심장혈관생리, 혈관

혈액, 심장 그리고 혈관으로 이루어진 순환계를 ‘심혈관계(cardiovascular system)’라고 한다. 혈관은 혈액이 지나가는 길이 되고, 심장에서 발생하는 압력은 혈액의 흐름을 유지하는 추진력이 된다. 혈액과 면역생리에서 ‘도로 위를 달리는 자동차와 군대’를 상상했다면, 심장혈관생리에서는 ‘고속도로와 지방도로’를 상상하면 이해가 쉽다.

우선 혈관(vessel)은 심장의 펌프작용에 의해 나가는 동맥(artery)과 근육 수축에 의해 심장으로 돌아오는 정맥(vein), 물질 교환이 이루어지는 모세혈관(capillary)이 있다. 이들은 압력과 역할에 따라 다양한 구조와 특징들을 가지고 있다.

1. 혈관벽

혈관의 벽은 속막, 중간막, 바깥막의 세 층으로 구성되고, 이 층들은 혈액이 다니는 속공간(lumen)을 둘러싸고 있다. ‘속막(tunica intima)’은 가장 안쪽 층으로 내피(endothelium)와 결합조직의 얇은 막으로 구성되어 있다. ‘중간막(tunica media)’은 근육과 탄력조직으로 구성되어 있고 교감신경에 의해 혈관수축과 혈관확장이 조절된다. ‘바깥막(tunica adventitia)’은 탄력섬유와 아교섬유로 구성되어 있어 혈관을 지지하고 보호한다.

동맥은 혈압을 견디면서 모양을 유지할 수 있어야 하므로 근육과 탄력조직으로 구성된 중간막이 두껍다. 정맥은 혈액 저장의 역할을 때문에 속공간이 넓고 잘 찌그러진 모양을 할 수 있어야 하므로 바깥막이 가장 두껍다. 또한, 모세혈관은 혈액과 조직 사이에서 기체와 영양분의 효율적인 교환을 위해 속막으로 이루어져 있다. 

2. 동맥

동맥(artery)은 ‘심장에서 나가는 혈관’을 말한다. 동맥을 지나는 혈액은 대부분 산소가 풍부해 선홍색을 띠지만, 심장에서 폐로 가는 폐동맥의 혈액은 동맥 혈액 중 유일하게 검붉은색이다. 산소가 부족하기 때문이다. 적혈구를 구성하는 단백질인 헤모글로빈에는 철(Fe)이 있어 산소와 결합하면 밝은 선홍색, 산소와 결합하지 않으면 검붉은색이 된다.

동맥은 생명유지에 중요한 영양소와 산소를 운반하기 때문에 인체에서 정맥보다 안쪽으로 주행한다. 동맥은 심장의 추진력으로 박동성을 가지고 있으며 목, 손목, 사타구니, 발등 등에서 박동을 느낄 수 있다. 동맥은 크기 별로 탄력동맥, 근육동맥, 세동맥으로 나눌 수 있다. 가장 굵은 동맥인 탄력동맥(elastic artery)은 중간층에 탄력섬유가 많아 혈압을 일정하게 유지시켜 준다. 중간 굵기의 근육동맥(muscular artery)은 중간층에 근육이 많아 잘 늘어날 수는 없지만 혈관수축과 혈관확장에는 유리하다. 가장 얇은 굵기의 세동맥(arteriole)은 모세혈관으로 들어가는 혈액의 흐름을 조절하게 된다.

동맥은 ‘고속도로’라 할 수 있다. 넓이에 따라 8차선, 4차선, 어떤 지역은 2차선 고속도로가 있다. 고속도로가 막힌다면 차량 통행이 되지 않고, 막힌 이후 지역은 영양소와 산소를 충분히 공급받지 못하게 된다. ‘심근경색(myocardial infarction)’을 예로 들어보자. 일정한 크기의 고속도로에 적절한 차량들이 알맞은 속도로 운행되고 있다. 고혈압이 생겨 차량이 많아지고 속도도 빨라지면 고속도로는 차량에 의해 손상(혈관내피 손상)을 받게 된다. 부서진 도로는 보수차량(혈소판)들이 모이면서 보수하게 된다. 보수하는 동안의 도로는 점점 정체가 심해지고, 결국은 막히게(동맥폐쇄) 된다. 만약 심장으로 향하는 고속도로(관상동맥)가 막힌다면 심장은 영양소와 산소를 공급받을 수 없어 결국 심장근육은 파괴(괴사)되고, 더 이상 박동을 할 수 없게 된다. 이런 경우 막힌 도로를 뚫어 주거나(stent 삽입) 우회 도로(관상동맥 우회술)를 만들어 주면 된다. 만약, 시간이 지체되어 심장의 박동이 완전히 멈추게 된다면, 인체의 모든 조직은 영양소와 산소를 공급할 수 없게 되어 사망에 이르게 되는 것이다.

3. 정맥

정맥(vein)은 모세혈관에서 혈액을 받아 ‘심장으로 돌아오는 혈관’을 말한다. 정맥을 지나는 혈액은 산소가 부족한 혈액(검붉은색)으로 아래위 대정맥을 통해 심장으로 돌아오고, 폐정맥에서만 산소가 풍부한 혈액이 심장으로 돌아온다. 정맥은 저장소(reservior) 역할도 하고, 가장 작은 굵기의 세정맥(venule)에서는 백혈구의 혈구누출(diapedesis)이 일어난다. 정맥(vein)은 압력이 낮은 상태에서 혈액을 심장으로 보내주기 위해 동맥과 다른 구조를 가진다. 뼈대근육의 수축은 근육 사이에 있는 정맥을 눌러 혈액을 심장으로 갈 수 있게 밀어준다. 정맥 내부에는 ‘판막(valve)’이 있어 혈액이 위로 흐를 때 역류를 막아준다.

정맥은 ‘차단기가 있는 지방도로’라 할 수 있다. 각 지역마다 이 차단기가 고장 난다면 정체가 일어나는 것이다. ‘정맥류(varicose vein)’를 예로 들어보자. 정맥류는 다리의 얕은 정맥에서 생기는 질환으로, 정맥이 확장되어 구불구불하게 보이고 오래 서 있으면 다리의 불편함과 통증이 있는 것이 특징이다. 차단기가 고장(valve손상)나면 차량의 역류를 막아주지 못해서 지방도로는 정체가 생기는 것이다. 다리를 높이 들고 압박스타킹을 신어 정맥환류를 도와주면 통증을 줄일 수 있다. 만약, 증상이 심해지면 도로를 완전히 폐쇄하거나 제거(경화요법, 정맥절제술, 고위결찰술)해야 한다. 지방도로는 우회로가 많기 때문에 아주 큰 지방도로(deep vein)가 아니라면, 한두 개 도로를 없앤다고 문제되지 않는다.