16강. 소화계(digestive system)
추천글 : 【생물학】 생물학 목차
1. 음식처리의 주요 단계 [본문]
2. 1단계 : 구강, 인두, 식도 [본문]
3. 2단계 : 위 [본문]
4. 3단계 : 소장, 이자, 간, 쓸개 [본문]
5. 4단계 : 대장 [본문]
6. 영양분의 흡수 [본문]
7. 식욕 조절 호르몬 [본문]
8. 소화계 질환 [본문]
1. 음식처리의 주요 단계 [목차]
⑴ 4가지 주요 단계
① 섭취(ingestion) : 먹는 행위
○ 부유물 섭식자(suspension feeder) : 액체 속의 부유물을 먹는 동물(예 : 혹등고래)
○ 기질 섭식자(substrate feeder) : 기질(자기가 사는 환경)을 먹는 동물(예 : 쐐기벌레, 구더기)
○ 액체성 섭식자(fluid feeder) : 체액을 먹는 동물 (예 : 모기)
○ 덩어리 섭식자(bulk feeder) : 상대적으로 큰 음식 조각을 먹는 동물(예 : 비단뱀)
② 소화(digestion) : 몸이 흡수할 수 있을 정도의 작은 분자로 음식물을 잘게 부수는 과정
○ 연동운동(물리적 소화) : 소화관 벽의 평활근이 규칙적으로 수축하여 만들어 낸 파동으로 음식을 미는 작용
○ 분절운동(물리적 소화) : 크기가 큰 음식의 경우는 평활근의 규칙적인 수축으로 음식물이 쪼개짐
○ 화학적 소화 : 효소가수분해과정을 통해 고분자를 단량체로 분해
③ 흡수(absorption) : 아미노산, 단당류 등을 흡수하는 과정
④ 배설(excretion) 및 배출(elimination) : 소화되지 않은 물질이 소화구획 밖으로 나가는 과정
⑤ 고분자를 바로 사용할 수 없는 이유
○ 세포 내 흡수 : 고분자는 세포막을 통과할 수 없음
○ 종 특이성
○ 동물의 몸을 구성하는 고분자들은 음식의 고분자와 일치하지 않음
○ 하지만 모든 개체는 자신의 고분자를 만드는 데 같은 종류의 단량체 이용
○ 면역 반응
⑵ 소화구획에 따른 소화의 분류
① 소화구획 : 특성화된 구획에서만 음식을 소화하여 자가소화의 위험을 줄임
② 세포내 소화(intracellular digestion)
○ 식포 : 가자 간단한 소화 구획, 식포가 리소좀과 융합하여 소화가 일어남
○ 음세포 작용, 식세포 작용
○ 해면동물 : 음식을 세포내 소화를 통해 소화
③ 세포외 소화(extracellular digestion)
○ 동물의 외부와 연속적으로 연결된 구획에서 일어나는 것
○ 세포내 소화보다 더 큰 음식을 소화할 수 있음
○ 위수강(gastrovascular cavity)
○ 소화와 몸 전체로의 영양분 분배 기능 수행
○ 편형동물에서 관찰
○ 히드라, 위수강 벽의 위수강 상피의 분비샘에서 소화효소 분비
○ 소화되지 않은 물질은 입과 항물의 역할을 동시에 수행하는 유일한 구멍으로 배출
○ 완전소화관(complete digestive tract), 영양관
○ 음식은 한 방향으로만 이동
○ 단계적인 방식으로 소화·흡수 가능
○ 먼저 먹은 음식이 완전히 소화되기 전에 다른 음식을 먹을 수 있음
⑶ 척추동물 소화관의 조직층
① 구조 : 점막층, 점막하조직, 점막하조직신경망, 2층의 평활근 세포층, 장막
② 소화관은 대개 종주근은 수축해 있고, 환상근은 이완돼 있어 소화관 층의 표면적을 늘림
③ 내부 환상근 : 분절 운동, 역류 방지
④ 외부 종주근 : 연동 운동
2. 1단계 : 구강, 인두, 식도 [목차]
⑴ 치아 : 저작운동 (물리적 소화)
① 육식동물 : 날카로운 앞니와 송곳니 발달, 뾰족한 작은 어금니와 어금니는 음식을 부수고 절단
② 초식동물 : 질긴 식물을 씹기 위해 넓고 이랑 모양의 표면을 가진 이
③ 잡식동물 : 덜 특수화된 치열을 가짐
④ 사람의 치아 : 에나멜층, 상아질층, 치수공간
⑵ 침
① 음식을 먹기 전에도 신경반사나 학습을 통해 침샘에서 분비
② 침샘
○ 샘꽈리세포(acinar cell)에서 침 분비
○ 혀밑샘, 귀밑샘, 턱밑샘 각 1쌍으로 총 3쌍
○ 침 분비 경로 : 음식물 → 혀의 미뢰 → 감각신경 → 연수 → 운동신경 → 침분비
③ 침의 성분
○ 음식물에 수분 공급
○ 뮤신(mucin) : 윤활유 역할, 음식물을 미끄럽게 하여 잘 삼킬 수 있도록 함
○ 중탄산염(HCO3-) : 입안의 산을 중성화(완충용액) → 치아 썩는 것 방지
○ 라이소자임(lysozyme)
○ 펩티도글리칸의 β 1→4 결합을 분해
○ 펩티도글리칸은 진정세균의 세포벽의 주요 성분
○ 아밀레이스
○ 다당류(맛 ×) → 엿당(단맛)
○ 녹말의 글리코시드 결합을 불규칙적으로 가수분해와 엿당과 덱스트린으로 분해
○ 지방산 : 침을 약산성 환경으로 만듦, 세균 전파 억제
○ 구강 라이페이스(lipase)
○ 신생아라면 아직 소화효소가 미숙하기 때문에 구강 라이페이스에 의해 지방 분해 가능
○ IgA : 기생충 등을 제거하는 항체
④ 침 분비 조절
○ 자율신경 중추인 연수가 조절
○ 교감신경은 침 분비 억제, 부교감 신경은 침 분비 촉진
○ 교감신경은 침 분비를 억제하므로 침의 점성 증가
⑶ 음식물을 삼키는 과정
① 1st. 사람이 음식을 삼키지 않을 때 : 식도의 괄약근 수축, 후두개 올라감 → 기도 열림, 식도 닫힘
