소화기계이론

>> 소화기의 기능 <<

소화란 음식물 중에 들어있는 영양소를 체내로 흡수할 수 있는 상태로 만드는 과정이다.

* 저작(mastication), 유동(peristalsis), 분절운동(segmentation)등의 기계적 작용과 소화선 및 위장 점막에서 분비되는 소화효소들에 의한 화학적 작용에 의해 탄수화물은 단당류, 단백질은 아미노산, 지방은 지방산과 글리세롤로 분해되어 흡수된다.

* 음식물과 수분을 섭취하고 소화과정에서 형성된 노폐물을 배설한다.

* 저분자 물질로 분해된 음식물은 주로 소장에서 흡수된다.

>> 소화기의 구조 <<

* 소화관은 입에서 항문에 이르는 거리가 약 9m의 관으로, 입 - 인두 - 식도 - 위 - 소장 - 대장 - 직장 등으로 되어 있다.

* 소화관은 각각 특별한 형태를 가졌지만, 소화관벽의 구조는 같다.

* 점막, 차점막, 근육층, 장막층의 4층으로 되어있다.

* 소화관의 부속 소화기관으로는 침샘, 간, 이자(췌장) 등이 있으며, 각각의 도관을 통해 분비물이 소화를 돕는다.

>> 소화의 과정 <<

1. 구강

* 저작(mastication) : 입안으로 들어온 음식물이 혀, 입술, 볼 등에 의해 상악과 하악의 치열사이로 운반되어 하악의 운동에 의해 잘게 분쇄되어 침과 섞이는 것

* 연하(swallowing) : 입안에서 저작된 음식물 덩어리가 인두에서 식도로 내려가 위로 들어가는 과정

연하작용은 입, 인두, 식도근의 협응에 의해 이루어 지는데 이 과정을 3단계로 나눈다.

※ 제1기 : 잘게 부순 음식물 덩어리를 구강에서 인두로 들여보내는 과정으로 수의적 과정이다.

※ 제2기 : 인두에서 식도입구까지 운반되는 불수의적 과정인 반사과정이다.

※ 제3기 : 식도를 통과하여 위까지 운반되는 과정으로 연동에 의해 이루어진다.

* 침은 구강점막에 산재해 있는 작은 점액선에서 분비되는데 대부분 이하선, 악하선, 설하선에서 분비된다.

* 침은 하루 1~2리터가 분비되며, 주로 식사때 분비되나 식사와 관계없이 15ml의 일정량을 항상 분비한다.

* 침에는 녹말분해효소인 ptyalin이라고하는 아밀라제(알파-amylase)가 있어 가용성녹말을 포도당과 엿당으로 가수분해한다.(탄수화물의 소화작용 시작)

2. 위

위의 운동은 공복기 수축과 소화기 연동으로 구분한다.

* 공복기 수축

※ 제1형 : 공복기에 약 0.5~4초간격으로 30초간의 수축기를 갖는 위의 수축운동으로, 위내압과 위간장도는 증가하지 않는다.

※ 제2형 : 공복기 동안 계속해서 위의 수축이 일어나는 것으로, 위내압과 긴장도가 상당히 증가한다.

※ 제3형 : 강한 위수축이 계속되어 경련상태에 달하는 것으로 상당한 통증을 느낀다.

공복수축은 위안에 내용물이 대부분 배출된 식후 3시간 후부터 일어나며, 연속적으로 일어나는 것이 아니고 30분~2시간의 공백기를 가진 후 무리를 지어 30~45분동안 계속된다.

공복감은 공복수축이 있을때 나타나며 공복감이 심해지면(식후 12~24시간후) 통증이 생기고, 공복이 3~4일 계속할 때 나타난다.

* 소화기 연동

※ 구강에서 음식물이 위에 들어가 위가 충만되면서 시작된다.

※ 분문부에서 시작되어 유문부쪽으로 연동파가 전달되어 유문괄약근에서 끝난다.

