위장생리학
Gastrointestinal physiology위장 생리학은 위장(GI) 트랙의 신체 기능을 다루는 인간 생리학의 한 분야다. GI 트랙의 기능은 섭취한 식품을 기계 및 화학적 수단으로 처리하고 영양소를 추출하며 폐기물을 배설하는 것이다. GI 트랙은 입에서부터 항문까지 이어지는 소화관, 그리고 소화를 돕는 관련 분비선, 화학물질, 호르몬, 효소 등으로 구성되어 있다. GI 트랙에서 발생하는 주요 과정은 운동성, 분비물, 조절, 소화 및 순환이다. 이러한 과정의 적절한 기능과 조정은 영양소의 효과적인 소화 및 섭취를 제공함으로써 건강을 유지하기 위해 필수적이다.[1][2]
운동성
위장관은 갭 접합에 의해 연결된 매끄러운 근육 부위체를 이용하여 운동성을 생성한다. 이것들은 강장제나 페이식 방식으로 자연적으로 불을 뿜는다. 토닉 수축은 한번에 몇 분에서 몇 시간까지 유지되는 수축이다. 이것들은 앞쪽 위뿐만 아니라 트랙의 괄약근에서도 발생한다. 다른 형태의 수축, 즉 파상 수축이라고 불리는 수축은 이완과 수축이 동시에 일어나는 짧은 기간으로 구성되며, 후복과 소장에서 발생하며 근막외부에 의해 수행된다.
운동성은 과잉반응(과다운동성), 설사나 구토를 유발하거나 과소반응(과소운동성)하여 변비나 구토를 유발할 수 있으며, 둘 중 하나라도 복통을 유발할 수 있다.[3]
자극
이러한 수축에 대한 자극은 카잘의 중간 세포라고 불리는 변형된 매끄러운 근육 세포에서 기인할 가능성이 있다. 이 세포들은 부드러운 근육 세포에서 작용 전위를 일으킬 수 있는 느린 파장의 자발적인 순환을 일으킨다. 그들은 틈새를 통해 수축기 매끄러운 근육과 연관되어 있다. 이러한 느린 파장의 전위는 부드러운 근육의 Ca2+ 채널이 열리고 작용 전위가 발생하는 동작 전위에 대한 임계 수준에 도달해야 한다. Ca가2+ 세포에 얼마나 많이 들어가느냐에 따라 수축의 등급이 매겨질수록 느린 파동의 지속시간이 길어질수록 더 많은 작용전위가 발생한다. 이것은 차례로 평활근에서 더 큰 수축력을 초래한다. 느린 파장의 진폭과 지속시간 모두 신경전달물질, 호르몬 또는 기타 파라시린 신호의 존재에 기초하여 수정할 수 있다. 분당 저파 전위 수는 소화관 내 위치에 따라 달라진다. 이 숫자는 위 3파/분에서 장 12파/분까지 다양하다.[4]
수축 패턴
전체적으로 GI 수축의 패턴은 두 가지 뚜렷한 패턴, 즉 근막과 분할로 나눌 수 있다. 식사 사이에 발생하는 이동 모터 콤플렉스는 이완을 시작으로 뚜렷한 단계에서의 일련의 근거리 파동 사이클이며, 이후 5~15분 동안 지속되는 최고 수준의 근거리 활동까지 증가하는 활동이다.[5] 이 주기는 1.5~2시간마다 반복되지만 음식 섭취에 의해 중단된다. 이 과정의 역할은 소화기 계통의 과잉 박테리아와 음식을 정화시킬 가능성이 있다.[6]
페리스탈시스
페리스탈시스는 식사 중이나 식사 직후에 나타나는 패턴 중 하나이다. 수축은 한 구역에서 다음 구역으로 짧은 길이의 GI 트랙을 이동하는 파동 패턴에서 발생한다. 수축은 계통에 있는 음식의 볼러스 바로 뒤에서 일어나 항문 쪽으로 향하게 하여 매끄러운 근육의 다음 이완된 부분으로 들어가게 한다. 이 완화된 구간은 수축하여 볼러스의 부드러운 전방 이동을 초당 2~25 cm로 발생시킨다. 이러한 수축 패턴은 적절한 조절을 위해 호르몬, 파라신 신호, 자율신경계에 의존한다.[4]
분할
분할은 또한 장을 따라 분할되거나 무작위적인 패턴에서 짧은 길이 내에서 식사 중과 직후에 발생한다. 이 과정은 세로근육이 이완하는 동안 원형근육이 교대로 수축하여 음식을 섞는 방식으로 진행된다. 이 혼합을 통해 식품과 소화 효소가 균일한 성분을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 상피와 접촉하여 적절한 흡수를 보장할 수 있다.[4]
분비물
매일 7리터의 액체가 소화기관에 의해 분비된다. 이 액체는 이온, 소화 효소, 점액, 담즙의 네 가지 주요 성분으로 구성되어 있다. 이 액체의 약 절반은 소화기관의 부속 기관과 분비선을 구성하는 침샘, 췌장, 간 등에 의해 분비된다. 나머지 액체는 GI 상피세포에 의해 분비된다.
