심장 구조, 체순환과 관상순환, 심장 기능의 조절

심장의 구조, 체순환과 관상순환, 심장 기능의 조절

1. 심장의 구조, 심장에도 암이 생길 수 있는지 안내

인간의 심장은 길이가 12cm, 폭이 9cm, 전후경이 6cm 정도이고, 원추형으로 무게는 약 250~300g 정도이며 심장 저부는 약 15˚ 정도 우상방으로 기울어져 있습니다. 좌측 흉부의 제5 늑간부에 위치해 있으며 좌우 폐에 둘러싸여 있습니다. 상부에는 좌심방과 우심방이 있고 하부에는 좌심실과 우심실이 있습니다. 심근은 골격근과 평활근의 중간 구조로서 횡문이 있는 근육이지만 불수의근에 속합니다. 심장의 외막은 이중의 얇은 결합조직으로 구성되어 있는데, 내측에서는 심외막을 이루고 외측에서는 심낭을 이루어 심장을 감싸고 있습니다. 심장의 안쪽은 심내막으로 덮여 있고, 심내막이 연장되어 심실과 심방 사이에 방실판막을 이루고 있습니다. 이는 심실에 있는 유두근의 끝과 chorda tendinea에 연결되어 있기 때문에, 심실이 수축될 때 닫힘으로써 혈액의 역류를 막습니다. 방실판막은 삼각형의 leaflets으로 이루어져 있는데 우방실 판막은 3개의 leaflets으로 구성되어 있어 삼첨판, 좌방실 판막은 2개의 leaflets으로 구성되어 있어서 이첨판이라고도 부릅니다. 대동맥 및 폐동맥에도 판막이 있는데 이들은 각각 좌심실과 대동맥 사이, 우심실과 폐동맥 사이에 존재하여 심실에서 산출된 혈액이 역류하는 것을 방지하고 있습니다. 이들은 형태상으로 반달 모양으로 된 3개의 판으로 구성되어 있어서 반월판이라고도 합니다. 암은 살아 있는 세포가 있는 부위라면 어디든지 발생할 수 있습니다. 즉, 머리카락과 손톱, 발톱을 제외한 모든 기관에는 암이 생길 수 있는 것입니다. 심장도 예외는 아니어서 매우 드물지만 10만 명당 1명꼴로 암이 발생합니다. 대부분의 경우에 심장암은 심장과 가까운 폐, 간 등에서 전이되어 유발합니다. 심장에 암이 잘 생기지 않는 이유는 쉴 새 없는 움직임으로 인해 외부 자극을 반복적으로 받지 않기 때문이며, 또한 근육세포만으로 이루어져 있어서 상피세포에 비해 돌연변이가 발생할 확률이 낮기 때문입니다. 하지만 일단 심장암이 발병하면 진단 뒤 1년 안에 사망하는 경우가 많은데, 심장의 기능이 떨어지고 혈액을 통해 다른 기관으로 잘 전이되며, 위암이나 간암 등과 달리 암 부위를 제거하는 수술을 하기 어렵고 항암제도 잘 듣지 않기 때문입니다.

2. 체순환과 관상순환

심장이 혈액을 온몸에 전달해 주는 순환을 체순환이라고 합니다. 안정 시 체순환을 위해 심장에서 산출되는 혈액의 양은 4.7~5.7L/min 정도입니다. 체순환 중 신장으로 들어가고 나오는 혈액의 순환을 특별히 신장순환이라고 하는데, 심박출량 중 가장 많은 부분을 차지하며 이때 혈액의 노폐물이 걸러집니다. 심장에서 나온 혈액이 소장을 거쳐 간을 지나는 과정은 문맥순환이라고 하는데, 소장 융모의 모세혈관을 통해 흡수된 영양분이 간문맥을 통해 간으로 들어가 모세혈관을 통해 전달된 후 간정맥으로 빠져나오는 순환을 말합니다. 심장이 스스로의 조직에 산소와 영양소를 공급하고 이산화탄소와 대사산물을 받아내 오는 혈액순환을 관상순환이라고 합니다. 심장 조직에 혈액을 공급하기 위해 심장으로 들어오는 혈관을 관상동맥이라고 하는데, 이는 마치 심장 둘레를 왕관 모양으로 둘러싸고 있어서 붙여진 이름입니다. 심장 조직 밖으로 혈액을 이동시키는 정맥은 관상정맥이라고 합니다. 관상동맥은 좌심실에서 나가는 대동맥에서 분지를 뻗어 심장 전체를 둘러싸게 됩니다. 좌관상동맥은 주로 좌심실에 혈액을 공급하고 우관상동맥은 우심실, 동방결절, 방실결절 등에 혈액을 공급하는데, 좌심실의 운동량이 매우 크기 때문에 좌관상동맥의 반지름이 우관상동맥의 반지름보다 큽니다. 대동맥으로 이동하는 혈액의 약 4%는 관상동맥으로 가는데 그 양은 약 215mL/min에 해당합니다. 관상순환의 조절은 교감신경과 부교감신경 등의 자율신경계에 의해서 이루어지기도 하지만, 국소적인 요인, 즉 심근의 산소 요구량 증가, 산소 결핍, PH의 저하, 이산화탄소 분압의 증가 등이 더 중요한 조절 요인입니다. 심근의 활동력 증가로 인해 산소 요구량이 많아져서 관상혈류를 최고로 증가시켰으나 충족되지 못하는 경우에는, 심근의 활동을 저하시켜 산소 요구량을 감소시킴으로써 심근이 무산소증에 의한 손상을 입지 않도록 해야 합니다. 이러한 목적으로 니트로글리세린 등의 혈관확장제, 니페디핀 등의 칼슘채널차단제가 사용됩니다. 이들 약제는 심근의 활동을 억제함으로써 심장의 산소 요구량을 감소시키는 효과가 있습니다.

