인체의 순환 시스템, 폐와 심장

= 혈관을 통해 산소를 공급하는 장기의 역할

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안녕하십니까? 가정의학과 전문의 윤석현입니다. 지난 시간에는 인간의 세포 속에 마이토콘드리아, 또는 미토콘드리아라고도 하죠. 여기서 ATP를 생성한다고 말씀드렸습니다.

ATP는 말하자면 사람이 쓰는 일종의 에너지 저장 탱크로 ‘전기차에는 2차전지 원통형 배터리가 있듯이 우리 몸에는 ATP가 있다.’고 생각하면 이해가 쉬울 것 같습니다. 그런데 이 ATP를 만들기 위해서는 산소가 꼭 필요하고, 동시에 ATP를 만드는 과정에서 인체에 해로운 이산화탄소와 폐기물이 생성된다고 말씀드렸는데요.

그렇다면 오늘은 우리 몸이 어떠한 과정을 통해서 산소를 유입하고 이산화탄소를 배출하는지에 대해서 구체적으로 알아보도록 하겠습니다.

폐肺(Lung)

미토콘드리아는 에너지 생산을 위해 대기에 존재하는 산소를 유입하고, 그 과정에서 생산된 유해가스 이산화탄소를 배출하기 위한 환기 시스템이 필요해졌습니다. 일종의 인터체인지 역할을 수행하기 위한 공장이 바로 오늘 이야기하고자 하는 장기, 폐肺입니다.

폐는 양쪽 가슴 흉곽 안에 있습니다. 우측 폐(right lung)는 3개의 엽葉, 좌측 폐(left lung)는 2개의 엽으로 되어 있는데, 의대 다닐 때 오른쪽 3단어, 왼쪽 2단어 해서 오른쪽에 3개의 엽, 왼쪽에 2개의 엽이 있다고 외웠던 기억이 납니다.

폐 내부는 포도송이가 모여 있는 것 같은 모양인데 포도 알갱이같이 생긴 구조를 허파 꽈리, 또는 폐포肺胞라고 합니다.

폐는 기관지, 기도를 통해서 입과 코로 연결되어 있습니다. 산소는 코와 입으로 흡입하여 기도, 기관지로 보내서 폐 안으로 들어옵니다. 한편 폐포를 통해 폐로 유입된 이산화탄소는 기관지, 기도를 통과한 뒤 입과 코로 배출됩니다.

혈관 도로망

이제 폐로 유입된 산소를 모든 세포에 보내 줄 하행선 혈관 도로망과, 세포에서 생산된 이산화탄소를 몸 밖으로 배출하기 위해 폐로 보내 줄 수 있는 상행선 혈관 도로망이 필요합니다.

이러한 input과 output을 위한 중심 고속도로망의 역할을 대동맥, 대정맥이 합니다. 각 장기로 연결하는 국도 역할은 중간 동정맥, 소동정맥에서 하고, 마지막으로 각 세포 마을 골목골목, 집 앞까지 가는 작은 도로 역할은 모세혈관이 합니다. 이렇게 혈관계는 몸 구석구석 모든 세포에까지 전달이 됩니다.

산소와 이산화탄소의 순환 과정

이제 정리해 보도록 하겠습니다. 대기 중의 공기를 코나 입으로 들이마시면 기도, 기관지를 거친 뒤 폐로 보내집니다.

폐 안에 있는 수많은 폐포를 통해 산소는 모세혈관 안으로 들어오게 되고, 이렇게 유입된 산소는 혈관 안에 있는 적혈구라는 모범택시를 타고 서울-부산, 또는 서울-여수행 심혈관 하행선 도로를 주행해서 각 세포로 보내집니다.

세포 안에서 형성된 이산화탄소는 세포 주변의 모세혈관으로 들어간 뒤 적혈구 모범택시에 또 올라타서 이번에는 반대 방향인 서울 상행선 심혈관계 도로를 주행해서 폐포, 폐로 간 뒤에 기관지와 기도를 통해서 코와 입으로 배출을 합니다.