* 위액은 위점막에 있는 점액세포, 주세포및 벽세포에서 나오는 염산, 점액 및 효소의 혼합액이다.

* 위액의 하루 분비량은 1~2리터이며, 산도는 일정치 않으나 pH가 0.9~1.5정도이다.

* 주세포에서 분비되는 pepsinogen은 위액(염산)에 의해 활성화되어 pepsin으로 되며, pepsin은 자가촉매작용에 의해 pepsinogen을 pepsin으로 활성화시킨다.

pepsin은 단백질을 proteose와 peptone으로 가수분해하여 소화한다.

3. 소장

* 분절운동

※ 소장의 circular muscle이 일정한 시간차를 두고 규칙적으로 수축과 이완을 반복하여 일어나는 운동이다.

※ 소장을 여러 분절로 나누며, 수축된 부분이 이완되면 다음의 수축이 먼저 이완되었던 부분의 중간에서 일어나 소장내의 음식물을 나누었다 합치는 과정을 반복하게 한다.

※ 분절운동은 소화액과 잘 혼합하게 하며, 영양소를 흡수하는 장점막과 균일하게 접촉할 수 있게 한다.

* 연동

※ 소장의 평활근을 자극하면 자극한 부위의 2~3cm상부는 수축하고 하부는 이완하는 것처럼 수축과 이완 운동이 아래쪽으로 전파되는 현상이다.

※ 연동에 의해 음식물이 아래쪽으로 운반되며, 소화 흡수가 일어나게 되는 것이다.

4. 간, 쓸개, 이자

간에서 분비되는 쓸개즙과 이자에서 분비되는 이자액은 십이지장으로 들어가 소화에 참여한다.

* 쓸개즙 : 쓸개즙은 산염(bile salt), 색소(bile pigment)및 무기물질로 되어 있으며, 지방의 소화와 지용성 비타민의 흡수를 돕는다.

* 이자액 : 탄수화물, 단백질, 지방의 분해효소가 모두 들어있다.

※ 녹말 분해효소 - 아밀라제(침의 ptyalin보다 강한 분해능력이 있어 2~3분내에 녹말을 엿당으로 분해하며, 불용성 녹말도 분해한다.)

※ 단백질 분해효소 - tripsinogen(tripsin이나 enterokinase에 의해 tripsin으로 활성화되어 peptide로 분해)

※ 지방분해효소 - steapsin(지방을 지방산과 글리세롤로 분해)

* 창자액 : * 당류분해효소 - invertase, maltase, lactase가 있는데,

invertase - 사탕을 포도당과 과당으로, maltase - 엿당을 두 분자의 포도당으로, lactase - 젖(유)당을 포도당과 galactose로 가수분해한다.

※ 단백질 분해효소 - 장의 상피세포에서 분비되며, dipeptidase, aminopeptidase, phosphatase 등이 있는데, dipeptidase는 dipeptide를 아미노산으로 가수분해한다.

>> 섭식중추와 만복중추 <<

음식물 섭취량 조절은 간뇌의 시상하부에 있는 섭식중추(feeding center)와 만복중추(satiety center)에 의해 이루어진다.

* 섭식중추가 흥분되면 공복감을 느껴 음식물을 섭취하게 되고, 만복중추가 흥분하면 섭식중추를 억제하여 음식의 섭취가 억제된다.

* 음식물 섭취를 억제 또는 촉진하는 것을 항당기설(glucostat theroy)과 항온기설(thermostat theory)로 설명한다.

* 항당기설은 혈당농도에 의해 음식물 섭취 조절중추에 영향을 미쳐 음식물 섭취량이 조절되는 것으로, 혈당농도가 낮아지면 섭식중추가 흥분하며, 혈당농도가 높아지면 포만중추가 흥분된다.

