우리가 음식물을 먹으면 일단 입속으로 들어온다. 입안에서는 침과 섞여 목구멍을 통해 식도로 넘어간다. 얼핏 보면 단순하게 보이지만, 그 메커니즘을 자세히 보면 뼈, 근육, 신경 등이 서로 정교하게 협력하여 이루어진다. 이번에 알아볼 것은 소화의 메커니즘 중에서 먹고 삼키는 부분에 대한 것이다.
0. 목차
- 3개의 큰 침샘
- 씹어 으깨기
- 침의 소화 효소
- 삼키기
- 식도의 운동
- 연하 장애
1. 3개의 큰 침샘
침은 물처럼 맑은 '장액성 액체'와 끈적거리는 '점액성 액체'가 섞여 만들어진다. 뺨 안쪽에 관으로 연결된 '귀밑샘'에서는 '장액성 액체'만을 분비한다. 그리고 혀 밑쪽에 있는 관으로 연결된 '턱밑샘'과 '혀밑샘'은 '장액성 액체' 외에 '점액성 액체'도 분비한다. 그리고 이 3개의 큰 침샘 외에도 뺨의 점막과 혀 등에 1~2mm 정도 되는 '작은 침샘'이 무수히 분포되어 있다. 모두 합하면 일반적으로 하루에 1000~1500ml 정도의 침이 분비된다.
- 귀밑샘(Parotid Gland): '귀밑샘'은 귀에 가까운 뺨 근처에 자리하고 있는 '장액성 침'만 분비하는 침샘이다. 소화 효소가 풍부하고 끈적거리지 않는 액체를 만드는 세포만 있으며, 뺨의 점막과 연결된 관을 통해 입속으로 침을 공급한다. 관의 출구는 큰 어금니 옆에 있다. 분비되는 침 전체 양의 약 30%를 차지한다.
- 턱밑샘(Submandibular Gland): '턱밑샘'은 아래턱뼈 안쪽을 따라 자리하고 있다. 장액성 액체를 분비하는 세포와 점액성 액체를 분비하는 세포 양쪽으로 이루어져 있으며, 분비되는 침 전체 양의 60~70%를 차지한다.
- 혀밑샘(Sublingual Gland): '혀밑샘'은 혀밑에 위치한 '점액성 액체'를 분비하는 침샘이다. 3개의 큰 침샘인 귀밑샘, 턱밑샘, 혀밑샘 중에서 가장 작으며, 분비되는 침 전체 양의 5% 정도를 차지한다. '혀밑샘'도 '장액성 액체'를 분비하는 세포와 '점액성 액체'를 분비하는 세포 양쪽으로 이루어져 있고, 3개의 큰 침샘 중에서 가장 점성이 강하다. 혀밑샘의 출구는 여러 개가 있다. 그중 혀밑샘 앞쪽의 관은 턱밑샘의 출구과 공통이다. 이 출구를 '혀밑언덕' 혹은 '설하소구'라고 부른다.
1-1. 침의 분비
맛있는 음식 냄새를 맡으면 자신도 모르게 침이 고이는 경우가 있다. 이처럼 '침의 분비'는 음식물이 입안에 들어오기 전부터 시작된다. 또 시각과 후각으로 음식을 인식했을 때뿐만이 아니라, 기억에 의해서도 침이 분비된다. 예컨대 레몬이 시다는 기억에 의해서 침이 분비되어 소화시킬 준비를 시작한다.
그런데 침은 뭘로 만들어지는 걸까? 침의 원료는 '혈액(Blood)'이다. 침샘 속에서 침의 원료를 만드는 세포인 '선방 세포'는 모세 혈관을 흐르는 혈액 속의 염화 이온 등을 침생의 '선강'안으로 운반한다. 그러면 '선강' 안의 이온 농도가 높아져 그것을 묽게 하려는 힘인 '삼투압'이 작용해, 결과적으로 수분도 혈액 속에서 '선강'안으로 빨려 들어간다. 여기에 선방 세포가 분비하는 소화 효소와 점액 성분이 더해져 침의 원료가 만들어지는 것이다. 예컨대 '귀밑샘'에는 목 옆을 타고 가는 경동맥이 갈라져 들어오며, 혈액이 공급된다. 식사할 때, '연수(Medulla Oblongata)'의 일부에서 혈류를 증가시키는 전기 신호가 보내진다.
레몬처럼 신 것을 먹으면 침이 콸콸 나온다. 이렇게 침이 콸콸 나오는 이유 가운데 하나는 시큼한 것, 즉 산성인 것은 치아의 표면을 녹일 우려가 있기 때문이다. 침을 한꺼번에 많이 분비하면 치아나 구강 점막을 보호할 수 있다. '감칠맛'을 느꼈을 때도 침이 나온다. 특히 적당히 짠맛일 때 침이 쉽게 나온다고 한다. 즉, 맛에 따라 침이 나오는 정도는 크게 달라진다.
