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ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

くちから おしりまでの くだの ないがわは、ほんとうに テニスコートほど ひろいの?

口から肛門までの消化管の内側は、本当にテニスコートほど広いのか

消化管の内面積は本当にテニスコート大か:2014年の見積もり直しと、細菌数・免疫・神経

分野:からだ

おなかの なかの 腸ちょうの ないがわの ひろさは、むかしから「テニスコートくらい」と いわれて きました。ところが 2014ねんに、その かずは ずっと ちいさく なおされました。

では、いまの ひろさは どのくらいで、ちょうは なにを して いるのでしょう。この ページでは、ちょうの はたらきが わかります。

「腸を広げると、内側の面積はテニスコートほどある」。教科書にもそう書かれてきましたが、2014年に、この数字は大きすぎたとして、口から肛門までの消化管全体で約30〜40平方メートルに見積もり直されました。有名な数字は、もう一つ直されています。「体の中の細菌の数は、人の細胞の10倍」も、2016年に約1.3倍と計算し直されました。

では、直されたあとの腸は、どんな場所なのでしょうか。この記事を読むと、腸が食べ物の通り道であるだけでなく、栄養と水を吸い、細菌とつき合い、自分の神経まで持っていることが分かります。

消化管(口から肛門まで)の内面積は長く「180〜300m²(テニスコート大)」と書かれてきたが、2014年にヨーテボリ大学の研究者が約30〜40m²と見積もり直した[3]。体内の細菌数が「ヒトの細胞の10倍」とされた説も、2016年の再計算で約1.3対1に改められた[4]。

では、数字が直されたあとの腸は、どう理解すればよいのか。このメモを読むと、小腸の吸収、大腸の役割、共生細菌と粘膜免疫、腸管神経系の位置づけが、出典つきで分かる。

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1. テニスコートって、ほんとうなの?

1. 「腸はテニスコートの広さ」は、見直された数字だった

1. 内面積の見積もり:180〜300m²から約32m²へ(2014年)

2014ねんに、テニスコートより ずっと ちいさい、やく 32へいほうメートルに なおされました。

「ちょうの ないがわを ぜんぶ ひろげると、テニスコートに なる」。こう 書かれた きょうかしょが ありました。かずに すると、180から 300へいほうメートルです[3]。

2014ねんに、スウェーデンの ヨーテボリだいがくの ふたりが、この かずを つくりなおしました。あたらしい かずは、やく 30から 40へいほうメートル。くちから こうもんまで ぜんぶの くだの ないがわを あわせて、へいきんで やく 32へいほうメートルで、ワンルームの へやほどです。この かずは、しょうかい して いる きじを もとに して います[3]。

むかしの かずが おおきすぎた りゆうは、こう せつめい されて います。かいぼうや しゅじゅつの ときは、ちょうの そしきが ゆるんで いるからです[3]。ちょうは、うごいて いる ときは もっと ひきしまって いる、ということです。

それでも、ワンルームの ひろさが 長さ 6メートルほどの くだに おさまって いるのは ふしぎです。どうやって おさまって いるのでしょう。

教科書の数字が、あとから直された

消化管の内側の面積は、長く「180〜300m²、テニスコートほど」と教科書に書かれてきました。2014年、ヨーテボリ大学のヘランダーとフェンドリクスは、これを約30〜40m²(平均で約32m²)と見積もり直しました[3]。ワンルームの部屋ほどの広さです。この数字は紹介記事に基づきます。

古い数字が大きすぎた理由は、解剖や手術のときの腸は組織がゆるんでいるから、と説明されています[3]。同じ紹介記事によると、内訳は大腸が約2m²、口・食道・胃は合わせても1m²に届きません。面積の大部分は小腸です。

「広い」ことは変わらない

テニスコートより小さくなっても、約32m²は、ワンルームの部屋ほどの広さです。体の中の管の内側としては、とても広い面です。では、長さ6mほどの管が、どうしてそんな広さを持てるのでしょうか。

消化管の内面積は、長く「180〜300m²(テニスコート大)」とされてきた。2014年、ヨーテボリ大学のヘランダーとフェンドリクスは、これを約30〜40m²(平均約32m²)と見積もり直した[3]。解剖・手術時は組織が弛緩しているため、古い値は大きすぎたという説明である。内訳は、大腸が約2m²、口・食道・胃は合計で1m²未満とされ、面積の大半は小腸が担う。数値は紹介記事に基づく。

「テニスコート」が約32m²に縮んでも、腸の面が広いという事実は変わらない。問題は、管である腸が、なぜこれほどの面積を持てるのかだ。

2. 6メートルの くだに、へやが おさまるの?

