حمض المعدة، المعروف أيضًا باسم حمض المعدة، هو حمض الهيدروكلوريك، المكون الحمضي الأساسي لعصير المعدة، ويتم تصنيعه بواسطة الخلايا الجدارية داخل الغدد المعدية لبطانة المعدة. يتراوح الرقم الهيدروجيني للمعدة البشرية عادة من واحد إلى ثلاثة، وهي قيمة أقل بكثير مقارنة بمعظم الأنواع الحيوانية الأخرى، ولكنها قابلة للمقارنة بتلك التي لوحظت في الحيوانات آكلة اللحوم التي تأكل الجيف، الأمر الذي يتطلب دفاعًا قويًا ضد مسببات الأمراض المبتلعة.
تمنح هذه الحموضة المرتفعة حمض المعدة وظيفة وقائية حاسمة ضد مسببات الأمراض. علاوة على ذلك، فهو فعال في هضم البروتين من خلال تنشيط الإنزيمات الهاضمة، والتي تحلل بشكل جماعي سلاسل الأحماض الأمينية الطويلة. يتم تنظيم إنتاج حمض المعدة بدقة من خلال آليات التغذية الراجعة، مما يعزز الإفراز حسب الحاجة، على سبيل المثال، بعد الأكل. في الوقت نفسه، تقوم خلايا المعدة الأخرى بتوليد البيكربونات، وهي قاعدة، لتخزين السائل اللمعي، وبالتالي الحفاظ على توازن الرقم الهيدروجيني. تفرز هذه الخلايا أيضًا المخاط، مما يشكل حاجزًا وقائيًا لزجًا يحمي المعدة من التلف الناتج عن الأحماض. بالإضافة إلى ذلك، يساهم البنكرياس بكميات كبيرة من البيكربونات، ويفرزها عبر قناة البنكرياس إلى الاثني عشر لتحييد حمض المعدة الذي يدخل إلى الجهاز الهضمي.
يمثل إفراز حمض المعدة عملية فسيولوجية معقدة وتتطلب عملية أيضية. تمتلك الخلايا الجدارية شبكة إفرازية واسعة النطاق، تسمى القنوات، والتي من خلالها يتم تفريغ حمض الهيدروكلوريك في تجويف المعدة. يتم تنظيم درجة الحموضة اللمعية بدقة بواسطة مضخة بروتون H+/K+ ATPase. خلال هذه العملية، تطلق الخلايا الجدارية البيكربونات في مجرى الدم، مما يؤدي إلى ارتفاع مؤقت في درجة حموضة الدم، وهي ظاهرة يشار إليها بالمد القلوي.
يحتوي عصير المعدة أيضًا على إنزيمات هضمية يتم تصنيعها بواسطة خلايا أخرى داخل الغدد المعدية، وتحديدًا الخلايا الرئيسية في المعدة. تفرز الخلايا الرئيسية في المعدة البيبسينوجين في شكله غير النشط. عند دخوله إلى تجويف المعدة، يقوم حمض المعدة بتحفيز تنشيط هذا الإنزيم وتحويله إلى البيبسين.
الإفراز
تفرز معدة الإنسان البالغ عادة ما يقارب 1.5 لتر من العصارة المعدية يوميًا. يتكون عصير المعدة من مركب من إفرازات الغدة المعدية، يشمل حمض الهيدروكلوريك (حمض المعدة) كمكونه الرئيسي، إلى جانب الليباز المعدي والبيبسينوجين. داخل المعدة، يخضع البيبسينوجين للتحويل بواسطة حمض المعدة إلى إنزيم الهضم النشط البيبسين، وبالتالي زيادة المحتوى الأنزيمي لعصير المعدة. يتراوح الرقم الهيدروجيني لحمض المعدة البشري من واحد إلى ثلاثة، وهي قيمة أقل بكثير من معظم الأنواع الحيوانية الأخرى، ولكنها تشبه إلى حد كبير تلك الموجودة في الحيوانات آكلة اللحوم التي تأكل الجيف، والتي تتطلب حماية معززة ضد مسببات الأمراض المبتلعة.
يتم إفراز حمض المعدة من خلال عملية متعددة الخطوات. يتم إفراز أيونات الكلوريد والهيدروجين بشكل مستقل من سيتوبلازم الخلية الجدارية ثم تتحد لاحقًا داخل القنوات. تنشئ هذه العملية إمكانات عبر الغشاء تتراوح من −40 إلى −70 مللي فولت عبر غشاء الخلية الجدارية، مما يسهل انتشار أيونات البوتاسيوم وكمية بسيطة من أيونات الصوديوم من السيتوبلازم إلى قنيات الخلية الجدارية. بعد ذلك، يتم إطلاق حمض المعدة، جنبًا إلى جنب مع الإفرازات الغدية الأخرى، في حفرة المعدة لإطلاقه بشكل نهائي في تجويف المعدة.
