消化のしくみ


(生理学の基礎がわかる事典/石川隆 監修/西東社)より

PART3 消化のしくみ  

<消化器官のはたらき>


消化と吸収とは


消化と吸収の意味

消化…食物を体が吸収できるように分解する過程

消化  1.機械的消化 …食べ物を咀嚼などによって砕いたり、消化液と混ぜたりする。
     2.化学的消化…消化酵素という分解酵素によって食物を化学的最小単位に分解する。

吸収…分解された消化物が消化管の細胞にとりこまれ、血液などに輸送されること。

食べ物が排泄されるまで

消化管…口から肛門まで続く一本の管

口腔→咽喉→食道→胃→十二指腸→空腸→回腸→大腸

消化された食べ物は、空腸と回腸で毛細血管に吸収され、肝臓へと運ばれる。

蠕動運動…食べ物を移送させる胃腸のはたらき

十二指腸・空腸・回腸…まとめて小腸という。

吸収されなかった不消化物は、肛門から糞便として排出される。


口腔・食道での消化


口の中でおこなわれていること

咀嚼…かみ砕くこと。
嚥下…飲み込むこと。

咀嚼→唾液分泌→味蕾で味覚が知覚される。

唾液

大唾液腺  @耳下腺A顎下腺B舌下腺  →分泌  95% (顎下腺70%)
小唾液腺  頬や唇などにある。         →分泌   5%

働き

・食べ物を湿らせ、咀嚼、嚥下しやすくする。
・消化する。

1〜1.5L/日 成人の分泌量

アミラーゼ 唾液中に含まれる消化酵素…デンプンをマルトース(麦芽糖)、デキストリンに分解。   

ご飯をよく噛むと甘味を感じるのは、マルトースのため。

唾液分泌のしくみ

唾液  食べ物が舌にふれると自動的に分泌。条件反射によっても分泌される。
     副交感神経によって調節される。舌に刺激→顔面神経→副交感神経→唾液腺。
     交感神経優位になると→粘り気のある唾液、少量分泌される。

食べ物を飲み込むしくみ

嚥下  三段階にわかれている。

第一相(口腔相)…口腔内に食べ物がある状態  随意運動、条件反射によって嚥下。
第二相(咽頭相)…食べ物が咽頭にふれると嚥下反射が起こる。
            このとき食べ物が気管や鼻に入らないようふたがされる。(軟口蓋・咽頭蓋)
第三相(食道相)…蠕動運動、重力によって食物を胃に運ぶ。

食道の構造とはたらき

食道  成人で約25cmの筋性の管。口腔と胃をつなぐ。消化機能なし。
     上部1/3は横紋筋。下部2/3は平滑筋
     食道の壁は、粘膜、粘膜下相、固有筋相、外膜からなる。
     粘膜は、丈夫な、重層扁平上皮細胞という組織でつくられている。
     「喉元過ぎれば熱さを忘れる」、感覚は鈍い。   


胃での消化


胃の構造

胃  成人で1.5Lの容量の袋。消化の下準備をする。

・胃小窩に胃腺があり胃液を分泌。
・胃底部、胃体部の胃腺より、ペプシノーゲン、胃酸を分泌。

胃酸…pH2 強い酸。 噴門部〜幽門部まで胃は粘液で保護されている。
    機械的刺激、ホルモンにより分泌される。

胃の蠕動運動

胃…縦走筋、輪走筋、斜走筋の三重構造 (平滑筋でできている)

蠕動運動により、食物を粥状にする。→少しずつ幽門部を通り、十二指腸へ。

十二指腸に入る前に、粘液などにより、食物は中性、弱酸性となる。

胃液の成分

胃液  1.ペプシノーゲン、2.粘液、3.リパーゼ、4.胃酸
     一日2〜3L分泌される。

ペプシノーゲン(+塩酸)→ペプシン(消化酵素)

粘液と胃酸のバランスが崩れる→胃壁が消化されてしまう。(胃潰瘍)

