의약분업이후 개국가는 임상약학에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 본지는 개국약사들을 위해 충남대학교 약학과 권광일 교수의 약물치료학에 대해서 알아본다.



소화기계의 구조
1) 식도(Esophagus)

식도는 길이 약25cm이며 음식이 인두에서 위까지 가는 통로를 제공한다. 식도는 기도 뒤에 있는 흉곽을 지나 하강하며, 식도 열공을 통해 횡격막을 통과하고 횡격막의 복부쪽에 있는 위와 이어져 있다. 식도가 위와 만나는 부위 바로 위에서 그 벽에 있는 약간의 돌림근섬유가 두꺼워진다. 이 섬유들은 대개 수축되어 있어 위의 입구를 닫으며, 이를 통해 위의 내용물이 식도로 역류하는 것을 막아준다.



2) 위(Stomach)

위의 길이는 25~30cm의 J자 모양으로 된 주머니 같은 기관으로 복강의 왼쪽 윗부분에 있는 횡격막 아래에 달려 있다. 위의 용량은 약 1ℓ 내지 그 이상을 담을 수 있으며, 그 내부안쪽은 벽이 넓어질 때 없어지는 성질이 있는 두꺼운 주름이 있다. 위는 식도에서 음식을 받아서 그것을 위액과 섞어 단백질 소화를 시작하고, 제한된 양의 흡수를 계속하면서 음식물을 소장으로 보낸다. 소화관의 다른 곳에서 발견되는 2개의 평활근층, 즉 내돌림근층과 외세로근층 외에 위의 특정 부분 안쪽에 또 하나의 경사근층이 있다.



이 경사근층은 식도구멍 주위와 위 몸통부위에서 가장 발달되어 있다. 위는 분문위기저, 위몸통 및 유문부로 나뉜다. 분문부는 식도구멍 가까이에 있는 작은 부위이다. 분문부 주위의 부풀어 오른 위기저부는 임시 저장부위로서, 때때로 호흡에 의해 흡입된 공기로 가득차기도 한다. 위의 주부분인 몸통부는 위기저부와 유문부 사이에 위치한다. 유문부는 좁으며, 소장에 근접할 때는 유문관이 된다. 유문관의 끝에서 그 근육벽 안에 있는 돌림근섬유는 유문조임근이라는 두껍고 강력한 근육층을 형성한다. 이 근육은 음식물이 소장에서 위로 돌아가는 역류를
막는 밸브 구실을 한다.



3) 소장(Small Intestine)

소장은 유문 괄약근에서 대장의 첫부분에까지 걸쳐 있는 관 모양의 기관으로서, 많은 고리와 코일 모양으로 복강을 채운다. 소장은 췌장과 간으로부터 분비물을 받는다. 또한 미즙에 있는 영양소와 여러 가지 소화물들을 흡수하며 남아있는 찌꺼기들을 대장으로 운반한다. 소장은 십이지장?공장?회장 등 3개의 부분으로 이루어져 있다.



십이지장(duodenum)은 길이 25cm, 직경 5cm 가량이며, 벽측복막(복막 후강)의 뒤에 있다. 십이지장은 소장에서 가장 짧고 잘 고정되어 있는 부분으로서 그것은 오른쪽 신장의 앞과 3개의 요추 위를 지나면서 C자 모양을 이룬다. 소장의 나머지 부분은 유동적인데, 복막강 안에서 자유롭게 연결되어 있는데, 근위부분의 약 5분의 2는 공장(jejunum)이고 그 나머지는 회장(ileum)이다. 공장과 회장 사이에 분명한 경계선은 없지만, 공장은 회장보다 더 직경이 크고 벽이 두꺼우며, 혈관이 많고 활동적인 성질을 가지고 있다. 공장과 회장은 장간막이라고 하는
이중층을 이룬 복막주름에 의해 뒤복벽에 매달려 있는데, 이 지지조직은 장벽에 보내는 혈관, 신경 및 림프관들을 갖고 있다.



4) 대장(Large Intestine)

대장은 약 1.5m를 차지하는데, 회장이 맹장과 만나는 복강의 오른쪽 아래에서 시작한다. 대장은 거기서부터 위쪽의 오른쪽으로 가서 비스듬히 왼쪽으로 가로지르며 골반으로 내려오고, 그 원위 끝에서 항문이 몸 밖으로 열려 있다. 대장은 소화관에 남아 있는 미즙에서 수분과 전해질을 재흡수하며, 또한 배변이 일어날 때까지 대변을 만들고 저장해 둔다.



대장은 맹장, 결장, 직장, 항문관으로 이루어져 있다. 맹장은 대장의 시작으로 팽창된 주머니와 같은 구조로 회맹판의 구멍 아래에 있다. 위에서 아래쪽으로 끝에 충수라고 하는 닫혀진 좁은 관이 있다. 인간의 충수는 소화기능은 없지만 감염에 저항할 수 있는 림프조직을 갖고 있다. 결장은 상행결장, 횡행결장, 하행결장, S자결장 등 4개 부분으로 나뉜다. 직장은 복막에 의해 천골에 꼭 붙어 있으며, 항문관이 되는 미골끝의 아래 5cm 정도에서 끝난다.



