胃酸

胃酸は、胃液の酸性成分である塩酸で、胃の内壁にある胃腺の壁細胞で生成されます。胃酸のpHは 1 ～ 3 で、消化酵素を活性化してタンパク質のアミノ酸の長鎖を分解することにより、タンパク質の消化に重要な役割を果たします。胃酸は、食後など必要に応じて生成量を増やすようフィードバック システムで調節されます。胃に​​ある他の細胞は、塩基である重炭酸塩を生成して液体を緩衝し、pH を一定に保ちます。これらの細胞は、胃酸が胃を傷つけるのを防ぐ粘性のバリアである粘液も生成します。膵臓はさらに大量の重炭酸塩を生成し、膵管を通って十二指腸に分泌して、消化管に入る胃酸を中和します。

分泌は複雑で、比較的エネルギーを消費するプロセスです。胃壁細胞には広範な分泌ネットワーク（細管と呼ばれる）があり、そこから胃の内腔に塩酸が分泌されます。ヒトの胃の内腔における胃酸のpHは1.5～3.5で、このレベルはプロトンポンプ H ⁺ /K ⁺ ATPaseによって維持されています。^[1]このプロセスで壁細胞は重炭酸塩を血流に放出し、これがアルカリ潮と呼ばれる一時的な血液pHの上昇を引き起こします。

酸性の胃液には、胃腺の他の細胞、つまり胃主細胞によって生成される消化酵素も含まれています。胃主細胞は不活性化されたペプシノーゲンを分泌します。胃腔に入ると、胃酸がプロ酵素を活性化してペプシンになります。胃酸は、胃の中で多くの病原菌の生存と進行をさらに抑制します。

成人の胃は、通常、1日に約1.5リットルの胃液を分泌します。^[2]胃液は、胃腺分泌物の混合物であり、主成分は塩酸（胃酸）、胃リパーゼ、ペプシノゲンです。^[3]胃に入ると、ペプシノゲンは胃酸によって消化酵素ペプシンに変化し、この酵素が胃液に追加されます。^[4]

胃酸の分泌はいくつかの段階で行われます。塩化物イオンと水素イオンは壁細胞の細胞質から別々に分泌され、細管で混合されます。これにより、壁細胞膜全体に-40〜- 70 mVの負の電位が生成され、カリウムイオンと少量のナトリウムイオンが細胞質から壁細胞の細管に拡散します。その後、胃酸は他の腺分泌物とともに胃小窩に分泌され、胃腔に放出されます。^[2]   

炭酸脱水酵素は二酸化炭素と水の反応を触媒して炭酸を形成します。この酸はすぐに水素イオンと重炭酸イオンに解離します。水素イオンはH ⁺ /K ⁺ ATPase アンチポーターポンプを通じて細胞から排出されます。

同時に、ナトリウムイオンは活発に再吸収されます^[要出典] 。つまり、分泌された K ⁺ (カリウム) イオンと Na ^{+ (ナトリウム) イオンの大部分は細胞質に戻ります。小管では、分泌された水素イオンと塩化物イオンが混合され、}酸分泌腺の腔内に分泌されます。

胃酸が胃内で達する最高濃度は、細管で160 mMです。これは動脈血の約300万倍ですが、他の体液とほぼ等張です。分泌された酸の最低pHは0.8ですが、 ^[5]胃腔内で酸はpH 1〜3に希釈されます。  

食事の間には胃酸が少量ずつ継続的に分泌されますが、その量は通常10mEq  /時間未満です。^[6]

胃酸の分泌には3つの段階があり、食事を消化するために分泌速度が増加します。^[2]

1. 頭蓋期：分泌される胃酸の総量の30％は、食事の予期と食物の匂いや味によって刺激される。このシグナルは、脳の高次中枢から迷走神経（第10脳神経）を介して起こる。これにより、胃壁細胞が酸を放出し、ECL細胞がヒスタミンを放出する。迷走神経（第10脳神経）はまた、ガストリン放出ペプチドをG細胞に放出する。最後に、 D細胞からのソマトスタチン放出も抑制する。^[7]
2. 胃期: 食事中の酸の約 60% がこの段階で分泌されます。酸の分泌は、胃の膨張と食物に含まれるアミノ酸によって刺激されます。
3. 腸管期：残りの10％の酸は、糜粥が小腸に入ると分泌され、小腸の膨張とアミノ酸によって刺激される。十二指腸細胞はエンテロオキシンチンを放出し、ガストリンに影響を与えずに壁細胞に作用する。^[7]

