순환계통

순환계통

혈관과 순환

(Cardiovascular System: Blood vessels

and Circulation)

개론

• Artery(동맥)

• 허파동맥, 대동맥 – 2.5cm

• Arteriole(세동맥)

• 수억 개 존재

• Capillary(모세혈관)

• 100억 개 이상, 적혈구 하나의 크기 정도

• 40,000km(지구 한 바퀴)

• 혈액과 사이질 액 사이의 화학물질과 기체 교환

• 확산(diffusion)

정맥

• Venule(세정맥)

• Vein(정맥)

혈관벽의 구조

• 동맥과 정맥이 벽은 세 층으로 구분

• Tunica interna(속막)

• Endothelium(내피)와 elastic fiber(탄력섬유)

• Tunica media(중간막)

• Collagen(아교질)과 탄력섬유 그리고 Smooth muscle(민 무늬조직)으로 구성

• 수축과 이완(혈관이 지름 감소와 증가)

• Tunica externa(바깥막)

• 아교섬유가 주위 조직의 섬유와 얽혀 혈관의 위치를 고정시킴.

• Vasocontriction(혈관수축)

• 자극에 의해 혈관벽의 민무늬근이 수축

• Vasodilation(혈관확장)

• 민무늬근이 이완되어 동맥의 지름과 관내강이 넓어 짐

– 민무늬근이 교감신경의 조절에 의해

혈관벽의 구조

동맥(Artery)

탄력형동맥, 근육형동맥,

세동맥, 모세혈관

• Elastic artery(탄력형 동맥)

• 2.5cm, 굵고 탄력적 동맥

• Pulmonary trunk, aorta, 주요 동맥 가지들

• 중간막이 주로 탄력섬유로 구성

• 심박동에 의해 주기적으로 혈압이 변하는 것 방지

– 심실 수축기 – 동맥확장

– 심실이완기 – 동맥이 원래 크기도 되 돌아감

동맥(Artery)

• Muscular artery(근육형 동맥)_medium –sized artery 중형동맥

• Distribution artery(분배동맥) _ 골격근과 내부기관

• 0.4cm _ ex(external carotid artery)_ 바깥목동맥

• 민무늬근이 우세

• 중간막이 두껍고 탄력형 동맥에 비해 민무늬근이 많 아 탄력섬유는 적음.

동맥(Artery)

• Arteriole(세동맥)

• 약 30㎛로 근육형 동맥보다 매우 작음

• 중간막이 1-2층의 민무늬근세포로 구성

• 중간막 근육은 근육형동맥과 세동맥의 지름 변화

– 혈류의 속도와 혈압조절

동맥(Artery)

• Capillary(모세혈관)

– 기능

• 혈액과 사이질액 사이에 물질교환

• 혈관벽이 얇아 확산거리가 짧다.

• 지름이 작아 혈류가 느려서 물질의 확산과 능동수송 이 충분히 발생

– 구조

• 내피세포와 바닥막으로 구성(바깥막, 중간막 없음)

• 8㎛, 적혈구의 지름과 비슷

동맥(Artery)

• 모세혈관의 속면을 내피세포가 완전히 덮고 있음

• 물, 작은 수용성 물질, 지용성 물질 – 쉽게 확산됨

• 뇌의 맥락얼기, 시상하부, 콩팥의 여과부위

– 내피세포에 작은 구멍이 있어 단백질과 비교적 큰 물질들 이 이를 통해 이동함.

• 모세혈관계(capillary bed) – 모세혈관이 그물모양으로 작용(그림 13-4, 참조)

• 세동맥 – 모세혈관 –세정맥

• 모세혈관이전조임근(precapillary sphincter)

– 각각의 모세혈관 입구에 분포 – 수축 - 혈류감소

– 이완 - 혈류증가

• 분당 10회 정도의 빈도로 주기적 수축과 이완 반복

– 이러한 혈관운동의 결과로 모세혈관의 혈류는 간헐적으로 흐름.

