5. 호흡기계 The Respiratory System (p73-83)

호흡기도(The respiratory tract) 

코는 공기가 동물의 체내로 들어가도록 열려 있는 구멍이다. 콧구멍은 얇은 판 모양의 뼈로 구분되어 있는 비강(nasal cavity)으로 열려있다. 상피조직이 뼈를 덮고 있고, 점액은 상피를 덮어서 보호한다. 

 

호흡기

 - 점액으로 덮인 상피는 들어오는 공기를 정화한다. 기도의 상피는 섬모로 덮여 있다. 이러한 섬모는 인두 쪽으로 점액을 제거하는 역할을 한다. 점액은 이들을 모아서 종국에는 삼켜서 하부기도를 보호한다. 점액에 붙잡힌 먼지들은 대부분은 삼켜지는데 만약 먼지가 점막을 자극하게 되면 재채기를 하게 된다. 재채기(sneezing)는 코에 자극이 있을 시 일어나는 반사 반응이다. 점액은 먼지를 걸러낼 뿐만 아니라 들이마신 공기에 습기를 더해 주어 폐의 표면에 수분이 유지되도록 한다. 또한 공기가 비강 통로의 넓은 표면을 통과하면서 공기는 체온과 비슷하게 되고, 이것이 폐가 체온을 유지하도록 한다. 

 - 공기는 비강에서 인두(pharynx)로 들어간다. 인두는 코와 입이 서로 공유하는 공통 구역으로, 인두 부위는 연구개(soft palate)로 나뉘어 있다. 후두(larynx)(인간에서 결후(Adam's apple)는 기도 입구에서 단단한 연골 구조로 되어 있다. 작은 뼈가 모아진 설골장치(hyoid apparatus)는 후두와 혀의 가장 안쪽 부분을 받치고 있다. 후두에는 소리를 낼 수 있도록 하는 구조인 성대주름(vocal fold)이 있다. 성대주름 사이의 개구부를 후두덮개(epliglottis)라고 한다. 후두덮개는 후두의 기저부에서 경첩 기능을 하면서 연하 시에는 후두 입구를 덮고, 호흡 시에는 후두 덮개가 입구를 막지 않아서 공기의 교환이 가능하도록 한다. 이 동작은 완전히 불수의적인 동작으로 자동적으로 기도를 보호한다. 

- 후두는 기관(trachea)으로 이어진다. 기관은 결합조직으로 연결된 일련의 연골고리(cartilage ring)로 구성된다. 기관은 섬모가 있는 부드러운 상피로 덮여 있다. 비도를 통과할 수 있는 작은 입자들은 상피를 덮고 있는 점액에 붙잡힌다. 섬모는 점액을 인두 쪽으로 보내어 삼키도록 하여서 호흡기의 보호 작용을 더욱 강화한다. 

호흠마취제는 폐를 통과하여 동물의 의식을 혼미하게 한다. 마취제를 체내로 투입하려면 약물을 기관 내 튜브(endotracheal tube)를 통하여 기관으로 흡입시켜야 한다. 

가끔 이불질이 후두와 기도로 들어갈 수 있다. 먼지나 자극적 기체는 기침(cough) 반사를 일으킨다. 이 기침 반사는 후두와 기관에 있는 자극적인 물질을 밖으로 내보내도록 한다. 

- 기관은 2개의 기관지(bronchus)로 분지되고, 이 2개의 기관지는 각각 양쪽으 폐로 향한다. 이들 기관지들은 폐의 구역을 나누고 통과하면서 더 작은 3개의 기관지들로 나누어진다. 기관지는 점점 더 작은 세기관지(bronchiole)로 계속 분지한다. 세기관지의 벽에는 평활근이 분포한다. 이 평활근은 기도를 더 열거나 좁힐 수 있다(기관지수축[bronchoconstriction] 또는 기관지확장[bronchodilation]). 

- 세기관지는 가장 작은 단위인 폐포(alveoli)로 들어간다. 기체교환은 폐포에서 일어난다. 폐포는 매우 얇은 단층편평상피로 되어 있다. 아주 얇은 상피세포로 구성된 모세혈관이 폐포의 벽을 이루고 있다. 폐순환에 의하여 전달된 혈액은 산소의 함량이 낮고 이산화탄소의 함량이 높다. 산소는 혈액으로 들어가고 이산화탄소는 기체로 다시 내보내는 기체 교환이 폐포를 통해 용이하게 이루어진다. 이 폐포 모세혈관 적혈구 내의 헤모글로빈은 산소를 최대로 흡수한다. 폐정맥에서 심장 쪽으로 나가는 혈액은 산소의 함량이 높고 이산화탄소의 함량이 낮다. 

