解剖 栄養生理学 消化器系の解剖と生理 II 参考書 : 山本ら第 18 章 Mader 第 5 章
この講義で身に付けること 小腸と大腸の解剖と役割について理解する 分泌液に含まれる消化酵素の働きを理解する 分泌液の制御メカニズムについて学ぶ 主な栄養素の消化 吸収メカニズムについて理解する 肝臓 膵臓と胆のうの解剖と役割について理解する 肝疾患の主な種類と症状について学ぶ
先週の話と 今週の話 口腔から食道 胃までの話 今週は小腸と大腸で起きる消化 吸収メカニズム 肝臓や膵臓 胆のうの働き 坂井と橋本. ぜんぶわかる人体解剖図.2011.p65.
臓器の位置関係 坂井と橋本. ぜんぶわかる人体解剖図.2011.p182
小腸は 3 つの部位に分けられる 1. 十二指腸 2. 空腸 ( 腹部の左上部もしくは口側 2/5) 3. 回腸 空腸と回腸は腸間膜で後腹膜と繋がる 日本人の小腸の長さは約 6.5m 大腸との結合部 回盲弁 十二指腸 空腸 回腸 http://www.integris-health.com/ih/layouts/digestive/smallintestine2.jpg
大十二指腸乳頭の構造 肝臓 総肝管 胆嚢管 総胆管 胆嚢 膵臓 オッディの括約筋 膵管 大十二指腸乳頭またはファーター乳頭 十二指腸の一部 http://curezone.com/upload/liver_flush/telman/blog/oddi.jpg
空腸と回腸の解剖
小腸の構造 筋層は内側に輪状筋 外側に縦状筋 漿膜 絨毛 筋層粘膜下層粘膜輪状ヒダ 静脈 動脈 http://media.tiscali.co.uk/images/feeds/hutchinson/ency/0008n029.jpg
乳び腔も存在 小腸の構造 細菌成分の分解酵素を持つパネート細胞が存在する 粘液を分泌 リンパ小説が集まり パイエル板を作る 粘膜には腸絨毛が生えている 腸絨毛は 1 層の微絨毛を持つ小腸上皮細胞と杯細胞で構成されている 坂井と橋本. ぜんぶわかる人体解剖図.2011.p189.
小腸の役割 食物に含まれる栄養素や水分を吸収 吸収の効率を上げる様々なしくみ 長さ : 消化管全体が約 8m 小腸だけで約 6m 輪状ヒダ : 粘膜の面積を広げる 腸絨毛や微絨毛 陰窩 : さらに面積を広げる 輪状ヒダや絨毛による面積の増加は無 かった場合の 600 倍以上 約 3300cm 2 から約 2,000,000cm 2 (~200m 2 ) へ
小腸では様々な分泌液が合流する 膵液 胆汁 腸液
小腸では様々な分泌液が合流する 膵液 弱アルカリ性 ( 炭酸水素イオン ) 1) び粥を中和 2) 消化酵素の活動環境を整える消化酵素 胆汁 腸液
膵液の分解酵素は三大栄養素 全てに対応 分解酵素の分類名称 役割 タンパク質 分解酵素 トリプシン キモトリプシン カルボキシペプチダーゼ - タンパク質をポリペプチドへ - タンパク質をアミノ酸へ 脂肪分解酵素 リパーゼ - 中性脂肪を脂肪酸 とグリセリンへ 糖質分解酵素 アミラーゼ マルターゼ ラクターゼ - デンプンを二糖類に - 麦芽糖をブドウ糖に - 乳糖をブドウ糖とガラクトースに
各民族における小腸ラクターセ を発現する成人の割合 哺乳動物は離乳を促進するため成人 成獣はラクターセ を欠くが 牧畜の永い歴史のある白人は例外 Kagawa, Y. et al. Single nucleotide polymorphisms of thrifty genes for energy metabolism: evolutionary origins and prospects for intervention to prevent obesityrelated diseases Biochem Biophys Res Commun. 295(2), 2002, 207-22
小腸では様々な分泌液が合流する 膵液 弱アルカリ性 ( 炭酸水素イオン ) 1) び粥を中和 2) 消化酵素の活動環境を整える消化酵素 胆汁 腸液 腸線 十二指腸線弱アルカリ性の粘液消化酵素なし *
