4. 순환기계 The Circulatory System (p. 51-72)

1. 혈액의 구성과 기능(Blood Components and Functions) 

* 혈액의 구성 

 o 혈장(plasma) : 혈액의 액체성분. 전체 혈액의 약 55% 차지

  - 물 91~94%, 

  - 단백질 5~8%, 알부민(albumin)-혈관 내 수분을 유지하는 역할, 글로불린(globulin)- 질병에 맞서 싸우기 위한 항체, 섬유소원(fibrinogen) - 혈액응고에 관여 cf) plasma-fibrinogen=혈청(serum)

  - 나머지 : 전해질(나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 염소, 인, 중탄산), 가스(산소, 이산화탄소, 질소), 영양분(아미노산, 지방, 단백질), 대사산물, 호르몬 등

 

 o PCV(packed cell volume) 혹은 헤마토크릿(hematocrit) : 혈액의 세포성분. 전체 혈액의 약 45% 차지

  - 적혈구(erythrocyte) : 골수에서 생산. 산소를 운반. 성숙 적혈구는 핵을 가지고 있지 않다. 성견의 경우 ㎕(마이크로리터)당 약 600~800만개, 평균수명 100~110일 / 적혈구생성(erythropoiesis) : 골수에서 적혈구가 생산되는 과정

  - 백혈구(leukocyte) - 호중구, 호산구, 호염구, 단핵구(대식세포로 성장), 림프구(식세포작용에 관여 x) / 정상 개의 경우 ㎕당 약 6,000~17,000개 / 호중구 내 미성숙 호중구(band cell)의 비율이 높아진다는 것은 동물이 병원체에 활발하게 맞서 싸우고 있다는 것을 의미

  - 혈소판(platelets) : 골수에서 형성되며 정상 혈액응고 과정을 돕는다. 

 

* 혈액의 기능

 ① 물질(산소, 이산화탄소, 영양분, 노폐물, 전해질, 호르몬 등)을 신체 곳곳에 전달

 ② 감염성 질병으로부터 신체를 보호(백혈구)

 

2. 포유류의 심장 구조(Mammalian Heart Structures)  

포유류는 크게 우측과 좌측으로 분류되는 네 개의 분방(chamber)으로 구성된 심장을 지니고 있다. 우측 순환계는 전신을 순환한 이산화탄소가 풍부한 혈액이 우심방, 우심실, 폐동맥을 거쳐 폐실질로 들어가 산소와 이산화탄소를 교환한다. 좌측 순환계는 폐실질에서 신선한 산소를 받은 혈액이 좌심방, 좌심실, 대동맥을 거쳐 전신으로 혈액을 보내는 역할을 한다.

심장은 흉곽을 반으로 나누는 중격(septum)에 놓여 있다. 심장과 함께 기관, 식도, 림프절, 주요 혈관들이 중격 안에 위치한다. 심장은 심낭이라고 불리는 심외막에 싸여있다. 심외막은 심장을 보호하며 박동 시 저항을 줄이는 역할을 한다. 심외막과 심장 사이의 공간을 심낭(pericardial sac)이라고 한다. 건강한 농물에서 심낭 내 공간은 거의 없다. 

심장은 근육조직으로 공간을 가진 네 개의 분방으로 나누어져 있다. 심장의 벽은 주로 심근으로 구성되어 있다. 심장의 판막들은 혈액이 한 방향으로만 흐르게 하는 역할을 한다. 

 

3. 혈관과 혈류(Blood Vessels and Blood Flow)

* 혈류 흐름의 방향

 ① 대정맥(전대정맥, 후대정맥, vena cava)에서 유입된 혈액은 우심방으로 들어간다. 