② 2nd. 음식물의 덩어리가 인두에 도달 시 구개반사(삼킴반사, 연하반사)가 일어남
○ 후두 : 호흡관의 위쪽 부위
○ 후두가 위로 움직이면서 후두개를 넘어뜨림 → 기도의 입구인 성대문에 후두덮개가 닫힘(기도 닫힘)
○ 식도의 괄약근이 이완 → 식도 열림
○ 연수가 조절함
③ 3rd. 음식물이 식도로 들어간 후 후두는 밑으로 움직이고 호흡관이 열림
○ 목젖이 올라가 음식물이 거꾸로 가는 것 방지
④ 4th. 근육 수축의 물결(연동)은 덩어리를 식도 밑으로 움직여 위에 도달하도록 함
⑷ 식도 : 연동운동, 분절운동, 점액(윤활유 역할)
① 상부식도 괄약근(= 식도상부 괄약근) : 골격근, 구개반사(삼킴 반사)
② 하부식도 괄약근(= 식도하부 괄약근, 분문 괄약근) : 평활근, 연동운동
○ 횡격막 아래에 있어 위와 동일한 복강압 하에서 조절
○ 음식물이 식도로 역류하는 것을 방지
○ 평소에는 식도 하부가 닫혀있다가 음식물이 식도 하부 괄약근을 자극하면 반사적으로 식도 하부가 열림
○ 임신 후반에는 복강이 밀려나면서(흉강 방향으로) 증가된 복강압이 위를 압박하여 식도 하부가 열리는 경우가 종종 발생
○ 가슴앓이 : 하부 식도 괄약근 조절 불량 → 위액 역류로 식도 손상 → 궤양
○ 구토
○ 연수 : 구토 중추
○ 독성 물질에 대한 본능적 보호 기능
○ 위나 소장의 팽창, 장 벽, 뇌의 화학적 수용기 자극, 두부 회전 시 구토반사 작동
○ 위의 출구가 막히고 입구가 느슨해 지면서 음식물이 역류하게 됨
○ 구토는 식도를 손상시킬 뿐만 아니라 위의 pH를 높여 소화 기능이 제대로 수행되지 못하게 함
3. 2단계 : 위 [목차]
⑴ 구조
① 근육으로 이루어진 주머니 모양의 기관
② 위에서 식도 쪽으로 연결된 부분을 분문부, 십이지장 쪽으로 연결된 부분을 유문부라고 함
③ 단백질 분해 효소인 펩신과 강산인 염산에 대해 위벽 세포를 보호하는 방법
○ 뮤신에 의한 보호막 형성
○ 위벽 상피세포는 밀착연접(tight junction)을 형성하여 위벽 내부 보호
○ 세포 손상이 심하므로 기저세포의 빠른 분열로 손상된 세포를 복구, 3일마다 복구 가능
○ 비활성 상태로 가수분해효소 분비 (예 : 펩시노겐, 트립시노겐, 키모트립시노겐)
④ 위장근의 구조 : 점막층 - 점막하층 - 환상근 - 종주근 - 장막층
○ 점막하층 : 정맥, 동맥 등 혈관 분포. 헬리코박터균이 주로 서식
○ 장막층 : 장간막을 통해 복막에 연결
○ 미주신경 : 장신경총을 조절하는 외인성 신경
⑵ 기능 : 저장 (2 ~ 3 L), 소화, 방어 역할
① 저류시간 : 탄수화물 ＜ 단백질 ＜ 지질
② 저류시간이 긴 지질은 소화를 억제하는 역할
③ 흡수 : 알코올
⑶ 기계적 소화 : 연동운동, 혼합운동
① 연동운동 : 카잘세포(Cajal cell)가 자체적으로 박동을 생성하여 평활근 운동 촉진
② 음식물에 의해 위가 팽창할수록 위의 기계적 소화 촉진
⑷ 화학적 소화 (2 L/day) : 위액(gastric juice)에 의해 단백질이 분해
① 위액분비 : 음식물 → 위벽자극 → 가스트린 분비 → 혈액 → 위샘자극 → 위액분비
② 펩시노겐
○ 엔도펩티데이스 : 단백질 내부의 펩티드 결합을 가수분해하여 폴리펩티드로 분해
○ 펩시노겐의 최적 pH는 2
○ 주세포에서 펩시노겐 분비, 펩시노겐은 염산에 의해 펩신으로 활성화됨
○ 펩신은 다시 펩시노겐을 활성화 (자가 촉매, 양성피드백)
○ 펩신은 Phe, Trp, Tyr의 N 말단을 인식하여 아미노기 쪽의 펩티드 결합만 분해
③ 염산(HCl)
○ 기능 : 단백질의 3차 구조를 파괴하여 소화를 용이하게 함
○ 부세포(벽세포) 막에 있는 H+-K+-ATPase가 능동수송으로 H+를, 수동수송으로 Cl-를 수송하여 염산이 분비
○ Cl-/HCO3- 공동수송 : 2차 능동수송, Cl-를 혈관으로부터 유입, HCO3-를 혈관으로 유출
○ H+/Cl- 공동수송 : 1차 능동수송, 위로 분비
○ 결과 : 위 내강 산성화, 혈액 pH 상승
○ 위액을 pH 1 ~ 3으로 유지 → 조직 분해, 병원체 제거
○ 활성화 기능 : 펩시노겐을 펩신으로 활성화, 프로레닌을 레닌으로 활성화
○ 알칼리 파도 : 악어나 뱀 등은 포식 후 과다한 산 분비로 혈액의 pH가 0.5 ~ 1.0이 상승하는 현상, 식곤증의 원인
○ 음식물에 단백질 함량이 많을수록 산에 대한 완충작용을 하므로 염산 분비 촉진
④ 점액
○ 점액세포에서 분비되는 당단백질(뮤신), 세포, 염분, 물의 혼합물
○ 기능 : 위벽 보호, 윤활유 역할
○ 위 상피세포는 3일마다 한 번씩 재생되어 위벽 보호
○ 위궤양
○ 헬리코박터균이 분비한 암모니아는 위산으로부터 살아남게 해줌
○ 암모니아는 추가로 뮤신의 작용을 방해하여 위궤양을 일으킴
⑤ 가스트린
○ 위의 유문부에 물리적, 화학적(단백질, 펩티드) 자극이 가해지면 유문부에 있는 G세포가 가스트린을 분비
○ 가스트린, 히스타민, 부교감신경 : 위액 분비 촉진
⑥ 소마토스타틴
○ 기능 : 과도한 위액 분비 억제
○ D 세포가 분비
