제12장 소화(Digestion)

  음식물은 체내에서 소화, 흡수 및 대사 등 3단계의 과장을 거쳐 몸에 
이용된다.
  소화(digestion)란 고분자 물질을 저분자 물질로 만드는 과장이며 음식물을 
섭취하여 그 속에 함유된 영양소를 체내에서 흡수할수 있는 물질로 분해하고 
불필요한 것은 체외로 배출하는 것을 말한다.
  소화는 기계적 소화와 화학적 소화가 있다.
  입을 통하여 섭취된 탄수화물, 단백질 및 지방등은 
저작(mastication),연동(peristalsis) 및 분절운동(segmentation)등의 기계적 
소화작용과 소화효소에 의한 화학적 소화작용과 소화효소에 의한 화학적 
소화작용으로 장점막세포에서 흡수될 수 있을 만큼의 포도당, 아미노산 및 
지방산과 글리세린으로 분해된 후 흡수된다.
  음식물의 섭취량 조절은 시상하부(hypothalamus)에 있는 음식물 
섭취중추(intake center)에 의하여 이루어진다. 동물에서 시상하부의 
복외측핵(ventrolateral nuclei)을 파괴하면 먹이를 보고도 먹지 않고 체중이 
감소되며 굶어 죽는것으로 보아 복외측핵은 음식물 섭취를 촉진시키는 
섭식중추(feeding center)이고, 복내측핵(ventromedial nuclei)을 파괴하면 
과체중(obesity)이 되어도 먹이를 찾아 섭취하는 것으로 보아 복내측핵은 음식물 
섭취를 억제하는 포만중추(satiety center)라고 한다. 이들 두 가지 중추의 
활동은 항당기설 (giucostat theory)과 항온기설(thermostat theory)로 설명된다. 
항당기설은 혈당 농도에 의하여 음식물 섭취조절중추에 영향을 줌으로써 
섭취량이 조절된다는 것으로 혈당 농도가 높아지면 포만중추가 흥분되고 체온이 
높아지면 포만중추가 흥분되고 체온이 낮아지면 섭식중추가 흥분된다는 
것이지만, 이 두 학설의 절대성은 없으며 음식물을 섭식하므로써 혈당농도와 
체온이 쉽게올라가지 않기 때문이다.
  
  1. 구강(Oral cavity)
  입은 음식물이 들어오는 입구로 음식물의 저작(mastication)과 
연하(swallowing)가 일어나는 중요한 곳이며, 먹은 음식물 덩어리는 입에서 
저작에 의하여 작게 깨어지고 타액과 혼합된다.
  음식물이 입 안에 있는 동안, 3쌍의 큰 타액선에서부터 분비되는 타액에 
의하여 음식물이 섞어지며(그림12-1 참조)이 타액선들은 음식물을 보거나, 
냄새를 맡거나, 맛을 보거나 생각만 하여도 분비가 촉진된다.
타액은 전분 소화효소인 아밀라제(amylase)가 있어서 전분을 맥아당으로 
가수분해한다.
  아밀라제는 프티알린(ptyalin)이라고도 하는데, 효소를 명명하는 규약에 따라 
아밀라제라 부르는 것이 옳다. 단맛이 없는 과자를 씹으면 조금 후에 단맛이 
나는데, 이것은 바로 아밀라제 작용으로 인한 것이다.
  타액은 소화관으로 분비되는 수많은 분비물 중 최초의 것이며, 이하선(parotid 
gland) 설하선(sublingual gland), 악하선(submandibular gland)에서 분비된다. 
선세포는 점액을 분비하는 점액세포(mucous cell)와 소화효소가 함유된 액체를 
분비하는 장액세포(serous cell)로 구분한다. 이하선은 주로 장액성(serous) 
타액만을 분비하나 소화효소인 아밀라제 함량은 다른 점액선(mucous gland)의 
4배나 된다.
  설하선과 악하선은 장액과 점액(mucin)을 동시에 분비하는 혼합선(mixed 
gland)이다.
타액은 하루에 1-1,5l 분비되며 pH는 6-7정도로써 타액 내의 NaHCO2의 농도나 
혈액내의 PCO2에 따라 변한다. 타액은 99.5%가 수분이고 고형물로는 
아밀레이즈, 뮤신(mucin), 소량의 유기질과 무기질이 있고 약간의 점도가 있는 
액체이며 탄수화물과 단백질 분자를 포함한 뮤신(mucin)을 함유하고 있기 
때문에 미끄럽다. 뮤신은 분쇄된 음식물을 서로 덩어리지게 하며 삼키기 쉽게 
하는 작용을 한다.타액에 의하여 잘 혼합된 음식물을 의식적으로 혀위에 모아 
인두로 넘기면 인두근이 불수의적으로 수축하여 내용물을 식도로 밀어낸다. 
이러한 과정을 연하(swallowing)라고 부르고 이때에 일어나는 반사는 인두근의 
수축과 더불어 호흡의 억제와 성문의 폐쇄를 동반한다.
  인두와 식도 사이 및 식도와 위 사이에는 수축하고 있는 괄약근이 있으나 
연하시에는 반사적으로 열리게 된다. 서 있을 때에는 먹은 음식물이 액체이거나 
우동물인 경우에는 중량에 의하여 식도 내를 그대로 내려가나 고형물인 
경우에는 식도근이 연동수축을 일으킴으로써 음식덩어리는 아래로 내려가게 
된다.
  
