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2015年11月03日

食物の旅―食道、胃|食物の流れから理解する(3)

ナースのための解剖生理の解説書『身体のしくみとはたらき―楽しく学ぶ解剖生理』より
今回は、食物の流れから解剖生理を理解するお話の3回目です。

〈前回の内容〉

栄養素の特徴|食物の流れから理解する(2)

前回は、それぞれの栄養素の特徴について学びました。

今回は、食物が口腔から食道、へと移動する際の消化管のはたらきについて解説します。

 

増田敦子
了徳寺大学医学教育センター教授

 

〈目次〉

 

食物の旅

「腹が減っては戦ができぬ」、とはよくいったもので、腹が減っては勉強も仕事もできません。そもそも私たちは仙人ではありませんから、霞を食べて生きていくこともできません。まあ、冗談はさておき、私たちが生きていくために必要不可欠なエネルギーを生成するためには栄養素と酸素を外部環境から取り込まなければなりません。

栄養素は植物・動物を食物として摂取しています。ヒトを含む生物体の構成成分の糖質、脂質、蛋白質、核酸は非常に多くの原子が結合してできた高分子化合物なので、毛細血管を通ることができません。細胞は生命活動に必要な物質を毛細血管から取り込んでいるので、このままの状態では細胞が取り込むことすらできません。そこで、まず、(1)外部環境から取り込んだ食物を毛細血管に入れる大きさにまで小さく分解し、(2)それを血液の中に入れる必要があります。前者(1)を消化、後者(2)を吸収といい、消化・吸収のはたらきを担当しているのが消化器系です。

図1にあるように、消化器系は消化管と付属器から構成されています。

図1消化器系

消化器系

 

消化管は食物が通る道で、口から肛門まで貫かれており、その長さは約9mあるといわれます。消化管は平滑筋でできており、収縮と弛緩の繰り返しにより食物を口から肛門に向かって移送するとともに、食物と消化液を混ぜ合わせて消化を助けています。付属器は唾液腺、肝臓、胆嚢、膵臓で、消化酵素などを含む消化液を消化管に出します。

それでは、食物が消化管を通過する間に、消化酵素により毛細血管に入れる大きさまで小さく分解され毛細血管から血液の中に入るまでの道のりをたどっていくことにしましょう。

 

COLUMN消化管の運動

消化管の運動には蠕動運動と分節運動があります。たとえば、小腸では収縮する部分が口から肛門に向って移動することで、食物が移送されます。また、小腸のある部分が収縮と弛緩を交互に繰り返すと、食物は前後に動きます。その結果、食物は消化管に沿って移動することにより、食物に消化液が混和され、消化を助けます。このときに音が発生し、身体の外から聞くことができます。お腹がすいてお腹が鳴ることがありますね。これは、お腹がすくと食物のことを想像しますよね。すると、実際に食事をしていなくても、胃はもうすぐ食物がくるぞ! と思って早めに動いてスタンバイしているんです。

看護師患者の下腹部に聴診器を当てて、腸が動いているかを確かめます。そのとき、グルグルと聞こえるので、グル音といったりもします。

よく、虫垂炎術後におならが出ると食事ができる、といいます。手術で消化管が麻酔からきちんと醒めていないと食事をとっても食物が先に進みません。おならが出るということは、消化管が動いて中の空気が出ているわけですから、食事が許可されるのです。必ずしもおならが出るとはかぎりません。でも、蠕動運動の音を聞くことができれば、消化管がちゃんと動いていることがわかります。

 

memo消化器系とは

消化器系は、食物を摂取し、それを腸管から吸収できる程度にまで分解し、吸収して血液中に送るはたらきを担います。吸収されずに残った食物のカスを排泄するのも、消化器系の役割です。

 

口腔から食道

とてもお腹がすいているとき、目の前にあなたの大好物の料理が運ばれてきました。さて、身体はどんな反応を示すでしょうか。

そうです。口の中が唾液腺から分泌される唾液でいっぱいになりますね。この唾液にはアミラーゼという消化酵素が含まれ、この酵素のはたらきで多糖類(デンプン)はマルトース(麦芽糖)とよばれる二糖類にまで分解されます。これが消化の始まりです。

