소화관 부위별 흡수, 신장의 구조와 요의 형성 과정

소화관 부위별 흡수, 신장의 구조, 요의 형성 과정

1. 소화관 부위별 흡수

소화 결과 생성된 포도당, 아미노산, 지방산, 글리세롤과 비타민, 무기질, 물은 소장의 점막을 통해 혈액이나 림프로 흡수됩니다. 흡수는 확산과 같은 수동적인 이동과 에너지를 쓰는 능동적 이동에 의해 이루어지며 흡수 능력은 소화관의 부위별로 차이가 있습니다. 위에서는 물과 알코올 이외에 흡수되는 것이 없으며, 소장의 상부(십이지장, 공장 1/2)에서 거의 모든 물질들이 흡수되고, 대장에서는 수분과 전해질이 흡수됩니다. 탄수화물은 단당류로 가수분해된 후 주로 소장에서 흡수되는데, 포도당과 갈락토오스의 흡수는 에너지 의존 과정인 Na+/K+ 펌프 메커니즘에 의해 일어납니다. 내강 경계벽의 공동 수송체는 내강에서 장세포 내부로 포도당, 갈락토오스와 Na+을 이동시키며, 이 수송체들은 에너지를 소비하는 Na+/K+ 펌프를 통해 형성된 Na+의 농도 경사에 의해 작동합니다. 과당은 촉진 확산에 의해 단독으로 혈액 내로 흡수됩니다. 포도당의 흡수율을 100으로 볼 때 갈락토오스 110, 과당 43, 만노오스 19, 자일로 오스 15, 아라비노오스 9 정도이며, 흡수 속도는 인슐린, 뇌하수체호르몬, 부신피질호르몬, 갑상선호르몬 등의 작용에 의하여 촉진됩니다. 전분이 풍부한 식품을 섭취한 후에는 혈당 농도가 빠르게 증가되지는 않는데, 이는 아밀라아제의 의해 전분이 분해 과정을 거쳐야 하기 때문입니다. 단백질은 소장 내에서 펩티드나 아미노산으로 분해되어 흡수됩니다. 아미노산은 능동적 이동으로 소장세포로 들어가고, 펩티드는 점막의 상피세포 표면에서 펩티드분해효소에 의해 디펩티드, 트리펩티드로 된 후 다시 아미노산으로 분해되어 농도차에 따라서 세포에서 혈액 안으로 이동합니다. 아미노산은 L형이 D형보다 흡수가 빠르고, 영아의 경우는 모유 중의 면역 성분들을 단백질 형태로 흡수하는 것이 특이합니다. 아미노산은 간문맥을 따라서 간으로 이동한 후 에너지로 사용되기도 하고 포도당이나 지질로 전환되거나 혈류로 방출됩니다. 음식물 내의 지방질은 대부분이 중성지방 형태이며 이외에 인지질, 콜레스테롤 에스테르 등이 있고 이들의 소화는 주로 소장에서 췌장 리파아제, 콜레스테롤 에스테라아제에 의하여 이루어집니다. 중성지방은 리파아제에 의해서 지방산, 글리세롤 및 모노글리세라이드로 가수분해되고, 이들은 담즙산염과 결합하여 미셀을 형성하여 소장 점막 미세융모까지 운반됩니다. 세포 내로 이동된 지방산과 모노글리세라이드는 장점막세포 내에서 다시 지방으로 재합성됩니다. 재합성된 지방은 가용성 형태로서 직경 1㎛ 이하의 작은 지방질 알맹이인 유미지립을 형성합니다. 유미지립은 90%의 중성지방과 소량의 인지질, 콜레스테롤, 지용성 비타민으로 구성되며, 겉에는 수용성의 인지질과 단백질로 둘러싸여 있습니다. 유미지립은 세 포 외 반출에 의해 세포외액으로 이동하며, 세포외액에서 융모의 중심부에 있는 림프관으로 이동한 후 흡수됩니다. 