يحفز إنزيم الأنهيدراز الكربونيك التفاعل العكسي بين ثاني أكسيد الكربون والماء، مما يؤدي إلى إنتاج حمض الكربونيك. ينفصل حمض الكربونيك هذا على الفور إلى أيونات الهيدروجين والبيكربونات. يتم بعد ذلك طرد أيونات الهيدروجين من الخلية عبر مضخات H+/K+ ATPase المضادة للبورتر.
في الوقت نفسه، تخضع أيونات الصوديوم لعملية إعادة امتصاص نشطة. وبالتالي، يتم إرجاع الجزء السائد من أيونات K+ (البوتاسيوم) و Na+ (الصوديوم) المفرزة إلى السيتوبلازم. داخل القناة، تتحد أيونات الهيدروجين والكلوريد المفرزة ويتم تفريغها لاحقًا في تجويف الغدة الأكسجينية.
إن الحد الأقصى لتركيز حمض المعدة الذي يتم الوصول إليه داخل المعدة، وتحديدًا في القنوات، هو 160 ملم. هذا التركيز أكبر بحوالي 3 ملايين مرة من تركيز الدم الشرياني، ومع ذلك فهو يظل متساويًا تقريبًا مع سوائل الجسم الأخرى. في حين أن أدنى درجة حموضة للحمض المفرز هي 0.8، فإنه يخضع للتخفيف داخل تجويف المعدة، مما يؤدي إلى نطاق درجة حموضة من واحد إلى ثلاثة.
يحدث إفراز قاعدي متواضع ومستمر لحمض المعدة، عادة أقل من 10 ملي مكافئ/ساعة، بين الأكلات.
يتميز إفراز حمض المعدة بثلاث مراحل متميزة، تساهم كل منها في زيادة معدل الإفراز لهضم الوجبة:
- يمثل الطور الرأسي ما يقرب من ثلاثين بالمائة من إجمالي إفراز حمض المعدة، والذي يحفزه توقع استهلاك الطعام، وكذلك رائحته أو طعمه. تنشأ هذه الإشارة من مراكز الدماغ العليا وتنتقل عبر العصب المبهم (العصب القحفي X). يقوم العصب المبهم بتنشيط الخلايا الجدارية لإفراز الخلايا الحمضية والشبيهة بالخلايا المعوية (ECL) لإطلاق الهستامين. علاوة على ذلك، يطلق العصب المبهم (CN X) الببتيد المطلق للغاسترين على الخلايا G ويمنع إفراز السوماتوستاتين من الخلايا D.
- خلال مرحلة المعدة، يتم إفراز ما يقرب من ستين بالمائة من إجمالي الحمض المطلوب لتناول الوجبة. يتم تحفيز إفراز حمض المعدة عن طريق انتفاخ المعدة ووجود الأحماض الأمينية في الطعام المتناول.
- تساهم المرحلة المعوية بالعشرة بالمائة المتبقية من إفراز الحمض، الذي يحدث عند دخول الكيموس إلى الأمعاء الدقيقة. يتم تحفيز هذا الإفراز عن طريق انتفاخ الأمعاء الدقيقة ووجود الأحماض الأمينية. تفرز الخلايا الاثني عشرية الأوكسينتين المعوي، الذي يؤثر بشكل مباشر على الخلايا الجدارية دون التأثير على مستويات الغاسترين.
تنظيم الإفراز
يتم تنظيم إنتاج حمض المعدة بدقة عن طريق الجهاز العصبي اللاإرادي والهرمونات المختلفة. يقوم الجهاز العصبي نظير الودي، بشكل أساسي من خلال العصب المبهم، وهرمون الغاسترين، بتحفيز الخلايا الجدارية لإنتاج حمض المعدة. يحدث هذا التحفيز مباشرة على الخلايا الجدارية وبشكل غير مباشر عن طريق تعزيز إفراز الهستامين من الخلايا الشبيهة بالمعوية الكرومافين (ECLs). على العكس من ذلك، فإن الببتيد المعوي النشط في الأوعية، والكوليسيستوكينين، والإفرازات جميعها تمارس تأثيرات مثبطة على إنتاج حمض المعدة.
يتم التحكم في إنتاج حمض المعدة داخل المعدة بدقة من خلال كل من المنظمين الإيجابيين وآليات ردود الفعل السلبية. تتضمن هذه العملية المعقدة أربعة أنواع من الخلايا الأساسية: الخلايا الجدارية، والخلايا G، والخلايا D، والخلايا الشبيهة بالخلايا المعوية. بالإضافة إلى ذلك، تؤثر نهايات العصب المبهم (CN X) والضفيرة العصبية الداخلية داخل الجهاز الهضمي بشكل كبير على نشاط الإفراز.
تطلق نهايات العصب المعدي ناقلين عصبيين محفزين: الأسيتيل كولين والببتيد المطلق للغاسترين. تعمل هذه المواد بشكل مباشر على الخلايا الجدارية وبشكل غير مباشر عن طريق التوسط في إفراز الغاسترين من الخلايا G والهستامين من الخلايا الشبيهة بالمعويكرومافين. يمارس غاسترين نفسه تأثيرات مباشرة وغير مباشرة على الخلايا الجدارية، جزئيًا عن طريق تحفيز إطلاق الهستامين.
