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소화기관의 구조

입과 구강의 구조

입술의 안쪽은 점막으로, 바깥쪽은 피부로 덮여 있으며 뺨은 입술의 양쪽으로 연결되어 있다.

입천장은 오목하며 경구개(硬口蓋)와 연구개(軟口蓋)로 형성되어 있다. 연구개의 늘어진 끈은 목젖(uvula)이라고 하는데, 음식을 삼킬 때 공기의 통로를 차단하고 음식물이 식도로 넘어갈 수 있도록 해준다. 그 외에 잇몸과 이가 있는데, 이는 음식물을 씹는 기능을 한다.

혀는 근육기관으로 입의 바닥 부분에 위치하며 운동성이 큰 구조이다. 또한 맛을 느끼는 미각기로서, 또 말하는 기능을 맡고 있는 기관으로서의 역할도 한다.

침샘

침샘은 작고 무수히 많은데, 크게 귀밑샘(parotid gland)·턱밑샘(submaxillary gland)·혀밑샘(sublingual gland)의 3가지로 나눈다.

인두

인두는 입과 코에서 식도와 후두를 연결하는 통로로 유스타키오관(Eustachian tube)을 통해 중이와 연결되어 고막의 압력 균형을 유지하는 역할을 한다.

음식물을 구강에서 식도로 옮기는 통로이며 호흡기의 통로로 작용하기도 한다.

식도

식도는 인두에서 위에 이르는 중간부위로, 25cm 정도 되며 4가지의 층으로 되어 있다.

표면의 점막층은 편평상피세포로 수많은 점액샘이 있으며, 점막밑층(submucosa)은 점막층과 근육층을 연결해주는 역할을 하는데, 근육층은 섬유층으로 싸여 있다.

위

위는 식도로부터 넘어온 음식물을 저장하며 위액이 분비되어 소화과정을 시작하는 부분이다.

위치는 횡격막(diaphragm) 바로 아래 복부의 왼쪽 윗부분에 놓여 있다. 위의 앞쪽에는 간과 횡격막의 일부와 복벽이 있고, 위의 뒷부분에는 췌장·왼신장·왼부신·비장·결장이 있다. 위의 모양은 오른편은 다소 오목하여 작은만곡(lesser curvature)이라고 하며, 왼편은 볼록하여 큰만곡(greater curvature)이라고 한다. 가장 윗부분은 식도와 연결되는 부위보다 위쪽에 있는 기저(fundus) 부분으로 기포를 함유하기도 한다.

식도의 연결되는 입구를 둘러싼 부위는 분문부분(cardiac part)이고, 십이지장과 연결되는 유문부분(pyloric part)은 약간 오른쪽으로 휘어져 있어 위의 모양은 전체적으로 J자 형태를 나타낸다. 유문(pylorus)은 위의 가장 좁은 부분으로 지름이 2cm 정도이며 평활근으로 이루어진 조임근(sphincter muscle)이 있어 음식물의 출입을 조절한다.

위점막의 표면은 표면에 있는 원주세포에서 분비된 두터운 점액으로 덮여 있으며, 상피 아래에는 여러 형태의 분비세포들이 있다. 근육층은 돌림근육층(circular muscle layer)·세로근육층(longitudinal muscle layer)·경사근육층(oblique muscle layer)의 3겹으로 되어 있다. 이 근육층들은 위의 강력한 연동운동(peristalsis)을 통해 분비된 위액과 음식물이 고루 섞이게 한다.

소장

소장은 사람의 소화관 중 가장 긴 부분으로, 그 길이가 670~760cm에 이른다.

위의 유문과 연결되어 결장과의 연결부위인 회장맹장판막(ileocecal valve)에서 끝난다. 소장은 위쪽으로부터 십이지장·공장·회장의 3부분으로 구분되어 있다. 십이지장은 말굽 모양으로 길이가 23~28cm 정도이며 췌장의 머리 부분을 싸고 있다. 담즙을 분비하는 총담관과 췌장액을 분비하는 췌관이 공동의 개구(opening)로 열려 있는데, 이 부위가 십이지장유두(duodenal papilla)이다. 공장은 회장과 같이 부채살처럼 복막이 겹쳐 장간막 속에 들어가서 뒷복벽에 위치한다.

