7. 소화기계 (The Digestive System) (p101-121)

A Day in the life

 

* 장중첩(intussusception) - 한 부분의 장이 앞쪽의 장안으로 말려 들어가는 현상, 임상증상 : 구토, 통증

* 산통 (colic) - 복부 통증을 지칭하는 일반적인 용어 

 

소화기계의 구조 (Digestive System Structures)

입 혹은 구강(oral cavity)은 소화관이 시작되는 부위. 구강은 입술, 이빨, 혀, 경구개와 연구개, 타액선(salivary gland) 등 포함.

 

* 이빨(teeth)

: 뼈에 튼튼하게 박혀 있는데, 상악골(maxilla)에는 윗니, 하악골(mandible)에는 아랫니가 박혀 있음.

- 치관(crown) : 잇몸(gingiva) 위로 나온 부분. 몸에서 가장 단단한 물질인 에나멜질(enamel)로 덮여 있음. 에나멜층 아래에 있는 상아질(dentin)은 치관과 치근의 대부분을 이루고 있음. 

- 치근(root) : 잇몸 아래에 있는 부위. 턱뼈에 이빨을 고정시키는 역할. 대부분 2개 이상의 치근. 신경, 동맥, 정맥은 각 이빨의 치근 끝부분을 통과하여 치수강(pulp cavity)까지 분포. 

 

- 유치(deciduous teeth) : 처음 나온 한 벌의 이빨들. 동물이 나이가 듦에 따라 유치는 더 큰 영구치에 의하여 대체됨. 

 

- 앞니(절치, incisors) : 가장 앞에 있는 이빨이며, 먹이를 무는 데 사용

- 송곳니(견치, canines) : 가장 긴 이빨로 먹이를 찢는 데 사용

- 작은 어금니(소구치, premolars), 큰 어금치(대구치, molars) : 먹이를 으깨고 분쇄하는 데 사용. 개와 고양이에서 위턱의 네 번째 작은 어금니(P4)와 아랫턱의 첫번 째 어금니(M1)를 열육성 이빨(carnassial teeth)이라고 하며, 찢거나 자르는 기능. 열육성 이빨의 윗니의 균열은 농양을 생기게 할 수 있으며, 개에서 이러한 질환 시 눈 및에 종창(swelling)이 나타남. 종종 농양(abscess)이 터져서 안에 있던 고름이 밖으로 나오게 되는데, 이러한 이빨은 발치와 함께 항생제 투여로 치료. 

 

* 타액(saliva)

: 4곳의 타액선(귀밑샘 paritid gland, 아래턱샘 mandibular gland, 혀밑샘 sublingual gland, 광대샘 zygomatic gland)에서 만들어짐. 타액선은 소화에 관여하는 외분비선으로, 안쪽 벽이 상피세포로 이루어진 관(duct)을 통하여 소화관에 분비물을 보냄. 

 

* 혀(tongue)

: 골격근로 이루어져 있으며, 사료 섭취를 도와주고 입 안에서 사료를 부드럽게 움직이게 하여 씹는 것을 도와준다. 사료덩이(bolus)는 목구멍 뒤쪽으로 이동되어 삼켜짐. 사키는 동안 후두덮개epiglottis는 후두의 입구를 막아 사료가 인두를 거쳐서 식도로 들어가게 함.

 

* 식도(esophagus)

: 식도의 벽은 4개의 층으로, 관 안쪽에서부터 상피세포층으로 둘러싸인 점막(mucosa), 그 아래에 결합조직인 점막하층(submucosa), 2개의 층으로 된 평활근층(smooth muscle layer), 바깥층은 결합조직인 장막(serosa)로 덮여 있음. 사료는 연동운동peristalsis에 의하여 식도를 통과하게 됨. 안쪽에 있는 근육층은 윤상근circular muscle이라 하며, 식도의 원주 방향으로 배열되어 있음. 윤상근이 수축하여 사료덩이를 위쪽으로 밀어냄. 바깥쪽의 근육증은 종주근longitudinal muscle이라고 하며 식도의 길이 방향으로 배열되어 있음. 종주근이 수축하면서 식도의 길이가 짧아짐. 