يمثل إطلاق الهستامين الآلية التنظيمية الإيجابية الأكثر أهمية لإفراز حمض المعدة في المعدة. يتم تحفيز إفرازه بواسطة الجاسترين والأسيتيل كولين، بينما يمنع السوماتوستاتين إفرازه.
التحييد
داخل الاثني عشر، يخضع حمض المعدة للتحييد بواسطة البيكربونات. تعمل هذه العملية بشكل متزامن على تعطيل إنزيمات المعدة التي تعمل على النحو الأمثل ضمن نطاق درجة الحموضة الحمضية. يتم تحفيز إفراز بيكربونات البنكرياس عن طريق السيكريتين، وهو هرمون متعدد الببتيد يتم تنشيطه وإطلاقه من الخلايا S في الغشاء المخاطي للاثني عشر والصائم عندما ينخفض الرقم الهيدروجيني للاثني عشر إلى أقل من 4.5 إلى 5.0. يتم تمثيل تفاعل التعادل بالمعادلة التالية:
- حمض الهيدروكلوريك + NaHCO3 → NaCl + H2CO§45§
يتوازن حمض الكربونيك بسرعة مع ثاني أكسيد الكربون والماء، وهي عملية يتم تحفيزها بواسطة إنزيمات الأنهيدراز الكربونيك الموجودة على البطانة الظهارية للأمعاء. يؤدي هذا التفاعل إلى إطلاق صافي لغاز ثاني أكسيد الكربون في التجويف أثناء عملية التعادل. في مناطق الامتصاص في الأمعاء العلوية، مثل الاثني عشر، يميل كل من ثاني أكسيد الكربون المذاب وحمض الكربونيك إلى التوازن مع مجرى الدم، مما يتسبب في طرد غالبية الغاز الناتج أثناء المعادلة عبر الرئتين.
الأهمية السريرية
مرض الجزر المعدي المريئي (GERD) هو حالة منتشرة تتميز بالتدفق العكسي المتكرر لحمض المعدة إلى المريء. يمكن أن يؤدي هذا الارتجاع الحمضي، المعروف باسم حرقة المعدة، إلى تهيج بطانة المريء. يمكن لغالبية الأفراد إدارة أعراض ارتجاع المريء من خلال تعديلات نمط الحياة والتدخلات الدوائية، وخاصة مثبطات مضخة البروتون وحاصرات H2. يمكن أيضًا استخدام مضادات الحموضة لتحييد حمض المعدة. في بعض الحالات، قد يكون التدخل الجراحي ضروريًا لتخفيف الأعراض.
يمكن أن يتطور الالتهاب المستمر في الغشاء المخاطي للمعدة إلى التهاب المعدة الضموري، مما يقلل لاحقًا من إفراز حمض المعدة ويؤدي إلى مضاعفات الجهاز الهضمي المرتبطة به.
يشير نقص الكلورهيدريا واللاكلورهيدريا إلى الحالات التي تكون فيها مستويات حمض المعدة منخفضة أو غائبة تمامًا، على التوالي. من المحتمل أن تؤدي هذه الحالات إلى إضعاف دفاع الجسم ضد مسببات الأمراض التي يتم ابتلاعها، بما في ذلك بكتيريا Vibrio أو Helicobacter.
تتميز متلازمة زولينجر إليسون بارتفاع مستويات الجاسترين، مما يؤدي بالتالي إلى تحفيز إنتاج حمض المعدة بشكل مفرط، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى تكوين قرحة المعدة. وبالمثل، يمكن أن يؤدي فرط كالسيوم الدم أيضًا إلى زيادة إفراز الغاسترين وحمض المعدة، مما يساهم في تطور القرحة.
يمكن أن تؤدي الحالات التي تنطوي على القيء الشديد أو المطول إلى حدوث قلاء استقلابي بسبب نقص كلور الدم، وهي حالة تتميز بانخفاض حموضة الدم بسبب استنفاد أيونات H+ والكلوريد.
التاريخ
تم تحديد الدور الأساسي لحمض المعدة في عملية الهضم بشكل نهائي خلال عشرينيات وثلاثينيات القرن التاسع عشر من خلال العمل الرائد لوليام بومونت. وقد أجريت ملاحظاته على أليكسيس سانت مارتن، وهو مريض أصيب بالناسور المعدي بعد تعرضه لإصابة عرضية. هذه الحالة الفريدة مكنت بومونت من مراقبة عملية الهضم بشكل مباشر واستخلاص حمض المعدة، وبالتالي تأكيد وظيفته التي لا غنى عنها في الجهاز الهضمي.
اكتشاف وتطوير مثبطات مضخة البروتون
- اكتشاف وتطوير مثبطات مضخة البروتون
المراجع
الخلية الجدارية: آلية إفراز الحمض؛ جامعة ولاية كولورادو. أرشفة في 2 مايو 2021 في آلة Wayback..
- الخلية الجدارية: آلية إفراز الحمض. جامعة ولاية كولورادو أرشفة 2021-05-02 في آلة Wayback.