[주제별 의학] 소화와 담도계

소화에서 담도계의 역할 

한림대학교 성심병원 내과 문 성 훈

1. 소화와 담도계

소화의 정의는 

섭취한 음식물 중의 영양소가 

가수분해에 의해서 

소장의 점막면을 통과할 수 있을 정도의 

작은 분자로 바뀌는 

기계적(mechanical)이며 

효소적(enzymatic)인 

작용 또는 

그 과정이다. 

담도계는 

기계적인 작용보다는 

담즙을 농축하고 배출하여서 

효소적인 작용에 관여한다. 

위에서 분쇄 (trituration)된 미즙(chyme)이 

십이지장에 조절된 속도로 내려오게 되면 

췌장액 및 담즙과 섞이게 되면서 

주된 소화가 시작된다. 

담즙분비는 크게 

담즙의 형성, 

담낭에서의 저장 및 농축 그리고 

소장으로의 배출 과정으로 구분할 수 있다. 

보통 담즙은 

간에서 하루 종일 분비되며 

공복 시에도 생성되어 

매일 약 0.5-1.0 L를 생성한다. 

이러한 담즙은 

평상시에 담낭에 저장되는데 

담낭 점막에서 수분과 전해질이 흡수되어 

5-20배 정도로 농축되기 때문에 

30-60 mL 용량을 가진 사람의 담낭 이 

간에서 대량 분비되는 담즙을 수용할 수 있다. 

담즙은 2 가지 중요한 기능을 수행한다. 

첫째는 담즙은 

지방의 소화 와 흡수에 있어서 중요한 역할을 한다. 

지방의 소화를 결정 하는 것은 

담즙염과 췌장액의 

리파제와 코리파제(lipase) 및 

중성환경(neutral pH)이다. 

담즙에는 다량의 담즙산(bile acid)이 존재하는데 

담즙산은 

음식물의 큰 지방 조각을 

췌장 액의 리파제에 의하여 

공격받을 수 있도록 

많은 미세한 조각 으로 유화하도록 돕고, 

또한 담즙산은 

소화된 지방 최종 산물을 장점막을 통하여 흡수하는데 도움을 준다. 

둘째 담즙은 

혈액으로부터 

여러가지 중요한 노폐물의 배출을 위한 수단 으로서 작용하는데 

특히 혈색소의 최종 산물인 

빌리루빈과 과잉의 콜레스테롤이 포함된다. 

담낭은 

십이지장의 루멘(lumen)에 

영양소가 들어오게 되면 

자극을 받아서 수축을 하여서 

담즙을 배출하며 

이것은 췌장액의 분비와 동시에 이루어지며 

이 과정은 콜레시스토키닌(cholecystokinin)과 세크레 틴(secretin)에 의해서 매개된다. 

2. 담즙 생성 

간세포는 

하루에 약 0.5 g의 담즙산을 합성한다. 

간세포에서 

콜레스테롤은 

일차 담즙산인 콜린산(cholic acid, CA)와 

케노데옥시콜린산(chenodeoxycholic acid, CDCA)으로 전 환되는데 약 2:1의 비율로 생성된다. 

담즙산은 

간에서 글리신(glycine)이나 타우린(taurine)과 결합된 후 

글리코 또는 타우로 결합 담즙산(glycol- and tauro-conjugated bile acids) 의 형태가 되며 

주로 소듐 염의 형태로 존재한다. 

담세관 담 즙은 

용질의 능동 운반과 삼투압 차이에 의한 수분이동으로 생산되며 

담즙 유량과 담즙산 분비 사이에 비례관계가 있어 

담즙산 분비가 담즙유량을 조정하는 것으로 알려져 있다. 

간에서 하루에 생산하는  

담즙양은 약 600 mL (0.5-1 L, 평균 0.42 mL/min)이며, 

담즙은 

수분(82%), 

담즙산염(12%), 

비 에스터화된 콜레스테롤(0.7%), 

레시틴과 다른 인지질(4%),

담즙색소 및 

무기염 등으로 구성되어 있다. 