小腸では様々な分泌液が合流する 膵液 弱アルカリ性 ( 炭酸水素イオン ) 1) び粥を中和 2) 消化酵素の活動環境を整える消化酵素 胆汁 肝臓で生産胆のうで貯蔵 濃縮胆汁酸と色素 腸液 腸線 十二指腸線弱アルカリ性の粘液消化酵素なし *
胆汁の役割 ビリルビンは壊れた赤血球内のヘムの鉄以外の成分 鉄は造血に再利用 グロビンは肝臓でアミノ酸として再利用 アルブミンと結合して肝臓へ ( 間接ビリルビン ) 肝臓でアルブミンが外れて ( 遊離型ビリルビン ) 胆汁 胆汁酸の役割 液体に含まれているリパーゼの酵素作用を受けやすくさせる 脂肪酸とグリセリンを微粒子化 ( ミセル化 ) させ吸収を促進させる
膵液 分泌のきっかけは? 味覚刺激 ( 反射性分泌 ) ホルモン ( 化学分泌 ) 腸液 セクレチン ( 消化酵素の少なく HCO 3 イオンの多い膵液 ) コレシストキニン パンクレオザイミン ( 消化酵素の多い膵液 ) 主に局所反応 ( 腸粘膜の刺激に反応 ) 反射性と化学分泌もきっかけ 胆汁 ホルモン (CCK) がオッディ括約筋を弛緩
胃と十二指腸付近における分泌制御 K 細胞 GIP I 細胞 CCK 胆汁 膵液 D 細胞 ソマトスタチン ph 低下 プロスタグランジン 壁細胞 S 細胞 セクレチン G 細胞 ガストリン HCl ペプシン 消化 ペプシノーゲン 主細胞 ほかにも多くの消化管ホルモンが関わっている ( 香川と野澤参照 )
栄養素は主に小腸で吸収される 糖質 単糖 筋肉 タンパク質 脂質 アミノ酸 脂肪酸グリセリン 肝臓 糖質とタンパク質は肝門脈 ( 血管 ) を通じて運搬脂質はリンパ腺を通じて運搬ビタミンと電解質 水も 95% が小腸で吸収ミネラルは Fe. Ca, Zn は空腸で その他は回腸で吸収
人工甘味料の使用 サッカリン スクラロース 甘味の増強 低カロリー 天然甘味料の摂取を制限 脂質 ( コレステロール ) の吸収阻害 食物繊維 ( 特に水溶性 ) キトサン 有効性が認められていない物 注意が必要 ダイエットと吸収 http://www.underconsideration.com/brandnew/archives/coke_2.jpg http://www.webstaurantstore.com/splenda-sugar-substitute-1-gram-packet-2000-cs/splenda-sugar-substitute-1-gram-packet-2000-cs.jpg
人工甘味料で耐糖能機能が低下? 腸内微生物は体内の生理学的経路や肥満 糖尿病の発症とも関係 (Suez et al. Nature, 2014) マウスを使った研究で 11 週目に耐糖能機能障害を発生させた 人工甘味料 ( サッカリン アスパルテーム スクラロース ) は吸収されない 腸内微生物の機能変化に関与 381 人を対象 : 人工甘味料の摂取とメタボの症状 ( 体重増加 WHR HbA1c GTT 等 ) との間に正の相関
小腸の運動 大きく 3 つに分けることが出来る 1) 分節運動 - 腸管がいくつかの分節に分かれることで食物を混ぜ合わせることが出来る 2) 蠕動運動 - 口側が収縮すると肛門側が弛緩することで食物が大腸のほうに輸送されていく 3) 振子運動 - 縦走筋が収縮 弛緩することで混ぜ合わせや輸送が行われる ( ヒトではこの運動は弱い )
複数の小腸運動の調節システムが存在 1) 内在神経 - アウエルバッハ筋層間神経叢と副次的な神経叢であるマイスナー ( マイスネル ) 粘膜下神経叢が輪状筋と縦走筋の自動性を調節 - カハール間質細胞 ( カハール介在細胞 )( アウエルバッハ神経叢の神経に接する c-kit 蛋白質を持つ ) が消化管運動のペースメーカーとして機能を持つ 2) 腸外からの外来自律神経系 - 副交感神経が運動と緊張を強める - 交感神経が弱める 3) 消化管ホルモン ( ガストリン セクレチン CCK 等 )
大腸の部位 盲腸 結腸 直腸 盲腸にはリンパ小節を多く含む虫垂 結腸は上行 横行 下行 ( じょうこう おうこう かこう ) とS 状に分けられる坂井と橋本. ぜんぶわかる人体解剖図.2011.p191.
