[동물생리학] 소화계 (영양소, 소화계 관련 호르몬 등)

영양소

에너지원에는 탄수화물, 지방, 단백질, 비타민이 있습니다. (비타민을 제외하고 앞의 세포생물학 파트에서 다룸)

 

필수 지방산에는 다음과 같은 것들이 있으며, 분해하여 새로운 에너지원으로 만듭니다.

ex ) 리놀레산(불포화 이중결합 2개)을 분해하여 아라키돈산(C20)으로 만듭니다.

ex ) 리놀렌산(불포화 이중결합 3개)을 분해하여 프로스타글란딘(PG)으로 만듭니다.

 

수용성 비타민에는 엽산을 가지는 B9, 코발라닌을 가지는 B12가 있으며 둘 다 적혈구의 구성 물질입니다.

지용성 비타민에는 비타민 A, D, E, K가 있습니다.

- 비타민 A는 β-카로틴으로부터 간에서 전환되며, cis-레티널이 됩니다. (결핍 시 야맹증)

  cis-레티널은 원추세포의 광감성 색소 포톱신과 간상세포의 로돕신을 구성합니다. (둘 다 옵신 + cis-레티널)

- 비타민 D는 전사인자로 작용하여 Ca2+ pump를 만듭니다. (결핍 시 구루병)

  Ca2+, PO4 2- 농도를 둘 다 높이므로 뼈 형성에 도움이 됩니다.

- 비타민 E는 활성산소를 제거하여 조직손상을 예방하는 기능을 합니다.

- 비타민 K는 혈액응고인자를 활성화시키는 조효소입니다. (결핍 시 혈액응고 이상)

  혈액응고인자 활성화 효소의 결합 자리에 비타민K가 결합하고, 여기에 혈액응고인자가 들어가서 활성화되는 것입니다.

  이 결합 자리에 와파린(히루딘보다 강한 항응고인자)이 대신 결합하여 비타민K의 작용을 억제할 수 있습니다.

 

포도당은 베네딕트 용액 처리 시 황적색이 나타납니다.

녹말은 아이오딘-아이오딘화 칼륨 용액 처리 시 청남색이 나타납니다.

지질은 수단 III 용액 처리 시 선홍색이 나타납니다.

단백질은 뷰렛 반응 시 보라색이 나타납니다.

 

 

영양소 관련 호르몬

식욕 조절 호르몬에는 다음과 같은 것들이 있습니다.

렙틴, 인슐린, PYY는 NPY(NeuroPeptide Y, 식욕 촉진)를 억제하고, 멜라노코틴(식욕 억제)을 촉진합니다. (= 식욕 억제)

그렐린은 반대로 NPY를 촉진하고, 멜라노코틴을 억제합니다. (= 식욕 촉진)

 

제1형 당뇨병은 Tc가 이자의 beta 세포를 파괴하는 질병이며, 지방산을 분해하여 케토산증이 생기고 인슐린이 낮습니다.

제2형 당뇨병은 반대로 케토산증이 생기지 않고 인슐린이 높습니다.

 

에피네프린은 간과 근육 모두에 작용합니다.

간에서는 글리코겐을 분해하여 해당 과정을 억제하고, 근육에서는 해당 과정을 촉진합니다.

 

단식을 하면 지방산과 케톤체는 증가하고, 포도당은 감소합니다. (탄수화물, 지질, 단백질 모두 동시에 감소합니다.)

알부민이 감소하고 이에 따라 삼투 농도가 낮아져서 수분이 조직 세포로 빠져나가 부종이 나타납니다.

γ-리놀레산(C18)에 아세틸CoA를 붙여서 아라키돈산(C20)을 거쳐 프로스타글란딘을 만듭니다.

 

 

소화

비타민 B12는 고기에 들어있으며, 위에서 펩신이 분비되어 비타민 B12를 분리시키고, 단백질이 결합합니다.

십이지장에서 분비된 트립신에 의해 단백질이 분리되면, (위의 벽세포에서 분비되었던) 내인자와 결합합니다.

이후 회장에서 수용체 매개 내포작용으로 흡수됩니다.

+ 회장은 Fe2+와 담즙도 흡수합니다. 

+ 위의 일부 과정이 억제되면 B12가 부족하여 빈혈에 걸립니다. (채식주의자, 위 절제술을 받은 경우 등)

 

내강은 음식물이 소화되는 통로를 말합니다.

점막층은 기저부에 있으며, 정단부 쪽으로 갈수록 아래와 같은 층들이 존재합니다.

점막 하층은 결합 조직과 많은 혈관이 존재합니다.

환상근은 분절 운동(혼합)과 역류 방지를 합니다.

종주근은 연동 운동(운반)을 합니다.

 

소화 조절에는 내인성 조절과 외인성 조절이 있습니다.

내인성 조절은 (장 신경계의) 자율 신경의 분비샘에서의 물질 분비 조절, 간극 연접을 통한 전기적 신호입니다.

외인성 조절은 소화 기관 외부에서의 자율 신경(교감/부교감 신경)을 통한 조절입니다.

 

 

소화계

입

입에는 산성 당단백질이 (-) 전하를 띠고 있어서 균으로부터 보호 작용을 합니다.

부교감 신경이 작용할 경우 HCO3-가 증가하여 묽은 침이 나옵니다. (이 때 침은 연수에 의해 조절됨)

 

위

위는 분문부(입구)와 유문부(출구) 사이에 체부가 있는 구조를 가지고 있으며, 알코올이나 일부 약물이 흡수됩니다.

 

G 세포를 자극하면 가스트린이 분비되어 장크롬친화유사세포를 활성화시키고, 히스타민이 분비됩니다. 

