순환기관(循環器官, circulatory organs)

순환기관 (循環器官, circulatory organs)

모든 동물세포는 영양분과 산소를 공급하고 이산화탄소와 질소 함유 노폐물을 제거하는 메커니즘이 필요하다.

체세포가 외부 환경과 격리된 대부분의 다세포동물에게는 내부 수송을 위한 순환 기관이 진화되어 있다.

연체동물과 환형동물은 3개의 심실로 된 심장을 갖는 개방순환계를, 절지동물은 등과 배,

그리고 둘을 연결하는 혈관계로 구성된 폐쇄순환계를,

척추동물은 혈액과 림프액을 분리하여 수송하는 고도로 분화된 순환계를 갖는다.

인체의 순환기관은 주로 심혈관계, 림프관계로 이루어진다.

심혈관계의 주요 구조는 혈액을 내보내는 근육질의 펌프인 심장,

심장에서 혈액을 운반하는 혈관인 동맥,

심장으로 혈액을 되돌려 보내는 혈관인 정맥,

영양분과 노폐물을 교환하고 동맥과 정맥을 연결하는 미세한 혈관통로인 모세혈관으로 되어 있다.

림프관계는 모세혈관으로부터 혈관 밖으로 나간 액이나

단백질의 일부가 림프관을 통해 다시 혈관계로 들어오기까지의 순환을 말한다

심장(心臟) 

1. 심장의 위치와 형태

                       

2. 심장의 구조와 기능

성인 심장은 꼭 쥔 주먹보다 약간 크며(13×9×6cm),

무게는 300g 정도이다.

심방은 몸의 여러 곳으로부터 혈액을 받아들이며

심실은 폐와 온몸으로 혈액을 공급한다.

우심방은 폐를 제외한 모든 조직에서 혈액이 들어오는 얇은 벽의 방이며,

체내로부터 오는 혈액을 나르는 상대정맥과 하대정맥

그리고 심장 자체로부터 오는 관상정맥 등 3개의 정맥이 우심방과 이어진다.

우심방에서 나온 혈액은 우심실로 가며 폐동맥을 통해 폐로 혈액을 운반한다. (폐순환).

좌심방은 우심방보다 약간 작으며 두껍다.

좌심방은 폐정맥으로부터 산소가 풍부한 혈액을 공급받으며, 이 혈액은 좌심실로 들어가게 된다.

좌심실은 우심실보다 3배 정도가 두꺼우며 대동맥을 통해 온몸으로 혈액을 공급한다.

구조와 기능

 

심장은 혈액의 역순환을 막기 위해 혈액을 오직 한 방향으로만 흐르게 하는 판막을 가지고 있다.

여기에는 2가지 형태가 있는데, 하나는 방실판막(삼첨판·승모판)이며 또 하나는 반달판막(폐동맥판막·대동맥판막)이다.

방실판막은 얇고 잎 모양이며 심방과 심실 사이에 있다.

오른방실구멍은 뾰족한 3개의 잎사귀가 겹쳐진 모양의 삼첨판막에 의해 보호되고 있다.

각 첨판은 심장속막이 접혀져 만들어진 것이다.

힘줄끈(chordae tendineae)은 각 첨판 가운데 지지층의 심실 표면과 이어진 유두근육(papillary muscle)으로부터 나온

얇은 심장속막으로 덮여 있다.

왼방실구멍은 2개의 잎사귀가 겹친 듯한 모양의 승모판에 의해 보호된다.

승모판은 삼첨판과 비슷하나 좌심실의 높은 압력에도 견딜 수 있게 두껍고 강하다.

혈액은 심방이 수축함에 따라 삼첨판과 승모판을 통해 이동하며 심실이 수축할 때는

반대방향으로 힘을 받아 각 첨판이 위를 향하면서 막히게 된다.

이에 따라 심실과 심방은 완전히 격리되며 이후 각 첨판은 힘줄끈과 유두근육에 의해 다시 이완된다.

