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산소가 끊기면 미토콘드리아의 에너지 생산이 멈춰 ATP가 고갈되고, 무산소 대사로 젖산이 쌓여 pH가 떨어진다. ATP가 부족하면 나트륨-칼륨 펌프가 멈춰 나트륨과 물이 밀려들어 세포부종이 생긴다.
ATP가 떨어지고 막이 새면 세포질로 칼슘이 쏟아져 단백질·인지질·핵산 분해효소를 무분별하게 켠다. 활성산소는 전자를 빼앗아 막 지질을 산화시키고 단백질·DNA를 손상시킨다.
막혔던 혈류를 다시 열면 오히려 손상이 커질 수 있다. 산소가 갑자기 재공급되면 손상된 세포에서 유리기가 폭발적으로 생성되고, 축적된 칼슘과 유입된 염증세포가 조직을 추가로 공격하기 때문이다.
세포부종은 가장 이른 가역적 변화로 원인이 사라지면 회복되고, 지방변성도 대사는 망가졌지만 세포는 살아 있다(알코올성 지방간). 미토콘드리아가 회복 불능이 되거나 막이 파괴돼 자가분해가 시작되면 비가역이다.
괴사는 저산소·독소·외상으로 세포가 부풀다 막이 터져 내용물이 쏟아지는 사고사이며 주변에 염증을 일으킨다. 세포자멸사는 예정된 세포 자살로, 쪼그라들어 조각으로 나뉘고 대식세포에 먹혀 염증을 남기지 않는다.
응고괴사는 조직 윤곽이 유지되며 단단해지고 허혈성 경색(심근·신장)에서 나타난다. 액화괴사는 녹아 고름이 되며 뇌경색·농양이 대표다. 건락괴사는 결핵, 지방괴사는 급성 췌장염에서 나타나고, 섬유소양괴사는 면역 매개 혈관염·악성 고혈압에서 혈관벽에 섬유소가 침착되는 형태다.
| 구분 | 괴사 | 세포자멸사 |
|---|---|---|
| 성격 | 손상에 의한 사고사 | 예정된 계획사 |
| 세포 크기 | 부풀어 커짐 | 쪼그라듦 |
| 세포막 | 파괴, 내용물 유출 | 유지, 조각으로 분리 |
| 염증 | 있음 | 없음 |
| ATP | 불필요(고갈 상태) | 필요(능동적 과정) |
| 예 | 심근경색, 괴저 | 배아 발생, 낡은 세포 제거 |
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염증은 몸이 스스로를 지키려 켜는 방어 경보다. 경보가 울리면 혈관이 열리고 백혈구가 몰려오는데, 그 과정이 그대로 빨갛고 뜨겁고 붓고 아픈 다섯 징후로 드러난다. 원인이 제거되면 재생으로 낫고, 자극이 계속되면 섬유화로 흉터가 남는다.
손상 직후 히스타민 등에 의해 세동맥이 넓어져 혈류가 늘고 발적·열감이 생긴다. 이어 내피세포가 수축해 틈이 벌어지는 투과성 증가로 단백질이 풍부한 혈장이 조직으로 빠져나간다.
혈관 밖으로 나온 액체가 삼출액이고 조직에 고이면 부종이 된다. 삼출은 해로운 물질을 희석하고 항체·보체·섬유소를 실어 나른다. 장액성(화상 물집), 섬유소성(심낭염), 화농성(농양), 출혈성으로 나뉜다.
혈류가 느려지며 백혈구가 혈관벽으로 밀리고(변연화), 내피에 붙고(부착), 틈으로 빠져나가(유주), 화학 신호를 따라 이동해(화학주성) 세균을 삼켜 파괴한다(식균작용). 잔해가 쌓인 것이 고름이다.
| 징후 | 라틴어 | 발생 기전 |
|---|---|---|
| 발적 | rubor | 혈관 확장으로 혈류가 늘어 붉어짐 |
| 발열(열감) | calor | 혈류 증가로 국소 온도 상승 |
| 종창 | tumor | 투과성 증가로 삼출액이 고여 부종 |
| 동통 | dolor | 브래디키닌·프로스타글란딘 자극 + 부종 압박 |
| 기능 상실 | functio laesa | 통증·부종으로 부위를 쓰지 못함 |
히스타민은 비만세포에 저장돼 있다 손상 즉시 방출되는 가장 빠른 초기 매개물질로, 혈관을 확장하고 투과성을 높여 발적·부종을 만들며 알레르기의 주역이다. 브래디키닌은 신경 말단을 자극해 통증을 유발한다.