2. 長さ約6mの管に、ワンルームの広さが収まる理由

2. 絨毛と微絨毛:細長い管が広い面を持つ条件

しょうちょうは、長さが やく 6メートルで、たべものが とおる くだの やく 8わりを しめて います[1]。ただし、のばした ときと そうでない ときで 長さが かわり、3メートルより ながい とも、7メートルに ちかい とも 書かれて います[5]。

この くだの ないがわの かべには、絨毛じゅうもうという ちいさな でっぱりが ならんで います。さらに その ひょうめんにも、もっと ちいさな でっぱりが あります[2]。

つるつるの かみより、けばの ある タオルの ほうが、ひょうめんが ひろく なりますね。かべに でっぱりが あると、おなじ 長さの くだでも、ひろい めんが とれます。ただし ほんとうは、タオルの けと ちがって、じゅうもうは ちょうの かべの いちぶです。

この ひろい めんで、たべものの えいようを たくさん すいとる ことが できます。では、ここで すいきれなかった ものは、どこへ いくのでしょう。

でっぱりの上に、さらにでっぱり

小腸は長さ約6mで、消化管の約80%を占めます[1]。ただし、小腸は伸び縮みする管です。引き伸ばして測るかどうかで長さが変わり、資料では3m台から7mに近い値まで幅があります[5]。そのため、ここでは「6mほど」と、幅を持たせて書いています。

内側の壁には、絨毛という小さな突起が並び、その表面にさらに微絨毛という突起があります。この二段の凸凹で内面積が大きくなり、より多くの栄養素を吸収できると説明されています[2]。

タオルのけばにたとえると

つるつるの紙よりも、けばのあるタオルのほうが、同じ大きさでも表面が広くなります。小腸の壁の突起も、同じ考え方で面を増やしています。ただし、絨毛は腸の壁そのものの一部で、あとから生えた毛のようなものではありません。

栄養の大部分と水分は小腸で吸われます[1]。では、吸い残された中身は、どこへ送られるのでしょうか。

小腸は長さ約6mで消化管の約80%を占め、栄養素の大部分と水分がここで吸収される[1]。ただし、小腸は伸縮する器官で、引き伸ばすかどうかによって測定値が変わる。報告には、手術時の計測で約6.3mとするものがある一方、上記の面積の研究は291cmの値を用いた[5]。本稿が「約6m」と書くのは、資料の幅を認めたうえでの目安である。

この長さの管が広い面を持てるのは、内側が平らでないからだ。小腸の内面には絨毛という突起が並び、その表面にさらに微絨毛がある。この二段の凹凸によって、内面積が大きくなり、より多くの栄養素を吸収できる[2]。

面積の増え方は、突起の高さと密度による。そのため、絨毛が失われたり、腸が引き伸ばされて凹凸の様子が変わったりすれば、面積の見積もりも動きうる。2014年の見積もり直しで、解剖時の弛緩が問題にされた背景には、この性質がある。

では、吸収を終えた内容物は、どのように次の器官へ運ばれ、何が起きるのか。

3. すいとった あと、のこりは どこへ いくの?

3. 小腸で吸いきれなかった残りは、どうなるのか

3. 大腸の役割:水分とミネラルの回収と、未消化物の発酵

しょうちょうで えいようの ほとんどと みずが すわれます。のこりは、1リットルほどの みずを ふくんだ まま、だいちょうに おくられます[1]。

だいちょうは 長さ やく 1.5メートルです。ここでは、のこった みずと ミネラルを すいとります。そして、たべものの せんいなど、しょうかしきれなかった ものを、はっこうさせて、うんちを つくります[1]。

はっこうには、だいちょうに すむ さいきんが かかわる と いわれて います[6]。できた うんちは、いちばん さいごの ぶぶんに いったん たまって、そとへ でて いきます。