 

* 위 stomach

: 위 안으로 들어가는 입구에는 괄약근(조임근 sphincter)이 있어서 사료덩이가 통과하는 것을 조절. 괄약근은 윤상근이며, 사료가 식도에서 위 안으로 이동할 준비가 될 때까지 닫혀 있어서 강한 산성인 위 내용물이 식도로 역류하는 것을 방지하는 역할. 

위는 5개 부위(분문부 cardia, 위체부 body와 위저부 fundus, 유문동 antrum, 유문 pylorus)로 나뉘어짐.

 

* 간 liver

간은 위 바로 앞에 위치. 간은 담즙(bile)이라는 분비물을 생산하는데 담즙은 담낭(gallbladder)에 저장됨. 간과 담낭은 총담관(common bile duct)을 통하여 소장으로 분비. 

 

* 소장 small intestine - 샘창자.(십이지장, duodenum), 빈창자(공장, jejunum), 돌창자(회장, ileum) 

: 영양물질의 소화와 흡수의 대부분이 소장에서 일어남. 

* 대장 large intestine - 막창자(맹장, cecum), 잘록창자(결장, colon), 곧창자(직장, rectum)

: 소장과 결장이 연결되는 부위에 막힌 주머니가 결장으로부터 돌출되어 존재하는데, 이를 맹장이라고 함. 대장은 소장에 비애 매우 짧음. 직장에 있던 내용물은 항문(anus)을 통하여 몸 밖으로 나가게 됨. 항문은 배변(defecation)을 조절하는 괄약근을 가지고 있음. 이 괄약근은 2개의 고리모양의 근육층이 있는데, 안쪽에 있는 관약근(안쪽항문조임근, internal anal sphincter)은 자율신경계에 의하여 지배되고 있으며, 바깥에 있는 괄약근(가쪽항문조임근, external anal sphincter)은 수의적 지배(voluntary contron)를 받고 있음. 

 

* 복강(abdomianal cabity) by 복막(peritoneum), 장간막(mesentery), 그물막(omentum)

: 복강 안에 있는 많은 결합조직들은 복강장기들을 지지하고 보호하는 데 도움을 줌. 복강 전체는 복막으로 둘러싸여 있고, 복강은 매끄럽고 결합조직이 기초가 되는 얇은 상피막. 장간막은 복막의 연장이며, 혈관과 신경을 소장으로 분포하게 해 줌. 그물막 역시 혈관을 지니고 있으며 대부분의 복강 장기를 둘러싸고 있고, 복강 안에서 감염(infection)과 염증(inflammation)이 확산되는 것을 최소화하는 데 도움을 줌.

 

단위동물의 소화(Monogastric Digestion)

* 입 - 타액

: 타액은 아밀라아제(amylase)라는 효소를 가지고 있는데, 이 효소는 녹말(starch)을 소화시켜서 좀 더 단순한 당인 말토오스(maltose)로 전환시킴. 

 

* 위 - 수축운동과 위액(gastric juice) 분비 

: 벽세포(parietal cell)는 염산(hydrochlotic acid, HCl)을 분비하는 세포. 벽세포는 위 안으로 수소이온(hydrogen ion)을 능동수송하기 위하여 많은 에너지를 필요로 하고, 이러한 에너지를 공급하기 위하여 많은 수의 미토콘드리아를 갖고 있음. 위산은 단백질과 결합조직을 분해하는 데 도움을 주며, 낮은 pH는 사료에 포함되어 있는 박테리아를 죽임. 

염산은 위 내벽에 있는 주세포(chief cell)에서 분비된 펩시노겐(pepsinogen)이라고 불리는 효소를 활성화시켜 펩신(pepsin)으로 전환시킨다. 펩신은 단백질을 효소적으로 분해하여 폴리펩티드를 생산하며, 더 많은 펩시노겐을 활성화시킴. 

