대장의 생리적 기능과 인체 흡수 작용의 종합적 이해

 

 

 

대장은 단순히 노폐물을 배출하는 기관이 아니다. 수분과 전해질 흡수, 장내 미생물과의 공생, 비타민 생성 및 가스 생성 등 다양한 생리적 기능을 수행하며 인체 항상성 유지에 핵심적인 역할을 한다. 또한 대장은 소장에서 미처 흡수되지 못한 성분들을 처리하고 배변 과정을 조절하는 최종 관문이다. 이번에는 대장에서의 대사 및 흡수작용, 장내 세균의 역할, 변의 형성과 구성, 변비의 원인과 해결 방안 등 인체 대사에 꼭 필요한 정보를 체계적으로 정리하고 이어서 탄수화물, 단백질, 지방, 수분, 무기질의 흡수 메커니즘을 부위별로 분석하여 설명하겠습니다.

 

 

 

목차

1. 대장의 구조와 기본 기능
2. 대장에서 일어나는 주요 생리작용
3. 소화 결과물의 흡수 메커니즘

 

 

 

 

1. 대장의 구조와 기본 기능

 

대장은 평균 약 120cm 길이이며 맹장 → 상행결장 → 횡행결장 → 하행결장 → S상 결장 → 직장 → 항문으로 이어지는 구조로 되어 있다. 소장에서 넘어온 내용물은 이곳에서 최종 처리되며 수분과 전해질의 흡수, 박테리아와의 상호작용, 변의 형성 및 배출까지 모든 과정을 조율한다.

대장의 점막은 단순한 장선(gland)을 포함하고 있고 진한 알칼리성의 대장액(colonic fluid)을 분비한다. 이 액체에는 소화효소가 포함되어 있지 않아 소화작용은 일어나지 않으며 대신 내용물의 이동과 윤활, 그리고 세균 환경 조절을 도와주는 기능을 수행한다.

 

 

 

 

 

2. 대장에서 일어나는 주요 생리작용

2-1. 수분과 전해질의 흡수

소장에서 넘어온 약 1.5L의 유동성 내용물은 대장에서 수분과 나트륨(Na⁺), 염소(Cl⁻) 등의 전해질을 흡수함으로써 고형 상태의 변으로 농축된다.
흡수 과정은 대부분 삼투 현상과 능동적 운반에 의해 이루어지며 전해질 수송은 대장 점막의 이온 펌프와 채널을 통해 조절된다.

수분 흡수는 Na⁺의 능동수송과 연동된 삼투압 작용에 의해 주도된다. Cl⁻는 Na⁺와 함께 흡수되거나 **HCO₃⁻와 교환(cotransport)**되며, 대장의 pH 조절에도 기여한다.

 

2-2. 장내 미생물의 역할

대장은 소화관 중 유일하게 세균 밀도가 높은 부위다.
대장 내 박테리아는 주로 대장균, 장구균, 비병원성 혐기성균 등이 있으며 이들은 인체와 공생관계를 형성한다.

비타민 B군과 비타민 K 합성, 소화되지 않은 탄수화물을 젖산, 아세트산, 메탄, 이산화탄소 등으로 발효, 단백질 잔여물 대사를 통해 인돌, 스카톨 등의 물질 생성하여 변 냄새 형성한다.

출생 직후 대장은 무균 상태지만 생후 수개월 내에 박테리아가 정착되며 이후 정상 장내미생물총(gut microbiota)이 형성된다.

 

2-3. 대장 운동과 변의 형성

대장의 운동은 분절운동과 집단운동(mass movement)으로 나뉜다.

분절운동은 내용물 혼합과 수분 흡수를 촉진하고, 집단운동은 변을 직장 방향으로 강하게 이동시키는 작용을 한다

직장에 내용물이 도달하면 배변반사(defecation reflex)가 유발되며 내항문괄약근은 이완, 외항문괄약근은 수의적으로 조절된다.

