간, 담도 및 췌장의 구조와 기능

1. 간의 구조

인체에서 가장 큰 샘인 간은 체중의 약 2.5% 정도를 차지한다. 간은 복부의 오른쪽 윗부분에 위치하여, 횡격막 바로 아래애 놓여있다. 간의 윗부분은 폐에 맞닿아 잇고 아랫부분은 위와 장의 지붕을 이룬다. 

간은 횡격막과 복벽에 간을 고정시키는 역할을 하는 갓낫인대(falciform ligament)에 의해 오른엽과 왼엽으로 구분된다. 이 두 엽은 차례로 뒤, 앞, 내측, 외측 구역의 상후 부분으로 나누어진다. 간의 아래면에는 대략 H자 모양의 작은 두엽, 즉 윗부분의 고리엽(caudate lobe)과 아래의 네모엽(quadrate lobe)을 이루고 있으며, 이 두 엽의 경계가 되는 부분을 간문(porta hepatis)이라 부른다. 

간의 기능 단위는 주세포인 간세포(hepatocyte)로 이루어진 간소엽(liver lobule)이다. 간소엽의 간세포들은 중심 정맥 주위에 마차바퀴 같이 배열되어 있다. 

다면체인 간세포의 한 면은 간의 모세혈관인 동모양혈과(sinusoid)에 접해있고 다른 한 면은 담세관(bile canalculi)에 접해 있다. 문맥혈과 동맥혈은 동모양혈관으로 들어가서 간소엽을 통과한다. 간소엽에서 간세포와 혈관 사이에서 물질 교환이 이루어진 후에 중심정맥, 간정맥, 하대정맥으로 진행한다. 림프관은 노폐물을 배출한다. 담즙은 간세포에서 생성되어 담세관으로 배출되며 담관을 지나 담낭으로 이동한다. 내피세포와 쿠퍼세포(Kupffer cell)는 동모양혈관벽을 형성한다. 쿠퍼세포는 단핵성대식체계(망상내피계)의 중요한 부분으로 대식작용을 한다. 쿠퍼세포는 문맥에서 간으로 들어오는 혈액 속의 세균과 그 밖의 다른 탈락세포를 제거하는 여과기 작용을 한다. 

출처: 대한이식학회

 

2. 간 기능

1) 담즙 생산

간은 정상적으로 하루에 600-1200ml의 담즙을 생산하고 분비한다. 담즙은 투명하고 연한 황금색을 띤 액체이나 담낭에서 농축되어 황갈색으로 변화한다. 담즙의 기본적인 구성 성분은 수분, 담즙산염(bile salt), 빌리루빈, 콜레스테롤, 지방산, 레시틴, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 염소, 중탄산염 이온 등이다. 담즙산염은 간에서 하루에 약 0.5g 정도씩 생산되며 지방을 유화시키는 작용을 한다. 이러한 담즙산염의 전구체는 콜레스테롤이며 이는 식이를 통하여 공급되거나 지방대사 작용을 통하여 간에서 합성된다. 

 

2) 탄수화물 대사

탄수화물 대사는 간의 중요한 기능이다. 포도당(glucose), 과당(fructose)과 갈락토스(galactose)는 위장관에서 흡수되고 문맥계를 통하여 간으로 운반되어 간에서 당원(glycogen)으로 합성되고 저장된다. (glycogenesis, 당원형성). 당원은 탄수화물 섭취가 감소될 때 혈당치를 유지하기 위해 포도당으로 분해된다(glycogenolysis, 당원분해). 또한 아미노산을 포도당으로 전환하여(glyconeogenesis, 당질신생) 혈당치를 유지한다. 

 

3) 지방대사

간은 지방을 글리세롤(glycerol)과 지방산(fatty acid)으로 분해하고 지방산의 산화작용을 통해 에너지를 방출시키고, 지단백질(lipoprotein)을 형성한다. 또한 간은 콜레스테롤과 인지질(phospholipid)을 합성하고 단백질과 탄수화물로부터 지방을 합성한다. 

