حمض المعدة

حمض المعدة هو المكون الحمضي - حمض الهيدروكلوريك - للعصارة المعدية ، والذي تنتجه الخلايا الجدارية في الغدد المعدية المبطنة للمعدة . يتراوح الرقم الهيدروجيني (pH) لدى البشر بين واحد وثلاثة، وهو أقل بكثير من معظم الحيوانات الأخرى، ولكنه مشابه جدًا لرقم الهيدروجيني لدى الحيوانات اللاحمة التي تتغذى على الجيف والتي تحتاج إلى الحماية من ابتلاع مسببات الأمراض . ^{[ 1 ]}

بفضل هذه الحموضة العالية، يلعب حمض المعدة دورًا وقائيًا أساسيًا ضد مسببات الأمراض. كما أنه ضروري لهضم البروتينات عن طريق تنشيط الإنزيمات الهاضمة ، التي تعمل معًا على تكسير سلاسل الأحماض الأمينية الطويلة . يُنظَّم حمض المعدة بواسطة أنظمة تغذية راجعة لزيادة إنتاجه عند الحاجة، كما هو الحال بعد تناول الطعام. تُنتج خلايا أخرى في المعدة البيكربونات ، وهي قاعدة، لمعادلة حموضة السائل، مما يضمن درجة حموضة منتظمة. تُنتج هذه الخلايا أيضًا المخاط - وهو حاجز لزج يمنع حمض المعدة من إتلاف المعدة. يُنتج البنكرياس أيضًا كميات كبيرة من البيكربونات، ويفرزها عبر القناة البنكرياسية إلى الاثني عشر لمعادلة حمض المعدة المتدفق إلى الجهاز الهضمي .

يُعدّ الإفراز عملية معقدة ومكلفة نسبيًا من الناحية الطاقية. تحتوي الخلايا الجدارية على شبكة إفرازية واسعة (تُسمى القنيات ) يُفرز من خلالها حمض الهيدروكلوريك إلى تجويف المعدة. ويُحافظ على مستوى الرقم الهيدروجيني بواسطة مضخة البروتون H ⁺ /K ⁺ ATPase . ^{[ 2 ]} تُطلق الخلية الجدارية البيكربونات في مجرى الدم خلال هذه العملية، مما يُسبب ارتفاعًا مؤقتًا في الرقم الهيدروجيني للدم، يُعرف باسم المد القلوي .

تحتوي العصارة المعدية أيضاً على إنزيمات هضمية تُنتجها خلايا أخرى في الغدد المعدية، وهي الخلايا الرئيسية في المعدة . تفرز هذه الخلايا البيبسينوجين غير النشط . وبمجرد وصوله إلى تجويف المعدة، يقوم حمض المعدة بتنشيط هذا الإنزيم الأولي ليتحول إلى بيبسين .

تفرز معدة الإنسان البالغ عادةً حوالي 1.5 لتر من العصارة المعدية يوميًا. ^{[ 3 ]} تتكون العصارة المعدية من إفرازات الغدد المعدية ، بما في ذلك حمض الهيدروكلوريك (حمض المعدة) كمكون رئيسي، بالإضافة إلى الليباز المعدي والبيبسينوجين . ^{[ 4 ]} بمجرد وصول البيبسينوجين إلى المعدة، يحوله حمض المعدة إلى إنزيم البيبسين الهاضم، الذي يُضاف إلى العصارة المعدية. ^{[ 5 ]} يتراوح الرقم الهيدروجيني لحمض المعدة لدى الإنسان بين 1 و3، وهو أقل بكثير من معظم الحيوانات الأخرى، ولكنه مشابه جدًا لرقم الهيدروجيني لدى الحيوانات اللاحمة التي تتغذى على الجيف ، والتي تحتاج إلى حماية إضافية من ابتلاع مسببات الأمراض . ^{[ 1 ] [ 6 ]}

يتم إفراز حمض المعدة على عدة مراحل. تُفرز أيونات الكلوريد والهيدروجين بشكل منفصل من سيتوبلازم الخلايا الجدارية وتختلط في القنيات. يُحدث هذا فرق جهد سالب يتراوح بين -40  و  -70 ملي فولت عبر غشاء الخلية الجدارية، مما يؤدي إلى انتشار أيونات البوتاسيوم وعدد قليل من أيونات الصوديوم من السيتوبلازم إلى قنيات الخلية الجدارية. بعد ذلك، يُفرز حمض المعدة مع إفرازات غدية أخرى إلى حفرة المعدة ليتم إطلاقه في تجويف المعدة. ^{[ 3 ]} 

يحفز إنزيم الأنهيدراز الكربوني التفاعل بين ثاني أكسيد الكربون والماء لتكوين حمض الكربونيك . يتفكك هذا الحمض فورًا إلى أيونات الهيدروجين والبيكربونات. تغادر أيونات الهيدروجين الخلية عبر مضخات النقل المضاد H ⁺ /K ⁺ ATPase .