– 모세혈관의 혈류

• 조직수준에서 조절

– 민무늬근 섬유가 사이질액의 화학물질과 용해된 기체의 국 소적인 농도 변화에 반응하는 특성 때문

– 조직내 용해되어 있는 산소의 양이 감소하면 모세혈관 조 임근이 이완되어 혈류증가

– 이런 조절을 ‘자동조절’(autoregulation)이라고 함

– 모세혈관 연결방식

• 동정맥연결(arteriovenous anastomosis)

– 모세혈관을 완전히 우회하여 세동맥과 세정맥을 직접연결

• 동맥연결(arterial anastomosis)

– 둘 이상의 동맥이 세동맥으로 분지되기 전에 합쳐진 형태 – 모세혈관에 연결

– 하나의 동맥이 눌리거나 막혀도 계속 혈액을 공급받을 수 있게 된다.

– 뇌 및 심장에 동맥연결이 많이 분포함

동맥경화증(arteriosclerosis)

• 국소석회화 (focal calcification)

• 중간막의 민무늬근이 변성되어 칼슘이 침착

• Arteriosclerosis와 연관성 있음

• 당뇨병의 합병증으로도 발생

• 죽경화증 (atherosclerosis)_반죽침착

• 내피의 손상으로 인해 중간막에 지질이 침착

• 많은 발생요인으로 인해 발생

• 지질단백(lipoprotein)

– 순환기에 콜레스테롤이 오래 머물면 단핵구(monocyte)가 이 들을 혈액에서 제거

– 지방으로 이뤄진 단핵구는 혈관벽에 침착 민무늬근의 세포 분열을 자극

동맥경화증(arteriosclerosis)

– 손상부위로 침투한 단핵구는 지방의 포식작용을 시작 – 판(plaque)을 만들어 혈관의 관내강으로 돌출

• 나이 , 성, 높은 콜레스테롤, 혈압, 흡연, 당뇨, 비만 , 스트레스가 중요한 위험인자

동맥경화증(arteriosclerosis)

모세혈관계(capillary bed)

모세혈관계(capillary bed)

• 그물모양으로 연결

• 세동맥 → 수십 개의 모세혈관으로 분지 → 세정맥으로 합류

• Precapillary sphinter(모세혈관이전조임근)

• 수축 시 혈류 감소

• 이완 시 혈류 증가

• 분당 10회 정도의 주기로 수축과 이완 반복

• 세동맥에서 세정맥으로의 혈류는 일정

• 각각의 모세혈관의 혈류는 다르다.

• 민무늬근 섬유

• 사이질액의 화학물질, 용해된 기체에 국소적 농도 변화에 반응

– Ex)산소 감소 – 모세혈관이전조임근 이완 – 혈류증가 (autoregulation) 자동조절

• Arteriovenous anastomosis(동정맥 연결)

• 모세혈관계를 완전히 우회하여 세동맥과 세정맥을 직접 연결

• Arterial anastomosis(동맥연결)

• 둘 이상의 동맥이 세동맥으로 분지되기 전 합쳐짐

• 모세혈관과 직접 연결_ 뇌, 심장, 그 밖의 많은 조직

모세혈관계(capillary bed)

정맥(vein)

• 조직과 기관에서 심장으로 혈액을 되돌려 보내 는 역할

• 세정맥

• 50㎛보다 작다_ 확장된 모세혈관과 비슷

• 중간막 발달되지 않음

• 중형정맥 (midium- sized vein)

• 2-9mm_ 근육형 동맥과 비슷

• 여러 층의 민무늬 근으로 이루어진 중간층

• 바깥막 – 두껍고, 탄력섬유와 아교섬유 다발로 이뤄짐.

• 대형정맥 (large vein)

• 상대, 하대 정맥과 그 가지들

• 중간막 얇다.

• 바깥막 – 탄력, 아교섬유로 구성, 두껍다.

