순환계 구조와 맥관계의 기능, 동맥계와 정맥계

순환계의 구조

1. 순환계의 구조와 맥관계의 기능

순환계는 심장, 혈액, 혈관, 림프계로 이루어집니다. 혈관은 대동맥, 동맥, 세동맥, 모세혈관, 세정맥, 정맥, 대정맥 등으로 구분되며 이들은 심장에서 조직으로, 또 조직에서 심장으로 혈액을 운반하는 역할을 담당하고 있습니다. 혈액의 흐름은 크게 체순환계(또는 대순환계)와 폐순환계(또는 소순환계)로 나눌 수 있습니다. 심장으로부터 나온 정맥혈은 폐순환계를 거치는 동안 이산화탄소를 폐포에 내어 주고 폐포로부터 산소를 받아들임으로써 동맥혈로 전환되고, 체순환을 거치는 동안에는 폐로부터 받아온 산소를 각 조직에 내어주고 조직에서 생성된 이산화탄소를 받아들임으로써 다시 정맥혈로 전환됩니다. 체순환계는 좌심실에서 시작하여 하나의 큰 동맥인 대동맥으로 뻗어 나와 여러 갈래의 동맥을 거쳐 세동맥으로 나뉘고, 약 100억 개의 분지를 이룬 모세혈관을 통해 온몸을 순환한 뒤, 다시 세정맥을 지나 2개의 대정맥인 하대정맥과 상대정맥으로 모여 우심방에 이르는 순환입니다. 하대정맥에는 횡격막 이하의 하반신에서 오는 정맥혈이 모이고, 하대정맥 다음으로 큰 정맥인 상대정맥에는 머리, 얼굴, 팔 등 상반신에서 오는 정맥혈이 모이게 됩니다. 세동맥, 모세혈관, 세정맥을 합쳐 미세순환이라고도 합니다. 폐순환계는 심장의 우심실에서 시작하여 하나의 큰 폐동맥의 형태로 뻗어 나오다가 다시 2개의 폐동맥으로 나뉜 후 분지를 이루어 각각 좌우의 폐로 들어갑니다. 폐 전체를 순환한 모세혈관은 다시 4개의 폐정맥으로 모인 후 좌심방에 이르게 됩니다. 산소가 풍부한 동맥혈은 붉은색으로, 산소가 부족한 정맥혈은 푸른색으로 나타냅니다. 폐를 관류하는 동안 푸른색의 정맥혈은 붉은색의 동맥혈로 전환되며, 폐를 제외한 다른 신체 기관과 조직을 관류하는 동안에는 붉은색의 동맥혈이 푸른색의 정맥혈로 전환되는 것을 알 수 있습니다. 혈액은 점성이 있는 액체입니다. 이 액체의 흐르는 속도를 결정짓는 요인으로는 압력의 차이, 관의 길이, 점성, 관의 반지름 등이 있습니다. 점성이 있는 액체가 원형의 관을 통과하여 일정 시간에 흐르는 부피를 액체의 속도라고 하면, 이것은 관의 양 끝의 압력 차와 관의 반지름의 네 제곱에 비례하고 관의 길이와 점성에 반비례합니다. 이것을 푸아죄유(프랑스의 의사, 생리학자)의 법칙이라고 합니다. 실제로 한 개인에서 혈관의 길이와 혈액의 점성은 거의 일정하기 때문에 혈관 내에서 혈액이 흐르는 속도와 흐르는 혈액에 대한 저항에 가장 큰 영향을 주는 요인은 혈관 반지름의 변화이며 특히, 저항이 가장 큰 세동맥의 반지름 변화가 중요한 요인이 됩니다.

2. 동맥계와 정맥계의 특징

동맥계는 심장의 좌심실에서 나오는 대동맥 또는 우심실에서 나오는 폐동맥에서부터 말초의 모세혈관까지 연결된 맥관을 말합니다. 심장에서 가까운 부분의 큰 동맥들은 상대적으로 탄력섬유를 많이 가지고 있어서 심장에서 산출된 혈액을 임시로 수용하기에 적합하며, 심장에서 먼 조직으로 갈수록 평활근섬유를 많이 가지고 있어서 각 조직으로 가는 혈액량을 조절하는 데 편리한 구조라고 할 수 있습니다. 하지만 연령이 증가할수록 동맥의 탄력성이 감소하여 말초혈관의 저항이 증가하므로 안정 시의 혈압이 높아지게 됩니다. 심장에서 가장 가까운 대동맥은 심장에서 분출된 혈액을 처음으로 받아들여 말초 방향으로 운반하는 역할을 수행하고 있으며, 동맥 중에서 내경이 가장 크고 벽의 두께도 가장 두껍습니다. 또한 효과적인 혈액의 수송을 위하여 주로 탄력섬유로 구성되어 있고 관의 내경에 비해 비교적 적은 양의 평활근섬유를 가지고 있습니다. 반면, 심장에서 떨어져 있는 세동맥은 관의 내경이 작아 반지름이 0.3mm인 것도 있는데 탄력섬유는 적으나 평활근의 구성비율이 높아 항상 교감신경의 지배를 받아 수축 상태를 유지하고 있습니다. 만일 교감신경이 마비되면 세동맥이 이완되어 관의 내경이 커지므로 저항이 감소하고 혈류량이 증가되며 혈압이 저하됩니다. 혈압강하제는 이와 같은 메커니즘을 이용하여 혈압을 저하시킬 수 있습니다. 모세혈관에서부터 심장으로 연결되는 정맥계는 대개 각 조직으로부터 오는 동맥계의 주행과 병행하고 있는데, 동시에 병행하는 동맥의 내경보다 정맥의 내경이 항상 큽니다. 따라서 정맥계는 혈액의 수송뿐 아니라 많은 양의 혈액을 수용하는 혈액의 저장소 역할을 하고 있습니다. 실제로 정맥계는 우리 몸을 순환하고 있는 혈액의 75%를 수용하고 있습니다. 정맥의 벽은 콜라겐섬유로 구성된 결합조직과 약간의 평활근섬유로 이루어져 있으며 동맥에 비하여 얇으며 탄력성이 적어 압박되기 쉽습니다. 일반적으로 사지에 분포해 있는 지름이 2mm 이상인 정맥에는 판막이 있어서 혈액의 역류를 방지하고 있는데, 이러한 판막은 정맥 내피세포의 얇은 결합조직역류를 방지하고 있는데, 이러한 판막은 정맥 내피세포의 얇은 결합조직으로 구성되어 있습니다. 정맥 판막의 형태는 반달 모양의 판막 2장이 마주하고 있는 것이 보통이나 작은 정맥에서는 1장인 경우도 있습니다. 또한 정맥은 혈액의 역류를 방지하기 위해 평활근섬유가 세로로 배열되어 있는 구조입니다. 판막과 세로 배열의 평활근섬유는 심장까지 혈액을 이동시키기에 유리하도록 발달한 정맥의 특수 구조입니다. 그러나 동맥과 달리 정맥은 낮은 혈압으로 인하여 중력의 영향을 많이 받습니다. 그리하여 오랫동안 서 있는 경우에는 정맥 내의 혈액이 심장까지 올라가지 못하여 신체의 하부에 축적되고, 혈액의 액체 부분이 간질액 쪽으로 이동함으로써 발이 붓는 현상이 나타나게 됩니다. 정맥계의 특수한 형태로서 문맥계가 있는데, 이것은 말초의 모세혈관이 정맥으로 모여 심장으로 들어가는 대신 정맥의 일부가 다시 모세혈관을 형성한 것으로서 대표적으로 간 문맥계와 뇌하수체 문맥계가 있습니다.