담즙에 포함된 전해질은 

주로 Na+, Cl-, HCO3- 등이며 

이러한 전해 질의 조성은 

담즙 분비율에 따라 변하여 

분비율이 증가되면 Cl-, HCO3-의 농도가 증가하고 

결국 HCO3-로 인해 담즙의 pH가 높아진다. 

담즙산은 주로 

콜린산, 

케노데옥시콜린산, 

데옥시콜린산 및 리토콜린산을 지칭하며 

간세포에서는 

콜레스테롤의 스테로이드핵에 

-OH기와 -COOH기를 첨가하여 

수용성이 높은 

일차 담즙산, 

즉 콜린산과 

케노디옥시콜린산이 생성되며 

소장에서는 

일차 담즙산이 

장내 세균에 의해

대사되어

이차 담즙산인 데옥시콜린산 및 리토콜린산이 생성된다. 

따라서 담즙 내 분비된 

답즙산은 

간세포가 

콜레스테롤에서 합성한 것이거나 

문맥혈에서 추출한 것으로 구성된다. 

담즙염은 

소화에 있어서 

두 가지의 중요한 작용을 한다. 

첫째, 담즙염은 

음식물 중의 지방입자에 대해 

세정작용(detergent action)을 하고, 

이 세정작용은 

지방입자의 표면장력 을 감소시키고, 

위장관에서 교반되어 

지방 덩어리를 

작은 크 기로 분쇄한다. 

이것을 

담즙염의 유화 

또는 세정기능(emulsifying or detergent function)이라고 한다. 

둘째로 담즙염의 더욱 중요한 작용은 

지방산, 모노글리세 라이드(monoglyceride), 콜레스테롤과 

다른 지방이 위장관 에서 흡수하는 것을 돕는 것이다. 

담즙염은 

위에서 언급한 지방들과 

작은 복합체를 형성함으로써 

이런 작용을 하는데 

이 복합체는 미포(micelles)라고 불린다.

 미포는 담즙염의 전하(electrical charges) 때문에 

미즙에서 

반용해(semisoluble) 상태이다. 

소장내에서 

지방들은 

이러한 형태로 

장관 점막으 로 운반되어 

그곳에서 혈액으로 흡수된다. 

만일 위장관에서 담즙염이 없다면 

섭취된 지방의 40%까지 분변으로 잃게 되 며, 

이러한 영양손실은 

대사장애를 유발할 수도 있다. 

빌리루빈은 

담즙색소의 중요한 구성 성분으로 

헴(heme) 으로부터 형성된다. 

알부민과 결합된 

비포합형 빌리루빈이 

혈류를 따라 

간으로 운반되며 

알부민과 분리되면서 

동모양 혈관(sinusoid) 세포막을 통과하여 

간세포 내로 들어간다. 

간세포 내에서 

비수용성인 비포합형 

빌리루빈은 

내형질세 망에서 글루쿠론산염과 포합되어 

빌리루빈 디글루쿠로니드 가 되면서 수용성을 갖게 되어 담세관으로 분비된다.

3. 담즙의 분비 

1) 간의 담즙분비 

담즙은 

간에서 

두 단계를 통해 분비된다. 

초기 분비는 

간의주요한 기능세포인 

간세포(hepatocyte)에 의하여 일어나는 데, 

이러한 초기 분비물에는 

담즙산, 콜레스테롤과 그 밖의 유기물을 포함하고 있는데 

간 담즙(hepatic bile)은 

97% 정도 의 물과 

1-2% 정도의 담즙산을 포함한다. 

간 담즙은 미세한 담세관(bile canaliculi)으로 분비된 다음 

담세관에서 

소엽사 이중격(interlobular septa)으로 들어가고 

그곳에서 말단의 담 관(bile duct)으로 들어가며 

이후 점차적으로 더 큰 담관으로 들어가 

최종적으로 총담관(common bile duct)에 이르게 된다. 