ここで、ちょうに すんで いる さいきんが でて きました。ちょうの さいきんは、どのくらい いるのでしょうか。

水分が約1Lのまま、大腸へ

小腸を通り抜けた内容物は、約1Lの水分を含んだ状態で大腸に送られます[1]。大腸は長さ約1.5mで、ここでは主に水分とナトリウムなどのミネラルを吸収します。

食物繊維を発酵させて、便をつくる

消化しきれなかった食物繊維などは、大腸で発酵され、便になって直腸へ送られます[1]。直腸は、便をいったんためておく場所です。

この発酵には、大腸にすむ細菌が深く関わるとされます。細菌の大部分は大腸にいる、と紹介されています[6]。では、その細菌は、体全体で見るとどれほどの数なのでしょうか。

小腸を通り抜けた内容物は、約1Lの水分を含んだ状態で大腸へ送られる[1]。ここまでで、栄養素の大部分と水分の多くは、すでに小腸で吸われている。それでも約1Lが残るのは、水分の回収が一度で終わらず、大腸が受け持つ分があるからだ。

大腸(長さ約1.5m)は、主に水分とナトリウムなどのミネラルを吸収し、消化しきれなかった食物繊維などを発酵させて便をつくる。便は蠕動で直腸へ送られ、直腸が一時的に蓄える[1]。

この発酵に関わるのは、大腸にすむ細菌だと考えられている。体内の細菌の大部分は大腸にいるとされる[6]。腸は、栄養を吸うだけでなく、細菌が働く場所でもあるわけだ。その細菌の数は、どのくらいと見積もられてきたのか。

4. さいきんは、人の さいぼうの 10ばい いるの?

4. 「細菌は人の細胞の10倍」も、見直された

4. 細菌数の再計算:10対1から約1.3対1へ(2016年)

からだの なかには、細菌さいきんが すんで います。「さいきんの かずは、人の からだの さいぼうの 10ばい」と いわれて きました。

ところが 2016ねんの けいさんで、さいきんは やく 38ちょう こ、人の さいぼうは やく 30ちょう こと みつもられました[4]。わりざんすると、やく 1.3ばいです。10ばいでは ありません。

これは、からだの おもさが 70キロの おとなの おとこの 人を もとに した みつもりです。まえの 10ばいは、1972ねんの みつもりが もとで、ちょうの さいきんを おおきく みつもって いた と されます[6]。

10ばいから 1.3ばいへ へっても、ちょうに すむ さいきんの かずは、とても たくさんです。これだけ たくさんの さいきんを、からだは どうして おいださないのでしょう。

2016年の再計算

「体の中の細菌は、人の細胞の10倍いる」という数は、長く紹介されてきました。2016年、センダーらは、体の細菌が約3.8×10の13乗個(約38兆個)、ヒトの細胞が約3.0×10の13乗個(約30兆個)と見積もり、比は約1.3対1だと報告しました[4]。38÷30を計算すると約1.27で、確かに10倍にはなりません。

これは70kgの標準的な男性についての推定です。人によって数は違うので、「だれでも1.3倍」という意味ではありません。

10倍説のもと

「10倍」は、1972年の微生物学者ラッキーによる見積もりが出どころとされ、腸の細菌を多めに見積もったものだったと紹介されています[6]。腸の面積の「テニスコート」も、細菌の「10倍」も、長く使われた数字が、のちに計算し直されたという点が共通しています。

それでも、約38兆個の細菌は、少ない数ではありません。腸は、そんな細菌をどう受け入れているのでしょうか。

体内の細菌数は長く「ヒトの細胞の10倍」とされた。2016年、センダー、フックス、ミロは、70kgの標準男性について、細菌を約3.8×10¹³個、ヒトの細胞を約3.0×10¹³個と見積もり、比を約1.3対1とした[4]。38÷30は約1.27で、10倍には届かない。

10倍説は、1972年のラッキーの見積もりに由来し、腸の細菌を過大に見積もっていたとされる。細菌の大部分は大腸にいる[6]。資料には、核のある細胞だけで数える場合は10対1に近づくという注記もある[4]。何を「細胞」として数えるかで比が変わるので、1.3という値は絶対的な真実ではなく、標準男性の推定として読むのが正確だ。

面積の「テニスコート」と、細菌の「10倍」。腸にまつわる有名な数字が二つとも、後年の再計算で見直された。ただし、どちらも「腸は小さい」「細菌は少ない」を意味しない。腸はやはり広い面を持ち、細菌はやはり約38兆個いる。では、宿主の体は、これほどの細菌とどう共存しているのか。

5. さいきんが たくさん いても へいきなの?