반달판막은 폐동맥과 대동맥이 심실에서 갈라지는 지점에 주머니 모양으로 존재한다.

대동맥판막은 좌심실과 대동맥 사이의 구멍을 보호하며 폐동맥 판막은 우심실과 폐동맥 사이의 구멍을 보호한다.

이들은 힘줄끈이 존재하지 않는다는 것과 각 첨판이 얇다는 것을 제외하고는 방실판막과 비슷한 구조다.

심장판막의 닫힘에 의해 소리가 발생하는데 그 첫째음은 승모판과 삼첨판이 닫힐 때 나는 소리이며,

둘째음은 폐동맥과 대동맥의 반달판막이 닫힐 때 나는 소리이다(심음).

심장벽은 심장바깥막·심장근육층·심장속막으로 구성되어 있다.

심장에 혈액을 공급하는 관상혈관계는 심장근육층에 들어가기 전에 심장바깥막을 통과한다.

내장쪽층이라고도 불리는 심장바깥막은 결합조직 위에 놓인 납작한 상피세포로 구성되어 있다(관상동맥순환).

심장근육층은 각 근육섬유의 지름이 작고 핵의 배열이 골격근과는 근본적으로 다른 심장근섬유의 다발로 구성되어 있다.

핵은 타원형이고 섬유의 중심축을 따라서 존재한다.

각각의 섬유는 근원섬유(myofibril)라는 가는 섬유 다발로 구성되어 있다.

심장근육층은 심장으로부터 혈액이 효율적으로 움직일 수 있도록 근세포들이 배열되어 있다.

심장근육층의 두께는 압력에 따라 각 부위마다 다르며,

온몸으로 혈액을 공급해야 하는 좌심실이 가장 두껍고 심방은 비교적 얇게 되어 있다.

심장근육벽의 안쪽 표면을 심장속막(endocardium)이라 한다.

판막과 판막의 열림과 닫힘에 관계하는 작은 근육들과 판막을 덮고 있으며, 혈관계의 막과도 연결되어 있다.

심장은 심장속막이 빈틈없이 접해 있고 또한 심장근육층이 매우 두껍기 때문에,

내부에서 산소와 양분을 충분히 공급받을 수 없다.

따라서 심장은 관상동맥계라는 자신의 혈관계를 따로 가지고 있다.

대부분 이것은 좌우 2개의 동맥으로 되어 있으며 왼 관상동맥은,

또다시 둘로 나누어져 왼앞내림 관상동맥과 휘돌이가지 관상동맥으로 나뉜다.

오른앞내림관상동맥·왼앞 내림관상동맥·왼휘돌이가지 관상동맥은 많은 가지를 가지고 있으며 모두 중요하다.

왼관상동맥·오른관상동맥은 대동맥동으로부터 나오며

각각의 구멍은 대동맥판막의 바로 위에 있는 대동맥동 내에 있다(개구).

왼관상동맥은 오른관상동맥보다 더 중요한데,

그 이유는 왼심실에 혈액을 공급하고 또한 왼관상동맥의 크기가 오른관상동맥보다 크기 때문이다.

오른관상동맥의 지름은 2.5㎜ 정도나 그 이상이며 혈액을 오른심실·동방결절·방실결절 등의 여러 조직에 공급한다.

왼관상동맥의 중심줄기는 지름이 4.5㎜ 이상이며 체내에서 가장 짧고 가장 중요한 혈관 중의 하나이다.

길이는 보통 1~2cm 정도이나 나누어지기 전에는 1~2㎜밖에 안 된다.

때때로 왼관상동맥 없이 왼관상구멍이 곧바로 2개의 가지인 왼앞내림관상동맥과 휘돌이가지관상동맥으로 나누어지는 경우도 있다.

왼앞내림관상동맥의 크기·분포·길이는 좌심실과 심실중격에 대한 혈액 공급에 매우 중요하다.