 

memo唾液のはたらき

・食物をやわらかくし、噛み砕きやすくするための水分を与える。

・α-アミラーゼ(プチアリン)によって、デンプンをマルトース(麦芽糖)にまで分解する。

・口腔内の殺菌・抗菌作用にはたらく。

・口腔内の酸性状態を中和させる(pH緩衝作用)

口腔内の乾燥を防ぐための保湿作用や食物など外部からの刺激から口腔粘膜を保護する作用がある。

 

口での消化をはじめとする栄養素の消化過程が図2に示してあります。口では糖質だけが消化を受けることがわかります。

図2栄養素の消化過程

栄養素の消化過程

 

memo消化管の流れ

口腔→咽頭→食道→胃→小腸(十二指腸、空腸、回腸)→大腸(盲腸、虫垂、上行結腸、横行結腸、S状結腸、直腸)→肛門

 

消化とは、食物を血液などの体液に吸収される形にまで細かく分解することをいいます。消化には、咀嚼のように、物理的にこまかく噛み砕いたりする機械的消化と、消化酵素によって分解する化学的消化の2種類があります。

こうした消化に関係する身体の器官を消化器系といいます。

私たちが最初に食物を取り込む口は、この消化管の入り口です。解剖学では口腔とよんでいます。

食物が口腔内に入ると、耳下腺、顎下腺、舌下線の3つの唾液腺から唾液が分泌されます(図3)。

図3口腔

口腔

 

memo耳下腺、舌下腺、顎下腺

唾液腺には図3に描かれている左右3対の大唾液腺(耳下腺、舌下腺、顎下腺)と、口腔内に散在する小唾液腺があります。耳の前方の皮下にある耳下腺が最も大きく、小児が罹患するおたふく風邪は、この耳下腺が炎症で腫脹する疾患です。舌下腺は口腔底の粘膜下に、顎下腺は下顎骨の下にあります。

 

歯によって細かく噛み砕かれた食物は、唾液と混ざってドロドロの状態になり、咽頭(のど)のほうへ送られます。このとき、食物と唾液を混ぜ合わせるのに活躍するのが舌で、甘味や酸味、苦味などの味覚を感じるのも舌のはたらきです。

咽頭は、鼻腔から気管へつながる空気の通り道と、口腔から食道へつながる食物の通り道の交差点で、交通の混乱と停滞が起こらないよう、通路を切り換える信号機のように重要な役割を担っています。

咽頭を抜けると、食道に入ります。食道は、長さ約25cm、直径2cmの管で、気管の裏側を通り、心臓の裏を抜けて胃に通じています。食道はふだん閉じていて、食塊が通るときだけ広がります。そのため呼吸時に空気が胃に流入したり、食塊が胃から逆流しないようになっています。

 

memo食道狭窄部

食道には生理的に狭くなっている部位があります。そのため、とくに異常がなくても、ときに胸のつかえを感じることがあります。

起始部(輪状軟骨部):第6頸椎位

気管分岐部:第4〜5胸椎

終末部(横隔膜貫通部):第10胸椎位

 

食物が食道の入り口にさしかかると、食道の内側にある輪状筋が蠕動運動を始めます。この蠕動運動は頭に近いほうから始まって、その波動が次第に胃のほうへ寄せていくため、食物もその動きに沿って下のほうへと押し下げられていきます。この蠕動運動によって、通常、逆立ちしても食べた物が口に戻ることはありません(図4)。

図4食道での蠕動運動

食道での蠕動運動

 

食物や飲み物が、口腔から咽頭へ送られ食道を下って胃に至るまでの過程を嚥下といいます。

 

memo口+燕=嚥

嚥下は英語でswallowingといい、動詞の「飲み込む」swallow(スワロー)にingをつけて名詞化したものです。「スワロー」というと、野球好きの方なら東京ヤクルトスワローズを思い出すでしょう。この球団はJRの前身である国鉄ととても関係が深く、「スワローズ」の名称は、球団がつくられた当時の国鉄では唯一の特急列車で日本最速だった「つばめ」号に由来するそうです。つまり、swallowにはもう1つ、ツバメという意味があります。ツバメは漢字で書くと「燕」で、これに「口」がつくと「嚥」になります。大昔、中国人は子燕が口を大きく開けて親燕から餌をもらって飲み込む様子をみて、嚥という字をつくったのではないでしょうか。それは英語を話す人も同じだったのでしょうね。