胃酸の産生は、自律神経系といくつかのホルモンの両方によって制御されています。迷走神経を介した副交感神経系とホルモンのガストリンは、胃壁細胞を刺激して胃酸を産生させます。これは、胃壁細胞に直接作用するとともに、腸管クロム親和性細胞様細胞(ECL)からのホルモンのヒスタミンの分泌を刺激することで間接的に作用します。血管作動性腸管ペプチド、コレシストキニン、セクレチンはすべて産生を阻害します。

胃における胃酸の生成は、正の調節因子と負のフィードバック機構によって厳密に制御されています。このプロセスには、壁細胞、G 細胞、D 細胞、腸クロム親和性細胞のような細胞の 4 種類の細胞が関与しています。これに加えて、迷走神経 (CN X) の終末と消化管の壁内神経叢も分泌に大きな影響を与えます。

胃の神経終末は、アセチルコリン[ ^8]とガストリン放出ペプチドという2つの刺激性神経伝達物質を分泌します。これらの作用は、胃壁細胞に直接作用するほか、G細胞からのガストリンの分泌と腸管クロム親和性細胞様細胞からのヒスタミンの分泌を介して媒介されます。ガストリンは、ヒスタミンの放出を刺激することで、胃壁細胞に直接的にも間接的にも作用します。

ヒスタミンの放出は胃酸分泌の最も重要な正の調節機構である。その放出はガストリンとアセチルコリンによって刺激され、ソマトスタチンによって阻害される。^[9]

十二指腸では、胃酸は重炭酸塩によって中和されます。これはまた、酸性pH範囲で最適となる胃酵素を阻害します。膵臓からの重炭酸塩の分泌は、セクレチンによって刺激されます。このポリペプチドホルモンは、十二指腸の pH が 4.5 ～ 5.0 未満に低下すると、十二指腸と空腸の粘膜にあるいわゆるS 細胞から活性化され、分泌されます。中和は次の式で表されます。

HCl + NaHCO ₃ → NaCl + H ₂ CO ₃

炭酸は、腸管上皮層に結合した炭酸脱水酵素の触媒作用により、二酸化炭素および水と急速に平衡化し、 ^[10]中和に伴って腔内に二酸化炭素ガスが正味放出されます。十二指腸などの吸収性の上部腸管では、溶解した二酸化炭素と炭酸の両方が血液と平衡化する傾向があり、中和時に生成されたガスのほとんどが肺から吐き出されます。

低胃酸症および無胃酸症では、胃内の胃酸が少ないか全くないため、胃腔の消毒作用が低下するため、問題が発生する可能性があります。このような状態では、消化管の感染症（ビブリオ菌やヘリコバクター菌による感染症など）のリスクが高まります。

ゾリンジャー・エリソン症候群や高カルシウム血症では、ガストリン濃度が上昇し、胃酸の過剰分泌を引き起こし、胃潰瘍を引き起こす可能性があります。

過度の嘔吐を特徴とする疾患では、患者は低塩素 血症性代謝性アルカローシス（H ⁺と塩素の枯渇による血液の酸性度の低下）を発症します。

胃食道逆流症（GERD ）は、胃酸が繰り返し食道に逆流することで起こります。この酸の逆流（逆流）は胸焼けとしても知られ、食道の内壁を刺激する可能性があります。

多くの人が時々胃酸の逆流を経験します。しかし、長期間にわたって胃酸の逆流が繰り返し起こると、胃食道逆流症（GERD）を引き起こす可能性があります。

ほとんどの人は生活習慣の変更と薬の服用でGERDの不快感を管理することができます。まれではありますが、症状を緩和するために手術が必要な人もいます。^[11]

プロトンポンプ酵素はプロトンポンプ阻害剤の標的であり、過剰な酸を特徴とする疾患において胃の pHを上昇させる（したがって胃酸を低下させる）ために使用されます。H2拮抗薬は 間接的に胃酸の生成を減少させます。制酸剤は既存の酸を中和_します。

人間の胃酸のpHは1.5～2.0です。これはほとんどの動物よりもはるかに低いpH値であり、死肉を食べる腐肉食動物のpH値に非常に近い値です。 [12]これは、死肉食がこれまで考えられていたよりも人類の進化において重要であった可能性があることを示唆しています。 [ ^{12 ]}

胃酸の消化における役割は、1820年代から1830年代にかけてウィリアム・ボーモントがアレクシス・セント・マーティンの研究で確立しました。セント・マーティンは事故により胃に瘻孔（穴）が開いており、ボーモントは消化の過程を観察して胃酸を抽出し、酸が消化に重要な役割を果たしていることを確認しました。^[13]

• プロトンポンプ阻害剤の発見と開発

ウィキメディア・コモンズには、胃酸に関連するメディアがあります。

• 壁細胞：酸分泌のメカニズム、コロラド州立大学