○ 소마토스타틴은 이밖에도 GH 억제, TSH 억제 등 다양한 기능이 있음
⑦ 프로레닌 : 레닌은 우유 단백질인 카제인을 응고시켜 소화되기 쉽게 함, 젖먹이의 위액에 있음
⑧ 뮤신 : 점액분비세포에서 분비, 염산과 펩신으로부터 단백질로 이루어진 위벽 보호
⑨ 산성유미즙(암죽) : 위액과 부분적으로 소화된 위속 음식물이 혼합된 산성 액체, 유문을 지나 십이지장으로 이동
⑸ 위의 운동성
① 평활근의 연속적인 수축과 이완으로 산성 유미즙을 형성
② 유문괄약근 : 위와 십이지장 사이에 위치, 유문반사 작용
○ 닫히는 경우 : 십이지장이 팽창, 산성도↑, 지방↑, 고장액 → 엔테로가스트론↑, 장거리 반사, 단거리 반사 → 유문괄약근 이완 억제 → 소화효율 극대화
○ 열리는 경우 : 십이지장 내 내용물이 알칼리성이 되면(십이지장 내 소화과 완료되면) 유문이 반사적으로 열림
○ 엔테로가스트론(소장 호르몬의 총칭)에 의한 조절
○ 장거리 반사 : 교감신경↑, 부교감신경↓
○ 단거리 반사 : 장신경총이 관여
⑹ 위산분비 조절 3단계 : 위의 뇌상과 장상
① 제1 활성단계
○ 1st. 음식 내 아미노산이 G 세포 자극
○ 2nd. G 세포는 가스트린을 분비
○ 3rd. 가스트린은 혈액을 통해 이동한 뒤 위벽의 벽세포 자극
○ 4th. 벽세포는 HCl을 분비하여 위의 pH를 낮춤
② 제2 활성단계
○ 1st. 연수가 미주신경을 자극
○ 2nd. 미주신경(부교감신경)이 아세틸콜린을 분비하여 G 세포와 창자 크롬친화성 유사세포 자극
○ 3rd. 창자 크롬친화성 유사세포는 히스타민을 분비하여 벽세포 자극
○ 4th. 벽세포는 HCl을 분비하여 위의 pH를 낮춤
③ 억제단계
○ 1st. 위의 pH가 너무 낮아지는 경우 D 세포를 자극
○ 2nd. D 세포는 소마토스타틴을 혈액으로 분비
○ 3rd. 소마토스타틴은 혈액을 통해 이동한 뒤 위벽의 벽세포 자극
○ 4th. 벽세포는 가스트린 분비 감소
⑺ 헬리코박터 파이로리균(H. pylori, helicobacter pylori)
① 산을 중화시키는 점액을 분비하여 강산 조건인 위에서 생존
② 이 세균이 붙어 있는 위벽에는 뮤신이 덮지 못하므로 위벽이 손상되어 위궤양이 될 수 있음
⑻ 반추동물의 위
① 혹위(반추위) : 장내 공생 미생물이 셀룰라아제 합성
② 벌집위 : 장내 공생 미생물이 셀룰라아제 합성
③ 겹주름위(천엽, 처녑) : 물 흡수
④ 주름위(막창) : 소화작용
4. 3단계 : 소장, 이자, 간, 쓸개 [목차]
⑴ 소장
① 음식 고분자의 가수분해와 영양분의 흡수가 대부분 일어나는 장소
② 연동운동, 분절운동, 화학적 소화 모두 수행
○ 연동운동 : 위에서처럼 카잘세포에 의해 수행됨
③ 소장 융털돌기
○ 점막 주름 : 소장은 어느 정도 종주근이 수축된 상태로 점막의 표면은 주름짐 (×3)
○ 융모 : 각 주름의 표면을 확대하면 융모라는 돌기 구조를 확인할 수 있음 (×10)
○ 미세융모 : 융모의 상피세포
○ 털연변부(brush border)에서 각종 가수분해 효소가 고정·분비
○ 각 융모 위에는 당질피질(glycocalyx)의 가닥들이 돌출됨(×20), 표면적 300 ㎡
○ 소장 융털돌기 : 흡수 표면적 극대화, ×600
④ 십이지장 (25 cm)
○ 장액 : 소장벽에 있는 장샘에서 분비 → 탄수화물과 단백질이 소장에 흡수될 수 있도록 기본 단위로 최종 분해
○ 엔테로키나아제 : 소장 상피세포막에 존재
○ 트립신 : 이자에서 트립시노겐으로 분비, 엔테로키나아제에 의해 트립시노겐이 트립신으로 활성화
○ 키모트립신 : 이자에서 키모트립시노겐으로 분비, 트립신에 의해 키모트립시노겐이 키모트립신으로 활성화
○ 카르복시펩티다아제 : 이자에서 pro-카르복시펩티다아제로 분비, 키모트립신으로 인해 pro-카르복시펩티다아제를 카르복시펩티다아제로 활성화
○ 말타아제 : 엿당 → 포도당 + 포도당
○ 수크라아제 : 설탕 → 포도당 + 과당
○ 락타아제 : 젖당 → 포도당 + 갈락토오스
○ (디)아미노펩티다아제, 디펩티다아제, 카르복시펩티다아제 : 폴리펩티드, 트리펩티드, 디펩티드 → 아미노산
○ 뉴클레아제 : DNA, RNA → 뉴클레오티드
○ 점액 : 내강 내용물의 유연성 유지 (윤활유 역할)
○ 산성 유미즙이 이자, 간, 담남, 소장 자신의 분비샘 세포에서 나온 소화효소와 섞여 소 화가 일어나는 장소
⑤ 공장, 회장 (260 cm) : 영양분, 물 흡수
○ 공장 : N-펩티다아제 분비
○ N-펩티다아제 : 처음부터 활성형이며 단백질의 아미노 말단을 인식하여 절단하는 엑소펩티다아제
○ 약 90%의 수분은 소장에서 흡수
⑵ 이자(췌장) (pancreas)
① 위치 : 위 바로 밑에 있는 큰 샘으로 내분비선, 외분비선(총담관과 연결, 1.5 L/day) 모두 존재
② 이자액 분비 : 위의 산성음식물 → 십이지장벽 자극 → 세크레틴 분비 → 혈액 → 이자샘 자극 → 이자액 분비
○ 세크레틴 : 이자액 분비 촉진 호르몬
③ 가수분해효소
○ 아밀레이스 : 탄수화물 가수분해 효소
○ 엔도펩티다아제 : 단백질 내부 가수분해 효소, 트립신, 키모트립신 등
○ 엑소펩티다아제 : 단백질 외부 가수분해 효소, 카르복시펩티다아제 등