콜레스테롤도 지방과 같이 담즙산과 미셀을 만들어 미세융모에 흡수된 후 유미지립이 되어서 림프관에서 흉관을 거쳐 혈액으로 들어갑니다. 소장 점막은 수분에 대한 투과도가 커서 수분의 흡수는 소장강에서 점막으로 삼투현상에 의해서 쉽게 이동합니다. 위에서도 수분이 흡수되지만 소장을 통한 수분 흡수의 1/5~1/10밖에 되지 않습니다. 하루에 소장으로 들어오는 수분의 양은 음식물, 마신 수분량 및 소화액(타액, 위액, 췌장액, 담즙 및 장액)을 합쳐 약 8~10L가 되지만 80% 이상이 소장에서 흡수되며 약 1.5L만이 대장으로 들어갑니다. 대장에서 흡수되고 남은 약 200mL의 수분이 대변으로 배설됩니다. 지용성 비타민은 지질의 흡수 경로에 의해 흡수되는데, 담즙산염과 결합하여 미셀을 형성하여 소장 점막세포 내로 이동한 후, 유미지립을 형성하여 림프관을 통해 순환 혈액 내로 유리됩니다. 담즙의 분비나 담즙산염의 역할이 방해되거나 흡수불량증후군에서는 지용성 비타민의 흡수는 감소하게 됩니다. 예를 들어 밀단백질인 글루텐에 민감하여 소장 표면이 손상되는 비열대성 스프루는 비타민 D의 흡수 불량을 초래할 수 있습니다. 대부분의 비타민은 소장 상부에서 흡수되지만 비타민 B12은 회장에서 흡수됩니다. 무기질 중 Na+은 능동적으로 소장 상부에서 흡수되며, 이때 알도스테론은 공장과 회장에서 Na+ 흡수를 촉진합니다. Na+이 이동할 때 Cl-은 공동수송 메커니즘에 의하여 능동적으로 흡수되며, Cl-의 흡수 시 HCO3-이 교환되어 분비되는 역방향 운반 메커니즘에 의해서 흡수·분비됩니다. Ca2+은 소장의 모든 부분에서 능동적으로 흡수되는데, 특히 십이지장과 공장에서 흡수가 활발합니다. 장에서의 Ca2+ 흡수는 비타민 D에 의해 촉진되며 부갑상선호르몬은 신장에서 비타민 D를 활성화하여 소장에서의 Ca2+ 흡수를 촉진합니다. Fe2+은 주로 십이지장과 공장 상부에서 능동적으로 흡수된 후 장점막세포에서 아포페리틴과 결합하여 페리틴 형태로 저장되며, 저장된 철은 체내 요구량에 따라 혈액으로 이동하거나, 또는 그대로 저장되어 있다가 소장세포가 수명을 다하여 떨어져 나갈 때 함께 대변으로 배설됩니다. 철은 장액의 인산염, 중탄산염과 결합하고, 음식의 탄닌, 피트산, 섬유질과도 결합하여 불용성 염을 형성하기 때문에 흡수에 장애를 받습니다. 위산은 철 흡수를 증가시키며 비타민 C도 철복합체를 수용성으로 만들고 Fe3+을 Fe2+로 환원시키기 때문에 철의 흡수를 증가시킵니다. 또한 체내 철 영양 상태는 철 흡수율에 영향을 미치는데, 체내 철 영양 상태가 양호할 경우 혈액 내의 철 운반단백질인 트랜스페린은 대부분 Fe2+과 결합되어 있어서 소장 내로 흡수된 Fe2+이 트랜스페린과 결합하지 못한 채 배설됩니다. 반면에 체내 Fe2+의 양이 부족하면 포화되지 않은 트랜스페린의 양이 많아져 소장으로 흡수된 Fe2+은 대부분 혈액으로 이동하여 흡수율이 증가하게 됩니다.

