■ [비뇨기계 - 신장] 신장의 구조와 기능

■ 신장(Kidney, 腎臟)의 구조와 기능

A. 신장(Kidney)의 구조

1. 신장의 위치 

  신장은 복막 뒤에 좌우 한 쌍으로 위치한 강낭콩 모양의 장기입니다. 크기는 길이 약 10cm, 너비 약 5cm, 두께 약 3cm이며 무게는 대략 100~150g 입니다. 열두 번째 등뼈(제 11~12흉추)에서 세 번째 허리뼈(제 3요추)의 높이에 있고, 오른쪽 신장의 경우 간 바로 아래에 있기 때문에 왼쪽 신장보다 2~3cm 아래쪽에 있습니다. 신장 위에는 부신이 위치하며, 신장과 부신은 치밀결합조직인 피막으로 각각 싸여 있습니다.

2. 신장의 구조의 단위

  신장단위는 신장을 구성하는 최소의 기능 단위를 말합니다. 이를 네프론(Nephron)이라 합니다. 1개의 신장 단위는 사구체와 사구체주머니(보먼주머니, Bowman capsule)로 이루어진 신장소체와 요세관(세뇨관) 2개로 구성되어 있습니다. 요세관(세뇨관)은 근위요세관, 헨레고리, 원위요세관, 집합관으로 구성되어 있습니다. 사구체를 통해 혈장이 여과되는데 이것이 요세관(세뇨관)을 통과하여 소변으로 배출됩니다.

  신장단위(네프론)에는 신장의 겉 표면(겉질)에 존재하는 피질네프론과 안쪽 속(속질)의 경계부에 존재하는 방수질 네프론의 두 종류가 있습니다.

3. 그렇다면 사구체란 무엇인가?

  신장소체를 구성하는 모세혈관의 실뭉치와 같은 덩어리를 사구체(glomerulus)라고 합니다. 이것은 모세혈관처럼 보이지만, 모세혈관이 아니라 모두가 동맥(혈관벽이 두껍고, 심장과 연결되어 있음)이다. 입구 쪽 수입세동맥이 5~7개의 가지로 나뉘어 그물 모양을 나타내고 있지만, 고리 모양으로 회전한 후에 다시 하나로 모여 더욱 가는 수출세동맥이 됩니다.

 

B. 신장(Kidney)의 기능

  신장은 좌우를 합해도 400g 정도 밖에 되지 않는 작은 장기입니다. 하지만 심장으로부터 나온 혈액의 20%를 받아들이고 있죠. 1분간의 심박출량은 대략 5L입니다. 그 20%인 1L가 신장을 흐르고 있는 셈입니다. 혈액은 50%가 적혈구이고, 50%가 혈장이기 때문에 1분간 500mL의 혈장이 흐르게 됩니다. 신장을 흐르는 혈장은 사구체에서 여과되어 소변이 되는데, 그 500mL의 혈장 중 20%가 여과되어 매 분당 100mL의 소변이 만들어지게 됩니다. 짧은 시간 많은 혈액을 필터링하는 신장은 구체적으로 어떤 기능을 하는지 알아보도록 하겠습니다.

 

1. 신장의 배설기능

  신장에서의 소변 생성은 사구체에서의 혈액 여과와 요세관(세뇨관)에서의 재흡수, 분비의 관계에 의해 이루어집니다. 요세관에서는 부위에 따라 재흡수, 분비되는 물질이 다릅니다. 소변은 사구체, 사구체주머니, 요세관으로 이루어지는 네프론을 기본단위로 하여 생성됩니다. 신장 혈류의 약 1/5은 사구체에서 여과되어 원뇨가 됩니다. 원뇨는 혈장과 거의 같은 조성이지만, 사구체주머니를 거쳐 요세관으로 들어가, 요세관에서 각 물질의 재흡수나 분비를 받아 마지막으로 소변이 됩니다. 

 

1) 소변 배설의 의미

  우리가 소변을 보는 이유는 여러 가지 단백질 대사의 결과로 생기는 질소(N) 대사물과 요소(Urea), 크레아티닌(Creatinine), 요산(Uric acid) 등을 소변을 통해 배설하기 위함입니다. 하지만 이것은 그리 중요한 부분이 아닙니다. 가장 중요한 신장의 기능은 체액의 양과 그 속에 함유되어 있는 전해질의 구성성분을 항상 균형 있게 유지시키는 것입니다. 