○ 공장에서 분비되는 N-펩티다아제도 엑소펩티다아제
○ 트립신 : 십이지장에서 엔테로키나아제가 트립시노겐을 트립신으로 활성화
○ 키모트립신 : 십이지장에서 트립신이 키모트립시노겐을 키모트립신으로 활성화
○ 카르복시펩티다아제 : 십이지장에서 키모트립신이 pro-카르복시펩티다아제를 카르복시펩티다아제로 활성화
○ 지방 가수분해 효소 : 라이페이스
○ 핵산 가수분해효소 : RNase, DNase
○ 엘라스테이스 : 엘라스틴 분해 효소
④ 중탄산염 이온(HCO3-) : 쓸개즙과 함께 암죽의 pH를 중화시킴, 관세포에서 분비
○ 위산으로 인한 손상 대비 : 십이지장 궤양은 웨궤양의 10배
○ 소장의 효소들은 중성이나 약알칼리 pH에서 최적으로 작용하게 됨
○ 중탄산염 이온 물질수송
○ 1차 능동수송 : 나트륨-칼륨 펌프에 의해 나트륨 이온 농도 구배 형성
○ 2차 능동수송 : 수소이온이 소장의 분비세포에서 혈액 쪽으로 이동할 때 나트륨 이온이 같이 이동
○ 2차 능동수송 : 염소 이온은 나트륨 이온과 같이 이동
○ 중탄산 이온은 염소이온 공동 수송체에 의해 촉진확산
⑶ 간(liver)
① 구조
Figure. 7. 간의 3영역
○ Zone 1. periportal zone : 높은 산소 포화도, 포도당 신생합성, 콜레스테롤 생합성, 요소 생합성, 베타 산화, 알부민 발현
○ Zone 2. 중간엽 영역(midlobular zone, intermediate zone)
○ Zone 3. pericentral (centrilobular) zone : 해당과정, 지질 합성, 글루타민 생합성, 쓸개즙 생합성, 시토크롬 P450에 의한 해독, β-카테닌 / Wnt 신호전달
② 구성
○ 유형 1. 간세포(hepatocyte) : 60-80 %
○ 유형 2. 비실질세포(non-parenchymal cell) : 20-40%
○ 내피세포 : 약 50%
○ Kupffer cell : 20%
○ 쓸개 세포 : 5%
○ 간 성상세포(hepatic stellate cell) : 8%
○ 림프구 : 25%
○ 자연살상세포(NK) : 31%
○ B 세포 : 6%
○ 수지상세포(DC) : < 1%
○ T 세포 : 63%
○ CD4+ T 세포
○ CD8+ T 세포
○ 타입 I NKT 세포
○ CD1d-dependent NKT 세포
○ TCRγδ T 세포
③ 외분비 기능 : 담즙(쓸개즙), 중탄산염 분비
○ 담즙(쓸개즙, bile) : 쓸개에 저장
○ 콜레스테롤로부터 담즙 합성 (0.5 L/day)
○ 황록색의 액체
○ 간관을 통해 쓸개에 전달되며, 쓸개에서 담총관을 통해 십이지장으로 이동
○ 담총관 괄약근은 흡수기에 이완, 흡수후기에 수축
○ 음식물이 십이지장벽 자극 → 콜레시스토키닌 분비 → 혈액 → 쓸개자극 → 쓸개즙 분비
○ 주요 구성물질 : 물, 담즙염, 담즙산, 콜레스테롤, 담즙색소
○ 쓸개즙의 특징 : 소화효소 ×, 지방 소화 도움, 음식물 부패방지, 염기성
○ 담즙염의 85%는 회장에서 재흡수, 10%는 결장에서 재흡수
○ 중탄산염 : 위에서 소장으로 들어온 염산의 중화
④ 내분비
○ 생장호르몬 인자 IGF-1 분비로 세포분열 촉진
○ 비타민 D의 활성화
○ 안지오텐지노겐 분비 : 신장의 염분 재흡수 조절
○ 사이토카인 분비
⑤ 혈당조절
○ 혈당이 낮을 때 : 포도당 신생합성(gluconeogenesis)
○ 혈당이 높을 때 : 글리코젠 합성
⑥ 지질 대사 : β 산화, 지질단백질 합성, 콜레스테롤 합성
⑦ 단백질 대사
○ 요소 합성
○ 혈장 단백질 합성
○ 혈액응고 관련단백질 : 피브리노겐, 헤파린(혈액응고방지), 프로트롬빈
○ 알부민, 무기염류, 지방산 등 : 여러가지 운반 역할 및 혈장 삼투압 조절 역할
○ 호르몬 결합 단백질
○ 탈아미노 반응
⑧ 배설 기능
○ 배설 : 오래된 적혈구 파괴, 빌리루빈(담즙색소) 분비, 생성 및 흡수된 유기물 분해, 금속을 답즙으로 배설
○ 배 시기에는 적혈구 생성도 담당
⑨ 배출 기능
○ bile canaliculi를 통해 고형물을 창자로 배출함
⑩ 해독작용 : 활면소포체에서 주로 분해
○ 약물 제거
○ 카탈라아제에 의해 과산화수소 제거
○ 오르니틴 회로 : 암모니아를 요소로 전환
○ 예 : cyt p450 (특히 활면소포체(SER)에 많음)
⑪ 혈액 응고 : 헤파린 합성(혈액 응고 방지), 프로트롬빈, 피브리노겐 등 혈액 응고요소 생성
⑫ 발열기능 : 왕성한 물질대사로 다량의 열을 방출, 간접적 체온조절
⑬ 간 관련 질환
○ 지방간(fatty liver) : 비알콜성 지방간(NASH, non-alcoholic steatohepatitis; MASH) 등
○ 간섬유증(liver fibrosis)
○ 간염(hepatitis) : 급성 간부전 등
○ 급성 간부전(ALF, acute liver failure) : 아세트아미노펜(APAP)에 의한 ALF가 전체 ALF의 40%를 차지
○ 대한민국 기준, B형 간염이 C형 간염보다 더 많음
○ 서양 기준, C형 간염이 B형 간염보다 더 많음
○ 간경변(cirrhosis)
