39장 순환

순환계가 없는 동물 크기가 증가함에 따라 각 조직에 먹이와 산소를 공급해 주고 대사노폐물을 제거하는 것이 문제 생명체에서는 체표가 직접 필요한 만큼의 가스, 양분, 노폐물 등을 교환 해면동물은 다세포생물이지만 세포표면이 환경과의 물질교환을 담당 해면동물의 동정세포가 물을 계속 펌프해서 양분과 산소를 체내에 공급 및 대사노폐물을 제거 자포동물, 히드로충류, 해파리, 산호는 체계화된 순환계가 없음 해면과 자포동물은 벽이 얇고 속이 비어 있어서 대부분의 세포들이 주변의 물과 직접 물질교환 조밀한 몸을 갖고 있는 편형동물도 대부분 환경과의 직접 교환에 의존하며 세포간의 수송은 위수강의 도움을 받음

무척추동물의 순환계 개방순환계와 폐쇄순환계 폐쇄순환계는 혈액이 정해진 혈관내에서만 순환하는 체계 개방순환계는 혈액이 혈관내에서만 순환하지 않는 체계, 절지동물 다수의 절지동물에서 혈액은 심장의 박동에 따라 동맥으로 흘러들어감 동맥  혈강  몸의 여러 조직  소공  심장 가재는 아가미 호흡 가재의 혈액은 호흡과 수송을 모두 담당하지만 곤충의 경우는 순환계와 호흡계가 독립적으로 구성 메뚜기의 심장은 후반부 등쪽에 있고 가재의 심장은 몸의 중앙에 위치 개방순환계는 연체동물과 기타 무척추동물에서도 관찰 환형동물은 폐쇄순환계를 갖는데 혈관, 관상의 심장, 헤모글로빈이 풍부한 혈액 꼴뚜기나 문어 같은 두족류 연체동물에서도 폐쇄혈관계를 가짐 폐쇄혈관계는 혈액의 흐름이 빨라 신속하게 산소를 공급하는 이점

척추동물의 혈액 수송 모든 척추동물은 폐쇄순환계이며 심장은 그 중심에 위치 악어, 포유류, 조류의 심장은 4개의 방으로 나뉜 복잡한 형태 어류, 양서류, 파충류의 심장은 2, 3개의 방으로 됨

어류와 2방 심장 한 개의 심방과 한 개의 심실로 구성 심방은 혈액을 받아 심실로 운반하는 기능 심실은 좀 더 두꺼운 벽으로 된 방으로 상당한 힘을 가지고 혈액을 동맥으로 내보냄 심장  복대동맥  아가미의 모세혈관  온몸을 순환  심장

양서류, 파충류의 3방 심장 육상동물은 산소요구량이 증가함에 따라 혈압의 상승과 혈액에 산소를 공급하는 새로운 방법이 필요함 양서류와 파충류의 심방은 2개 폐순화과 체순환 탈산소 상태의 혈액은 우심방  심실 폐와 피부로부터 들어온 산소가 공급된 혈액이 좌심방  심실 심실에서는 두 혈액이 부분적으로 혼합됨 양서류의 심장에는 혈액의 혼합을 막는 판과 판막이 있고 혈액이 적절한 동맥으로 흐르게 함 파충류도 심실에 격벽이 있어서 두 종류의 혈액을 분리

조류, 악어, 포유류의 4방 심장 4방 심장은 우심방, 우심실, 좌심방, 좌심실로 구성 혈액에 대한 산소 공급은 폐에서 이루어지며 몸의 각 조직에서 탈산소가 일어남 조류와 포유류에서는 심장을 중심으로 두 가지의 독립된 순환이 이루어짐

사람의 순환 4방 심장을 가지며 폐쇄순환 순환계는 심장, 동맥, 모세혈관, 정맥으로 구성 동맥은 심장에서 나오는 혈액을 운반하는 근육성 관으로서 폐동맥을 제외하고는 언제나 산소가 풍부한 혈액이며 밝은 붉은색을 띔 폐동맥은 탈산소 혈액이 심장에서 폐로 이동하는 혈관 모세혈관은 수많은 가지를 쳐 모세혈관상을 형성 혈액과 세포 사이의 모든 교환은 이 모세혈관을 통해서 이루어짐 폐정맥을 제외한 모든 정맥은 탈산소 혈액을 운반 동맥과 소동맥의 수축과 팽창을 통해 특정 조직으로 가는 혈액의 흐름이 조절됨 정맥은 얇고 납작하며 횡다면을 보면 커다란 구멍들이 있고 일반적으로 피부 가까이 위치