이곳에서 담즙은 

직접 십이지장으로 흘러 들어가거나 

또 는 담낭관(cystic duct)을 통하여 

담낭으로 방향을 바꾸어 들어가게 된다. 

통상적으로 

간에서 분비되는 

담즙의 최대 분비압(maximum secretory pressure developed by the liver)는 30 cmH2O 정도이다. 

공복상태에서 오디괄약근(sphincter of Oddi)의 평 균 휴식기 압력(resting pressure)는 12-15 cmH2O인 것과 

비교할 때 

담낭관과 담낭의 목부위에 존재하는 

spiral valve of Heister를 열 수 있는 압력은 각각 8, 10 cmH2O이다. 

그러므로 공복 시에는 대부분의 담즙이 담낭으로 흘러들어가서 농 축의 과정을 거치게 된다. 

2) 오디괄약근 

오디괄약근은 평활근의 층으로 구성되어 있으며 십이지장 벽에 존재하지만 십이지장과는 기능적으로 구분되어진다. 오 디괄약근은 3부분으로 나뉘어지는데 sphincter ampullae, sphincter pancreaticus 및 sphincter choledochus가 그것이 다. 오디괄약근은 기본적으로 공복기에 담즙이 총담관에서 십이지장으로 유출되는 것을 막는 역할을 한다. 오디괄약근 의 긴장성 수축(tonic contraction)은 십이지장 내용물의 췌 관과 담관으로의 역류를 방지하고, 담낭 내에 담즙이 충만하 도록 유도한다. 또한 오디괄약근의 위상성 수축(phasic contraction)을 하여서 담즙을 십이지장으로 내보내는 펌프 역할 도 한다(housekeeping function for the distal bile duct). 

3) 담낭에서의 담즙의 저장과 농축 

담낭의 최대 용적은 단지 30-60 mL뿐이다. 그럼에도 불구 하고 12시간 정도의 담즙분비액(보통 약 450 mL)이 담낭에 저장될 수 있는데 이는 물, 소듐, 염소 및 대부분의 다른 작은 전해질이 담낭점막에서 계속적으로 흡수되어 담즙산염, 콜레 스테롤, 레시틴 및 빌리루빈을 포함하는 남아 있는 담즙 성분 이 농축되기 때문이다. 대부분의 담낭 흡수는 담낭 상피를 통 한 소듐의 능동 수송에 의한 것으로 이는 염소 이온, 물 그리 고 확산이 잘되는 다른 성분들의 2차적 흡수를 일으킨다. 이 와 같은 방식으로 담낭내 담즙은 간에서 분비된 담즙과 비교 할 때 5-20배까지 농축될 수 있다. 

4) 담낭 비우기(Emptying of the gallbladder) 

음식이 상부 위장관에서 소화되기 시작할 때, 특히 식사 후 약 30분이 지나서 지방 음식이 십이지장에 도달했을 때 담낭 을 비우는 작용이 시작된다. 담낭을 비우는 기전은 담낭벽의 율동적 수축에 동반하여 오디괄약근의 동시적인 이완이 있을 때 더욱 효과적이다. 담낭 수축을 유발하는 가장 강력한 자극 은 콜레시스토키닌에 의해 이루어지는데 십이지장 점막에서 혈액으로 콜레시스토키닌의 분비를 일으키는 자극은 주로 십 이지장에 들어온 지방성분의 음식이다. 콜레시스토키닌은 또 한 오디괄약근을 확장시킨다. 또한 담낭은 미주신경과 장관 신경계의 아세틸콜린 분비(acetylcholine-secreting) 신경섬유 에 의해서도 자극을 받아서 담낭의 수축이 약하게 일어난다. 지방이 음식에 포함되어 있지 않으면 담낭을 비우는 작용은 약하게 이루어지지만, 상당량의 지방이 존재하면 담낭은 정 상적으로 약 1시간 이내에 대부분 비워진다. 

