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2015年08月16日

肝臓の仕組み|食べる(4)

解剖生理が苦手なナースのための解説書『解剖生理をおもしろく学ぶ』より
今回は、消化器系についてのお話の4回目です。

〈前回の内容〉

食道・胃・小腸・胆嚢・膵臓の仕組み|食べる(3)

解剖生理学の面白さを知るため、身体を冒険中のナスカ。食道・胃・小腸胆嚢・膵臓の仕組みについて知りました。

今回は、肝臓の仕組みの世界を探検することに……。

 

さて、いよいよ関所に向かう頃ね

関所なんてあるんですか

関所というのは、モノのたとえ。肝臓のことよ

肝臓がどうして、関所とよばれるんだろう

それはね、小腸で栄養分を吸収したすべての血液は、一度、肝臓へ集められるから。肝臓は、血液の流れをチェックして、その中に危険なものは含まれていないか、流れる量は適切かなどを見ながら、コントロールしているの

なるほど、だから関所なんだ

 

小腸から門脈、肝臓へ(図1

小腸で栄養素を吸収した血液は、門脈とよばれる特殊な血管(静脈)を通り、肝臓に向かいます。門脈は、胃、腸、膵臓、胆嚢、脾臓とつながっていて、中を流れるのは栄養素が豊富な静脈血です。

図1肝臓の構造

肝臓の構造

 

焼き鳥屋さんでレバーを食べたことがる人はわかると思いますが、人間の肝臓もあれと同じ、赤褐色をしています。何しろ、毎分1.5Lの血液が肝臓に流れ込み、肝臓が含む血液の量は全体の10~14%にもなります。血液が豊富なのは、肝臓の大きな特徴です。

肝臓には、肝動脈から血液が流れ込みますが、その量は肝臓全体に流れ込む血液のわずか5分の1に過ぎません。肝臓を満たしているのは、ほとんどが小腸から流れ込む静脈血です。

血液をたっぷり含んだ肝臓は人体の臓器のなかで最も重く、成人で1,400gほど。肝鎌状間膜(かんかまじょうかんまく)を境に、右葉と左葉に分かれた構造をしています。

肝臓はとても我慢強い臓器で、少々の障害を受けても症状が現れません。別名「沈黙の臓器」ともよばれ、その70%近くを切り取っても再生できるほど、再生能力の高い臓器でもあります。

半面、障害が80%程度に及ぶと機能不全になるともいわれています。我慢強いだけに、症状が出た頃にはすでに手遅れ、ということもしばしばです。

 

肝小葉(図2

ねえ、ちょっとこの顕微鏡を覗いてみて

小さな六角柱の模様がたくさん見えます

それは肝小葉というの

肝小葉?

肝臓組織の最小単位よ

 

肝臓の組織を顕微鏡で覗くと、肝細胞がたくさん集まって六角形のかたまり(ブロック)をつくっているのが見えます。これは肝小葉とよばれ、肝臓の組織の単位になります。

図2肝小葉

肝小葉

 

肝小葉を立体的にとらえると、肝細胞が1層に並んだ板状の壁(肝細胞索)が放射状に集まったような形をしています。この壁と壁の隙間に迷路のように走っているのが洞様毛細血管(類洞)。類洞の内面にはクッパー星細胞とよばれる大食細胞が常在していて、血液の中に異物が侵入してくると、それを貪食してくれます。

また、肝小葉内の肝細胞索と類洞の間にはディッセ腔という隙間があり、この隙間を介して類洞と肝細胞との間で物質交換が行われています。

ちなみに、肝小葉を構成する肝細胞は約50万個です。

 

肝小葉における体液の流れは大きく2つあります。1つは血液によるもので、血液は小葉間動脈と小葉間静脈を通って、肝小葉の周辺部から中心に向かって流れ、肝細胞と酸素や栄養素、老廃物などの交換をします

もう1つの流れは?

それは胆汁によるもの。肝細胞で作られた胆汁は中心部から周辺部へ、つまり血液とは逆の方向へ流れます

血液と胆汁の流れる方向は逆なのか……。で、中心から周辺へ流れた胆汁は、その後どこへ向かうのですか

肝細胞の隙間(毛細胆管)を運ばれ、グリソン鞘内の小葉間胆管に入ります

 

肝臓がもつさまざまな機能

日本語には、いちばん大事で中心になることを「肝心かなめ」という古くから伝わる言葉があります。この言葉が示すとおり、肝臓は身体の中で大変重要な働きを担っている臓器です。

肝臓がもつおもな機能を、以下に示しました(図3)。

図3肝臓の機能

肝臓の機能

 