* 항온기설은 순환혈액의 온도에 따라 음식섭취량이 조절되는 것으로(음식물 섭취 후 체온상승) , 체온이 낮아지면 섭식중추가 흥분하고, 체온이 높아지면 만복 중추가 흥분한다는 것이다.

>> 식욕(appetite)의 원인 <<

* 위의 기아수축과 혈액성의 변화가 직접적인 원인이며, 대뇌의 중추를 자극해서 공복감을 일으킨다.

* 시각, 후각, 미각, 온각, 촉각, 청각 등의 감각과 정신기능도 관련이 있다.

* 과거의 경험(조건반사), 기호, 기후 등의 변화에도 영향을 받는다.

* 식욕의 결과적인 작용은 어떤 경우에도 섭취칼로리와 소비칼로리와의 평형을 유지시키고 체중을 일정하게 유지하기 위해 음식섭취를 적절히 조절한다.

>> 타액(saliva) <<

타액의 분비중추는 연수에 있고, 원심신경은 주로 부교감신경이며, 조건반사를 쉽게 일으킨다.

* 이하선(귀밑샘)은 외이 바로 밑에 있으며, 타액선 중 가장 크며, 단백질과 효소를 많이 함유하는 점조도가 낮은 장액성 타액을 분비한다. 물의 형태이며 ptyalin이 많아 소화가 잘된다.

* 하악선(턱밑샘)은 아래턱의 밑에 있으며, 가장 많은 타액을 분비하며, 윤활작용을 한다.

* 설하선(혀밑샘)은 점액성 타액을 분비한다. ptyalin이 부족하여 음식물이 묽게 한다.

* 타액은 음식물을 부드럽고 매끄럽게 하여 씹거나 삼키는데 도움을 주고,

음식물에 있는 성분을 용해하여 맛을 느끼게 하며,

아밀라제와 같은 소화효소를 지니고 있어 전분을 부분적으로 소화하고,

구강내를 세척하며 약간의 살균작용이 있어 세균의 감염으로부터 구강을 보호한다.

* 타액은 pH가 7.0의 약알칼리성으로 ptyalin이라는 효소작용으로 전분이 dextrin으로 분해되고,

maltose(맥아당)까지 분해한다. 하지만 음식물이 구강내에 머무르는 시간이 짧아 구강내 소화는 극히 일부이다.

* ptyalin의 pH는 6.6이 최적으로, 효소작용은 HCl이온의 존재에 의해 촉진되지만, pH가 4이하가 되면 효소작용이 중지한다. 그러나 음식물이 위액과 바로 섞이지 않기 때문에 타액은 위에서도 작용하며, 음식물이 위액과 작용하면 타액에 의한 소화는 중지된다.

>> 위에서의 소화 <<

위액의 분비는 자율신경에 의한 신경성 조절과 체액성 호르몬에 의한 조절로 나뉜다.

* 위액의 분비는 소화시와 소화휴지기의 두가지로 나누고, 소화시의 분비는 3가지의 형태로 나눈다.

※ 뇌상(정신) : 미주신경을 통한 반사성으로 조건반사에 의한 정신상(phase)과 무조건반사에 의한 중추신경 분비상의 두가지가 있다.부교감신경이 흥분하면 많은 양의 위액을 분비하기는 하나 오랜 시간 지속되지는 않는다.

미주신경자극은 소화효소가 많은 위액을, gastrin에 의한 자극은 HCl이 많은 위액을 분비한다.

※ 위상 : 음식이 위에 들어가면 지각신경이 중추신경을 자극하고, 부교감신경의 흥분에 의해 위벽의 기계적 자극(확장) 및 위액분비, 음식물속의 단백질, 알콜 등에 의해 위벽이 직접적으로 자극받아 gastrin(위액분비촉진 호르몬)을 분비한다. gastrin에 의한 위액분비는 양은 적으나 지속적이다.