점막층에는 돌림주름(circular fold)과 융털이 존재하여 표면적을 넓히고 있으며, 융털의 밑부분에는 장선(intestinal gland) 또는 리베르쿤스선(Lieberkuhn's gland)이 있어 소화효소를 포함한 장액을 분비한다.

대장

대장은 소장보다지름이 더 크며, 회장맹장판막을 통해 소장으로부터 들어온 물을 저장하는 역할을 한다.

맹장·오름결장(ascending colon)·가로결장(transveres colon)·내림결장(descending colon)·에스자결장(sigmoideum colon)·직장으로 나뉘며, 대장의 가장 큰 기능은 물과 전해질의 재흡수이다.

직장과 항문

직장은 에스자결장에서 연속되는 부분으로 7.5cm 정도의 길이이다.

내부는 많은 가로주름으로 이루어져 있다. 직장의 거의 끝부분에 가면 넓어진 공간이 있는데, 이곳을 직장팽대부라고 하며 대변이 축적되는 곳이다. 항문은 직장에서 몸 밖으로 열려 있는 곳까지 2.5cm가량 된다. 내부는 피부로 덮여 있고 둘레는 항문조임근으로 되어 있다.

간

간은 사람의 몸에서 가장 큰 샘(gland)으로서 횡격막 바로 밑 오른쪽에 치우쳐 있다.

무게는 1.2~1.6kg 정도 되며 여자보다는 남자가 더 크다. 가로는 최대 20~22cm, 세로는 최대 15~18cm, 두께는 10~13cm에 달한다. 오른엽(right lobe)과 왼엽(left lobe)으로 나뉘며 겸상인대로 구분된다. 간문(hepatic hilum)은 혈관·간관·신경 등이 간으로 출입하는 곳이다.

췌장

사람의 췌장은 90~120g의 무게를 가지고 있는 가늘고 긴 장기로, 머리는 십이지장의 만곡부 오른쪽에 있고 몸통은 위와 비장의 뒤편에 있다.

췌장은 내분비와 외분비를 겸하고 있는데 중요한 소화효소의 전구물질을 소장으로 분비하며, 내분비조직인 랑게르한스섬(islet of Langerhans)에서는 탄수화물 대사를 조절하는 데 중요한 인슐린과 글루카곤을 분비한다.

소화기관의 기능

입

입에서는 음식물에 대한 약간의 소화가 일어나며, 주로 기계적으로 잘게 부수어 상부 소화기관으로 이동하는 준비과정이 진행된다(씹기). 입은 위와 소장에서의 소화과정의 보조 역할을 한다.

침샘

침샘은 여러 침샘에서 침을 분비해음식물과 혼합함으로써 소화를 도우며, 전분을 이당류인 말토오스로 분해하는 아밀라아제 또는 프티알린(ptyalin) 효소가 침샘의 소화작용을 진행한다.

인두·식도

음식물을 인두로 들어가게 하는 삼킴은 저절로 이루어지며 혀의 위치에 의해 식도를 향해 어느 한 방향으로 진행된다.

인두에서 시작된 근육운동은 식도로 이어지며 식도를 통과하는 시간은 10초 정도이다. 식도를 통과해 위와의 연결부위에 음식물이 도달하면 식도의 조임근이 이완되어 음식물을 위로 운반한다.

위

위의 기저 부위는 섭취한 음식물의 양에 따라 크기가 다양해지며, 소화의 첫 단계가 진행되는 동안 음식물을 저장한다.

몸통의 주세포(chief cell)에서는 단백질 분해효소인 펩신(pepsin)을 분비하며, 유문동의 점막에 있는 내분비세포에서는 가스트린(gastrin)을 분비한다. 분비된 가스트린은 벽세포 바깥쪽에 있는 수용체와 결합하고 수소 이온을 분비해 염산을 만들어낸다.

염산이 포함되어 있는 위액은 pH2 정도 된다. 위에서의 소화는 연동운동으로 음식물을 위액과 고루 섞고 좀더 잘게 부수어 소장에서 진행되는 다음 단계의 소화를 준비하는 것이다. 위의 점액은 당단백질(glycoprotein)로서 위 안에서 음식물의 이동을 원활히 해주며, 산과 효소에 의한 손상으로부터 위벽을 보호해주는 역할을 한다.

소장

소장은 사람의 소화관 중 가장 주된 것으로서 3가지의 기능을 한다.