 

図5の咽頭相において、軟口蓋が鼻との通路を塞ぎ、喉頭蓋が気管との通路を塞ぐことで、食塊が胃へ送られます。

図5嚥下

嚥下

 

食塊が咽頭粘膜に触れると、これらの動きが意識されることなく反射的に行われるので、嚥下反射といいます。その中枢は脳幹延髄にあります。このとき、空気の通路が遮断されるので、ほんの一瞬ですが、無呼吸になります。食物が食道を通過するのに要する時間は、液体で約1~6秒、唾液とよく混ぜ合わせられた固形物で約30~60秒です。

 

COLUMN誤嚥性肺炎

嚥下反射の中枢は延髄にあるので、脳卒中脳性麻痺、神経難病などの中枢神経系疾患などで延髄あるいはさらに上位の大脳の病変により、嚥下反射がスムーズにいかなくなります。そのため、食塊が気管へ入ってしまい誤嚥をまねき誤嚥性肺炎を起こしやすくなります。高齢者は加齢により嚥下反射が低下しているので、食事のときだけでなく、口腔内の細菌が唾液と一緒に肺へ流れ込み誤嚥性肺炎を起こしやすくなっています。

2012年の厚生労働省より発表された人口統計によると、因統計で平成22年までは脳血管疾患が第3位でしたが、23年からはそれまで第4位だった肺炎が第3位になりました。この肺炎による死亡者数の約97%が65歳以上の高齢者によるものです。そして、高齢者の肺炎は、誤嚥性肺炎が多いといわれています。

特別養護老人ホームなどの福祉介護施設などで、介護を受ける高齢者にも誤嚥性肺炎の発生が多いので、認知症の高齢者を介護する人たちにとって、気の抜けない病気の1つです。

 

COLUMN消化管は身体の外?

身体をごく単純に描くと、中央を口腔から肛門へ抜ける1本の消化管が貫通している格好になります。ある意味で、消化管は身体の外であり、消化管の壁を通過して物質が内部に入るときに初めて身体の中に入ったといえるのです。

 

胃の位置と構造

食道を通った食物は、次に胃に入ります。胃は食物をさらに細かく砕く役割と同時に、一時的に蓄える貯蔵庫の役目も担います。

胃の位置は胸部と腹部の境である横隔膜の下、やや左寄りあります。右側にはやはり大きな肝臓が位置し、横隔膜の下のスペースはほとんど胃と肝臓が占めています。

胃の形を正面からみると(図6)、大きな縦長の袋が横たわっているような感じで、その容量はゴム袋のように、どれだけの内容物を詰め込んだかで変わりますが、満杯に食物を詰め込んだ場合、1.3~1.4Lほどの食物を収納することできます。

図6胃の構造

胃の構造

 

食道と胃の境目の部分を噴門といい、発達した筋肉によってふだんは閉じられています。そのため正常な状態では、いったん胃に入った食物が食道に逆流することはありません。

 

memo胃腺

胃粘膜には無数のくぼみがあり、その中に胃液を分泌する管状の胃腺があり、3種類の細胞から構成されています。

噴門腺:粘液を分泌

胃底腺

・主細胞:ペプシノゲンを分泌

・壁細胞:塩酸を分泌*

・副細胞:粘液を分泌

幽門腺:アルカリ性の粘液やガストリンを分泌

*壁細胞は小腸でビタミンB12の吸収に必要な内因子も分泌します。胃全摘出術の術後には内因子の欠乏によりビタミンB12の吸収が障害され欠乏症として貧血を生じます。

 

胃のはたらき

胃のはたらきは、食物を胃液とよく混ぜ合わせる「撹拌器」としてよく知られています。これとは別に、胃にはもう1つ大事な役割があります。食道から下りてきた食物を一時ため、その先の十二指腸での消化の進み具合に合わせて送り出す「貯蔵倉庫」の役割です。胃の主なはたらきは、この撹拌と貯蔵の2つです。