위 내강은 위산과 단백질분해효소로 인하여 가혹한 환경을 갖게 됨. 따라서 위 내벽에 있는 다른 종류의 세포들은 점액(mucus)을 분비하여 위벽 상피세포에 막을 형성하여 보호함. 상피세포는 밀착연접(tight junction)을 가지고 있어 위 내용물이 세포 사이의 틈을 관통하지 못하도록 방어함.

위에서 생성된 폴리펩티드는 위를 자극시켜서 가스트린(gastrin)이라는 호르몬을 혈류로 분비시킴. 혈액이 다시 위로 되돌아가게 되면 가스트린은 더 많은 위산을 분비. 

부분적으로 소화되었지만 위에서 흡수되지 않고 남은 사료를 미즙(chyme)이라고 하며, 미즙은 유문괄약근을 통하여 위에서 십이지장으로 들어감. 

 

* 십이지장 - 간과 췌장에서 많은 종류의 소화효소 분비, 십이지장 점막에서 호르몬 분비  

: 중탄산나트륨(NaHCO3)은 췌장에서 생성되며, 십이지장으로 들어온 위 내용물에 있는 위산을 중화. 

췌장(이자, pancreas)은 단백질 소화에 필수적인 몇 가지의 소화효소를 분비하는데, 췌장에서 불활성형인 트립시노겐(trypsinogen)으로 분비되고, 트립시노겐은 십이지장에 들어온 후 십이지장 상피세포막에 있는 엔테로키나아제(enterokinase)에 의하여 활성형인 트립신(trypsin)으로 전환. 트립신은 단백질을 소화시킬 뿐만 아니라 트립신, 키모트립신(chymotrypsin), 카르복시펩티드분해효소(carbocypeptidase) 등을 활성화시킴. 

체장은 아밀라아제(amylase)를 분비하여 녹말과 글리코겐을 소화시켜서 더 작은 당으로 분해.

췌장은 리파아제(lipase)를 분비하여 중성지방(triglyceride)을 2개의 지방산과 1개의 모노글리세라이드(monoglyceride, 1개의 지방산을 가지고 있는 글리세롤)로 분해. 

췌장은 또한 뉴클라아제를 분비하여 핵산, RNA, DNA를 소화시킴. 

 

간(liver)은 담즙을 생성함. 담즙은 지방을 유화(emulsification)시키는 작용을 하는데, 이러한 작업은 커다란 지방 덩어리를 쪼개서 작은 지방 입자로 만들어져 표면적으로 훨씬 넓어지므로 리파아제에 의해 소화하기가 더 쉬워짐. 

담즙은 담즙산(bile acid), 콜레스테롤, 빌리루빈(bilirubin), 물을 함유.

 

십지이장 점막에서 소화를 조절하는 3종류의 호르몬이 분비되는데, 산성인 위 내용물이 십이지장에 들어오면 세크레틴(secretin)이 생성되고, 세크레틴은 췌장을 자극하여 중탄산나트륨의 생성을 증가시키고, 간에 작용하여 담즙 생성을 증가시킴. 

지방과 단백질이 십이지장에 들어오면 콜레시스토키닌(cholecystokinin, CCK)이 분비되고, CCK는 췌장을 자극하여 소화효소의 분비를 증가시키고, 담낭을 수축시켜서 담즙을 분비시킴. 

위장억제펩타이드(gastric inhibitory peptide, GIP)도 분비되어 위 활동을 감소시킴. 

 

* 소장(small intentine)

소장의 내막은 융모(villi)들로 이루어져 있고, 이러한 융모와 미세융모는 소장 내벽의 표면적을 크게 증가시킴. 융모는 단층원주상피(simple columnar epithelium)로 덮여 있으며, 각각의 융모 안에는 혈관의 공급이 풍부하여 영양물질의 흡수를 도움. 

모노글리세라이드와 지방산은 상피세포 안으로 흡수된 다음 무과립세포질세망(SER)에서 중성지방으로 재합성된 이후 지방은 모세혈관이 아닌 림프관인 유미관(lacteal)을 통하여 흡수 -> 가슴관(thoracic duct) -> 왼상완머리정맥 부근에서 대정맥으로 합류. 