  (음식물이 직접 자극하기도 하고, 위장에서 뇌를 거쳤다가 미주신경을 통해 전달되어도 자극됩니다.)

벽세포는 히스타민에 의해 활성화되고, P-type pump를 통해 위 내부가 산성화됩니다. (+ 내인자 분비)

주세포는 펩시노겐을 분비하는데, 벽세포의 산성화에 의해 펩신으로 절편화됩니다.

점액 세포는 뮤신을 분비하여 위 점막을 보호하고, HCO3-을 분비하여 중화를 시킵니다.

+ D 세포는 위액 분비를 억제합니다.

 

+ 지질은 위에 가장 오래 잔류하며 위의 작용을 억제합니다.

   알코올은 지질을 같이 섭취해야 위의 작용을 억제하여 흡수를 막아줍니다.

   아스피린은 (위가 산성이므로) HA form이 많아져서 단순 확산을 통한 흡수량이 증가합니다.

+ 헬리코박터파일로리균은 혈관이 많은 점막 하층에 존재하며 위벽을 손상시키고,

   요소 분해를 통한 NH3로 또는 HCO3- 분비를 촉진하여 완충작용을 일으킬 수 있습니다.

+ 반추동물의 위는 장내 공생 미생물의 서식처를 증가시키는 효과를 가집니다.

   혹위, 반추위는 공생 미생물(소화할 수도 있음)의 서식처이며, 겹주름위는 수분을 재흡수합니다.

   주름위는 분해 효소를 가지므로 소화가 가능합니다.

 

소장

소장은 소화를 하는 십이지장, 흡수를 하는 공장, (비타민 B12, 담즙, Fe2+를) 선택적으로 흡수하는 회장으로 구분됩니다.

 

십이지장은 이자관, 담관과 연결되어 있습니다.

세크레틴은 이자로부터 자극받아 HCO3-를 십이지장에 분비하여 위액을 완충시킵니다. (반면 체내 pH는 감소합니다.)

그러면 콜레시스토키닌(CCK)이 분비되는데, 이 CCK는 섭식중추를 자극하여 식욕을 억제시키고, 담낭을 자극하여 담즙을 분비시키고, 이자를 자극하여 소화효소를 분비시키고, 위를 자극하여 소화를 억제시킵니다.

GIP, GLP는 위의 작용을 억제하고 인슐린의 분비를 촉진합니다.

특히 GLP는 글루카곤 유사체로써 글루카곤의 분비를 억제시킵니다. (= 당뇨 치료제)

 

담즙은 양친매성 물질로써 중성 지방을 분해 및 친수성으로 만들어서(미셀화) 리파아제의 접근이 수월해지게 만듭니다.

리파아제는 이자에서 분비되며 중성 지방을 모노글리세리드 + 지방산 2개로 분해합니다.

+ 글루카곤, 에피네프린, 코티솔은 트리글리세리드를 글리세롤과 지방산으로 분해합니다.

 

이자에서는 다음과 같은 소화 효소들이 분비됩니다.

트립시노겐은 엔테로펩티다아제의 작용으로 트립신으로 절편화됩니다. (리신, 아르기닌의 C 말단을 자름)

키모트립시노겐은 트립신의 작용으로 키모트립신으로 절편화됩니다. (페닐알라닌, 티로신, 트립토판의 C 말단을 자름)

pro-C-펩티다아제도 트립신의 작용으로 C-펩티다아제로 절편화됩니다. (단백질의 C 말단을 자름)

+ 공장에서는 N-펩티다아제가 단백질의 N 말단을 자릅니다.

** (당연히) 트립신과 키모트립신은 내부가수분해효소이고, C-펩티다아제와 N-펩티다아제는 외부가수분해효소입니다.

 

Na+/K+/2Cl- pump는 소장에 있습니다. (이자에는 없음) 

기저부에서 능동 수송으로 나갔던 Na+가 세포로 들어오면서 그 에너지로 K+와 Cl-이 유입됩니다.

이후 정단부에서 내강으로 Na+이 나가면서 소장으로 H2O가 분비됩니다. (수분이 과분비될 경우 설사)

 

흡수는 종류와 크기에 따라 그 경로가 다릅니다.

포도당, 갈락토오스는 Na+와 2차 능동수송하고, 과당은 GluT5를 통해 흡수됩니다. (기저부에서는 GluT2로 촉진확산)

단일 아미노산은 Na+와 2차 능동수송하며, 펩티드 사슬은 H+와 2차 능동수송하여 흡수됩니다.

  (기저부에서는 Antiport로 이동합니다. 예를 들어, 아미노산을 내보낼 때 Na+를 들여옵니다.)

지용성 양분(모노글리세리드 + 지방산 2개)은 단순확산으로 흡수되어 활면소포체가 된 후 유미입자가 되고,

  이후 암죽관으로 이동하여 (간을 거치지 않고) 가슴관, 쇄골하정맥을 거쳐 심장으로 이동합니다.

친수성 양분은 간문맥, 간, 간정맥, 하대정맥을 거쳐 심장으로 이동합니다.

 

장 수축은 간질 세포가 스스로 박동원으로써 느린 박동(수축)을 작용하기도 하고,

외부 자극으로 Ca2+ 통로가 열리면서 활동 전위로 전환되어 간극연접을 통해 신호가 전달되어 수축되기도 합니다.

 

대장

대장은 맹장, 결장, 직장으로 이루어져 있으며, 수분을 흡수합니다.

맹장의 길이는 초식 동물이 육식 동물보다 깁니다.

결장에는 대장균이 존재하며 비타민 K 등을 합성합니다.

직장은 평활근이므로 부교감 신경의 작용으로 수축됩니다. (소화 기관은 특이하게 부교감 신경이 수축시킴)