혈액(Blood)

혈액(blood)

혈액(blood)은 체중의 약 8% 가 된다. 보통 약 150lb(약 70kg)의 체중을 가진 사람이라면 혈액은 약 5.4 7가 되나 정확한 값을 산출한다는 것은 어려운 문제이다. 1856년 생리학자 Bischoff는 실질적인 방법으로 측정하였는데, 즉 사형선고를 받은 죄수가 단두대에서 집행을 받기 전과 받은 후의 체중을 조심스럽게 달아서 측정한 것이다.

혈액은 액체성 조직으로 혈장(plasma)이라는 액체성 매질 속에서 7가지 종류의 세포와 세포조각으로 구성된다. 즉 적혈구(red blood erythrocyte), cells, RBCs (platelet 또는 thrombocyte)과 5종류의 백혈구(white blood cells, WBCs 또는 leukocytes)로 구성되어 있다. 백혈구의 세 가지 형태는 세포질 속에 특징적인 과립이 존재한다. 이 과립형 세포들은 호중성(neutrophil), 호산성(eosinophil)과 호염기성(basophil) 세포들이다. 그리고 무과립형 세포에는 림프구(lymphocyte)와 단핵구지만(monocyte)가 있다.

혈액의 두 가지 주요 기능은 (1) 몸의 모든 조직에 물질과 열을 운반하고, (2) 감염성 질병과 해로운 이물질로부터 몸을 방어하는 것이다. 모든 형태의 백혈구는 몸을 방어하는 데 관여한다. 혈액은 산소와 이산화탄소를 조직과 폐 사이를 운반하여줄 뿐만 아니라 온몸에 다른 여러 가지 물질도 운반한다. 이 물질은 영양분(글루코오스, 지방, 아미노산 등), 노폐물(요소), 그외 여러 가지 무기염류(Nat, Cat, CF, HCO 등)와 호르몬 등이다. 또한 혈액은 체온을 골고루 유지시켜 주는 역할도 한다.

 

 

혈장

혈구는 혈장(plasma)이라고 부르는 담황색 액체에 떠있다. 혈장의 주성분은 물이고, 그 속에는 다양한 분자와 이온이 녹아 있다. 이들 중에는 글루코오스(혈당), 아미노산과 여러 가지 형태의 지방입자, 즉 저밀도 지방단백질(LDLs) 등이 포함된다. 혈장에는 비타민과 호르몬, 그리고 세포의 대사산물인 노폐물이 들어 있고, 그외 여러 종류의 이온이 있으며, 이 중에는 나트륨이온(Nat)과 염소이온(Cl-)이 가장 많이 들어 있다.

 

이러한 물질의 대부분은 혈액에 의하여 운반된다. 즉 혈액에 가해진 곳(공급처)으로부터 혈액에서 제거될 곳(소비처)으로 운반되있는 것이다. 공급처란 몸속에 있는 처리기관, 즉 장이나 저장고 또는 비축물 공급기관 등을 말한다. 예를 들어 간은 필요한 시기(즉 공복기간)에 혈액 속으로 방출하기 위하여 글루코오스(글리코겐 형태로)와 비타민과 같은 여러 가지 물질을 저장한다. 몸속의 모든 세포는 특정 물질의 소비처 구실을 한다. 이에 더하여 신장, 폐, 피부와 같은 처리기관은 혈액 속의 물질을 제거하는데 찌꺼기는 외부로 내보낸다.

혈장의 약 7%는 단백질로 구성되어 있으며 이 중에는 혈액응고과정에 중요한 섬유소원(fibrinogen)이 포함되어 있다. 혈액이 정맥에서 흘러나와 응고한 후에 핏덩이는 천천히 줄어든다. 혈액응고가 형성됨에 따라 혈청(serum)이라고 부르는 맑은 액체가 핏덩이에서 빠져나온다. 혈청은 혈장에서 섬유소원이 제거된 것이다.

 

전기영동(electrophoresis)은 혈청 속에 있는 여러 가지 단백질을 분리하는 방법 중의 하나이다. 전기영동의 방법을 이용하여 한 방울의 혈청을 약알칼리성의 희석된 염용액에 적신 얇은 지지판(특수용지) 위에 떨어뜨린다. 그리고 이때 pH 8.6 완충용액을 사용하면 혈청단백질은 모두 음(-)으로 하전되지만 분자량에 따라 서로 다르게 하전된다. 지지판을 적신 염용액의 전도 때문에 직류가 흐르게 된다. 전류가 흐름에 따라서 혈청단백질은 양극(+)으로 이동한다. 단백질의 음하전 정도가 크면 클수록 더 빨리 이동한다.