- 폐(lung)는 계면활성제(surfactant)라는 물질을 생산하는데, 이 물질이 폐포를 덮고 있기에 폐포는 쪼그라지는 허탈(collapse) 상태가 되지 않고 팽창되어 있다. 탄력결합조직은 모든 기도에 분포하여 폐 기능에 필수적인 조직이다. 

흉막(pleura)은 부드러운 상피조직으로 폐 표면을 감싸고 있다. 또한 흉부의 흉벽 안쪽 표면도 흉막이라고 한다. 건강한 동물은 폐가 흉벽 가까이에 접해있다. 

 

호흡의 기전(Mechanisms of breathing)

o 호흡(respiration) : 동물과 주위 환경 사이의 공기 교환

 - 흡기(들숨, inspiration) : 외부에서 폐로 공기가 들어오는 현상. 흡기 시 흉강은 부피가 증가한다. 이것은 두 가지 방법으로 일어나는데, 먼저 늑골(갈비뼈) 사이근육(외늑간근)이 수축하여 늑골을 들어 올려서 흉강을 넓힌다. 그리고 횡격막(diaphragm, 흉강과 복강을 나누는 근육으로 된 막)이 수축하여 복부 쪽으로 내려간다. 이것은 주위 공기가 폐 내로 들어오도록 한다. 이 모든 과정 동안 폐는 흉강 내벽에 가까이 접촉해 있다. 

 - 호기(날숨, expiration) : 폐에서 공기가 외부로 나가는 현상. 외늑간근이 이완하면 늑간은 밑으로 내려온다. 횡격막이 이완하면 흉강 쪽으로 아치 모양을 형성하게 된다. 호기는 수동적 과성일 수 있고, 이완됨에 따라서 자동적으로 공기를 내보내게 된다. 내늑간근과 복부근육의 수축은 호기를 수의적으로 증가시킨다. 

 

o 호흡속도

 - 뇌는 호흡속도를 조절한다. 많은 요인이 이 속도에 영향을 미친다. 개들은 헐떡임(panting)으로써 체온을 낮춘다. 증발은 체온을 낮추는 효과가 있으므로, 개는 호흡을 매우 빠르게 하여 인두 내의 수분을 증발시켜 인두 혈관의 혈액 온도를 낮춘다. 온도가 낮아진 이 혈액이 몸을 순환하여 정상체온을 유지하도록 한다. 

- 호흡 속도는 몸의 요구에 반응하여 변화한다. 동물이 더 활동적이면 근육은 이산화탄소를 더 많이 생산하게 되고, 이산화탄소가 호흡이 빨라지도록 자극한다. 혈액의 pH는 이산화탄소가 탄산으로 변환되는 만큼 감소된다. 주요 동맥의 특정 수용체(경동맥, 대동맥체)가 혈액 내 이산화탄소 증가 및 혈액 내의 pH 감소를 감지한다. 이들 수용체들로부터 신호들이 뇌(연수)로 보내진다. 신호를 받은 뇌는 호흡속도가 빨라지도로고 자극한다. 이산화탄소의 증가는 또한 세기관지를 이완시킨다. 세기관지 이완은 기도를 열어서 폐포로 공기가 많이 들어가도록 한다. 의외로, 산소는 호흡수 조절에 큰 영향이 없다. 

 

임상분야(Clinical Practice)

- 청색증(cynosis) : 산소가 부족한 혈액이 조직에 흐르고 있어 점막(mucous membrane)이 검푸른색으로 변해 있는 증상

- 폐렴(pneumonia) : 폐의 염증성 질환. 이는 주로 감염원인 세균, 바이러스에 의하여 유발된다. 감염원이 폐에 침투하면 체내 면역계가 이에 대응한다. 즉 백혈구는 침입자를 공격하기 위하여 폐로 몰려들고, 세포와 조직액이 폐포에 축적된다. 이렇게 되면 기체를 효율적으로 교환하는 정상 폐포조직의 양이 줄어들게 되고, 이를 보상하기 위하여 동물은 더 빠르게 더 크게 숨을 쉰다.