심장으로부터 나온 정맥혈액은 심장정맥을 따라 관상정맥동을 통해 삼첨판 밑의 우심실로 이동된다.

맥박

 

심장이 일정한 속도로 뛰는 것은 심장근육에 의한 것이며 신경이나 다른 외부의 자극에 의한 것이 아니다.

이러한 규칙적인 수축은 배아시기부터 내재되어 있으며 신경이 분포하기 이전부터 심장근육은 맥동적으로 뛴다(근수축).

그러나 이러한 내재적인 능력은 심장을 효율적으로 기능하게 하는 데는 충분하지 못하다.

그러므로 심장은 자극을 발생시키고 심장속막에 자극을 전달하여 수축을 유도하도록 도와주는 2개의 작은 결절조직을 가지고 있다.

생체 내의 모든 세포에는 막을 따라서 전위차가 존재한다.

즉 세포 내에는 음전하를, 세포 밖은 같은 양의 양전하를 띠며 이를 휴지전위라 한다.

이때 어떠한 요인에 의해 바깥의 양이온이 안쪽으로 들어와서 막전위차를 바꾸게 되며

이것이 자극이 전달되는 메커니즘의 시작이다(생체전기).

전기적인 자극 또는 화학물질에 의한 자극이 세포막의 상태를 바꾸어 휴지상태를 활동전위상태로 변화시킨다.

활동전위는 탈분극과 재분극이라는 두 단계로 일어나며 탈분극 단계에서는 근섬유 내부의 음전위가 반대의 전위로 된다.

이 과정은 근섬유의 길이방향으로 파동처럼 아주 짧은 시간에 전달되며 곧바로 다음 충격에 대비하여 재분극이 일어난다.

동방결절은 활동전위를 자발적으로 일으키며, 우심방의 뒤쪽벽, 즉 상대정맥 입구 바로 아래에 위치하고 근육이 특수화된 작은 구조이다.

이곳에서 발생한 활동전위는 파동처럼 심방근육 전체로 퍼져나간다.

몇몇의 특이화된 심방섬유들이 이 전위나 신경충격을 좌심방 벽 뒤의 아랫부분에 있는 방실결절로 전달해준다.

이때 심실이 수축하기 전에 심방이 완전히 수축하는 데 충분한 시간을 가질 수 있도록 방실결절로 가는 충격이 지연된다.

동방결절을 떠난 심방섬유는 방실다발을 형성하며 좌우 심실 안에서 푸르키녜 섬유의 여러 가지로 끝난다.

방실다발은 심실판막 사이를 지나 심실중격 안으로 들어가 심장속막 안에 위치한다.

심장의 분당 40~60회의 내재적인 맥박을 유도하는 방실결절과 분당 15~40회를 유도하는 푸르키녜 섬유는 자체적으로 수축하나

그 속도가 동방결절의 분당 72회보다는 느리다.

따라서 동방결절의 회복시간이 빠르기 때문에 첫번째 박동원이라 하고 방실결절을 2번째 박동원이라 한다.

심장근육 내에는 나트륨·칼륨·칼슘 등의 이온이 있으나 그중 칼슘 이온이 근육수축 과정에 가장 중요하다.

세포외액의 과도한 칼륨 이온은 심장 박동속도를 느리게 하고 심장을 팽창시키며 축 늘어지게 만들고 심장근육 또한 약해진다.

과도한 칼슘은 반대로 심장에 경련성 수축을 일으키지만 위험수준에 도달하기 전에 체조직에 나트륨과 함께 침전되므로 큰 피해는 없다.

나트륨 이온이 과다하면 심장 기능이 저하되는데 근육수축을 위해 이동하는 칼슘을 방해하기 때문이다(체액과 전해질 장애).

심장근육섬유에 충격이 지나감에 따라 전류가 발생하게 된다.

이 전류는 심장 주위로 퍼지며 일부는 피부까지 전달된다.

심전도는 이것을 검류계로 측정한 기록이다(심전도기록법).

