Af hverju melta meltingarfærin ekki sjálf sig um leið og þau melta fæðu?

Svar

Þetta er mjög góð spurning, því að líkami okkar er einmitt gerður úr sams konar efnum og eru í fæðu. Bæði magasýra og meltingarensím gætu stuðlað að niðurbroti meltingarfæra, en gera það ekki.

Magasýrufrumur í magaslímu, innsta lagi meltingarvegarins, seyta saltsýru (HCl) út í magaholið. Magavökvinn þar getur verið með sýrustig (pH) sem er 1 eða lægri. Þetta er 10 sinnum súrara en hreinn sítrónusafi. Spurningin er því hvernig getur slíman þolað svona mikla sýru?

Í fyrsta lagi má nefna að slíman meltist ekki við það að seyta saltsýru vegna þess að sýrustig innan magasýrufrumna helst nálægt hlutleysi, það er pH=7. Það gerist með eftirfarandi hætti:

1. Kalíumjónir (K⁺) flæða úr magasýrufrumum út í magaholið.
2. Kalíumdæla sér síðan um að dæla þeim aftur inn í frumurnar, en um leið seyta þær vetnisjónum (H⁺), sem valda sýrueiginleikunum, út í holið. Jafnmikið af kalíumjónum kemur inn í frumurnar aftur og lekur út úr þeim.
3. Klórjónir (Cl^-) flæða úr frumunum í magaholið og mínushleðsla þeirra vegur upp á móti plúshleðslu vetnisjónanna.
4. Hinum megin í magasýrufrumunum er skiptidæla sem kemur jafnvægi á eftir tap á klórjónum með því að skipta á klórjón úr blóði fyrir vetnisbíkarbónatjón (HCO₃^-) í frumunni.
5. Inni í frumunni hvarfast vatn (H₂O) við koltvíoxíð (CO₂) og myndar kolsýru (H2CO₃) sem klofnar í vetnisjón og vetnisbíkarbónatjón.

Í stuttu máli má því segja að saltsýran (HCl) sem er í magaholinu komi frá vetnisjónum úr vatni og klórjónum úr blóði. Hvort tveggja safnast eingöngu fyrir í magaholinu, ekki magasýrufrumunum sjálfum. Þess vegna hefur sýran ekki ætandi áhrif á þær innan frá.

Í öðru lagi meltir saltsýran í magaholinu ekki slímuna vegna þess að svokallaðar bikarfrumur í henni seyta miklu af verndandi slími sem þekur slímuna og hindrar að sýran komist að henni. Ýmsar jónir, svo sem vetnisbíkarbónatjón, sem eru fastar inni í slíminu, hlutleysa þær vetnisjónir sem kynnu að komast í gegnum slímið.

Þetta slímlag ver slímuna einnig gegn meltingarensímum í magaholinu. Ensímin skemma ekki kirtilfrumurnar sem mynda þau því að þau eru framleidd og seytt í óvirku formi. Til þess að meltingarensímin verði virk þurfa þau að komast í snertingu við saltsýruna sem klippir burt óþarfa hluta óvirka ensímsins til að virkja það.

Þegar magainnihald berst ofan í skeifugörn, efsta hluta smáþarma, er sýrustig þess gert hlutlaust með því að blandast brissafa sem inniheldur vetnisbíkarbónatjónir. Það er eins gott, þar sem slíma smáþarma hefur enga aðra vörn gegn magasýrunni.

Þrátt fyrir að varnir magans séu margþættar eru þær ekki óbrigðular. Bakterían Heliobacter pylori þrífst í mjög súru umhverfi magans. Sýking af völdum hennar getur valdið sári sem saltsýran og meltingarensím „nýta sér“ og afleiðingin er ætisár eða það sem í daglegu tali er kallað magasár (sjá svar Sigurbjörns Birgissonar við spurningunni Hvers vegna myndast magasár?)

Það sem sagt er hér að framan á fyrst og fremst við um magann. Hin meltingarfærin í meltingarveginum nota sams konar varnir og maginn til að koma í veg fyrir að meltast, það er að segja meltingarensím eru á óvirku formi þegar þeim er seytt út í meltingarholið og einnig myndast slím, þótt það sé ekki eins öflugt og í maganum, enda enga sýru að finna nema þar.

Heimild:
ScientificAmerican.com - Why don´t our digestive acids corrode our stomach linings? eftir William K. Purves

Mynd: Scientific American