消化管3：十二指腸、肝臓、膵臓

はじめに

胃腸（GI）管に関するシリーズのパート1とパート2では、機械的および化学的消化における口、食道、胃の役割について説明しました。シリーズのこの第3部では、小腸の最初の部分である十二指腸の解剖学的構造と機能、および消化の2つの主要な付属器官である肝臓と膵臓の役割について説明します。また、消化管のこれらの部分に影響を与える一般的な病状についても説明します。

十二指腸の解剖学

十二指腸（図1）はU字型で、長さは約25〜38cmです（Lopez and Khorasani-Zadeh、2019）。それは4つの領域で構成されています：

• 上位領域：幽門括約筋を継続し、肝十二指腸靭帯によって肝臓に接続されている十二指腸球と呼ばれる約2cmの拡大された上部領域。
• 下降領域：これは、上十二指腸屈曲部から腹腔内に下向きに伸びます。約半分下にあるのは、十二指腸に入る前に融合する総胆管と膵管の入口である主要な十二指腸乳頭です。胆汁と膵液の十二指腸への侵入は、オッディ括約筋である小さな筋肉の輪によって調節されます。
• 水平または横方向の領域：十二指腸の最大部分（長さ10〜12cm）とミネラル吸収の主な領域;
• 上昇領域：これは、十二指腸空腸屈曲部で空腸に接続する前に、腹腔内にわずかに上向きに通過します。

十二指腸は主に化学消化の領域です。肝臓や膵臓から分泌物を受け取り、その粘膜には粘液産生（杯細胞）細胞とブルンナー腺が多数含まれており、粘液や重炭酸イオンが豊富な水様の液体を分泌します。胃の場合と同様に（パート2を参照）、粘液は自己消化に対する保護バリアとして機能し、粥状液の通過を滑らかにします。

十二指腸の粘膜内層にも背の高い円柱上皮細胞が含まれ、円形のひだに伸びます。指のような突起（絨毛）。栄養素を吸収するための表面積を増やします。しかし、栄養吸収は十二指腸の専門ではなく、主に空腸と回腸の小腸のさらに下で起こります。そこでは絨毛がより長く、より多く、より高密度で見られます。

十二指腸でのホルモン産生

胃と十二指腸を分離する幽門括約筋が定期的に開き、酸性の粥状液のごく一部を放出します（パート2を参照）。この酸性度の突然の増加は、次のようないくつかのホルモンの放出を刺激します：

• セクレチン;
• コレシストキニン;
• 胃抑制ポリペプチド（GIP）;
• 血管作動性腸管ペプチド（VIP）。

セクレチン

27アミノ酸からなるペプチドホルモンであるセクレチンは、十二指腸および空腸の腸内分泌S細胞から分泌されます。膵臓による重炭酸イオンの生成と放出を刺激します。これらは膵液に蓄積し、約8〜8.6のアルカリ性pHを与えます。粥状液の酸性度を中和することで、消化管の後続のセクションの粘膜への損傷を防ぎ、膵臓酵素の活性に有利なpHを提供します（Jun et al、2016）。

コレシストキニン

コレシストキニン（CCK）は、アミノ酸の数が4から83の範囲のいくつかの形態で存在します。これは、十二指腸および空腸の腸内分泌I細胞によって放出されます。 Rehfeld（2017）が説明しているように、CCK：

• 胃内容排出を抑制します;
• 十二指腸の過剰充填を防ぎます;
• 膵臓酵素の産生を刺激します;
• 胆汁膀胱の平滑筋壁の収縮を刺激し、胆汁を放出するよう促します。
• オディの括約筋を弛緩させ、胆汁と膵液を十二指腸に放出できるようにします。 ;
• ブルナー腺の活動を強化し、重炭酸塩に富む分泌物の排出量を増やします。
• 膵臓ポリペプチドなどの他のホルモンとともに、空腹感を軽減します。

胃抑制ポリペプチド

十二指腸と空腸の腸内分泌K細胞によって合成される、GIPは約42のアミノ酸を含むポリペプチドです。その名前が示すように、GIPは胃の胃液の放出を抑制し、小腸への損傷を防ぐのに役立ちます。また、膵臓のベータ細胞によるインスリンの放出を促進します（Pederson and McIntosh、2016）。

