위산 분비의 생리학

위산은 음식물 속의 세균을 없애고 단백질의 소화를 도와주는 좋은 역할을 하지만, 위식도역류질환, 위궤양, 십이지장 궤양의 원인이 되기도 합니다. 이런 질환의 경우 위산분비를 줄여주는 약이 핵심 약제가 됩니다. 최근 여러가지 신약이 개발되었습니다. 약물에 대해 알아보기에 앞서 위산 분비의 생리학에 대해 살펴보겠습니다.

위벽 세포와 위 점막의 구성

위를 생리학적으로 Proximal part 와 Distal part 로 나눌 수 있습니다. Proximal part는 oxyntic (=parietal) gland region 인데, parietal cell 이 많이 분포하고 있기 때문입니다. 반면 Distal part 는 pyloric gland region 으로 mucus-secreting cell 이 많이 분포하고 있습니다.

위산 분비의 생리학
The three functional regions of the stomach.

Proximal part 에 분포하는 세포로 parietal cell (=oxyntic cell) 과 Chief cell (=peptic cell), Enterochromaffin-like cell (ECL cell), 이 있습니다.

  • Parietal cell (=oxyntic cell) : 위산(HCl), intrinsic factor 분비
  • Chief cell (=peptic cell) : Pepsinogen 분비
  • Enterochromaffin-like cell (ECL cell) : Histamine 분비 (Histamine 은 lamina propria 를 따라 확산되어 이웃한 parietal cell 을 자극, acid 생성을 유도합니다.)

Distal part 에 분포하는 세포는 D cell 과 G cell 이 있습니다.

  • D cell : Somatostatin 분비
  • G cell : Gastrin 분비 (부교감신경 (Vagus n.) 에 의해 자극되며, Gastrin 은 위산 분비를 촉진합니다.)
위산 분비의 생리학
gastric mucosa 와 위벽 구조

위액 (Gastric juice) 의 구성

  • H+ : 세균을 제거하고 pepsinogen 을 pepsin 으로 전환하는 역할, 밤에 분비가 가장 많고 이른 아침에 가장 적다.
  • Pepsin : pensins may digest as much as 20% of the protein in typical meal but are not required for digestion because their function can be replaced by that of pancreatic protease
  • HCO3-, Mucus : Acidic, peptic luminal 환경으로부터 Gastric mucosa 를 보호 (Tetramer 형태의 Mucus 는 점도가 높음. 위 표면에 붙어 sticky gel 을 형성, pepsin 에 의해 monomer 가 되면 점도가 낮아져 음식물과 섞입니다. 따라서 tetramer mucus 가 계속 생산되어야 합니다. 아래 그림 참조)
  • Intrinsic factor : Vitamin B12 흡수에 필수 (parietal cell 에서 위산 분비 자극시 같이 분비됩니다.)
위산 분비의 생리학
Gastric mucosal barrier : HCO3의 버퍼 역할 및 점도가 높은 mucus layer 로 인해 세포 표면 근처의 pH는 거의 7에 가깝게 유지됩니다. 반면 위산의 pH 는 1~2 입니다.
위산 분비의 생리학
Gastric mucins 의 모식도 : Intact mucin 은 tetramer 를 이루며 분자량은 대략 500,000 Da 입니다. Pepsin 은 tetramer 의 중심 연결을 절단하여 monomer로 분해합니다.

위산분비의 조절

위산 분비가 가장 크게 자극되는 시기는 식후 위에 실제 음식물이 들어왔을 때 (Gastric phase) 입니다. 부교감신경의 자극이 없어도 위산분비는 가능합니다. 부교감신경 자극이 있다면 더욱 활발히 분비합니다.

위산 분비의 생리학
위산분비의 Neural regulation : 음식이 위에 닿기 전 parietal cell 은 위산을 분비하고, chief cell 은 pepsinogen 을 분비하도록 자극됩니다. 따라서 음식이 위에 도달하면 단백질이 소화되어 분해되고 이는 추가적으로 gastric antrum 에서 gastrin 분비를 촉진합니다. 또한 gastric distention 은 vagovagal reflex 를 일으켜 위산분비와 pepsinogen 분비를 더욱 자극합니다.
위산 분비의 생리학

Parietal cell 의 조절 : vagus n. 는 3가지 경로로 parietal cell 을 자극하여 위산 분비를 조절합니다.

  • (1) Direct neural innervation : 직접 신경이 acetylcholine (ACh) 을 통해 parietal cell 을 자극합니다. (muscarinic receptors)
  • (2) ECL cell : 신경의 자극을 받은 ECL cell 은 histamine 을 분비하고 이는 paracrine pathway 로 parietal cell 을 자극합니다.
  • (3) G cells : gastric antrum 에 위치한 G cell 도 enteric neuron 에서 나오는 gastrin-releasing peptide (GRP) 에 의해 자극을 받아 gastrin 을 분비합니다. gastrin 은 호르몬 처럼 혈액으로 분비되어 parietal cell 을 자극합니다.
위산 분비의 생리학
위산분비의 feedback 조절은 G cell 에서 분비하는 somatostatin 에 의해 이루어집니다.
위산 분비의 생리학
Vagal parasympathetic stimulation of gastric secretions via enteric neurons.
위산 분비의 생리학
Signal transduction mechanisms showing the mechanism of action of agonists (secretagogues) and antagonists that regulate secretion in parietal cells. / Acetylcholine (ACh) binds to muscarinic M3 receptors / Histamine acts via the H2 receptor / Gastrin binds to the cholecystokinin type 2 (CCK2) receptor

위산분비를 자극하는 인자 : Acetylcholine, Gastrin, Histamine, Cholecystokinin, Secretin

위산 분비의 생리학

위산분비 기전

벽세포 (Parietal cell) 가 자극인자에 의해 활성화 되면 secretory canaliculus 가 넓어지고 H+/K+-ATPase 가 벽세포의 세포막에 배치되어 세포질내 수소이온과 위 내부의 칼륨이온을 맞교환하는 기전에 의해 이루어집니다.

  • 기저부 물리적 자극 vagus nerve 를 통해 D cell 이 자극
  • 단백질과 같은 화학적 자극 G cell, D cell 자극
  • 벽세포 (parietal cell) 자극, proton pump 로 위산 분비
위산 분비의 생리학
Parietal cell ultrastructure. A, A resting parietal cell showing the tubulovesicular apparatus in the cytoplasm and the intracellular canaliculus. B, An activated parietal cell that is secreting acid. The tubulovesicles have fused with the membranes of the intracellular canaliculus, which is now open to the lumen of the gland and lined with abundant long microvilli.
위산 분비의 생리학
Mechanism of H+ and Cl secretion by an activated parietal cell in the gastric mucosa.

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