2. 신장의 구조와 요의 형성 과정

우리 몸의 기관 중에서 불순물을 걸러 내는 작용을 하는 신장은 마치 강낭콩을 양옆으로 세워 놓은 모양이며 팥빛을 띱니다. 콩의 생김새와 팥의 빛깔을 띠고 있다고 해서 '콩팥'이라는 이름을 얻었습니다. 신장은 좌우 1개씩 총 2개로 구성되어 있는데 각 신장의 무게는 115~170g 정도로 두 신장의 무게는 겨우 체중의 0.5% 정도에 불과합니다. 하지만 심장에서 산출되는 혈액의 약 22%가 신장으로 이동할 만큼 많은 양의 혈액이 신장으로 흘러가고 있는데, 이는 체내 노폐물 제거를 위해 소변을 만들어 배설하고, 체액의 항상성 유지를 위해 수분과 전해질의 양을 조절하며, 산-염기 평형에 관여하는 신장의 중요한 역할 때문입니다. 이러한 중요한 역할로 인하여 신장을 우리 몸의 정수기라고도 합니다. 신장은 횡격막 아래 등 쪽으로 12번 흉추와 3번 요추 사이에 좌우 1개씩 총 2개가 자리 잡고 있는 강낭콩 모양의 장기입니다. 왼쪽 신장은 비장 근처에 자리하며 오른쪽 신장보다 약간 더 크고, 오른쪽 신장은 간 바로 아래에 있기 때문에 위치상 왼쪽 신장보다 아래에 있습니다. 각 신장의 상부에는 부신이 위치합니다. 각각의 신장은 요관에 의해 방광에 연결되고, 방광은 신체의 외부로 통하는 요도와 연결되어 있습니다. 신장을 구성하는 기본 단위인 네프론은 한쪽 신장에 약 100만 개씩 있습니다. 각각의 네프론은 신소체와 신장세뇨관으로 구성되어 있으며, 신장의 바깥쪽인 피질에서 시작하여 안쪽인 수질에서 끝이 납니다. 각 신장의 수질은 10~18개의 신추체로 구성되어 있습니다. 신소체는 사구체가 보먼주머니 안에 담겨 있는 구조이며, 사구체는 신세동맥이 20~40개 정도의 모세혈관 분지로 나뉘어 실타래 모양으로 뭉쳐져 있는 형태입니다. 세뇨관은 근위세뇨관, 헨레고리, 원위세뇨관 및 집합관의 순으로 구성되어 있으며, 여러 개의 원위세뇨관들은 하나의 집합관으로 모이고 다시 여러 개의 집합관들은 신장유두를 거쳐 신우를 통해 요관으로 연결됩니다. 요관은 소변을 방광까지 운반해 주는 가늘고 긴 관입니다. 방광에 모아진 오줌은 일정한 양이되면 요도를 통해 몸 밖으로 배설됩니다. 복부 대동맥은 신장에 혈액을 공급하는 신동맥으로 연결되는데, 이것은 여러 개의 작은 혈관으로 나뉜 후 다시 사구체 모세혈관을 형성하게 됩니다. 이때 신동맥과 사구체모세혈관을 연결하는 작은 혈관들을 수입세동맥이라고 합니다. 보먼주머니 안에서 사구체를 형성하였던 모세혈관들은 수출세동맥으로 모인 후 다시 모세혈관망을 형성하여 근위세뇨관 헨레고리, 원위세뇨관, 집합관 주위를 에워쌌다가 신정맥으로 모인 후 신장 밖으로 나가게 됩니다. 헨레고리는 수질 깊숙이 뻗어 내려가는 하행각을 거쳐 머리핀 모양으로 구부러진 후 다시 피질부로 올라오는 상행각으로 구성되어 있으며, 헨레고리 상행각은 원위세뇨관을 통해 집합관으로 모입니다. 신소체에서 형성되었던 사구체여과액은 근위세뇨관, 헨레고리, 원위세뇨관, 집합관을 거치는 동안 재흡수와 분비 과정을 거쳐 배설을 위한 요를 형성하고, 요관을 통해 최종적으로 방광에 모이게 됩니다. 따라서 어떤 물질이 사구체에서 여과된 후 그중 일부가 세뇨관에서 재흡수되거나 분비된다면, 그 물질의 요 중 배설량은 사 구체여 과량과 함께 세뇨관에서의 재흡수량과 분비량을 고려하여야 합니다.