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 بسم هللا الرحمن الرحيم

Lecture -2-                                   Medical Physiology (GIT system) 
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nd

 stage                                                                   Dr. Noor Jawad

 

 

Autonomic Control of the Gastrointestinal Tract 

Objectives of our lecture: 

1.  What  is  the  effect  of  sympathetic  and  parasympathetic 

stimulation on GIT? 

2.  Hormonal control of GIT? 

Parasympathetic  Stimulation  Increases  Activity  of  the 

Enteric Nervous System

 The parasympathetic supply to the gut is divided into  cranial and 

sacral  divisions.  Except  for  a  few  parasympathetic  fibers  to  the 

mouth  and  pharyngeal  regions  of  the  alimentary  tract,  the  cranial 

parasympathetic nerve fibers are almost entirely in the vagus nerves. 

These  fibers  provide  extensive  innervation  to  the  esophagus, 

stomach,  and  pancreas  and  somewhat  less  to  the  intestines  down 

through  the  first  half  of  the  large  intestine.  The  sacral 

parasympathetics  originate  in  the  second,  third,  and  fourth  sacral 

segments of the spinal cord and pass through the pelvic nerves to the 

distal half of the large intestine and all the way to the anus.  


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The  sigmoidal,  rectal,  and  anal  regions  are  considerably  better 

supplied  with  parasympathetic  fibers  than  are  the  other  intestinal 

areas.  

The postganglionic neurons of the gastrointestinal parasympathetic 

system  are  located  mainly  in  the  myenteric  and  submucosal 

plexuses.  

Stimulation of these parasympathetic nerves causes general increase 

in  activity  of  the  entire  enteric  nervous  system,  which  in  turn 

enhances activity of most gastrointestinal functions. 

 Sympathetic  Stimulation  Usually  Inhibits  Gastrointestinal 

Tract Activity.  

The sympathetic fibers to the gastrointestinal tract originate in the 

spinal cord between segments T5 and L2. Most of the preganglionic 

fibers  that  innervate  the  gut,  after  leaving  the  cord,  enter  the 

sympathetic chains that lie lateral to the spinal column, and many of 

these fibers then pass on through the chains to outlying ganglia such 

as to the celiac ganglion and various mesenteric ganglia. Most of the 

postganglionic sympathetic neuron bodies are in these ganglia, and 

postganglionic  fibers  then  spread  through  postganglionic 

sympathetic nerves to all parts of the gut.  

The  sympathetics  innervate  essentially  all  of  the  gastrointestinal 

tract,  rather than being  more extensive nearest  the oral cavity and 


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anus,  as  is  true  of  the  parasympathetics.  The  sympathetic  nerve 

endings  secrete  mainly  norepinephrine.  In  general,  stimulation  of 

the  sympathetic  nervous  system  inhibits  activity  of  the 

gastrointestinal tract, causing many effects opposite to those of the 

parasympathetic  system.  It  exerts  its  effects  in  two  ways:  (1)  to  a 

slight  extent  by  direct  effect  of  secreted  norepinephrine  to  inhibit 

intestinal tract smooth muscle (except the mucosal muscle, which it 

excites)  and  (2)  to  a  major  extent  by  an  inhibitory  effect  of 

norepinephrine on the neurons of the entire enteric nervous system. 

Strong  stimulation  of  the  sympathetic  system  can  inhibit  motor 

movements  of  the  gut  so  greatly  that  this  can  literally  block 

movement of food through the gastrointestinal tract.  

 

Afferent Sensory Nerve Fibers From the Gut 

 Many afferent sensory nerve fibers innervate the gut. Some of the 

nerve fibers have their cell bodies in the enteric nervous system and 

some have them in the dorsal root ganglia of the spinal cord. These 

sensory nerves can be stimulated by (1) irritation of the gut mucosa, 

(2)  excessive  distention  of  the  gut,  or  (3)  the  presence  of  specific 

chemical  substances  in  the  gut.  Signals  transmitted  through  the 

fibers can then cause excitation or, under other conditions, inhibition 

of intestinal movements or intestinal secretion. 

 


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 In  addition,  other  sensory  signals  from  the  gut  go  all  the  way  to 

multiple  areas  of  the  spinal  cord  and  even  to  the  brain  stem.  For 

example,  80  percent  of  the  nerve  fibers  in  the  vagus  nerves  are 

afferent rather than efferent. These afferent fibers transmit sensory 

signals from the gastrointestinal tract into the brain medulla which, 

in turn, initiates vagal reflex signals that return to the gastrointestinal 

tract to control many of its functions.  

Gastrointestinal Reflexes 

 The anatomical arrangement of the enteric nervous system and its 

connections  with  the  sympathetic  and  parasympathetic  systems 

support three types of gastrointestinal reflexes that are essential to 

gastrointestinal control: 

 1. local reflexes: Reflexes that are integrated entirely within the gut 

wall  enteric  nervous  system.  These  reflexes  include  those  that 

control  much  gastrointestinal  secretion,  peristalsis,  mixing 

contractions, local inhibitory effects, and so forth. 

