high and 0.1 micrometer in diameter, meaning that the absorption area of the small intestine is approximately 200 square meters. The amount of liquid that passes through the small intestine each day, including digestive juices and water in food, is 10 liters, of which approximately 9.5 liters passes through the small intestinal wall. Of the remaining 0.5 liters, 0.4 liters is absorbed in the large intestine, and only around 0.1 liters of water is excreted in feces.

Looking at the mechanism of water and nutrients absorption, they are absorbed passively due to the difference in concentration of substances inside and outside the cell membrane, as well as actively by the pumping action of the villi or the phagocytosis and pinocytosis of cells. Carbohydrates are absorbed as glucose, galactose, and fructose, and proteins as amino acids. However, in newborns, proteins are absorbed as polypeptides or proteins. Some adults show the same absorption pattern as newborns, but in this case the absorbed proteins become antigens and cause allergic symptoms (rashes caused by egg whites, fish, etc.). Fats are absorbed only after being broken down into glycerides and fatty acids, but they are synthesized into triglycerides inside the cells and enter the lymphatic vessels as small fat globules.

It is no exaggeration to say that all nutrients are absorbed in the small intestine. Carbohydrates are absorbed in the lower duodenum, both water-soluble and fat-soluble vitamins are absorbed in the upper jejunum, proteins and fats are absorbed in the jejunum, and vitamin _B12 and bile salts are absorbed from the lower jejunum to the ileum. Thus, there are differences in the sites of absorption depending on the substance in the small intestine.

[Santa Ichikawa]

Location of the small intestine
©Shogakukan ">

Location of the small intestine

Names of parts of the small intestine
©Shogakukan ">

Names of parts of the small intestine

Enlarged cross section of the circular fold and structure of the intestinal villi
©Shogakukan ">

Enlarged cross section of the circular fold and structure of the intestinal villi

Small intestine motility
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Small intestine motility

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

胃に続く細長い消化管で、盲腸の接合部までの長さは約7メートル。小腸は腹腔(ふくくう)の中央部から下部にかけて位置し、両側と上方は額縁のように大腸によって囲まれている。また、腹腔後壁との関係でみると、腹腔後壁に直接密着固定される部分と、小腸間膜によって後壁の脊柱(せきちゅう)の位置に固定される部分とがある。腹腔では大網（胃の腸間膜の一部）および腹壁に接している。小腸は上方から十二指腸、空腸、回腸の3部分に区分される。

　十二指腸の名は、その長さが12本の指を平行に並べた幅の長さに一致することからつけられたもので、約25～30センチメートルである。小腸の部分では十二指腸がもっとも太く、また腸間膜をもたないで、後腹壁に直接固着している部分であるため、前面だけが腹膜に覆われている。十二指腸は全体としてC字形をしていて、胃の幽門から始まって、上部、下行部、水平部、上行部となって第2腰椎(ようつい)上縁の高さで急に前方に屈曲し十二指腸空腸曲となり、空腸に移行する。この十二指腸空腸曲には、腹腔動脈や横隔膜右脚の周辺から平滑筋線維を含んだ結合組織線維束が下行してきて停止する。これを十二指腸提筋（トライツ靭帯(じんたい)）とよび、十二指腸空腸曲を固定支持している。下行部の後内側壁には、総胆管と膵管(すいかん)が開口する大十二指腸乳頭とよぶ隆起部がある。

　空腸、回腸は十二指腸以外の小腸部分で、空腸が5分の2、回腸が5分の3を占めている。空腸と回腸は腸間膜を有し、これによって後腹壁に固着しているため腹腔内ではかなり可動性がある。腸間膜とは腸管の外面を腹膜が覆ったのち、あわさって2枚の膜を形成したものである。腸間膜が後腹壁に固着している部分は長さ約15センチメートルで、腸間膜根とよぶ。空腸と回腸を区別する形態上の明確な境はないが、空腸の始まりの部分と回腸の終わりの部分とでは、消化吸収の機能に差があるように、形態的にも差異がみられる。空腸は回腸よりも太くて直径約4センチメートル、壁も厚く、血管分布も多い。活動も活発に行われるため、空腸では内容物の輸送も速い。死体解剖した場合に空腸では内容が空虚なことが多く、この名称がつけられたが、空腸には内容物が長く停留することがないからである。回腸は空腸よりもやや細く、壁も薄く、血管分布も少ない。回腸は腹腔内で強くうねっているのでこの名称がある。