○ 간세포암(HCC, hepatocellular carcinoma) : 간염에서 간경변을 거쳐 간암으로 발달하는 경로가 많음
○ 원인 1. B형 간염 바이러스 : 70% 이상
○ 원인 2. C형 간염 바이러스 : 10%
○ 원인 3. 알코올성 간염 : 5 ~ 10%
○ 위 수치는 한국 기준
○ 담관염(cholangitis)
⑷ 담낭(쓸개)
① 평소에는 담즙을 저장하다가 십이지장에 지질이 들어오면 담즙 분비
② 유화 작용
○ 담즙은 친수성과 소수성 성질을 동시에 가짐 (양친매성)
○ 그 결과 담즙은 지질을 작은 미셀 입자(micells)로 만들어 라이페이스에 대한 노출 표면적을 증가시킴
③ 담즙염 재순환(95%) : 회장(소장의 뒷부분)에서 흡수되어 재순환되고, 5%가 변으로 유실
④ 담석
○ 담즙을 구성하는 담즙염, 콜레스테롤, 인지질 등은 불용성, 미셀 상태로 존재
○ 콜레스테롤 양 과다 or 담즙 색소의 침전 → 담즙이 용출되어 담석 형성
○ 여성은 남성에 비해 2배 빈발 (성호르몬 영향)
⑤ 황달
○ 담도 폐색 : 혈중 빌리루빈 축적으로 피부, 눈동자에 황색 (황달)
○ 용혈성 황달 : 간 질환으로 적혈구 파괴, 담낭으로 빌리루빈 분비가 비정상일 때
⑸ 엔테로가스트론 분비에 의한 조절 : 십이지장에서 일어남
① 세크레틴 : 산에 반응, 췌장 중탄산 분비 촉진으로 중화작용, 가스트린 분비 억제
○ 1st. 위에서 내려온 산성 유미즙이 십이지장벽 자극 : 십이지장벽의 세포에서 혈액으로 세크레틴 분비
○ 2nd - 1st. 세크레틴이 혈액을 타고 돌다가 위벽을 자극 → 위액 분비 감소
○ 2nd - 2nd. 세크레틴이 이자를 자극 → 이자액(NaHCO3 함량 多) 분비 촉진 → 산성 유미즙 중화
○ 간질액으로부터 H+, Na+를 혈액으로 배출 → 혈액은 pH 감소
○ 위는 혈액의 pH를 높이므로 십이지장에서의 pH 감소를 상쇄
○ 3rd. 유문이 닫힘 → 위에서 십이지장으로 더 이상 산성 유미즙이 유입되지 않음
② 콜레시스토키닌(CCK) : 지방에 반응. 췌장 분비 및 담즙분비 촉진으로 지방 소화
○ 1st. 위에서 내려온 지방산이 십이지장벽 자극
○ 2nd. 십이지장벽의 세포에서 혈액으로 CCK 분비
○ 3rd - 1st. CCK가 위벽을 자극 → 위액 분비 감소
○ 3rd - 2nd. CCK가 이자를 자극 → 이자액(소화 효소 함량 多) 분비 증가
○ 3rd - 3rd. 담낭 자극 → 담즙 분비 → 지방 유화
③ GIP, VIP, GLP-1 : 단당류와 지방이 만드는 소장 내 높은 삼투 농도에 반응, 위산 분비 억제
○ 1st. 위에서 내려온 유미즙이 십이지장벽 자극
○ 2nd. 십이지장벽의 세포에서 위억제펩티드(GIP) 분비
○ 3rd - 1st. GIP가 위벽을 자극 → 위액 분비 감소
○ 3rd - 2nd. GIP가 장샘을 자극 → 장액 분비 촉진
○ 3rd - 3rd. GIP가 이자를 자극 → 인슐린 분비 촉진
⑹ 장신경총에 의한 소화기능 조절
① 기본적으로 소화의 조절은 자율신경계의 중추인 연수에서 조절
② 조건반사 : 대뇌의 영향, 경험이 있는 경우
③ 무조건반사 : 음식물이 위벽에서 압력을 가하여 위가 팽창하면
○ 감각신경 → 연수 → 미주신경 → 주세포, 부세포 자극 → 위액 분비
○ 감각신경 → 연수 → 미주신경 → G세포 자극 → 가스트린 분비
5. 4단계 : 대장 (1.5 m) [목차]
⑴ 구성 : 결장, 맹장, 직장
① 결장(colon)
○ 약 1.5 m
○ 물·이온 흡수, 소화되지 않는 물질로부터 반고체의 변을 만드는 장소
○ 7 L의 액체가 매일 소화관으로 분비, 약 90 %가 재흡수
○ 물의 능동수송에 대한 기전이 없음 → 소금 등의 이온을 내강 밖으로 펌핑하여 생긴 삼투압으로 물의 재흡수 유도
○ 맹장으로 연결되는 쪽의 T자 형태의 접합부에서 소장과 연결
② 맹장(cecum)
○ 소화에는 관여하지 않음
○ 면역계와 관련하여 충수가 관여
○ 충수(appendix) : 맹장 중 손가락 모양으로 튀어나온 부분, 면역반응에 일부 관여
○ 초식동물은 셀룰로오스를 소화시키기 위해 맹장을 비롯해 소화관 내에 수많은 공생 미생물이 서식하는 특별한 방을 가지고 있음
③ 직장(rectum)
○ 대변이 배설될 때까지 저장되는 곳
○ 결장의 끝 부분
○ 결장과 항문 사이에 2개의 괄약근 존재, 하나는 불수의근이고 다른 하나는 수의근임
⑵ 장내 세균
① 장내 세균은 총 100조 개 정도 : 성인의 세포의 개수와 맞먹음
② 장내 세균은 상당히 많기 때문에 인체의 면역세포의 70%가 존재함
③ 종류
○ 유해균
○ 유익균
○ 중간균 : 유익균과 유해균 중 더 많은 것과 유사하게 작용
④ 예 1. 대장균
○ 비타민 K, 비타민 B7 (비오틴), 비타민 B9을 생산하므로 항생제 과량 섭취 시 비타민 결핍
○ 무산소 대사작용을 하면서 부산물로 메탄, 황화수소 가스 생산
○ 물을 제외한 대변 무게의 1/3을 차지
○ 호수·강에서 발견되는 대장균은 정화되지 않은 하수로 인한 오염의 지표
○ 대장균 O157(E. coli O157)은 유해균에 속함
⑤ 예 2. 유산균
⑶ 괄약근 : 결장과 항문 사이에 2개 존재
