大腸は、四肢動物の消化管および消化器系の最後の部分です。ここで水分が吸収され、残りの老廃物は排便によって排出される前に直腸に便として貯蔵されます。[1]結腸（上行結腸から横行結腸、下行結腸、そして最後にS状結腸へと進む）は大腸の中で最も長い部分であり、「大腸」と「結腸」という用語はしばしば同じ意味で使用されますが、ほとんどの情報源では大腸を盲腸、結腸、直腸、肛門管の組み合わせとして定義しています。[1] [2] [3]他の情報源では肛門管を除外しています。[4] [5] [6]

ヒトでは、大腸は骨盤の右腸骨部、腰のすぐ下あたりから始まり、回盲弁を介して盲腸で小腸の末端と繋がっています。その後、結腸として腹部を上行し、横行結腸として腹腔の幅を横切り、直腸まで 下行し、肛門管で終点となります。[7]ヒトの大腸全体の長さは約1.5メートル（5フィート）で、これはヒトの消化管の全長の約5分の1に相当します。[8]

構造

大腸の図解

大腸の結腸は消化器系の最後の部分です。ハウストラと呼ばれる一連の球形嚢によって分節された外観をしています。[9]固形廃棄物が体外に排出される前に水分と塩分を抽出し、腸内細菌叢によって吸収されなかった物質の発酵が行われる場所です。小腸とは異なり、結腸は食物や栄養素の吸収において主要な役割を果たしません。毎日約1.5リットル（45オンス）の水が結腸に到達します。[10]

結腸は大腸の中で最も長い部分であり、成人における平均長さは男性で65インチ（166cm）（80～313cm）、女性で61インチ（155cm）（80～214cm）です。[11]

セクション

結腸セクションの内径

哺乳類では、大腸は盲腸（虫垂を含む）、結腸（最長部分）、直腸、肛門管で構成されています。[1]

結腸は、上行結腸、横行結腸、下行結腸、S状結腸の4つの部分から成ります。 これらの部分は、結腸弯曲部で曲がっています

結腸の各部分は腹腔内またはその後ろの後腹膜にあります。後腹膜臓器は一般的に腹膜に完全に覆われていないため、位置が固定されています。腹腔内臓器は腹膜に完全に囲まれているため、可動性があります。[12]結腸のうち、上行結腸、下行結腸、直腸は後腹膜にあり、盲腸、虫垂、横行結腸、S状結腸は腹腔内にあります。[ 13]これは、開腹手術などの手術中にどの臓器に容易にアクセスできるかに影響するため重要です

直径で見ると、盲腸が最も広く、健康な人では平均9cm弱、横行結腸の平均直径は6cm未満です。[14]下行結腸とS状結腸はわずかに小さく、S状結腸の平均直径は4～5cm（1.6～2.0インチ）です。[14] [15]各結腸切片の直径が一定の閾値を超える場合、 巨大結腸症と診断される可能性があります

大腸CTから生成された3Dファイル

盲腸と虫垂

盲腸は大腸の最初の部分であり、消化に関与しています。一方、発生学的に盲腸から発達する虫垂は消化に関与せず、腸管関連リンパ組織の一部であると考えられています。虫垂の機能は不明ですが、腸内細菌叢のサンプルを収容する役割を果たしており、免疫反応の過程で枯渇した場合に結腸の細菌叢を再び増殖させるのに役立つという説もあります。また、虫垂にはリンパ細胞が高濃度に存在することも示されています。

上行結腸

上行結腸は、大腸の4つの主要な部分の最初の部分です。盲腸と呼ばれる腸管の一部によって小腸につながっています。上行結腸は、腹腔内を横行結腸に向かって約8インチ（20cm）上方に伸びています

結腸の主な機能の一つは、老廃物から水分やその他の重要な栄養素を取り除き、再利用することです。老廃物は回盲弁を通って小腸から出て盲腸に入り、次に上行結腸へと移動し、そこでこの抽出プロセスが始まります。老廃物は蠕動運動によって横行結腸に向かって上方に送り出されます。上行結腸は、ゲルラッハ弁を介して虫垂に付着している場合があります。反芻動物では、上行結腸は螺旋結腸として知られています。[16] [17]