- 폐와 흉강 벽에 분포되어 있는 흉막에 염증이 있을 경우, 삐걱거리는 안장소리와 같은 흉막마찰음(pleural friction rub)이 들린다. 기관이나 흉부 쪽 폐에 병변이 생기면 비정상적인 폐음이 들린다. 흉막마찰음뿐 아니라 수포음(crackle, 짧고 불규칙적이며 머리카락을 비비는 소리(염발음)과 비슷하다), 천명음(wheeze, 길고 지직거리지 않는 높은 음), 라셀음(rhonchi, 길고 지직거리는 소리, 코고는 소리와 비슷하다)으로 불리는 소리가 있다. 이러한 비정상적인 소리들은 폐 안에 염증이나 액체가, 혹은 염증과 액체 둘 다 있음을 나타낸다. 

- 횡격막허니아(PPDH, Peritoneal Pericardial Diaphragmatic Hernia in Dogs and Cats) : 횡격막은 외상에 의하여 쉽게 손상받을 수 있는 비교적 얇은 근육막이다. 횡격막 근육이 찢어지면 위, 장, 비장 같은 복부 장기가 흉강 내부에 위치하게 된다. 이 때문에 폐가 완전히 팽창하지 못하여 동물은 호흡이 힘들어진다. 이러한 경우 찢어진 근육을 복구하는 수술이 필요하다. 복벽을 절개하여 찢어진 부위를 찾는다. 복부장기를 정상 위치인 복부로 되돌리고 횡격막을 봉합한다. 복강을 열게 되면 환축은 스스로 숨을 쉴 수 없으므로, 마취사는 폐로 들어가는 공기에 압력을 가해 환축이 호흡할 수 있도록 해야 한다.  

- 천명증(roaring) : 말은 성대주름 한쪽이 제대로 열리지 않는 문제가 생길 때가 있다. 말이 숨을 쉬려고 노력하면 공기가 반만 열린 후두를 통과하면서 천명음(wheeze)이 생긴다. 이는 한쪽 후두를 움직이는 신경이 적절히 작용하지 못할 경우 생긴다. 때로는 외상이 원인이 될 수도 있다. 그러나 원인이 밝혀지지 않는 경우도 많다. 성대주름을 열어주는 수술이 필요하다.

- 호흡곤란증(heaves) : 이 질병에 걸린 말은 기침, 콧물, 호흡곤란이 있으며 쉽게 피로하게 된다. 정확한 원인은 밝혀지지 않았지만, 흔히 먼지나 곰팡이에 노출되면 임상증상이 나타난다. 현미경으로 관찰하면 천식에 걸린 말의 세기관지 내에는 점액과 백혈구가 축적되어 보이며, 세기관지 벽이 두꺼워져 있다. 이 결과로 폐포 내 공기의 유입이 줄어들게 된다. 기관지확장제(bronchodilator)와 염증을 가라앉히는 약물이 매우 효과적이다. 

- 기흉(pneumothorax) : 흉막 사이의 공간을 잠재적 공간이라고 하는데, 대개 심각한 외상이나 총상 같은 찔린 상처에 의하여 폐의 공기가 흉막공간으로 새어나가면서 폐가 부분적으로 쭈그러드는 질병. 종격(mediastinum, 좌우 흉막강 사이에 있는 부분)은 흉부를 완전히 두 부분으로 나누지 않기 떄문에 공기는 대개 양쪽에 모두 존재하게 된다. 

- 혈흉(hemothorax) : 흉막공간에 출혈을 야기하는 질병. 혈액의 축적으로 폐가 자리할 공간이 줄어들게 된다. 쥐약을 먹은 동물은 혈흉의 위험성이 매우 높다. 이와 같은 독성 약제들은 응고장애를 일으키기 때문이다. 

- 농흉(pyothorax) : 흉막공간에 감염증이 생기는 질병. 흉막공간에 백혈구의 침윤, 세포의 잔해, 염증성 액체가 축적된다.

 

이처럼 액체나 기체가 흉막공간을 채우는 모든 상태는 폐로 채워질 공간을 줄어들게 만들고, 따라서 혈액에 산소를 공급하기가 어려워진다. 일반적으로, 이러한 동물들은 침울해지고 가쁜 숨을 쉬게 된다. 이러한 증상은 폐를 확장시키려다가 숨이 턱 막히는 호흡곤란으로 이어지는데 치료하지 않으면 사망에 이른다. 즉각적인 치료법은 액체나 기체를 바늘 혹은 튜브를 이용하여 흡인(aspiration)하는 것이다. 하지만 근본적인 원인을 치료하여 이와 같은 상황이 다시 발생하지 않도록 하는 것이 대단히 중요하다. 

 

 

* 기관내 튜브 endotracheal tube 

* 기관지확장제 bronchodilator

* 접촉전염성 contagious

* 천명증 roaring 

* 촉진하다 palpate

* 호흡곤란증 heaves

* 흉막마찰음 pleural friction rub