전기영동이 끝나면 분리된 여러 종류의 단백질 띠(band)를 볼 수 있도록 염색하며 이 분리된 띠들은 각각 특수하게 하전된 단백질 분자들을 가르킨다. 이 띠 중에서 가장 뚜렷하고 양극에 가장 가깝게 이동한 것이 혈청 알부민(serum albumin)이다. 혈청 알부민은 간에서 생성되며, 여러 가지 작은 분자를 운반하고 또한 혈액의 삼투압을 유지하는 데도 작용한다.

전기영동에 의하여 나타난 다른 단백질 띠들은 글로불린(globulin)이다. 특히 우리의 흥미를 끄는 것은 가장 약하게 음하전된 y-글로불린(gamma globulin)인데 이것은 감염이나 면역된 후에는 더욱 많이 생성된다. 그 이유는 항체들이 y-글로불린이기 때문이다. 가끔 헌혈자의 혈액에서 분리한 Y-글로불린은 수두(chicken pox)나 간염 같은 질병의 환자에 투여된다. 이렇게 하면 환자의 몸속에서 항체로 작용하기 때문에 그 질병에 대하여 일시적인 방어를 할 수 있다.

 

 

혈구의 생성

여러 가지 형태의 혈구들은 골수 속에 있는 간세포(stem cell)의 작은 조직에서 형성된다. 간세포의 유사분열에 의하여 생성된 딸세포들은 간세포로 남거나 또는 여러 분화경로를 거쳐 성숙한 혈구세포가 된다. 이들은 초기단계에서는 간세포로 있으나 그 다음 단계에서는 혈구세포로 된다.

생쥐에서 보면 간세포는 골수 속에서 약 2,000개의 세포 중에 1개가 만들어진다. 그러나 그것을 직접적으로 연구한다는 것은 매우 어려우며 현재까지 간세포의 생성을 정확히 본 일은 없다(생쥐에서 관찰한 것은 림프세포를 본 것임).

만약 생쥐에 X-선을 약 950 라드(rad) 조사하고 방치한다면 그 쥐는 곧 죽게 된다. 골수는 방사선에 민감하며 혈구생성을 중단한다. 그러나 만약 치사량에 가깝게 조사된 쥐에 신선한 골수의 부유물을 주면 다시 생명을 구할 수 있다. 부유물 속에 있는 간세포는 손상받은 골수에 이식되어 다시 여러형태의 혈구를 생성한다. 골수이식은 사람에서 이루워지고 있으며 많은 생명을 구해왔다.

간세포의 딸세포가 한쪽 방향으로 분화되어 가는 원인는 무엇인가? 또 그와 같은 경로로 분화하도록 지시하는 것는 무엇인가? 우리는 아직 그 해답을 알 수 없으나 몇 가지 견해는 분명히 있다. 첫째로 그것은 신중한 통제에 의해서만 된다는 것이다. 골수는 혈구세포의 생성이 필요할 때는 정확하고 빠르게 반응한다. 예를 들면 해발이 높은 곳으로 가거나 또는 상처에 의하여 출혈이 되면 빠르게 적혈구가 생성된다. 둘째로 혈구의 증식과 분화는 성장인자 또는 시토킨(cytokine)에 의해 조절된다. 예를 들면 인터루킨 3(interleukin 3, IL-3) 이라고 하는 일종의 시토킨은 분화의 여러 과정에 폭넓게 영향을 끼친다. 또 한편으로는 그들의 작용이 특이한데 단백질인 에리트로포이에틴(erythropoietin, EPO)은 적혈구의 분화를 자극한다. 셋째로 혈구세포들은 처음부터 최종의 세포로 한번에 만들어지지 않는다. 즉 간세포의 딸세포들은 서로의 운명에 대하여 관계없이 호중성구와 단핵구의 과정을 거친다. 그러나 이와 같은 과정에서 여러 가지 경로를 취한다. 간세포들이 과립적혈구자극인자(granulocyte colony-stimulating factor, G-CSF)에 영향을 받으면 호중성구로 분화되고 대식세포자극인자(macrophage colony-stimulating_factor, M-CSF)와 같은 시토킨에 자극을 받으면 단핵구로 분화된다.