1. 심장박동의 원리심장의 작용은 펌프와 비슷해서 수축하여 혈액을 동맥 속으로 밀어내고, 확장하여 정맥에서 오는 혈액을 내강에 채운다. 이 때 판막의 개폐가 순차적으로 이루어져서 혈액의 역류를 막아 펌프 작용이 원활하게 반복된다. 이와 같은 심장의 수축과 확장의 반복을 박동(搏動)이라고 한다. 심장이 수축해 있는 기간을 수축기, 확장(이완)해 있는 기간을 이완기라고 한다. 또, 심근은 보통의 골격근과 달리 스스로 흥분하는 능력을 가지는데 이것을 자동성(自動性)이라고 한다. 따라서, 심근의 어느 부분을 잘라 내어도 조건만 좋으면 자발적으로 율동성 수축을 일으킨다. 즉, 심장이 스스로 뛰는 것이다. 우심방에 있는 동방결절이라는 근육에서 약 0.8초 간격으로 전기를 발생을 시키면, 이러한 전류가 심방을 따라 방실결절에 전달되어 심방이 완전히 수축하고, 흥분은 방실섬유속에 의해서 좌우의 심실근(푸르키네섬유) 전체에 신속하게 전달되어 양쪽 두개의 심실의 수축이 일어나 심장박동의 사이클을 완성하는 것이다. 흥분이 방실결절을 통과하는 데에 시간이 걸리므로 심실의 수축은 심방보다 시간적으로 뒤늦게 일어난다.동방결절 -------> 방실결절 -------> 히스근색 -----> 푸르키네섬유? 동방결절 [洞房結節, sinoauricular node]동결절(洞結節) 또는 발견자의 이름을 따서 키스-플랙의 결절(Keith-Flack node)이라고도 한다. 우심방의 우상대정맥 개구부에 있는 특수한 심근(心筋)으로, 가로무늬는 희미하며 근원섬유가 적고 근형질(筋形質)이 많다. 이것은 심방근(心房筋)과 연결되어 있다. 포유동물 심장의 율동적 흥분의 시작점이 되어 심장박동을 결정하고 있다. 즉, 여기서 자발적으로 일어난 흥분은 심방근에 전달되고 다시 심방근에서 방실결절(房室結節)을 거쳐 심실근(心室筋)에 전달된다.? 방실결절 [房室結節, atrioventricular node]우심방벽의 관상동맥동의 개구 근처에 있으며, 방실속(房室束)으로 연결되어 있다. 근섬유는 고유심근을 가지고 있는 데 비해서 형태가 불규칙적이고 얇다. 그 주변에는 혈관 ·신경섬유 등이 많다. 심방의 흥분은 여기로 전달되고, 또 방실속을 통해 푸르키네 섬유로 전달된다.2. 심장기능의 조절운동을 하고 있는 포유동물의 심장은 안정 시 혈류량보다 7～8배 증가할 수 있다. 혈류량의 증가는 심장박출량, 심장근의 수축력에 따른다. 반복흥분의 주기심장박동의 율동, 즉 동방결절의 반복흥분주기는 매우 규칙적이어서 1분간의 박동수는 갓난아이에서 130회, 연령과 함께 감소하여 20세 이상에서는 약 70～75회이다. 요골동맥에서 촉지하는 맥박의 수와 일치한다.1) 온도의 작용박동수와 체온과는 밀접한 관계가 있는데 체온이 1℃ 상승함에 따라 박동수는 약 8이 증가한다. 또, 박동수는 일반적으로 몸이 작은 동물일수록 많다. 이것은 체용적(體容積)에 비해 체표면적이 커서 열발산이 왕성하므로 이것을 보충하기 위해서 혈액의 순환이 잘 되게 하기 때문인 것으로 생각되고 있다. 예를 들면, 코끼리는 30∼40, 개는 90∼120, 토끼는 140∼160, 쥐는 200∼300 등이다.개구리의 심장을 떼어내어 산소를 공급하면서 Ringer액 속에 담그고 온도를 변화시키면서 박동수를 관찰하면 동방결절의 온도가 올라가면 박동수가 증가하지만 다른 곳의 온도가 올라가더라도 증가하지 않는다. 온도가 1℃ 올라가면 박동수는 2～2.5배로 증가한다.※ 1분간의 박동수 = 70+8(T-37°)개의 심실근에서는 15°～25℃에서 자동 흥분성이 없어진다.2) 이온의 작용심장근육 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.Na+이온은 삼투압을 유지하고 있을 뿐만 아니라 흥분과정에 중요한 구실을 맡고 있다. 외약의 Na+을 감소시키면 역전부가 작아지고 전전압의 경사도 완만하게 되어 자동흥분의 간격이 연장된다. 퍼킨제 섬유에서는 외액의 Ca2+이온을 증가시켜 가면 발화수준이 상승한다는 것을 알고 있다. Ca2+를 감소시키면 7mV가 내려간다. 따라서 Ca2+를 감소시키면 자동흥분의 간격이 단축된다. 이런 의미에서 Na+와 Ca2과는 길항적이라고 할 수 있다. 