 

4) 단백질 대사

간에서 탈아미노 작용과 함께 아미노기(amino groups-NH3)를 제거하고 탈아미노 작용에 의해 생성된 암모니아(NH3)는 간에서 요소로 전환되어 신장과 장을 통해서 배설된다. 그리고 간은 알부민(albumin), 프로트롬빈(prothrombin), 피브리노겐(fibrinogen)과 응고인자 V, VI, VII, IX, X과 같은 혈장단백질을 합성한다. 비타민K도 간에서 합성되는데 이는 여러 종류의 응고단백질을 합성하는데 필요하다. 간은 중요한 해독작용을 하고 호르몬이나 약물들 및 다른 화학물질들을 생전환한다. 

 

5) 스테로이드 대사

간은 스테로이드를 불활성화시키고 신장에서 배설되도록 수용성 산물로 변화시킨다. 부신피질호르몬인 당류코르티코이드(glucocorticoid)는 간에서 이화 된다. 간부전증 환자는 간에서 당류 코르티코이드의 동화와 이화작용이 이루어지지 않아 소변의 corticosteroid와 17-ketosteroid치가 모두 감소한다. 

에스트로겐과 프로게스테론은 간에서 대사 되고 담즙으로 배설된다. 테스토스테론은 간에서 합성되고 소변으로 배설된다.

간에서 알도스테론(aldosterone)의 이화작용이 일어나는 과정에서 간 기능에 장애가 오면 혈액과 소변 내 알도스테론 수치가 상승한다. 알도스테론의 과잉 생산과 불활성화는 체내에 수분 축적을 일으킨다. 또한 간은 췌장의 섬세포, 뇌하수체, 갑상샘 분비에 직접적으로 관계한다. 

 

6) 순환기능

간으로 오는 혈액의 약 1/3은 간동맥을 통하고, 2/3는 문맥을 통해서 운반된다. 간은 문맥으로부터 동모양혈관으로 1분에 1000ml 이상의 혈액을 받아들이고 간동맥으로부터는 1분에 350ml 이상의 혈액을 받아들일 수 있으며, 심박출량의 1/4 이상의 혈액이 간으로 모이게 된다. 간동맥은 산소가 풍부한 혈액을 심장에서 간으로 공급한다. 문맥은 상장간막 정맥(superior mesenteric vein)과 하장간막 정맥(inferior mesenteric vein)과 비정맥(splenic vein)이 합류하며 이들 정맥은 췌장, 비장, 위, 장, 담낭으로부터 혈액을 받는다. 문맥은 소화기관으로부터 영양분, 대사물질, 독소 등을 운반하여 간에서 해독시키거나 동화한다. 혈액은 중심정맥에서 간정맥을 통해 하대정맥을 거쳐 우심방으로 들어간다. 그러므로 우심방으로 들어가는 혈류에 장애가 생기면 위와 장의 순환 혈관에 울혈이 발생한다. 

 

3. 담도의 구조

담낭은 간의 오른엽 바로 아래에 위치한 작은 가지모양의 주머니이다. 길이는 약 7-10cm, 폭은 2.5-3cm 정도이고, 한 번에 약 20-60ml 정도의 담즙을 보유하며, 최대 보유량은 10-150ml이고 12시간 동안에 약 450ml의 담즙을 배출한다. 담낭의 혈관은 우측 간동맥에서 분지 하는 담낭동맥과 담낭정맥으로 이루어진다. 담낭의 신경분포는 복강총과 미주신경, 우측 횡격막 신경으로 이루어진다. 

담낭은 담즙을 농축하여 저장하고 있다가 담낭관(cystic duct)으로 배출하여 총담관(common bile duct)을 통과하여 십이지장으로 흐르게 한다. 