في الوقت نفسه، يُعاد امتصاص أيونات الصوديوم بنشاط. وهذا يعني أن غالبية أيونات البوتاسيوم (K ⁺ ) والصوديوم (Na ⁺ ) المُفرزة تعود إلى السيتوبلازم. في القنيات، تختلط أيونات الهيدروجين والكلوريد المُفرزة وتُفرز في تجويف الغدة القاعية .

يبلغ أعلى تركيز لحمض المعدة في المعدة 160 ملي مولار في القنوات الصفراوية. وهذا يعادل حوالي 3 ملايين ضعف تركيزه في الدم الشرياني ، ولكنه متساوي التوتر تقريبًا مع سوائل الجسم الأخرى. يبلغ أدنى رقم هيدروجيني للحمض المُفرز 0.8، ^{[ 7 ]} ولكن يتم تخفيف الحمض في تجويف المعدة إلى رقم هيدروجيني يتراوح بين 1 و3. 

يوجد إفراز قاعدي صغير ومستمر لحمض المعدة بين الوجبات، وعادة ما يكون أقل من 10  ملي مكافئ/ساعة. ^{[ 8 ]}

هناك ثلاث مراحل في إفراز حمض المعدة تزيد من معدل الإفراز من أجل هضم الوجبة: ^{[ 3 ]}

1. المرحلة الرأسية : يُحفز ترقب تناول الطعام ورائحة الطعام أو مذاقه 30% من إجمالي إفرازات حمض المعدة. وتحدث هذه الإشارة من مراكز عليا في الدماغ عبر العصب المبهم (العصب القحفي العاشر) . يُنشط هذا العصب الخلايا الجدارية لإفراز الحمض، وخلايا ECL لإفراز الهيستامين . كما يُفرز العصب المبهم (العصب القحفي العاشر) ببتيد إطلاق الغاسترين على خلايا G. وأخيرًا، يُثبط إفراز السوماتوستاتين من خلايا D. ^{[ 9 ]}
2. المرحلة المعدية : يُفرز حوالي 60% من إجمالي حمض المعدة خلال هذه المرحلة. ويُحفز إفراز الحمض بتمدد المعدة والأحماض الأمينية الموجودة في الطعام.
3. المرحلة المعوية : يُفرز ما تبقى من الحمض (10%) عند دخول الكيموس إلى الأمعاء الدقيقة، ويُحفز ذلك بتمدد الأمعاء الدقيقة والأحماض الأمينية . تفرز خلايا الاثني عشر إنتيرو-أوكسينتين الذي يؤثر على الخلايا الجدارية دون التأثير على الغاسترين. ^{[ 9 ]}

يُنظَّم إنتاج حمض المعدة بواسطة الجهاز العصبي اللاإرادي والعديد من الهرمونات . يحفز الجهاز العصبي اللاودي ، عبر العصب المبهم ، وهرمون الغاسترين ، الخلايا الجدارية على إنتاج حمض المعدة، وذلك من خلال التأثير المباشر على هذه الخلايا، وبشكل غير مباشر عبر تحفيز إفراز هرمون الهيستامين من الخلايا الشبيهة بالخلايا المعوية الصبغية . في المقابل، يثبط كل من الببتيد المعوي الفعال وعائياً ، والكوليسيستوكينين ، والسيكريتين، إنتاج حمض المعدة.

يخضع إنتاج حمض المعدة في المعدة لتنظيم دقيق بواسطة عوامل تنظيمية موجبة وآليات تغذية راجعة سالبة . تشارك أربعة أنواع من الخلايا في هذه العملية: الخلايا الجدارية، وخلايا G ، وخلايا D ، والخلايا الشبيهة بالخلايا المعوية الصبغية. بالإضافة إلى ذلك، تؤثر نهايات العصب المبهم (العصب القحفي العاشر) والضفيرة العصبية داخل جدار الجهاز الهضمي بشكل كبير على الإفراز.

تفرز النهايات العصبية في المعدة ناقلين عصبيين محفزين : الأستيل كولين ^{[ 10 ]} وببتيد إطلاق الغاسترين . ويكون تأثيرهما مباشراً على الخلايا الجدارية، كما يكون غير مباشر عبر إفراز الغاسترين من خلايا G والهيستامين من الخلايا الشبيهة بالخلايا المعوية الصبغية. ويؤثر الغاسترين على الخلايا الجدارية بشكل مباشر وغير مباشر أيضاً، من خلال تحفيز إطلاق الهيستامين.

