심장이란 어떤 장기인가
심근은 평활근(Smooth muscle)과 횡문근(Striated muscle)의 중간 성질을 가지고 있다.
심장은 심근(myocardium)이라는 특수한 근육으로 만들어진 펌프입니다.
신체에서 근육은 내장이나 혈관벽에 있는 "평활근(Smooth muscle)"과 사지-복부-복벽 등에 있는 "횡문근(Striated muscle)"의 두 종류가 있습니다. 심근은 그 중간 성질을 가진 근육입니다.
횡문근의 특징은 줄무늬 모양이 있다는 것인데, 심장을 현미경으로 관찰하면 내장근육이면서 횡문근과 같은 줄무늬 모양이 보입니다. 그렇다고 해서 손과 발의 근육처럼 자신의 의지대로 움직이거나 멈추게 할 수 있는 수의근(voluntary muscle)은 아닙니다.
더욱이 심근은 태아기 때부터 그 개체가 죽을 때까지 수십년 동안 수축과 이완을 계속하지 않으면 안 되는 것입니다. 그 활동의 에너지원은 심근세포 내의 미토콘드리아로 만들어지는 아데노신-삼인안(adenosine triphosphate, ATP)인데, 많은 양의 ATP를 만들어 내지 않으면 안 되기 때문에 골격근에 비해 훨씬 많은 양의 미토콘드리아(mitochondria)를 가지고 있다는 것도 심근세포의 특징 중 하나입니다.
아래의 그림은 심장을 이루고 있는 근육에 대한 그림입니다.
Pericardium : 심장막
Endocardium : 심내막
Pericardium : 심낭막
Epicardium : 심외막
혈액순환(Blood Circulation)과 심장의 펌프기능
심장에는 2개의 펌프가 평행으로 놓여 있습니다.
위의 그림에서 상하 대정맥(SVC/IVC - Superior Vena Cava / Inferior Vena Cava), 우심방(Right Atrium, RA), 삼첨판(Tricuspid Valve, TV), 우심실(Right Ventricle, RV) , 폐동맥판(Pulmonary Valve, PV), 폐동맥(Pulmonary Artery, PA)이 각각 어디에 있는지 확인할 수 있습니다.
다음으로 폐정맥(Pulmonary Veins, PV), 좌심방(Left Atrium, LA), 승모판(=이첨판)(Mitral Valve, MV), 좌심실(Left Ventricle, LV), 대동맥판(Aortic Valve, AV), 대동맥(Aorta)이 각각 어디에 있는지 기억하시길 바랍니다.
혈액(Blood)이 흐르는 순서에 따라서 한 번 살펴봅시다.
우선 전신을 돌아온 혈액은 상하의 대정맥에서 우심방으로 유입됩니다. 다음에는 우심실이 확장되어 혈액은 삼첨판(tricuspid valve)을 통해서 우심실로 들어가게 됩니다. (이 때 우심실의 출구인 폐동맥판은 닫힌 상태 입니다. )
우심실의 수축에 의해 삼첨판이 닫히고 출구인 폐동맥판이 열리기 때문에 혈액은 폐동맥으로 밀려 나옵니다.
이상이 심장의 오른쪽 절반, 즉 "우심계"라고도 불리는 정맥혈의 펌프 부분입니다. 내압이 왼쪽의 절반에 비해 낮기 때문에 저압계(low pressure system)이라고도 부릅니다.
그 후 혈액은 폐로 가서 CO2를 버리고 O2를 흡수해서 폐정맥을 통해 다시 심장으로 되돌아옵니다.
폐정맥에서 좌심방으로 유입된 혈액은 좌심실의 확장으로 승모판을 통해 좌심실로 들어갑니다. (이 때 좌심실 출구인 대동맥판은 닫힌 상태입니다.) 그리고 좌심실에 혈액이 가득 차면, 이번에는 좌심실의 수축에 의해 승모판이 닫히며 대동맥 판이 열려 혈액은 대동맥으로 밀려나가게 됩니다.
이상이 심장의 왼쪽 절반 "좌심계"로 불리는 동맥혈의 펌프 부분입니다. 전신의 구석구석으로 혈액을 보내야하기 때문에 내압이 굉장히 높습니다.
이렇게 심장은 심근의 수축과 이완에 의해 내강이 수축되거나 확장되며 각 판이 서로 연결되어 함께 열리고 닫힘으로써 펌프의 역할을 하게 되는 것입니다. 실제의 심장에서는 우심계와 좌심계가 같은 모양이 아니죠.
좌심계는 높은 압력으로 혈액을 내보내야 하기 때문에 많은 양의 심근이 필요합니다. 그 때문에 심장을 가로로 잘라 보면 심장의 대부분을 좌심실의 심근이 차지하고 있음을 알 수 있습니다.
관상동맥은 심근에 산소와 영양을 공급한다.
세포의 정상적인 활동을 위해서는 에너지가 필요한데, 그 에너지를 발생시키는 것이 아데노신-삼인산(ATP)입니다. 심근의 이완과 수축을 반복하기 위해서는 대량의 ATP가 필요한데, 그 ATP의 대부분은 심근세포 속에 있는 미토콘드리아에서 만들어집니다. 이를 위해서 세포는 포도당(glucose)이나 지방산(flatty acids) 등, ATP의 원료가 되는 물질이나 산소를 세포 속으로 흡수해야 합니다.
이들 원료나 산소는 혈액에 의해 운반됩니다. 그러나 심장 속에 많은 혈액이 있다고 해서 필요한 혈액이 심장 속에서 직접 심근으로 흘러들어가는 것은 아닙니다.
심근에 대한 혈액공급(Blood supply)에는 전용 통로가 있는데 이것을 관상동맥(coronary atery)이라고 합니다.