  2. 위(Stomach)
  살아 있는 사람의 위는 J자 모양을 하고 있는 횡격막(diaphragm) 바로 아래 
왼쪽에 위치하는데, 식도와 연결되는 부분을 분문(cardiacorifice), 십이지장으로 
연결되는 부분을 유문(pyloric orifice)이라고 하고 두 군데 다 괄약근이 있는데 
유문괄약근은 내용물이 마음대로 십이지장으로 흘러 내려가지 못하게하고 있다. 
위벽에는 수많은 위선(gastric gland)이 분포하고 있어서 하루 평균 2l의 위액을 
분비한다.
위선에는 세 종류의 세포가 발견되는데, 벽세포(parietal cell), 주세포(chief cell) 
그리고 점액성경세포(mucous neck cell)등으로 이루어져 있다. 벽세포는 염산을 
위에 분비하며 염산(HCI)의 농도는 0.15M로써 위액의 pH가 1-2정도 되게한다. 
위액 속의 염산의 기능을 보면 섭취한 음식물 속에 있는 박테리아를 
살균하며,단백질을 변성시키고 결합조직을 절단하여 소화를 용이하게 한다.
  주세포에서 분비된 pepsinogen을 pepsin으로 활성화시켜 이것이 단백질을 
프로테오스(proteose)나 펩톤(peptone)으로 소화된다. 그 밖에 지방이나 우유를 
소화하는 효소도 다소 분비되기는 하나 위에서의 지방소화는 문제시 할만한 
것은 아니다.
  점액성 경세포는 주로 점액소(mucin)를 분비한다. 위액분비의 조절은 신경 및 
호르몬의 작용을 매개로 하고 있다. 즉, 위액 분비에는 세가지 상(phase)이 
있는데, 음식물이 위장내로 들어오기 전 음식물을 보거나, 냄새를 맡던가,생각만 
하여도 신경지배에 의하여 위액이 분비되는데 이것을 위액분비의 뇌상(cephalic 
phase)이라 하며 하나의 조건반사이고 이때에 분비되는 위액에는 pepsin이 많이 
함유되어 있으나 그 분비량은 25%정도이며 이것을 식욕액(appetite 
juice)이라고도 한다.
  위 내에 음식물이 들어오면 위액분비가 항진 되는데, 이시기를 위상(gastric 
phase)이라 부른다. 위상은 유문부 점막에서 분비되는 호르몬에 의하여 위액 
분비가 촉진되는 현상을 말하는데, 이 호르몬을 gastrin이라고 한다.위상은 위에 
분포된 미주신경을 제거한 후에도 위속에 음식물이 들어오면 위액분비가 
항진되는데,그 분비량은 75%정도이다.
  위의 내용물이 십이지장으로 들어가면 위액분비가 일어나는 것을 
장상(intestinal phase)이라 하는데, 이때 분비되는 양은 뇌상과 위상에 비하여 
현저히 적고 그 분비 기작도 확실치 않다.
  