정맥(vein)

정맥(vein)

• 세정맥과 중형정맥

• 혈압이 매우 낮아 중력을 이겨내기 힘듬

– 중형정맥

• 내피가 접혀 형성된 판막 존재

• 정맥환류(venous return)

• 정맥류(varicose vein)

• 정맥벽이 약해져 정맥혈이 정체 되 팽창되는 증상(허벅지, 종아리)

• 치핵(Hemorrhoid)

• 항문관 속 층의 정맥이 부푼 증 상

순환생리(circulatory physiology)

• 혈류에 영향을 미치는 인자

• 압력 (pressure)

• Fluid pressure(유체압: hydrostatic pressure)

• 유체의 속도는 압력에 비례

• 온몸순환의 대동맥 시작부분, 오른 심방의 입구

• Circulatory pressure(순환압) – 평균 100mmHg

• 세동맥에서 모세혈관으로 혈액을 보내기 위해 이 정 도의 높은 순환압이 필요.

• 순환압의 세 구성요소

• Arterial pressure(동맥압) – blood pressure(혈압)

• Capillary pressure(모세혈관압)

• Venous pressure(정맥압)

순환생리(circulatory physiology)

• 저항 (Resistance)

• Total peripheral resistance(총말초저항)

– 순환압이 전체 순환계통의 저항인 총 말초저항을 넘어서야 혈액이 흐른다.

– 세정맥의 말초저항 - 65mmHg – 원인

» 혈관저항

» 점성

» 소용돌이 흐름

순환생리(circulatory physiology)

• 동맥계통의 저항

– 원인

① 혈관저항(vascular resistance)

• 혈관의 지름과 반비례

• 근육이 잘 발달된 세동맥에서 일어남

② 점성(viscosity)

• 물보다 5배 점성이 높다 _ 다량의 혈장 단백질 때문

• 빈혈 – 산소운반 능력과 점성이 감소

③ 소용돌이 흐름(turbulent)

• 혈관 벽- 느리다. 혈관 중앙 - 빠름

• 높은 혈류 속도, 손상이나 병의 경과로 불규칙한 혈관 표 면

• 갑작스런 혈관 지름의 변화

• 심장의 방 사이와 심장에서 대동맥과 허파동맥으로 혈액 이 흐를 때 발생 – 4, 5음 발생

• 심장판막이 손상되도 소용돌이 발생과 심잡음 발생

순환생리(circulatory physiology)

압력과 저항의 상호작용

• 혈압

• 신경과 호르몬의 조절에 의해 비교적 일정하게 유지

• 운동하는 동안 골격근

– 동맥의 말초저항이 낮아져 혈류가 증가 – 신경 또는 내분비계통에 의해 조절

온몸 순환의 혈압

혈압

• 온몸 순환의 각 부위 마다 다양하게 나타남

• 대동맥 – 120mmHg, 대정맥 – 2mmHg

• 맥압 (pulse pressure)

• 수축기압과 확장기압의 차이

• 심장에서 멀어질 수록 낮아짐

• 동맥은 탄력성으로 인해 맥압을 낮춤

• 탄력 반동(elastic rebound)에 의해 혈액을 말초 혈관으 로 밀어냄

온몸 순환의 혈압

모세혈관압(capillary pressure)

• 모세혈관

• 상당히 많은 양의 이온, 영양분, 유기 노폐물, 용해된 기체 , 물 등이 투과

• 대부분 모세혈관으로 재흡수

• 항상성에 중요한 역할

• 모세혈관을 통한 물질교환의 중요한 기능

① 혈장과 사이질액 사이의 일정한 소통유지

② 영양분, 호르몬, 용해된 기체를 조직으로 빠르게 분배

③ 모세혈관벽을 통과하지 못하는 불용성지질과 조직단 백질의 이동을 돕는다.

④ 림프조직과 화학자극제를 보낸다 _면역과 세균소독

온몸 순환의 혈압

• 모세혈관에서 일어나는 물질교환의 역학

• 확산(diffusion), 여과(filtration), 삼투(osmosis)

정맥압(venous pressure)

• 동맥 계통압의 압력에 1/10에 불과

• 근육압박 (muscular compression)

• 정맥 주변의 골격근이 수축

• 중형 정맥의 판막이 혈류의 역류를 방지

• 호흡펌프 (respiratory pump)

• 흡기 시 감소된 가슴 안의 압력이 공기가 허파로 유 입되게 하고 하대정맥과 오른 심방을 팽창, 혈액을 채워줌.