 

* 간(liver) - 간문맥순환

융모를 지난 혈액은 세정맥(venule)과 정맥을 거쳐서 간으로 들어감. 흡수된 영양물질의 대부분은 전신순환으로 들어가기 전에 대부분 간에서 처리. 장에서 간으로 혈액을 운반하는 혈관은 간문맥순환(heparic portal circulation)을 이룸. 

① 담즙염을 생성하여 지방소화에 도움. 

② 혈당을 일정하게 유지 - 과량의 포도당이 혈액에 존재하면 간은 포도당을 흡수하여 글리코겐으로 전환하여 저장하는 한편, 혈당이 떨어지면 글리코겐을 다시 포도당으로 분해하여 혈류로 보냄. 

③ 단백질과 지질대사에 관여 - 혈류에서 발견되는 단백질 중 알부민, 혈액응고인자, 지질단백질(lipoprotein)과 같은 많은 단백질이 간에서 만들어짐. 또한, 아미노산이 분해되는 과정에서 생성된 암모니아는 간에서 요소로 전환되어 신장을 통해 배설. 또한, 간은 혈장지질을 합성하거나 분해하여 콜레스테롤, 중성지방, 인지질의 농도를 조절할 수 있음. 

④ 간은 또한 특정한 비타민과 철을 저장하여 그 수치가 감소되었을 때를 대비한 비축고로써 작용

⑤ 해독 - 독소(toxin)와 약물을 분해하는 데 도움을 주는 많은 효소들을 가지고 있음. 

 

* 대장(large intestin) - 변에서 물을 흡수

대부분 수화가 안 되는 식물 섬유(plant fiber)로 이우러져 있는 잔여물이 대장으로 들어가고, 이러한 식물 섬유는 대장에 존재하는 박테리아에게 영양물로 제공. 대장의 주된 기능은 변에서 물을 흡수하는 것이며, 이러한 물의 흡수는 변이 결장에서 12~24시간 머무를 때 일어남. 변이 직장을 채우면 항문에 있는 신장수용체(stretch recetptor)가 흥분하여 내측항문괄약근(안쪽항문조임근)을 이완시켜 동물에게 배변욕구를 일으킴. 수의적 지배에 의하여 외축항문괄약근(가측항문조임근)이 이완되고, 결장과 직장이 수축하여 변을 밖으로 밀어냄. 

 

동물별 다양성(Species Variation) 

말의 앞니는 일렬로 잘 정렬이 되어 있어서 풀을 뜯을 때 잘 뜯기도록 함. 소는 위턱에 앞니가 없고, 아래쪽 앞니는 풀을 이빨받침(dental pad)이라 불리는 구개부의 특정 부위를 향하여 힘을 가함. 

 

말은 단위동물이고, 아주 잘 발단된 대장을 가지고 있음. 말의 대장은 나주 긴 맹장에서부터 시작하고, 맹장은 결장에 연결되는 데 결장은 4개의 부위(우배쪽결장, 좌배쪽결장, 우등쪽결장, 좌등쪽결장) 로 나누어짐. 말은 개와 비교하였을 때 맹장과 결장이 장관에서 차지하는 비율이 훨씬 큼. 식물 섬유는 맹장과 결장(주로)에서 박테리아에 의해 발효(fermentation)되어 소화됨. <- 공생(symbiosis)

 

반추동물(ruminants) - 소, 양, 염소 등

일반적으로 반추동물은 4개의 위를 가지고 있다고 하지만, 발생학적으로 반푸동물의 위는 모두 발생과정에서 배(embryo)의 같은 부위에서 유래하므로 하나의 위에 있는 4개의 부위라고 볼 수 있음. 