血管作動性腸管ペプチド

VIPは、28個のアミノ酸からなる神経ペプチドであり、生成されます。消化管全体の神経細胞によって。その役割はよくわかっていませんが、膵液と胆汁の組成、および腸組織の血流を調節すると考えられています。ただし、VIPには消化管外にも影響があります。末梢血管拡張を誘発し、それによって血圧を下げ、心筋収縮の強さを高めます。免疫応答の調節にも役割を果たすと考えられています（五十嵐ら、2011）。

十二指腸での化学的消化

十二指腸での化学的消化は、消化管の2つの主要な付属器官、次のとおりです。

• 胆汁を生成する肝臓。
• 膵液を生成する膵臓。

CCKの影響下でオディの括約筋が開くたびに、胆汁と膵液が混合されて十二指腸に排出されます。

肝臓と胆汁の産生

肝臓は人体の最大の内臓です。体重は女性で約1.3kg、男性で1.8kgです。横隔膜のすぐ下の腹部の右上の象限に位置し、500を超える機能が文書化されています。消化におけるその主な役割は胆汁の生成であり、胆汁は胆嚢に濃縮されて貯蔵されます（図2）。健康な人では、肝臓は毎日約600mlの胆汁を十二指腸に放出します。これは、CCKに反応して胆汁が収縮するときに少量行われます（Hundt et al、2019）。

胆汁は黄緑色の液体で、主に次のものが含まれています：

• 水;
• 胆汁酸塩。タウロコール酸ナトリウムとグリココール酸ナトリウム;
• コレステロール;
• リン脂質;
• 胆汁色素であるビリルビンとビリルビン。これらは赤血球の分解に由来します。

胆汁酸塩は、十二指腸の化学的消化に重要な役割を果たします。それらは大きな脂肪球の表面張力を低下させ、それらを小さな液滴に崩壊させます（図3）。このプロセスは、脂肪消化酵素（リパーゼ）によるその後の分解のために、より大きな表面積を持つ小さな脂肪滴のエマルジョンを作成するため、乳化と呼ばれます。胆汁やリパーゼによる脂肪の消化により、ビタミンA、D、E、Kなどの脂溶性ビタミンを効率的に吸収することもできます。

膵臓と膵液の生産

膵臓は、長さ約15cm、重さ約110gの小さく細長い腺です。 ;それは十二指腸のループに位置し、胃の下部で覆われています（図2）。膵臓は内分泌系と消化器系の重要な器官であり、血糖値の調節と消化の両方で重要な役割を果たしています。

膵臓の内分泌部分は、膵島と呼ばれる細胞の小さなクラスターで構成されています。ランゲルハンスは、血糖値の制御と食欲の調節に関与するいくつかの重要なホルモンを産生します。

膵臓の消化部分、つまり内分泌膵臓は、臓器の質量の約80％を占めます。それは、膵液を小さな管に分泌する何千もの腺房、小さなベリーのような構造で構成されています。これらは接続し、最終的には融合して中央膵管に分泌物を排出します。中央膵管自体は、主要な十二指腸乳頭の十二指腸に入る前に総胆管と融合します（図2）。

約1〜2.5L膵液は、成人の膵臓によって毎日生成されます。 Agrawal and Aoun（2014）によって説明されているように、膵液は主に次のもので構成されています：

• 水;
• 重炭酸イオン;
• 膵臓酵素。

その重要な役割の1つは、胃から出てくる粥状液の酸性度を中和することです。これは、消化管の後続のセクションの自己消化と潰瘍形成を防ぐために不可欠です。

膵臓と膵臓の酵素の産生

膵臓は、膵臓液以外にも、膵臓で継続するいくつかの酵素を産生します。十二指腸、口と胃で化学消化が始まりました。

膵臓リパーゼ
膵臓リパーゼは腸リパーゼの中で最も活性があります。唾液および胃のリパーゼ（パート1およびパート2を参照）と同様に、トリグリセリド脂肪を脂肪酸とグリセロールに分解し、主に胆汁酸塩によって生成される乳化脂肪滴に作用します。脂肪滴に対する最大の活性のために、膵臓リパーゼは、それ自体が膵臓によって産生される小タンパク質コエンザイムコリパーゼの存在を必要とします（Ross et al、2013）。