  3. 췌장(Pancreas)
  췌장은 위아래 십이지장의 만곡에 위치한 길고 약간 흰색을 띠는 선이며, 
췌장 분비세포에서 췌장액을 분비하여 췌장관을 통해 십이지장으로 내보낸다.
하루에 분비되는 양은 약 1-1.5l 이고 약 알카리성(pH8.0)이며 주요기능으로는 
타액선과 같은 구조로 복합관상포상선(compound tubuloalveolar gland)인 
외분비선은 소화효소가 풍부한 췌액을 분비하며 내분비선인 
랑게르한스씨섬(Langerhan's island)의 알파세포에서 glucagon을, 
베타세포에서는 insulin을 분비하고 소화와 탄수화물대사에 관여하고 있다.
  췌장액의 분비는 호르몬의 지배를 받게 되는데, 산성화된 위 내용물이 
십이지장으로 들어오면 십이지장 벽의 어떤 세포는 세크레틴(secretin)과 
cholecystokin(CCK, pancreozyme)을 혈액에 방출한다.
  췌액은 우리 몸에서 가장 중요한 소화액이다. 다량의 중탄산이온을 포함하고 
있어 알카리성이다(pH8.5). 위에서 분비된 염산과 섞인 내용물이 십이지장으로 
들어오면 십이지장 점막에서 분비된 세크레틴에 의하여 알카리성액을 분비하여 
십이지장 내용물을 중화하고, CCK는 소화효소의 생산을 촉진한다. 췌장액은 
탄수화무물, 지방 및 단백질을 분해하는 효소들을 모두 함유하고 있다.
  탄수화물 분해효소: 췌장 아밀라제는 전분을 맥아당으로 가수분해시키며 장 
내에서 오랫동안 작용하기 때문에 전분 소화에 있어서는 타액선 amylase 보다 
더욱 중요한 역할을 한다.
  단백질 분해효소: trypsin과 chymotrypsin은 계속해서 단백질 소화를 하는데, 
췌장에서는 비활성의 trypsinogen으로 분비되며, 장점막에서 나오는 
enterokinase의 작용에 의해 활성화되어trypsin이 되고 chymotrypsin은 
trypisn에 의하여 활성화되어 chymotrypsin이 된다.
  trypsin은 위액에 의해 proteose단계까지 분해된 단백질에 작용하여 더욱 
간단한 아미노산의 결합물인 polypeptide이 다음에 작용하여 dipeptide로 만들고, 
chymotrypisn이 다음에 작용하여 dipeptide까지 분해하며 유즙(milk)의 단백질을 
응고시키고 소화하는 작용이 있다.
  지방분해효소: 췌장리파제는 지방을 지방산과 glcerol로 가수분해하는데, 
리파제의 작용으로, 지방을 담즙에 함유되어 있는 담즙산염이 유화시킨 후, 
분해가 용이하게 된다.
  중탄산나트륨(Sodium bicarbonate): 이 물질은 소장의 산성내용물을 중화시켜 
신속하게 pH 8이 되도록 한다.
  