검류계에 나타나는 파동의 기록으로 심장충격을 전달시키는 심장의 능력을 평가한다.

기록값은 P 파장, QRS 복합체, T 파장인데 심방의 탈분극은 P 파장, 심실의 탈분극은 QRS 복합체,

 탈분극으로부터 회복되는 심실의 기록은 T 파장으로 기록된다.

심장에 대한 신경조절은 억제적인 부교감신경과 자극적인 교감신경에 의해 유지된다.

부교감신경의 자극은 충격 형성의 속도와 심방의 수축성을 저하시키므로 심장에서 나오는 혈액량을 줄이고 심장박동수를 떨어뜨린다.

반면 교감신경은 심방과 심실의 수축을 증가시킨다. 심장주기는 한 번의 수축이 끝난 뒤부터 다음 수축이 끝날 때까지를 말한다.

수축기 후에 이완기(diastole)가 오는데,

정상수축기혈압은 120㎜Hg, 정상이완기 혈압은 80㎜Hg 정도이다.

혈압의 변화는 여러 요인에 의해 이루어진다.

소동맥은 혈류에 대한 주요저항기관이다.

근섬유의 행동을 조절하는 신경은 소동맥의 관을 압축시켜 높은 동맥압에 대해 충분히 저항할 수 있도록 해준다.

또한 혈압이 낮을 때는 팽창시켜 혈압을 유지시킨다.

동맥압은 혈액 내의 화학물질에 의해 영향을 받으며,

특히 산소의 감소와 이산화탄소의 증가는 혈압을 증가시킨다.

즉 호흡이 중요한 조절인자이며 레닌-안지오텐신 시스템은 혈압에 대한 호르몬 조절기구이다.

심장에 들어가는 혈액량이 줄어들면 심장에서 레닌의 합성이 증가되고

이는 혈액 내의 안지오텐신 Ⅱ의 양을 증가시켜 혈관을 수축시킴으로써 혈압을 높인다.

대정맥·대동맥궁·목동맥 등에 있는 압력수용체는

심실로부터 나오는 혈액의 혈압에 민감하게 반응하여 압력을 변화시킨다.

이 수용체는 혈압이 높아지면 동맥벽을 넓히고 심장을 억제하는 반사작용을 시작하여

심장박동을 느리게 만드는 동시에 혈관의 수축을 감소시킨다.

압력이 떨어지면 교감신경의 자극이 증가하고 부교감신경의 자극은 감소하여 심장박동수는 늘어나고 혈관의 수축이 일어난다.

심장박동의 힘은 심장근육섬유의 길이, 심장이완기의 길이, 산소공급 그리고 심장근육층의 양 등에 의해 조절된다.

혈압은 맥박기록기에 의해 측정되는데,

팔을 둘러싼 커프 내의 공기에 의해 발생하는 외부압력과 평행이 될 때 측정할 수 있다.

그 방법은 다음과 같다.

첫째, 커프로 팔꿈치 위의 팔 주위를 감는다.

둘째, 상완동맥 내의 혈액이 흐름을 멈출 때까지 커프 내로 공기를 주입한다.

셋째, 상완동맥 위에 청진기를 놓고 차츰 커프 내의 공기를 뺀다.

        공기를 뺄수록 압력이 낮아지고 커프 밑의 동맥에 혈액이 흐르게 되며 심장박동 소리가 들린다.

        소리가 처음 들릴 때 커프 내의 압력을 잰다. 이 압력이 심장수축기의 혈압이 된다.

넷째, 커프 내의 공기를 더 빼게 되면 소리는 더욱 커진 뒤 부드럽게 변하여 사라진다.

        이때가 심장이완기의 혈압이 된다.

혈액의 구성요소

​

혈액의 구성요소 중 액체(혈장)는 92%가 물이지만 포도당,무기질, 효소, 호르몬, 그리고 이산화탄소나 요소나 젖산 같은 노폐물도 포함한다.