小腸と大腸の構造の違い 腸絨毛や輪状ヒダは存在しない 小腸より多くの杯 ( さかずき ) 細胞 腸線にはパネート細胞を含まない 結腸独特の形状 結腸膨起 ( けっちょうぼうき ) くびれとふくらみ 結腸ひも 3 本の縦に走るすじ 腹膜垂 ( ふくまくすい ) 結腸ひもに沿って存在する脂肪が入っている腹膜の袋
大腸の役割 粥状 の食物 水分の吸収 腸内細菌 1) 有機物の産生 2) 腐敗物質の産生 便 1) 食物のカス 2) 分泌物 3) 細菌 細胞
排便の メカニズム 直腸膨大部に便が溜まる 膨張 ( 進展受容体 ) 排便中枢 ( 脊髄 ) 便意 ( 大脳皮質 ) 肛門の開閉をコントロールしている筋肉 内肛門括約筋 ( 不随意筋 ) と外肛門括約筋 ( 随意筋 ) 排便を一定時間コントロール 坂井と橋本. ぜんぶわかる人体解剖図.2011.p191.
下痢と便秘 大腸で水分吸収機能が働かないと下痢になる 病原体の感染 : 病原体の排出を促そうと蠕動運動が促進 水分の吸収が行われず下痢になる 飢餓などの栄養不良から感染し下痢を引き起こす 栄養不良の悪循環 神経系の下痢 : 神経系が腸壁を刺激することによる下痢 大量の水分喪失 脱水 & 電解質バランス喪失 体重 2% の水分ロス : 渇きと食欲減退 体重 10% の水分ロス : 腎不全 循環不全 体重 20% の水分ロス : 死亡
発展途上国の 5 歳未満の子供では 栄養不良に伴う下痢の発症が深刻 その他 急性呼吸器感染 栄養不良に伴う死亡率 下痢 出生前からの栄養不良 HIV はしか マラリア WHO Environmental Burden of Disease Series, No. 12. 2005
下痢と便秘 食べ物が腸に長時間留まると水分が吸収され排泄が困難になる 日本内科学会の定義 :3 日以上排便がない状態 または毎日排便があっても残便感がある状態 便秘予防に有効なもの 水分 食物繊維 適度な運動 脂肪など
確立 ほぼ確立した生活習慣病関連発がん因子 要因がんの部位 ( 国際評価 )* がんの部位 ( 日本人 ) 喫煙 飲酒 口腔 咽頭 食道 胃 大腸 喉頭 肺 膵臓 肝臓 腎臓 尿路 膀胱 子宮頚部 骨髄性白血病他 乳房 口腔 咽頭 食道 大腸 喉頭 肝臓 膵臓 乳房 運動不足結腸 乳房 ( 閉経後 ) 子宮体部大腸 肥満 野菜 果物不足 塩分 塩蔵食高頻摂取 食道腺 大腸 乳房 ( 閉経後 ) 子宮体部 腎臓 膵臓 胆嚢 野菜 : 口腔 咽頭 喉頭 食道 胃 果物 : 口腔 咽頭 喉頭 食道 胃 肺 胃 食道 胃 肺 膵臓 子宮頚部 肝臓 ( 大腸 乳房 ) 食道 大腸 肝臓 乳房 ( 閉経後 ) 大腸 肝臓 ( 子宮内膜 ) 野菜 : 食道 ( 胃 ) 果物 : 食道 ( 胃 肺 ) 胃 * 喫煙 飲酒 :IARC monograph on the evaluation of carcinogenic risks to humans その他 :World cancer research fund/american Institute of Cancer Research. Food, Nutrition, Physical Activity, and the Prevention of Cancer 厚生労働科学研究費 : 第三次対がん総合戦略研究事業 生活習慣改善によるがん予防法の開発と評価 研究班
罹患率 (10 万対 ) 大腸癌罹患率の人種差 ( 年齢調整 ) 1988 ー 1992 年 70 60 男性 女性 50 40 30 20 10 0 日本人ハワイ日系人中国人タイ人米国白人米国黒人 人種 香川靖雄, 消化管疾患の人種差と食習慣, 総合臨床, 54(9), 2005.9 p.2363-8
大腸がんの頻度 国立がんセンター中央病院で 1990 年 ~1995 年の間に切除された 1,409 例の大腸がんの発生部位と頻度 http://www.naitouiin.jp/img/data_daityozu.jpg
大腸がんと食物繊維 国立がんセンターによる研究 (Int J Cancer. 2006) 摂取量が極端に少ない人では大腸がんを発症する可能性がある http://epi.ncc.go.jp/images/uploads/jphc_outcome036_img002.gif
