본문내용
1. 신장과 요로계의 구조와 기능
1.1. 신장
1.1.1. 신장의 구조
신장은 한 쌍의 후복막장기로서 제12흉추에서 제 3요추에 걸쳐 척추 좌, 우에 위치하는 완두콩모양의 장기이다. 우신이 간 아래에 있어서 좌신보다 약간 낮게 위치하고 있으며, 각 신장의 위에는 부신(adrenal gland)이 있다. 신장의 크기는 길이 12cm, 폭 5~7.5cm, 두께는 약 2.5cm이며, 무게는 115~175g 정도이다. 각 신장주변에는 지방(adipose capsule)과 결합조직(subserosa fascia)이 있어 신장을 지지하고 외부 충격을 흡수하여 신장을 보호한다.
신장 내부는 신장피질(renal cortex)과 신장수질(renal medulla)로 구분되며, 신장피질은 적갈색으로 보이고 신장수질은 8~18개의 피라미드로 되어 있다. 피라미드의 기저부는 피질을 향해 있고, 정점은 유두(papilla)로서 소신배(minor calyx)에 돌출되어 있으며, 피라미드의 표면에는 많은 줄무늬들이 보이는데 이는 집합관(collecting duct), 헨레고리(henle's loop), 및 곧은 혈관(vasarecta) 등이 있기 때문이다.
소변은 소신배를 통과하여 대신배(major calyx)를 지나 신우로 유입된다. 성인에서 신우의 최대 안전 용량은 3~5mL이며, 이보다 더 많은 용량은 신장조직에 손상을 초래할 수 있다.
신장의 미세구조를 구성하는 기본 단위는 신원(nephron)이며, 한쪽 신장에는 약 100~125만개의 신원이 존재한다. 신원은 신소체(renal corpuscle 혹은 malpighian corpuscle)와 근위세뇨관, 헨레고리, 원위세뇨관 및 집합관의 5부분으로 구성되어 있다. 사구체, 보우만주머니, 근위세뇨관, 원위세뇨관은 신장의 피질에 위치하고 있으며, 헨레고리와 집합관은 신장의 수질에 위치하고 있다.
신장에는 혈액중에 있는 신진대사의 노폐물을 정화하기 위해 심장이 박출한 혈액의 약 20~25%가 처리되며, 하루에 신장을 통해 흐르는 혈액량은 1500L이다. 이 중 소변으로 나가는 양은 1.5L 정도이다. 신장동맥은 복대동맥에서 직접 나와 신문을 통과한 후, 여러 가지로 나뉘어 수입동맥을 이루며, 이는 다시 사구체를 형성한다. 사구체의 모세혈관 작은 방들이 모여 수출소동맥이 되어 보우만씨주머니를 빠져나와 모세혈관 그물을 형성하여 근위세뇨관, 원위세뇨관, 헨레고리 및 집합관을 둘러싸며 결국 정맥계로 유입되어 신정맥이 되고 하대정맥으로 들어간다.
1.1.2. 신장의 기능
1.1.2.1. 요 형성과 배설
요 형성과 배설은 신장의 가장 중요한 기능 중 하나이다. 신장에서 요 형성 과정은 사구체 여과(glomerular filtration), 세뇨관 재흡수(tubular reabsorption), 세뇨관 분비(tubular secretion)의 3단계로 이루어진다.
사구체 여과는 혈장 단백질과 지방, 혈구와 같은 분자량이 큰 물질은 사구체 모세혈관막을 통과하지 못하지만, 분자량이 작은 수분과 전해질은 자유롭게 통과하여 보우만씨주머니 속으로 여과되는 과정이다. 사구체 여과는 혈압이 원동력이 되어 이루어진다. 사구체 모세혈관의 압력은 45mmHg이지만, 여기에 작용하는 혈장단백의 교질삼투압(25mmHg)과 보우만씨주머니 내의 압력(10mmHg)을 제외한 순여과압은 10mmHg이다. 성인 남자의 경우 분당 125mL의 사구체 여과율(GFR)을 보이며, 하루 동안 약 180L의 혈액이 여과된다."이다.
세뇨관 재흡수는 여과된 물질 중 약 99%가 다시 신장으로 흡수되는 과정이다. 근위세뇨관에서는 80%의 전해질, 포도당, 아미노산, 탄산수소이온이 재흡수되며, 헨레고리의 하행각에서는 물이 재흡수되어 여과액을 농축시키고, 상행각에서는 나트륨과 칼륨을 조절한다. 집합관에서는 항이뇨호르몬(ADH)의 작용으로 물이 재흡수된다.
세뇨관 분비는 혈액으로부터 세뇨관 안으로 물질을 이동시키는 화학적 활동으로, 주로 암모니아, 요산, 수소이온, 칼륨 등이 분비된다.
이와 같은 3단계 과정을 통해 약 1-2L의 최종 소변이 생성된다. 이는 180L의 여과된 혈액 중 약 1%에 해당하는 양이며, 나머지 99%는 재흡수 과정을 거쳐 혈액으로 다시 흡수된다.
1.1.2.2. 체액 및 전해질 조절
체액 및 전해질 조절은 신장의 주요한 기능 중 하나이다. 신장에서는 체액의 항상성 유지를 위해 수분과 전해질이 적절하게 조절된다.
신장에서 이루어지는 체액 및 전해질 조절 기전은 다음과 같다. 먼저 체액량 조절 중추인 뇌하수체 후엽과 부신이 협력하여 체액량을 조절한다. 뇌하수체 후엽에서는 항이뇨호르몬(ADH)을 분비하여 신장에서 수분 재흡수를 증가시키고, 부신에서는 알도스테론을 분비하여 나트륨과 수분 재흡수를 촉진한다. 이를 통해 체액량이 증가하거나 감소하는 것을 막아 체액량의 균형을 유지하는 것이다.
