1. 소화계통의 기능
1) 소화계통의 5단계 기능
(1) 섭취(ingestion)
(2) 소화(digestion)
기계적 소화는 음식물을 작은 입자로 만드는 물리적 분해 과정이다. 치아는 자르고 으깨는 작업을 하고 위와 소장은 휘젓는 작용을 한다. 화학적 소화는 고분자 식이를 기본 구성체로 분해하는데, 다당류를 단당류로 만들고, 단백질을 아미노산으로, 지방을 모노글리세라이드, 지방산, 핵산, 뉴클레오티드로 분해한다.
(3) 흡수(absorption)
(4) 압축(compaction)
(5) 배변(defecation)
2) 해부학적 구조
소화계통은 크게 소화관과 부속기관이라는 두 가지 하부 구조로 이루어져 있다. 소화관은 입에서 항문까지 연결된 관 형태이다. 소화관은 입, 인두, 식도, 위, 소장 및 대장을 포함하며 이 중 위와 장이 위장관을 구성한다. 부속기관은 치아, 혀, 타액선, 간, 담낭, 췌장이다.
(1) 점막
점막은 내강을 따라 배열되어 있다. 점막층은 내부 상피와 고유판, 평활근으로 이루어진다. 점막하층은 혈관과 림프관, 신경을 포함한 느슨한 결합조직층이며, 근육층은 소화관을 통해 음식물과 잔여물이 이동하는 작용을 한다.
(2) 장막
음식물을 소화시킬 때 위와 장은 격렬한 수축을 하기에 복강에서 자유롭게 움직일 수 있어야 한다. 그 때문에 위와 장은 복벽에 강하게 붙어 있지는 않으며, 장간막이라는 결합조직 판에 매달려 있다. 장간막은 서로 적절하게 연결되어 복부의 내장을 붙잡아주며, 체위 변화나 자체의 수축운동에 의해 소장이 꼬이거나 엉키는 것을 방지한다.
소망이라 불리는 장간막은 위장의 오른쪽 위 경계에서 간 쪽으로 펼쳐져 있다. 더 큰 장간막인 대망은 위장의 하부 경계선에 붙어 있으며 앞치마처럼 소장을 덮고 있다.
2. 입과 식도
1) 입
입의 기능은 섭취, 맛보기, 씹기, 기계적ㆍ화학적 소화, 연하(삼킴), 말, 호흡 등을 포함한다.
2) 타액과 타액선
타액은 점액, 효소, 전해질이 들어있는 용액으로 구강을 적시고, 치아를 청결하게 하고 세균의 성장을 막는다. 음식물에는 윤활유 역할을 하여 입자를 부드럽고 매끄러우며 쉽게 삼킬 수 있는 덩어리로 뭉친다. 타액 속의 아밀라아제는 씹는 동안 음식 속의 전분 일부를 소화하고, 리파아제는 위산에 의해 활성화되어 위에서 지방을 소화시키는 역할을 한다.
(1) 타액선(saliva glands)
① 이하선(parotid gland)
양쪽 귀 앞쪽 아래에 있는 가장 큰 침샘으로 침의 약 25~30%를 만든다. 유행성이하선염이라 불리는 볼거리의 호발부위이다.
② 악하선(submandibular gland)
이하선 다음으로 크고 아래턱뼈 몸통의 아래에 위치하며 침의 약 60~70%를 만든다.
③ 설하선(sublingual gland)
구강의 바닥 쪽에 위치하며 침의 약 3~5%를 분비하고 점액세포가 많아 끈끈하고 진한 침을 배출한다.
3) 식도(Esophagus)
식도는 25~30cm 길이의 곧은 근육관이다. 식도는 인두의 하부 경계선 가까이에서 기관지의 뒤쪽으로 분지된다. 윤상연골부터 대동맥까지의 식도를 목식도라 부르는데, 위식도조임근이 존재한다. 대동맥과 기관용골부터 위 직전까지를 가슴식도라 부르고, 위와 연결되어 있는 식도를 배식도라 부르고 아래식도조임근이 존재한다.
4) 삼킴
① 구강 단계 : 혀가 음식물을 모으고 음식덩이를 형성하여 인후두로 밀어준다.
② 인두 단계 : 음식덩이를 식도 아래쪽으로 밀어주기 위해, 인두의 수축근이 수축하는 동안 혀가 구강을 막고, 연구개가 비강을 막고, 후두개가 후두를 막아 음식덩이의 잘못된 이동을 막는다.
③ 식도 단계 : 연동운동은 음식덩이를 식도로 내려가게하고, 하부식도괄약근은 음식덩이가 위로 들어갈 수 있도록 이완한다.
3. 위
1) 구조
위는 J자 모양으로 되어 있으며 4개의 부위로 나눌 수 있다. 분문부위, 위저, 체간부, 유문부위이다. 유문은 십이지장으로 들어가는 좁은 통로이다. 유문에는 유문괄약극이라고 하는 두꺼운 평활근의 고리로 둘러싸여 있는데, 이곳에서는 십이지장으로 들어가는 유미의 이동을 조절한다.