※ 장상 : 음식물이 십이지장이나 공장으로 들어가도 위액은 계속 분비된다. 단백성의 소화산물에 의한 십이지장 점막내에 gastro-secretin이라는 물질이 생산되어 순환계를 거쳐 위액의 분비를 촉진시킨다.

* 위액은 물, 점액, 무기질, 효소와 염산으로 되어있다.

※ 염산의 기능

1. 펩신의 최적 pH에 맞게 한다.

2. 단백질의 소화를 돕는다.

3. 펩시노겐을 활성화시켜 펩신으로 한다.

4. Colloid상 Fe(OH)3를 쉽게 환원되도록 한다.

5. 이당류를 약간 분해.

6. 십이지장에서 세크레틴의 분비를 자극.

7. 소독, 살균작용으로 소화관내의 세균침입을 방지.

※ 위의 기능

1. 소화된 음식물이 장관으로 이동하기 전까지의 저장고.

2. 소화효소가 들어있는 위액분비.

3. 위의 운동에 의해 위 내용물을 위액으로 잘 섞고, 잘게 부순 후에 십이지장으로 이동하기 좋게 한다.

4. 내적인자를 분비.

5. 물, 알콜 등을 흡수.

>> 소장에서의 소화 <<

* 배의 오른쪽에서 대장과 연결된 5~6m의 기관으로, 상부에는 십이지장(약 25cm),공장(소장의 약 2/5를 차지)으로 나누어지고, 회장이 이어져있다.

* 공장 및 회장의 안벽에는 많은 수의 윤상이 있고, 결막의 표면에는 무수한 섬모가 있다.

* 점막아래의 근간층에는 신경총이 있어 지각, 연동, 소화액의 분비등을 지배한다.

* 탄수화물 : 췌장에서 분비되는 아밀라제에 의해 이당류까지 소화된다.

* 단백질 : 위에서 펩신에 의해 peptone 및 proteose로 분해되면서 시작 - 췌장액중의 단백질 분해효소인 trypsin, chymotrypsin, carboxypeptidase등은 모든 단백질을 peptone 및 proteose로 분해 - 이들은 dipeptide로 분해하며 - dipeptide를 각각의 아미노산으로 분해한다.

췌장선에서 분비되는 여러 종류의 효소(erepsin)의 작용으로 남아있는 tripeptide 및 dipeptide는 아미노산으로 분해된다.

* 지방 : 십이지장에서 담즙산염이 지방분자의 큰 집합체를 유화하여 지방분자를 분리하며 시작 - 췌장에서 분비된 리파아제는 각각 지방분자를 지방산과 glycerol 및 glyceride로 분해된다.

>> 췌장(pancreatic secretion)에서의 소화 <<

* 췌액은 고농도의 HCO3-을 함유함으로써 위에서 넘어온 음식물의 산도를 중화시켜 염산이나 펩신에 의한 십이지장 점막의 손상을 방지하고, 알파-아밀라제, 리파아제, 트립신과 같은 주요 소화효소를 다량 포함하고 있기 때문에 타액이나 위액속의 효소와는 달리 정상적인 소화 및 흡수에 결정적인 역할을 한다.

* 담즙의 생성과 분비

※ 소화기의 활동이 떨어지는 상태에서는 oddi괄약근이 닫혀 담즙이 담낭에 저장되어 있고, 이때 담즙의 수분이 흡수되어 담즙은 농축되며, 담낭담즙이 되고, 식사를 하면 oddi괄약근이 이완하여 십이지장 점막으로부터 분비되는 소화호르몬 콜레시스토키닌이 담낭을 수축시키고 담즙은 십이지장으로 배출된다.

※ 담즙은 담즙색소 및 담즙산염, 콜레스테롤, lecithin 및 무기염 등을 포함하는 알칼리성 액체이다.

※ 지방이나 육류를 섭취할 때 담즙의 분비가 증가하고 공복시에는 분비가 감소한다.