ヘリコバクターピロリ菌→粘液を破壊→潰瘍

胃…炭水化物、蛋白質は吸収しない。アルコールだけは吸収。

胃液分泌のしくみ

胃液の分泌…1.頭相、2.胃相、3.腸相

1.脳からの刺激で分泌。胃液の30%。
2.食べ物の機械的刺激による分泌。胃液の60%以上
3.十二指腸への刺激による分泌。


十二指腸での消化


胃につながる腸のはじまりの部分(指12本分の長さ、約25cm)

胃が消化したかゆ状の食べもの→+膵液、胆汁→消化 (吸収はせず)

胃と同様に粘液を分泌→粘膜を保護している。

バンクレオザイミンというホルモン→膵臓、胆嚢を刺激→膵液、胆汁を十二指腸の乳頭から分泌

膵液 一日1.5L  アルカリ性 最も多種類の消化酵素をふくむ。

・タンパク質を分解    トリプシン、キモトリプシン、エラスターゼ、カルボキシペプチターゼ、
・糖質を分解       アミラーゼ
・脂質を分解       リパーゼ
・コレステロールを分解  コレステロールエステラーゼ
・レシチンを分解     ホスホリパーゼ

かゆ状の食べ物を中和  ph6〜7に保つ

胃がん、胃潰瘍、十二指腸潰瘍   ヘリコバクターピロリ菌が主因。


膵臓のはたらき


成人で15cmほどの大きさ  薄黄色 数の子に似ている。

・外分泌腺としての機能  膵液を分泌
・内分泌腺としての機能  ホルモンを分泌 血糖値を調節

膵管を通して十二指腸に膵液を送り、消化を行なう。

分泌量  1.5L/日

膵液の分泌は、胃と同様、三相に分けられる。(頭相、胃相、腸相)

<外分泌腺として>

・膵酵素を分泌→三大栄養素(糖質、タンパク質、脂質)を消化

・膵液に含まれる重炭酸塩→消化物を中和  (消化酵素は、弱アルカリ性でないとはたらかない!)

<内分泌腺として>

インスリン、グルカゴン、ソマトスタチン、などを分泌。

ランゲルハンス島  膵臓組織のなかにある分泌細胞の集まり  20万〜200万個ある

3種類の細胞があり、それぞれ異なったホルモンを分泌

β細胞(B細胞)  インスリンを分泌    ランゲルハンス島の80%
α細胞(A細胞)    グルカゴンを分泌
δ細胞(D細胞)   ソマトスタチンを分泌 

・血糖値の上昇→β細胞を刺激→インスリンの分泌

インスリンは、@ブドウ糖を細胞に送りエネルギー源にする。A脂肪に変え、脂肪細胞に蓄える。Bグリコーゲンに変え、肝臓に蓄える。C骨格筋、脂肪細胞でのタンパク質合成を促進、血糖を下げる。

・血糖値の低下→α細胞を刺激→グルカゴンを分泌

グルカゴン  グリコーゲンをブドウ糖に変え、放出→血糖値を上げ安定させる。

ソマトスタチン α細胞、β細胞に作用→インスリン、グルカゴンの産生、分泌を抑制。

膵液   タンパク質分解酵素   タンパク質をアミノ酸に分解
      アミラーゼ         デンプンをブドウ糖、果糖に分解
      リパーゼ          胆汁とともに、脂肪を脂肪酸、グリセリンに分解


小腸での消化と吸収 


小腸のはたらき


小腸  十二指腸液、小腸液を分泌→消化の最終段階を行なう
     消化された栄養素を吸収

7〜8mある。ヒダ状になっており表面積が広い(200u、テニスコート一面分)
内壁は、長さ1o、500万個の絨毛でおおわれている。→栄養分、水分を効率よく吸収。

絨毛…毛細血管網、一本のリンパ管が通っている。

脂質→リンパ管から静脈へ
その他栄養分→栄養吸収細胞→毛細血管→肝臓へ

吸収のしくみ

最終的な消化は、刷子縁という小腸の表面で行われる。(消化酵素が存在)

小腸には、100兆個以上といわれる腸内細菌が存在。
糖…単糖、タンパク質…アミノ酸まで分解して初めて吸収される。←ヒトも細菌も…。
このため、細菌に栄養分を吸収されないため、消化の最終段階は、細胞膜、細胞質で行なわれる。

