胃腸道生理學：胃酸、激素、腸神經、吸收與膽酸

高效考點與陷阱

記憶口訣

• 「Auerbach Advances」：Auerbach 推動腸道向前，對應 motility；Meissner 留在 mucosa 下，管理 secretion 與局部血流。
• 「H2 Raises cAMP；M3 與 CCK2 Raise Ca」：H2 接 Gs，M3 與 gastrin 的 CCK2 receptor 接 Gq。
• 「Sour calls S；fat calls I」：酸進十二指腸叫出 S cell 的 secretin；脂肪與胺基酸叫出 I cell 的 CCK。
• 「MMC = Meal Makes it Cease」：進食會終止 migrating motor complex；空腹時 motilin 才帶動清道夫波。
• 「SGLT1 入門，GLUT2 出門」：glucose／galactose 從頂端與 Na⁺一起進 enterocyte，再由基底外側 GLUT2 進入血液。
• 「Enteropeptidase 點火，trypsin 放大」：enteropeptidase 只需先做出少量 trypsin，後者便啟動其餘胰蛋白酶原。
• 「Ileum saves B and bile」：末端迴腸回收 B12 與 bile acids，切除後兩者一起流失。

胃腸道生理的考題常把同一條路徑的「刺激物、細胞、受體、第二訊使、膜側與最終功能」拆開重組。穩定得分的方法，是先判斷訊號從腔面或血側而來，再分清直接作用與間接放大。

胃酸分泌：壁細胞是一個有方向性的運輸系統

壁細胞內的 carbonic anhydrase 將 CO₂ 與 H₂O 轉為 H⁺及 HCO₃⁻。頂端 H⁺/K⁺-ATPase 以 ATP 將 H⁺送入胃腔、換回 K⁺；頂端 K⁺ channel 回收 K⁺，Cl⁻ channel 讓 Cl⁻進入胃腔，最後形成 HCl。壁細胞也分泌 intrinsic factor，使 vitamin B12 能在末端迴腸吸收。

基底外側膜的 Cl⁻/HCO₃⁻ exchanger（AE2）把 HCO₃⁻送入血液並帶入 Cl⁻，造成餐後 alkaline tide。基底外側 Na⁺/K⁺-ATPase 維持離子梯度；考題若把 AE2 或 Na⁺/K⁺-ATPase 放到胃腔側，即是膜定位陷阱。

休息時，多數 H⁺/K⁺-ATPase 儲存在胞內 tubulovesicles。刺激後囊泡與 apical canalicular membrane 融合，使有效分泌表面積與幫浦數量同時增加。Omeprazole 等 proton pump inhibitor 抑制共同終端 H⁺/K⁺-ATPase，所以能壓過單一路徑的受體阻斷。

三條刺激路徑都從基底外側受體開始：

• Histamine 由 ECL cell 釋放，接上 H2 receptor，透過 Gs—adenylyl cyclase—cAMP—PKA。
• Gastrin 由 antral G cell 釋放，接上 CCK2 receptor，透過 Gq—PLC—IP₃／DAG—Ca²⁺；其促酸作用很大一部分來自先刺激 ECL cell 釋放 histamine。
• Vagus／enteric neuron 釋放 ACh，接上壁細胞 M3 receptor，走 Gq—Ca²⁺。迷走神經刺激 G cell 時主要用 GRP，不是 ACh。

Histamine 的 cAMP 訊號與 gastrin／ACh 的 Ca²⁺訊號互相增效，因此 H2 blocker 能削弱多條上游刺激的共同放大。Cephalic phase 主要靠 vagal input；gastric phase 受胃擴張與 peptide／amino acid 促進；intestinal phase 的淨效應多為抑制。

低胃竇 pH 促進 D cell 釋放 somatostatin。Somatostatin 透過 Gi 直接降低壁細胞 cAMP，也抑制 G cell 的 gastrin 與 ECL cell 的 histamine。Prostaglandin E₂ 經 EP3—Gi 抑制酸，並增加黏液、HCO₃⁻與黏膜血流；NSAID 抑制 prostaglandin 合成時，保護作用下降。Secretin、CCK、GIP、GLP-1 與十二指腸神經反射也能在酸、脂肪或高滲透壓 chyme 進入小腸後降低胃酸輸出或胃排空。

