생리학에 관하여 - 혈액 1

 세포가 유지되고 기능을 다하려면 세포가 필요한 물질을 지속적으로 공급받고 필요하지 않은 물질은 제거해야 한다. 혈액은 세포가 필요한 물질을 운반해 주어 세포의 생명과 기능을 유지시켜 주는 역할을 한다.

 혈액은 혈장(plasma)이라는 액체와 혈장에 부유되어 있는 유형 성분인 혈구로 구성되어 있으며 체중의 약 7% 정도를 차지하므로 체중이 70kg인 남성의 경우 혈액은 약 4.9L 정도이다. 유형 성분을 이루는 세 가지 주요 세포는 적혈구, 백혈구, 혈소판이며 각각 산소 운반, 면역 방어, 혈액 응고 기능을 갖는다. 혈장에는 혈장 단백질, 무기질, 포도당 및 지단백이 함유되어 있다. 혈액의 유형 성분은 총 혈액량의 약 45%를 차지하고, 나머지 55% 정도는 혈장이다. 유형 성분의 대부분은 적혈구가 차지하는데 총혈액량 중 적혈구가 차지하는 용적을 헤마토크리트(Hematocrit. Hct)라 한다. 일반적으로 남성의 Hct 정상치는 약 45%이며, 여성의 Hct 정상치는 약 42%이다.

 

1. 혈장

1-1. 혈장 성분

 혈장(plasma)은 혈액 중의 액체 부분인데 혈장에는 수분이 90~92%, 단백질이 약 6~8%를 차지한다. 나머지 혈장 성분으로는 영양물질인 포도당, 아미노산, 지방, 비타민, 소량의 전해질 및 노폐물인 요소, 요산, 크레아틴이 있으며 산소와 이산화탄소 등이 용해되어 있다. 혈장에는 호르몬, 효소, 항체 등이 함유되어 있으며 혈장의 pH는 7.3~7.4로 좁은 변동을 나타낸다.

1-2. 혈장단백질의 기능

 혈장단백질은 대부분 간에서 합성되어 혈액으로 분비된 것이다. 혈장단백질에는 알부민(albumin)이 55%, 글로불린(globulin)이 약 38%, 섬유소원이 4%를 차지한다. 각 혈장단백질은 다음과 같이 다양한 기능을 가지고 있다.

1-2-1. 알부민과 글로불린은 삼투압을 높게 유지하여 수분평형과 혈압을 조절한다.

 알부민과 글로불린은 혈장 내에 교질 상태로 존재하므로 혈액의 교질삼투압(23mmHg)을 세포간질액의 교질삼투압(5mmHg)보다 높게 유지해준다. 혈장단백질로 인한 혈액의 높은 삼투압으로 인해 세포간질액의 수분을 모세혈관으로 끌어들이는 작용을 하며, 이런 농도 기울기가 혈액과 조직 사이의 수분 이동을 조절한다. 이와 같이 혈장단백질은 혈액량을 조절하므로 혈압 유지에도 관여한다.

1-2-2. 혈장단백질은 수송체 기능과 면역 기능이 있다.

 글로불린은 알파1, 알파2, 베타, 감마 등으로 구분되는데, 알파-글로불린은 당단백질을 형성하며 알파1-글로불린은 Cu와 결합하여 세룰로플라스민(ceruloplasmin)을 형성한다. 베타-글로불린은 지질과 지용성 비타민, 스테로이드 호르몬, 콜레스테롤, 철과 같은 특정 이온, 약물, 담즙색소 등과 결합하여 필요한 조직으로 수송한다. 글로불린 중 감마-글로불린은 면역글로불린 또는 항체라고도 부르며 외부 감염에 대한 방어작용을 한다.

 1-2-3. 혈장단백질은 완충작용을 한다.

 혈장단백질은 카르복실기와 아미노기를 지니고 있어 산이나 염기와 결합하여 완충작용을 할 수 있으므로 혈액의 pH를 좁은 범위 내에서 유지시켜 준다.

1-2-4. 혈장의 섬유소원은 지혈에 중요한 역할을 한다.

 혈장단백질 중 섬유소원(fibrinogen)은 혈액응고인자로서 혈액이 응고할 때 섬유소(fibrin)로 전환되어 혈구와 함께 엉겨서 혈전을 형성함으로써 지혈작용에 중요한 역할을 한다. 혈액응고과정에 의해 혈장단백질에서 섬유소원이 제거되고 알부민과 글로불린만 남은 혈장 성분을 혈청(serum)이라 한다.

 혈장단백질은 간과 림프조직에서 항상 일정량이 합성되고 있으며, 또한 이와 동일한 양이 소실되어 교체되므로 혈장단백질의 농도는 항상 일정하다. 따라서 출혈로 인해 혈장단백질이 감소되어도 며칠 이내에 보충된다. 그러나 단백질의 섭취가 부족하면 체조직 단백질이 분해되어 혈장단백질 생성에 이용된다. 이와 같이 간-혈장-조직 사이의 상호 교환을 통해 혈장단백질 농도가 일정하게 유지된다.

 혈장단백질 가운데 알부민, 글로불린, 섬유소원, 프로트롬빈은 간에서 합성되고 면역 글로불린은 림프조직의 형질세포(plasma cell)에서 생산된다. 간 기능이 저하되면 혈장 알부민 농도가 저하되므로 albumin/globulin 비율이 저하된다. 따라서 이 비율은 간기능의 지표로 사용되고 있다.

2. 적혈구

 적혈구(erythrocyte, red blood cell)는 혈액의 유형 성분 가운데 대부분을 차지하며 혈액 1 세제곱밀리미터 당 남자 약 500만 개, 여자 약 450만 개가 들어 있다. 적혈구는 원반 형태의 무핵세포이다. 적혈구는 양쪽 면의 중앙 부분이 오목하므로 표면적이 넓어서 산소와 이산화탄소가 빠르게 외부로 확산될 수 있어서 산소를 운반하기에 적절한 형태이다. 

 적혈구에는 다량의 헤모글로빈이 있어서 산소 농도가 높은 폐에서는 산소를 결합하여 각 조직에 운반하고, 산소 분압이 낮은 조직에서는 이산화탄소를 결합하여 폐로 운반한다. 헤모글로빈은 철을 함유하는 4개의 헴과 4개의 글로빈 펩티드 가닥으로 구성되어 있다. 헴은 네 개의 피롤 고리가 메텐 결합에 의해 연결된 포오피린 구조의 중앙에 철을 결합하고 있는 구조이다. 혈액 내 Hb의 정상 농도는 남자 16g/100mL, 여자 14g/100mL이다.