음식물의 소화와 흡수

음식물의 소화와 흡수
위장관을 통해서 탄수화물, 지방, 단백질, 수분, 무기질과 비타민 등 생명에 필요한 모든 물질이 공급되지만 탄 수화물, 지방 및 단백질 등은 자연 상태로는 위장관을 통해서 흡수되지 못하고, 흡수할 수 있는 크기의 물질로 분해된 후 흡수된다. 이 분해 과정을 소화라 한다.
음식물의 소화는 주로 소장에서 이루어지며, 소화된 음 식물은 위장관의 점막 세포막을 통해서 흡수된 후 혈액이 내 림프액으로 유입되어 전신 세포에 공급된다. 소장의 소화 및 흡수능력은 매우 커서, 만약 소장의 60%가 제거되어도 탄수화물과 단백질의 흡수에 뚜렷한 변화가 생기지 않을 정도이다. 다만, 회장이 제거될 경우에는 비타민 B2와 지방의 흡수에 지장이 초래될 수 있다.
소화는 위장관의 각 부위에서 분비되는 소화효소들에 의해서 이루어지며, 소화효소 이외에도 십이지장에서 분비되는 어디다. 위에서 분비되는 위산, 간에서 분비되는 담즙 등도 중요한 소화 보조 물질들이다.
수화 품은 선한 표 소에 의의에서 시 다당류 혹은 2 당류가 만 당류까지 분해되며, 지방은 지방산과 8cm 이로 분해된다.
그리고 단백질은 긴 펩타이드가 분해되어 아미노산이 된다.
이런 음식물의 소화과정은 결국 각 물질이 가수분해에 의해서 흡수할 수 있는 작은 물질로 분해되는 것이라 할 수 있다.
음식물의 흡수는 대부분이 소장에서 이루어진다. 소화된 음식물의 소장점막 통과는 확산, 능동 이동 그리고 탐식 등의 다양한 기전에 의해서 이루어지며, 물질의 종류에 따라 흡수 기전이 다르고 또 흡수 부위도 각기 다르다. 위장에서는 단지 지용성인 알코올이나 2g pirn과 같은 비스테로이드성 항염증제 등만 소량 흡수될 따름이며, 이 물질들 은 위에 자극을 줄 수 있고 위염과 위궤양의 발병과 연관된 것을 잘 알려져 있다. 대장은 약간의 수분과 전 되어 있는 것은 잘 알려져 있다. 대장은 약간의 수분과 전 해짐을 흡수하며, 이 중 대부분은 대장의 전반부dhcong 에서 흡수되고, 나머지 대장부분은 잔여물의 배설을 위해 저장을 담당한다.
소장 벽의 흡수구조
소장은 직경이 약 4cm이며 길이는 약 275cm에 달한다. 첫 20 cm 부위를 십이지장이라 하고 그다음이 공장, 회장의 순으로 이어져서 전체는 3부분으로 나누어진다.
십이지장 이하 부위의 약 40%는 공장이며, 나머지 60%가 회장이다. 그러나 공장과 회장 사이에는 구조적인 확실한 경계가 없다. 실제로 대부분의 음식물이 소화되는 것은 공장의 중간부위에서 일어나므로 특별한 경우를 제외하고는 섭취된 음식물이 긴 소장을 통과하는 동안 흡수되지 않고 배설되는 경우는 거의 드물다.
소장 벽은 우선 큰 주름이 많으며, 주름의 표면에는 많은 수의 융모가 돌출하고 있다.
융모 표면은 단층의 상피세포로 둘러싸여 있으며, 또 상피 세포의 소장 내강 측은 무수히 많은 미세융모로 덮여 있다. 소장 벽의 구조물인 주름, 융모, 미세융모는 소장의 흡수 면적을 증가시키며, 주름에 의해서 3배, 융모에 의해서 10배, 미세융모에 의해서 20배 증가하여 단순한 원통 내면일 때에 비해서 전체적으로 600배 정도 증가하므로 소장의 흡수 기능을 용 이하게 하는 구실을 한다. 이와 같은 구조는 방열 장치인 iadiator가 방열 표면을 넓히도록 설계된 것과 같은 이치이다. 이와 같은 구조에 의한 소장 흡수 면적은 약 200 m? 에 이르며, 이것은 테니스 코트의 넓이에 해당한다. 실제로 미세융모의 표면이 소장의 흡순 면이 되는데, 이것을 솔 가장자리 막이라 한다.
융모의 구조는 고유 판에 끝이 막힌 림프관이 있으며, 림프관 양쪽의 소정맥과 소동맥으로부터 분지한 모세혈관이 모세혈관만을 형성하고 있다. 소장의 혈류량은 보통 1L/min 정도이지만, 소화가 왕성한 시기에는 혈류가 더 많이 증가하게 된다. 소장 벽의 주름이나 융모는 소장 벽 근육의 수축과 이완에 의해서 움직이므로 흡수면 수시로 바꾸어 더욱 많은 음식물을 흡수하도록 한다. 소장 상피 세포는 세포분열이 왕성하여 오래된 세포는 탈락하고 새로운 세포로 대치되며 평균 수명은 보통 2~5일이다.