제1위(혹위, rumen)는 커다란 발효조로써 소의 왼쪽 복강의 대부분을 차지. 제1위의 내벽은 유두(papilla)라고 불리는 손가락 모양의 돌기로 덮여 있으 영양물질을 흡수하는 표면적을 증가시킴. 제1위는 1개의 커다란 주머니(낭)으로 되어 있지 않고, 등쪽 주머니(dorsal sac)과 배쪽 주머니(ventral sac)로 나누어져 있음. 제1위는 규칙적으로 유기적으로 수축하여 위 내용물을 휘어져 줌. 건강한 동물은 정상적으로 분당 2~3회 수축. 내용물은 액상층과 가스층으로 분리되어 존재. 제1위에는 엄청난 박테리아와 원충(protozoa)이 존재하여 식물 섬유를 서화시키는 기능. 이러한 미생물들은 발효의 부산물로 가스를 생성하고, 생성된 가스는 제1위의 등쪽 주머니에 쌓이게 되고 주기적인 트림에 의하여 배출. 제1위 내에 있는 미생물의 거대한 증식의 결과 이것들 중 많은 부분이 제4위로 흘러들어가게 되며, 박테리아와 원충은 그곳에서 소화되어 소에게 영양물질 공급원이 됨.  

제2위(벌집위, reticulum)는 혹위와 같이 발효를 담당하며, 내벽이 벌집모양을 벌집모양을 하고 있어서 제1위와 구분. 제2위의 위치와 내벽의 형태로 인하여 무거운 물체를 섭취하면 제2위에 들어가기 되고 그곳에서 머물게 되는 창상성 질환(hardware disease)이 발생. 어린 송아지는 제1위와 제2위가 거의 발달되지 않음. 송아지가 젖을 빨 때 제2위의 특정한 부위가 수축하여 고랑을 형성하여 식도의 길이를 연장하는 역할을 함. 이 식도고랑(esophageal groove)은 우유가 제1위를 우회하여 제4위로 바로 들어가도록 함. 

제3위(겹주름위, omasum)는 길고 가는 주름으로 된 내벽이 있으며, 이러한 주름들은 표면적을 크게 증가시켜서 물, 전해질, 영양물질의 흡수를 쉽게 함. 

제4위(주름위, abomasum)는 종종 진위(true stomach)라고 불리는데, 이는 기능적으로 단위동물의 위와 동일하기 때문. 제4위는 단위동물의 위처럼 산과 효소를 분비하고, 식물 섬유를 제외한 모든 물질의 소화가 시작. 

 

반추동물은 입으로 섭취된 먹이를 짧은 시간 동안 씹은 후에 바로 삼키고, 이후에 반추(rumination)를 하게 되는데, 반추를 하는 동안 제1위와 제2위의 수축을 통해 섭취한 내용물의 일부가 식도를 거쳐서 입 안으로 들어가도록 하며, 이를 토출(regurgitation)이라고 함. 이를 반추(cud chewing)라고 함. 

 

임상분야(Clinical Practice)

구토(vomiting)는 뇌에 있는 구토중추(vomiting center)에서 신호가 나오면, 구토중추는 위와 복강에 있는 많은 수용체(receptor)로부터 자극을 받아들임. 또한 혈액으로부터 질소혈증 혹은 특정한 약물을 찾아내는 수용체들도 존재하는데, 이것들 역식 구토를 영향을 유발할 수 있다. 전정계(vestibular system)라고 불리는 평형중추도 역시 구토중추에 영향을 줌. 설사(diarrhea)는 변이 장관을 너무 빠르게 이동할 때 일어나며, 결과적으로 변은 많은 양의 수분을 포함하게 됨.

급격한 구토와 설사와 관련된 가장 큰 위험은 물과 전해질의 손실로, 탈수(dehydration)는 종종 심한 구토와 설사를 하는 동물을 사망에 이르게 하기도 함. 

구토의 경우 환축은 몇 시간(가끔 8~12시간 정도)의 금식(NPO, nil per os)을 추천. 만일 구토가 일어나지 않는다면 환축용 연식(무자극식사, bland diet)을 공급. 삶은 닭, 쌀밥 등의 환축용 연식은 지방이 적고 섬유질이 많음. 섬유질은 대장에서 물의 흡수를 도와주고 결장에서 변의 이동을 늦추어 줌. 이러한 치료법에도 반응하지 않는 동물은 탈수에 대한 치료를 받야야 함. 

