생리학에 관하여 - 체액

1. 체액의 구분

 우리 몸에서 체액의 총량은 평균적으로 체중의 약 60%이지만 각자의 나이, 성별, 체중, 인종에 따라 다소 차이가 있다. 체액은 두 개의 주요 구획, 즉 세포내액과 세포외액으로 구분되며 세포내액은 체중의 약 40%, 세포외액은 체중의 약 20%를 차지한다. 세포외액은 세포간질액과 혈장에 분포 되어 있다.

 체액에는 유기물질과 무기질이 용해되어 있다. 각 구획의 체액은 용해되어 있는 각 성분의 농도가 일정하며, 각 구획 내 체액의 부피가 항상 일정한 범위로 조절되고 있어서 세포의 내부 환경을 안정시키는 작용을 한다. 개인별로 체내 수분함량이 다른 이유는 체내 지방조직의 비율이 다르기 때문이다. 지방조직은 다른 조직에 비해 수분함량이 적고 근육과 같은 연조직은 수분함량이 높으므로 마른 사람은 뚱뚱한 사람에 비해 수분의 비율이 높다.

1-1. 세포내액

 세포 내부에 존재하는 체액을 세포내액이라고 하며 체액의 2/3를 차지한다. 세포막은 일부 물질만을 선택적으로 통과시키는데 막을 통한 물질이동은 수동수송과 능동수송에 의해 일어난다. 체액은 세포막을 경계로 구획지어 존재하지만 수분이 세포 안팎으로 이동하면서 체액의 화학성분이나 물리적 성질이 일정하게 유지되도록 조절하는 역할을 한다. 세포 내 각 구획에서는 생명유지에 필요한 여러 가지 생화학 반응이 일어나며, 세포내액은 수분평형, 능동수송, 삼투 및 산-염기 평형 유지에 기여한다.

1-2. 세포외액

 세포를 둘러싸고 있는 체액을 세포외액이라 하며 체액의 1/3이 세포외액에 분포되어 있다. 세포간질액과 혈장 사이는 혈관벽에 의해 구분된다. 혈장단백을 제외한 물과 모든 혈장 성분들은 모세혈관벽의 구멍을 통하여 자유롭게 이동한다. 모세혈관벽이 혈장단백을 통과시키지 않으므로 세포간질액에는 단백질이 거의 없다. 따라서 단백질을 제외한 혈장과 세포간질액의 성분 조성은 매우 유사하다. 반면에 각 세포들은 선택적투과성을 가진 세포막으로 둘러싸여 있어서 일부 물질만 선택적으로 이동시킬 수 있으므로 세포외액과 세포내액의 성분 조성은 뚜렷하게 다르게 유지된다. 세포외액과 세포내액의 여러 성분들의 농도 차이는 세포막의 반투성과 능동수송기전에 의해 유지되며, 근육 및 신경세포막 내외의 막전위 발생의 원인이 된다.

 혈액은 산소와 영양물질 등 세포에 필요한 물질을 외부 환경에서 받아 온몸을 순환하면서 세포간질액에 공급한다. 한편, 세포간질액은 혈장으로부터 받아들인 물질을 세포에 공급하고, 세포 내에서 생산된 대사물질이나 노폐물을 혈장으로 이동시킴으로써 세포의 항상성을 유지한다. 따라서 세포외액은 신체의 내부 환경 역할을 한다. 체액의 이동과 물질이동을 통해 신체의 항상성을 유지하는 것은 정상적인 생리기능을 유지하기 위해 필수적이다.

 

2. 모세혈관과 조직 사이의 체액 이동

 신체 내 세포내액과 세포외액은 끊임없이 이동하면서 서로 잘 혼합됨으로써 체액의 항상성이 유지될 수 있도록 한다. 혈장은 간질액보다 단백질 농도가 높으므로 혈장의 교질삼투압은 간질액의 교질삼투압보다 높다. 혈액과 간질액 사이의 체액 분포는 혈액으로부터 간질액 쪽으로 체액을 보내려는 압력과 간질액으로부터 혈액으로 체액을 끌어들이려는 혈장삼투압 사이의 균형에 의해서 체액이 이동함에 따라 조절된다.

 모세혈관 그물의 동맥 쪽 말단에서는 혈압이 혈장 유효삼투압보다 높으므로 모세혈관을 통해서 간질액 쪽으로 체액이 이동한다. 반대로 모세혈관의 정맥 쪽 말단에서는 모세혈관의 혈장삼투압이 혈압보다 높으므로 간질액으로부터 혈액 쪽으로 체액이 이동한다. 이와 같이 모세혈관벽을 경계로 혈장과 간질액 사이의 압력이 서로 상반된 방향으로 작용하므로 혈액이 순환하는 동안 혈액과 조직액 사이에 액체가 교류되고 체액량이 조절된다. 이 기능은 혈장단백질의 2/3를 차지하는 알부민의 농도에 의해 크게 좌우된다.

 소화기관에서 흡수된 영양물질, 내분비선에서 분비된 호르몬, 폐에서 공급된 산소도 혈액순환과 모세혈관을 통한 액체 이동에 의해 신체 각 세포로 단시간에 고루 운반되며, 배설물질도 이와 같은 원리로 폐나 신장으로 신속하게 운반된다.

3. 수분균형

 물은 생존에 필수적이어서 사람은 며칠만 물을 섭취하지 못하면 생명을 잃게 된다. 세포내액의 항상성이 유지될 때 세포의 기능이 정상적으로 유지되며, 세포 내 수분의 양, 삼투압, 전해질 농도, 산-염기 균형을 유지하는 과정에 물은 필수적인 물질이다.

 수분균형은 인체에 유입된 수분량과 손실된 수분량과의 관계를 의미하는 개념이다. 수분의 유입량과 손실량이 동일할 때 수분균형이 평형을 이룬다. 수분의 섭취량이 배설량보다 많을 경우 그 차이만큼 몸속에 체류하므로 이를 양의 균형이라 하고, 섭취량이 배설량보다 적은 경우를 음의 균형이라 한다. 신체는 수분의 섭취와 배설을 적절히 조절함으로써 평형을 유지한다.

 사람은 음료수(1,000mL)와 고형 음식(1,200mL) 형태고 대부분의 수분을 섭취하며 이 양은 1일 2,200mL정도이다. 체내 대사과정에서 생성되는 소량의 수분(약 300mL)을 합치면 하루에 약 2,500mL의 수분이 유입된다. 수분은 대부분 소변으로 배설하며 하루에 약 1,400mL을 배설하고, 대변을 통해 200mL를 배설한다. 이 밖에도 불감증발량으로 피부를 통해 600mL, 폐를 통해 300mL를 손실하므로 총 2,500mL를 배설한다.