刷子縁において分解→即、吸収。(終末消化又は膜消化という)
唾液、胃液、膵液の消化酵素で行なわれる消化(中間消化という)

栄養素ごとの吸収

単糖類、アミノ酸→小腸上皮細胞→血液
脂質→タンパク質と結合、カイロミクロンという水溶性の物質に変化→リンパ管
水溶性ビタミン、水→小腸上皮細胞→血管
脂溶性ビタミン→脂質と同じ経路

脂質 長鎖脂肪酸、短鎖脂肪酸など種類ごとに吸収方法が異なる。

水…9L/日 が、消化管内に入り、85〜90%が、小腸、残りが大腸で吸収される。

分節運動、振子運動、蠕動運動

分節…収縮、弛緩により、消化吸収を促進。
振り子…分節運動を補助。
蠕動…消化物を移送。


大腸のはたらき


大腸のはたらき

成人で約1.5m、盲腸、結腸、直腸に分けられる。

結腸…上行結腸、横行結腸、下降結腸、S字結腸に分けられる。

直腸…20cmほど、肛門につながる。

消化物中の水分を吸収。残った滓を細菌が発酵、分解する。

大腸に消化酵素はなく、ほとんど消化はおこなわない。

消化物は、粘液と混ざり、糞便となる。

便のでき方

小腸末端より1.5L〜2.0Lの液状の消化物→大腸に流入。

上行結腸  水分が吸収され、泥状となる。
横行結腸  粥状となる。
下降結腸  半粥状となる。
S字結腸   半固形となる。
直腸     硬い塊となる。

100〜250g/日  糞便として排出される。(下痢のときは、200ml以上)

便の75%は水分。25%が固形成分。
固形成分…細菌、脂肪、繊維、タンパク質、消化酵素、粘液、剥離細胞、腸内細菌など。

腸内細菌のはたらき

大腸…1000種類、100兆以上の腸内細菌が存在。

善玉菌…糖の未消化物を分解、発酵
      ビフィズス菌、乳酸菌など。→便通をよくする。悪玉菌の繁殖を抑える。免疫力を高める。

悪玉菌…大腸菌、腸球菌、ウェルッシュ菌など。→アミノ酸を分解。有毒ガスを作る。(腐敗
      →ほとんどが血液に溶け込む→有毒成分は、肝臓で解毒される。 

両方のバランス→抗生物質、老化などによって崩れることがある。

排便のメカニズム

一日に1〜2回、総蠕動が起こる。(下降結腸、S字結腸にある糞便が一気に直腸へ…)
      ↓
その刺激が骨盤内神経に伝わり、直腸の蠕動運動が起こる。(排便反射)

内肛門括約筋が緩み、同時に外肛門括約筋が収縮。→(排便可能の場合)、外肛門括約筋の収縮が、解除。→排便。

排便反射を我慢…慢性的な便秘となることがある。
下痢…便が液状かそれに近い状態となること。

下痢の原因…@腸管内運動の異常 A水分が腸管内に多い B細菌、ウィルスによって腸管内の水分が増える。


肝臓のはたらき


肝臓の役割

肝臓…成人で1.5kg〜2.5kg。人体で最大の臓器。小腸で消化された栄養素のほとんどが、肝臓に運ばれ、代謝、解毒、貯蔵が行なわれる。

・70%くらい切除しても元の大きさに戻り、完全に機能が回復する珍しい臓器。(肝再生)
・異常があっても痛みが発しない。(沈黙の臓器)
・肝臓の60%は肝細胞から成る。
・肝鎌状間膜により、右葉と左葉にわけられる。
・下の部分に門脈、肝動脈、胆管が出入り。
・小腸で消化された栄養素のほとんどが門脈を通って肝臓に運ばれ合成、分解、貯蔵、解毒される。
・有用物→貯蔵。不用、有害物→胆汁中に分泌→腸管に送り、排泄。