개에서 변비(constipation)의 흔한 원인 중 하나는 뼈를 먹는 것인데, 뼈의 작은 조각이 결장으로 들어가서 쌓이게 되고, 이로 인하여 변이 매우 딱딱하게 굳어짐. 딱딱한 변을 제거하기 위하여 종종 직장 안으로 수액을 넣어 변을 부드럽게 하는 관장(enema)을 하거나 손으로 제거하기도 하며 심지어는 수술을 하기도 함. 

말은 복부에 통증이 있을 때 산통 증상을 보임. 설사를 동반하는 장의 경렬(spasm), 장에서의 과다한 가스 발생, 심각한 변비 등이 원인이 될 수 있음. 직장 검사(rectal examination)를 통하여 복부 내에서 질환을 느낄 수 있음. 진통제와 설사제(laxative)가 불특정한 산통에서 종종 이용됨. 

고창증(bloat) - 소는 주기적으로 트림을 하여 제1위에 있는 가스를 제거해야 하는데, 어떠한 이유로 가스가 배철되지 ㅇ낳아 제1위가 크게 확장되는 것을 말함. 고창증에는 유리가스고창증(free gas bloat)과 포말성고창증(frothy bloat)이 있는데, 포말성고창증에서는 마치 비눗방울과 같은 많은 양의 작은 거품들 속에 가스가 갇혀있게 되고, 이 거품들이 트림을 방해하여 가스가 배출되는 것을 막음. 유리가스고창증에서는 가스가 등쪽 주머니에 축적되어 커다란 주머니를 만듦. 유리가스고창증은 제1위가 정상적인 기능을 하지 못할 때에도 일어남. 미주신경은 제1위의 정상적인 수축운동을 지배하는데, 미주신경이 흉강을 통화하여 제1위에 도달하게 되는데, 폐렴이 있는 동물은 이 신경이 손상을 받을 수 있음. 또 다른 주된 원인으로는 저칼슘혈증 혹은 유열처럼 혈액 내 칼슘농도가 정상보다 낮은 경우임. 칼슘은 제1벽을 이루고 있는 평활근을 포함하여 모든 근육이 기능을 하는 데 결정적인 역할을 하는데, 낮은 혈중 칼슘정도는 제1위의 벽의 장력을 감소시켜 고창증을 야기. 뚫개(투관침, trocar)는 복벽을 뚫고 제1위에 구멍을 내는 도구로, 크고 날카로운 탐침자로 금속관이 둘러싸고 있음. 

간세포는 많은 효소들을 가지고 있는데, 질병 상태에서는 혈류로 빠져나가는 이러한 효소들의 양이 증가함. 예로 알라닌 전이효소(alanine transferase, ALT)와 알칼리인산분해효소(alkaline phosphatase, alkphos)가 있는데, 알라닌 전이효소는 간세포 안에서만 발견되는 효소이며, 이 효소의 혈중농도가 증가되었다는 것은 최근에 간 손상을 입었거나 현재 간 손상이 진행되고 있음을 의미. 알칼리인산분해효소는 간뿐만 아니라 골세포에서도 발견되며, 담관의 내벽을 이루는 세포들은 알칼리인산분해효소를 많이 가지고 있어서, 담관의 폐쇄는 이 효소이 혈중 수치를 올리는 가장 주된 원인임. 

 

 

* 고창증 bloat

* 공생 symbiosis

* 구역질 retching

* 단위동물 monogastrics

* 반추 rumination

* 산통 colic

* 연동운동 peristalsis 

* 유치 deciduous teeth 

* 육식동물 carnivore

* 장중첩 intussusception 

* 초식동물 herbivore

* 트림 eructate

* 페노바르비탈 phenobarbital 

* 지질혈증(lipemia)