이 영상에서 말하고자 하는 것은 신장(콩팥)에 관한 것입니다
이것은 신장을 나타내는 그림이고
이제 신장이 어떻게 작동하는지를 살펴볼 것입니다
신장의 기능적인 단위, 즉 가장 작은 부분은 '네프론'이라고 불립니다
지금부터 신장과 네프론에 대해서 말하도록 하겠습니다
아마 모두들 '신장'에 대해서는 들어 보았을 것입니다
우리들 각각은 신장을 2개씩 가지고 있죠
제 생각에 신장이라는 기관은 무언가를 배설한다는 기능에서
가장 잘 알려져 있는 기관일 것입니다
그러나 신장은 배설하는 기능뿐 아니라 체내의 수분 농도를 유지시켜 주고
염분이나 전해질의 농도, 혈압을 조절하는 역할도 하고 있습니다
그래도 간단하게 말하면
물을 보존한다고 할 수 있습니다
그리고 신장은 호르몬 같은 것을 생산하기도 하는데
여기서는 다루지 않겠습니다
우리는 이 영상에서
신장의 기능만을 전체적으로 살펴볼 것입니다
우리는 모두 신장을 2개 가지고 있습니다
신장은 우리의 등과 가까이 위치해 있고
척추의 양 옆에, 그러니까 간 뒤에 존재하고 있습니다
이 사진은 신장을 확대한 것입니다
만약 이 영상을 전체 화면으로 보고 있다면 이 그림이
엄청 크게 보일 수도 있지만 우리는 이 그림을
잘라서 신장 안에서 어떤 일이 일어나는지 보겠습니다
이 그림의 각 부분이 무엇을 의미하는 지는
우리가 신장의 기능적인 단위, 네프론에 대해서 이야기 할 때 중요해 질 것입니다
여기 마우스가 가리키고 있는 부분, 그러니까 여기부터 여기까지는
'신장 겉질(=신장 수질)'이라고 합니다
우리가 신장에 대해서 이야기 하는 도중에
'renal'이라는 단어가 나온다면 이것은 신장에 관한
용어라는 뜻 입니다
그래서 여기 이 부분은 '신장 겉질'이라는 이름을 가지고 있습니다
신장의 바깥쪽 껍질 부분에 있습니다
그리고 여기 이 부분은 '신장 속질(=신장 피질)'이라는 이름을 가지고 있습니다
'속질'이라는 말은 안쪽에 있다는 뜻입니다
따라서 '신장 속질'은 신장의 안쪽에서 볼 수 있겠죠
이런 용어들을 이해하는 과정을 지나서
우리는 신장의 중요한 역할인
여과에 대해서 알아볼 것입니다
여과는 노폐물을 배설하고 너무 많은 물을 흡수하거나
배설하지 않도록 하는 것입니다
아까도 말했듯이, 그리고 다른 선생님들의 강의에서도
알수 있듯이, 신장의 기능적인 단위는 네프론 입니다
그리고 네프론이 기능적인 단위로 불리는 이유에는
2가지 중요한 과정이
일어나고 있는 단계이기 때문입니다
신장의 주요 두 기능은 노폐물의 배설과
혈액에 존재하는 수분의 양 조절입니다
그래서 이 그림을 이용해 네프론이 어떻게 작동하는지 알아보도록 하겠습니다
이 그림은 위키피디아에서 가져왔습니다
이 그림은 여기에 한 쌍의 네프론을 표현하려고 했군요
그래서 네프론이 이렇게 보이도록 하는 것이죠
그리고 신장 속질로 내려가게 되고
다시 신장 겉질로 나오면서 집합관으로 이어지게 됩니다
그러면 액체는 여기에 있는 수뇨관으로 흘러가게 되고
만들어진 오줌을 나중에 배설할 수 있도록 하는 기관인 방광에 모이게 됩니다
그럼 네프론의 크기는 얼마나 될지 예상이 되십니까?