　小腸の内面の構造の特徴として粘膜ひだと絨毛(じゅうもう)がある。小腸粘膜は内腔に向かって3ミリメートルから10ミリメートルくらいの高さで細長く突出し、小腸円周の2分の1から3分の2ほどを輪状に走っている。これを輪状ひだというが、これは十二指腸始部に欠如しているほかは、下方にいくにしたがって増加し、空腸上部でもっとも密となり、回腸ではしだいに小さくなり、回腸末端ではみられなくなる。絨毛は輪状ひだの表面にあり、0.5～1.0ミリメートルくらいの細かい粘膜突起が密生したもので、粘膜表面はビロード状を呈している。形、大きさは小腸の部位によって差異があり、不規則である。この絨毛間の陥凹部の腸腺窩(ちょうせんか)（リーベルキューン窩）には腸腺（リーベルキューン腺）が存在する。また、粘膜組織内には多数のリンパ小節が存在している。これは径1.0～1.5ミリメートルで白色がかっている。空腸上部でのリンパ小節は個々に散在しており、孤立リンパ小節とよぶ。このリンパ小節が多数集合して、集合リンパ小節（パイエル板）を形成する。集合リンパ小節は長楕円(ちょうだえん)形で、その長軸は腸の長軸方向に一致している。集合リンパ小節は、とくに回腸に多くみられ、20～30個ほどで、下部にいくほど多くなる。

［嶋井和世］

小腸の運動

小腸の運動は局所収縮と伝播(でんぱ)性収縮の二つに分けられる。イヌで小腸の運動を観察すると、まず数か所で「くびれ」がみられる。やがてこの部位は膨らんでくるが、次には他の部位にくびれが生じてくる。この運動はほとんど伝播性のない局所収縮であり、おもに輪走筋の収縮が強いときに認められる。このくびれによって小腸の内容物は小さく分けられるとともに、内容物は前後に動いて消化液と混合される。このくびれは、だいたい0.5～1センチメートルの間隔で生じ、ヒトの十二指腸では毎分11～14回、回腸では4～9回、イヌの空腸では毎分8～18回、回腸では12～14回おこる。これが分節運動とよばれるものである。このほかウサギでは振り子運動というのがみられる。これは時計の振り子が左右に振れるように、腸管の縦の方向に周期的に収縮と弛緩(しかん)がみられるもので、縦走筋が主として収縮することによる。毎秒2～3センチメートルの速さで肛門(こうもん)側に進んでいくが、これも内容物の移送には関与しない局所収縮である。

　伝播性収縮は蠕動(ぜんどう)といわれるもので、環状の収縮部が小腸の上方から下方へと伝わっていく。この運動によって、内容物は肛門側へ移動していくことになる。この蠕動はヒトの空腸では毎分12回、回腸で10回ほどであり、イヌの十二指腸では毎分21回、空腸で17回、回腸で8～12回といわれるが、食後になるとこの回数は増える。また、伝播する速度をイヌでみると、十二指腸で8～22センチメートル、空腸で1.8センチメートル、回腸で0.2～0.7センチメートルといわれている。こうした蠕動のおこる回数、伝播速度は、ともに小腸上部のほうが大きくなる。なお、ヒトにおける蠕動では数センチメートル進むと消失し、そこからまた新しい蠕動がおこる。