 ② 혈액이 우심방을 채우면 중력에 의하여 대부분(약 80%)의 혈액은 수동적으로 우심실로 흘러 들어간다. 심방에 남아있는 나머지 혈액(약 20%)은 심방이 수축할 때 심실로 들어간다. 심방과 심실을 분리하는 것은 방실판막(atrioventricular valve)이다. 판막은 얇은 막으로 구성되어 있고, 심실 유두근에서 기원한 건삭이라고 불리는 힘줄 조직이 판막을 지지하고 있다. 건삭은 판막이 열리고 닫힐 때 판막의 이동반경을 제한하여 판막이 효과적으로 열리고 닫히게 해 주는 역할을 한다. 우측 방실판막에는 세 개의 덮개(판막첨)를 가지고 있어 삼첨판(tricuspid valve)이라고 부른다. ③ 우심실시 수축하면서 혈액은 폐동맥으로 이동한다. 성숙한 동물에서 폐동맥만이 유일하게 이산화탄소가 많이 포함된 혈액을 운반하는 혈관이다. 폐동맥판막(폐반월판, pulmonary semilunar valve)에 의하여 우심실과 폐동맥이 구분된다. 폐 모세혈관에서 산소와 이산화탄소가 교환된다. ④ 가스교환이 일어나서 산소가 다시 풍부해진 혈액은 좀 더 큰 세정맥으로 유입된다. ⑤ 정맥 내 혈액은 주폐정맥을 통하여 좌심방으로 혈액을 내보낸다. ⑥ 심장이 채워지면서 많은 양의 혈액이 좌심실로 수동적으로 이동한다. 심방이 수축하면서 나머지 혈액이 좌심실로 들어간다. 방실판막(이첨판 또는 승모판, mitral valve)이 좌심방과 좌심실을 나눈다. ⑦ 혈액은 좌심실을 통하여 탄력성이 높은 대동맥으로 나간다. 대동맥판막(좌반월판, aortic semilunar valve)에 의하여 좌심실과 대동맥이 구분된다. 대동맥은 상행대동맥, 대동맥궁, 하행대동맥으로 나뉜다. 심장에 가까운 관상동맥은 심근으로 혈액을 전달한다. 머리 쪽에 혈액을 공급하는 경동맥(carotid artery), 위장관에 혈액을 공급하는 장간막동맥(mesenteric artery), 신장에 혈액을 공급하는 신동맥(renal artery), 뒷다리에 혈액을 공급하는 대퇴동맥(femoral artery) 등이 있다. 모세혈관에서 조직과 가스교환이 이루어진다. ⑧ 이산화탄소는 정맥성 모세혈관, 세정맥, 대정맥을 통하여 심장의 우심방으로 유입된다. 신체의 여러 부위에서 동맥, 정맥, 신경이 한 다발로 구성되어 있는 혈관망을 통하여 혈액이 이동한다. 

 

4. 심전도, 심음, 혈압(Electrocardiograms, Heart Sounds and Blood Pressure)

* 심박동 조절기(pacemaker system) 세포- 심장박동수는 자율신경계에 의하여 조절되나, 심박동을 일으키는 충동은 심장 자체에서 심박동조절기 세포들에 의해 시작된다. 

 ① 동방결절(sinoatrial node, SA node) - 전대정맥 근처의 우심방에서 발견. 전기적 충동이 동방결절에서 시작되어 주위의 근육세포로 전파된다. 양 심방은 동시에 수축하여 혈액을 양 심실로 보낸다. 

 ② 방실결절(atrioventricular node, AV node) - 충동이 방실결절에 도달하면 약간의 전도 지연이 발생한다. 이러한 지연으로 심실이 수축하기 전에 심방을 먼저 수축시켜 혈액을 심실로 내보낼 수 있도록 된다. 방실결절은 심방과 심실 사이의 연접부 근처에서 발견된다. 방실결절은 전기적 충동을 전도 섬유를 통하여 심실로 전달한다. 

 ③ 히스근색(bundle of his) 

 ④ 푸르키녜 섬유(Purkinje fiber)

 

* 심장주기(cardiac cycle) : 수축기(systole)와 이완기(diastole)

혈압측정은 수축기와 이완기 모두에서 수행할 수 있으며, 심실의 수축으로 인하여 수축기 혈압이 더 높다. 혈압은 millimeter(mm) of mercury(Hg)로 측정한다. 개에서 정상혈압은 품종에 따라 다양하다. 정상 혈압은 115/65~150/90 사이이다. 고양이는 정상 혈압 범위가 좀 더 좁으며 보통 125/88에 가깝다.

 

* 심전도(electrocardiogram, EGG) - 심근의 수축을 유발하는 이온의 흐름이 생성시키는 약한 전류를 감지해내는 전기장치(심전도계 electrocardiograph)에 의하여 자동 기록된 것.

 o P파 : 동방결절에서 생성. 심방이 수축하면서 형성

 o QRS 복합파 : 심실이 수축하면서 발생

 o T파 : 심실이 다음 수축을 준비(재분극)하면서 형성 

 o PR 간격 : 심방이 수축하여 혈액이 심실을 채우는 데 필요한 시간, 방실결절 지연

 o ST 간격 : 심실수축

 o TP 간격 : 심실 이완과 충전 

 

 o 동성리듬(Sinus Rhythm) : 정상적인 심장 리듬과 박동

 o 부정맥 (arrhythmia) : 심박수, 리듬, 전도에 이상이 있는 것을 의미한다. 

 o 동성빈맥(Sinus Tachycardia) : 리듬은 정상이지만 정상보다 심박수가 빠르다. 

 o 동성서맥(Sinus Bradycardia) :  리듬은 정상이지만 정상보다 심박수가 느리다. 