첫째, 소화관 내의 음식물을 섞고 운반하는 것으로 소장의 고리세로근육층(spiral muscle layer)에 의해 이루어지고, 둘째, 정상적인 소화를 위해 필요한 물질과 효소를 분비하며, 셋째, 소장점막에서 이루어지는 고도로 선택적인 흡수기능을 한다. 소장에서는 유미즙을 아래로 보내는 연동운동과 소화액을 섞는 분절운동이 일어난다. 소장의 분비액은 부분별로 어느 정도 차이를 보이는데, 예를 들면 브루너선(Brunner's gland)은 십이지장에만 존재한다.

소장의 분비액에는 십이지장에서만 분비되는 펩신과 비슷한 단백질분해효소와 아밀라아제·리파아제·펩티다아제·수크라아제·말타아제·엔테로키나아제 및 염기성 탈인산가수분해효소, 뉴클레오티드 가수분해효소 등의 여러 가지 소화효소가 있으며 이러한 소화액의 분비는 신경과 호르몬에 의해 조절된다.

대장

소장과는 달리 대장의 점막에는 융털이 없으며, 표면은 큰 원주상피세포로 덮여 있고 점막선을 따라 많은 홈이 있다.

주로 점액·칼슘·탄산이 분비되며 점액은 물질의 장내 이동을 원활히 해준다. 대장의 주된 기능은 물·염분·염소 등을 흡수하는 것으로 하루에 대략 1.5~2ℓ의 물질을 소장으로부터 넘겨받아 흡수하고 난 뒤 150㎖ 정도로 감소시켜 변으로 배설한다. 점막세포의 부스러기와 죽은 세균들, 세균에 의해서도 소화되지 않은 음식물 찌꺼기, 그밖의 소화되지 않는 덩어리들로 이루어진 변을 배설한다.

간

간세포는 간 전체의 부피 중 80％를 차지하며, 세포질에는 간의 합성과 대사기능에 필요한 에너지를 공급하기 위한 미토콘드리아가 다른 부위에 비해 상대적으로 많다.

또한 세포질에는 단백질 합성의 기능을 하는 소포체(小胞體), 물질수송에 관여하는 골지체, 철, 구리, 글리코겐, 외부로부터 유래된 이물질의 소화에 관여하는 리소좀이 존재한다. 간의 주된 기능은 단백질·탄수화물·지방의 대사과정에 관여하는 것과 콜레스테롤과 담즙산의 합성, 담즙 형성의 시작, 담즙의 주성분인 빌리루빈의 수송, 일부 약제의 수송과 대사 등이다.

췌장

췌장의 샘포세포(acinar cell)는 췌장 외분비 부위의 세포들 가운데 95％를 차지하며, 세포막에는 부교감신경과 폴리펩티드에 대한 수용체가 있다.

이 세포들의 주요기능은 혈액에 의해 운반된 아미노산을 이용해 거의 모든 종류의 효소를 합성하고 분비하는 것이다.

소화와 흡수의 일반적 형태

소화산물을 흡수하는 방법으로는 능동수송(active transport)·수동확산(passive diffusion)·촉진확산(facilitated diffusion)·엔도시토시스(endocytosis)가 있다.

능동수송은 전기적·화학적 차이에 역행해서 물질을 흡수하는 것으로 운반체와 에너지를 필요로 한다. 수동확산은 에너지나 운반을 필요로 하지 않으며, 단순한 농도 차이에 의해 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 물질이 이동하는 성질을 이용해 흡수하는 방법이다.

선택적 확산은 에너지를 필요로 하지는 않지만 운반체를 필요로 하는데, 기질이 세포막 밖에서 운반체와 결합된 상태로 세포 안으로 이동된 후 다시 분리되는 형태를 취한다. 엔도시토시스는 세포막에 기질이 닿으면 그 부위의 세포막이 함몰되어 기질을 감싸고 이것을 세포 안으로 이동시키는 형태로, 식세포작용과 유사하다.

물을 비롯한 염분과 광물질들은 소장의 모든 곳에서 흡수되며 칼륨은 물의 흡수에 따른 수동확산이나 촉진확산에 의해 흡수된다.

소화와 흡수의 특수한 형태

탄수화물

탄수화물은 단당류와 이당류의 형태로 흡수된다. 과당은 단순확산에 의해 흡수되며, 갈락토오스와 포도당은 단백질을 운반체로 하여 에너지를 소비하고 농도에 역행하는 능동수송에 의해 흡수된다.