세포막 인지질에서 나온 아라키돈산은 두 갈래로 대사된다. COX 경로의 프로스타글란딘은 혈관 확장·통증 증폭·발열을 일으키고, 리폭시게나제 경로의 류코트리엔은 기관지를 수축시켜 천식과 관련된다.
대식세포가 분비하는 TNF-α와 IL-1은 백혈구를 모으고 시상하부에 작용해 발열을 일으키며, IL-6는 간에서 CRP 생성을 유도한다. 보체는 옵소닌화(C3b)·화학주성(C5a)·막공격복합체로 방어한다.
호중구는 급성 염증의 주력으로 가장 먼저 대량 도착해 식균하고 수명이 짧아 빠르게 사라진다. 대식세포는 만성 염증의 지휘관으로 식균·사이토카인 분비·회복 유도를 맡고, 림프구는 자가면역에서 중심이다.
육아종은 대식세포로 제거되지 않는 완강한 자극(결핵균, 이물질)을 격리·포위하려 만드는 만성 염증 병변이다. 유상피세포와 거대세포가 림프구에 둘러싸여 결절을 이루며, 결핵의 건락괴사가 대표다.
만성 염증에서는 손상과 회복이 동시에 일어난다. 대식세포의 효소·활성산소가 조직을 부수는 한편 섬유아세포가 콜라겐을 침착시켜, 정상 조직이 반흔으로 대체되면 장기 기능이 떨어진다(간경변, 폐섬유화).
| 구분 | 급성 염증 | 만성 염증 |
|---|---|---|
| 발생 시간 | 즉시~수일 | 수 주~수 개월 이상 |
| 주역 세포 | 호중구 | 대식세포·림프구·형질세포 |
| 혈관 반응 | 뚜렷함(발적·부종·삼출) | 약함 |
| 조직 변화 | 대개 정상 회복 | 조직 파괴 + 섬유화·반흔 |
| 대표 예 | 급성 편도염, 급성 충수염 | 결핵, 류마티스 관절염, 만성 위염 |
재생은 같은 종류의 세포로 대체해 기능까지 회복하는 것이고, 섬유화는 콜라겐 반흔으로 빈자리만 메우는 것이다. 불안정세포(표피·점막)는 재생이 우수하고, 안정세포(간·세뇨관)는 자극을 받으면 재생하며, 영구세포(심근·중추신경)는 사실상 재생되지 않아 반흔으로 대체된다.
손상 직후 응고로 지혈되고 염증세포가 잔해를 청소한다. 이어 모세혈관이 자라 들어오고(혈관신생) 붉은 육아조직이 생긴다. 콜라겐이 침착돼 강도가 오른 뒤 창백한 반흔으로 성숙하며 수 개월이 걸린다.
감염이 가장 흔하고 중요한 방해 요인이다. 혈류·산소 부족(말초혈관질환·빈혈·흡연), 단백질·비타민 C·아연 결핍, 고혈당, 고령, 스테로이드, 압력이 치유를 늦춘다. 합병증은 켈로이드·유착·창상 파열·구축이다.
| 구분 | 1차 유합 | 2차 유합 |
|---|---|---|
| 상처 상태 | 조직 소실 적고 가장자리가 맞음 | 조직 소실 크고 벌어져 있음 |
| 예시 | 봉합한 수술 절개, 깨끗한 자상 | 욕창, 개방 창상, 큰 화상, 농양 배액 부위 |
| 육아조직 | 소량 | 다량(바닥부터 채워 올라옴) |
| 치유 속도·반흔 | 빠르고 반흔 작음 | 느리고 반흔 크며 감염 위험↑ |
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감염은 침입자(병원체)와 집주인(숙주)의 힘겨루기다. 병원체가 몸에 닿았다고 반드시 병이 되지는 않으며, 침입하는 힘과 막아 내는 힘 중 어느 쪽이 센가로 결과가 갈린다. 그 싸움에 대한 숙주 반응이 조절을 잃고 장기 기능까지 무너뜨린 상태가 패혈증이고, 여기에 순환 붕괴가 더해진 것이 패혈성 쇼크다.
