해부학 [폐]

 

폐

폐 또는 허파라고도 불리는 기관은 양서류, 포유류, 조류등의 동물이 갖고 있는 기관으로 산소를 혈액에 공급하고 운반한 이산화탄소를 몸 밖으로 내보내는 역할을 합니다.

이러한 과정을 가스 교환이라고 부르며 더 정확하게는 허파꽈리라는 기관에서 이루어집니다. 또한 호흡의 기능 외에도 다른 기능도 하는데 가장 중요한 기능은 호흡을 통해 기체 교환을 하는 것입니다

 

가스 교환 이란? 확산이라는 액체나 기체가 섞이고 바뀌는 작용으로 인해 기체가 움직여지는 물리적인 과정으로 마실때와 뱉어질 때의 성분 차이는 교환된 가스양과 관계합니다.

폐포에서 일어나는 가스 교환은 기체인 공기와 액체인 혈액간의 압력의 차이에 의해 일어나는데 이때 산소는 전체의 약 80분의 1이 혈장에 녹는 것 외에는 모두 헤모글로빈에 결합되어 운반됩니다.

100ml의 혈액은 15g 정도의 헤모글로빈을 함유하고 있고 약 21ml의 산소를 운반할 수 있게 됩니다.

또한 헤모글로빈은 일산화탄소와 매우 결합력이 강한데 산소와 비교했을때 약 200배 정도 되는 친화성을 갖고 있다는 특징으로 일산화탄소와 한번 결합한 헤모글로빈은 이미 산소와는 결함 할 수 없기 때문에 산소 결핍을 초래하게 됩니다.

일산화탄소뿐만 아니라 황화수소와도 헤모글로빈은 친화성이 강한 특징이 있는데 특히 황화수소와 결합하면 다시 원래의 헤모글로빈으로는 되돌아갈 수 없습니다.

이산화탄소의 약 44%는 혈구에 의해 운반되고 나머지는 혈장속에 탄산수소나트륨 또는 탄산으로 녹아 운반되는데 조직이나 폐포에서의 이산화탄소의 흡수나 해리는 상당히 복잡한 과정을 거쳐 일어납니다.

 

허파꽈리란? 폐의 속하며 실직적으로 가스와 혈액의 교환이 이루어지는 곳으로 호흡 기관지 벽은 단층 입방 상피로 되어 있습니다. 태아가 모태내에서 성장할 때에는 아직 폐로 호흡하지 않기 때문에 폐포의 말단에 이르기까지 모두 입방형 세포로 덮여있는 모습을 하고 있는데 출생 후 폐에 공기가 들어오면 이들 세포는 갑자기 길어져 엷어지게 되며 이와 같은 형태가 된 세포를 폐포 상피 세포라 부르며 이곳에서 가스 교환이 일어나게 됩니다.

상피 세포의 바깥쪽에는 산소나 이산화탄소가 통과할 수있는 한 겹의 얇은 내피로 만들어진 모세혈관이 밀착해 있으며 이외에도 공모양에 가까운 진애세포 등을 볼 수 있습니다. 먼지나 티끌이 폐포에까지 들어가면 처리하는 역할을 하지만 대부분의 경우 모두 폐포벽에 달라붙어 호흡 기능을 떨어뜨리며 방해하게 됩니다

 

양서류

양서류의 하나인 도롱뇽의 허파는 폐어류의 부레와 비슷한 속이 비어있는 매끄러운 주머니형태를 하고 있지만 개구리는 호흡 표면적을 넓히기 위한 주름이 주머니의 내면에 발달되어 있어 효과적으로 이루어집니다.

양서류는 구강과 인두의 운동과 복부의 운동으로 인해 호흡을 하며 인간의 폐와 같은 기관이나 기관지는 없습니다.

이러한 불완전한 호흡은 피부로부터 직접 산소를 받아 들이는 피부 호흡으로 보충됩니다.

 

조류

조류와 파충류는 가로막이 없어서 갈비뼈의 상하 운동으로 허파에 공기를 주입시키며 기낭의 작용으로 허파 표면에 공기를 계속적으로 보내는 효율 높은 호흡운동을 하며 날기 위해서 신체를 가볍게 하는 역할도 합니다. 

 

포유류

포유류의 허파는 나뭇가지 모양의 기관지를 가지고 있는데 이를 중심으로 모세혈관이 가늘게 분포된 허파꽈리가 무수히 연결되고 이는 약 7억 개 정도로 굴곡이 많아 표면적이 매우 넓습니다.

호흡 운동은 가로막과 갈비뼈의 상하 운동에 의해 일어나는데 여기에서 가로막이란 체강을 흉강과 복강으로 나누는 근육성의 막으로 갈비사이근에 의하여 갈비뼈와 가슴뼈가 위로 올라가고 가로막이 아래로 내려가면 흉강이 넓어지고 흉강 내의 압력이 낮아져서 공기가 허파로 들어옵니다. 반대로 갈비사이근이 이완되면 갈비뼈와 가슴뼈는 내려가면서 가로막이 위로 올라가고 흉강이 좁아지므로 압력이 높아지며 허파 속의 공기는 몸 밖으로 나가게 됩니다.

이와 같은 연속적인 반복 운동이 호흡 운동으로 나타나게 됩니다.

가로막과 갈비뼈 중 한쪽의 운동만으로도 호흡 운동이 가능하지만 육상의 네발 달린 동물들은 앞다리를 흉부에 지탱으로 사용하고 있기 때문에 호흡 운동에 가로막을 이용하는 경우가 훨씬 많습니다

 

인간의 허파는 근육이 없이 호흡을 하게 되는데 이는 횡격막이 근육 운동의 역할을 하기 때문입니다.

횡격막이 수축되면 폐 속의 공기가 몸 밖으로 빠져나오고 이완되면 공기가 몸 안으로 들어오게 되는 원리이며 폐에 있는 허파 꽈리에서 실질적인 가스 교환이 이루어지게 됩니다.

이렇듯 인간은 횡격막과 내외 갈비사이근의 운동으로 폐에 공기를 받아들이고 이산화탄소를 배출합니다.

보통 1분의 16회 정도의 호흡이 이루어지며 한 번에 받아들이는 공기는 약 500ml 정도로 성인 남성의 최대 폐활량은 약 4800ml에 달합니다.

 

호흡 이외의 기능

가스 교환과 수소 이온의 조절 이외에도 폐가 하는 역할은 다양한데 우선 동맥류에 투여된 생화적 활성물질과 약물을 조절하는 역할을 하며 정맥에서 생성된 혈전을 걸러내는 역할과 심장을 감싸는 형태로 발달하여 충격으로부터 심장을 보호하는 완충의 역할도 합니다.