2) 위 분비
| 분비세포 | 분비물질 | 기능 |
| 점액세포 | 점액 | 염산과 효소로부터 점막 보호 |
| 벽세포 | 염산 | 펩신 활성화, 음식 액화 도움, 철분을 이용 가능한 형태로 전환, 섭취한 병균 파괴 |
| 내인자 | 소장에서 비타민 B 흡수 | |
| 주세포 | 펩시노겐 | 펩신으로 전환되어 단백질 소화 |
| 위 리파아제 | 지방 소화 | |
| 장내분비세포 | 가스트린 | 위선에서 염산과 효소 분비 촉진, 소장의 운동성 촉진, 회맹판막 이완 |
| 세로토닌 | 위 운동성 촉진 | |
| 히스타민 | 염산 분비 촉진 | |
| 소모토스타틴 | 위 분비와 운동성 억제, 위 배출 지연, 췌장 분비 억제, 담낭 수축과 담즙 분비 억제, 소장에서의 혈액순환과 영양소 흡수 감소 |
(1) 염산
벽세포에서 생성되며, 피부에 닿으면 화학적 화상을 일으킬 정도로 낮은 산도인 pH 0.8까지 내려갈 수 있다. 위산의 기능은 펩신효소를 활성화하고, 섭취한 철분을 체내 흡수와 이용이 가능한 형태로 전환하며, 결합조직과 식물세포를 분해하여 섭취한 음식을 액화시킨다. 그리고 섭취된 대부분의 병원균을 파괴함으로써 비특이적 질병 저항에 기여한다.
(2) 펩신
단백질을 짧은 펩티드 사슬로 소화시키는 효소로 이렇게 소화된 펩티드는 소장으로 들어가서 소화 과정을 완성한다. 주세포가 펩시노겐이라는 불활성 전구문질을 분비하고 염산은 이를 펩신으로 전환한다.
(3) 위 리파아제
주세포에서 분비되며 지방의 일부분을 소화한다. 이후 대부분의 지방은 소장에서 소화한다.
(4) 내인자
벽세포에서 분비되는 당단백질로 내인자의 분비는 위에서만 일어나는 필수적 기능이다. 내인자의 역할은 소장에서 비타민 B 흡수에 필수 요소인데, 만약 이게 부족하면 헤모글로빈 합성을 하지 못해 빈혈이 발생한다. 위 절제술 후 음식 섭취를 하더라도 내인자 분비에 어려워 비타민 B의 흡수에 문제가 발생해 비타민 B와 내인자를 경구 투여해야 한다.
(5) 호르몬과 국소적 화학전령물질
장내분비세포에서 생성되며, 대부분의 분비물질은 혈류를 따라 멀리 있는 표적세포에 가서 작용한다. 일부는 위점막 주위의 세포를 자극한다.
3) 위 운동성
(1) 연동운동
위는 율동적 연동수축을 시작으로 위 안의 음식물을 휘저어 위액과 섞이도록 하여 음식물이 물리적으로 부서지고 화학적 소화가 일어나도록 한다. 이러한 수축파동은 유문괄약근에까지 전달되어 괄약근이 수축하게 된다. 그리하여 위에서는 한번의 3ml의 유미(미즙, 위에서 분비되는 분비물과 혼합되어 액체 속 건더기가 있는 것)만으로 십이지장으로 내보낸다. 소량의 유미가 십이지장으로 들어오기 때문에 십이지장에서는 충분히 위산을 중화하고 영양분을 소화할 수 있는 것이다. 일반적으로 위가 비워지는 시간은 4시간이며, 지방이 많이 포함된 경우 6시간도 걸린다.
(2) 구토
연수의 구토중추에 의해 여러 근육활동이 통합적으로 이루어지는 과정을 말한다. 구토 유발요인으로는 위의 과부하, 알코올과 세균독성 같은 화학적 자극 물질, 내장 외상, 심한 통증, 심리적 혹은 감각적 자극 등이다. 구토 증상으로는 오심 후에 발생하며 빈맥, 다량의 타액분비, 발한 등을 동반한다. 만성 구토시 위험요인으로는 수분과 전해질 및 산염기 불균형이 있다. 구토시 산을 흡입하는 경우 호흡계통에 매우 치명적인데, 무의식 상태에서 구토물 흡인은 사망을 초래할만큼 위험하다. 따라서, 외과적 마취 시행 시 오심을 유발하므로 반드시 위와 십이지장을 비워야 한다.
4) 위 기능의 조절
위 분비와 위 운동성은 그 기능이 뇌에 의해 조절되는지, 위 자체에 의해 조절되는지, 혹은 소장에 의해 조절되는지에 따라 각각 뇌상, 위상, 장상으로 나뉜다.
(1) 뇌상
위가 단순히 음식을 보거나 냄새 혹은 맛을 생각만 해도 반응하는 단계이다. 감각 신호와 정신적 신호가 시상하부로 들어가고 이어 연수로 전달된다. 연수에 나온 미주신경 섬유는 위의 장신경계통을 자극하여 결과적으로 위 활동을 촉진한다.