5) 췌장(Pancreas)

췌장은 복막 뒤에 있고 소장과 밀접한 관련이 있다. 췌장은 십이지장의 C자형 만곡에 머리를 두고 있으며, 비장쪽으로 꼬리가 있고 뒤복벽을 가로질러 수평으로 뻗어 있다. 췌장액을 생산하는 세포들은 췌장샘포세포(pancreatic acinar cells)라 부르며 췌장의 주요부분을 구성한다. 이 샘포세포들은 작은 췌관 주위에 밀집해있으며, 작은 췌관이 모여서 큰 췌관을 만들면서 종래에는 췌장 전체의 길이로 관통하는 췌장관을 형성한다. 췌장관은 보통 간과 쓸개로부터 담관이 십이지장과 만나는 지점과 같은 부위에서 십이지장과 연결된다. 췌관과 담관은
간췌장 팽대부(ampulla of Vater)라고 하는 짧고 넓은 관에서 연결된다. 이 팽대부는 간췌장조임근(sphincter of Oddi)이라고 하는 평활근띠에 둘러싸여 있다.



소화기계의 기능



1) 위액 분비의 조절(Regulation of Gastric Secretions)

위액 분비는 신경과 호르몬 메커니즘의 통제 하에 조절된다. 미주신경섬유에서 부교감신경의 충동은 위샘을 자극하여 염산과 펩신이 풍부한 많은 양의 위액을 분비한다. 또한 위세포를 자극하여 위샘의 분비활동을 증가시키게 하는 가스트린(gastrin)이라는 호르몬을 분비하게 한다. 반면에 교감신경 충동은 위샘의 활동을 감소시킨다. 이들 자율신경의 상호작용의 결과로 위액 분비의 3상을 나타나는데 이를 뇌상/위상/장상으로 구분한다.


먼저, 뇌상(cephalic phase)은 사람이 음식의 맛을 보고 냄새를 맡거나 눈으로 보고 심지어는 생각만 해도 미주신경을 통해 작용하는 부교감신경반사가 위액의 분비를 자극한다. 더욱이 사람이 배가 고프면 고플수록 더 많은 양의 위액분비가 일어난다.



두 번째, 위상(gastric phase)은 음식물의 자극과 위벽의 팽창이 위에서 가스트린을 분비하게 한다. 이어서 가스트린은 더욱 많은 위액의 분비를 촉진한다. 가스트린의 분비는 부교감신경 충동, 위벽의 팽창, 위에 있는 어떤 음식물 등과 같은 여러 인자들에 의해 촉진된다.  세 번째, 장상(intestinal phase)은 음식이 위를 떠나 소장으로 들어갈 때 시작된다. 음식이 처음 소장 벽에 닿으면 그것은 장세포를 자극하여 다시 위샘의 분비를 높이는 호르몬을 분비하게 한다. 이 호르몬은 장가스트린(intestinal gastrin)이라 부른다.



그러나 더 많은 음식이 소장으로 들어감에 따라 위벽으로 부터의 위액 분비가 억제된다. 이 억제는 분명히 소장의 윗부분에서 산의 자극에 의해 작용하는 교감신경 반사와 관련이 있다. 또 이곳에 지방이 있으면 소장에서의 위의 운동성을 감소시키는 콜레씨스토키닌(cholecystokinin)이라는 호르몬을 분비하게 한다. 그리하여 이 작용은 소장에 음식이 채워짐에 따라 위액분비와 운동성의 감소를 가져온다.



2) 소장에서의 흡수(Absorption in the Small Intestine)

융모는 장점막의 표면적을 크게 증가시키는 관계로, 소장은 소화관에서 가장 중요한 흡수기관이다. 실제로 소장은 소화된 음식과 물, 전해질 등을 매우 효과적으로 흡수하기 때문에, 소장의 말단부위에서는 흡수할 것이 거의 없다. 탄수화물 소화는 침샘의 아밀라아제(amylase)의 활동과 더불어 입에서부터 시작되어 장점막과 췌장에서 나오는 효소에 의해 소장에서 완성된다. 이 과정에서 생기는 단당류는 융모에 의해 흡수되어 모세혈관으로 들어간다.



확산에 의해 소량의 단당류가 융모로 들어가기는 하지만, 대부분의 단당류는 능동수송이나 촉진확산에 의해 흡수된다. 단백질 소화는 펩신의 작용으로 위에서 시작하여 장점막과 췌장에서 나오는 효소에 의해 소장에서 완성된다. 이 과정 중에 큰 단백질분자는 아미노산으로 바뀐다. 이 작은 분자들은 능동수송에 의해 융모에 흡수되고, 혈액에 의해 운반된다. 지방분자들은 장점막과 췌장에서 나오는 효소에 의해 거의 완전히 소화된다. 이와 같은 메커니즘에 의해 생기는 지방산 분자들은 다음과 같은 단계로 흡수된다.



