포유류의 신장은 바깥쪽을 구성하는 신장피질(renal cortex)와 안쪽의 신장 수질(renal medulia)의 두 부분으로 나눌 수 있습니다. 양쪽 모두 미세한 배설기관과 모세혈관으로 가득 차 있는데요, 척추동물 신장의 기능적 단위체라고 할 수 있는 네프론(nephron)은 하나의 긴 세관과 그 끝에 보우만주머니(Bownam's capsule) 그리고 그 안에 있는 모세혈관 뭉치인 사구체(glomereuls)로 구성됩니다. 신장 하나가 약 100만 개의 네프론을 보유하며, 모든 세관을 연결하면 총길이가 약 80km에 달한다고 합니다. 오늘은 이 네프론의 구조와 기능이 어떻게 이뤄져 있는지 한 번 알아보겠습니다.
혈액의 여과과정
네프론의 구조와 기능 중 첫 단추라고 할 수 있는 혈액의 여과과정은 혈압에 의해 사구체에서 보우만주머니로 혈액의 유액 성분이 밀려나가는 것을 말합니다. 사구체에서는 다리 세포(podocyte)가 붙어있는 다공성 모세혈관을 통해 물과 작은 용질이 빠져나가고, 세포나 단백질은 혈액에 남아있게 됩니다. 이러한 여과과정은 비선택적인 것으로, 염류, 포도당, 아미노산, 비타민, 질소노폐물, 그 밖에 작은 분자들도 모두 빠져나갑니다. 따라서, 이 여과액내 각 성분의 농도는 혈장의 것을 그대로 반영하고 있는 셈입니다.
여과액의 이동경로
보우만주머니로 들어온 여과액은 근위세관(proximal tubule), 헨레고리(loop of Henle), 윈위세관(distal toubule)의 세 지역을 통과하게 됩니다. 여기서 헨레고리는 머리핀 모양의 구조로 하행지(descending limb)와 상행지(ascending limb)로 구성됩니다. 이렇게 원위세관으로 흘러온 오줌은 다시 집합관(collecting duct)으로 들어가고, 집합관에서 신우(renal pelvis)로 흘러가게 됩니다. 사람의 신장에 있는 네프론 80% 정도는 피질네프론(cortical nephron)으로 헨레고리가 짧아서 거의 피질에만 머물러있는 것이고, 나머지 20%가 수질곁네프론으로 신장의 안쪽 수질까지 잘 발달된 헨레고리를 가지고 있습니다. 이 수질곁네프론이 수분의 보존에 매우 중요한 고농도의 오줌을 만들 수 있게 해 줍니다. 네프론의 관들과 집합벽의 내벽은 여과액을 오줌으로 만들어주는 수송 상피층으로 둘러싸여 있습니다. 이 층의 주 임무는 물과 염의 재흡수입니다. 매일 1,100L에서 2,000L의 혈액이 2개의 신장을 통과하는데, 이는 체내 혈액의 275배에 해당되는 것입니다. 이렇게 많은 혈액을 걸러 네프론에서 만들어지는 첫 여과액의 양은 무려 180L나 됩니다. 이는 보통 사람 체중의 2 배내지 3배에 당하는 달하는 양인데요, 여기서 당분이나 비타민, 그 밖에 유기 영양소들이 대부분 흡수됩니다. 또한, 물도 99%가 재흡수되어 결과적으로 약 1.5L 정도의 오줌이 배출됩니다.
네프론에 연결된 혈관들
각 네프론들은 신장동맥에서 나온 수입세동맥(affrerent arteriole)을 통해 혈액을 공급받고, 이들은 사구체 모세혈관으로 분지가 됩니다. 이 모세혈관들은 사구체를 빠져나가면서 다시 모여 수출세동맥(efferent arteriole)을 형성하게 됩니다. 이는 다시 모세혈관으로 분지되면서 세관을 둘러싸고 있는 세관 주위 모세혈관을 형성하고, 더 나아가 직행혈관(vasa recta)이라는 헨레고리 주위의 모세혈관을 형성합니다. 이 직행혈관도 고리 모양으로 되어있는데 혈액이 흐르는 방향은 헨레고리에서 여과액이 흐르는 방향과 반대로 흐릅니다. 비록 세관들과 모세혈관들이 밀접하게 붙어있지만 이들 간에 직접적인 물질교환은 일어나지 않습니다. 대신 이들이 위치하고 있는 세포 사이액을 통한 물질의 확산 이동으로 혈액과 여과액 사이에 물질교환이 이뤄집니다. 이러한 물질교환은 혈액과 여과액이 서로 반대로 흐르기 때문에 더욱 촉진되는 경향이 있습니다.
요약
이렇듯 네프론과 이에 연결된 모세혈관은 포유류 신장의 기본 기능단위라는 것을 알 수 있었습니다. 혈액과 혈관은 상호관계를 가지고 있으며, 혈액은 여과를 잘 진행하고 네프론에 연결된 혈관 등은 일정 양의 혈액을 공급받아야 혈액과 여과액 사이에서 제대로 된 물질교환이 이뤄진다는 것을 알 수 있습니다. 네프론의 구조와 기능은 단순한 듯 보이지만, 이렇듯 복잡한 관계를 이루고 있기 때문에 이번 기회에 잘 숙지하시길 바랍니다.
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