본문내용
1. 항상성 유지
1.1. 체액과 전해질
1.1.1. 체액과 전해질 생리
체액과 전해질 생리는 신체의 항상성 유지에 있어 매우 중요한 역할을 한다. 체액은 성인 체중의 55~60%를 차지하는 신체의 가장 풍부한 구성 요소이다. 체액은 크게 세포내액(intracellular fluid, ICF)과 세포외액(extracellular fluid, ECF)으로 나뉘며, 전해질은 이들 체액 구간에 녹아 있는 염류 및 광물질 입자로서 전기를 띤 이온이다.
세포내액은 총 체액의 2/3를 차지하며, 체중의 40%에 해당한다. 세포내액은 세포의 화학적 기능을 유지하는 수성 매개체 역할을 하며, 소화기계 내부의 음식물을 가수분해하고 세포 내 화학 반응을 위한 반응 및 매개물로 작용한다. 주요 전해질로는 칼륨(K+), 마그네슘(Mg2+), 인(HPO4 2-)이 있다.
세포외액은 전체 체액의 1/3을 차지하며, 20%의 체중을 차지한다. 세포외액은 혈관내용액(혈장)과 간질액으로 구성된다. 혈장은 수분, 전해질, 영양소, 산소를 세포에 공급하고 대사 노폐물을 제거하는 역할을 한다. 간질액은 세포 주위를 감싸고 있는 액체로, 림프를 포함하며 세포에서 발생한 노폐물을 운반한다. 주요 전해질로는 나트륨(Na+), 염소(Cl-), 중탄산염(HCO3-)이 있다.
전해질은 신경근육의 흥분성 촉진, 체액량과 삼투질 농도 유지, 체액 구간 간 체액 배분, 산-염기 균형 조절 등의 일반적인 기능을 한다. 각 전해질의 체액 구간 내 농도는 다음과 같다. 나트륨(혈장 142mEq/L, 간질액 146mEq/L, 세포내액 15mEq/L), 칼륨(혈장 5mEq/L, 간질액 5mEq/L, 세포내액 150mEq/L), 칼슘(혈장 5mEq/dL, 간질액 3mEq/dL, 세포내액 2mEq/dL) 등이다.
체액과 전해질의 이동은 여과, 확산, 삼투, 능동 이동, 모세혈관 역동 등의 메커니즘을 통해 이루어진다. 여과는 막 양면의 정수압 차이로 인해 액체가 이동하는 것이고, 확산은 농도 차이로 인한 입자의 이동이다. 삼투는 선택적 투과막을 통한 용매의 이동이며, 능동 이동은 농도차와 전기적 전위차를 거슬러 이루어지는 이동이다. 모세혈관 역동은 혈관과 간질강 간 수분 이동을 조절하는 기전이다.
1.1.2. 체액-전해질 균형을 위한 신체의 조절
체액-전해질 균형을 위한 신체의 조절은 복합적인 기전으로 이루어진다. 주요 조절 기관으로는 폐, 신장, 심장, 소화기계, 뇌하수체, 부신 등이 있으며, 각 기관은 독립적으로 또는 상호 작용하며 체액과 전해질 균형을 유지하는데 중요한 역할을 한다.
폐는 혈액 내 산소와 이산화탄소의 농도를 적절한 수준으로 유지시킴으로써 세포외액의 산-염기 균형을 조절한다. 과도한 이산화탄소 축적은 호흡성 산증을, 이산화탄소 과다 배출은 호흡성 알칼리증을 초래할 수 있다.
신장은 수분과 전해질을 선택적으로 재흡수하고 배설함으로써 체액과 전해질 균형을 유지하는 가장 중요한 기관이다. 신장은 여과액의 99%를 재흡수하여 하루 약 1.5L의 소변을 생성하며, 이를 통해 혈장의 정상 삼투압, 전해질 균형, 정상 혈량을 유지한다. 또한 신장은 산-염기 균형 유지에 중요한 역할을 한다.
심장은 나트륨이뇨펩타이드를 분비하여 레닌-안지오텐신-알도스테론 체계의 길항인자로 작용한다. 나트륨이뇨펩타이드는 알도스테론, 레닌, 항이뇨호르몬 분비를 억제하고 안지오텐신 II의 작용을 억압하여 나트륨과 수분 배설을 증가시킴으로써 혈량과 혈압을 감소시킨다.
소화기계는 하루 약 2,500mL의 수분을 필요로 하며, 그 중 1,500mL는 구강 섭취, 나머지 1,000mL는 고체 음식과 대사 과정에서 얻어진다. 배설 경로로는 소변 1,500mL, 대변 200mL, 그리고 불감성 소실(발한 400mL, 폐 증발 400mL)이 있다.
뇌하수체는 항이뇨호르몬(ADH)을 분비하여 원위세뇨관과 집합관에서 수분 재흡수를 자극함으로써 체액의 삼투압을 조절한다. 혈액이 희석되면 삼투압이 감소하여 ADH 분비가 억제되고, 혈장 삼투압이 증가하면 ADH 분비가 증가한다.
부신은 알도스테론을 분비하여 신세뇨관에서 나트륨 재흡수와 칼륨 배설을 촉진함으로써 체액량과 산-염기 균형을 조절한다. 혈중 칼륨 농도 증가는 부신피질을 직접 자극하여 알도스테론 분비를 촉진한다.
이처럼 다양한 기관들이 상호 작용하며 복잡한 조절 기전을 통해 체액과 전해질 균형을 유지한다. 이러한 항상성 유지 기전의 장애는 체액-전해질 불균형을 초래할 수 있다.
1.2. 체액-전해질 불균형
1.2.1. 삼투성 불균형
삼투성 불균형은 삼투질 농도의 장애로 인해 체액구간의 수분 분포가 불균형적인 상태를 말한다. 세포외액의 삼투질농도는 주로 소듐 농도에 비례하는데, 이는 소듐과 소듐에 결합하는 염소 및 중탄산염이 세포외액 전체 용매의 90~95%를 차지하기 때문이다. 따라서 혈청 소듐 수준이 높아진 고나트륨혈증은 고삼투질 농도를, 혈청 소듐 수준이 낮아진 저나트륨혈증은 저삼투질 농도를 의미한다.
고삼투성 불균형 또는 수분부족 현상은 수분 감소나 세포 내 용질과다로 생긴다. 세포외액이 고삼투질상태, 고장액이 되면 물이 세포에서 세포외액으로 나오게 되어 세포는 탈수되어 주름이 생기게 된다. 고삼투성으로 용질이 과다해지면 신장을 통해 삼투성 이뇨가 발생하...
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