관상동맥은 대동맥에서 분지하여 심장 표면을 감싸고 있으며, 심근 내부로 모세혈관을 뻗어 산소와 영양분을 공급합니다.
관상동맥은 좌관상동맥과 우관상동맥으로 나뉘는데, 이들은 각각 심장의 좌측과 우측을 담당합니다. 좌관상동맥은 다시 좌전하행지와 좌회선지로 나뉘어 심장의 앞쪽과 왼쪽 옆면을 담당하고, 우관상동맥은 심장의 오른쪽과 뒷면을 담당합니다.
좌관상동맥은 "좌관상동맥 주간부"라고 불리는 수cm 되는 부분을 지난 다음 크게 두 줄기로 달라진다. 한 줄기는 심장의 앞쪽에 분지를 내면서 아래쪽으로 내려가기 때문에"전하행지"라고 하는데, 주로 좌심실의 앞벽에 영양을 공급합니다. 또 한 줄기는 심장의 왼쪽을 따라서 분지를 내며 심장을 빙 두르고 있기 때문에 "회선지"라고 하는데 주로 좌심실의 왼쪽 벽에 영양을 공급합니다.
주된 혈관만을 보면 마치 오른쪽은 한 줄기이고 왼쪽은 두 줄기가 있는 것처럼 보입니다. 좌관상동맥 쪽이 수비 범위가 넓은 것처럼 보이는 것은 바로 심장의 주된 부분을 좌심실이 차지하고 있기 때문입니다. 여기에서, 관상동맥의 어느 가지가 막히면 심장의 어느 부분에 장애가 발생하는지 생각해 봐야 합니다. 이것은 심근경색(myocaridal infarction)이 일어난 장소가 어디인가를 아는 데 꼭 필요한 지식입니다.
자극전도(conduction)계 : 자동적으로 움직이는 심근세포
사람이 손발을 자신의 의지대로 움직일 수 있는 것은 근육이 뇌에서 오는 명령을 받아서 수축이나 이완을 하기 때문입니다. 그러나 심근의 수축이나 이완은 뇌의 명령을 받아서 이루어지는 것은 아닙니다. 실험적으로 심근세포(cardiac muscle cell)를 샬레 속에서 배양해 보면, 증식된 심근세포는 그 자체가 규칙적으로 늘어나거나 줄어듭니다.
즉, 심장은 그것을 구성하고 있는 심근세포 자체가 자동적으로 움직이는 능력을 가지고 있습니다. 이러한 성질을 가진 세포가 모여서 만들어진 심장이기 때문에 누군가가 정확하게 보조를 맞추도록 명령하지 않으면 제 각각 다르게 움직이겠죠 ?
그래서 우심방의 상대정맥 부착부 근처에는 보조를 맞추는 역할을 하는 "심박동기(pacemaker)"라고 불리는 부분이 있어 정기적으로 전기적 자극을 일으키고 있습니다. ( 소량의 전기라 인체는 느끼지 못한다고 합니다 :) )
그리고 거기에서 일어난 전기적 자극은 심장 전체에 둘러져 있는 전선과 같은 시스템을 통해서 심장의 각 부분에 전해집니다. 심근은 이 전기적 자극을 받고 비로소 규칙적으로 통제된 수축을 일으키는 것이죠.
심근의 자극 전도계에서 중요한 부분만을 짚고 넘어가볼게요.
우선 동방결절(SA node)은 우심방의 상대정맥 부착부 근처에 있으며 심장의 보조를 맞추는 "심박동기"의 역할을 담당합니다.
안정된 상태의 사람은 1분간 60~80회의 심박수를 나타내는데, 그것은 동방결절이 그 횟수만큼 정기적으로 전기적 자극을 일으키기 때문입니다.
동방결절에서 출발한 세포의 전기적 자극은 심방의 벽을 거쳐 심실의 경계 부근에 위치하고 있는 방실결절(atrioventricular node)에 이르게 됩니다. 즉, 방실결절은 전기적 자극의 중계소인 것입니다.
방실결절의 바로 아래는 자극전도계가 한 다발로 모여 분포되어 있는데, 이 부분을 발견한 사람의 이름을 따서 히스다발(His bundle)이라고 합니다. 히스다발을 나오면 심실중격(interventricular septum)인데 자극전도계는 여기에서 두 갈래로 나눠지게 됩니다. 자극전도계가 차단되어 자극이 전해지지 않는 병이 있습니다. 이것을 방실차단(auriculoventricular block)이라고 하는데 이 경우에는 히스다발의 앞에서 차단되었는지 히스다발 안에서 차단되었는지 히스다발 아래에서 차단되었는지가 문제가 되어 심장 안쪽 면에 전기코드와 같은 선을 대고 조사하는 경우도 있습니다.
히스다발에서 나란히 이어지는 부분을 각(bundle branch)이라고 하는데 심실중격에서 아래로 내려갑니다.
우각은 한 줄기로 우심실 쪽으로 분포하고 좌각은 다시 두 줄기로 나뉘어 좌심실 쪽으로 분포합니다. 좌각의 두 줄기는 각각 좌각전 섬유속, 좌각후 섬유속 이라고 합니다.
좌각과 우각의 끝은 가늘며 여러 갈래로 나누어져 있는데, 여기를 푸르키니에(Purkinje)섬유라고 합니다. 여기에서 자극전도계가 끝나고 이 부위에서 전기적 자극이 심근으로 전달됩니다.
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메디컬 도메인 학습을 위한 첫 포스팅입니다!
저도 의학을 전공으로 한 학생이 아니고 현재 배우는 입장이므로 자세하고 꼼꼼하게 학습을 할 예정입니다.
대학원의 중요한 과제가 심장(심전도)과 관련되어 우선 심장쪽을 자세하게 포스팅할 예정입니다 :)