3. 심장 기능의 조절

심장은 사람이 살아 있는 동안 쉬지 않고 펌프의 역할을 수행합니다. 이를 위하여 골격근들과는 달리 항상 산소를 충분히 받을 수 있는 구조인 동시에, 포도당뿐 아니라 젖산과 지방산도 에너지원으로 사용할 수 있는 특수성을 가지고 있습니다. 또한 심방과 심실은 마치 근육섬유 주머니와 같은 구조를 하고 있습니다. 좌우 심실은 각각 대동맥과 폐동맥을 통해 혈액을 박출하는 데, 건강한 성인의 경우 1분에 약 5L의 혈액을 내보냅니다. 이처럼 1분간 심실에서 산출된 혈액량을 심박출량이라고 합니다. 이것을 다시 1분간 심장이 수축하는 횟수, 즉 심박수로 나누면 심장이 1회 수축할 때 박출하는 혈액량, 즉 1회 심박출량을 산출할 수 있습니다. 예컨대 심박수가 안정 시 70회라고 하면 1회 심박출량은 약 70mL가 되며 이는 좌우 양 심실에서 동일합니다. 그러나 폐동맥을 거쳐 순환하는 폐순환계보다 대동맥을 거쳐 순환하는 체순환계의 말초저항이 약 5배나 크기 때문에 폐동맥압보다 대동맥압이 더 높습니다. 따라서 같은 양의 혈액을 산출하기 위해서는 우심실보다 좌심실이 더 많은 일을 하게 되므로 심실벽의 근육층도 우심실보다 좌심실이 더 두껍습니다. 심근을 잡아당겨 늘리면 수축하려고 하는 힘이 발생하는데, 길게 늘이면 늘일수록 수축력이 강해집니다. 따라서 심근의 길이가 길수록 심근의 수축력은 커지며, 확장기 용량이 클수록 수축력은 강해지고 심박출량이 늘어납니다. 이와 같은 이론을 프랭크-스탈링의 심장법칙이라고 합니다. 이 법칙에 의하면 심박출량은 정맥을 통해 심장으로 들어오는 혈액량과 일치하므로 만일 정맥을 통해 심장으로 되돌아오는 혈액량이 감소하면 심박출량도 감소하게 됩니다. 반대로 정맥을 통해 심장으로 되돌아오는 혈액량이 증가하면 심박출량은 증가하게 됩니다. 심장에 분포된 신경은 자율신경계로, 흉수에서 오는 교감신경과 뇌간에서 나오며 부교감신경계에 속하는 미주신경이 심장의 수축운동을 조절하고 있습니다. 대체로 안정 시에는 교감신경보다는 부교감신경의 작용이 지배적입니다. 부교감신경의 하나인 미주신경의 흥분성이 감소하면, 심박수는 증가하고 심박출량이 증가하며 혈압이 상승합니다. 반대로 미주신경의 흥분성이 증가되면, 심박수는 감소하고 심박출량이 감소하며 혈압이 저하됩니다. 운동 시에는 미주신경의 흥분성이 감소함과 동시에, 교감신경의 흥분성이 증가하기 때문에 심장 활동과 심박동 수가 정상 시의 약 3배까지 증가할 수 있습니다.