이온스
분비액 중 가장 큰 성분은 이온과 물인데, 이온들은 먼저 분비되었다가 트랙을 따라 다시 흡수된다. 분비되는 이온은 주로 H+, K+, Cl−, HCO3−, Na로+ 구성된다. 물은 이온들의 움직임을 따른다. GI 트랙은 능동적 이송, 촉진 확산 및 개방 채널 이온 이동이 가능한 단백질 시스템을 사용하여 이온 펌핑을 수행한다. 상피의 양피측과 기저측면에 이러한 단백질의 배열이 이온과 물의 순 이동을 결정한다.
H와+ Cl은− 두정세포에 의해 위장의 루멘으로 분비되어 pH가 1인 낮은 산성 조건을 만들어 낸다. H는+ K와+ 교환하여 뱃속으로 펌프질한다. 이 과정은 또한 에너지의 원천으로서 ATP를 필요로 하지만, Cl은− 개방된 비정형 채널 단백질을 통해 H의+ 양전하를 따른다.
HCO3− 분비는 소장의 십이지장으로 들어가는 산성 분비물을 중화시키기 위해 발생한다. HCO의3− 대부분은 수용액에서 NaHCO3 형태의 췌장 아세나 세포에서 나온다.[5] 이는 덕트에 HCO와3− Na가+ 모두 고농도로 존재하여 물이 따라오는 삼투성 경사를 일으킨 결과물이다.[4]
소화효소
GI관의 두 번째 중요한 분비물은 입, 위, 장에 분비되는 소화 효소의 분비물이다. 이들 효소 중 일부는 부속 소화기관에 의해 분비되는 반면, 다른 일부는 위와 장의 상피세포에 의해 분비된다. 이 효소들 중 일부는 GI 트랙의 벽에 박혀 있는 반면, 다른 효소들은 비활성 프로엔자임 형태로 분비된다.[4] 이러한 프로엔자임들이 트랙의 루멘에 도달하면, 특정 프로엔자임 특유의 인자가 그것을 활성화시킬 것이다. 이것의 대표적인 예가 펩신인데, 펩신은 수석 세포에 의해 위 속에 분비된다. 분비된 형태의 펩신은 비활성(펩시노겐)이다. 그러나 일단 위장에 도달하면 높은 H+ 농도에 의해 펩신으로 활성화되어 소화에 필수적인 효소가 된다. 효소의 방출은 신경, 호르몬, 파라신 신호에 의해 조절된다. 그러나 일반적으로 부교감 자극은 모든 소화 효소의 분비를 증가시킨다.
점액
점액은 위와 장에서 분비되며, 트랙의 내부 점막을 윤활하고 보호하는 역할을 한다. 그것은 뮤신이라고 불리는 당단백질의 특정 계열로 구성되어 있으며 일반적으로 매우 점성이 강하다. 점액은 위에서는 점액세포라고 불리는 두 종류의 전문세포와 장에서는 괴혈세포로 만들어진다. 점액 방출 증가 신호에는 부교감 내향성, 면역계 반응, 장내 신경계 메신저 등이 포함된다.[4]
담즙
담즙은 공동 담즙관을 통해 소장의 십이지장으로 분비된다. 간세포에서 생성돼 식사 중 배출될 때까지 담낭에 저장된다. 담즙은 담즙염, 빌리루빈, 콜레스테롤의 세 가지 원소로 이루어져 있다. 빌리루빈은 헤모글로빈 분해의 폐기물이다. 존재하는 콜레스테롤은 대변과 함께 분비된다. 담즙염 성분은 활성비정성 물질로, 원형질 특성상 물과 함께 에멀전 형성을 도와 지방 흡수를 용이하게 한다. 이 염들은 아미노산과 결합된 담즙산에서 간세포에서 형성된다. 약 분해의 폐산물과 같은 다른 화합물도 담즙에 존재한다.[5]
규정
소화기관은 운동성과 분비 조절의 복잡한 체계를 가지고 있는데, 이것은 적절한 기능에 필수적이다. 이 작업은 중추신경계(CNS), 장내신경계(ENS)로부터의 짧은 반사작용, 그리고 서로 조화롭게 작용하는 GI 펩타이드의 반사작용을 통해 이루어진다.[4]
장반사
소화기관에 대한 긴 반사작용은 감각 뉴런이 뇌로 정보를 보내는 것을 수반하는데, 이것은 신호를 통합한 다음 소화기관에 메시지를 보낸다. 어떤 상황에서는 감각 정보가 GI 트랙 자체에서 나오고, 다른 상황에서는 GI 트랙 이외의 소스로부터 정보를 수신한다. 후자의 상황이 발생했을 때, 이러한 반사작용은 피드포워드 반사작용이라고 불린다. 이러한 유형의 반사작용은 식품에 대한 반응이나 GI 트랙에서 위험을 유발하는 효과를 포함한다. 감정적인 반응은 또한 긴장할 때 위 속의 나비들과 같은 GI 반응을 유발할 수 있다. GI 트랙의 피드포워드 및 감정 반사작용은 두정반사로 간주된다.[4]
짧은 반사작용
소화기 계통에 대한 통제도 ENS에 의해 유지되고 있는데, ENS는 운동성, 분비, 성장을 조절하는 데 도움을 줄 수 있는 소화기 뇌라고 생각할 수 있다. 소화기 계통으로부터의 감각 정보는 장내 계통만으로 수신, 통합 및 작용될 수 있다. 이렇게 되면 반사작용은 짧은 반사작용이라고 한다.[4] 여러 상황에서 이러한 경우가 있을 수 있지만, ENS는 CNS와 함께 작동할 수 있다; 내장으로부터 질 피부는 질라에 의해, 유출자는 질신경에 의해 영향을 받는다. 이렇게 되면 반사작용은 질반사라고 한다. 근막과 소하목막은 둘 다 내벽에 위치하며 내장의 내강이나 CNS로부터 감각신호를 수신한다.[5]
위장 펩티드
자세한 내용은 위장 호르몬을 참조하십시오.