여기가 출발하는 곳이고 다시 내려가는 곳입니다
수많은 네프론들이 이러한 방식으로
구성되어 있지만 그것을 구성하는 관은 정말 얇습니다
이 관들은 정말 정말 얇습니다
하나의 신장에는 평균적으로 약 100만 개의 네프론이 들어 있을 정도입니다
그러나 네프론이 매우 작은 것만은 아닙니다
네프론은 아래로 하강하는 관 등을 보면 최소한의 길이를 가지게 됩니다
하나의 신장에는 이러한 네프론들이 말그대로 구겨져 있는 것이죠
그럼 이제 네프론이 어떻게 혈액을 거르고
수분 또는 꼭 필요한 물질이 혈액에서 빠져나가고
결국에 소변으로 만들어지는지를 볼 차례입니다
그럼 여기에 네프론을 그려 보겠습니다
여기서 시작하겠습니다
먼저 혈관을 그립시다
혈액은 동맥에서 들어옵니다
이것은 동맥 모세혈관이라고도 할 수 있습니다
그럼 이쪽으로 혈액이 들어오게 됩니다
이 혈관은 '수입소동맥'이라고 불립니다
이 이름들을 알아두어야 하는 것은 아니지만
언젠가는 또 보게 될 것입니다
혈액이 들어오면
이렇게 생긴 구불구불한 곳으로 가게 됩니다
여기에는 혈관이 이렇게 매우 얽혀 있습니다
이것은 '사구체'라고 합니다
그리고 남은 혈액은 '수출소동맥'을 통해 나가게 됩니다
'수출'이라는 말은 중심에서부터 나간다는 말입니다
'수입'은 중심을 향해서, '수출'은 중심에서 이동하게 됩니다
나중에 말하게 될텐데 흥미로운 것은
이 부분의 혈액은 동맥을 지나가고 있고
아직 산소로 포화된 혈액이라는 점입니다
보통 사구체와 같은 모세혈관을 지나게 되면
정맥으로 통하게 되지만
여기는 아직 동맥이라는 것입니다
이것은 아마 동맥이 더 높은 혈압을
가지고 있기 때문일 것입니다
사구체에서는 혈액을 짜내서 혈액이 녹아있는 성분들이
밖으로 나와야 합니다
이 투과한 물질들을 통제하기 위해 사구체는 투과성이 높습니다
그리고 이를 이용할 다른 세포들로 둘러싸여 있습니다
이것은 일종의 단면도와 같은 것입니다
사구체는 이와 같은 구조물로 둘러싸여 있습니다
여기가 세포들로 둘러싸여 있는 것을 상상해 보세요
그리고 모세 혈관에서도 세포들이 줄지어 구성되어 있습니다
이 줄들은 이제 작은 세포들을 의미합니다
혈액이 들어오게 되면
매우 높은 혈압을 가지고 들어오게 됩니다
사구체는 투과성이 높다고 했었죠
여기에는 '족세포'(podocyte)들이 있습니다
이 세포들은 무언가를 걸러 내는 데에
특화되어 있고 혈액의 약 1/5이 걸려져
여기에 있는 구조인
'보먼 주머니'로 향하게 됩니다
이 구조들을 다 합쳐서
보먼 주머니라고 부르기도 합니다
보먼 주머니는 구 모양이며 한쪽이 열려 있어서
모세 혈관이 들어와서 얽힐 수 있는 공간이 여기 생깁니다
이 안쪽에는 이렇게 공간이 있고
각각의 구조물은
모두 세포들로 이루어져 있습니다
이제 '여과'라는 과정이 끝났습니다
여과액은 사구체에서 압착 후 걸러진 액체입니다
여과액은 아직 오줌이라고 부를 만큼의
단계를 지나지 않았습니다
아직 '여과'라는 단계 밖에 지나지 않았습니다
그리고 여과된 액체 중에는 약 20% 정도가
작은 이온, 염류, 포도당과 같은 작은 분자들이나
심지어 아미노산도 함유되어 있을 수 있습니다
여기에는 엄청난 양의 물질들이 함유되어 있습니다