5. 腸は、そんなに多くの細菌をどう受け入れているのか

5. 共生細菌を質・量ともに調節する粘膜免疫

ちょうには、腸内細菌ちょうないさいきんと よばれる さいきんが すんで います。その おおくは、ちょうの そとで そだてるのが むずかしい と されて います[7]。

ちょうの かべには、びょうきから からだを まもる さいぼうが まって いる ばしょが あります。この しくみで、からだは さいきんの しゅるいと かずを ととのえて いる と、けんきゅうで せつめい されて います[7]。

さいきんを ぜんぶ おいはらうのでは なく、ちょうど よい かずに ととのえて いる のです。

こんどは、ちょうが 「かんがえて いる」ような はなしです。

共生する細菌と、見張る免疫

腸にすむ共生細菌は腸内細菌と呼ばれ、その多くは培養が難しいとされています[7]。細菌を追い出すのではなく、宿主の体は、粘膜免疫のしくみで、共生細菌を質・量ともに制御していると、2014年の共同発表(JSTと東京大学など)で説明されています[7]。

パイエル板とIgA

腸の壁にあるパイエル板には、M細胞という細胞があり、その下に免疫細胞が待機しています[7]。また、IgAという抗体は、腸内細菌のバランスを保つのにとても重要で、細菌に結合してその動きを弱めるとされています[7]。

これで、腸は「栄養を吸う器官」だけでなく、「細菌とつき合う器官」でもあると分かります。では、その腸は、脳に頼らず自分で動くことがあるのでしょうか。

腸には腸内細菌と呼ばれる共生細菌がすみ、その多くは培養が難しい。宿主側は、粘膜免疫のしくみを備えることで、共生細菌を質・量ともに制御している[7]。パイエル板にはM細胞があり、その下に免疫細胞が待機する。

IgAは、腸内細菌叢のバランスの維持に重要な抗体で、細菌に結合してその運動性を弱める。虫垂のリンパ組織もIgAの産生の場で、虫垂をなくしたマウスでは大腸の腸内細菌叢が変化したと報告されている[7]。ただしこれはマウスの結果で、ヒトにそのまま当てはめることはできない。

ここから読めるのは、腸が細菌をゼロにしようとするのではなく、量と種類を調整しながら共存している、という方向性だ。共生細菌が多くいても、免疫が種類や量を調節している。この調整を現場で担う腸の壁は、体のほかの部分から指示を受けているのか、それとも独自に動いているのか。

6. ちょうは、のうの めいれいが なくても うごくの?

6. 腸は、脳の指示を待たずに動けるのか

6. 腸管神経系:中枢神経から独立して調節される反応

ちょうの かべには、ちょう じしんの 神経しんけいが あります。ちょうが うごいたり、かべから みずが でたりする はたらきは、おもに のうや せきずいとは べつに、この しんけいが ととのえて います[8]。

しんけいの さいぼうの かずは、1おく こ いじょう、しりょうに よっては 数おく こと いわれ、ばらつきが あります[8]。せきずいより おおい と いう せつめいも あります。

ただし、ちょうの しんけいは、のうの かわりでは ありません。たべものの ようすに あわせて、じぶんで ちょうせつ する、ちいさな かんりにんの ような ものです。

ここまで みて きた ちょうの はなしを、いえで たしかめて みましょう。

腸の壁の中にある神経

腸の壁には腸管神経系があり、腸の蠕動や粘膜からの水分の分泌といった反応を、主に中枢神経系とは独立して調節している、と日本語の抄録に書かれています[8]。「第二の脳」と呼ばれることもあります。

ニューロンの数は、科学雑誌では1億個以上とされ、脊髄や末梢神経系より多いと紹介されています[8]。資料によって1億〜6億個ほどと幅があります。ここでは「数億個」と書きます。

「脳の代わり」ではない

独立して調節するといっても、腸が考えごとをするわけではありません。食べ物が通ったときの動きや水の出し入れなど、決まった反応を、その場の様子に合わせて整えている、という意味です。

面積、細菌、免疫、神経。ばらばらに見えた話が、腸という一つの器官の話としてつながりました。最後に、その大きさを自分の目で確かめる方法を考えてみます。

腸の壁には腸管神経系があり、蠕動や粘膜の水分泌などの反応を、主に中枢神経系から独立して調節する、とJ-STAGEの抄録に書かれている[8]。Scientific Americanは、この「第二の脳」には約1億個のニューロンがあり、脊髄や末梢神経系より多いと紹介する[8]。