腸胃激素：先抓主要直接作用，再看生長效應

若題幹限縮為「哪一個腸胃激素最強抑制胃運動與排空」，傳統答案是 CCK，尤其在十二指腸偵測到脂肪時。GLP-1 也能顯著延緩胃排空，且藥理濃度作用可很強；判題時要看題幹是否描述 incretin／糖尿病藥物。GIP 在生理濃度主要是 incretin，不能只靠舊名作答。

更完整的整合控制來自 enterogastric feedback。十二指腸的脂肪、酸、高滲透壓與擴張啟動神經反射，並釋放 CCK、secretin、GLP-1 等訊號；其中脂肪造成的抑制最持久，使胃送入小腸的速度不超過消化與吸收能力。

腸神經系統與運動型態

Myenteric plexus 位在 longitudinal 與 circular muscle 之間，主要調控張力、收縮強度、傳播速度與括約肌。Submucosal plexus 位在黏膜下層，主要整合腔內刺激，控制上皮分泌、吸收、黏膜肌與局部血流。兩者都可形成局部反射，仍受 sympathetic 與 parasympathetic input 調節。VIP 可使胃腸平滑肌放鬆並促進腸上皮電解質與水分泌；nodose ganglion 是 vagal afferent 的細胞體所在，屬 extrinsic sensory pathway，不是消化道內神經叢。

Interstitial cells of Cajal（ICC）是電氣節律細胞，產生並傳播 slow waves。Slow wave 是膜電位的週期振盪，不等同 smooth muscle action potential；當波峰達閾值時，電壓依賴性 Ca²⁺ channel 產生 spike potentials，Ca²⁺流入才明顯增強收縮。Slow-wave frequency 設定各段最大收縮頻率，神經與激素主要改變達閾值的機率與 spike 數量。

Segmentation 由鄰近環狀肌交替收縮，把 chyme 來回切分並增加與黏膜接觸，淨向前移動很少。Peristaltic reflex 在食團口側以 ACh／substance P 造成收縮，在肛側以 NO／VIP 造成放鬆，形成 descending propulsion；這就是「law of the intestine」的方向性。

Migrating motor complex（MMC）在禁食期由胃或近端小腸週期性出現，強烈 phase III 收縮向遠端掃除殘渣並限制細菌過度增生。Motilin 與胃起源的 phase III 關係密切，erythromycin 可作為 motilin receptor agonist；進食會把 MMC 切換成 fed pattern。

Achalasia 的核心是 distal esophagus／LES 區 myenteric inhibitory neurons 減少，特別是 NO 與 VIP 訊號不足。結果是 LES resting tone 偏高、吞嚥時鬆弛不全、食道體部蠕動消失，影像可見 bird-beak narrowing。病灶不是黏膜下分泌神經叢，也不是單純 vagus nerve 斷裂。

排便開始於糞便使直腸擴張。Intrinsic myenteric reflex 造成 descending colon、sigmoid colon 與直腸蠕動，並促使 internal anal sphincter 反射性放鬆；單靠此局部反射通常較弱。Sacral spinal cord S2–S4 經 pelvic parasympathetic nerves 傳出的 cholinergic input 會興奮直腸與 enteric circuits，大幅增強推進；internal sphincter 的最後放鬆訊號主要由 enteric inhibitory neurons 的 NO／VIP 傳遞。External anal sphincter 是 skeletal muscle，受 pudendal nerve 隨意控制；這點常和內括約肌的平滑肌控制混淆。

消化與吸收：膜側決定答案

醣類

Salivary 與 pancreatic α-amylase 切開澱粉內部的 α-1,4 bonds，產生 maltose、maltotriose 與 α-limit dextrins，不能切 α-1,6 branch point。Brush border maltase-glucoamylase 將 maltose／maltotriose 變成 glucose；sucrase-isomaltase 同時處理 sucrose 與 α-1,6 branches，也具有 maltase activity，所以選項中的 sucrase 可水解 maltose。Lactase 則分解 lactose。