① 내항문괄약근 : 불수의근
② 외항문괄약근 : 수의근
⑷ 배변
① 배변 : 장관 벽 신축에 대한 척수 반사, 비어 있는 직장에 변이 들어가면 반사 시작
② 설사 : 하부 소화관 감염과 신경자극이 원인, 탈수증 야기, 혈중 염분 불균형으로 심장수축 교란
③ 변비 : 식이섬유(예 : 셀룰로오스) 섭취가 변비 예방에 도움이 됨
④ 방귀 : 암모니아, 메탄 가스, 질소, 황화수소, 벤조피렌, 스카톨 (냄새 주범)
⑤ 대변의 상당 부분이 세균, 대변의 색깔은 적혈구 분해산물인 빌리루빈의 색깔
⑸ 젖당 비내성(유당불내증)
6. 영양분의 흡수 [목차]
⑴ 대부분 소장의 점막을 통해 흡수하고 점막하 조직에 있는 혈관, 림프관을 통해 이동
① 소장의 점막세포끼리는 데스모좀, 밀착결합으로 연결 : 소화산물이 세포 간 틈으로 이동 방지, 막단백질 이동 방지
② 위에서의 흡수 : 알코올과 소량의 약물
③ 대장에서의 흡수 : 물과 무기염류 흡수
⑵ 아미노산, 단당류 : Na+과 공동으로 2차 능동수송
① 과당은 포도당과 달리 처음부터 촉진확산으로 흡수
② 소장 융모 모세혈관 → 간문맥(hepatic portal vein) → 간 → 간정맥 → 하대정맥 → 우심방 → 온몸
○ (참고) 심장에서 직접 간으로 이르는 혈관인 간동맥과 간문맥은 완전히 다름
○ 간에서 다양한 대사 기능 : 혈당량 조절
○ 혈액이 몸을 순환하기 전에 유해 성분 제거
○ 단당류, 아미노산, 무기염류, 수용성 비타민 등 수용성 영양소는 주로 소장의 모세혈관으로 흡수
③ 아미노산 vs 디펩티드, 트리펩티드
○ 아미노산 : 나트륨과 공동수송으로 소장상피세포로 흡수
○ 디펩티드, 트리펩티드 : 수소이온과 공동수송으로 소장상피세포로 흡수
⑶ 지질 : 확산에 의해 흡수
① 지질의 흡수
○ 1st. 유화 : 지방덩어리는 담즙산염(쓸개즙)에 의해 지방입자로 유화
○ 담즙산염은 간에서 생성
○ 담즙산염은 계면활성제의 일종이기 때문에 지방입자 유화 활성이 있음
○ 담즙산염은 재순환됨
○ 2nd. 라이페이스 활성 : 췌장에서 분비된 라이페이스는 미셀입자를 모노글리세리드와 유리지방산로 분해
○ 3rd. 지질 흡수 : 모노글리세리드, 유리지방산은 확산을 통해 흡수
○ 4th. 지방합성 : 모노글리세리드는 활면소포체의 지방합성 효소에 의해 트리글리세리드로 재합성
○ 5th. 유미입자 : 혈장 내로 이동할 수 있도록 콜레스테롤과 단백질과 결합한 형태로 소낭을 통해 배출
○ 유미입자는 수용성
○ 6th. 유미입자는 소낭을 통해 배출
○ 7th. 유미입자가 모세혈관 막을 통과하기에 너무 크므로 융모 중앙의 유미관(lacteal)으로 수송
○ 유미관 : 림프계의 일부
○ 유리지방산은 베타 산화를 거친 뒤 세포호흡에 이용됨
○ 디글리세리드의 형태로 소장 융모에 흡수될 수도 있음
② 암죽관 → 림프관 → 가슴관 → 좌쇄골하정맥 → 상대정맥 → 우심방 → 온몸
○ 지방산, 글리세롤, 지용성 비타민, 콜레스테롤 등 지용성 용양소는 주로 암죽관으로 흡수
○ 혈청알부민은 혈장 내 지방산의 이동을 도움
③ 지질단백질 : 지질을 중심에 두고 단백질로 둘러쌓여 물에 녹을 수 있게 된 입자
○ 지방 자체는 물에 녹지 않기 때문에 단백질과 복합체를 형성해야 혈액 내에서 이동할 수 있음
○ 구성 : 아포지질단백질(Apo, apolipoprotein), 인지질, 콜레스테롤, 트리아실글리세롤(triacylglycerol), 단백질
○ 지질 단백질의 종류
○ 종류 1. 킬로미크론(chylomicron)
○ 가장 큼
○ 기능 1. 지방에서 생성되어 간, 골격근, 암죽관으로 지방을 전달
○ 기능 2. 지방분해 효소 활성 조절
○ 중성지방의 함량이 가장 많음
○ 아포 지단백질 중 B-48과 ApoC, ApoE를 주로 가지고 있음
○ core lipid : dietary triglycerid
○ 합성 장소 : 창자
○ 종류 2. 저밀도 지질단백질(LDL, low density lipoprotein)
○ 기능 1. 혈류를 통해 간에서 각 조직으로 지방을 전달 : 혈중 콜레스테롤의 60%를 수송함
○ 기능 2. 수용체 매개 엔도사이토시스
○ 콜레스테롤 함량이 가장 많음
○ 동맥경화와 직접적으로 관련이 있어 나쁜 콜레스테롤이라고도 불림
○ ApoB-100, ApoE 단백질이 표면에 있는 게 특징 : LDL 수용체는 ApoB-100을 인식함
○ core lipid : endogenous cholesterol ester
○ LDL은 주로 혈관 조직의 내막 세포를 타겟팅함
○ 합성 장소 : 간
○ 종류 3. 고밀도 지질단백질(HDL, high density lipoprotein)
○ 각 조직과 세포로부터 지방을 모아 간으로 전달 → 담즙을 통해 배설
○ 콜레스테롤 제거에 관여하여 좋은 콜레스테롤이라고도 불림
○ 밀도가 가장 큼
○ core lipid : endogenous cholesterol ester
○ 합성 장소 : 간, 창자
○ 종류 4. VLDL(very low density lipoprotein), IDL(intermediate density lipoprotein)
○ 킬로미크론과 LDL의 중간 형태