2. 씹어 으깨기
우리가 김밥이나 햄버거 등의 음식을 먹을 때, 우리는 자연스럽게 입안에 너무 많이 집어넣으려고 하지 않는다. 윗입술이나 혀를 음식물에 대어 한입에 적절한 양을 감지한 다음 앞니로 잘라낸다. 음식물을 시각 정보도 중요하다. 딱딱한 음식을 잘기 씹는 경우 '에나멜질(Enamel)'이 가장 두껍고 튼튼한 송곳니가 유용하다. 우리는 입속에 음식을 먹으면 순식간에 혀에 의해, 음식물을 입천장으로 밀어 올린다. 그곳에서 딱딱한 정도가 감지되고, 만약 어느 정도 딱딱한 음식물인 경우 어금니로 옮겨서 씹는다. 반대로 두부처럼 비교적 부드러운 음식물들은 입천장에 올려져 자연스럽게 으깨어진다.
음식물을 갈아 부술 때는 혀를 사용해 어금니 사이에 두어야 한다. 이처럼 넓은 범위의 근육과 혀가 연동하여야 비로소 씹는 기능이 원활히 이루어진다. 씹는 동작은 매우 정밀하다. 한 군대 치아의 맞물림이 0.03mm만 조정돼도, 다른 치아로 음식물을 자를 수 있게 되거나 씹기 쉬운 쪽이 바뀌어 버린다.
2-1. 저작근
'저작근(Masticatory Muscle)'은 턱의 개폐와 전후 좌우로의 이동을 관장하며, '측두근', '교근'과 '바깥쪽 익돌근', '안쪽 익돌근'의 4쌍이 있다. 우리가 어금니로 음식을 씹을 때 '관자놀이(눈과 귀 사이의 움푹 들어간 곳)'에 손가락을 대어보면, 근육의 움직임을 알 수 있는데, 이것이 바로 '측두근(Temporilis Muscle)'이다. 씹는데 관여하는 '측두근'은 머리 쪽까지 펼쳐져 있다. '측두근'은 두개골과 옆면과 아래턱뼈의 안쪽을 연결하는 근육이다. 측두근은 아래턱을 올리거나 뒤쪽으로 당길 때 중요하다. '관자놀이' 부근에서 만질 수 있다. '교근(Masseter Muscle)'은 광대뼈와 아래턱뼈를 연결하는 근육이다. '바깥쪽 익돌근'은 턱뼈보다 안쪽에 있으며, 턱관절을 구성하는 뼈를 수평방향으로 연결하는 근육이다. 턱을 앞으로 내밀거나 턱관절의 위치를 적절하게 유지하는 기능을 한다. '안쪽 익돌근'은 '바깥쪽 익돌근'보다 안쪽에 있고, 코 주변의 뼈와 아래턱 뼈를 연결하는 근육이다. '저작근(Masticatory Muscle)'의 종류를 정리해 보면 다음과같다.
- 측두근(Temporalis Muscle): 두개골의 옆면과 아래턱 뼈의 안쪽을 연결하는 근육이다. 치아를 힘주어 깨물 때 관자놀이 부근에서 만질 수 있다.
- 교근(Masseter Muscle): 광대뼈와 아래턱뼈를 연결하는 근육이다. 치아를 힘주어 깨물었을 때, 뺨과 귀 사이 부근에서 만질 수 있다.
- 외측 익돌근: 턱뼈보다 안쪽에 있다. 턱관절을 구성하는 뼈를 수평 방향으로 연결하는 근육이다.
- 안쪽 익돌근: 바깥쪽 익돌근보다 안쪽에 있따. 코 주변의 뼈와 아래턱 뼈를 연결하는 근육이다.
3. 침의 소화 효소
우리가 입에서 잘근잘근 씹는 것은 물리적으로 음식물을 으깨기 위한 것일 뿐만 아니라, 침과 음식물을 섞기 위함이기도 하다. 침에는 영양소를 몸이 흡수할 수 있는 형태로 바꾸는 '소화 효소'가 포함되어 있다. 침의 소화 효소의 대부분은 '아밀라아제(Amylase)'다. '아밀라아제'는 '3대 영양소(단백질, 탄수화물, 지질)' 가운데 '단백질'과 '지질'은 분해할 수 없다. 침에 들어있는 효소가 분해할 수 있는 것은 밥과 빵 같은 '탄수화물뿐'이다. 밥이나 빵, 감자 등에 포함된 녹말은 '포도당(글루코오스)'이 수백~수만 개 연결된 것이다. 아밀라아제는 이것을 포도당 2개가 이어진 '엿당(Maltose)'이 될 때까지 끊을 수 있다. 밥을 계속 씹다 보면 천천히 스며나오는 단맛을 느낄 수 있는데, 이 단맛은 '엿당'에 의한 것이다. 하지만 이 엿당 상태는 아직 우리의 몸에서 흡수할 수 있는 상태는 아니다.