［市河三太］

運動の調節

小腸の壁には縦走筋と輪走筋とがあるが、その間には筋間神経叢(そう)（アウエルバッハ神経叢）、粘膜の下には粘膜下神経叢（マイスネル神経叢）という神経細胞の塊があり、そこから出る神経線維が複雑に絡み合って壁内神経を形づくっている。また、外部からは迷走神経と交感神経が腸壁に入り込んでおり、筋、粘膜、分泌腺のほか、神経叢にも分布している。一般に交感神経によって小腸の運動は抑制され、迷走神経によって促進される。さらに、こうした外部からの神経を介して腹部における内臓どうしの反射が成り立っている。たとえば、回腸の内圧が高まると大腸運動は抑制される、排便時に小腸運動は抑制され、胃に食物が入ると小腸運動は盛んになる、小腸運動が盛んになると大腸運動も盛んになる、などであり、これらは腸外反射とよばれている。一方、壁内神経を介しての反射も存在する。粘膜を刺激すると、刺激されたところより口側では収縮がおこり、肛門側では抑制されるというもので、これによって内容物は肛門側へ移動するわけである。この壁内神経を切除しても蠕動はおこるほか、神経叢をコカイン等で麻酔すると蠕動波は両側に伝播するようになる。このことから、小腸の筋は自分で動く性質をもっているが、壁内神経叢によって伝播の方向が決められているといえる。

　小腸の粘膜からは多くの化学物質（ホルモン）が分泌されるが、これらによっても小腸の運動は調節を受ける。たとえば、ビリキニンvillikininは絨毛の運動を盛んにさせ、モチリンmotilinは空腹時の腸運動を盛んにさせる。また、セクレチンは腸運動を抑制し、コレシストキニン・パンクレオチミンCCK‐PZは盛んにさせるなどである。このように小腸の運動は神経により、また化学物質により調節されているが、さらに、縦走筋細胞にみられる小腸緩除電位slow waveとよばれる電位変動によっても調節されている。これは細胞の膜が周期的にナトリウムイオンをくみ出すためにおこる電位変化である。

［市河三太］

消化液の分泌と消化

小腸粘膜には分泌腺があり、粘液などを分泌するほか、粘膜にある細胞には多くの消化酵素が含まれており、細胞が破壊されると酵素は腸の中に出される。また、十二指腸には胆汁や膵液も排泄(はいせつ)される。胆汁には脂肪の吸収を助ける胆汁酸塩が含まれており、膵液には糖質、タンパク質、脂質の分解酵素が含まれている。この胆汁、膵液、そして小腸内の酵素によって、糖質はブドウ糖、ガラクトース、果糖に分解され、タンパク質はアミノ酸、脂肪は脂肪酸とグリセリドに分解される。

［市河三太］

小腸における吸収

小腸粘膜には多くの「ひだ（襞）」があり、一つ一つのひだには絨毛が生えている。さらに絨毛の上皮細胞には高さ1マイクロメートル、直径0.1マイクロメートルの微絨毛が突出しているため、小腸の吸収面積は約200平方メートルにも及ぶこととなる。小腸を1日に通る液体は、消化液や食物中の水分をあわせると10リットルにもなり、このうち、約9.5リットルが小腸壁を通過する。残りの0.5リットルのうち0.4リットルは大腸で吸収され、糞便(ふんべん)中に排泄される水分はわずか0.1リットル前後にすぎない。

　水分や栄養素の吸収の仕組みをみると、細胞膜内外の物質の濃度差によって受動的に吸収されるほか、絨毛のポンプ作用、あるいは細胞の食作用や飲作用によって、能動的に吸収されている。糖質はブドウ糖、ガラクトース、果糖となり、タンパク質はアミノ酸となって吸収される。しかし、新生児ではタンパク質はポリペプチドやタンパク質のまま吸収されている。なお、人によっては成人しても新生児と同様の吸収様式がみられるが、この場合は吸収されたタンパク質が抗原となってアレルギー症状（卵の白身や魚などによる発疹(ほっしん)）をおこすことになる。脂肪はグリセリドと脂肪酸に分解されて初めて吸収されるが、細胞の中でトリグリセリドに合成され、小さな脂肪球となってリンパ管に入っていく。

　栄養素は全部、小腸で吸収されるといっても過言ではない。糖質は十二指腸下部、ビタミンは水溶性、脂溶性ともに空腸上部で、タンパク質、脂肪は空腸で、ビタミンB₁₂や胆汁酸塩は空腸下部から回腸でおもに吸収される。このように、小腸においても物質によって吸収の部位差が認められる。

［市河三太］

[参照項目] | 十二指腸 | 消化 | セクレチン | 腸 | 腸液

小腸の部位

小腸の各部名称

輪状ひだの拡大断面と腸絨毛の構造

小腸の運動

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例

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