이산화탄소를 비롯한 몇몇 구성 요소들은 혈장에 직접 녹아 있는 반면 철이나 구리 같은 무기질은 특수한 혈장운반 단백질과 결합해 있다.

혈장에는 감염을 물리치는 항체도 들어있다.

​

혈액의 구성요소는

혈장이 54%,

백혈구와 혈소판이 1%,

적혈구가 45% 이다.

1. 혈액이 탁해지는 이유

2. 혈액이 탁해지면

혈관

1. 동맥(動脈 artery)

동맥은 내막 구조에 따라 대동맥·중형동맥·소동맥으로 나누며, 소동맥은 세동맥이라고도 한다.

동맥은 막이 3겹으로 되어 있다.

가장 안쪽에 있는 속막은 미세한 그물을 이루는 결합조직과 탄력섬유층으로 되어 있다.

중간막은 주로 민무늬근과 나선 형태로 배열된 탄력섬유로 이루어져 있다.

바깥막은 주로 콜라겐섬유로 된 단단한 층이다.

맥관이라고 하는 미세혈관은 산소가 풍부한 피를 동맥의 중간막으로 전한다.

대동맥은 중형동맥보다 중간막이 훨씬 두껍고 바깥막도 다소 두껍다.

실같이 가는 소동맥은 근섬유와 결합조직에 흩어져 있으면서

대동맥에서 모세혈관으로 피를 보내 영양분과 산소를 조직에 공급하고

이산화탄소와 물질대사로 생긴 기타 부산물들을 내보낸다

대동맥을 흐르는 피는 산소가 풍부한 반면 폐동맥은 그와 정반대이다.

2. 모세혈관(毛細血管, capillary)

모세혈관을 통해 혈액과 조직 사이의 산소와 영양분·노폐물이 교환된다.

심장에서 나온 동맥혈은 결국 모세혈관망으로 갔다가 다시 정맥혈이 되어 심장으로 돌아간다.

가장 가는 동맥, 즉 소동맥과 모세혈관 사이에는 전모세혈관 또는 세동맥이라고 하는 중간 혈관이 있는데

이는 모세혈관과는 달리 근섬유가 있어 수축할 수 있고 이로써 모세혈관 속의 혈액량을 조절할 수 있다.

모세혈관의 지름은 0.008~0.01㎜로서 적혈구가 1줄로 겨우 통과할 수 있는 정도이다.

모세혈관벽은 한 층의 내피세포로 구성되어 있다. 모세혈관망들은 그물코의 크기가 다양하다.

동맥의 외층인 바깥막(tunica adventitia)에서는 모세혈관간의 공간이 모세혈관 자체의 지름보다 10배 이상 큰 반면

허파와 안구의 중간층인 맥락막에서는 모세혈관 지름보다도 작다.

일반적으로 모세혈관간의 간격은 성장하고 있는 부위와 샘[腺]·점막 등에서는 작고

뼈와 인대에서는 크며 힘줄에서는 간격이 거의 없다

3. 정맥(靜脈 vein)

외적으로 4개의 폐정맥은 산소가 많은 혈액을 폐에서 좌심방으로 운반한다.

대부분의 정맥이 운반하는,

산소가 적은 혈액은 실처럼 가는 소정맥이 모세혈관이라고 부르는 미세한 혈관망에서 전달받은 것이다.

동맥에서와 마찬가지로 정맥벽도 속막·중간막·바깥막 등 3층의 막으로 이루어져 있다.

각각의 층은 많은 하부층으로 구성되어 있다.

속막은 동맥의 속막과는 다르다.

많은 정맥, 특히 팔다리정맥에는 혈액의 역류를 막는 판이 있고,

동맥의 내벽을 싸고 있는 탄력성막은 없다.

동맥과 마찬가지로 정맥벽에는 혈액을 공급하는 맥관벽혈관(vasa vasorum)이라는

작은 혈관들과 혈액을 운반하는 다른 미세한 혈관들이 있다.