그러면 아이디어를 하나 내 봅시다
적혈구나 큰 분자들, 큰 단백질과 같이
걸러지지 않는 물질들이 있었습니다
그것들은 '여과'되지 않습니다
여과되는 것들은 보통 작은 분자들로
보먼 주머니를 지나서 생기는
여과액의 일부가 됩니다
그럼 이제 네프론의 다른 부분들이 하는 역할,
(보먼 주머니는 시작에 불과합니다)
그러니까 신장에 대한 큰 그림을 그려 봅시다
그럼 여기에 동맥이 있고
여기에는 보먼 주머니가 있다고 합시다
이 흰색 작은 점이 보먼 주머니고 전체 네프론은
이렇게 구불구불한 형태를 하고 있습니다
신장 속질로 쭉 내려갔다가 다시 돌아옵니다
결국에는 집합관으로 모이게 되는데 이 부분은
다음에 더 자세히 말하겠습니다
여기에 그린 그림은 이 작은 부분의 확대된 버전
이라는 것입니다
그럼 이제 이 그림을 살짝 축소시켜서 보겠습니다
설명할 자리가 부족하네요
그럼 설명을 계속하겠습니다
여기에서 동맥이 들어가고
따라가면 잔뜩 엉켜있는 사구체가 있고
여기서 대부분의 피가 지나갑니다
20% 정도만 보먼 주머니를 통과하게 됩니다
여기가 보먼 주머니이고요
살짝 축소했습니다
그럼 여기 여과액이 생깁니다
조금 더 노랑색으로 바꿔 볼게요
여과액은 여기서 나오게 되고
이 여과액은 사구체를 거쳐서 나오기 때문에
'사구체여액'이라고도 합니다
그렇지만 보먼 주머니 안의 족세포(podocyte)에 의해서도
여과가 되는 것임을 알고 있어야 합니다
그럼 이제 '근위세뇨관'으로 갈 차례힙니다
이렇게 그린 것이 바로 근위 세뇨관 입니다
당연히 이것은 정확한 그림은 아니지만
비슷하게만 그려 봤습니다
여기가 바로 근위세뇨관입니다
매우 어려운 단어 같지만 '근위'라는 말은
'몸 중심부 쪽의'라는 뜻으로 사구체 즉, 몸과 가까운 부분에 있다는 말입니다
따라서 근위 세뇨관은
시작 부분과 가까운 얇은 관이라는 뜻입니다
세뇨관은 두 부분으로 나누어 집니다
이 전체 부분은
'근위곡세뇨관'이라고도 불립니다
전부 구불구불하기 때문입니다
전부 구불구불하게 그렸죠
그림에서 보기에는 2차원적으로 구부러져 있지만
사실은 3차원적으로 구부러져 있는 것이죠
사실은 여기에는 구불구불한 부분이 있고
근위세뇨관 끝 부분에는 쭉 펴진 부분이 있습니다
그래서 이 전체를 근위곡세뇨관이 아닌 근위세뇨관으로 부르는 것입니다
여기가 구부러진 부분이고
여기가 펴진 부분입니다만
너무 까다롭게 굴 필요는 없습니다
이 내용의 핵심은 바로
여기서 네프론이 시작한다는 것과
여과액 속의 물질들을
재흡수해서 다시 사용하도록 한다는 점입니다
우리는 포도당이 필요하죠
포도당은 우리가 에너지를 위해서 먹고 소화시키는
과정을 통해서 얻은 귀한 물질입니다
우리에게 염분 또한 꼭 필요한 물질들입니다
우리는 그동안 여러 비디오를 통해 수많은 기능을 하는 이온들을 보아 왔습니다
우리는 아미노산도 꼭 필요합니다
아미노산은 단백질을 만드는데 꼭 필요한 재료이자 다른 곳에도 사용됩니다
이러한 것들이 버려서는 안될 것이고
다시 흡수해야 합니다
이 비디오에서 다시 흡수하는 과정이 어떻게 일어나는지를
말해 줄 것이지만 활발하게 일어납니다
짧게 요약하자면