• 운동 시 실신(fainting)?

• 운동 실시 후 멈추고 무릎을 고정하면 정맥환류가 줄 어들어 심박출량 감소

• 뇌로 가는 혈류도 감소

• 눕히면 정상으로 대부분 돌아옴.

정맥압(venous pressure)

순환조절

(cardiovascular regulation)

• 자동조절 (autoregulation)

• 모세혈관이전 조임근에 직접 작용하여 말초저항을 조절 – 국소적 변화 발생

• 말초조직의 항상성을 스스로 유지

• 신경기전 (neural mechanism)

• 동맥압 또는 혈액에 용해된 기체의 변화감시

• 자율신경계통의 심박출량과 말초저항을 조정

• 내분비기전 (endocrine mechanism)

• 호르몬을 분비 순환상태를 단기간에 향상

순환조절

(cardiovascular regulation)

혈류의 자동조절

• 모세혈관이전조임근 민무늬근

• 산소와 이산화탄소의 양 또는 특정 화학물질의 변화 에 자동반응

• 산소농도가 높으면 모세혈관 이전조임근 수축 – 혈 류량 감소시킴

• 이산화탄소량이 높으면 pH가 낮아져 모세혈관이전 조임근 이완

Vasodilator(혈관확장제)

– 모세혈관이전조임근의 이완촉진 인자

Vasocontrictor(혈관수축제)

– 모세혈관이전조임근의 수축촉진 인자

혈압과 혈류의 신경조절

• 숨뇌

• 심장중추(cardiac center)와 혈관운동중추(vasomotor center)가 CV center로서 조절

• 각 심장중추

– 심장촉진중추와 심장억제중추를 통제해 심박출량의 증가 와 억제에 작용

• 혈관운동중추

– 교감신경계를 자극 세동맥의 지름조절

• CV center(순환중추)

– 동맥혈의 혈압, pH, 용해된 기체의 농도 감시

혈압과 혈류의 신경조절

• 압력수용기반사 (baroreceptor reflex)

• 혈관 벽이 확장된 정도를 감시

• 세곳에 위치

① 대동맥굴(aortic sinus)의 벽

② 속목동맥_내경동맥(internal carotid artery)의 바닥 근처의 목 동맥팽대(carotid sinus)

③ 오른심방벽

• 이 반사는 심박출량과 말초저항을 조정 – 정상 동맥압을 유지

혈압과 혈류의 신경조절

• 대동맥 반사

• 오름 대동맥의 혈압 감시

• 대동맥 반사를 일으킴

• 뇌로가는 혈압을 조절하기 위하여 목동맥팽대반사 를 일으킴

• 매우 민감함

• 혈압이 상승하면?

• 심장억제중추의 활성화 – 미주신경이 Ach를 분비 – 신체의 말초세동맥 확장

• 심박출량과 말초저항 모두 감소되어 혈압이 낮아짐.

혈압과 혈류의 신경조절

• 혈압이 떨어지면?

• 반대의 결과도출

• 심박출량 증가, 말초혈관의 수축

화학수용기 반사

(chemoreceptor reflex)

• 혈액과 뇌척수액의 이산화탄소, 산소, pH의 변화 감지

• pH와 산소가 떨어지고 이산화탄소가 올라

가면 ?

호르몬과 순환조절

• 단기간 순환조절

• 부신속질 – 에피네프린, 노르에피네프린

• 장기간 순환조절

• 항이뇨호르몬(antidiuretic H), 안지오텐신Ⅱ, 적혈구 생성소(erythropoietin; EPO), 심방나트륨이뇨펩티드 (atrial natriuretic peptide; ANT) 등