출처: 국가암정보센터

4. 담도의 기능

담도계의 기능은 담즙이 간에서 장으로 배설되는 통로르 ㄹ제공하고 담즙의 흐름을 조절하는 데 있다. 담즙은 간의 좌우 간관에서 담낭으로 이동한다. 담낭에서 농축된 담즙은 담관을 통하여 방출되어 총담관으로 흐른다. 장내에 지방이 있을 때 총담관이 십이지장에 개구하는 부위에 있는 oddi조임근이 열려서 담즙이 장으로 흘러가게 한다. 지방이 없으면 조임근은 닫혀지고 담즙은 담낭에 저장된다. 

담낭은 간에서 분비된 담즙을 저장하고 농축하는 기능을 가지고 있다. 담낭에서는 수분, 염화나트륨과 대부분의 전해질을 담낭벽을 통해 재흡수함으로써 간에서 분비되는 담즙을 농축(5-10배) 시킨다. 담낭은 지방 음식이 작은 창자로 들어와서 클레시스토키닌(CCK)의 분비를 자극할 때까지 담즙을 저장한다. 콜레시스토키닌은 담낭의 수축을 자극하는데 이 과정은 oddi 조임근을 이완시켜 담즙을 십이지장으로 흘러들어 가게 하여 음식물과 섞이게 한다. 세크레틴(secretin)은 간에서 담즙을 배설하도록 자극하고, 콜레시스토키닌의 작용을 증가시킨다. 가스트린(gastrin)은 담즙의 흐름을 자극하여 담도압을 감소시킨다. 글루카곤(glucagon)도 담낭을 수축시키고 oddi조임근을 이완시켜 담즙을 증가시킨다. 

담낭의 수축은 신경에 의해서도 영향을 받는다. 음식을 먹으면 그 자극이 담낭과 oddi조임근에 분포하고 있는 미주신경을 통하여 담낭을 수축하는 한편 oddi조임근은 이완되어 담즙이 십이지장으로 배출된다. Atropine 혹은 propantheline과 같은 미주신경차단제는 담낭의 긴장력을 감소시키고 oddi조임근의 경련을 줄인다. Epinephrine은 acetylcholine, pilocarpine과 같은 부교감신경효능제와 마찬가지로 담낭의 수축을 일으키고 oddi조임근을 자극한다. Morphine은 조임근의 경련을 증가시키며 nitrate는 담낭과 oddi조임근을 이완시킬 뿐만 아니라, 담낭의 긴장력을 감소시킨다. 

 

5. 췌장의 구조

췌장은 간 다음으로 큰 소화샘으로 위의 후방에 위치하고 있는 회백색의 장기이다. 췌장은 췌관을 통해 많은 소화효소를 분비하는 외분비샘인 동시에 인슐린과 글루카곤을 분비하는 내분비샘이다. 

췌장 머리는 십이지장의 만곡부에 놓여 있고 췌장 꼬리는 좌측에 있는 비장에 닿는다. 췌관(duct of Wirsung)은 췌장 꼬리에서 시작하여 머리를 향하여 수평으로 주행하며, 많은 체관과 연결되며 결국 총담관과 합쳐져 십이지장에 위치하는 담췌장관 팽대(ampulla of Vater)로 연결된다. 십이지장의 담췌관 팽대와 oddi조임근은 십이지장으로 들어가는 담즙과 췌장액의 방출을 조절한다. 

췌장의 동맥혈은 비장동맥 및 상장간막동맥 가지(superior mesenteric arteries)에 의해 공급되며, 비장정맥, 상장간막정맥으로 진행하는 문맥으로 들어간다. 