 o 동성부정맥(Sinus arrhythmia) : 심박수가 흡기에 빨라지고 호기에 감소한다. 파형은 모두 정상이지만, 호흡에 따라 리듬이 변한다. 

 o 심방세동(Atrial Fibrillation) : 동방결절이 작동하지 않아 정상적인 모양의 P파 존재하지 않고, 대신 빠르게 생성되는 다수의 세동파(f-wave)가 관찰. 심박수는 매우 불규칙하고 빠르다. 

 o 심실세동(Ventricular Fibrillation) : 가장 심각한 부정맥 중에 하나. 심실의 특정 부분에서 비정상적이고 매우 빠른 충동이 형성. 심실을 실제로 수축시키지 못하고 심실을 전율(fibrillation)하게 한다. 이러한 경우 제세동(defibrillation)이 필요하다. 

 o 무수축(Asystole) : 심정지가 있는 상태. 폐와 심장으로부터 산소가 운반되도록 심장을 압박하여 심폐소생술(cardiopulmonary resuscitation, CPR) 실시

 

* 심음(Heart sounds) by 청진기(stethoscope) - 분당 심박수, 심장의 리듬, 정상적인 심음의 변화를 감지 

 o 제1심음(lub) : 심실 수축 시 심방에서 이미 들어온 혈액이 다시 심방으로 역류되는 것을 막기 위하여 방실판막(승모판과 삼첨판)이 닫히면서 발생

 o 제2심음(dub) : 심실 이완 시 대동맥압과 폐동맥압이 심실 압력보다 높아지면서 심실 유출로 인해 판막(폐동맥판막과 대동맥판막)이 닫히면서 발생 

 o 심잡음(murmur) - 판막 결손이나 비정상적인 혈류(와류)가 있을 때 발생. ex) 방실판막의 역류가 있다면 'lub-swish-dup' 소리. 수축기 심잡음.  / 대동맥판막 역류가 있을 때는 'lub-dub-swish' 소리. 확장기 심잡음 

 o 심박출량(cardiac output) : 좌심실에서 1분 동안 뿜는 혈액량. 심박출량은 체내 요구량이 증가할 때 급격하게 증가한다. 

* 종별 심박수(beats per minute)

- (개) 100~130 / (고양이) 110~140

 

* 심박수 조절 by 자율신경계

 o 운동 시 혈중에 근육으로부터 발생된 이산화탄소의 양이 증가하게 된다. 특이 수용체(동방결절의 베타1 수용체)가 이러한 변화를 감지하고 뇌에서 시막수를 올리라는 신호를 보낸다. 자율신경계의 교감신경이 심박수를 상승시키는 작용을 한다. 부신은 공포와 스트레스 반응에 반응하여 에피네프린을 방출한다. 에프네프린은 혈류를 타고 심장으로 운반되어 심박수를 상승시킨다.

자율신경계의 부교감신경은 심박수를 떨어뜨린다. 신호는 미주신경을 통하여 전달된다. 혈압이 상승하면 특이수용체(동방결절 무스카린 수용체)가 이를 감지하고, 뇌에서 미주신경을 통하여 심박수를 낮추는 신호를 보내어 혈압을 떨어뜨린다.  

 o 혈압이 상승하면 부교감신경인 미주신경은 심박수를 낮춘다. 신경은 혈관을 확장(이완 혹은 혈관의 용적 증가)시킨다. 이 두 기전의 합동작용에 의하여 혈액이 감소한다. 

 o 혈압이 감소하면 심박수는 상승하고 혈관이 수축한다. 호르몬이 혈압을 조절하기 위하여 분비되는데, 혈압이 떨아지면 신장이 이것을 감지해 레닌(renin)을 분비한다. 레닌은 안지오텐시노젠(angiotensinogen)을 안지오텐신(angiotensin)으로 전환시킨다. 안지오텐신은 혈관을 수축시켜서 혈압을 올린다. 안지오텐신은 또한 부신에서 알도스테론(aldosterone) 호르몬 생산을 유발한다. 알도스테론은 신장에서 염분과 수분의 재흡수를 자극한다. 그 결과 혈액량은 증가하고 혈압은 상승하게 된다. → RAAS(Renin-Angiotensin-Aldosterone System) 

 

5. 임상분야(Clinical Practice)

* 창상성 심낭염 : 소가 섭식한 금속이 위장에서 돌출되어 횡격막을 뚫고 심장을 찔러서 염증을 유발하는 질환. 심장 주면에 농과 체액 저류과 일어나서 심장을 압박하는(심장압전) 질환. 특히 우심실 내강이 좁아지게 되어 정맥환류(venous return)가 정체되어 그 결과 경정맥 종대나 간종대가 관찰된다. 궁극적으로 심부전(heart failure, 심장이 조직의 산소요구량을 충족시키지 못하는 상태) 상태로 진행.