 2.  Short  reflexes  :  Reflexes  from  the  gut  to  the  prevertebral 

sympathetic  ganglia  and  then  back  to  the  gastrointestinal  tract. 

These reflexes transmit signals long distances to other areas of the 

gastrointestinal  tract,  such  as  signals  from  the  stomach  to  cause 

evacuation  of  the  colon  (the  gastrocolic  reflex),  signals  from  the 

colon  and  small  intestine  to  inhibit  stomach  motility  and  stomach 


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secretion (the enterogastric reflexes), and reflexes from the colon to 

inhibit  emptying  of  ileal  contents  into  the  colon  (the  colonoileal 

reflex).  

3. long reflexes: Reflexes from the gut to the spinal cord or brain 

stem  and  then  back  to  the  gastrointestinal  tract.  These  reflexes 

include especially (1) reflexes from the stomach and duodenum to 

the  brain  stem  and  back  to  the  stomach—by  way  of  the  vagus 

nerves—  to  control  gastric  motor  and  secretory  activity;  (2)  pain 

reflexes  that  cause  general  inhibition  of  the  entire  gastrointestinal 

tract;  and  (3)  defecation  reflexes  that  travel  from  the  colon  and 

rectum to the spinal cord and back again to produce the powerful 

colonic, rectal, and abdominal contractions required for defecation 

(the defecation reflexes) 

HORMONAL 

CONTROL 

OF 

GASTROINTESTINAL 

MOTILITY  

The gastrointestinal hormones are released into the portal circulation 

and  exert  physiological  actions  on  target  cells  with  specific 

receptors for the hormone. The effects of the hormones persist even 

after all nervous connections between the site of release and the site 

of  action  have  been  severed..  Most  of  these  same  hormones  also 

affect motility in some parts of the gastrointestinal tract. Although 

the  motility  effects  are  usually  less  important  than  the  secretory 


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effects of the hormones, some of the more important motility effects 

are described in the following paragraphs.  

Gastrin is secreted by the “G” cells of the antrum of the stomach in 

response  to  stimuli  associated  with  ingestion  of  a  meal,  such  as 

distention  of  the  stomach,  the  products  of  proteins,  and  gastrin-

releasing  peptide,  which  is  released  by  the  nerves  of  the  gastric 

mucosa during vagal stimulation. The primary actions of gastrin are 

(1)  stimulation  of  gastric  acid  secretion  and  (2)  stimulation  of 

growth of the gastric mucosa. 

 Cholecystokinin (CCK) is secreted by “I” cells in the mucosa of 

the duodenum and jejunum mainly in response to digestive products 

of  fat,  fatty  acids,  and  monoglycerides  in  the  intestinal  contents. 

This hormone strongly contracts the gallbladder, expelling bile into 

the small intestine, where the bile, in turn, plays important roles in 

emulsifying fatty substances and allowing them to be digested and 

absorbed.  CCK  also  inhibits  stomach  contraction  moderately. 

Therefore, at the same time that this hormone causes emptying of 

the gallbladder, it also slows the emptying of food from the stomach 

to give adequate time for digestion of the fats in the upper intestinal 

tract. CCK also inhibits appetite to prevent overeating during meals 

by stimulating sensory afferent nerve fibers in the duodenum; these 

fibers,  in  turn,  send  signals  by  way  of  the  vagus  nerve  to  inhibit 

feeding centers in the brain . 


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 Secretin, the first gastrointestinal hormone discovered, is secreted 

by the “S” cells in the mucosa of the duodenum in response to acidic 

gastric juice emptying into the duodenum from the pylorus of the 

stomach. Secretin has a mild effect on motility of the gastrointestinal 

tract and acts to promote pancreatic secretion of bicarbonate, which 

in turn helps to neutralize the acid in the small intestine.  

Glucose-dependent  insulinotropic  peptide  (also  called  gastric 

inhibitory peptide [GIP]) is secreted by the mucosa  of the upper 

small  intestine,  mainly  in  response  to  fatty  acids  and  amino  acids 

but to a lesser extent in response to carbohydrate. It has a mild effect 

in  decreasing  motor  activity  of  the  stomach  and  therefore  slows 

emptying  of  gastric  contents  into  the  duodenum  when  the  upper 

small  intestine  is  already  overloaded  with  food  product  Glucose-

dependent  insulinotropic  peptide,  at  blood  levels  even  lower  than 

those  needed  to  inhibit  gastric  motility,  also  stimulates  insulin 

secretion.  

Motilin  is  secreted  by  the  stomach  and  upper  duodenum  during 

fasting, and the only known function of this hormone is to increase 

gastrointestinal  motility.  Motilin  is  released  cyclically  and 

stimulates  waves  of  gastrointestinal  motility  called  interdigestive 

myoelectric  complexes  that  move  through  the  stomach  and  small 

intestine  every  90  minutes  in  a  person  who  has  fasted.  Motilin 


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secretion is inhibited after ingestion of food by mechanisms that are 

not fully understood. 

 

 

 Thank you 

References:      Guyton  and  Hall  textbook  of  medical  physiology, 
thirteen edition.

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Mubark Wilkins
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