탄수화물의 소화 및 흡수
사람의 식이 중 대부분의 탄수화물은 다당류인 녹말과 설탕, 젖당 등이며, 그 외 당원, 식물성 섬유 등도 당질에 해당한다. 특히, 유아에 있어서는 섭취하는 당질의 대부분이 젖당이다.
녹말은 침의 c-amylase에 의해서 구강에서부터 소화된 게 시작하며, 계속해서 십이지장에서 췌장의 강력한 탄수화물 분해효소인 c-amylase에 의해서 엿당, o-dextrin 그리고 m alto triose까지 분해된다. 소장에 도달된 엿당, a-dextrin, maltotriose, 젖당 및 설탕은 소장 상피에 포의 미세융모 표면, 즉 솔 가장자리 막에 있는 분해효소들인 maltase, dextrinase, lactase 및 sucrase 등에 의해 각각 단당류로 분해된 후 소장 상피세포로 흡수되어 혈액으로 유입된다. 흡수가 가능한 단당류에는 포도당, galactose 그리고 과당이 있다.
소장 상피세포의 이당류 소화효소가 없거나 부족한 경우에는 탄수화물의 흡수가 충분하지 못하게 되어 소장 내용물의 삼투질 농도가 증가하게 된다. 이때 수분이 소장 벽에서 소장 내강으로 이동하여 삼투성 설사를 일으키는 원인이 되기도 한다. 대표적인 예가 젖당못견딤증인데, 소장 상피세포에 젖당 분해효소인 lactase 다 결핍되어서 발생한다. 상당수의 성인은 우유를 먹으면 설사와 같은 증상들이 생기는데, 이는 성인의 lactase 부족 때문이다. 그 이유는 신생아와 영유아 때는 성인에 비해 lactase가 많이 존재하지만, 6세 이후에 이 효소가 급격히 감소하기 때문이다. 어떤 경우에는 선천적으로 lactase가 결핍되어 모유를 소유하는 동안에 삼투성 설사가 생겨 고 통을 받기도 한다. 이때는 젖당을 대신하여 두유를 먹이고 나 과당을 섭취하면 못견딤증이 없어진다. 그 외에도 sucrase와 isomaltase가 부족한 경우도 있어 설탕을 소화 시 켜지 못하게 되므로 설탕이 적은 음식을 섭취해야 한다.
아주 드물게는 포도당과 galactose에 대해 못견딤증이 잘 생성되기도 하는데, 이런 경우는 당 운반체인 GLUT-S는 존재하는 반면, Na+- 포도당 동반 수송체인 SGLT-1이다.
음식물 속에는 많은 양의 식물성 섬유가 포함되어 있지만, 사람에서는 cellulase가 없어서 식물성 섬유의 이용은 불가능하다. 그러나 하등동물에서는 cellulase가 분비되므로 상당한 정도의 에너지가 식물성 섬유의 소화에 의해서 충당된다.
융모 상피세포에서 포도당이나 galactose의 흡수는 세포의 내강 막에 있는 Na+- 포도당 동반 수송 운반체를 통한 이차 능동수송 기전에 의한다. 이것은 소장 내강의 [NAT] 가 점막 상피세포 안의 Na+]보다 높아서 Na+이 소장 상피세포 내로 확산하여 들어갈 때 포도당도 같이 흡수되는 기전이다.
소장점막 상피세포의 [Nat] 가 떨어지는 것은 소장 상피
세포 아래층의 간질액으로 세포 안의 Nat이 기저막에 있는 능동적 이동기 전(Na+-K+-ATPase)에 의해서 이동되기 때문이며, 이때 에너지가 요구되는 것이지 포도당 흡수에 에너지가 직접 사용되는 것은 아니다. 소장 상피세포의 포 도당 운반체는 포도당 수용체와 Na+ 이 합해야만 포도당 과도 결합하여 흡수할 수 있게 된다. 그러므로 이 흡수기 전을 Na+-동반 수송 기전이라 한다. 이렇게 흡수된 포도당과 galactose는 세포 내에서 촉진확산에 의해 세포막의 기저막을 가로질러 흡수된다.
한편 과당은 다른 단당류와는 달리 상피세포 막의 내장 막에 있는 운반체인 GLUT S를 통해 촉진확산에 의해서 세포
내로 이동한 후 기저막을 통해 소장점막으로 흡수된다.
이들 3가지의 단당류들은 모두 기저막에 있는 Nat-비의존성 운반체인 GLUT-2에 의한 촉진확산을 통해 세포 밖으로 나오며, 세포 사이의 공간을 통해 이동한 후, 모세 혈관 내피세포를 확산해 건너서 혈액으로 이동하며 문정맥을 통해 간으로 전달된다.