위액은 두 종류의 샘에서 서로 다른 세포가 분업하여 분비한 성분들이 섞인 결과물이다. 핵심은 위산(HCl)이며, 벽세포(parietal cell)가 H⁺/K⁺-ATPase를 이용해 혈액보다 300만 배 농축된 수소이온을 분비한다.
❶ 생각해 보셨나요?
위는 강력한 산을 분비한다. pH 0.8 수준의 위산은 동맥혈의 수소이온 농도를 300만 배 농축한 것이다. 이런 극단적인 산이 어떻게 만들어지고, 왜 위 자신은 녹지 않는가.
❷ 위액은 어떤 세포가 무엇을 분비하는가
위는 전체를 두 구역으로 나눈다.
전방 80% — 오목샘(oxyntic gland): 여기서 분비되는 주요 성분은 네 가지다.
- 염산(HCl, 위산) — 벽세포(parietal cell)에서 분비
- 펩시노겐(pepsinogen) — 주세포(chief cell)에서 분비. 산성 환경에서 펩신으로 활성화되어 단백질을 분해
- 내인성인자(intrinsic factor) — 벽세포에서 분비. 비타민 B12 흡수에 필수
- 점액 — 경부점액세포(mucous neck cell)에서 분비
후방 20% — 유문샘(pyloric gland): 점액과 가스트린(gastrin)을 분비한다. 가스트린은 위 내강이 아닌 혈액으로 분비되는 호르몬이다.
이처럼 한 샘 안에서도 위치에 따라 다른 세포가 서로 다른 물질을 전담한다.
❸ 위산은 어떤 과정으로 만들어지는가
벽세포에는 관상소관(canaliculus)이라는 꼬불꼬불한 내부 구조가 있어 표면적을 크게 넓힌다. 이 구조를 통해 다음 이온 교환이 연쇄적으로 일어난다.
- 세포 내에서 물(H₂O)을 분해해 H⁺와 OH⁻를 생성한다.
- 관상소관 쪽 막에 있는 H⁺/K⁺-ATPase가 에너지(ATP)를 써서 세포 밖(관상소관)으로 H⁺를 내보내고 K⁺를 세포 안으로 들여온다.
- 들여온 K⁺는 다시 밖으로 빠져나가 H⁺와의 교환이 계속된다.
- 세포 반대편(기저막 쪽)에서 OH⁻는 CO₂와 결합해 HCO₃⁻(중탄산이온)가 되고, 이것이 Cl⁻와 교환되어 외부로 나간다.
- 세포 안으로 들어온 Cl⁻가 관상소관 쪽으로 나가면, 먼저 나간 H⁺와 결합하여 HCl(염산)이 된다.
결국 물에서 출발해 이온 교환 연쇄를 통해 염산이 만들어진다. 이 과정에 에너지가 대량 필요하다.
위 자신이 녹지 않는 이유
위산이 위벽을 공격하지 못하는 것은 두 가지 방어 때문이다.
- 점액: 위 전체를 덮고 있으며, 산과 알칼리 모두에 완충 작용을 한다.
- 치밀 이음부(tight junction): 상피세포 사이를 거의 물도 통과하지 못할 정도로 단단히 연결한다.
이 장벽이 깨지는 상황이 있다. 알코올, NSAIDs·아스피린, 자극적 음식 등이 대표적이다. 장벽이 손상되면 위산이 점막을 직접 공격해 위염, 나아가 위궤양으로 진행한다.
❹ 결론적으로
H⁺/K⁺-ATPase는 위산 분비의 핵심 펌프다. 이것이 임상으로 직결되는 이유는 분명하다. 위산 분비를 억제하는 약물인 프로톤펌프억제제(proton pump inhibitor, PPI)가 바로 이 H⁺/K⁺-ATPase를 표적으로 하기 때문이다. 위염·위궤양·역류성 식도염 치료의 핵심이 여기에 있다.
영상으로 더 깊이 보고 싶다면: ▶ 영상으로 보기 (멤버십)
선행: gi-phys20-gastric-motility 연관: gi-phys22-gastric-secretion-regulation 다음: gi-phys22-gastric-secretion-regulation