• 신장기능 중 가장 중요한 일앞서 말씀드린 것과 같이 가장 중요한 것은 몸에 들어온 물과 각종 이온들이 넘치거나 모자라지 않게 균형을 맞춰주고, 필요 없는 것은 소변으로 내보내는 것입니다. 우리는 하루에 배설하는 소변의 양은 1.5L입니다. 그러나 사구체에서 만들어지는 소변은 144L(100mL/min)이기 때문에 불과 약 1%밖에 배설되지 않습니다. 나머지 혈액은 신체의 각 부분으로 되돌아가는데 이를 재흡수라 합니다. 
• 소변이 요세관을 통과하는 사이에 재흡수와 분비가 일어난다.필요한 것만을 재흡수하는 데에는 다양한 통로나 전달체가 필요하지만 여과하는 부분의 사구체 세포에 그와 같은 다양한 기능을 가질 순 없습니다. 그래서 소변이 요세관을 통과하는 사이에 재흡수와 분비가 일어나게 됩니다.

2. 신장의 내분비 기능

  신장의 주된 기능은 소변을 생성하여 배설하는 기능입니다. 하지만 신장은 동시에 내분비 기관이기도 합니다.

 

1) 레닌(Renin)의 분비

  사구체로 들어가는 수입세동맥에 있는 JG cell에서는 레닌(renin)이라는 호르몬이 만들어집니다. 레닌은 다음과 같은 원인에 의해 촉진됩니다.

• 혈압의 저하
• 저염식이
• 교감신경 자극

  레닌은 안지오텐시노겐(angiotensinogen)을 안지오텐신(angiotensisn) I으로 바꾸는 효소입니다. 따라서 레닌의 분비가 증가하게 되면 안지오텐신 I으로의 변환도 함께 증가합니다.

  안지오텐신 I은 다시 Angiotensin Converting Enzyme(ACE)이라는 효소에 의해 안지오텐신 II로 바뀌게 됩니다. 안지오텐신 II는 부신피질에 작용하여 알도스테론의 분비를 촉진시킵니다. 알도스테론은 신장의 원위요세관에 작용하여 Na(나트륨)의 재흡수와 K(칼륨)의 분비를 증가시킵니다. 따라서 레닌은 Na(나트륨)을 체내에 유지시켜 순환 혈액량을 늘리도록 작용합니다. 이를 이해하면 위에서 거론한 3가지의 분비 촉진 원인을 이해할 수 있을 것입니다.

  이러한 기전을 이해한다면, 혈압약을 만드는 기전을 알 수 있습니다. ACE를 효소를 저해시킴으로써 혈압을 나출 수 있고 여러 가지 방법을 통해 혈압을 저하시킬 수도 있습니다.

 

2) 적혈구형성인자(Erythropoietin)의 분비

  신장의 분비하는 또 하나의 호르몬으로는 적혈구의 생산을 높이는 작용을 하는 적혈구형성인자(erythropoietin)가 있습니다. 좀 더 구체적으로 말씀드리면 골수 중의 전적혈모구나 적혈모구로 분화되는 것을 촉진하는 작용을 합니다. 이러한 작용에 의해 결과적으로 성숙한 적혈구의 수도 증가하게 됩니다. 

  신장의 기능이 떨어지면 나타나는 증상 중 빈혈이 바로 이러한 이유로 발생하게 됩니다. 

 

3) 비타민 D의 활성화

  신장에서는 비타민 D의 수산화가 이루어집니다. 비타민 D가 이 수산화를 받게 되면 활성형으로 바뀌어 본래의 비타민 D로서의 작용을 발휘하는 상태가 됩니다. 따라서 신장은 비타민 D의 작용을 조절하는 중요한 장기입니다. 신장이 스스로 비타민 D를 활성화하는 것이 아니지만, 신장에 비타민 D를 활성화시키라 명령하는 주요 인자 PTH(parathyroid hormone)가 존재합니다. PTH는 부갑상선에서 분비되는 호르몬인데, 신장에 작용하여 비타민 D의 활성화를 촉진하는 작용을 합니다.

 

 

 

- 참고문헌 : SIM 통합내과학(소화계) - 정담출판

                 PACIFIC GROSS ANATOMY - Pacific Books