5) 담즙 분비 조절을 돕는데 있어서 세크레틴의 역할 

담즙 분비를 일으키는 담즙산의 강력한 자극 효과 외에, 췌 장 분비를 자극하는 호르몬 세크레틴이 담즙 분비를 증가시 키는데, 때때로 식사 후 수 시간 동안 담즙 분비를 2배 이상 증가시킨다. 이러한 분비의 증가는 거의 전적으로 담소관 및 담관의 상피세포가 중탄산소듐이 많이 포함된 묽은 용액을 분비하는 것을 나타내지만, 간실질세포 자체에 의한 분비의 증가를 나타내지는 않는다. 이렇게 분비된 중탄산염은 소장 으로 들어가고, 췌장에서 분비된 중탄산염과 함께 위로부터 들어 온 염산을 중화시킨다.

4. 담즙염의 장간순환(Enterohepatic circulation of bile acids) 

약 94%의 담즙염은 

소장에서 혈액으로 재흡수되는데 

그중 약 절반은 소장의 초기 부위에서 확산(diffusion)에 의해 점막 에서 흡수되며 

나머지 반은 원위회장(distal ileum)의 장관점 막에서 능동운반(active transport)과정에 의해 흡수된다. 

그 들은 간문맥 혈액으로 들어가 

간으로 되돌아온다. 

이러한 염 들은 간에 도착하면 

즉시 정맥동(venous sinusoid)을 통하여 

간세포에 대부분 흡수되고 

담즙으로 재분비된다. 

이러한 방식으로 

담즙염의 약 94%가 담즙으로 재순환되고, 

이러한 염 들은 분변으로 배설되기까지 

평균 약 17번의 순환을 할 수 있 다. 

분변으로 소실되는 소량의 담즙염은 

간세포에서 계속적 으로 생산하여 대체된다. 

담즙염의 이러한 재순환을 장간순 환이라고 부른다. 

담즙산은 성인에서 2-3 g의 bile acid pool을 형성한다. 

담즙 산은 

매 끼니 식사마다 2회를 순환하며 

하루 9-10회 정도의 장관 순환을 하여, 

식사 후 4-6 g, 

하루에 12-18 g의 담즙산이 분비된다. 

담즙산의 장간 순환 덕분에 

하루에 배설되는 0.3- 0.5 g의 담즙산만 

간에서 새로 형성하면 

인체 내 일정한 bile acid pool을 유지할 수 있다. 

이렇게 재생된 담즙산 으로 음식을 소화시킨다. 

매일 간에서 분비되는 담즙의 양은 

담즙염의 양에 의해 크 게 좌우된다. 

장간순환에서 담즙염의 양이 많으면 많을수록 

담즙 분비율도 증가한다. 

과량의 담즙염의 주입은 

하루 몇 백 mL 의 담즙 분비를 증가시킬 수 있다. 

만약 담관루(bile fistula)가 

며칠에서 몇 주 동안 

담즙염을 외부로 배출시켜서 

담즙염이 회장에서 재흡수되지 않게 되면 

간은 담즙염의 생산을 6-10 배 정도 늘려서 

담즙 분비율을 정상으로 되돌리려고 한다.

결 론 

담도계는 

소화에 있어서 중요한 역할을 하는 데 

특히 지방 의 소화에 있어서 담즙산의 역할은 결정적이다. 

간에서 분비 된 담즙은 

담낭에서 농축되어 있다가 

지방질이 십이지장에 들어오면 

콜레시스토키닌 등에 의하여 

담낭의 수축과 

오디괄 약근의 이완이 발생하면서 

담즙이 십이지장으로 배출되어서 

지방의 소화를 돕는다. 

담즙산은 장간순환에 의해서 

bile acid pool을 형성하여 지속적으로 재사용된다. 

담낭절제술 후에는 일시적인 소화불량이나 설사 등이 발생할 수 있다. 

담도계와 담즙산의 기능에 대한 생리학적인 이해는 

소화불량의 원인에 대한 접근 시에 담도계도 반드시 고려해야 한다는 것을 시사 한다