동방결절세포에서는 Ca2+농도를 증가시키면 발화빈도가 증가한다.3) 호르몬의 작용전신적 흥분, 공포, 육체적으로 위급한 상태 및 격심한 근육운동 등의 각종 스트레스에 노출되면 에피네프린이 많이 분비된다. 에피네프린은 부신수질에서 분비되는 호르몬으로 심장 박동수를 증가시키는 효과와 심장근의 수축력을 강화시키는 효과를 가지고 있다.. 다시 말해서 생체가 스트레스에 노출되거나 또는 위급한 상태에 처하면 에피네프린 또는 노어에피네프린이 분비가 증가되고, 이로 인하여 박동수가 증가하며 수축령도 강화되어 심박출량을 증가시킨다. 따라서 충분한 혈액이 해당되는 기관 및 근육에 공급하게 된다. 그러나 에피네프린과는 달리 아세틸콜린은 심장박동수를 감소시키는 화학물질로서 심박출량을 감소시킨다.교감신경과 부교감신경 : 박동의 세기나 속도를 조절· CO2 농도 ↑ : 교감신경 → 아드레날린 → 심장박동촉진· CO2 농도 ↓ : 부교감신경 → 아세틸콜린 → 심장박동억제(미주신경) 내인성 (intrinsic regulation) 및 외인성 (extrinsic regulation)1) 내인성 조절 (intrinsic regulation)혈액유입 증가 --> 심근섬유 장력 확장 --> 박출량 증가(Starling 법칙)Starling은 개를 이용하여 신경지배를 받지 않는 심장에 대하여 1회 심박동량과 대동맥 혈압 또는 대정맥 혈압과의 관계를 조사했는데 그 결과 심장의 1회 심박동량은 동맥혈압에 관계없이 정맥으로부터의 유입량에 의해 결정된다는 것을 알았다. 즉 유입량은 정맥압이 높을수록 많으므로 1회 심박동량은 정맥압이 높을수록 많다고 해도 좋다. 이것을 Starling의 심장법칙이라고 한다.심근은 길이가 길어질 때 큰 장력을 발생하는 성질이 있다. 이 성질에 의해 심실로 들어가는 유입량이 많아지고 확장 말기 용적, 즉 심실근 섬유의 길이가 커지면 충분히 큰 장력을 발생함으로써 증가된 유입량을 모두 구출할 수 있다. 대동맥혈압이 높아질 때도 확장말기 용적이 커져서 큰 힘을 발휘하게 되는 것이다.이 법칙으로 심장으로 들어오는 유입량이 증가할 때는 심박동수를 증가시키기보다 확장말기용적이 증대되어 1회 심박동량을 증가시켜 박출량을 늘린다.2) 외인성 (extrinsic regulation) : 자율신경 또는 호르몬, 약물에 의한 조절(1) 신경에 의한 조절 (길항적 이중지배 구조)교감신경의 흥분은 심박동수를 증가시키고 부교감신경 흥분은 심박동수를 저하시킨다. 자율신경계는 교 감신경계와 부교감신경계에 의해 심박동수가 조절된다.① 교감신경 : 촉진심방 및 심실전체 분포 ⇒ 운동촉진, 급진적교감신경섬유는 흉곽의 척수에서 나와 동방결절, 방실결절, 심장, 심실에 분포되어 있다. 교감신경계 신 경전달물질은 노르에피네프린으로 양성 변시성 효과와 변력성 효과를 가지고 있다. 노르에피네프린은 심박동수 증가, 심방과 심실의 수축력 증가, 방실결절로 전도속도 증가가 일어난다.② 부교감신경(미주신경) : 심방(동방결절 및 방실결절)에 주로 분포 ⇒ 운동억제, 지속적 서맥, 건강한 동물에서 미주신경 작용 우세부교감신경은 연수에서 기시되어 동방결절, 방실결절, 심방에 분포되어 있다. 부교감신경이 자극되면 미주신경 말단에서 아세틸콜린이 방출되어 노르에피네프린과 상반되는 효과를 나타낸다. 부교감신경 이 흥분하면 방실전도 속도가 감소되고, 심방, 심실수축력이 저하된다. 자율신경계는 심박동수, 전도속 도, 심근수축력, 혈관평활근에 영향을 미친다.2) 심박동수의 자율신경계 효과① 양성 변시성 효과는 교감신경계 흥분이다.노르에피네프린은 교감신경 섬유에서 분비되고 동방결절에서 β₁수용체를 활성화시킨다. 활성화된 β₁ 수용체는 탈분극 4기의 비율을 증가되는 의미는 동방결절에서 탈분극이 좀 더 자주 발생하면 결국 시 간 당 활동전압이 더 자주 나타나게 된다.②음성 변시성 효과는 심박동수를 저하시킨다.음성 변시성 효과의 가장 중요한 예는 부교감신경계의 흥분이다. 아세틸콜린은 부교감신경 섬유에서 분 비되는데 동방결절에서 무스카린 수용체로 활성화된다. 무스카린 수용체의 활성화는 탈분극 4기 비율을 저하시킨다. 탈분극 4기 비율이 저하되는 의미는 동방결절에서 탈분극이 덜 발생되고. 이는 곧 시간 당 활동전압이 덜 나타나게 된다.
