순환
알아야 할 몇 가지 문제점
효과적인 순환계를 이루기 위하여 몇 가지 특징이 있는데, 즉 (1) 물질을 운반하는 체액과 혈액, (2) 혈액을 조직까지 운반해 줄수 있는 혈관계, (3) 혈액을 온몸에 보낼 수 있는 펌프, (4) 혈액과 외부환경에서 물질을 교환해 주는 특수한 기관 등이 있다. 그 이외에 여러 가지 물질을 혈액 속에 가해주는 폐와 창자, 그리고 불필요한 물질을 혈액으로부터 제거하여 주는 폐와 신장 같은 기관들이 있다. 이 열린다. 그리핀 영역2개의 펌프는 1개의 펌프보다 더욱 효과적이다.
물고기는 하나의 펌프구조를 가지고 있다. 혈액은 물고기의 온몸을 순환한 후에 얇은 벽으로 된 심방(atrium)이라고 하는 곳으로 들어온다. 심장이 이완되면 혈액은 판막을 통해 두꺼운 근육질로 된 심실(ventricle)로 들어간다. 심실의 수축력으로 혈액은 아가미(gill)의 모세혈관망으로 흘러들어가서 그곳에서 가스교환이 일어난다. 혈액은 아가미로부터 물고기의 온몸으로 퍼져 조직세포 속에서 가스교환이 된 후 다시 심장으로 돌아온다.
이와 같은 순환계은 물고기에는 적합할지 모르지만 효과적인 것는 아니다. 심장의 수축력에 의하여 상승된 혈압은 혈액이 모세혈관까지 오면 거의 사라진다. 비록 각각의 모세혈관은 작다 하더라도 하나의 동맥에서부터 분지되는 모든 모세혈관의 면적을 합치면 동맥의 전체 면적보다 넓다. 이와 같은 현상은 마치 빠르게 흐르는 물이 평지에 도달하면 흐름의 세기와 속도가 급격히 감소되는 것과 같이 모세혈관에서도 같은 현상이 일어난다. 또한 가스교환은 아가미(공기호흡을 하는 척추동물에서는 폐)와 조직 속의 혈액이 모세혈관을 지나는 동안에 이루어지며, 아가미를 통과한 혈액은 느리게 흐른다. 반면에 조류나 포유류의 순환계는 어류보다 한층 효과적이다. 그들의 심장에는 2개의 펌프가 있어 하나의 펌프는 혈액을 폐로, 또 다른 펌프는 체내의 모든 기관으로 보낸다.
사람의 순환계
심장
심장 (heart)은 가슴의 중앙에 위치하고, 심낭막(pericardium)이라고 하는 보호막에 싸여 있다. 모든 조직에서부터 온 환원형 혈액은 우심방으로 들어온 다음 삼첨판(tricuspid valve)을 거쳐 우심실로 들어간다. 삼첨판은 세 장의 판막으로 구성되어서 붙혀진 이름이다. 우심실이 수축되면 삼첨판이 닫히고 폐동맥(pulmonary artery) 기시부에 있는 폐동맥 판이 열린다. 그러면 혈액은 폐동맥으로 들어가고 혈관은 좌 · 우폐로 연결되는 혈관으로 갈라진다. 폐로 들어간 혈액은 이산화탄소를 버리고 신선한 산소를 얻게 된다. 폐의 모세혈관은 폐정맥(pulmonary vein)의 분지인 소정맥으로 되어 있다. 4개의 폐정맥은 좌·우폐로부터 각각 2개씩 분지되며 산화된 혈액를 심장의 좌심방으로 보낸다. 이 과정을 폐순환계(pulmonary system)라 한다. 혈액은 좌심방으로부터 승모판(mitral valve, 일명 이첨판이라고도 함)을 지나 좌심실로 들어간다. 그 후 심실이 수축하면 승모판은 닫히고 대동맥(aorta) 기시부에 있는 대동맥 판막이 열린다. 대동맥에서부터 처음으로 분지된 혈관은 대동맥 판막 바로 뒤에서 2개의 혈관으로 이루워지는데, 이 혈관는 심장 자체에 혈액을 공급해 주는 좌·우 관상동맥(coronary arteriy)이다.
이 관상동맥은 심장근 내부 대동맥에서 갈라지고 직접 심장의 표면까지 노출되며 모든 부위에 분포된다. 관상동맥은 다시 소동맥으로 갈라지고 소동맥은 심장의 각 부분에 파고드는 모세혈관망에 혈액을 공급한다. 이 모세혈관은 소정맥으로 빠지고 소정맥은 우심방으로 빠지는 2개의 관상정맥으로 연결된다. 이것을 관상혈관계(coronary system)라 한다.