• 항이뇨호르몬

• 혈액량 감소, 혈장의 삼투농도 증가 또는 안지오텐신

Ⅱ에 반응

• 뇌하수체 뒤엽에서 분비

• 말초혈관 수축

• 콩팥에서 수분을 보존하는 효과

• 안지오텐신 Ⅱ

• 혈압이 떨어지면 레닌(renin)효소의 분비 안지오텐신

Ⅱ가 활성화

• 레닌은 안지오텐시노겐을 안지오텐신 Ⅱ 으로 변환

• 심박출량 증가, 세동맥 수축, 곧바로 전신의 혈압을 상승

• 뇌하수체에서 ADH의 분비와 부신겉질의 알도스테론 의 분비 자극(상호보완적)

• ADH는 물을 보존

• 알도스테론은 소변에서 나트륨과 물을 재흡수

• 적혈구 생성소

• 혈압이 떨어지거나 혈액의 산소함량이 낮을 때 콩팥 에서 분비

• 적혈구 생성을 자극

• 혈액량 증가

• 혈액의 산소운반용량을 증가

• 심방나트륨이뇨펩티드

• 혈압이 증가하면 분비

• 정맥환류가 증가하면 분비

– 혈액량 감소기전

① 콩팥에서 나트륨이온과 물의 소실을 증가

② 생성되는 소변의 량을 증가 물의 수실을 촉진

③ 갈증 감소

④ ADH, 알도스테론, E, NE의 분비 차단

⑤ 말초혈관확장

태아순환(fetal circulation)

• 성인과 큰 차이점

• 허파 – 쭈그러진 상태로 호흡 불가능

• 소화관 – 소화 불가능

• 태반(placenta) – 배아에 필요한 영양과 호흡 담당

• 태반의 혈액공급

• 속엉덩이 동맥(internal iliac artery)에서 분지한 한 쌍의 배 꼽동맥(umbilical artery)을 통해 태반에 도착.

• Umbilical vein(배꼽정맥)은 발생 중인 간으로 간다.

• 혈액의 일부는 간 모세혈관 그물로 흘러 들어감

• 나머지는 ductus venosus(정맥관)을 통해 모세혈관을 우 회한 후 하대정맥에 도달.

태아순환(fetal circulation)

• 심장과 큰 혈관의 순환

• 분만 전 – 태반을 통한 호흡

• 분만 후 – 허파를 통한 호흡

• 출생 전

• 두 심방 사이막은 출생 전까지 불완전 상태

• 허파순환을 우회할 수 있음.

– 근육형 혈관인 동맥관(ductus arteriosus)

• 허파 순환을 하지 않으므로 확장기 동안 오른 심방에 도달한 혈액의 25%는 허파순환을 우회해 순환하고 오른 심실로 나가는 혈액의 90%는 동맥관을 지나 온 몸순환을 한다.

태아순환(fetal circulation)

• 출생 시 순환변화

• 신생아의 첫 호흡 후 허파와 허파 혈관이 확장

• 수 초 안에 동맥관의 민무늬근이 수축 허파동맥과 대 동맥이 분리되면서 허파순환이 시작

• 따라서 왼심방의 압력이 상승 판막이 타원구멍을 닫 는다.

• foramen ovale(타원구멍)은 fossa ovalis(타원오목)으로

• Ductus arteriosus(동맥관)은 ligamentum arteriosum(동맥 관인대)로 변화한다.

태아순환(fetal circulation)

노화와 순환계통

• 순환계통의 혈액, 심장, 혈관 모든 부분에 영 향

• 혈액의 변화

• Hematocrit(적혈구 용적률)

• 혈전(thrombus)

– 말초정맥이 막힘, 허파색전증 유발

• 정맥 판막의 이상으로 종아리의 정맥에 혈액이 고이 는 증상(하지정맥류)유발

• 심장의 노화

• 최대심박출량 감소

• 굴심방결절이나 방실결절과 전도세포의 활성변화

• 심장뼈대의 탄력성 감소

• 죽경화증(atherosclerosis)진행

• 손상된 심장근세포가 흉터조직으로 대체

노화와 순환계통

• 혈관의 노화

• 동맥류(aneurysm)가 터져서 뇌중풍, 심근경색증, 대량 출혈 야기

• 약해진 혈관벽에 칼슘 침착

• 죽경화판에 혈전 발생

노화와 순환계통