○ 아포 지단백질 중 ApoB-100, ApoC, ApoE를 주로 가지고 있음
○ 기능 1. 지방분해 효소 활성 조절
○ core lipid : endogenous triglycerid
○ 합성 장소 : 간
○ LDL / HDL ratio : 높으면 동백경화. 3.5가 정상수치
○ 가족성 이상지질혈증(가족성 콜레스테롤혈증, FH, familiar hypercholesterolmia)
○ 상염색체 돌연변이로 발생한 유전병
○ 1st. LDL 수용체가 없기 때문에 IDL intake에 이상이 생김
○ 2nd. 혈액 내 LDL이 쌓이면서 oxLDL로 산화함
○ 3rd. 대식세포가 oxLDL을 uptake하면서 거품세포(foam cell)가 됨
○ 4th. 거품세포는 혈관에서 플라크를 형성하여 동맥경화를 일으킴
○ 태어날 때부터 혈중 콜레스테롤 농도가 높으며 어릴 때 심혈관 질환을 앓게 됨
○ 혈중 LDL이 증가하여 간세포로의 LDL 흡수가 증가하여 ApoB의 생산이 증가함
○ 혈장의 LDL 콜레스테롤 수준이 정상인의 4배
○ 죽상동맥경화증(atherosclerosis) 유발
○ 대부분 20세가 되기 전에 사망
⑷ 무기물 : 능동수송
① 예 : 나트륨 운반 수송체, 칼슘 운반 수송체, 철 운반 수송체
② 코발라민(비타민 B12)의 흡수
○ 1st. 위의 펩신으로 「비타민 B12 + 합토크린 복합체」 분리
○ 2nd. 췌장 분해효소로 비타민 B12와 합토크린 분리
○ 3rd. 위의 벽세포에서 내인자 분비
○ 4th. 십이지장에서 비타민 B12와 내인자 결합
○ 5th. 회장 말단부에서 「비타민 B12 + 내인자」를 수용체 매개 내포작용으로 흡수 : ATP 사용
⑸ 비타민 : 능동수송
⑹ 물 : 약 90 % 정도가 소장, 결장(대장의 일부)에서 흡수
⑺ 소장 상피세포와 연접
① 밀착연접 : 융모 바로 아래에서 내강과 혈관 사이로 물질이 이동하는 것을 방지함
② 부착연접 : 데스모좀과 헤미데스모좀은 세포-세포 및 세포-기질 간 결합을 중간섬유를 이용하여 견고하게 유지함
③ 간극연접 : 인접한 세포들 사이로 이온이나 작은 물질의 이동을 가능케 함
7. 식욕 조절 호르몬 [목차]
⑴ 개요
① 식욕조절 호르몬은 모두 neuropeptide Y에 작용
② neuropeptide Y는 폭식을 초래
⑵ 렙틴(leptin)
① 지방세포에서 생성
② 지방조직이 증가하면 혈액 내 농도가 높아져 뇌에서 식욕 억제
③ 렙틴 실험
○ Ob 단백질 : 렙틴 단백질
○ Db 단백질 : 렙틴에 대한 식욕 조절 중추 세포막 수용체
○ ob/ob 생쥐 : 지방세포에서 렙틴이 분비되지 않아 비만해짐
○ db/db 생쥐 : 정상 생쥐보다 렙틴을 많이 분비하나 뇌의 렙틴 수용체가 작동하지 않아 비만해짐
○ 응용 : 두 마리의 생쥐의 혈관을 연결하여 일정 시간 후 생쥐의 표현형 변화를 물어볼 수 있음
○ 예 : ob/ob, Db/Db × Ob/Ob, db/db : ob/ob, Db/Db 생쥐는 정상이 되고 Ob/Ob, db/db 생쥐는 여전히 비만
⑶ PYY
① 식후 소장에서 생성
② 식욕 억제제로 그렐린과 반대 작용
⑷ 인슐린(insulin)
① 췌장(이자)에서 분비
② 뇌에 작용하여 식욕을 억제하는 기능 수행
⑸ 콜레시스토키닌(CCK)
① 십이지장에 음식물이 들어왔을 때 분비되는 호르몬
② 기능 1. 식욕 억제 : 미주신경의 축삭말단에 작용하여 뇌에 포만감 신호를 보냄
③ 기능 2. 위액 분비 억제
④ 기능 3. 소화효소 분비 촉진
⑤ 기능 4. 담즙 분비 촉진
⑹ 그렐린(ghrelin)
① 위벽에서 분비, 식욕 촉진
② 식사시간이 다가올 때 허기짐을 느끼도록 하는 신호 중의 하나
③ 체중을 감량하고 다이어트 중인 사람에게서 그렐린의 농도가 증가 → 허기짐 발생
8. 소화계 질환 [목차]
⑴ 비만(obesity)
① 건강 체지방 평가
○ 과체중 : 정의가 없으며 시대·문화 특수적
○ 여자는 생식력을 위해 남성보다 많은 체지방 요구
○ 여성 : 22% (12 ~ 32 %)
○ 남성 : 14 % (3 ~ 29%)
○ 골격이 클수록, 나이 많을수록 체지방 증가
○ 체중 지표(BMI) : 체중(kg) ÷ (신장(m))2. 완전하지 않은 기준
○ 저체중 : 18.5 미만
○ 정상 : 18.5 ~ 24.9
○ 과체중 : 25.0 ~ 29.9
○ 비만 : 30 이상
② 비만의 원인 : 비만은 생활방식과 유전 모두에 영향을 받음
③ 지방세포 유형에 따른 비만의 분류
○ 지방세포 증식형 : 지방세포의 크기는 정상이지만 지방세포의 수가 많아지는 유형
○ 체중을 감량하여도 증가된 지방세포의 수가 줄어들지 않음
○ 그 결과 재발하기 쉽고 중등도 이상의 고도 비만이 되는 경우가 많음
○ 지방세포 비대형 : 지방세포의 수는 정상이나 지방세포의 크기가 커지는 유형
○ 체중을 감소시키면 지방세포의 크기가 줄어듦
○ 어른에서의 비만 : 지방세포 비대형
○ 지방세포 혼합형 : 지방세포 수도 증가하고 지방세포의 크기도 커지는 유형
○ 체중을 감량하여도 증가된 지방세포의 수가 줄어들지 않음
○ 그 결과 재발하기 쉽고 중등도 이상의 고도 비만이 되는 경우가 많음