심장순환 오른쪽 탈산소 혈액이 우심방에 도달하는 동시에 좌심방은 산소가 공급된 상태 우심실로 들어가는 혈액의 80%는 우심방이 확장되면서 저절로 흘러들어가고 나머지는 우심방의 수축에 의해 펌프되어 내려감 우심실이 수축하면 혈액이 폐동맥을 통해 페로 이동하고 거기서 가스교환이 이루어짐 방과 실 사이, 실과 동맥 사이에는 판막이 있어서 혈액을 한쪽 방향으로 흐르게 함 우심방과 우심살 사이에는 삼첨판이 있어 역류를 막아줌 혈액이 우심실에서 폐동맥으로 흐를 때는 역류를 막기 위해 반월판이 존재

왼쪽 폐동맥의 좌우 가지를 통해 폐로 들어온 혈액은 가스교환이 이루어지는 폐포주위의 모세혈관에 도달 페정맥을 통해 산소가 공급된 혈액을 좌심방으로 보냄 이첨판 혹은 승모판을 통과해 좌심실로 들어감 혈액을 대동맥으로 보냄

심장의 조절 심장근은 가지를 친 섬유, 서로 맞물린 개재판, 지칠 줄 모르는 수축 등 골격근과 다른 많은 생리적 차이점을 가짐 심장은 스스로 수축하며 그 주기성은 선천적으로 갖고 태어남 이식된 심장은 신경과의 연결 없이도 몇 년씩이나 박동을 계속함

외부조절과 내부조절 심장은 감정까지도 포함하여 수많은 요인들에 의해 영향을 받음 외부적으로 심장은 자율신경계의 조절을 받음 심장에 분포하는 신경은 척수와 연수에서 기원 교감신경은 심장박동률을 증가시키고 부교감신경은 박동률을 감소시킴 두 종류의 신경은 온몸의 나머지 부분들과 조화를 이루면서 심장을 조절 부신에서 분비되는 에피네프린은 교감신경처럼 심장박동률을 증가시킴

심장박동의 근원은 변형된 근육인 우심방의 동방결절에서 시작 박동원이라 하는 이 부분은 자율신경의 영향을 받음 박동원에서 시작된 신경충격은 심방을 따라 방실결절에 전달 신경충격은 방실결절에서 심실 격벽에 있는 특수한 근육인 히스근색을 따라 심실로 전도 히스근색은 수축을 시작하는 푸르키녜섬유로 분지 심실의 근섬유는 나선형으로 배열되어 뒤틀리는 형태로 수축이 일어나 혈액을 짜내게 됨

심장의 작용 심장의 소리는 두 종류로 루브 (lub)와 두프 (dup) 루브 소리는 심실이 수축할 때 생기는 막강한 힘에 의해 삼첨판과 이첨판이 갑자기 닫히면서 나는 소리 두프 소리는 심실이 이완될 때 동맥의 역류와 압력에 의해 대동맥과 폐동맥의 반원판이 툭 닫히면서 나는 날카로운 소리 심실이 수축하는 시기를 수축기라 하고 심실이 다시 가득 차는 시기를 이완기라 함 이완기가 수축기보다 길다 쉬고 있을 때 심장은 보통 1분에 72번 수축 한 번 수축시에 대략 80 ml의 혈액을 대동맥으로 보냄 1분당 펌프해 내보내는 심박출량은 대략 5~6 리터 정도 활동 중일 때는 심박출량이 30~35 리터까지 증가

혈압 혈액이 동맥벽에 가하는 힘 이 힘에 의해 혈액이 심장에서 온몸으로 이동할 수 있음 혈압은 심장이 수축할 때 가장 높고 이때의 혈압을 수축기 혈압 심장이 이완할 때의 혈압을 이완기 혈압 젊고 건강한 사람의 수축기 혈압은 120 mmHg이고 이완기 혈압은 80 mmHg 노인들에게 흔히 발생하는 동맥경화증; 동맥의 결합조직에 생기는 칼슘의 축적, 동맥벽의 탄성 상실, 죽상경화증 (콜레스테롤 등의 지방 축적과 평활근의 국소적 성장이 특징인 동맥 병변이나 플라크) 등에 의해 일어남 이러한 요인들로 혈관의 지름이 감소되어 혈압이 상승하게 됨 혈관이 탄성을 잃으면 흐름에 대한 저항이 증가되어 심장에 심각한 부담을 주게 됨