또한 신장은 혈장 중의 나트륨, 염소, 칼륨 등의 농도를 일정하게 유지하는 역할을 한다. 나트륨은 원위세뇨관과 집합관에서 재흡수되며, 알도스테론의 작용을 받아 그 재흡수가 조절된다. 칼륨은 주로 원위세뇨관에서 분비되며, 이때 수소이온이 동시에 재흡수되어 산-염기 균형이 유지된다. 이처럼 신장은 체액과 전해질의 항상성 유지에 핵심적인 역할을 하는 것이다.
이상과 같이 신장에서의 체액 및 전해질 조절은 복합적인 기전을 통해 이루어지며, 이러한 기능의 장애로 인해 체액량 감소나 증가, 전해질 불균형 등이 초래될 수 있다. 따라서 신장 질환 환자의 경우 이에 대한 세심한 관찰과 관리가 필요하다고 할 수 있다.
1.1.2.3. 산-염기 균형 조절
신장은 혈액 중의 전해질, 산-염기 균형을 조절하는 중요한 역할을 수행한다.
신장에서는 HCO3-의 재흡수를 통해 혈장의 pH를 7.4로 유지시키고 있다. 정상적으로는 혈장 중에 있는 완충제(buffer) 중에서 HCO3- H2CO3-완충제가 가장 중요하다. 폐에서는 H2CO3의 농도를 1.3~1.4mEq/L로 일정하게 유지하고, 신장에서는 HCO3- 의 농도를 26~28Meq/L로 일정하게 유지하여 혈장의 pH를 7.4로 유지시킨다.
신장에서 HCO3-의 재흡수로 인해 요를 산성화시키는데, 이는 H+를 분비함으로써 HCO3- 가 재흡수되기 때문이다. 즉, 신장은 체내의 산-염기 균형을 조절하는 데 중요한 역할을 한다.
만약 신장 기능이 저하되어 HCO3-의 재흡수가 원활하지 않은 경우에는 대사성 산증이 발생할 수 있다. 반대로 신장에서 HCO3-의 과다 재흡수가 일어나면 대사성 알칼리증이 발생할 수 있다. 따라서 신장은 체내의 산-염기 균형을 조절하는 핵심 장기라고 할 수 있다.
1.1.2.4. 혈압 조절
신장은 혈압을 조절하는 중요한 역할을 한다. 신장에는 레닌-안지오텐신-알도스테론 체계가 혈압을 유지하는데 관여한다. 동맥 혈압이 떨어지면 내장 순환(Splanchnic circulation)에서 반사적으로 혈관이 수축되어 신혈류를 감소시키며 따라서 사구체여과율이 떨어진다. 이에 사구체옆세포(juxtaglomerular cell)로부터 레닌이 방출된다. 레닌은 간에서 생성된 안지오텐시노젠을 안지오텐신 I으로 전환시키고, 안지오텐신 I은 폐를 통과할 때 효소에 의해서 안지오텐신 II로 전환된다. 안지오텐신 II는 동맥혈관의 평활근에 작용하는 강력한 혈관수축제이며, 이로 인해 말초저항이 증가하여 혈압이 상승한다. 또한 안지오텐신 II에 의해 부신피질에서 알도스테론 생성이 자극된다. 알도스테론은 원위세뇨관으로부터 소듐과 수분의 재흡수를 촉진하여 혈압을 상승시킨다. 이처럼 신장은 레닌-안지오텐신-알도스테론 체계를 통해 혈압을 조절하는 중요한 역할을 한다."
1.1.2.5. 대사 및 내분비 기능
신장은 비타민D의 활성화 작용, 적혈구 조혈인자 생성, 인슐린 분해작용, 프로스타글란딘의 합성 등 여러 가지 대사와 내분비 기능이 있다.
비타민D는 음식과 피부에 있는 콜레스테롤에 자외선을 통한 합성에 의해 어ㅓ가지며, 두 단계에 의해 활성화된다. 먼저 간에서 활성화되고 그 다음 단계는 신장에서 이루어지는데, 이렇게 활성화된 비타민D는 장으로부터 칼슘의 흡수를 돕고 칼슘의 항상성을 유지시킨다. 신부전이 있는 환자는 비타민D의 대사에 문제가 있고 칼슘과 인의 불균형 상태를 초래할 수 있다.
적혈구 조혈인자는 저산소증과 신장허혈(renal ischemia)로 인해 생성되며 골수에서 적혈구의 생성을 자극한다. 적혈구 조혈인자의 결핍이 생길 시 신부전에서 빈혈이 초래된다.
인슐린은 세뇨관세포에 의해 비활성화되는데, 췌장에서 분비된 인슐린의 약 20%가 신장 순환시 세뇨관에서 분해되어 배설된다.
프로스타글란딘은 대부분 인체의 조직에서 생성되며, 신장에서 프로스타글란딘 합성은 1차적으로 수질에서 일어난다. 프로스타글란딘은 신혈류량 증가와 소듐이온의 분비를 촉진하는 외에 혈관 확장작용이 있어 안지오텐신, 노르에피네프린 같은 혈관 수축효과에 길항한다. 신부전인 경우 프로스타글란딘이 상실되어 고혈압이 나타나는데 기여하는 한 요인이 될 수 있다.
1.2. 요관
요관은 신우 아래쪽의 좁아지는 부분에서 시작하여 방광바닥까지이며, 소변을 운반하는 기관이다"" 요관의 길이는 성인에 있...