能1:栄養素を体が利用できるようにする

・栄養分を体が利用できるようにする化学処理工場。
・炭水化物→十二指腸、小腸で消化。分子がひとつの単糖類となる。
・グルコース(単糖類のひとつ)→肝臓から全身へ運ばれ細胞のエネルギーとなる。
・グリコーゲン(単糖類の集合体)の形で肝臓に貯蔵される。→血液中に糖が足りなくなるとグルコースに分解され、血液に運ばれる。
・タンパク質→胃、十二指腸でアミノ酸となり吸収される→肝臓で血漿タンパクなどを生成→全身へ。
・脂肪→肝臓に運ばれ、細胞膜を構成する成分、コレステロールの原料となる。

機能2:解毒作用

解毒…有毒物質を無毒にすること。

ex. ・アミノ酸の代謝→アンモニアが生じる→尿素にする→腎臓を通して排泄。
    ・アルコール(胃で吸収)→(肝細胞が酸化して)アセトアルデヒトにする→更に酢酸にする。

古くなった赤血球の処理…ヘモグロビンの滓をビリルビンという色素として胆汁に捨てる。

胆汁…脂肪、脂溶性ビタミンの消化、吸収に必要な消化液。
    肝臓は、胆汁を合成、分泌。胆管の途中で膵管と合流、十二指腸から分泌される。  

機能3:脂肪・鉄・ビタミンの貯蔵>―倉庫の役割

小腸で吸収された栄養素→血液→門脈→肝臓で処理→心臓に向かう。(解毒したのち)
肝臓は、栄養素を貯蔵する。造血のために必要な鉄、脂溶性ビタミン、血液を貯蔵する。

健康な肝臓は、5%の脂肪を貯蔵。→肥満症、代謝疾患になると肝細胞に脂肪が溜まる。(脂肪肝)

肝臓は、コレステロールを合成する。


炭水化物の代謝


炭水化物の代謝とは

消化は、代謝の一種。栄養素が酵素と反応→化学エネルギーを作り出す。

60兆個の細胞のエネルギー源は、グルコース(ブドウ糖)。

グルコース(ブドウ糖)…炭水化物の糖質が、口腔、胃で消化、小腸で吸収。→門脈→肝臓で代謝されてできる。

炭水化物をグルコースにつくり変えるしくみ

炭水化物…デンプン、乳糖など。

デンプン→(唾液中のアミラーゼにより)デキストリンというかゆ状の物質となる。→(十二指腸のアミラーゼにより)麦芽糖に変わる→(小腸のマルターゼにより)グルコ―スになる。

デンプン以外の糖類→(小腸のスクラーゼ、ラクターゼにより)ガラクトースフルクトース(果糖)になる。
                                        ↑               
                                      (単糖類)
単糖類→肝臓でグルコースに変換される→全身の臓器に運ばれる。

(麦芽糖=マルトース


タンパク質の代謝    


タンパク質の代謝とは

細胞の主成分=タンパク質 (皮膚、筋肉、消化器など)

それゆえ、人は、タンパク質を含む食品を体外から摂らなくてはならない。

摂取したタンパク質を体内で使えるようにするため、胃で消化、小腸で吸収、肝臓で代謝、合成する。

アミノ酸→皮膚、筋肉、酵素、ホルモン、受容体、筋収縮タンパク、免疫サイトカイン、血漿タンパクなどに成る。

タンパク質の合成

タンパク質の消化は、胃ではじまる。

タンパク質→胃(ペプシンによって)ペプトンになる。→十二指腸、小腸へ。そこで膵液(トリプシン)が分泌され、さらに分子量が小さくなる。→小腸(アミノペプチターゼを分泌)→アミノ酸となり吸収される。→血液へ。

アミノ酸は、それぞれの細胞で、タンパク質合成の材料、エネルギーとして利用される。

肝臓…血液中の成分となるアルブミンやさまざまなアミノ酸を作り出す。

肝臓に蓄えられたグルコースが足りない場合、アミノ酸からグルコースがつくられる。(糖新生


脂質の代謝


脂質の代謝とは

脂質は、まず唾液中のリパーゼで分解される。しかし、胃では消化されない。水に溶けないため、消化されやすいように乳化する必要がある。→胆汁が十二指腸で脂質を乳化→膵液中のリパーゼの作用を受けやすくする。(ミセル化)。→小腸で腸リパーゼのはたらきによりグリセロールと脂肪酸に分解→吸収→肝臓で再び脂肪に合成される。肝臓では、主に脂質を代謝→コレステロールを合成。