관상혈관계의 중요성은 심장근의 박동을 위해서 지속적인 산소의 공급이 필요하다는 사실로 알 수 있다. 관상혈관계의 정상적 박동을 방해하는 요인은 어떤 원인이든 생물에 치명적인 결과가 된다. 불행하게도 관상혈관계는 기형이 많으며 순환계에서 혈압이 가장 높은 지점에서 갈라진다. 관상동맥에 계속적으로 높은 압력이 주어지면 이로 인하여 동맥벽이 탄성을 잃게 되고 이는 관상동맥에 흐르는 혈액량을 감소시켜서 심장에 산소의 공급이 줄어든다. 이와 같은 상태를 동맥경화증(arteriosclerosis)이라 한다. 또한 지방성분이 관상동맥의 내벽에 축적되면 혈관의 내경이 줄고 혈류량도 감소하게 되는데 이것을 노인성 동맥경화증(atherosclerasis)이라고 한다. 심장에 산소 공급이 저해되거나 또는 스트레스를 받으면 협심증(angina pectoris)의 증상인 통증을 느끼게 된다. 관상동맥의 지방축적은 혈전증(coronary thrombosis)의 원인이 되기도 한다. 이 같은 결과는 혈액이 혈관이나 모세혈관망의 혈류를 막으면 심장마비(heart attack)를 유발시킬 수 있으며, 또한 혈액의 순환이 끊기고 산소 부족으로 갑자기 죽게 된다. 만약 손상 부위가 크지 않으면 주변의 혈관이 보상하여 주지만 대부분은 회복이 어렵고 사망하게 된다. 1988년 미국의 사망자 가운데 약 31 % 가 심장병이 원인이었다.
체순환
폐순환계와 관상혈관계를 제외한 나머지 순환계를 체순환(systemic circulation)이라 하며, 체순환계의 주요 순환경로를 나타냈다. 대동맥에서 나온 혈액은 여러 개의 동맥으로 갈라져 몸의 모든 부분으로 퍼져간다. 혈액의 흐름은 좌심실의 수축력에 의한 압력 때문이며, 한편 좌심실이 수축할때마다 일어나는 혈액의 파동은 모든 동맥계의 탄성이 있는 혈관벽에 옮겨지며, 이는 맥박(pulse)으로 나타난다. 심장이 이완되는 순간(심실 확장기, diastole)일지라도 동맥혈관에는 일정한 압력이 유지되며, 심실이 수축할 때(심실 수축기, systole) 혈압은 상승한다. 혈압의 측정은 분수로 나타내는데(예를 들면 120/80), 이때 분자는 심실 수축기의 동맥내의 압력이고, 분모는 심실 확장기의 압력을 나타낸다. 측정 단위는 토르(torr)이고, 이것의 압력은 120 mmHg 해당한다. 혈압은 시간에 따라 변동하지만 지속적으로 높은 혈압(특히 이완기일 때)은 여러 가지 질병의 원인이 되며, 의학용어로 정상보다 높은 혈압을 고혈압(hypertension)이라 한다.
모세혈관
동맥혈의 압력이 모세혈관(capillary)에서는크게 감소된다. 모세혈관은 적혈구의 직경(7.5 um)과 거의 비슷하므로 혈구들은 한 줄로 배열하여 통과하지 않으면 안 된다. 비록 하나의 모세혈관의 직경은 아주 가늘지만 소동맥에서 갈라져 나온 모세혈관의 수는 대단히 많아서 혈액이 흐르는 총 단면적은 대단히 넓으며, 성인의 모세혈관은 총 연장이 약 60,000마일이나 되는 것으로 추산된다.
모세혈관벽은 단층의 상피세포로 구성되었다. 이 모세혈관벽을 통하여 혈액과 조직 사이에 모든 물질교환이 일어난다. 모세혈관망은 심장이나 주요 혈관에서처럼 현저하지는 않지만 순환계의 물질교환 기능이 있는 곳이 바로 모세혈관조직이다. 진정한 의미에서 심장이나 주요 혈관들은 순환계의 보조적 부분에 불과하며, 이들은 단순히 막대한 모세혈관조직에 혈액을 공급과 제거해 주는 역할을 할 뿐이다.
물질교환이 이루워지는 모세혈관의 표면적은 약 800~1,000 m㎡(테니스장 면적의 약 3배)나 되며, 전체 부피도 대단히 커서 대략 몸속의 총 부피(약 5)와 비슷하다. 만약 그렇다면 심장과 혈관이 항상 혈액으로 차게 되면 모든 모세혈관이 동시에 채워질 수 없게 된다. 그러나 몸은 움직임에 따라 기관에서 기관으로 흐르는 혈액은 끊임없이 방향을 바꾸고 있다. 예를 들면 활발한 운동을 할 때 내장근 속의 모세혈관은 수축된다. 골격근 속의 모세혈관조직은 확장된다. 혈액은 심장으로 순환된다. 혈액이 모세혈관을 떠나서 정맥으로 들어갈때는 혈관 속의 압력은 거의 사라진다. 심장바로 밑에 있는 정맥 속의 혈액은 근육펌프(muscle pump)에 의해서 심장으로 들어온다.
이것은 근육의 수축에 의해서 그 속을 흐르는 정맥에 대하여 단순히 짜내기 효과일 뿐이다. 물론 이 짜내기 효과는 혈액이 한 방향으로만 흐르도록 하는 장치가 없다면 소용이 없다. 이 장치는 정맥 혈액이 심장 쪽으로만 흐르고 반대쪽으로 흐르는 것을 막아주는 판막계이다. 당신은 팔뚝의 안쪽에 있는 정맥을 눌러 밀면 이 판막의 존재를 알 수 있다. 만일 심장으로부터 바깥쪽으로 눌러 쓰다듬으면 판막의 반대 방향으로 혈액을 밀어내게 될 것이다. 그러면 판막은 닫히게 되고 이 부위에 팽대부가 나타날 것이다(정맥의 벽은 매우 얇고 연약한 반면 동맥은 두꺼운 근육질로 되었음).
댓글