横行結腸

横行結腸は、右結腸とも呼ばれる肝弯曲（肝臓による結腸の曲がり）から左結腸とも呼ばれる脾弯曲（脾臓による結腸の曲がり）までの結腸の部分です。横行結腸は胃から垂れ下がり、大網と呼ばれる大きな腹膜のひだによって胃に接続されています。後 側では、横行結腸は横行結腸間膜と呼ばれる腸間膜によって後腹壁に接続されています。

横行結腸は腹膜に包まれているため、可動性があります（その前後の結腸部分とは異なります）。

横行結腸の近位3分の2は、上腸間膜動脈（SMA）の枝である中結腸動脈によって灌流され、残りの3分の1は下腸間膜動脈（IMA）の枝によって供給されます。これら2つの血液供給の間の「分水嶺」領域は、中腸と後腸の間の発生学的区分を表しており、虚血に敏感な領域です。

下行結腸

下行結腸は、脾弯曲からS状結腸の始まりまでの結腸の部分です。消化器系における下行結腸の機能の1つは、直腸に排出される便を貯蔵することです。ヒトの3分の2では後腹膜に存在し、残りの3分の1では（通常は短い）腸間膜を有しています。 [18]動脈からの供給は左結腸動脈を介して行われます。下行結腸は、近位腸よりも消化管に沿ってさらに遠くにあるため、遠位腸とも呼ばれます。この領域では腸内細菌叢が非常に密集しています。

S状結腸

S状結腸は、下行結腸の後、直腸の前にある大腸の部分です。S状結腸という名前はS字型を意味します（S状結腸を参照、S状結腸洞を参照）。S状結腸の壁は筋肉質で、収縮することで結腸内の圧力が高まり、便が直腸に移動します。

S状結腸は、IMAの枝であるS状動脈の複数の枝（通常2～6本）から血液を供給されます。IMAは上直腸動脈として終結します。

S状結腸鏡検査は、S状結腸を検査するために用いられる一般的な診断技術です。

直腸

直腸は大腸の最後の部分です。排便によって排出されるのを待つ、形成された便を保持します。長さは約12cmです。[19]

外観

盲腸– 大腸の最初の部分

結腸紐は大腸の長さに沿って走っています。結腸紐は大腸自体よりも短いため、結腸は袋状になり、棚状の管腔内突起である結腸穎を形成します。 [20]

血液供給

結腸への動脈供給は、上腸間膜動脈（SMA）と下腸間膜動脈（IMA）の枝から行われます。これら2つのシステム間の血流は、結腸の全長にわたって平行に走る結腸辺縁動脈を介して連絡しています。歴史的には、リオラン弓状動脈または蛇行腸間膜動脈（モスコヴィッツ動脈）などと呼ばれる構造が、近位SMAと近位IMAを接続していると考えられていました。この構造は、どちらかの血管が閉塞した場合に重要となります。しかし、少なくとも1つの文献レビューでは、この血管の存在に疑問が投げかけられており、一部の専門家は、将来の医学文献からこれらの用語を廃止すべきだと主張しています。[21]

静脈からの血液排出は通常、結腸動脈からの血液供給を反映しており、下腸間膜静脈は脾静脈に排出され、上腸間膜静脈は脾静脈と合流して門脈を形成し、肝臓に入ります。中直腸静脈は例外で、下大静脈に血液を送り、肝臓を迂回します。[22]

リンパドレナージ

上行結腸と横行結腸の近位3分の2からのリンパドレナージは、回結腸リンパ節と上腸間膜リンパ節に流れ込み、乳糜槽に排出されます。[23]横行結腸の遠位3分の1、下行結腸、S状結腸、および上部直腸からのリンパは、下腸間膜リンパ節と結腸リンパ節に排出されます。[23]下部直腸から櫛状線より上の肛門管へのリンパは、内回結腸リンパ節に排出されます。[24]櫛状線より下の肛門管は、浅鼠径リンパ節に排出されます。[24]櫛状線はこの移行を大まかに示すだけです。