GI 펩타이드는 GI 세포 자체에 의해 혈액으로 방출되는 신호 분자다. 그들은 뇌, 소화기 부속 기관, 그리고 GI 트랙을 포함한 다양한 조직에 작용한다. 그 영향은 운동성과 분비물에 대한 흥분 또는 억제 효과에서부터 뇌에 작용했을 때의 포만감이나 배고픔에 이르기까지 다양하다. 이들 호르몬은 세 가지 주요 범주로 분류되는데, 세 번째 범주는 다른 두 가족과는 달리 다른 모든 호르몬으로 구성되어 있다. GI 펩타이드에 대한 자세한 정보는 아래 표에 요약되어 있다.[7]
| 비밀에 부쳐 | 대상 | 내분비분비에 미치는 영향 | 외분비 분비에 미치는 영향 | 운동성에 미치는 영향 | 기타 효과 | 방출 자극 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 가스트린 | 위 속의 G세포 | ECL 세포, 두정세포 | 없음 | 산성 분비를 증가시키고 점액 성장을 증가시킨다. | 위수축을 자극한다. | 없음 | 루멘에서 펩타이드와 아미노산, 신경 반사에서 펩타이드와 ACh를 방출하는 가스트린 |
| 셸시스토키닌(CCK) | 소장의 내분비 1세포, 뇌와 내장의 뉴런 | 담낭, 췌장, 위 평활근 | 없음 | 췌장 효소와 HCO3- 분비를 자극한다. | 담낭 수축 촉진, 위 비우기 억제 | 포만감 | 지방산과 일부 아미노산 |
| 시큐린 | 소장의 내분비 S세포 | 췌장, 위 | 없음 | 췌장 및 간 HCO3- 분비를 자극하고, 산 분비를 억제하며, 췌장 성장 | 담낭 수축을 자극한다. 위 비우기를 억제 | 없음 | 소장의 산 |
| 위억제 펩타이드 | 소장의 내분비 K세포 | 췌장의 베타세포 | 췌장 인슐린 분비를 자극 | 산 분비를 억제한다. | 없음 | 포만감과 지질대사 | 소장내 포도당, 지방산, 아미노산 |
| 모틸린 | 소장 내분비 M세포 | 위와 십이지장의 부드러운 근육 | 없음 | 없음 | 모터 복합체 이동 자극 | 뇌 속의 작용, 철새 운동 복합체를 자극 | 단식: 신경 자극에 의해 1.5-2시간마다 주기적인 방출 |
| 글루카곤 유사 펩타이드-1 | 소장의 내분비 세포 | 내분비 췌장 | 인슐린 분비를 촉진하고 글루카곤 분비를 억제함 | 산 분비를 억제할 수 있음 | 위 비우기 속도가 느림 | 포만도, 다양한 CNS 기능 | 지방과 탄수화물의 혼합식 |
소화
스플란크 순환
외부 링크
참고 및 참조
- ^ Trowers, Eugene; Tischler, Marc (2014-07-19). Gastrointestinal Physiology: A Clinical Approach. Springer. p. 9. ISBN 9783319071640.
- ^ "Human Physiology/The gastrointestinal system - Wikibooks, open books for an open world". en.wikibooks.org. Retrieved 2016-09-05.
- ^ Drossman, DA (19 February 2016). "Functional Gastrointestinal Disorders: History, Pathophysiology, Clinical Features and Rome IV". Gastroenterology. 150 (6): 1262–1279.e2. doi:10.1053/j.gastro.2016.02.032. PMID 27144617.
- ^ a b c d e f g h i Silverthorn Ph. D, Dee Unglaub (April 2, 2006). Human Physiology: An Integrated Approach. Benjamin Cummings. ISBN 0-8053-6851-5.
- ^ a b c d Bowen DVM PhD, R (July 5, 2006). "Pathophysiology of the Digestive System". Retrieved 2008-03-19.
- ^ Nosek PhD, T.M. "Essentials Of Human Physiology". Archived from the original on 2008-04-01. Retrieved 2008-03-19.
- ^ "Overview of Gastrointestinal Hormones". www.vivo.colostate.edu. Archived from the original on 2018-08-14. Retrieved 2016-09-16.