ATP를 이용해서 나트륨을 바깥으로 펌프해냅니다
그러면 다른 것들을 옮기는데 도움을 줄 수 있습니다
방금 한 이야기들은 어떤 일이 일어날지에 대한 간단한 이야기였습니다
그래서 재흡수에 관한 내용을 다루고 있었습니다 어떤 일이 일어날지 상상해 봅시다
여기에 근위세뇨관에 줄지어 있는 세포들이 있습니다
그리고 그 세포들은 조금씩 튀어 나온 부분이 있습니다
나머지 내용은 바로 이 부분에 관한 흥미로운 내용들입니다
여기에 세포들이 줄지어 있습니다
세포의 다른 부분에는 동맥 또는 모세혈관이라고 부를 수 있는 혈관이 있습니다
그래서 근위세뇨관에 있는 세포들이 줄지어 있는 곳
바로 부근에 모세혈관이 위치해 있습니다
이 부분은 에너지를 사용하며
이 모세혈관으로 물질들 특히 나트륨을 내보냅니다
약간의 물도 포함될 수 있겠네요
그래서 이렇게 약간의 나트륨, 포도당을 다시 가져왔습니다
그리고 물을 전부 배설하지 않기 위해서
물의 일부분도 흡수합니다
만약 여과액의 물이 그대로
오줌을 통해 배설되었다면
우리는 매일 수 리터의 오줌을 배출할 것입니다
당연히 그러면 좋지 않겠죠
그럼 여기서 정리하겠습니다
우리는 재흡수라는 과정을 배웠습니다
이제 우리는 '헨레 고리'라는 부분을 공부할 예정입니다
이 부분은 제 생각에는 네프론에서
가장 흥미로운 부분입니다
헨레 고리는 이렇게 다시 내려갔다가
다시 올라오는 부분으로 구성되어 있습니다
또한 네프론의 길이 중 대부분이
헨레 고리가 차지하고 있습니다
여기에 있는 그림으로 잠깐 다시 돌아가 보면
여기에 헨레 고리가 있습니다
이 전체 부분에 대해서 말하게 될 것입니다
여기서 흥미로운 사실을 발견할 수 있습니다
이 부위는 옅은 갈색인 신장 속질과
진한 붉은색인 신장 겉질의 경계면을 지난다는 것입니다
여기에는 아주 중요한 이유가 있습니다
여기에 그림을 그려 보겠습니다
여기가 두 수질과 겉질의 경계면이라고 합시다
이 위쪽 부분이 신장 겉질이고
이 아래쪽 부분은 신장 속질입니다
그럼 이유를 살펴 봅시다
이렇게 구성된데는 2가지 이유가 있습니다
첫번째 이유는 신장 속질의 삼투압을 높게 유지해서
피 속의 염분을 내보내기 쉽게 하기 위해서 입니다
헨레 고리의 윗부분에서
활발하게 염분을 내보내는 것입니다
그러니까 나트륨, 칼륨,
염화 이온 등을 내보냅니다
헨레 고리는 이러한 염분들을 바깥쪽으로 내보냄으로서
신장 속질의 삼투압이 높게 유지되도록 하는 것입니다
여기에는 관 안에 있는 여과액보다
용질이 많이 포함되어 있는 용액이 포함되어 있습니다
이 내보내는 일을 하기 위해서는 ATP를 필요로 합니다
용질의 농도에 반대되도록 물질을 이동시키는 것은
항상 ATP를 필요로 합니다
여기도 염분이 높고 여기도 염분이 높습니다
여기에는 이유가 있습니다 여과액에서 염분을 빼려는 것이 아니라
고농도의 염분 상태로 올라가는 부분(=상행지)에서만 염분과
이온이 통과할 수 있도록 하는 것입니다
물은 통과할 수 없습니다
헨레 고리의 하행부분(=하행지)만
물을 통과시킬 수 있습니다
그럼 이제 어떻게 될 까요?
헨레고리의 상행지의 염분 이동이 활발해
농도가 높아지게 되면
헨레고리의 하행지에서의 물은 어떻게 될까요?