ただし、ニューロン数は資料で1億〜6億個と食い違う。資料によって幅があるため、ここでは「数億個」とする。

「独立して調節する」という表現も、腸が思考や判断をするという意味ではない。蠕動や分泌という、決まった反応を局所で制御するという意味で読むべきだ。

面積の見直し、細菌数の見直し、免疫による調節、独自の神経。四つの話は、腸が「食べ物を運ぶ管」ではなく、吸収し、共存し、調節する器官だという一本の線でつながる。では、この大きさを、読者は自分で実感できるだろうか。

7. いえの へやと ひもで、ちょうの おおきさを たしかめよう

7. 家の部屋と1本のひもで、腸の大きさを実感してみる

7. 検算:32m²と6mを、自分の家で測る

1. ひもを 6メートルぶん ようい して、ゆかに まっすぐ おいて みましょう。メジャーが あれば、はかって みても いいです。おなかの なかに、こんなに ながい くだが たたまって いるのです。

2. 32へいほうメートルは、どのくらいの ひろさでしょう。たたみ 1じょうが やく 1.6へいほうメートルなので、32÷1.6で やく 20じょうです。いえの へやの たたみの かずと くらべて みましょう。

あしもとに ものが ないか たしかめてから、ひもを おいて くださいね。

ひもと畳で測る

1. 長さ6mのひもを用意して、床にまっすぐ置いてみます。巻尺があれば、測ってもかまいません。小腸の長さの目安が、どれほどかが分かります。

2. 約32m²を畳に直すと、畳1枚が約1.6m²なので、32÷1.6=約20枚(20畳)です。約30〜40m²で考えると、およそ19〜25畳になります。自分の家の部屋の畳の数と比べてみてください。

原典にあたるなら

面積の見積もり直しは、2014年のScand J Gastroenterolの論文に書かれています。細菌数の再計算は、PLOS Biologyの2016年の論文です。出典欄から探せます。

面積と長さは、紙の上で検算できる。畳1枚を約1.6m²とすると、約32m²は32÷1.6で約20畳、約30〜40m²なら約19〜25畳になる。小腸を、床に6mのひもとして置いてみるのもよい。ただし小腸は伸縮するため、3m台から7mに近い値まで幅があり、実際の腸が床に伸びるわけではない。

原典は、面積がScand J Gastroenterol(2014年)、細菌数がPLOS Biology(2016年、Sender, Fuchs & Milo)、免疫がJSTと東京大学などの2014年の共同発表だ。面積の数値は紹介記事に拠る。

しらべた もとの じょうほう

参考にした情報源

参考にした情報源と、その使い方

本文は、ここにある資料の内容を、自分の言葉で言いかえたものです。数字は資料によって幅があり、紹介記事に拠るものも含みます。

  1. 東北大学病院 NST栄養ひろば「胃腸のはたらき」 https://www.hosp.tohoku.ac.jp/pc/img/tyuuou/nst_icho.pdf (小腸・大腸の長さと働き)
  2. MSDマニュアル家庭版「小腸」 https://www.msdmanuals.com/ja-jp/home/03-消化器系の病気/消化器系の生物学/小腸 (絨毛と微絨毛)
  3. Science Nordic「Guts match the surface area of a studio apartment」 https://sciencenordic.com/forskningno-gut-human-body/guts-match-the-surface-area-of-a-studio-apartment/1400373 (2014年の面積の見積もり直し。紹介記事のため二次資料)
  4. Sender, Fuchs & Milo (2016) PLOS Biology https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.1002533 (細菌数とヒトの細胞数の再計算)
  5. Gut誌 PMC報告(小腸の長さの測定) https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC1379160 (小腸の長さが測り方で変わること。抄録のみ参照)
  6. Elhuyar「Sender論文の紹介」 https://zientzia.eus/artikuluak/gorputzean-zelulak-baino-hamar-aldiz-bakterio-gehi/en (10倍説の由来。紹介記事のため二次資料)
  7. JST・東京大学ほか 共同発表(2014年) https://www.jst.go.jp/pr/announce/20140410/ (共生細菌、粘膜免疫、IgA、虫垂)
  8. Scientific American「Gut second brain」 https://www.scientificamerican.com/article/gut-second-brain/ (腸の神経のニューロン数。日本語抄録とあわせて参照)

なおした ところ

更新履歴

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