혈관수축과 혈관확장 동맥의 벽을 덮고 있는 평활근은 모세혈관상으로 혈액이 흘러가게 하는 데 중요한 역할을 함 혈관확장이 일어나면 혈압은 줄어들고 혈관수축이 일어나면 혈압은 증가 동맥의 혈압이 증가하더라도 소동맥내의 혈압이 항상 일정하게 유지되도록 균형을 맞춤 혈관확장과 수축은 자율신경계의 조절을 받으며 부분적으로 호르몬의 조절을 받음 산소, 이산화탄소, 수소 이온, 여러 가지 약 등도 때로 소동맥의 지름을 변화시킴

혈액의 순환 경로 주요 경로; 폐순환, 간문순환, 신장순화, 체순환, 심장순환 간문순환 작은창자막을 통해 소화기관으로 들어가는 경로로서 작은창자의 융털내에서 모세혈관상을 형성 소화된 음식물은 모세혈관에서 모아지고 간문정맥을 형성하여 간으로 이동 혈액은 저장할 영양물질을 간에 남기고 다시 상대정맥을 거쳐 심장으로 이동

신장순환 대동맥은 좌우 신동맥으로 나뉘어 신장으로 들어감 신장은 복잡한 여과체계를 갖추고 혈액 내에서 질소노폐물인 요소, 과다한 수분, 잡다한 대사부산물 그리고 염류를 제거 수분과 염류의 농도는 몸이 필요로 하는 삼투조건을 유지하기 위해 정확하게 조절 여과가 끝난 혈액은 신정맥과 하대정맥을 거쳐 심장으로 이동

심장순환 심장은 좌심실을 바로 떠난 산소가 풍부한 혈액을 맨 먼저 공급받음 관상동맥은 심장 외표면의 골을 따라서 각각 좌우로 분리되어 흐름 거미줄 같은 망이 형성되어 심장근에 혈액 공급이 차단되어 일어나는 관상혈전증 같은 응고 현상을 방지 관상정맥에서 우심방으로 이동 체순환 근육, 분비선, 뼈, 뇌 등에서 모세혈관상을 보임 이들 부위에서 산소와 이산화탄소의 교환이 이루어지고 세포 유지에 필요한 물질이 공급되면 노폐물이 제거됨

모세혈관의 역할 모세혈관은 순환계의 기능 단위로서 모든 교환이 여기서 일어남 뇌의 모세혈관을 제외하고는 작은 분자들이 통과할 수 있도록 벽에 조그만 구멍들이 있음 전모세혈관 괄약근을 통해 모세혈관상을 선택적으로 닫고 여는 현상 모세혈관상으로 들어가는 혈액은 영양분, 이온, 수분, 산소 등을 잃는 대신 이온, 수분, 이산화탄소, 기타 대사노폐물들을 수거하여 모세혈관상을 떠남 수압은 모세혈관의 소동맥 쪽 끝에서 크고 많은 물질들은 수압에 따른 단순한 여과 과정에 의해 얇은 모세혈관벽을 통과함 소맥 쪽 끝은 수분이 모세혈관을 빠져나가 단백질이 많은 원형질 상태이기 때문에 수압이 감소하고 고장액 상태로 존재 삼투에 따라 수분이 혈액으로 들어가고 이온은 농도기울기에 따라 밖으로 확산

정맥 모세혈관은 소맥을 형성하면서 점차 합쳐져 정맥을 이룸 모세혈관상의 마찰 저항 때문에 정맥의 혈압은 매우 낮아 최하 5 mmHg 정도 정맥혈의 경우 운동력이 매우 감소된 상태 정맥의 압력은 굉장히 감소된 상태이기 때문에 혈액이 심장으로 돌아가기 위해 도움이 필요 정맥의 벽은 얇지만 약간의 평활근이 있어서 혈액을 미는 역할 사지를 움직일 때 일어나는 근육운동이 정맥을 쥐어짜는 역할을 하여 혈액이 흐르도록 함 가슴 부위에서는 호흡운동이 혈관을 짜내어 혈액이 심장 쪽으로 흐르게 함

혈액 혈장을 기질로 가진 결합조직 혈액을 원심분리하면 세부분으로 나뉨 맨 위에 혈장, 가운데 맑고 투명한 띠로 형성된 백혈구와 혈소판, 바닥에는 무거운 적혈구 남자는 적혈구가 전체 부피의 45%, 여자는 평균 42%를 차지 혈장은 90%가 물이고 나머지 고형 혈장은 단백질이 70%, 나머지는 요소, 아미노산, 탄수화물, 유기산, 지질, 호르몬, 기타 무기이온들로 구성

