체액-전해질 균형을 위한 신체의 조절

 

 

 신체의 항상성은 체액과 전해질 균형을 일정한 상태로 유지하려는 역동적인 평형 상태이다. 이 항상성은 정상적인 식사로 섭취하는 수분의 양 과 매일 배설하는 수분의 양에 기초한다. 질병 상태 또는 정상적인 섭취와 배설이 안 되는 상태는 수분과 전해질 균형을 심각하게 깨트릴 수 있다.

 섭취와 배설의 균형은 폐, 신장, 심장, 소화기계, 뇌하수체, 부신, 부갑상샘의 기능과 갈증에 의해 조절된다.



1) 폐

 폐는 혈액의 산소와 이산화탄소를 적절한 수준으로 유지한다. 이산화탄소는 혈액에서 탄산이 해리됨으로써 발생한다. 따라서 폐는 세포외액의 산과 알칼리 균형을 유지하는 중요한 역할을 하며, 또한 호흡을 통하여 신체의 수분을 배출한다.



2) 신장

 신장은 수분과 전해질을 조절하는 주요 기관이다. 신장은 전해질을 선택적으로 재흡수하는 능력이 있으며, 여과액의 99%를 재흡수한 하루에 약 1.5L의 소변을 생산한다. 이 소변 생성 과정을 통해 혈장의 정상 삼투압, 전해질 균형, 정상 혈량을 유지하고 산염기균형을 유지한다.



3) 심장

 심방 나트륨이뇨펩타이드(atrial natriuretic peptide, ANP)와 B형 나트륨이뇨펩타이드(B-type natriuretic peptide, BNP)를 포함하는 나트륨이뇨펩타이드(natriuretic peptides)는 심장의 심방 근육세포에서 생산되는 호르몬이다. 이 나트륨이뇨펩타이드는 레닌-앤지오텐신-알도스테론(renin-angiotensin-aldosterone) 체계의 대항 인자로서 aldosterone, 레닌, 항이뇨호르몬 분비를 억제하고 앤지오텐신 Ⅱ (angiotensin Ⅱ ) 작용을 억압하여 소듐과 수분 배설을 증진한다. 그 결과 혈량과 혈압을 감소시킨다.



4) 소화기계

 건강한 신체는 하루 약 2,500mL의 수분이 있어야 하는데, 1,500mL는 구강으로 섭취하고, 나머지 1,000ml는 고체 음식으로 섭취되고, 나머지 1,000L는 고체 음식(700mL)과 대사 과정 동안 음식물의 산화(300mL)로부터 얻어진다

수분섭취와 배설(수치는 정상인의 용량을 표시한 것임)
	섭취	(mL)	배설	(mL)
측정 가능	경구	1,500	소변	1.500
	비경구		토물
	관장액		대변	200
	세척액		체강으로부터의 배설물
측정 불가능	고형음식	700	발한	350-400
	대사작용	300	폐를 통한 증발	350-400
	합계	2,500	합계	2,400-2,500

5) 뇌하수체

 뇌하수체 후엽에서 수분을 보유하는 호르몬인 항이뇨호르몬(ADH)을 방출한다. 항이뇨호르몬은 시상하부에서 합성되어 뇌하수체에 저장된다. 시상하부의 삼투압 수용기는 뇌하수체 후엽을 자극하여 항이뇨호르몬을 방출시킨다.

 항이뇨호르몬은 원위세뇨관과 집합관에서 수분의 재흡수를 자극한다. 혈액이 희석될수록 삼투질 농도가 감소하면 항이뇨호르몬의 방출이 감소하며, 반대로 혈장 삼투질 농도가 증가하면 항이뇨호르몬의 방출도 증가한다.



6) 부신

 부신피질에서 분비되는 호르몬 중 미네랄 대사에 주로 관여하는 호르몬은 염류코티코이드인 알도스테론(aldosterone)이다. 이것은 원위 세뇨관과 집합관의 상피세포에서 수분과 소듐의 보유를 촉진하고 포타슘을 배설한다.

 혈장 포타슘의 농도가 증가하면 직접 부신피질을 자극하며 알도스테론 분비를 촉진한다. 분비촉진 기전은 알려진 바 없으나 결과적으로  알도스테론 분비가 촉진되면 포타슘 배설이 증가한다. 혈장 포타슘 농도가 다시 정상 수준으로 돌아오게 되면 분비 촉진 요인이 사라지게 된다. 알도스테론 분비를 자극하는 또 다른 하나는 혈중 안지오텐신(angiotensin) 농도이다. 경동맥 압력수용체의 동맥압이나 신동맥의 압력이 감소하면 신장혈류 확산이 감소되어 레닌-안지오텐신(renin-angiotensin) 기전을 자극한다.

 신장에서 레닌을 혈중으로 분비한다. 레닌에 의해 간에서 생성되는 혈장단백인 안지오텐시노겐(angiotensinogen)이 안지오텐신Ⅰ으로 활성화되고, 폐에 있는 전환효소(converting enzyme)의 작용으로 안지오텐신Ⅰ은 안지오텐신 Ⅱ로 전환되어 직접 말초동맥을 수축시켜서 혈압을 상승시켜 정맥 환류량을 증가시킨다. 또한 안지오텐신Ⅱ는 신세뇨관에서 직접 수분과 염분의 재흡수를 촉진하여 부신피질에서 알도스테론을 분비하게 한다.

 

7) 부갑상샘

 

 부갑상샘은 혈중 칼슘치를 유지하고 칼슘과 인의 대사를 조절한다. 혈청 내 칼슘 농도가 낮으면 부갑상샘의 분비가 자극된다. 또한 부갑상샘은 간접적으로 혈청 내의 인의 영향도 받는데, 혈청 내 인의 농도가 높을 때 칼슘농도가 낮아지므로 부갑상샘은 간접적으로 영향을 받는다. 이러한 형상은 중증의 신질환과 인이 축적된 대상자에게서 발생하며, 이차적 부갑상샘 기능항진증인 신장성구루병(renal risckets)을 유발한다.

 

8) 갈증

 

 수분섭취를 조절하는 것은 신체의 갈증기전(thirst mechanism)이다. 뇌의 시상하부에 있는 갈증 중추(thirst center)는 체액 삼투질 농도(osmolality)의 변화에 매우 민감하다. 갈증은 수분섭취 감소, 과다한 수분 손실, 과다한 나트륨 섭취와 과다한 고장액 주입 등으로 생길 수 있다.

 갈증은 보통 체중에서 2% 정도의 수분이 손실되면 발생한다. 이러한 상황은 세포의 탈수, 혈량 감소와 세포외액의 삼투질 농도 증가 등으로 인해 올 수 있는데, 이때 신경자극을 통해 갈증중추를 자극하여 갈증을 느끼게 한다.