Glucose 與 galactose 經頂端 SGLT1 與 Na⁺共同運輸，驅動力來自基底外側 Na⁺/K⁺-ATPase。Fructose 經頂端 GLUT5 facilitated diffusion；三種單醣主要都由基底外側 GLUT2 離開 enterocyte。高腔內 glucose 時可能招募 apical GLUT2，但標準國考定位仍是 SGLT1 apical、GLUT2 basolateral。

蛋白質

胃內 HCl 使蛋白質變性並活化 pepsinogen 為 pepsin。到十二指腸後，brush-border enteropeptidase 將 trypsinogen 切成 trypsin；trypsin 再活化更多 trypsinogen，以及 chymotrypsinogen、proelastase、procarboxypeptidases、procolipase 與 phospholipase zymogens。Pancreatic deoxyribonuclease 以 active enzyme 分泌，不靠 trypsin 活化。這個設計讓啟動點位於小腸腔，pancreatic trypsin inhibitor 則降低胰臟內提早活化的風險。

游離 amino acids 由多種 Na⁺-dependent apical cotransporters 吸收，dipeptide／tripeptide 主要走 H⁺-coupled PEPT1。細胞內 peptidases 再把多數小胜肽分解，胺基酸由基底外側 transporters 進入 portal blood。

脂肪與膽固醇

膽酸與 phospholipid 先乳化脂肪。Pancreatic lipase 在 colipase 協助下將 triglyceride 主要切成 2-monoglyceride 與 free fatty acids；colipase 使 lipase 能在有膽鹽覆蓋的脂滴表面工作。Mixed micelles 攜帶 long-chain fatty acids、monoglycerides、cholesterol 與脂溶性維生素穿過 unstirred water layer，脂質離開 micelle 後進入刷狀緣，膽酸多留在腔內直到末端迴腸回收。

Enterocyte 內 long-chain lipids 重新酯化，與 apoB-48 組成 chylomicrons，經 lacteals 進入淋巴。Short-與 medium-chain fatty acids 較水溶，可直接進 portal blood。Cholesterol 離開 micelle 後不直接耗用 ATP，也不與 Na⁺共同運輸；傳統運輸分類題多歸為 diffusion。分子層級的刷狀緣攝取依賴 NPC1L1，ezetimibe 阻斷此路徑。ABCG5／ABCG8 可把部分 sterol 再排回腔內，不能和 NPC1L1 的吸收方向混淆。

Tight junction 與 paracellular route

上皮吸收不只走 transcellular route。Claudin family 形成 tight-junction pores，決定 paracellular pathway 對 Na⁺、Cl⁻、其他小離子與水的選擇性；不同腸段與生理狀態可改變通透性。Occludin 與 zonula occludens proteins 參與屏障組織和訊號，但考「孔道選擇性」時先想到 claudins。

膽酸、腸肝循環與膽結石

肝臟由 cholesterol 合成 primary bile acids：cholic acid 與 chenodeoxycholic acid，再與 glycine 或 taurine conjugate 成 bile salts。腸菌可去共軛與去羥化，形成 deoxycholic acid、lithocholic acid 等 secondary bile acids。膽酸具有親水與疏水兩面，能形成 mixed micelles，讓脂質在水相腸液中抵達刷狀緣。

約 95% 膽酸在每一循環被回收。多數 conjugated bile acids 由 terminal ileum 頂端 ASBT 主動攝取，經基底外側 OSTα／OSTβ 進 portal blood；肝細胞再攝取並分泌入膽汁。少量逃到 colon 的膽酸可被動吸收，其餘排入糞便；糞便流失由肝臟新合成補足。

Terminal ileal disease 或 resection 同時破壞兩個高頻考點：intrinsic factor–B12 complex 的吸收與 bile acid recycling。較有限的切除可讓過多膽酸進 colon，刺激水與電解質分泌，形成 watery bile-acid diarrhea。切除範圍較大時，肝臟無法補回流失量，bile-acid pool 下降，micelle 不足，進一步造成 steatorrhea 與 fat-soluble vitamin deficiency。膽酸減少也使膽汁較容易 cholesterol supersaturation，增加 cholesterol gallstone 風險。