정맥에는 동맥보다 혈관수가 더 많고 혈관벽에 미치는 압력이 낮기 때문에 벽이 얇다.

동맥과 평행하게 위치한다.

림프(림프액)와 림프절 (Lymph and Lymphnodes)

고등 동물의 조직과 조직 사이를 채우고 있는 무색의 액체.

혈관과 조직을 연결하며 면역 항체를 수송하고, 장(腸)에서는 지방을 흡수하고 운반한다.

 ‘림프(lymph)’의 음역어는 ‘임파(淋巴)’이다.

● 혈관 속 혈액에 있는 림프구, 림프관 속에 있는 림프구와 림프절, 비장, 맹장, 파이어판, 편도 등을 통틀어 림프조직 계통이라고 한다.
● 혈관 내 림프 액체가 혈관 벽을 통과해서 조직 속으로 유출되어 생긴 체액이 림프액이 된다.

    림프액을 그냥 림프라고도 한다. 림프액 속에는 많은 림프구가 들어 있다.
● 림프액은 신체 조직에 있는 모세 림프관 속, 림프관 속과 혈관 속에 들어 있다.

● 림프관 속에 들어 있는 림프액 색은 맑다.
● 림프관은 상·하지 등 신체 말단에서는 모세혈관과 같이 모세 림프관이 된다.
● 그 가는 모세 림프관이 심장 쪽으로 향해 가면서 합쳐지고 점점 더 커지고 림프관이 되고,

    그 다음 림프줄기관이 되고 마지막에는 가장 큰 림프 흉곽관(Thoracic duct)이 된다.

    그 흉곽관은 좌 쇄골 하정맥 속으로 연결된다.
● 좌 쇄골 하정맥 속으로 연결된 흉곽관 림프관을 통해 전신에서 흘러들어온 총 림프액은

    심장 속으로 흘어 들어가서 피와 같이 전신으로 다시 순환된다.

1. 림프액의 흐름

모세 림프관→림프관→림프절→림프 줄기→림프 집합관→쇄골하 정맥

          출처=네이버, 서울대병원

2. 림프절

심장마비란?

의과대학교 교수들이 펴 낸 (內科學, internal medicine) 서적을 보면,

척추동물에서 자신의 의지에 따라 마음대로 움직일 수 있는 근육인,

수의근(隨意筋)(맘대로근 voluntary muscle)은 중추신경계의 영향을 받으며 골격근과 안면근이 있고,

우리들의 의지와 관계없이 자율적으로 움직이는 근육인,

불수의근(不隨意筋)(제대로근 involuntary muscle)은 자율신경계의 영향을 받으며 심장근과 내장근이 있다.

특히 불수의근은 호르몬이나 신경의 조절에 따라 움직이며 심리상태에 따라서도 변화한다.

불수의근의 대표적인 기관은 심장(心腸)이다.

심장은 수축과 이완을 되풀이 하기 위하여

동방결절(Sinoatrial Node)의 전기적 자극이 필요하다.

이 전기적 신호는 심방과 심실 사이에 있는 방실결절(Atrioventricular Node)을 통해

심실에 있는 3개의 속가지로 신호를 전달하여 심실의 수축이 일어나게 한다.

※ 필자는 3개의 속가지중 하나인 좌각이 40대에 차단됐지만

    지금까지 살아가는데는(일상생활, 운동, 등산) 아무런 불편과 이상이 없다.

심장마비의 대부분의 원인은,

어떤 연유(순환계 질환과 외부적인 충격 등)에 의해서 치명적인 부정맥이 발생하여 심장박동이 불안전해지면서

심장근육이 굳어지고 심장이 멈춰지게 되는데 이것을 심장마비(心臟痲痺, cardioplegia)라고 부른다. 

          

           - 위 자료는 내과학 교재와 신문기고에서 발췌하여 정리한 것이다.