يُعد إطلاق الهيستامين أهم آلية تنظيمية إيجابية لإفراز حمض المعدة. ويتم تحفيز إطلاقه بواسطة الغاسترين والأستيل كولين، بينما يتم تثبيطه بواسطة السوماتوستاتين . ^{[ 11 ]}

في الاثني عشر ، يُعادل البيكربونات حموضة المعدة . كما يُثبط هذا عمل الإنزيمات المعدية التي تعمل بكفاءة مثلى في نطاق الحموضة . يُحفز هرمون السيكريتين إفراز البيكربونات من البنكرياس . يُنشط هذا الهرمون الببتيدي ويُفرز من خلايا تُسمى خلايا S في الغشاء المخاطي للاثني عشر والصائم عندما ينخفض ​​الرقم الهيدروجيني في الاثني عشر إلى أقل من 4.5 إلى 5.0. وتُوصف عملية التعادل بالمعادلة التالية:

حمض الهيدروكلوريك + NaHCO ₃ → كلوريد الصوديوم + H ₂ CO ₃

يتوازن حمض الكربونيك بسرعة مع ثاني أكسيد الكربون والماء بفعل إنزيمات الأنهيدراز الكربوني المرتبطة بالبطانة الظهارية للأمعاء، ^{[ 12 ]} مما يؤدي إلى إطلاق صافٍ لغاز ثاني أكسيد الكربون داخل تجويف الأمعاء ، وهو ما يرتبط بعملية التعادل. في الجزء العلوي من الأمعاء الدقيقة، مثل الاثني عشر، يميل كل من ثاني أكسيد الكربون المذاب وحمض الكربونيك إلى التوازن مع الدم، مما يؤدي إلى إخراج معظم الغاز الناتج عن التعادل عبر الرئتين.

مرض الارتجاع المعدي المريئي (GERD) هو اضطراب شائع يحدث عندما يتدفق حمض المعدة بشكل متكرر إلى المريء ، وهذا الارتجاع الحمضي (الارتجاع) المعروف أيضًا باسم حرقة المعدة، يمكن أن يُهيّج بطانة المريء. يستطيع معظم الناس السيطرة على أعراض الارتجاع المعدي المريئي من خلال تغييرات في نمط الحياة والأدوية، وخاصة مثبطات مضخة البروتون ومضادات مستقبلات الهيستامين H2 . كما يمكن استخدام مضادات الحموضة لمعادلة حمض المعدة. في بعض الأحيان، قد تكون الجراحة ضرورية لتخفيف الأعراض. ^{​​[ 13 ]}

يمكن أن يؤدي الالتهاب المزمن للغشاء المخاطي للمعدة إلى التهاب المعدة الضموري مما يؤدي إلى انخفاض إفراز حمض المعدة، وما يترتب على ذلك من مشاكل في الجهاز الهضمي.

في حالة نقص حمض المعدة وانعدامه ، يكون حمض المعدة منخفضًا أو غائبًا، على التوالي. وهذا قد يؤدي إلى ضعف الحماية ضد مسببات الأمراض التي يتم تناولها عن طريق الفم، مثل بكتيريا الضمة أو الملوية البوابية .

في متلازمة زولينجر-إليسون ، ترتفع مستويات الغاسترين ، مما يؤدي إلى زيادة إفراز حمض المعدة، الأمر الذي قد يسبب قرحة المعدة . ^{[ 14 ]} كما أن فرط كالسيوم الدم يزيد من الغاسترين وحمض المعدة، وقد يسبب قرحة المعدة. ^{[ 15 ]}

في الأمراض التي تتميز بالتقيؤ المفرط، قد يحدث قلاء استقلابي ناقص الكلور (انخفاض حموضة الدم بسبب نقص أيونات الهيدروجين ^{والكلور} ) .

تم إثبات دور حمض المعدة في عملية الهضم في عشرينيات وثلاثينيات القرن التاسع عشر على يد ويليام بومونت من خلال دراسة أجراها على ألكسيس سانت مارتن ، الذي أصيب نتيجة حادث ما بناسور (ثقب) في معدته، مما سمح لبومونت بمراقبة عملية الهضم واستخلاص حمض المعدة، مؤكداً أن الحمض يلعب دوراً حاسماً في عملية الهضم. ^{[ 16 ]}

• اكتشاف وتطوير مثبطات مضخة البروتون

• الخلية الجدارية: آلية إفراز الحمض؛ جامعة ولاية كولورادو. مؤرشفة بتاريخ 2 مايو 2021 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).