○ 소아·청소년에서의 비만 : 지방세포 혼합형
④ 피하지방
○ 지방이 가장 먼저 저장되는 장소
○ 피하공간이 부족해지만 복부와 내장에도 지방이 쌓임 → 복부지방, 내장지방, 지방간
○ 대사적인 합병증이 발생할 위험이 높아짐
⑤ 관련 합병증
○ 당뇨병
○ 인슐린 : 췌장의 베타세포가 생산하며, 다른 세포들의 포도당 흡수 촉진 호르몬
○ 1형 당뇨병(인슐린 의존성) : 비만과 무관, 유전적으로 췌장 베타세포가 없어 인슐린 생산 불가
○ 2형 당뇨병(인슐린 비의존성) : 인슐린 반응 이상, 비만과 유관, 보통 성인에서 발생, 식습관과 운동으로 조절
○ 고혈압 : 높은 혈압
○ 수축기 : 심장이 수축할 때의 혈압
○ 이완기 : 심장이 이완할 때의 혈압
○ 정상 혈압 : 120/80
○ 고혈압 : 지속적으로 140/90 이상
○ 심장마비 : 관상동맥 막힘에 의해 갑작스러운 심장 근육 혈류 차단
○ 뇌졸중(발작) : 뇌동맥 막힘 또는 파열로 갑작스러운 뇌 혈류 차단
⑵ 동맥경화
① 콜레스테롤 : 세포막과 스테로이드 호르몬 생성
○ LDL(저밀도 지질단백질) : 간에서 합성, 음식 → 조직으로 콜레스테롤 운반
○ HDL(고밀도 지질단백질) : 조직 → 간으로 콜레스테롤 운반 (for 담즙으로 배설)
② 콜레스테롤은 혈액에서 지방단백질에 의해 운반되며, 동맥에 축적되어 동맥경화 야기
⑶ 식욕 조절 장애
① 식욕감퇴증
○ 자체 기아, 체중을 의식한 식이 장애
○ 심장근을 아사시킬 수 있으며 불규칙한 박동 야기
○ 에스트로겐을 차단하여 월경 중지, 불임 위험
○ 골다공증 위험 증가
② 식욕 과욕증
○ 폭식 후 하제 사용
○ 위 파열 위험, 위산으로부터 치아 및 잇몸 문제, 탈수
⑷ 영양불균형
① 영양부족상태
○ 섭취하는 열량이 만성적으로 부족한 상태로 필요한 화학적 에너지를 지속적으로 적게 공급함으로써 발생
○ 저장된 클리코겐, 지방, 단백질 분해 → 근육 크기가 줄고 뇌에서 단백질 부족 현상이 나타남
○ 예 : 가뭄, 전쟁, 에이즈 유행이 있는 사하라 사막 이남의 아프리카는 약 2억 명이 충분한 영양 섭취 불가
○ 예 : 신경성 거식증(강박적인 단식)
② 영양과다
○ 동물에 에너지 요구량보다 더 많은 음식을 섭취하는 경우 3대 영양소를 글리코겐이나 체지방으로 저장
○ 동면동물에게 중요
③ 영양실조
○ 하나 또는 그 이상의 필수영양소가 부족한 상태
○ 예 1. 비타민 A 결핍 → 베타 카로틴 공급으로 해결 (황금쌀)
○ 예 2. 인이 부족한 토양에서 자란 식물을 뜯어 먹을 경우 → 초식동물 뼈가 쉽게 부러짐
○ 예 3. 필수아미노산이 충분히 들어있지 않은 식이 → 단백질 결핍증
④ 쿼시오카(콰시오커, kwashiorkor) : 극심한 단식으로 인한 단백질 결핍증
○ 알부민을 에너지원으로 사용 → 조직세포의 물의 양 증가 → 부종 발생
○ 탄수화물 → 아세틸 coA → 지방산 합성
○ 증상
○ 근육 빈약
○ 성장 장애
○ 신경 장애
○ 소화 장애
○ 손발이 꼬임
○ 피부 부스럼
○ 머리털도 갈색으로 변하고 자라지 않음
○ 부종
⑤ 마라스무스(marasmus) : 단백질, 열량 결핍증
○ 이유기와 유아기의 어린이에게 많이 발생
○ 피부와 머리털, 간 기능은 비교적 정상이나 주름이 많음
○ 피부와 뼈만 남아있는 상태로 심하게 목이 마름
⑸ 염증성 장질환(IBD, inflammatory bowel disease)
① 크론병(Crohn's disease) : 입에서 항문까지 소화기관 전체에 발생할 수 있는 만성 염증성 장 질환
② 대장염(colitis)
○ 궤양성 대장염(ulcerative colitis)
③ 위궤양
○ 헬리코박터균이 분비한 암모니아는 위산으로부터 살아남게 해줌
○ 암모니아는 추가로 뮤신의 작용을 방해하여 위궤양을 일으킴
⑹ 소화불량
① 원인 : 위산과다
⑺ 간 질환
① 지방간(fatty liver) : 비알콜성 지방간(NASH, non-alcoholic steatohepatitis; MASH) 등
② 간섬유증(liver fibrosis)
③ 간염(hepatitis) : 급성 간부전(acute liver failure) 등
④ 간경변(cirrhosis)
⑤ 간세포암(HCC, hepatocellular carcinoma)
⑥ 담관염(cholangitis)
⑻ 위암(gastric cancer)
① 매년 1,080,000 명이 위암으로 진단되고, 760,000 이상이 위암으로 사망함
⑼ 탈장(hernia) : 장기가 비정상적으로 돌출된 상태
① 종류 1. 서혜부 탈장(groin area hernia)
② 종류 2. 복벽 탈장(ventral hernia)
○ 2-1. 절개창 탈장(inciosional hernia)
○ 2-2. 배꼽 탈장(umbilical hernia)
○ 2-3. 명치 탈장(epigastric hernia)
○ 2-4. hypogastric hernia
③ 종류 3. 대퇴부 탈장
입력: 2015.07.16 11:24
수정: 2022.05.19 14:17
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