食物が胃に入ると、胃の粘膜から胃液が分泌されます。胃液の主な成分は、塩酸、蛋白質を分解する消化酵素のペプシン、粘液で、塩酸はpH1.0~2.5という強酸です。塩酸はペプシノゲンとして分泌された消化酵素を活性化してペプシンにします。強い酸性の胃液が通常、胃壁にダメージを与えることがないのは、粘液が胃の粘膜を保護しているからです。つまり、胃液が消化できるのは蛋白質だけです。

 

memo乳児に必要なレンニン

乳児の場合、乳汁が早く胃を通過してしまうと消化ができません。凝乳酵素レンニンは、カルシウムがあると乳汁中の蛋白質カゼインを不可逆的にパラカゼインに凝固させてしまいます。その後、ペプシンがパラカゼインを消化するのです。このことにより、乳汁は胃にとどまり、すぐに出ていかなくなります。レンニンは成人の胃にはありません。

 

胃液の分泌は、神経とホルモンの2つの要因によってコントロールされています(図7)。

図7胃液の分泌調節

胃液の分泌調節

 

私たちが食物を見たり、においをかいだりして「おいしそうだな」と感じると、それが副交感神経を刺激し、反射的に胃液が分泌されます。また、食物が胃の中に入って内部のpHが上昇すると、これが胃の細胞を刺激し、ガストリンという局所ホルモンが出てきます。これが胃腺を刺激して胃液の分泌を促すのです。

 

memo胃は夜中にもはたらく

一般に夕食をとって5〜6時間もすると、1〜2時間の間隔で胃の空腹期収縮が起こります。これはいわば消化管の清掃作業で、朝、目が覚めたときにこの掃除がすんでいれば、胃はすっきりとして適度な食欲がわきます。夜遅く食事をするなどして、なかなか清掃作業に取りかかれないと、朝起きたとき、いわゆる「胃もたれ」を感じることがあります。

 

胃液が分泌されると、胃は3層からなる筋肉を使って収縮や弛緩を繰り返し、食物と胃液を混ぜ合わせます。このとき、消化酵素によって蛋白質は分解され、消化が始まります。塩酸には、食物を殺菌して腐敗を防止するはたらきもあります。

胃壁では、アルコールと水以外の物質が吸収されることはなく、十分に撹拌された食物は、蠕動運動によって次第に十二指腸へと送られます。その間、脂っこい食物ではやや長くなりますが、だいたい4時間程度です。

 

COLUMN消化性潰瘍ヒスタミン受容体拮抗薬

消化性潰瘍とは、胃腺の壁細胞から分泌される塩酸や、その塩酸により活性化された消化酵素ペプシンによって胃粘膜が消化される状態です。ですから、胃潰瘍を治療するには粘膜を損傷する塩酸の分泌を減らす必要があります。

胃粘膜には物理的刺激などに反応してヒスタミンを分泌する細胞があります。分泌されたヒスタミンは壁細胞のヒスタミン受容体(H2受容体)と結合して塩酸の分泌を促進します。そこで、胃潰瘍の治療の1つとして、ヒスタミンの代わりにこの受容体に結合して塩酸の分泌を抑制する薬物としてヒスタミン受容体(H2受容体)拮抗薬が投与されます。ちなみに、ヒスタミン受容体には胃壁細胞にあるH2受容体とは別に、気管支や血管平滑筋に存在するH1受容体はあります。この場合、ヒスタミンが分泌されると気管支収縮と血管拡張が生じて、いわゆるアレルギー反応を起こします。

そこで、アレルギー疾患の場合に投与される拮抗薬はH1拮抗薬です。この拮抗薬は血液脳関門を通過し鎮静作用もあるので、眠くなるという副作用がありますが、それを逆手にとった睡眠導入薬があります。最近は眠くなりにくい薬物も開発されています)。

 

〈次回〉

食物の旅―小腸、大腸|食物の流れから理解する(4)


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] 『身体のしくみとはたらき』 (編著)増田敦子/2015年3月刊行/ サイオ出版

参考文献

著作権について

この連載

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