이 밖은 고농도입니다
물은 농도를 맞추기 위해서 자동으로 나오게 될 것입니다
이 삼투압이라는 것에 대한 비디오가 있었습니다
이것은 자동적으로 일어나는 현상입니다
그래서 물은
염분이 높은, 고농도이고 물만을 통과시킬 수 있으므로
헨레 고리의 하행지에서 물은 방출됩니다
이 내용이 바로 물의 재흡수의 주요 방식입니다
저는 물을 펌프할 떄는 왜 ATP를 방출하지 않는지에 대해서
많은 생각을 했었습니다
여기에 바로 그 답이 있습니다
물을 방출하는 것에는 간단한 방법이 있었습니다
생체학적 기관들은 ATP를 이용해 이온들을 내보내는데는 효율적이지만
물을 내보낼때는 그렇지 않습니다
물은 단백질이 움직이기에는 어려운 물질 중 하나인 것입니다
그래서 해결책은 삼투압을 조정하고 물만 빠져나갈 수 있도록 해서
물이 자동으로 빠져 나가도록 하는 것입니다
삼투압을 조절하면 물도 자동적으로 조절할 수 있는 것입니다
지금까지 여기서 물이 걸러지는 주요 기작을 살펴보았습니다
여기에 오랜 시간이 걸린 이유는 바로
이 분비라는 과정을 통해 염분이 높은 용액으로 변하기 때문입니다
이제 헨레 고리를 마무리 하고
네프론에 대한 내용도 마무리가 되어 갑니다
그리고 여기에 다른 구불구불한 관이 있습니다
이 관의 이름도 예측해 볼 수 있겠죠
여기가 가까운 부분(=근위)이었으니까 여기는 먼 부분(=원위)입니다
사실 그림을 올바르게 고치자면
이 관들은 사구체와 매우 가까이에 위치해 있습니다
다른 색깔로 그리도록 하겠습니다
이 원위세뇨관은 보먼 주머니와 아주 가까이에 위치해 있습니다
근위세뇨관과 마찬가지로 여기에는 2차원적으로
구부러져 있지만 사실 3차원적으로 구부러져 있는 것입니다
이렇게 길지는 않지만 지금은
설명을 위해서 이렇게 그리도록 하겠습니다
이 부분은 '원위세뇨관'이라고 불립니다
'원위'라는 말은 '멀리 떨어져 있는' 이라는 뜻입니다
'구불구불하고' '관'으로 이루어져 있습니다
그래서 '원위세뇨관'이라는 이름으로 부르게 된 것입니다
여기에서도 재흡수 과정이 일어납니다.
나트륨을 한번 더 재흡수하고 칼슘 등을 재흡수합니다
첫번째 세뇨관에서 흡수해내지 못했던 물질들을
다시 한 번 흡수하는 과정입니다
흡수되는 물질들은 엄청나게 많지만
앞에서 약간만 살펴보았습니다
또한 약간의 물도 재흡수하게 됩니다
그러나 원위세뇨관의 끝 부분에 도달하게 되면
여과액에 대한 처리는 거의 끝나게 됩니다
많은 물이 빠져나가게 되고
농도는 진해집니다
다시 한번 염분, 필요한 전해질들을
재흡수하게 됩니다
또한 포도당, 아미노산 등도 재흡수하게 됩니다
우리가 원하는 것 그러니까 필요한 것은
모두 재흡수했습니다
이제 이 여과액은 거의 필요없는
성분들로 가득찬
물이고 '집합관'으로 버려지게 됩니다
이 부분은 이러한 집합관들이 모이는 부분으로 볼 수 있습니다
수많은 네프론에서 이어진 집합관들이
연결되어 이곳으로 필요없는 여과액을 버리게 됩니다
그러니까 이 부분이 바로 다른 네프론의 원위세뇨관이 될 수 있겠고
여기가 바로 네프론이 만들어낸
부산물들을 모으는 관인
집합관이라고 할 수 있습니다
흥미로운 점은 집합관이 다시
신장 속질을 통과한다는 점입니다
고농도의 염분이 포함된 신장 속질 말입니다
그러니까 집합관은 서로 다른 네프론에서 만들어진
여과액을 모으는 데
다시 신장 속질을 거친다는 것입니다
그리고 이 집합관이 신장 속질에서 농도가
매우 높은 곳을 지나가기 때문에
오줌의 수분양을 조절하는 4가지 호르몬
즉, 항이뇨호르몬을 통해 물이
투과되는 정도를 조절하게 됩니다
오줌에서 물의 양은 이렇게 한번 더 조절됩니다
여기서 일어나는 것은 바로
여과액을 오줌이라고 불리는 액체로 만드는 작업입니다
만약 몸에 물이 부족하다면 여기서 필요한
물들을 모으고 또 모으게 됩니다
이 과정이 끝나면 신장을 떠나고
수뇨관을 통해 방광으로 이동합니다
다행히도 수업이 잘 끝났습니다
정리를 하자면 우리는 지금까지 물을
어떻게 흡수하는지에 대해서 배웠습니다
내 생각이지만 가장 잘 만들어진 기관은 바로 헨레 고리라고 생각합니다