병원체는 피부·점막 상처, 호흡기, 소화기, 비뇨생식기 같은 침입 문으로 들어오고, 숙주는 1차 방어벽(피부·점막·정상 세균총·위산)과 면역계로 맞선다. 노인·당뇨 환자, 도관 보유자가 고위험군이다.
병원성은 병을 일으키느냐 마느냐, 독력은 얼마나 심하게 일으키느냐다. 독력은 부착 능력·협막·효소·독소가 결정한다. 집락화는 증상이 없고, 감염은 증식하며 조직을 손상시킨다.
국소감염은 침입 부위에 발적·종창·열감·통증이 나타나고, 전신감염은 병원체나 그 독소가 혈류를 타고 퍼져 발열·오한·전신 쇠약을 부른다. 혈액에서 균이 나오면 균혈증, 감염에 대한 조절되지 않는 숙주 반응이 장기기능장애를 부르면 패혈증이다. 균혈증 없이도 패혈증이 될 수 있고, 균혈증이라고 모두 패혈증인 것은 아니다.
세균은 그람양성·음성 구분이 항생제 선택의 기본이다. 외독소는 살아 있는 균이 분비하는 단백질 독소로 그람양성균과 그람음성균이 모두 만든다(파상풍·콜레라). 내독소는 그람음성균 세포벽의 LPS로, 균이 죽을 때 방출돼 발열·저혈압·패혈성 쇼크를 부른다.
바이러스는 숙주세포 안에서만 복제해 항생제가 듣지 않고 예방접종이 중요하다. 진균은 면역 저하나 항생제 장기 사용으로 정상 세균총이 무너질 때 과증식한다. 기생충은 원충과 연충으로 나뉜다.
정상 면역에서는 병을 못 일으키는 약한 병원체가 방어가 무너진 틈을 타 병을 일으킨다. HIV 감염자, 면역억제제 사용자, 당뇨 환자에서 흔하다(칸디다).
| 종류 | 특징 | 증식 방식 | 치료 약물 | 예시 |
|---|---|---|---|---|
| 세균 | 스스로 사는 단세포 미생물 | 스스로 분열 | 항생제 | 포도알균, 대장균, 결핵균 |
| 바이러스 | 세포가 아닌 유전물질 덩어리 | 숙주세포에 침투해 복제 | 항바이러스제(제한적) | 인플루엔자, 간염, HIV |
| 진균 | 곰팡이·효모 | 포자·출아 | 항진균제 | 칸디다, 아스페르길루스 |
| 기생충 | 숙주에 붙어 사는 생물 | 충체·충란 | 구충제·항원충제 | 말라리아 원충, 회충 |
발열은 병원체가 몸을 데우는 것이 아니라 몸이 스스로 체온의 목표값(설정점)을 높인 방어 반응이다. 온도조절기를 37℃에서 39℃로 올린 것과 같아, 새 목표에 닿을 때까지 오한으로 떨며 열을 만든다.
외인성 발열물질(내독소 등)은 체온중추를 직접 자극하지 않고 대식세포를 자극해 내인성 발열물질(IL-1, TNF, IL-6)을 만들게 한다. 이들이 시상하부에서 PGE₂를 만들고 PGE₂가 설정점을 올린다.
상승기에는 실제 체온이 목표보다 낮아 춥고 떨린다(오한). 목표에 도달한 극기에는 열이 나며 덥고, 설정점이 내려가는 하강기에는 땀을 흘리며 열을 발산한다.
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