  4. 소장(Small intestine)
  소장이란 말은 대장에 비해 관의 굵기가 작은데서 유래한 말이며 대장보다 
훨씬 길다.
  위의 유문으로부터 맹장(cecum)에 이르는 약 7m의 긴 관상기관이며, 
십이지장(duodenum)과 공장(jejunum)및 회장(ileum)으로 나눈다. 소장에서 흔히 
볼 수 있는 운동에는 연동운동(peristalsis), 분절운동(segmentation) 및 
진자운동(pendular movement)이 있다. 이러한 운동들은 외부의 신경지배가 
없이도 이루어지는데 장관내신경총의 활동에 의하는 것이다.
  연동운동(peristalsis)은 장관벽이 내용물로 인하여 신장되면 환상수축이 
자극부위 뒤에 생겨 내용물을 항문 방향으로 이동시키는 장관의 수축을 말하며 
이동 속도는 매분 1cm정도이다. 부교감신경이 자극되면 연동운동이 증가되고 
유문과 회맹괄약근을 이완하여 내용물의 이동을 쉽게 하고, 반대로 교감신경이 
자극되면 괄약근은 수축하여 연동은 감소한다.
  분절운동(segmentation)은 장의 환상 수축이 장을 따라 규칙적으로 일정한 
간격을 두고 수축율이 만들어져 몇개의 분절로 나누어지는데 이와 같은 현상이 
되풀이되면서 소장 내용물을 전후로 움직이게 하여 점막표면과의 접촉을 
증가시키는 운동이다(그림12-5).
  진자운동(pendular movement)은 소장의 종주근의 수축,이완에 따라 시계추와 
같이 좌우로 진동하는 운동으로 음식물의 혼합과 이동에 도움을 준다.
  소장의 운동은 부교감신경에 의하여 촉진되고 교감신경에 의하여 억제된다.
음식물과 담즙, 췌장, 소화효소의 혼합물들이 소장을 지나면서 이당류, 펩티드, 
지방산 그리고 monoglyceride등이 생성되는데, 이들의 최종적인 소화와 흡수는 
소장내벽에 배역디어 있는 융모의 작용에 의하여 완성된다(그림12-6참조).
  융모는 장벽의 표면적을 훨씬 넓혀 줄 뿐만 아니라 각 융모의 표피세포는 
미세융모(microvilli)(그림12-7참조)의 작은 돌기로 덮여 있기 때문에 전체적으로 
생각하면 장의 내면적은 정구장 넓이로 확장이 된 셈이다. 이러한 
융모(villi)사이에 관상으로 된 장선(intestinal gland)인 리버퀸은와(crypts of 
Lieberk uhn)가 널리 분포되어 있으며, 십이지장 깊숙히 분포하고 있는 
브르너씨선(Brunner's gland)에서는 HCO2과 mucin이 많은 알카리성 장액이 
분비되어 십이지장에 들어온 내용물의 산도를 조절하고, 십이지장궤양을 
방지한다.
  또한 enterokinase는 췌장에서 분비된 trypsinogen을 trypsin으로 
활성화시키는 역할을 한다.하루에 분비되는 장액량은 약 3l정도이며, 분비기전은 
아직 분명치는 못하나 기계적 혹은 화학적 자극, 신경 및 호르몬에 의하여 
조절되는 것 같다. 
  (1) 장액의 작용
  장액은 약알카리성(pH 8)이며 각종 소화효소를 함유한다.
  단백질 분해효소: amino peptidase와 dipeptidase로 polypeptide와 dipeptides를 
아미노산으로 분해한다.
  탄수화물 분해효소: maltase는 맥아당을 포도당(glucose)으로,lactase는 유당을 
포도당과 galactose로, sucrase는 설탕을 포도당과 과당(fructose)으로 분해한다.
  (2) 담즙(bile)
  간은 인체에서 가장 큰 소화기관으로 그것이 분비하는 담즙은 지방 소화에 
중요한 역할을 하며, 또한 hemoglobin이 파괴될 때 생기는 bilirubin을 비롯한 
여러가지 유기물질을 배설하는 수단으로 이용된다. 분비되는 담즙의 양은 
하루에 500 - 1,000ml 정도이며, 담즙은 간에서 지속적으로 생성되지만 
식사시간이 아닐 때는 담낭에 저장되어 농축된 다음 총담관을 거쳐 
십이지장으로 배출된다. 음식물이 십이지장으로 들어올 때 방출되어지는 
호르몬인 cholecystokinin은 담낭을 수축시켜 담즙이 십이지장으로 분비되도록 
하는 것이다.
  
  5. 대장
  대장은 소장보다 굵은 장관으로서 맹장과 결장으로 되어있고, 결장은 맹장의 
끝에서 시작하여 직장에 이르는데 상행결장, 횡행결장, 하행결장, S상결장으로 
구분한다.
  점액을 분비하는 배세포는 소장보다 많으며 상선은 파네트세포를 가지고 있지 
않다.
  소화작용과 흡수작용은 없으며, 단지 수분흡수만 일어나고 여러 종류의 장내 
미생물이 기생하여 내용물을 부패시킨다. 나트륨이 능동적 흡수기전으로 
흡수되면 물이 피동적으로 따라 들어간다. 또한 대장내의 미생물들은 비타민 
B복합체와 비타민 K를 장내합성하며 항생물질의 장기간 복용으로 인하여 대장 
내 미생물의 발육이 억제되어 비타민 결핍증이 나타나는 수도 있다.
  배변은 직장이 팽창하게 되면 직장근이 수축하기 시작되고, 직장내암이 
30∼40mmHg가 되면 배변하고 싶은 느낌이 들고 100∼200mmHg가 되면서 
배변하게 되는데, 장관의 운동이 이상항진되어 수분의 흡수가 충분히 일어나기 
전에 배변되면 설사가 일어나며 배변중추는 척수에 있다.
  