膽汁主要含 water、bile salts、phospholipids（以 phosphatidylcholine 為主）、cholesterol、conjugated bilirubin 與電解質，不含消化酵素；膽囊負責儲存與濃縮膽汁，不製造 lipase。Bile acids 與 phospholipids 共同把 cholesterol 保持在 mixed micelles／vesicles 中。Cholesterol stones 需要三個條件共同推進：膽固醇相對於 bile salts／phospholipids 過飽和、mucin 等因素加速 cholesterol monohydrate crystal nucleation，以及 gallbladder hypomotility／stasis 讓晶體有時間長大。

Black pigment stones 常和 chronic hemolysis、cirrhosis 造成的 calcium bilirubinate 增加有關；brown pigment stones多和感染及膽道停滯有關。這兩類不能套用 cholesterol supersaturation 的完整三步驟。

整合題型：看到關鍵字就沿路徑作答

即使不分泌唾液，pancreatic amylase、pancreatic lipase 與胃／胰蛋白酶仍可分別消化醣、脂肪與蛋白質，因此三大營養素仍能被消化；唾液主要影響起始步驟與口腔處理效率。

參考文獻

1. Hall JE, Hall ME. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology. 15th ed. Elsevier; 2025. ISBN: 9780443111013.
2. Barrett KE, Brooks HL, Barman SM, Yuan JXJ. Ganong's Review of Medical Physiology. 27th ed. McGraw Hill; 2025. ISBN: 9781264264315.
3. Yao X, Forte JG. Cell biology of acid secretion by the parietal cell. Annu Rev Physiol. 2003;65:103-131. DOI: 10.1146/annurev.physiol.65.072302.114200 PMID: 12500969
4. Liddle RA, Morita ET, Conrad CK, Williams JA. Regulation of gastric emptying in humans by cholecystokinin. J Clin Invest. 1986;77(3):992-996. DOI: 10.1172/JCI112401 PMID: 3949984
5. Hacki WH, Bloom SR, Mitznegg P, et al. Plasma secretin and pancreatic bicarbonate response to exogenous secretin in man. Gut. 1977;18(3):191-195. DOI: 10.1136/gut.18.3.191 PMID: 852751
6. Schirra J, Katschinski M, Weidmann C, et al. Gastric emptying and release of incretin hormones after glucose ingestion in humans. J Clin Invest. 1996;97(1):92-103. DOI: 10.1172/JCI118411 PMID: 8550855
7. Näslund E, Bogefors J, Skogar S, et al. GLP-1 slows solid gastric emptying and inhibits insulin, glucagon, and PYY release in humans. Am J Physiol. 1999;277(3):R910-R916. DOI: 10.1152/ajpregu.1999.277.3.R910 PMID: 10484511
8. Sanders KM, Ördög T, Koh SD, Torihashi S, Ward SM. Development and plasticity of interstitial cells of Cajal. Neurogastroenterol Motil. 1999;11(5):311-338. DOI: 10.1046/j.1365-2982.1999.00164.x PMID: 10520164
9. Gockel I, Bohl JRE, Eckardt VF, Junginger T. Reduction of interstitial cells of Cajal associated with neuronal nitric oxide synthase in patients with achalasia. Am J Gastroenterol. 2008;103(4):856-864. DOI: 10.1111/j.1572-0241.2007.01667.x PMID: 18070236
10. Altmann SW, Davis HR Jr, Zhu LJ, et al. Niemann-Pick C1 Like 1 protein is critical for intestinal cholesterol absorption. Science. 2004;303(5661):1201-1204. DOI: 10.1126/science.1093131 PMID: 14976318
11. Rosenthal R, Günzel D, Piontek J, et al. Claudin-15 forms a water channel through the tight junction with distinct function compared to claudin-2. Acta Physiol. 2020;228(1):e13334. DOI: 10.1111/apha.13334 PMID: 31188544
12. Lenz K. The effect of the site of lesion and extent of resection on duodenal bile acid concentration and vitamin B12 absorption in Crohn's disease. Scand J Gastroenterol. 1975;10(3):241-248.
13. Drapers JAG, Groen AK, Stout JP, et al. Quantification of cholesterol nucleation promoting activity in human gallbladder bile. Clin Chim Acta. 1987;165(2-3):295-302. DOI: 10.1016/0009-8981(87)90174-4 PMID: 3652451