神経供給

交感神経支配：上部腸間膜神経節および下部腸間膜神経節；副交感神経支配：迷走神経および仙骨神経叢（S2-S4）[要出典]

発生

内胚葉、中胚葉、外胚葉は、原腸形成と呼ばれる過程で発達する胚葉です。原腸形成はヒトの発生初期に起こります。消化管はこれらの層から派生します。[25]

変異

結腸の正常な解剖学的構造における変化の一つとして、余分なループが形成され、結腸が通常より最大5メートル長くなることが挙げられます。この状態は過剰結腸と呼ばれ、通常は直接的な重大な健康への影響はありませんが、まれに腸捻転が発生し、閉塞を引き起こし、直ちに医師の診察が必要になります。[26] [27]重大な間接的な健康への影響として、過剰結腸が存在する場合、標準的な成人用大腸内視鏡の使用は困難であり、場合によっては不可能ですが、特殊なタイプの器具（小児用タイプを含む）はこの問題を克服するのに役立ちます。[28]

微細解剖学

結腸陰窩

4つの組織切片内の結腸陰窩（腸腺）細胞がミトコンドリアタンパク質シトクロム c 酸化酵素サブユニット I (CCOI) を産生する場合、細胞は茶橙色に染色され、細胞の核(陰窩の壁を裏打ちする細胞の外縁に位置する) はヘマトキシリンで青灰色に染色されている。パネル A、B は陰窩の長軸を横切るように切断され、パネル C、D は陰窩の長軸と平行に切断されている。パネル A のバーは 100 μm を示しており、結腸上皮内の陰窩の頻度を概算できる。パネル B には、断面に 3 つの陰窩が示されており、各陰窩には CCOI 発現に欠陥のあるセグメントが 1 つあり、右側の少なくとも 1 つの陰窩が 2 つの陰窩に分裂している。パネル C の左側には、2 つの陰窩に分裂している陰窩が示されている。パネルDは、2つまたは3つのCCOI欠損陰窩の典型的な小さなクラスターを示しています（バーは50μmを示しています）。画像はオリジナルの顕微鏡写真から作成されましたが、パネルA、B、Dは論文[29]にも掲載されており、イラストは再利用を許可するクリエイティブ・コモンズ表示-非営利ライセンスで公開されています。

大腸の壁は、陥入部を持つ単純円柱上皮で裏打ちされています。陥入部は腸腺または結腸陰窩と呼ばれます。

  • 正常な大腸陰窩の顕微鏡写真
    正常な大腸陰窩の顕微鏡写真
  • 正常な大腸陰窩の解剖図
    正常な大腸陰窩の解剖図

結腸陰窩は、中央に管の長さに沿った穴（陰窩内腔）がある微細な厚壁の試験管のような形をしている。ここに示す組織切片は 4 つで、2 つは陰窩の長軸を横切るように切り取られ、残りの 2 つは長軸と平行に切られている。これらの画像では、細胞がシトクロム c 酸化酵素サブユニット I (CCOI)と呼ばれるミトコンドリアタンパク質を産生すると、免疫組織化学染色によって茶橙色に染色されている。細胞の核（陰窩の壁を裏打ちする細胞の外縁に位置する）は、ヘマトキシリンで青灰色に染色されている。パネル C と D に見られるように、陰窩の長さは約 75 ～ 約 110 個である。Baker ら[30]は、陰窩の平均周囲長は 23 個であることを発見した。したがって、ここに示す画像では、結腸陰窩 1 つあたり平均約 1,725 ～ 2,530 個の細胞があることになる。 Nooteboomら[31]は、少数の陰窩の細胞数を測定したところ、結腸陰窩1つあたり1,500～4,900個の細胞があると報告しました。細胞は陰窩基部で産生され、陰窩軸に沿って上方に移動し、数日後に結腸腔に排出されます。[30] 陰窩基部には5～6個の幹細胞が存在します。[30]