혈장단백질 중 중요한 것은 알부민, 글로불린, 피브리노겐 알부민은 혈액내에 있는 여러 가지 잡다한 물질 및 독소 등과 결합하는 가장 큰 단백질이며 몇몇 호르몬, 지방산, 금속 이온의 수송을 도움 혈액의 삼투환경 유지에 관여함으로써 모세혈관의 기능에 중요한 역할을 함 글로불린은 항체 혹은 면역글로불린을 함유하고 있으며 면역반응과 지질 및 지용성 비타민의 수송에 관여 피브리노겐은 혈액응고 과정에서 중요한 기능

적혈구 지름이 약 6~8 mm의 양쪽이 오목하게 들어간 원반모양 성숙하면 핵이 퇴화되어 더 이상 분열을 하지 않음 적혈구와 백혈구 모두 적색골수에서 새로이 생성 대략 4개월 정도의 수명을 유지 오래되거나 손상된 적혈구는 지라나 간에 있는 백혈구의 식세포작용을 통해 처리

백혈구 성숙하더라고 핵이 퇴화되지 않으며 면역계에서 활발히 활동 백혈구는 모양, 크기, 핵의 모양과 수, 과립의 유무에 따라 다양하게 분류 중성백혈구; 백혈구의 대부분을 차지, 식세포작용에서 중요한 역할, 감염된 부위에 모여들어 침입하는 미생물을 삼킴 염기성백혈구와 산성백혈구; 염증반응에 관여 산성백혈구는 큰 기생생물을 파괴시키는 기능도 함 림프구는 면역계의 중추로서 림프조직에서 침입자들과 싸움 단핵구는 대식세포로 발달하여 세포와 세포조각에 대해 식세포작용을 함 림프구 중 하나인 자연킬러 (natural killer) 세포는 병든 세포를 파괴시키는 미분화된 백혈구

혈소판 작고 다양한 구조로 핵을 모두 상실했기 때문에 세포조각에 불과함 적새골수에서 생성된 혈소판모세포에서 혈소판이 만들어짐 혈소판은 혈액응고에 중요한 역할

혈액응고 응고는 출혈을 감소시켜주는 역할 많은 부분이 밝혀지지 않음 그 중 불활성화된 혈장단백질인 프로트롬빈과 주요 혈장단백질의 하나인 피브리노겐이 기본

응고 과정 혈관의 손상 상처부위에 혈소판이 부착, 콜라겐이 붙어 충전물 (plug)을 형성 혈소판이 파괴, 혈관수축물과 트롬보플라스틴 효소가 분비 트롬보플라스틴과 칼슘이온에 의해 프로트롬빈은 엔도펩티다아제인 트롬빈으로 활성 트롬빈은 피브리노겐을 점액성 섬유단백질인 피브린으로 만듦 피브린은 파괴된 혈소판, 적혈구, 백혈구와 함께 딱딱한 덩어리를 이룸 상처의 크기를 작게 함으로써 더 이상 출혈을 막고 치유를 촉진 A형혈우병은 항혈우병 요소 VIII이 없고, B형혈우병은 트롬보플라스틴 성분인 요소 IX가 없음 칼슘 이온의 불충분과 비타민 K (간에서 프로트롬빈 생성에 필요)의 부족도 혈액응고를 지연

림프계 4가지 필수적인 역할 수행 몸 안의 체액과 전해질 (이온)의 균형을 유지 일부 지방산들을 작은창자의 융털로부터 혈액으로 운반 면역계의 작용을 도움 세포간액과 순환계를 연결하는 길을 만듦 림프계는 림프관과 림프절로 구성 액성의 림프는 근육의 짜내기 작용과 흉강 내의 압력 변화에 의해 이동 림프관에도 판막이 있어 림프가 거꾸로 흐르지않고 심장 쪽으로 흐르게 함 림프절은 온몸에 분포하며 머리, 목, 겨드랑이 밑, 복부, 사타구니에 집중 이물질, 세균, 바이러스 등은 림프관을 통해 림프절로 모아지고 거기서 백혈구의 공격을 받음 림프구가 활성화되면 림프절이 확장되고 이것은 감염되었다는 표시 때때로 림프관은 암의 확산 통로가 되기도 함