단백질

단백질은 여러 개의 아미노산으로 이루어진 펩타이드로 분해된 뒤 다시 각각의 아미노산으로 분해되어 흡수된다. 위에서 분비되는 펩신에 의해 단백질의 일부가 소화되나 대부분은 훨씬 더 소화능력이 뛰어난 췌장에서 분비되는 트립신에 의해 십이지장과 공장 등 소장의 윗부분에서 소화되고 흡수된다.

지방

섭취된 대부분의 지방은 트라이글리세라이드(triglycerides)의 형태로 저장된다.

장에서 지방이 세포 내로 흡수되기 위해서는 수용성 지방이 필요한데, 사슬의 길이가 긴 트리글리세라이드(LCFA)는 글리세롤의 골격에 3개의 긴 지방산 사슬이 붙어 있는 형태로서 물에 녹지 않으며, 중간 길이의 트리글리세라이드(MCFA)의 경우는 소장의 점막세포에서 그대로 흡수된다. 리파아제에 의해 분해된 지방은 세포로 재빨리 흡수되며 문맥을 통해 간으로 이동된다.

지용성 비타민

지용성 비타민은 유미입자(chylomicrons)와 함께 림프계로 이동된다. 비타민 A의 경우 전구물질에서 레티놀(retinol)로 분해된 뒤 지방산과 결합해 유미입자로 들어가며, 비타민 D와 비타민 D3의 경우는 수동확산에 의해 유미입자로 들어간다.

칼슘

칼슘의 주요공급원은 우유·유제품·육류로 흡수는 소장 내의 상태에 따라서 영향을 받는다. 위에서 분비된 산은 칼슘을 염의 형태로 변화시켜 공장에서 흡수하도록 하며, 흡수되지 않은 칼슘은 회장에서 침전되어 변으로 배설된다.

마그네슘

하루 평균 300㎎의 마그네슘이 섭취되며 그중 2/3가 흡수되고, 흡수된 마그네슘의 절반은 신장을 통해 배설된다.

소화관의 호르몬

인슐린은 췌장의 β세포에서 분비된다. 혈중 당의 농도가 높을 때 분비되며 글루카곤의 농도를 저하시키고, 포도당을 근육과 지방세포에 저장시켜 혈중 당의 농도를 낮추는 역할을 한다.

글루카곤은 소화관 내에 광범위하게 분포되어 있는 α세포에서 분비되며 소장의 점막세포에서 물과 전해질의 분비를 촉진시킨다. 또한 위와 췌장에서는 분비를 억제하는 기능을 하는데 특히 인슐린의 분비를 억제한다. 소마토스타틴은 음식물 섭취에 의해 특히 십이지장으로 지방이 유입되는 것을 신호로 하여 δ세포에서 분비되는 호르몬으로, 산·펩신·위액·인슐린 등의 분비를 억제하는 방향으로 조절한다.

콜레시스토키닌(cholecystokinin)은 위의 함량물이 소장으로 이동되어, 위가 비워지면 위의 세포에서 분비되는 펩타이드로 담낭을 수축시키고 담관의 입구를 열어주는 기능을 하며, 췌장의 여러 효소들의 합성을 촉진한다. 그밖에도 세로토닌·뉴로텐신·VIP·세크레틴봄베신·섭스탄스P 등의 여러 가지 호르몬이 소화에 관여한다(→ 내분비계).

소화계의 이상과 질병

면역계통에 이상이 있는 경우는 세균의 과다성장과 원생생물·기생충 등의 감염에 의해 백혈구와 적혈구가 증가되고, 소장에서의 흡수가 원활하게 이루어지지 않기 때문에 소화장애가 발생한다. 또한 단백질에 대한 다양한 알레르기 반응이 일어나기도 한다.

질병의 유형은 크게 유전자 이상에 의한 선척적인 것과 외부의 영향에 의한 후천적인 것으로 나눌 수 있다. 소화계의 암 발생, 입·구강의 기형, 스트레스에 의한 침 분비 이상, 식도와 기도의 미분리, 궤양 등 여러 가지 요인이 소화장애를 유발하며, 염색체의 이상에서 유래된 특정 소화효소의 결핍과 신경전달의 이상에 의해 호르몬 분비의 조절이 비정상적인 경우에도 소화장애가 발생한다.