orlistatなどの減量薬膵臓のリパーゼを阻害し、それによって脂肪の消化と吸収を減らします。オルリスタットは、食事脂肪の吸収を最大30％減少させると報告されています。しかし、そのような薬の使用は、消化されていない脂肪が結腸に集まり、結腸を刺激するため、腹部膨満や下痢などの副作用を伴うことがよくあります（Qi、2018; Al-Suwailem et al、2006）。

膵臓アミラーゼ
炭水化物の消化は、唾液アミラーゼで口の中で始まります（パート1を参照）。唾液アミラーゼと同様に、膵臓アミラーゼは多糖類の隣接するグルコース分子間のグリコシド結合を攻撃し、デンプンをマルトースに分解します。十二指腸内腔（十二指腸の内部空間）でデンプン消化を触媒するため、管腔アミラーゼとも呼ばれます（Williams、2019）。

膵臓アミラーゼは、中性からアルカリ性の広いpH範囲で機能します。 。アミラーゼは、中性からアルカリ性のpHの環境で最も効率的です。唾液アミラーゼの活性は胃の酸性環境では遅くなりますが、炭水化物の酵素消化は十二指腸のアルカリ性環境で再開します。

膵臓プロテアーゼ

タンパク質消化はペプシンが大きな分子のペプチド結合を攻撃し、タンパク質をポリペプチドと呼ばれるアミノ酸の小さな鎖に分解する胃（パート2を参照）。タンパク質消化の次の段階は、いくつかの膵臓プロテアーゼに依存しています：

• トリプシン;
• キモトリプシン;
• カルボキシペプチダーゼ;
• エラスターゼ。

トリプシンは、膵液に存在する主要なプロテアーゼです。自己消化および膵臓腺房および管への損傷を回避するために、それは最初に不活性な前駆体（またはチモーゲン）トリプシノーゲンとして分泌されます。十二指腸内腔に入ると、トリプシノーゲンは、十二指腸と空腸の粘膜細胞によって生成される酵素エンテロペプチダーゼ（またはエンテロキナーゼ）の作用によってトリプシンに変換されます。次に、トリプシンは他の膵臓ザイモゲンの活性化を触媒して、キモトリプシン、カルボキシペプチダーゼ、エラスターゼの活性型にします（Goodman、2010）。

カルボキシペプチダーゼ（エキソペプチダーゼ）は、タンパク質の末端からの単一アミノ酸の除去を触媒し、ポリペプチド分子、徐々にそれらの長さを減らします。トリプシン、キモトリプシン、エラスターゼ（すべてエンドペプチダーゼ）は、タンパク質とポリペプチドの中央部分のペプチド結合を攻撃します。これにより、ペプチドと呼ばれるアミノ酸のより小さな鎖が生成され（図4）、その後、腸のペプチダーゼの作用によって空腸と回腸で消化されます（パート4を参照）。

膵臓ヌクレアーゼ
人間が消費するすべての食物は、植物、動物、真菌に由来しますまたは細菌源。すべての細胞は、その起源に関係なく、デオキシリボ核酸（DNA）とリボ核酸（RNA）を含んでいるため、人体はこれらをヌクレオチドと呼ばれる構成要素に分解することで消化できます。 DNAは、アデニン、シトシン、グアニン、チミンの4つの主要なヌクレオチド塩基で構成されています。 RNAの塩基は同じですが、チミンがウラシルに置き換わっています（Knight and Andrade、2018）。

膵液には、DNAとRNAを分解する酵素である膵臓ヌクレアーゼDNaseとRNaseが含まれています（VanPutte et al、 2017）。核酸の消化により、ヌクレオチド塩基の一部をリサイクルして、細胞分裂中のヒトDNA合成、およびタンパク質合成に先行する転写プロセス中のRNAのビルディングブロックとして使用できます。