 

* 빈혈(animia) : 적혈구가 낮은 것을 의미(증상). (원인) 과도한 혈액손실(외상, 내부 기생충, 살서제), 적혈구 수명 감소(독성물질이나 기생충), 적혈구 생산 감소(자가면역질환) 등

- 재생성 빈혈 - 빈혈이 있는 경우, 골수에서 가능한 한 많은 적혈구들이 방출된다. 여기에는 미성숙 적혈구(아직 핵을 모함하고 있는 적혈구, reticulocyte)도 포함된다. 

- 비재생성 빈혈 - 골수가 적절하게 적혈구를 생산하지 못하는 경우이다. 골수는 독소, 약물, 감염, 종양 등에 의하여 손상될 수 있다. 만성신부전이 있는 동물은 신장이 손상되면서 적혈구생성인자가 생산되지 않아서 골수에서 적혈구 생성 반응이 개시되지 못한다. 

- 치료 : 내재 원인을 교정 ex) 출혈을 멈추거나 기생충 혹은 독소를 제거하여 치료, 심각한 경우 수혈  

- 살서제의 쿠마린(coumarin) 성분은 비타민 K의 기능을 차단한다. 

- 쇼크(shock) 상태 1) 저혈량성 쇼크 : 혈량 부족에 의하여 발생한다. 구토나 설사와 관련된 심각한 체액 손실과 관련 

2) 심장원성 쇼크 : 심장이 혈액을 적절히 뿜어내지 못할 때 발생한다. 심부전 말기. 

3) 패혈증성 쇼크 : 너무 많은 혈관이 지나치게 확장되었을 때 발생한다. 몸 번체에 심각한 감염이 퍼지면서 발생한다. 병원체와 관련된 요인들(세균)에 의하여 극단적인 혈관 확장이 발생하고 쇼크 상태에 빠지게 된다. 

- 증상 : 심박수는 빠르고 맥박은 약하나. 호흡수는 전형적으로 증가하고, 요 생산은 감소한다. 체온은 정상 이하로 떨어진다. 잇몸을 손가락으로 눌렀을 때 하얗게 변하지만, 손가락을 떼었을 때 잇몸은 1초 내에 정상적인 분혹색으로 돌아와야 한다. 이것을 모세혈관 재충만시간(capillary refill time, CRT)이라고 한다. 

- 많은 질환들이 쇼크와 함께 혈압을 변화시킬 수 이싸. 심잘질환, 신장, 내분비질환 등이 동물의 혈압에 영향을 줄 수 있다. 혈압을 측정하는 한 가지 방법을 진동혈압계(oscillometric system)을 이용한 방법이다. 

* 심부전은 보통 노령 동물에서 나타나고, 많은 노령 동물들이 심한 심잡응을 가지고 있다. 심실이 수축할 때 심방으로부터 일부 혈액이 역류한다. 심박출량을 유지하기 위하여 심박수는 더 빨라지고, 심장은 확장된다. 동물은 종종 운동 불내성이나 기침과 같은 증상을 보인다. 기침은 심장이 기도를 압박할 정도로 확장되면서 발생한다. 심부전이 진행됨에 따라 폐와 복강에 체액이 저류된다. 약물치료는 심장 수축력을 강화(inotrophic agent - Pimobendan, chronotrophic agent)시키고, 심장의 작업량을 줄이기 위한 혈관을 확장(Ramipril)시켜주며, 저류된 체액을 제거(이뇨제-ACE inhibitor, Furosemide 하는 것이다. 

 

* ~감소증 ~penia ex) 백혈구감소증(leukopenia), 호중구감소증(neutropenia), 림프구감소증(lymphopenia)

* ~증가증 ~cytosis, -ia ex) 호중구증가증(neutrophilia), 호산구증가증(eosinophilia)

* 빈맥 tachycardia ↔ 서맥 bradycardia

* 수축기 systole  ↔ 이완기 diastole

* 심박동조절기 pacemaker system

* 심폐소생술 cardiopulmonary resuscitation, CPR

* 원심분리기 centrifuge

* 적혈구생성 erythropoiesis

* 창상성 질환 hardware disease : 소가 섭취한 금속물질이 위를 천공하여 심장을 찌른 것. 

* 혈구누출 diapedesis 호중구가 감염 조직 내의 화학인자들에 반응하여 모세혈관 내피세포의 간극을 빠져나오는 현상 

* 심낭 pericardial sac : 심외막과 심장 사이의 공간 

* 모세혈관 재충만 시간(capillary refill time, CRT) : 쇼크 상태의 동물은 모세혈관 재충만시간(잇몸은 1초 내에 정상적인 분홍색으로 돌아와야 한다)이 지연