췌장액 분비조절은 호르몬 조절과 신경조절로 이루어진다. 부교감신경은 췌장의 내분비 및 외분비 기능을 지배하고 교감신경은 샘세포를 지배하여 효소의 분비를 자극한다. pH 4.0 이하에서 세크레틴의 자극으로  효소 함량은 적으나 알칼리성인 췌장액의 분비가 항진된다. 그리고 여러 가지 소화산물이 십이지장 점막에 접촉하면 췌장액이 분비되는데 이는 십이지장에서 pancreozymin이 분비되어 췌장의 샘세포를 자극하기 때문이다. 신경조절은 허위로 급식(sham feeding)을 시키거나 위를 확장시키면 췌장액분비가 항진된다. 이는 미주신경을 자극하면 주로 효소 함량이 증가하고 췌장액은 약간 증가하거나 혹은 변화가 없다. 

출처: 국가암정보센터

 

6. 췌장의 외분비 기능

췌장은 정상적으로 하루에 1200-1300ml의 췌장액을 생산한다. 췌장액은 투명한 알칼리성의 용액으로, 탄수화물, 지방 그리고 단백질을 소화시키는 소화효소를 포함하고 있다. 소화 효소들은 췌장샘의 작은 샘포(acini)에서 분비된다. 췌장의 아밀라제(amylase)는 탄수화물을 덱스트린(dextrins)과 말토스(maltose)로 분해한다. 라파아제(lipase)는 지방을 글리세롤과 지방산으로 가수분해한다. 

트립신(trypsin)은 chymotrypsin과 carboxypolypeptidase를 포함하는 효소집단 중 하나로서 단백질을 분해한다. 트립신은 장내에서 활성화되며 다른 단백질 분해효소들을 활성화시킨다. 췌장은 췌장 조직이 자가소화(autodigestion)되는 것을 막기 위해 특별한 트립신 억제제(special trypsin inhibitor)를 갖고 있다. 또한 이 췌장액에는 많은 양의 중탄산염(bicarbonate)이 포함되어서 위에서 십이지장으로 넘어온 산성 상태의 유미즙을 중화시킨다. 췌장샘의 중탄산염은 혈장보다 4-5배 정도 많이 분비된다. 

췌장샘의 분비를 자극하는 네 가지 요인은 ① 부교감 미주신경 말단에서 생산되는 아세틸콜린(acetylcholine) , ② 음식물이 위에서 소화되는 위상기(gastric phase) 동안에 많은 양이 분비되는 가스트린(gastrin) , ③ 음식물이 작은 창자로 들어갈 때 십이지장과 공장 상부의 점막에서 분비되는 콜레시스토키닌(cholecystokinin), ④ 산성 유미즙이 작은 창자로 들어갈 때 십이지장과 공장의 점막에서 분비되는 세크레틴(secretin) 등이다.

췌장의 분비는 3단계로 이루어진다. 첫 단계는 뇌상(cephalic phase)이다. 이 단계에서 아세틸콜린 분비는 위내에서 분비를 일으키는 것과 같은 충격(impulse)에 의해 자극받는다. 아세틸콜린은 췌장효소가 적절한 양으로 분비되도록 조절하지만 분비물 속에 전해질 성분이 적기 때문에 실제적으로 십이지장으로 유입되는 효소의 양은 아주 적다. 두 번째 단계인 위상(gastric phase)에서는 효소 분비를 위해 많은 신경 자극이 있다. 또한 위에서 생성되는 많은 양의 효소의 분비를 자극한다. 그러나 이 효소 역시 수분이 거의 없기 때문에 샘내에 머물러 있게 된다. 세 번째 단계인 장상(intestinal phase)에서는 유미즙이 장내로 들어와 췌장액의 분비를 자극하고, 췌장액에 수분의 양을 급격히 증가시킨다. 콜레시스토키닌은 샘세포가 많은 양의 췌장효소를 분비하도록 자극한다. 세크레틴은 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)의 양을 많게 하여 위에서 나온 내용물을 중화시키고 모든 소화활동을 멈추게 한다. 세크레틴은 십이지장 내의 pH4.5 이하일 때 분비되며, pH 3.0 이하로 내려가면 분비량이 더 증가한다.