十二指腸でのミネラル吸収

十二指腸は主に消化に専念していますが、比較的少数の短い絨毛の存在は、ここでもある程度の栄養吸収が行われていることを示しています。少量の糖、アミノ酸、脂肪が十二指腸に吸収されますが、大量のミネラル（鉄、カルシウム、リン、亜鉛と銅の微量元素）が吸収されます（Kiela and Ghishan、2016）。十二指腸の全部または一部の除去を必要とする広範な潰瘍または癌を患っている患者は、ミネラル吸収の低下を補うためにミネラルサプリメントを服用する必要があるかもしれません。

一般的な問題

十二指腸潰瘍

「消化性潰瘍」は、胃または十二指腸の潰瘍を表すために使用される包括的な用語です。胃潰瘍と十二指腸潰瘍は、以前はストレスと貧しい食生活、特に脂っこい食べ物や辛い食べ物の摂取に起因していましたが、ヘリコバクターピロリの感染が主な促進因子であることが現在認められています（パート2を参照）。非ステロイド性抗炎症薬を使用すると、消化性潰瘍のリスクが大幅に高まります（Kaur et al、2012）。

胃潰瘍と十二指腸潰瘍の症状は非常に似ています。患者はしばしば「かじる」と呼ばれる灼熱の心窩部痛を経験し、その場所を指すことができます。十二指腸潰瘍のある人は、空腹時または食物摂取の2〜3時間後に痛みを経験しますが、これは胃内容排出時間と一致します。ただし、消化性潰瘍を確実に特定する唯一の方法は、通常は内視鏡検査で消化性潰瘍を視覚化することです。

穿孔や腹膜炎や敗血症などの生命を脅かす合併症のリスクがあるため、十二指腸潰瘍は治療する必要があります。 。胃潰瘍（パート2を参照）と同様に、治療は、胃酸分泌を減らすプロトンポンプ阻害剤とヘリコバクターピロリ感染を根絶する2つの抗生物質の組み合わせに依存しています（三重療法）（Narayanan et al、2018）。

胆石

胆石は消化管の最も一般的な病状の1つであり、通常、胆汁酸塩とコレステロールの固結の結果として形成されます。多くの人は、胆嚢に、胆泥として知られる湿った砂に似た砂のような堆積物のコレクションを持っています。時間の経過とともに、粒子は凝集して胆石を形成する可能性があります。多くの教科書は、胆石を発症する主要な危険因子として「5つのF」（女性、公正、脂肪、40、生殖能力）を引用していますが、これらの基準は現在、リスクの不十分な指標と見なされています。ただし、女性であること、太りすぎであること、中年であることは危険因子として認識されています。

胆石を持っている人の多くは、胆嚢から出始めない限り症状を引き起こさないため、胆石に気づいていません。膀胱。毎年、胆石のある人の約2〜4％が症状を経験します（Gurusamy and Davidson、2014）。胆石疝痛（胆石に関連する痛み）は通常、胆石が胆嚢を離れ、高度に神経支配された胆管に沿って擦り始めたときに発生します。これは通常、右上の象限で発生し、通常は背中、特に右肩甲骨の周りに放射状に広がります。苦痛を伴うと言われる胆石疝痛は、通常1〜5時間続くエピソードを伴い、吐き気、嘔吐、腹部膨満を伴うことがよくあります。痛みは非常に激しいため、痛みを和らげるためにオピオイドが必要になることがよくあります。

胆管に胆石が詰まっていると、閉塞性黄疸を引き起こす可能性があります。 2つの胆汁色素であるビリルビンとビリベルジンは肝臓に蓄積し、血液中に溢れ出て、尿の色が濃くなります。彼らは最終的に皮膚と強膜（白目）を黄疸に典型的な緑がかった黄色に変えます。

無症候性の胆石がある患者では、通常、注意深い待機が採用されるべきアプローチです。 、国立医療技術評価機構（2014）は、症状のある患者には胆嚢の除去（胆嚢摘出術）を推奨しています。これは通常、腹腔鏡検査によって行われます（Gurusamy and Davidson、2014）。