인간은 진화의 과정에서 '녹말(포도당이 길게 연결된 다당류)'을 가열해 먹게 되었다. 하지만 녹말은 풀처럼 점착질이 되어 입속에 달라붙는다. 아밀라아제는 이를 잘 분해해서 잘 들러붙지 않게 만듦으로써 먹기 쉽게 만드는 역할도 한다.
4. 삼키기
음식물을 삼키기 위해서는 한 번에 목구멍에 지나갈 수 있는 크기로 나누어야 한다. 잘게 나누어진 음식 덩어리는 보통 1초도 안되는 사이에 근육과 뼈 등이 움직이며서 삼켜진다. 이렇게 삼키는 동작을 '연하(嚥下)'라고도 한다. 그런데 사실 삼키는 동작은 '반사 운동'이다.우리가 단지 음식물을 씹고 있는 사이에도, 음식물은 조금씩 목구멍 안쪽으로 보내진다. 그래서 음식 덩어리가 어느 정도 모이면 한꺼번에 삼켜진다.
우리가 음식물을 삼킬 때 '갑상 연골(방패 연골)'이 비스듬히 들려 올라간다. 이는 음식을 삼킬 때 '갑상 연골'에 손을 대고 있으면 올라간다는 것을 알 수 있다. 이렇게 뼈와 연골이 올라감으로써 그 뒤에 있는 식도에 공간이 생기게 된다. 이때 입이나 코로 이어지는 기도, 폐로 연결된 기관의 입구도 닫혀 잠깐 숨이 멈춘다. '혀'나 '인후(음식물과 숨이 통하는 길)'의 근육이 목구멍 안쪽을 단단히 조여 음식물이 식도로 들어간다.
그런데 가끔은 음식물이나 침이 폐와 연결된 기관으로 잘못 들어가는 일이 생길 수 있다. 이런 경우네는 보통 목이 막혀 토해내지만, 그렇지 못하는 경우도 있다. 실제로 사후 해부의 결과 기관 속에서 건조된 옥수수 등이 나온 경우가 있다. 따라서 잘못 삼켜도 반드시 토하거나 흡수된다고 단정질 수는 없다.
4-1. 삼킬 때 목구멍에서 일어나는 연계 동작
- 평상시의 상태: '물렁입천장'이 아래로 내려져 있어, 기도가 열려 있다. 또 혀는 가라앉아 있으며, 식도는 눌려 있다.
- 음식물이 목구멍으로 보내진다: 입술이 닫히고 혀가 음식물을 '물렁입천장'에 밀작시켜 목구멍 안쪽으로 보낸다. 물렁입천장이 안쪽으로 끌어올려짐과 동시에 '상인두 수측근'은 수축에서 부풀어 오르며 코와 연결된 기도가 안쪽에서 닫힌다.
- 기관으로 침입하는 것을 막는다: 기관 위에 붙어 있는 '후두덮개'가 '기관의 입구(후두구)'를 틀어막듯이 쓰러진다. 음식물 덩어리는 주로 후두구의 옆 고랑으로 들어간다. 또 후두구 안의 '성대문'도 닫힌다. 또 이 시점에서 '방패 연골'은 들어 올려지기 시작해, 식도의 입구도 느슨해지기 시작한다.
- 식도로 들어간다: '설골'과 '아래턱뼈'를 연결하는 '설골 상근'이나 '설골'과 '방패 연골'을 연결하는 '갑상 설골근'이 오그라들면, 설골이나 방패 연골 등이 앞쪽으로 들려 올라간다. 그러면 뒤에 있는 식도에 빈 공간이 생긴다. 음식물 덩어리는 목구망 안쪽을 통과한 직후에 조여져 식도로 들어간다. 또 '하인두 수축근'의 가장 밑쪽이나 식도 입구 부근의 근육이 수축해, 음식물 덩어리를 식도로 밀어 넣어 역류를 방지한다.
5. 식도의 운동
음식이 삼켜지면 식도를 거쳐 '위(胃)'로 향한다. 음식물 덩어리는 식도 속을 빨리 지나갈 것 같지만, 실제로는 1초당 4cm 정도의 속도로 천천히 운반된다. 식도가 약 25~30cm 정도이므로 6~7초 정도가 걸리는 셈이다.