  6. 간장
  간장은 인체에서 가장 큰 기관으로 횡격막 바로 아래, 복강의 오른쪽 위에 
있는 적갈색 장기로 그 무게는 1.5kg정도이다.
  4엽으로 구분되나, 좌엽은 우엽보다 작고 위의 윗면을 덮고 있다. 
모세혈관망에는 식작용이 왕성한 성상세포라는 특수한 내피세포가 있어서 
간장으로 보내진 유독물질을 삼켜서 세포 내에서 무독화하는 해독기능을 갖고 
있는가 하면, 체열생산에도 크게 이바지하여 건강생활을 영위하는데 커다란 
역할을 하고 있는 것이다.
  1) 기능
  간장의 기능에 대하여 좀더 상세히 살펴보면 다음과 같다.
  ⑴ 담즙의 생성
  간장은 담즙을 생성하여 담도를 통하여 십이지장 내로 배출한다.
  ⑵ 물질의 합성과 저장 
  당대사: 가장은 포도당을 비롯하여 당으로부터 글리코겐을 만들어 간세포에 
저장하고 필요에 따라 글리코겐을 분해하여 포도당으로서 혈액중에 보내는 
역할을 한다.
  단백질대사: 간장 자체의 단백질은 물론이고 혈장 단백질도 대부분 간장에서 
만들어진다.
  aibumin, fibrinogen, prothrombindm은 간장에서 만들어지며, 만약 간 장애가 
있으면 이들 혈장단백질중 특히 albumin이 감소하며  -globulin도 간세포에서 
만들어진다고 생각되고 있다. 아미노산의 분해산물로서 만들어지는 암모니아는 
ornithine cycle을 통하여 간장에서 요소로 만들어진다.
  지질대사: 지방산의 합성과 분해를 하며 지질 외의 것으로부터 지질을 
생성하고 인지질과 cholesterol도 생성한다.
  비타민 대사: 각종 비타민이 충분히 저장되어 있으며 대부분의 비타민은 
활성화된 형태로 단백질과 결합하고, 여러 가지 효소계의 조효소도 있어 당질, 
지질, 단백질 대사에 관여한다.
  ⑶ 해독작용
  장내 세균에 의하여 만들어진 유독성분과 음식물에 들어있는 독성물질을 
분해하여 해가 없는 물질로 전환시킨다.
  
  7. 흡수
  1) 위에서의 흡수
  대부분의 소화산물은 소장에서 흡수되나 소량의 수분, 대부분의 알콜, 약물, 
전해질 등은 위에서 흡수된다.
  2) 소장에서의 흡수
  소화산물의 대부분은 소장에서 흡수되며, 소장은 흡수 장기로서의 특징이 
있으나, 워낙 대장과는 달리 융모가 있어서 흡수 면적을 크게 하고 또한, 흡수를 
촉진시킨다.
  ⑴ 탄수화물의 흡수
  단당류로 분해되면 능동수송에 의하여 혈장 속으로 이동된 후 간문맥을 
거쳐서 간에 도달하면 glycogen으로 저장된다.
  ⑵ 단백질의 흡수
  정상적인 질소 평형을 유지하기 위하여 성인의 경우 하루에 50g정도의 
단백질을 섭취하여야 하는데, 이것은 아미노산으로 분해된 후 흡수되어 문맥을 
거쳐 간에 저장되면, 저장되지 않은 일부와 화학변화를 받지 않은 일부가 
간정맥을 통하여 전신을 순환하게 된다.
  ⑶ 지방의 흡수
  섭취한 지방은 지방산과 glycerol로 분해된 후 주로 십이지장과 공장의 
윗부분에서 흡수된다. 장정막세포에서 흡수된 다음 곧 중성지방질로 재합성되어 
미세한 기름방울인 유미지립이 된 후 유미관 내로 들어와 흉관을 거쳐 정맥계로 
들어간다.
  
  8. 비타민
  비타민은 소량으로써 생명을 유지시켜 주고 정상적인 성장을 시켜주는 
유기화합물이다. 비타민은 대개 발견된 순서에 따라 A, B, C, D, E로 명명하고 
B복합
체에 있어서도 발견된 순서에 따라 B1, B2, B6, B12등으로 명명하였다. 비타민 
K만은 체내기능을 나타내는 단어의 첫 글자를 따서 이름을 지었다.
  비타민은 일반적 기능은 성장을 촉진시키과, 건강한 생식을 할 수 있는 
능력을 증진시키며, 소화기관의 정상적 작용을 도모한다. 또한, 무기질의 이용을 
돕고, 에너지를 발생하는 영양소의 대사과정과 신경의 안정을 도우며, 조직의 
건가을 도모하여 전염병에 대한 저항력을 증가시킨다.
  비타민은 대개 조효소의 형태로 작용하며 지용성과 수용성으로 나눌 수 
있는데 지용성 비타민에는 A, D, E, F, K가 이에 속하며, 수용성 비타민보다 
열에 강하여 식품의 조리가공중에 비교적 덜 손실된다. 수용성 비타민은 비타민 
B복합체, C, L, P등이 알려져 있다.