胆嚢を切除した患者は、脂肪の消化に関して効率が低下します。これは、消化されていない脂肪が大腸に運ばれ、粘膜を刺激する可能性があることを意味します。これらの患者は、大量の悪臭を放つ淡い色の油性便（脂肪便）を伴う再発性下痢にかかりやすいです。

膵炎

膵炎は、膵臓の炎症であり、永久的な瘢痕および軟組織への構造的損傷および生命を脅かす合併症に。急性膵炎は一般に、総胆管に沿って移動し、膵管を塞ぐ位置に閉じ込められた胆石によって引き起こされます。膵液が膵臓に閉じ込められ、膵臓の酵素が膵臓の内部組織を消化し始め、重度の炎症や痛みを引き起こす可能性があります。

急性膵炎は、アルコールの過剰摂取によっても引き起こされる可能性があり、特に大量飲酒に関連しています。正確なメカニズムは不明ですが、アルコールが膵臓に残っている間に膵臓酵素を活性化し、自己消化と炎症を引き起こす可能性があると考えられています。膵炎は嚢胞性線維症の患者にもよく見られ、抗生物質テトラサイクリンなどの特定の薬によって引き起こされる可能性があります。

膵炎の症状は胆石の症状と似ており、上腹部の痛みが背中に広がります。 。痛みはしばしば食事後に悪化し、発熱を伴うことがあります。一部の患者は、前かがみになると安心します。軽度の膵炎のほとんどの症例は解消し、症状は約1週間後に徐々に消えます。ただし、重症の場合は、おそらく依存度の高いユニットでの入院と、痛みを和らげるためのオピオイドが必要になることがよくあります。治療を行っても、急性膵炎の全体的な死亡率は約10〜15％で、重度の疾患の患者では30〜40％に上昇します（Meher et al、2015）。

未解決の急性膵炎は慢性に変わる可能性があります膵炎、アルコール依存症の患者に最もよく見られます。これは、慢性的な痛みだけでなく、コラーゲン性瘢痕組織の沈着の結果として進行性の組織線維症を引き起こす可能性のある膵臓の長期的な炎症によっても特徴づけられます。慢性膵炎は、外分泌膵臓と内分泌膵臓の両方に損傷を与える可能性があります。外分泌膵臓の90％以上が破壊されると、膵外分泌機能不全（PEI）が発症し、正常な消化ができなくなります。 PEIは、脂肪便の消化不良として最も頻繁に現れます。

慢性膵炎の患者の約50％は、内分泌膵臓への重大な損傷と膵島の進行性の喪失も経験し、糖尿病につながる可能性があります（ Pham and Forsmark、2018）。 PEI、胆嚢疾患、胆嚢摘出術など、脂肪の消化が悪いと、主要な脂溶性ビタミンの吸収が損なわれる可能性があるため、患者は欠乏症を避けるためにサプリメントを服用する必要があります。

膵臓がん

毎年、約8,800人が膵臓がんと診断されており、英国ではがんによる死亡の約5.2％を引き起こしています。これは一般的な癌の中で最も致命的であり、5年生存率は5％未満です（Pancreatic Cancer UK、2015年）。膵臓がんは、2030年までにがんによる死亡の4番目に多い原因として乳がんを追い抜くと予測されています（Pancreatic Cancer UK、2015年）。年齢が主な危険因子であり、ほとんどの場合、50歳以降に診断されます。修正可能な危険因子には、喫煙、肥満、不活動などがあります。

膵臓がんの約95％は外分泌膵臓で発生します。残りの5％は内分泌膵臓に影響を及ぼします。それらは一般的に攻撃性が低く、予後が良好です。膵臓がんに関連する症状は、通常、病気がかなり進行するまで現れません。それらには、予期しない体重減少、腹部の不快感および/または痛み、脂肪便、吐き気、そして時には糖尿病が含まれます。

膵臓がんは通常、治癒する可能性のある手術で治療されます（腫瘍が早期に発見された場合）または姑息的。多くの患者は、腫瘍のサイズを縮小する目的で化学療法または放射線療法を受けることもあります（Kleeff et al、2016）。膵臓腫瘍細胞を特異的に標的とする治療法が最近開発されましたが、まだ広く利用可能ではありません（Amanam and Chung、2018）。