パネルAの画像から推定すると、結腸上皮1平方ミリメートルあたり約100個の結腸陰窩があります。[32] ヒトの結腸の平均長さは160.5cm [11]、平均内周は6.2cmであるため、[32]ヒトの結腸の内面上皮領域の平均面積は約995cm²で、これには9,950,000個（約1,000万個）の陰窩が含まれます

ここに示されている4つの組織切片では、多くの腸腺にCCOI遺伝子のミトコンドリアDNA変異を持つ細胞があり、核の青灰色の染色が主な色で、ほとんど白色に見えます。パネルBに見られるように、3つの陰窩の幹細胞の一部はCCOIに変異を持っているようで、それらの幹細胞から生じた細胞の40%から50%が横断面領域で白色部分を形成しています。

全体として、CCOIを欠損する陰窩の割合は40歳までは1%未満ですが、その後は年齢とともに直線的に増加します。[29]女性におけるCCOIを欠損する結腸陰窩は、80～84歳までに平均で女性で18%、男性で23%に達します。[29]

結腸の陰窩は分裂によって増殖することができます。図Cでは、1つの陰窩が分裂して2つの陰窩を形成しており、図Bでは少なくとも1つの陰窩が分裂しているように見えます。CCOIを欠損した陰窩のほとんどは、2つ以上のCCOI欠損陰窩が互いに隣接した陰窩のクラスター（陰窩のクローン）を形成しています（図Dを参照）。[29]

粘膜

大腸で発現する数千のタンパク質コード遺伝子のうち約150は、異なる領域の粘膜に特異的であり、 CEACAM7が含まれます。[33]

機能

組織切片

大腸は食物から水分と残りの吸収可能な栄養素を吸収し、消化できない物質を直腸に送ります。[34]結腸は、チアミン、リボフラビン、ビタミンKなど、結腸細菌によって生成されるビタミンを吸収します。[35] [36]また、便を圧縮し、排便時に肛門から排出されるまで直腸に貯蔵します。

大腸はカリウムと塩素も分泌します。結腸では様々な栄養素のリサイクルが行われます。例としては、炭水化物の発酵、短鎖脂肪酸、尿素サイクルなどがあります。[34]

虫垂には少量の粘膜関連リンパ組織が含まれており、免疫において虫垂の役割は未確定です。しかし、虫垂には初期の成長と発達における恒常性維持に重要な生体アミンとペプチドホルモンを放出する内分泌細胞が含まれているため、胎児期において重要であることが知られています。[37]

糜粥が大腸に入るまでに、小腸はほぼすべての消化可能な栄養素と摂取した水の約90%を吸収している。体積測定によると、1日約9～10リットルの腸負荷のうち、結腸に入るのはわずか1～2リットルの水分である。[38] [39]実際、回腸造設手術の一般化で示されるように、多くの人々は大腸の大部分、あるいは完全に大腸なしで生活することが可能である。この時点では、ナトリウム、マグネシウム、塩化物などの一部の電解質と、摂取した食物の消化できない部分（例えば、摂取したアミロースの大部分、これまで消化から保護されていたデンプン、および水溶性または不溶性の形で大部分が消化できない炭水化物である食物繊維）のみが残っている。糜粥が大腸を通過すると、残りの水分の大部分が除去され、粘液や細菌（腸内フローラとして知られる）と混ざり合って便となります。上行結腸は便を液体として受け取ります。結腸の筋肉は水分を含んだ老廃物を前方に送り出し、余分な水分をゆっくりと吸収します。便は下行結腸へと移動するにつれて徐々に固まります。[34]