栄養素の作り替え

肝臓は、植物性の貯蔵糖質であるデンプンを動物性の貯蔵糖質であるグリコーゲンに作り替えたり、他の生物のタンパク質や脂質を人間に必要なタンパク質や脂質に作り替えています。

血糖調節

肝臓で貯蔵されたグリコーゲンはその後、必要に応じて血液中に送り出されます。血液中のグルコースが不足すると(血糖値が低下すると)、肝臓は貯蔵しておいたグリコーゲンを再びグルコースに変えて血液中に送り出します。

胆汁の生成

肝臓は、身体の中で最も大きい腺組織でもあります。胃から胃液が分泌されるように、肝臓の細胞からは胆汁が分泌されます。

解毒作用

肝臓は血液中に紛れ込んできた有害物質を分解して、無毒化しています。腸から吸収され肝臓に運ばれたアルコールは、肝臓内でアセトアルデヒドから酢酸へと分解され、最終的には二酸化炭素と水になって体外に排出されます。

また、アミノ酸を分解する過程では、有害物質のアンモニアがつくられますが、アンモニアは肝臓に運ばれて尿素となり、尿中に排出されます。

血液凝固因子の生成

肝臓は、プロトロンビンやフィブリノゲンなど、血液凝固に重要な役割を果たす物質の大部分を生成しています。

 

 

肝臓は、ずいぶんとたくさんの機能をもっていますね

そうなの。身体を化学工場といいましたが、その工場の中心部分を担っているのが肝臓。食物に含まれる糖質、脂質、タンパク質を、身体に合うよう作り替えているのも、実は肝臓なの

それは、すごい

肝臓の解毒作用は、薬にも発揮されます。たとえ薬でも、身体にとっては毒物ですからね。薬の飲み過ぎやお酒の飲み過ぎは肝臓を壊すモト。我慢強い臓器だからこそ、注意して休ませてあげないとね

 

血糖値をコントロールする肝臓の働き

肝臓は、貯蔵や解毒などさまざまな機能を担っています。ここでは、その貯蔵機能が果たす役割に注目してみましょう。

正常な血糖値は血液1dLあたり、100mg。肝臓は、この範囲内になるよう、血液内の糖(グルコース)濃度を調節し、余分なグルコースはグリコーゲンとよばれる多糖類にして、貯蔵します。そして、血糖値が低下したときには、蓄えておいたグリコーゲンを再び分子の小さなグルコースにして、血液の中へと放出しています。

食事の直後に血糖値を測ると一瞬血糖値は高くなりますが、しばらくすると正常な範囲に落ち着きます。血糖値が高くなっても、せいぜい1dLあたり120mg程度。疾患でもないかぎり、それ以上は高くなりません。

反対に、食間や夜間には血糖値は下がりますが、それでもせいぜい、1dLあたり70~80mgまでです。夜間、食事をしなくても血糖値がそれほど下がらないのは、肝臓が日中蓄えておいたグリコーゲンをグルコースに分解し、血液中に放出してくれているからです。

肝機能が成熟していない乳幼児や肝臓が発達していない小動物は、この血糖値をコントロールする機能が弱いため、「少し食べては寝る」を繰り返す必要があります。

 

 

夜、お腹が空くこともなく、安心して眠っていられるのは肝臓のおかげだったんだ

ちなみに、余分なグルコースは筋肉細胞にもグリコーゲンとなって蓄えられます。ただし、こちらはどんなにお腹が空いても、血液中に放出されません

どうしてですか

肝臓の細胞には、分解されたグルコースを細胞外へ出すグルコース-6-ホスファターゼという酵素がありません。それに、筋肉のグリコーゲンはあくまでも、からだを動かして食物を取るためのもの。血糖維持に使われてしまったら、いざというときに動けなくて困るでしょう?

 

肝臓をつくる胆汁の成分(図4

胆汁には、ビリルビンという黄褐色の色素が含まれています。このビリルビン、実は古くなって壊された赤血球の残骸です。

図4ビリルビンの生成と排泄

ビリルビンの生成と排泄

 

骨髄で生まれ、血液内に入った赤血球の寿命は、約120日といわれています。赤血球は、自分より直径の小さい毛細血管の中を通るとき、中央のへこんだ部分から「く」の字に折れ曲がります。しかし、老化して寿命が近づくと、こうした変形する能力が低下し、酸素をうまく運ぶことができません。

老化した赤血球は肝臓や脾臓の網目構造の中を通過できず、マクロファージ(大食細胞)によって貪食され、破壊されます。壊れた赤血球からはヘモグロビンが放出され、ヘムという色素とグロビンというタンパク質に分かれます。

グロビンはその後アミノ酸に分解され、タンパク質合成に再利用されます。一方、ヘムは鉄と分離し、ビリルビンという物質に変化します。このとき分離した鉄は、赤血球の生成のために再利用されます。

