「大腸と腸内細菌」:意外な便の内容物と細菌の繁殖場-消化器官のしくみ(7)

小腸での消化吸収が終われば、次に食物は大腸へと送り届けられます。

この段階で食物の消化吸収の大半が終わっていて、消化酵素を使った消化は殆ど行われません。大腸に入ってきた食物の残骸はこの段階で既に「便」と呼んでも差し支えないものです。ただ、まだまだ水っぽい状態で色も茶色ではなく黄色い上、使える素材も残っています。

さらに、消化酵素による消化は行われないものの、腸内細菌による発酵が行われるのがこの大腸。この腸内細菌よる発酵で、食物繊維が分解されて人が吸収できる形に変換されています。つまり、大腸と腸内細菌は切っても切れない関係にあるのです。

本記事では大腸の働き以外にも、腸内細菌の働きについても簡単に扱っていきたいと思います。

消化器官のしくみシリーズ
「胃と胃酸」-胃液と消化酵素、胃が溶けない理由とは?
「十二指腸と膵液」-全ての栄養素を消化する、胆汁の変わった機能
「小腸の栄養吸収」-吸収の絨毛と消化の腸液、空腸と回腸の違い
盲腸は切っちゃダメ?要らない子と呼ばれた虫垂の大切な役割

 大腸の構造と働き、消化系最後の吸収と排泄

 大腸は大きく分けて、三つの部分に分けられます。それが盲腸結腸直腸です。

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盲腸(Cecum)

かなり長い間、盲腸は退化器官(昔は使ったけど今は使っていない器官)と考えられてきましたが、最近の研究で、盲腸は主に腸内細菌を備蓄・育成する部位詳しくは別記事参照)であることが分かっています。特に盲腸から伸びる尻尾のような虫垂では、かなりの数の腸内細菌が保持されており、細菌用の家と言っても良いでしょう。

食物繊維などの物質は、人が持っている消化機能では消化できず、そのままでは栄養として吸収できません。そこで、人は腸内細菌を使って人が吸収できる形に変換しています。

また、食物繊維は主に植物などに多く含まれる物質で、これらを主食とする草食動物類は体内に大量の細菌を飼っています。人間のような雑食性動物は盲腸だけですが、反芻を行う草食動物は一つ目の胃で細菌を飼育し、その上で吸収を行うようにしています。

ちなみに、虫垂炎(別名、盲腸)はそれらの細菌の拠点となっている虫垂(Appendix)が詰まることで起こり、虫垂内部で異常繁殖した細菌が細胞内部に入り込み、炎症を起こすことで発生しています。本来は虫垂で繁殖した細菌は腸内に入り食物と混ざり、通常の発酵を行うようになっています。

結腸(Colon)

結腸は主に水分やミネラルの吸収を行う器官で、大腸内に入ってきたまだ流動的な食物の残りを固形物にする働きがあります。小腸とは違って非常にゆっくりと食物が進むため、盲腸内で混ざった細菌が十分に時間をかけて発酵を進めることが出来ます。

大腸で最も大きな器官で、食物が上に向かう上行結腸、横に進む横行結腸、下に降りる下行結腸、最後に直腸へとうねるS字結腸に分けられ、各々筋肉の付き方などが微妙に異なります。さらに、結腸ひもと呼ばれるひも状の筋肉が結腸の周りに三本通っており、小腸と大腸を区別する大きな目印になっています。

図で見ると一目瞭然に見える小腸と大腸ですが、手術前で絶食中だと小さくなっているので大きさでは区別が付きません。そこで、結腸ひもで区別するのです。結腸ひもは腸を動かす筋肉が集まったものなのですが、小腸では万遍なく散らばっていた筋肉が、大腸では三箇所にまとまっているのでヒモのようにみえるのです。

直腸(Rectum)

直腸は便を貯蓄する器官で、溜まった便を検知する機能や排泄するための機能が備わっています。しかし、排泄するための機能は自律神経でコントロールされていて、自分の意志でコントロールすることは出来ません。つまり、いきんだところで直腸に力が入っているわけではないということになります。

いきんだ時に便が出るような気がするのは、腹筋によって直腸を圧迫しているからで、直腸自身が何かしているわけではないのです。実は、排泄時に人が随意にコントロールできるのは肛門だけであり、さらに肛門自身に「排出」のための機能は備わっていません。肛門にできることは直腸の出口を開けるか締めるかだけということです。

直腸に便がたまると、(不幸な事に)勝手に直腸の筋肉が便を排出しようという圧力を掛けます。肛門がなければそのまま垂れ流しですが、(幸いにも)肛門が閉じていれば便の圧力に負けずに、人の意志で排泄は阻止されます。肛門を開けば、直腸が勝手に掛けている圧力で便が排出されていきます。

基本的には一度の排泄で排出される便は直腸に溜まっている分だけですが、「排泄する態勢」になっている場合には、直腸に便が溜まる前に排出するように動くので、結腸に溜まっている分であっても、長時間トイレに篭っていればある程度は排便が出来る様になっています。

長々と説明しましたが、要は盲腸で腸内細菌と食物を混ぜあわせ、結腸で吸収・発酵を行い、直腸で排出するということです。以上のように、腸の働きは基本的には便を動かして水分などを吸収するだけですが、大腸で最も重要な作業は腸内細菌によって行われます。