細菌は自身の栄養源として繊維の一部を分解し、酢酸、プロピオン酸、酪酸を老廃物として生成します。これらは結腸の細胞壁で栄養源として利用されます。[40]タンパク質は利用できません。ヒトでは、消化されなかった炭水化物の約10%が利用可能になりますが、これは食事によって異なる場合があります。[41]他の類人猿や霊長類など、結腸が比例して大きい動物では、より多くの炭水化物が利用可能になるため、食事中の植物性物質の割合が高くなります。大腸は消化酵素を生成しません。糜粥が大腸に到達する前に、小腸で化学消化が完了します。結腸のpHは5.5から7（弱酸性から中性）の間で変化します。[34]

静置勾配浸透

結腸での水分吸収は、典型的には、経粘膜 浸透 圧勾配に逆らって進行する。定常勾配浸透は、腸管における浸透圧勾配に逆らった水の再吸収である。腸内壁を構成する細胞は、細胞間隙にナトリウムイオンを送り込み、細胞間液の浸透圧を上昇させる。この高張液は浸透圧を作り出し、タイトジャンクションおよび隣接細胞を介した浸透圧によって水が側方細胞間隙に送り込まれる。そして、その水は基底膜を越えて毛細血管へと移動し、同時にさらに多くのナトリウムイオンが再び細胞間液に送り込まれる。[42]水は各段階で浸透圧勾配に沿って移動していくが、全体としては、ナトリウムイオンが細胞間液に送り込まれるため、通常は浸透圧勾配に逆らって移動していく。そのため、毛細血管内の血液は腸管腔内の液に比べて 低張であるにもかかわらず、大腸は水分を吸収することができる。

腸内フローラ

大腸には、真菌、原生動物、古細菌に加え、様々な機能を果たす700種以上の細菌が生息しています。種の多様性は、地理や食生活によって異なります。[43]ヒトの遠位腸内の微生物の数は、しばしば100兆個近くに達し、重さは約200グラム（0.44ポンド）にもなります。この主に共生する微生物の塊は、最近、「発見された」最新のヒト臓器、言い換えれば「忘れられた臓器」と呼ばれています。[44]

大腸は、この領域に生息する細菌によって生成される産物の一部を吸収します。消化されなかった多糖類（食物繊維）は、大腸内の細菌によって短鎖脂肪酸に代謝され、受動拡散によって吸収されます。大腸が分泌する重炭酸塩は、これらの脂肪酸の形成によって生じる酸性度の上昇を中和するのに役立ちます。[45]

これらの細菌は、血液中に吸収されるビタミン、特にビタミンKとビオチン（ビタミンB群）を大量に産生します。これらのビタミン源は、一般的に1日に必要な量のごく一部しか供給しませんが、食事からのビタミン摂取量が少ない場合には大きな貢献を果たします。大腸内細菌によって産生されるビタミンの吸収に依存している人は、ビタミン産生細菌と病原細菌の両方を阻害する抗生物質で治療すると、ビタミン欠乏症に陥る可能性があります。 [46]

その他の細菌性産物には、窒素と二酸化炭素の混合物であるガス（放屁）があり、少量の水素、メタン、硫化水素ガスが含まれています。これらは、消化されていない多糖類の細菌発酵によって生成されます。便の臭いの一部は、アミノ酸トリプトファンから代謝されたインドールによるものです。常在菌叢は、盲腸やリンパ管などの特定の組織の発達にも不可欠です。[要出典]

それらは交差反応性抗体の産生にも関与しています。これらは、免疫系によって常在菌叢に対して産生される抗体であり、関連する病原体に対しても有効であり、感染や侵入を防ぎます

結腸で最も多く見られる2つの門は、バシロ門とバクテロイデス門です。ヒトマイクロバイオームプロジェクトの報告によると、この2つの門の比率は大きく異なるようです。[47] バクテロイデス門は、大腸炎と大腸がんの発生に関与しています。ビフィズス菌も豊富で、「善玉菌」と呼ばれることがよくあります。[48] [49]

粘液層は、大腸を結腸常在細菌による攻撃から保護します。[50]