日本人の食物繊維摂取量 平成 23 年国民健康 栄養調査結果 全体 :13.7g/ 日 (20 歳以上 :14.1g/ 日 ) 成人男性 :13.9g/ 日 (20 歳以上 :14.4g/ 日 ) 成人女性 :13.5g/ 日 (20 歳以上 :13.9g/ 日 ) 2010 年度摂取基準 成人男性 :19g/ 日 成人女性 :17g/ 日 まずは食物繊維をしっかり摂取することが重要
付属性実質性器官 消化管の働きを助ける器官 1) 肝臓 2) 胆嚢 3) 膵臓 http://images.medicinenet.com/images/pancreas_07.jpg
最大 1kg 右葉と左葉 下面に肝門 肝動脈 ( 酸素を供給する動脈 : 栄養血管 ) 門脈 ( 吸収した栄養素を含んだ血液を集める静脈 : 機能血管 ) リンパ管 肝管 ( 胆汁を分泌する管 ) 神経 上面に肝静脈 下大静脈へ 胆管 肝臓の解剖 胆嚢 右葉 幽門 十二指腸 食道 総肝管 総胆管 膵臓 左葉 小腸 胃 http://www.alternativehealth.co.nz/liver/liver03.jpg
マクロファージの一種有害物質の処理 肝臓の解剖 腺房 クッパー細胞 肝細胞 洞様毛細血管 中心静脈 細胞間胆細管 洞様毛細血管管腔 ディッセ腔 クッパー細胞 小葉間動脈 小葉間静脈 小葉間胆管 脂肪取り込み能力が高い Vit. A 貯蔵 繊維化に関与 肝星細胞 ( 伊東細胞 ) 樹状細胞 免疫細胞 http://www.nature.com/nri/journal/v6/n3/images/nri1784-f1.jpg
1. 物質代謝 糖質の貯蔵と合成 肝臓の役割 タンパク質の合成 ( アルブミン プロトロンビン等 ) と分解 ( 尿素の生産 ) タンパク質からの糖や脂肪の合成 脂肪の合成と分解 ミネラルの貯蔵など 2. 解毒 ( 薬の成分やアルコールの分解 ) 3. 胆汁の生産と分泌 4. 循環血液量の調節
リポ蛋白の動態 小腸 脂肪酸などが細胞利用に放出される リポ蛋白リパーゼ 2 IDL キロミクロン 余分なコレステロールは胆汁へ VLDL HDL 1 肝臓コレステロールを合成 運用 7 コレステロールを肝臓に放出 3 LDL HDL コレステロールを放出 コレステロール回収 6 5 余分なコレステロールは細胞外に放出 4 細胞 代謝に使用
肝疾患 繊維化によって血液が肝臓に入りにくくなる 門静脈の血液が他の静脈へ 静脈瘤 脾静脈に流れると脾臓の腫大 ( 脾腫 ) が起きる 肝臓で解毒できていない血液が肝臓を迂回して大静脈へ流れようとすることで肝性脳症が起こる 肝硬変で黄疸や腹水 クモ状血管腫などの症状も起きる 黄疸 : ビリルビンの代謝障害 ( 肝前 肝 肝後性がある 肝前はビリルビンの処理が間に合わない 肝後は胆汁の排出経路が塞がるもの ) 血中 GOT や GPT が肝臓の状態をよく反映する
肝疾患 肝炎 ( 急性 劇症 慢性 ) ウィルス性 (A~E 型が存在 A 型 B 型 C 型 [ ワクチン無し ] が有名 A E 型は水系感染 B 型は親子間 輸血での感染が起きる ) 脂肪肝 ( 脂肪が過剰に蓄積した状態 ) アルコールの過剰摂取により肝臓の分解能力が追いつかない状態 非アルコール性脂肪性肝疾患 (Non-Alcoholic Fatty Liver Disease: NAFLD) と非アルコール性脂肪肝炎 (Non-Alcoholic Steatohepatitis; NASH) 異所性脂肪の蓄積 禁酒 生活習慣の改善が必要
肝硬変 ( 肝機能の低下 ) 肝細胞の死滅 減少し繊維化 肝機能を持たない結節ができる肝炎 脂肪肝 肝硬変肝硬変が進行すると非可逆的 http://www.geocities.jp/nagoyarakusoukai/runners/200201photo1.jpg
胆嚢 胆嚢の解剖 胆嚢管 総肝管 総胆管 肝臓下部に付着 肝臓で生産された胆汁を貯蔵 濃縮 肝臓 肝管 総肝管 胆嚢管 胆嚢 胆嚢 胆嚢管 総胆管 十二指腸 コレシストキニンが放出に作用 http://3.bp.blogspot.com/_6vudcylxsio/szio7ckouni/aaaaaaaab_8/9sdm-bthzbc/s320/gallbladder_diagram.jpg
膵臓の解剖 http://www.nagoya-1st.jrc.or.jp/cancer/img/sui-gan.jpg