空腹時、グリコーゲンがなくなると、脂肪を分解→脂肪酸+グリセロールにする。

コレステロールの種類

小腸から吸収された脂肪…そのままでは血管がつまる。→血液に溶けるようにタンパク質と結合。

脂質とタンパク質の結合体=リボタンパク質

LDLコレステロール・・・比重の軽いリボタンパク質(LDL)と結合
HDLコレステロール・・・比重の重いリボたんぱく質(HDL)と結合

LDLコレステロールは、動脈の細胞など末梢組織にコレステロールを置いてくるはたらきがある。
HDLは、逆に作用。コレステロールを除去。

コレステロールは、細胞膜、副腎皮質ホルモンなどの成分になり、体にとって非常に重要。


アルコールの代謝


アルコールの代謝とは

アルコール  胃、小腸から消化されずに吸収される→静脈内の血液に入る→門脈→肝臓

肝臓で分解、解毒される。
肝細胞内にはアルコール脱水素酵素がある。→アルコールを酸化→アセトアルデヒドにする。
更に、アセトアルデヒド脱水素酵素がはたらき、アセトアルデヒドを酢酸にする。
酢酸→二酸化炭素+水に分解→息、汗、尿として排出。

二日酔いのしくみ

アセトアルデヒド・・・有害物質

血中アルコール濃度が高くなり肝臓での分解が追いつかないと、二日酔いなどを引き起こす。

酵素活性には個人差があり、日本人の場合、40%が弱く、非常に弱い人が、4〜5%、半分近くは、弱い。
白人、黒人は、酵素活性が強いといわれている。


肥満とやせ


肥満の基準

一般に体格指数(BMI)25以上を肥満、18.5未満をやせとしている。

肥満…余分なエネルギー→脂肪となる→皮下脂肪、内臓脂肪、脂肪肝として蓄積。

食欲…神経系、内分泌系によって調節される。
血液の血糖値、脂質濃度が低くなると、その情報は、迷走神経を経て視床下部に伝わり、空腹中枢が刺激されて食欲が出る。食物が、胃、十二指腸、小腸に入ると、情報が視床下部に伝わり、満腹中枢の指令によ食欲がなくなる。

皮下脂肪型肥満と内臓脂肪型肥満

内臓脂肪型肥満…腹腔ないの腸間膜周囲などの内臓に脂肪が過剰に蓄積。→門脈を介し、中性脂肪が分解された遊離脂肪酸、グリセロールを肝臓へ送る→肝臓でのインスリンの作用を抑制する。

内臓脂肪が高度に蓄積→アディポサイトカインとよばれる炎症性の生理活性物質の産生が促進される。同時に、抗炎症活性をもつアディポネクチンの産生が減少する。

BMIが同じでも、内臓脂肪型肥満の場合、糖尿病などの動脈硬化性疾患の頻度が高くなる。

・皮下脂肪型肥満…洋梨型。女性に多い。
・内臓脂肪型肥満…リンゴ型。メタボになりやすい。男性に多い。



※ BMI…体重と新潮の関係から算出した肥満度を示す指数。

 BMI=体重(kg)÷身長(m)の二乗

 ex.身長160cm、体重50kgの場合、BMI=50÷(1.6×1.6)=19.5となる。

 BMI25以上      肥満
 18.5以上25未満  標準
 18.5未満       やせ

 となる。 


※ メタボリックシンドロームの基準

ウエスト 男性で85cm以上、女性で90cm以上。かつ以下の項目に2つ以上該当→メタボ

@トリグリセライド(中性脂肪)値が150mg/dl以上HDLコレステロール値が40mg/dl未満
A最大血圧130mg以上、または最小血圧85r以上
B空腹時血糖値が110mg/dl以上