(2) 위상
위로 삼켜진 음식물이 위 활동을 활성화하는 단계이다. 위 분비의 약 2/3이 일어난다. 섭취된 음식물은 위를 확장시키고 위 내용물이 pH를 상승시켜 위 활동을 촉진한다. 이때, 미주신경의 아세틸콜린, 히스타민, 가스트린이 분비되고 벽세포에서 염산 분비를 활성화한다. 히스타민과 가스트린의 분비는 주세포에서 펩시노겐을 분비하는 신호에도 영향을 준다.
(3) 장상
유미가 십이지장으로 들어올 때 시작된다. 국소적 신경반사와 조절 호르몬의 분비를 촉발시킨다. 십이지장에서 산과 약간 소화된 지방이 장신경계통을 통해 위로 가는 억제 신호를 촉발한다. 이후 십이지장에서 연수로 신호를 전달해 위의 미주신경 자극을 억제하고 교감신경을 활성화해 위 활동을 억제한다. 십이지장의 장내분비세포는 세크레틴과 콜레시스토키닌을 분비해 위 활동을 억제한다.
5) 위 보호
위는 자신이 생성한 산성과 효소를 세 가지 방법으로 보호한다.
(1) 점막
염산을 중화하고 효소에 저항할 수 있는 두껍고 강한 알칼리성을 띤 점액으로 덮여있다.
(2) 상피세포
폐쇄연접부로 결합되어 있어, 위액이 폐쇄연접부 사이로 스며들어 그 아래 조직이 소화되는 것을 방지한다. 3~6일 정도 생존 후 탈락되는데, 유미로 섞여 음식물과 함께 소화된다.
(3) 새로운 상피세포로 빠르게 대체
4. 간, 담낭, 췌장
1) 간
간은 우엽, 좌엽, 사각엽, 미상엽이라고 불리는 4개의 엽으로 이루어진다. 앞쪽에서 보이는 원인대는 제대에서 태아의 간까지 혈액을 운반하는 제정맥의 섬유성 잔유물이다.
간의 혈개을 공급하는 방법은 크게 두 가지이다. (1) 간문맥. 위장관, 비장, 이자의 모세혈관으로부터 시작되는 영양분이 많은 혈관이 간문맥인데, 간에 약 75%의 혈액을 공급한다. 이 혈액의 특징은 위장을 거치고 와 산소가 부족하다는 것이다. (2) 고유간동맥. 간에 약 25%의 혈액을 공급하는 혈관으로 산소가 풍부하다.
간은 크게 해독작용, 탄수화물 대사, 지방 대사, 단백질 대사의 기능을 한다. 간세포는 약물, 대사산물, 알코올과 같은 독성물질을 분배하며 쿠퍼세포라고 하는 세포가 혈액 속의 오래된 적혈구나 손상된 찌꺼기를 포식한다. 간은 포도당을 당원질로 만들어 저장하고 포도당을 반대로 생성하기로 한다. 이 생성된 포도당은 혈액으로 분비된다. 또 콜레스테롤과 인지질을 합성하고 축적된 지방은 필요할 때 에너지로 사용할 수 있는 형태로 간에서 준비되는데, 필요없는 경우에는 쓸개즙으로 콜레스테롤 형태로 배설된다. 아미노산으로부터 알부민, 글로불린, 혈액응고 단백질 등 혈장 단백질을 생산하고, 암모니아를 요소로 만들어 배설한다. 특히 응고인자인 피브리노겐과 프로트롬빈 등을 생산하는 기능을 한다.
2) 담낭과 담즙
간은 하루에 약 500~1,000ml의 담즙을 분비한다. 담즙은 총간관에서 나오는 것으로 총간관을 거쳐 당낭관으로 이동하고, 당낭관에서 담관을 거쳐 십이지장으로 나온다. 담즙과 췌장액은 유두구멍을 통해 십이지장으로 분비된다.
(1) 담낭(쓸개)
간 아래 쪽에 있는 배 모양의 주머니로 약 10cm이다. 담즙을 저장하고 농축시킨다.
(2) 담즙(쓸개즙)
무기질, 콜레스테롤, 인지질, 담즙 색소, 담즙산을 포함하는 연두색 액체이다. 담즙의 주 색소는 혈색소가 분해되어 나온 빌리루빈으로 배출될 때 대변으로 배출되면 갈색, 소변으로 배출되면 노란색이다. 만약 담즙이 없으면 대변은 회백색이다. 담즙의 다른 성분은 노폐물로 대변을 통해 배설되며, 노폐물이 과도하게 농축되면 담석이 된다.
3) 췌장
길이는 약 12~15cm이며 두께는 약 2.5cm이다. 혼합샘 역할로 외분비 소화선과 내분비 소화선으로 나뉜다. 내분비소화선에서는 알파세포와 베타세포를 통해 글루카곤과 인슐린을 분비해 혈당을 조절한다.