※ 췌장에서 담즙분비를 억제 : 담즙산과 염류, 세크레틴, 고지방, 고단백, 저당질식이, 교감신경자극, 탈수, 마취제 등.

※ 담즙(bile)의 생성과 분비는 간에서의 담즙생성과 분비성, 담낭내에서의 담즙의 농축, 담낭의 수축, 십이지장벽의 긴장의 oddi(유두의 경부에 있는 괄약근)괄약근의 저항 등의 중요한 작용을 한다.

* 담즙의 성분 : 담즙은 간에서 생성되고, 하루에 500~800ml를 분비.

간에서 바로 분비된 간담즙, 총담관안에 있는 담관담즙, 담낭내에 저장되어 있는 담낭담즙이 있다.

주성분은 담즙산, 담즙색소, 지질, NaCl, NaHCO3, Ca등의 무기염류, 기타 소량의 CO2, NH3, 요소 등을 포함한다.

* 담즙의 소화작용

담즙산염은 지질을 유화시키고 췌장의 리파아제 작용을 도와주고 소화된 지방산을 물에 잘 녹게 하여 소장에서의 흡수를 돕는다.

※ 지방의 소화를 촉진 - 담즙산의 염류는 표면활성 친수성이 커서 지방을 유화시키고 리파아제의 작용을 받기 쉽게 한다.

※ 지방의 흡수를 촉진 - 지방산과 micelle형성을 하여 수용성의 복합체를 만들고 지방산의 흡수를 촉진시킨다.

※ 지용성 비타민의 흡수를 촉진

※ 철, 칼슘의 흡수를 촉진

※ 가벼운 설사작용

※ 담즙산은 장과 간순환에 의한 담즙의 생성분비를 촉진

※ 장관안에서 부패를 방지

※ 배설작용 - 담즙색소, 콜레스테롤, 호르몬, 독물, 약물 등을 배설

>> 대장에서의 소화 <<

* 대장의 점막에는 단순한 장선이 있어 진한 알칼리성의 대장액을 분비한다.

* 대장액은 점액이 많고 소화효소를 전혀 함유하지 않는다.

* 대장액의 작용은 점막의 보호와 점막표면을 윤활성으로 하여 내용물의 이송을 원활하게 한다.

* 대장액의 분비는 기계적 자극, 골반 신경자극, pilocarpine의 투여에 의해 촉진되고,

교감신경흥분제, atropine같은 부교감신경 차단제 투여로 억제된다.

* 대장도 분절운동과 연동운동을 하며, 생물학적 소화와 물을 흡수한다.

* 횡행결장이하의 연동은 하루에 1~2회이나, 식사를 하면 횡행결장에서 s장결장에 걸쳐 급격히 강한 연동운동을 일으켜 위결장 대장반사에 의해 결장의 내용물이 직장으로 이동한다.

* 내용물 이동시간은 음식물의 성질, 대장의 운동기능, 흡수능력, 정신적 상태에 따라 다르고, 시간에 따라 주기적으로 이루어진다.(자율신경의 지배)

* 대장에는 대장균, aerobacta aerogenes, 장구균, 포도상구균, 웰스균 등의 많은 수의 세균이 있다.

* 소장에서 소화되지 않은 당질은 위의 세균에 의해 발효되어 젖산, 초산, 낙산, 프로피온산, 알콜, 또는 이산화탄소, 수소, 메탄 등의 가스를 생산한다. 단백질과 지방이 세균의 분해로 부패된다.

* 단백질과 아미노산이 탈아미노기작용, 탈탄산작용을 받으면 황화수소, indole, skatol 등을 발생시키고 변의 특유한 냄새를 발생한다.

* 소량의 cellulose를 분해해서 흡수하며 세균에 의해 비타민B12를 합성한다.

* 대장에서의 생리작용은 주로 수분의 흡수이며, Ca, Mg, Fe 등을 산염, 황산염으로 배설시킨다.