먼저, 지방산 분자는 융모의 상피세포에서 용해되어 세포 속으로 확산된다. 다음 그 세포의 형질내세망은 지방산을 소화되기 전의 것들과 비슷한 지방 분자로 재합성한다. 이 지방은 집락을 이루어 단백질 속에 들어가게 된다. 그 결과로 생기는 지단백을 유미지립(chylomicron)이라 부르는데, 융모의 유미관으로 이동한다. 마지막으로 융모에서 평활근의 주기적인 수축은 유미관을 비우고, 그 림프는 유미지립을 혈액까지 운반한다.



3) 대장의 운동(Movements of the Large Intestine)

대장의 운동중 혼합운동과 연동운동은 약간 느리기는 하지만 대개 소장과 비슷하다. 혼합운동은 찌꺼기들을 분절로 분해하여 내용물의 모든 부분이 대장점막에 접촉하도록 돌린다. 이 운동은 물과 전해질 흡수에 도움을 준다. 대장의 연동파는 소장과 다르며, 자주 발생하지 않고 하루에 2~3번 밖에 일어나지 않는다. 이 운동은 비교적 큰 부분이 강력하게 수축하여 결장의 그 내용물을 직장쪽으로 보내는 집단운동(mass movement)을 만든다.



전형적으로 이 집단운동은 식사 후에 소장에서 시작된 반사의 결과에 의해 일어난다(duodenocolic reflex). 또한 장점막의 비정상적인 자극 또는 이러한 운동을 일으킬 수 있다. 배변할 때가 되었을 때, 사람은 복벽근육을 수축시킴으로써 배변반사를 시작할 수가 있다. 이 작용은 내부 복부압력을 증가시켜서 배변이 직장으로 가게 한다. 직장이 가득 참에 따라 그 벽이 늘어나고 배변반사가 일어난다. 그 결과 하행 결장에서 연동물결이 자극을 받게 되며 속항문 괄약근이 이완한다. 동시에 척수의 천골에서 다른 반사들이 연동물결을 더 강하게 하고,
횡격막이 내려가며 성문이 닫히고 복벽근육이 수축한다. 이런 작용은 내부 복부압력의 증가를 가져오고,직장을 쥐어짜는 것을 도와준다. 바깥항문 괄약근이 이완되도록 신호를 받으면 배변이 밖으로 나온다.



4) 췌장액(Pancreatic Juice)

췌장액에는 탄수화물, 지방, 단백질, 핵산 등의 소화할 수 있는 효소가 들어 있다. 탄수화물 소화효소인 췌장 아밀라아제는 전분과 글리코겐을 이당류로 분해한다. 지방 분해 효소인 췌장 리파아제는 트리글리세라이드(triglyceride) 분자를 지방산과 모노글리세라이드  (monoglyceride)로 분해한다.



하나의 모노글리세라이드 분자는 하나의 지방산과 글리세롤이 결합한 상태이다. 또한 단백질 분해효소는 트립신(trypsin), 키모트립신(chymotrypsin), 카르복시펩티다아제(carboxypeptidase) 등이 있다. 각각의 이들 효소들은 단백질에 있는 아미노산의 특정부분을 자른다. 이들 중 어떤 효소도 단독으로는 아미노산의 결합을 모두 자르지 못하므로, 단백질 분자의 완전한 소화를 위해서는 여러 효소가 필요하다.

 

- 권광일 교수 주요 약력 1975   중앙대학교 약학대학 졸업 1982   ㈜ 종근당개발부 1987   호주 퀸슬랜드대학 약학박사 1987   한국화학연구원 선임연구원 1989   충남대학교 약학대학 조교수 1996   미국 오클라호마 대학 방문교수 1998   미국 USC 임상약학과정 수료 1999   대한약학회 학술연구상 수상 2006   한국임상약학회 회장 2007   충남대학교 약학대학장 현재    충남대학교 약학대학 임상약학 교수

단백질 분해효소는 zymogen granule이라는 세포 조직 안에 비활성형으로 저장된다. 이 효소들은 위의 펩신처럼 불활성 형태로 분비되고, 소장에 도착한 후 다른 효소들에 의해 활성화된다. 또한 췌장은 알칼리로 만드는 고농도의 중탄산 이온을 비롯한 핵산(nucleotides)을만드는 2개의 뉴클레아제(nuclease)를 갖고 있다. 췌장액의 알칼리성 성분은 소화효소의 작용에 유리한 환경을 제공하고, 소량의 위액이 올 경우 중성화시킨다. 이와 동시에 소장의 알칼리성은 십이지장벽을 손상시킬지도 모르는 펩신의 활동을 막는다< 저작권자 © 약국신문 무단전재 및 재배포금지 >