臨床的意義

疾患

以下は、結腸で最も一般的な疾患または障害です。

大腸内視鏡検査

大腸内視鏡検査画像、脾弯曲部、
正常粘膜。脾臓が透けて見えます。

大腸内視鏡検査は、肛門から挿入した柔軟なチューブにCCDカメラまたは光ファイバーカメラを取り付け、大腸と小腸の遠位部を内視鏡で検査する検査です。この検査では、潰瘍やポリープなどの視覚的な診断が可能で、大腸がんが疑われる病変の生検や切除を行う機会が得られます。大腸内視鏡検査では、1ミリメートル以下の小さなポリープも切除できます。切除したポリープは、顕微鏡を用いて前がん状態かどうかを検査することができます。ポリープががん化するまでには15年かそれ以下かかります。

大腸内視鏡検査はS状結腸鏡検査に似ていますが、それぞれが検査できる結腸の部位が異なります。大腸内視鏡検査では、結腸全体（長さ1200～1500mm）の検査が可能です。S状結腸鏡検査では、結腸の遠位部（約600mm）の検査が可能です。大腸内視鏡検査による癌の生存率への効果は、結腸の遠位部の病変の検出に限られているため、この検査で十分である可能性があります。[51] [52] [53]

S状結腸鏡検査は、大腸内視鏡検査全体のスクリーニング検査としてよく使用され、便潜血検査（FOBT）、便免疫化学検査（FIT）、マルチターゲット便DNA検査（Cologuard）、血液検査であるSEPT9 DNAメチル化検査（Epi proColon）などの便検査と併用されることがよくあります。[54]これらのスクリーニングを受けた患者の約5％が大腸内視鏡検査に紹介されます。[55]

コンピュータ断層撮影（CT）スキャンまたは核磁気共鳴（MR）スキャンから再構成された2Dおよび3D画像を使用するバーチャル大腸内視鏡検査も、完全に非侵襲的な医療検査として可能ですが、標準化されておらず、診断能力についてはまだ調査中です。さらに、バーチャル大腸内視鏡検査では、ポリープ／腫瘍の切除や生検などの治療的処置や、5ミリメートル未満の病変の可視化はできません。CTコロノグラフィーで腫瘍やポリープが検出された場合でも、標準的な大腸内視鏡検査を実施する必要があります。さらに、外科医は最近、回腸肛門嚢の大腸内視鏡検査を指すために「ポーチスコピー」という用語を使用しています。

その他の動物

大腸が真に明確に区別されるのは四肢動物のみで、四肢動物ではほとんどの場合、回盲弁によって小腸から隔てられています。しかし、ほとんどの脊椎動物では、大腸は肛門に直接つながる比較的短い構造ですが、小腸よりも明らかに幅が広いです。盲腸はほとんどの有羊膜類に存在しますが、大腸の残りの部分が真の結腸に発達するのは哺乳類だけです。[56]

一部の小型哺乳類では、他の四肢動物と同様に結腸がまっすぐですが、哺乳類の大多数では、上行結腸と下行結腸に分かれています。明確な横行結腸は、典型的には霊長類にのみ存在します。しかし、結腸条とそれに付随する吸器は、肉食動物にも反芻動物にも見られません。哺乳類（単孔類を除く）の直腸は、他の脊椎動物の総排泄腔に由来するため、これらの種に見られる「直腸」とは真の相同性はありません。 [56]

一部の魚類には、真の大腸はなく、単に消化管の末端と総排泄腔をつなぐ短い直腸があります。サメでは、これに海水との浸透圧バランスを維持するために塩分を分泌する直腸腺が含まれます。この腺は構造的に盲腸に似ていますが、相同構造ではありません。[56]

追加画像

  • 腸
    腸
  • 結腸。深部郭清。前方視。
    結腸。深部郭清。前方視。

参照

参考文献

パブリックドメイン この記事には、 グレイの解剖学 （1918年）第20版1177ページのパブリックドメインのテキストが含まれています。

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