그런데 이때 심지어 물구나무 서기를 한다고 하더라도, 무중력 공간에서 삼키더라도, 음식물은 '위(Stomach)'의 방향으로만 나아간다. 어떻게 그럴 수 있을까? 식도는 관과 평행하게 섬유가 지나는 '종주근(Longitudinal Muscle)'과 관을 감싸듯이 달리는 '윤주근'의 2개의 근육이 있다. 그리고 그 사이에 그물눈 모양으로 신경이 둘러쳐진 '아우어바흐 신경총(Auerbach's Plexus)'이 있다. 음식물 덩어리가 있는 '윤주근'이 느슨해지면, '아우어바흐 신경총'이 '입(Mouth)'쪽을 조이고 '위(Stomach)'쪽을 느슨하게 하도록 근육에 신호를 보낸다. 종주근을 신축시킴으로써 식도는 음식물 덩어리는 항상 '위(Stomach))'의 방향으로 보내므로 음식은 식도를 역류하지 않는다. 이 '연동 운동'은 소장이나 대장 등에서도 발견할 수 있는 공통된 메커니즘이다.
6. 연하 장애
나이가 들면, 음식물을 삼킬 때 목에 걸리거나 목이 메기 쉬워진다. 이것이 심해져, 입으로 먹거나 마시는데 지장이 생기는 상태를 '연하 장애(Dysphagia)'라고 한다. '연하 장애'의 원인 중 하나는 근력 저하이다.
연하장애는 남성에게 생기기 쉬운 경향이 있다. 왜냐하면 음식물을 삼킬 때는 입을 크게 벌리는 힘과, 목구멍으로 음식물을 밀어 넣는 힘이 필요한데, 근력이 약해진 남성은 같은 나이의 여성보다 입을 벌리기 힘이 약해지는 쉬운 경향이 있기 때문이다. 또 남성은 '갑상 연골(방패 연골)'이 더 크고 무거우며 위치도 낮기 때문에 들어 올리는데 더 시간이 걸리고 더 힘든다.
병에 걸려서 '연하 장애'가 생기는 경우도 있다. 뇌졸중으로 뇌간이나 대뇌 양쪽에 장애가 생기거나, 근육을 움직이는 신경이 파괴되는 루게릭 병' 등의 신경 질환에 걸린 경우 '연하 장애'가 생길 수 있다. 또 치매를 앓는 경우에도 '연하 장애'를 함께 가지고 있는 경우가 많다.
6-1. 연하 장애의 증상
연하 장애가 생기면, 수분을 섭취하거나 음식을 먹지 않게 된다. 고기와 야채는 밥이나 빵에 비해 삼키기 어려워서, 영양도 탄수화물에 치우치기 쉬워진다. 근육이나 면역세포는 단백질로 구성되어 있기 때문에, 근력이나 면역력의 저하로 이어질 가능성이 높아진다.
뿐만 아니라 질식의 위험도 높아진다. 나이가 들면 침이 줄어들고, 연하 장애 때문에 물을 잘 안 먹게 되어 목구멍에 달라붙기 쉬운 음식들이 목에 쉽게 쌓이기 때문이다. 연하 장애에 걸리면 '오연성 폐렴'에도 걸리기 쉬워진다. 오연'은 음식을 잘못 삼켰다는 뜻이다. 일반적으로 잘못 삼켜지면 반사 신경에 의해 기침을 해서 이물질이 뱉어지지만, 그렇지 못하게 되는 것이다. 기관 속으로 음식물이 들어가면 세균도 폐로 들어간다. 이때 면역력이 강하면 세균이 조금 폐로 들어가도 괜찮지만, 고령자의 경우 면역력이 약해 세균이 감염증을 일으켜 '오연성 폐렴'에 걸릴 수 있다.
7-2. 연하 장애의 치료
그러면 '연하 장애'가 있는 경우 어떻게 해야 증상을 개선할수 있을까? 일단 '먹는 자세'를 확인 해보는 것이 좋다. 만약 등을 젖히고 턱을 끌어당긴 자세에서는, 목구멍이 수축된 채 자유롭게 움직이기 어려워져 음식을 삼키기 어려워진다. 고양이 자세 같은 경우에도 '설골 상근'이 늘어난 채로 수축되어 식도가 잘 열리지 않게 된다.
연하 장애를 앓는 사람들은 음식을 약간 걸쭉하게 하면 먹기 쉬워진다. 연하장애가 심한 사람에게는 믹서로 간음식이나 젤리 상태의 음식으로 영양분을 공급한다. 반대로 건더기가 섞인 죽이나, 찌개 등은 위험하고 곤약 젤리나 방울토마토처럼 반들반들하고 둥근 것도 목구멍에 끼기 쉽다. 입으로 영양분을 섭취할 수 없을 정도까지 '연하 장애'가 진행된 경우 위에 직접 구멍을 내서 영양분을 공급하는 '위루(胃瘻) 형성술'을 실시하는 경우도 있다.