심장心臟(Heart)

국가 경제 흐름을 위한 돈의 창출과 이동을 위해서 도로망을 형성하여 물류가 옮겨 가듯이, 인체라는 국가는 생명 존속을 위한 에너지 생성 분배를 위해 혈관을 통해서 모든 물질들이 교환, 순환됩니다.

이 도로망에서 벌어지는 전체적인 순환 사이클은 쉬지 않고, 지속적으로, 계속 유지되어야 하며, 추진력을 제공하는 펌프 엔진이 반드시 필요합니다. 그것이 심장의 역할입니다.

심장을 찾는 방법은 쉽습니다. 왼손을 들어 보세요. 가슴에다가 대 보세요. 그러면 거기가 심장이에요. 아주 정중앙은 아니구요. 재미있는 것은 지구의 지축이 기울어져 있듯이 심장도 기울어져 있고 틀어져 있습니다.

우심방 우심실이 앞으로 치우쳐져 있고, 좌심방 좌심실이 약간 뒤로 치우쳐 있습니다. 심장의 축이 기울어져 있고 틀어져 있기에 거기서 추진력을 더 받아서 먼 곳까지 혈류를 보낼 수 있는 구조로 되어 있습니다. 에너지 다이내믹의 최대 효율을 내기 위한 구조적 선택이라고 할 수 있습니다. 신기하죠?

진화학적으로는 산소를 온몸에 보내는 왼쪽 심장이 더 중요하므로 보호 차원에서 뒤로 보내졌다고 주장을 하시는 교수님도 있었습니다. 인문학적 차원에서는 “심장의 축이 기울어져 있고 틀어져 있는 모습에서 볼 때, 인간은 근본적으로 심보가 삐뚤어져 있는 몸 구조를 갖고 있는 셈이다.”라고 의대 수업 시간에 이야기하시는 분도 봤습니다.

심장은 우심방 우심실, 좌심방, 좌심실 해서 방이 4개가 있습니다. 하행선에서 이산화탄소를 가지고 올라온 혈류가 우심방으로 들어와서 우심실에서 쭈욱 쏴 주면 상행선으로 올라가 폐로 가서 이산화탄소를 배출하고, 동시에 폐에서 신선한 산소를 받아서 온 혈류가 좌심방으로 들어온 뒤에 좌심실에서 쭈욱 쏴 주어서 하행선을 통해서 전체 몸으로 보내 줍니다.

그렇게 해서 세포 속의 미토콘드리아에게 “택배왔숑~ 택배왔숑~.” 해서, 산소를 다 제공해 주는 구조로 되어 있습니다.

심장과 폐의 호근 작용

에너지 형성을 위한 산소의 유입과 이산화탄소의 배출을 위한 폐와 심장은 이렇게 둘이면서도, 둘이 따로 떨어져서 존재할 수 없는 호근互根 작용, 혹은 부부 관계와 같은 구조입니다.

재미있는 것은 인체의 심장과 폐의 구조는 자동차의 엔진과 엔진의 열을 냉각시켜 주는 공랭식 환기 시스템과도 비슷한 구조를 가지고 있습니다.

엔진 밖의 부분을 공랭식 환기 시스템이 싸 주고 있는 모습이 심장을 둘러싼 폐의 구조로도 볼 수 있습니다. 과열을 막고 열 손실을 최소화함으로써 에너지 다이내믹상 효율의 극대화를 가져오기 위한 시스템 구축으로 설명합니다.

자, 이렇게 심장과 폐의 호근 작용까지 알아보았습니다. 다음 이 시간에는 산소를 획득한 미토콘드리아가 어떻게 탄수화물, 지방, 단백질을 만나서 에너지 배터리인 ATP가 되는지에 대해 알아보겠습니다. 감사합니다.

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