 

2-4. 변의 조성

변의 구성은 소화되지 않은 식이 섬유, 박테리아와 그 부산물, 점액, 장세포 잔재, 소량의 소화효소, 변의 색을 황갈색으로 만드는 스테르코빌린(stercobilin), 변 특유의 냄새 유발하는 인돌(indole), 스카톨(skatole)

 

2-5. 변비의 원인과 대처 방법

변비는 대장의 운동성이 떨어지거나 배변반사를 반복적으로 억제할 때 발생하며, 복부 팽만, 메스꺼움, 두통 등을 유발한다.
주된 원인은 식이섬유 부족, 물 섭취 부족, 스트레스 및 심리적 요인, 운동 부족이다.

섬유소는 장을 직접 자극하여 대장의 연동운동을 촉진하므로 변비 예방에 효과적이다.

 

 

 

 

 

3. 소화 결과물의 흡수 메커니즘

 

3-1. 탄수화물(당)의 흡수

소장에서 분해된 포도당과 갈락토오스는 Na⁺/K⁺ 펌프를 이용한 공동수송체(SGLT1)에 의해 흡수된다.
과당은 별도의 GLUT5 채널을 통한 촉진 확산으로 이동한다.

• 포도당 흡수율: 100% 기준
  • 갈락토오스: 110%
  • 과당: 43%
  • 만노오스: 19%
  • 자일로오스: 15%

호르몬(인슐린, 갑상선호르몬 등)은 이 흡수 속도를 조절하며 고전분 식품은 아밀라아제 작용 이후에 서서히 혈당을 상승시킨다.

 

3-2. 단백질(아미노산)의 흡수

단백질은 펩티드 형태 또는 아미노산 형태로 흡수된다. 디펩티드, 트리펩티드는 점막세포 표면의 효소에 의해 분해되어 아미노산으로 전환 아미노산은 능동수송에 의해 흡수되며 간문맥을 통해 간으로 이동한다

특이하게 영아는 모유 속 면역 단백질을 그대로 흡수할 수 있는 능력이 있어 초기 면역 획득에 기여한다.

 

3-3. 지질의 흡수

지방은 담즙산염에 의해 유화되고, 리파아제에 의해 지방산과 모노글리세라이드로 분해된다.
이들은 미셀(micelle)을 형성하여 미세융모까지 이동하고 장세포 내에서 중성지방으로 재합성된다. 재합성된 지방은 단백질과 결합하여 유미지립(chylomicron)을 형성한다. 유미지립은 림프관 → 흉관 → 혈액으로 흡수된다. 그리고 콜레스테롤 역시 미셀 형태로 흡수되어 유미지립에 포함된다

 

3-4. 수분 및 무기질 흡수

수분

하루 8~10L의 수분 중 80% 이상이 소장에서 흡수되고 대장에서는 약 1~1.3L의 수분을 추가 흡수하고, 나머지 200mL는 배변 시 배출된다. 수분 흡수는 삼투압에 의해 수동적으로 이루어지며, Na⁺ 이동과 밀접히 연관이 있다.

 

무기질 흡수

칼슘(Ca²⁺)은 십이지장과 공장에서 흡수되고, 비타민 D 및 부갑상선호르몬에 의해 조절된다. 철분(Fe²⁺)은 흡수된 후 페리틴(ferritin) 형태로 저장되며 필요시 혈액으로 이동한다. 비타민 C는 철분 흡수를 촉진, 식이 내 피트산은 흡수를 억제한다.

 

 

 

 

대장은 단순한 배설 기관이 아니라 인체 내 항상성을 유지하고, 수분과 전해질 조절, 면역 및 비타민 합성 등 복합적 기능을 수행하는 생리학적 핵심 기관이다.
또한, 소화의 최종 단계로서 대장과 소장은 유기적으로 연결되어 흡수-배설 시스템의 균형을 유지한다.