この時点でのビリルビンは水に溶けない、すなわち不溶性(間接型ビリルビン)ですが、血漿中のタンパク質と結合して肝臓に運ばれると、水溶性(直接型ビリルビン)に変化します。

水溶性となったビリルビンは胆汁に混じって腸内に分泌され、腸内細菌の作用でウロビリノゲンという物質に変化し、大部分は便と一緒に排出されます。

便に混じらなかったウロビリノゲンは、小腸から栄養素と一緒に吸収され、門脈を通って肝臓に戻り(胆汁の腸肝循環といいます)、その一部は腎臓で尿中に排泄され、体外へ排出されます。

したがって、肝機能が弱まったり、胆汁が流れ込む胆管が詰まると、いわゆる下水があふれたような状態になります。こうなると、胆汁が血液のほうに流れ込んでビリルビンが血液の中に溜まり、いわゆる黄疸(おうだん)という症状が出ます。

 

ところで、こんなにたくさんの仕事をこなしている肝臓は、いったいどれくらいの酵素をもっていると思う?

きっと、膨大な数ですよね

なんと、その数2,000種類! GOTとか、GPTって聞いたことないかな?

あっ! それ、うちのお父さんが気にしてました

多分、どこかで肝機能の検査を受けたのね

それと肝機能が、どう関係するんですか

GOT、GPTというのは肝臓にある酵素の名前。最近では、AST、ALTともよばれています

 

肝機能検査と酵素の関係

代謝や解毒など、肝臓の化学作用には酵素が欠かせません。最もポピュラーでなじみのある酵素は、GOT(グルタミン酸オキザロ酢酸トランスアミナーゼ)とGPT(グルタミン酸ピルビン酸トランスアミナーゼ)でしょう。このほかには、ALP(アルカリホスファターゼ)やγ‐GTP(ガンマ‐グルタミン・トランスペプチターゼ)とよばれるものもあります。

肝臓に障害があると、壊れた細胞から血液中に酵素が大量に流れ出てくるため、血中にある酵素の数を調べると肝機能の善し悪しがわかります。

GPTは他の臓器よりも肝臓に多く存在している酵素ですが、GOTは肝臓のほか、心筋や腎臓、骨格筋にも含まれています。したがって、心筋梗塞や筋ジストロフィーなどの場合にも、血液中のGOTの値が上昇します。

GOTやGPTはアミノ基転移酵素といって、不要なアミノ酸からアミノ基を移動させて必要なアミノ酸に作り替える働きがあります。最近呼び方が変わり、GOTはAST(アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ)、GPTはALT(アラニンアミノトランスフェラーゼ)とよばれるようになりました。

GOT、GPTはアミノ基が移動する前の名前を基準にした呼び方で、AST、ALTは、アミノ基が移動した後の名前を基準にした呼び方です。知っておくと、検査データを読む際に役に立ちます。

 

脂質の行方

さて、グルコースやアミノ酸は小腸で吸収され、門脈を通って肝臓へ送られる、とお話しました。では、もう1つの栄養素、脂質はどこへ向かうのでしょうか。

実は、脂質の通り道はちょっと変わっています。吸収された後、まっすぐ肝臓へ向かうのではなく、リンパ管を経て静脈に合流し、いったん心臓に戻ってから全身に運ばれるのです(図5)。

図5脂質の行方

脂質の行方

(武田英二監:栄養学。新クイックマスター、p.50、医学芸術社、2007より改変)

 

脂質だけ、どうしてこんな迂回ルートを通らなければならないのでしょう? 理由はけっこう単純です。脂質はそのままだと分子が大きすぎて、毛細血管に入れないのです。

グリセロールと脂肪酸の一部は小腸の粘膜に吸収され、そのまま門脈を通って肝臓に入ることもありますが、大部分は小腸で中性脂肪に再合成され、リンパ管へと入っていきます。そのため、同じタイミングで口に入っても、脂質が血液内を流通するタイミングは、糖質やアミノ酸に比べると遅くなります。

 

〈次回〉

大腸・肛門の仕組み|食べる(5)


本記事は株式会社サイオ出版の提供により掲載しています。

[出典]『解剖生理をおもしろく学ぶ』(編著)増田敦子/2015年1月刊行

解剖生理をおもしろく学ぶ

引用・参考文献 

著作権について

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  • 2.感染症による喀血を疑い、N95マスクを装着し、個室にAさんを移動させた。
  • 3.消化管からの出血を疑い、血圧、脈拍を確認し、バイタルサインが安定していることを確認した。
  • 4.消化官からの出血を疑い、処置室に移動させ、診察まで安静に過ごせるように対応した。
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