07. 호흡·소화·비뇨(배설)계통 해부생리 '24 · '25
기관 점막과 좌우 허파 비대칭(왼허파 위엽 혀구역), 폐용적·폐용량 공식(들숨용량 IC)과 산소해리곡선, 소화관 4층 구조(점막)와 샘창자 특징, 콩팥단위 부위별 재흡수(집합관)를 체계적으로 정리한다.
1. 기도(기관·기관지)와 좌우 허파 비대칭(혀구역)·허파꽈리 표면활성제 '24 · '25
호흡기계는 가스교환 없이 공기가 이동하는 전도영역(코안~인두~후두~기관~기관지~종말세기관지, 해부학적 사강 약 150mL)과 실제 가스교환이 일어나는 호흡영역(호흡세기관지~허파꽈리관~허파꽈리)으로 구분한다. 기관(trachea)은 길이 10~12cm의 관으로 16~20개의 말굽(C자) 모양 유리연골이 앞가쪽을 지지하고 뒤쪽은 식도와 맞닿은 민무늬근(기관근) 막성벽으로 이루어져 있으며, 점막의 거짓중층섬모원주상피와 술잔세포가 점액을 분비하고 인두 쪽으로 섬모운동을 일으켜 이물질을 배출한다('25 기출).
좌우 주기관지와 허파는 해부학적으로 비대칭이다. 오른주기관지는 왼주기관지보다 굵고 짧으며 수직에 가까워 이물질 흡인이 훨씬 잘 일어나고, 오른허파는 빗틈새와 수평틈새에 의해 위엽·중간엽·아래엽의 3엽(10구역)으로 나뉜다('24 기출).
반면 왼허파는 심장이 치우쳐 만든 심장패임 때문에 수평틈새와 중간엽이 없고 빗틈새 하나에 의해 위엽과 아래엽의 2엽(8~9구역)으로만 나뉜다. 이때 오른허파 중간엽에 상응하는 구조가 왼허파 위엽 아래쪽에 달린 혀 모양의 혀구역(설구역, lingula: 위혀구역·아래혀구역)이다('24 기출).
| 구분 | 대상 구조 | 해부·조직학적 특징 | 생리 기능 및 임상 연결 |
|---|---|---|---|
| 기도 구조 | 기관(trachea) | C자형 유리연골(뒤쪽 민무늬근), 거짓중층섬모원주상피 + 술잔세포 | 점액 분비 및 인두 쪽 점액섬모청소, 제4~5등뼈(기관갈림) 분지('25 기출) |
| 주기관지 | 오른주기관지 vs 왼주기관지 | 오른쪽: 굵고 짧으며 수직(약 25°) / 왼쪽: 가늘고 길며 수평(약 45°) | 기관내삽관 과진입 및 이물질 흡인은 오른허파에 호발 |
| 오른허파 | 3엽(위·중간·아래엽), 10구역 | 빗틈새(사열) + 수평틈새(수평열) 2개 보유 | 짧고 넓은 형태, 간 때문에 왼허파보다 약간 위에 위치('24 기출) |
| 왼허파 | 2엽(위·아래엽), 8~9구역 | 빗틈새 1개만 보유, 앞모서리 심장패임 형성 | 왼허파 위엽에 혀구역(위·아래혀구역)이 있어 오른 중간엽에 대응('24 기출) |
| 허파꽈리 | 제1형 허파꽈리세포 | 매우 얇은 단층편평상피(표면적의 95% 차지) | 모세혈관 내피·바닥막과 호흡막을 이루어 가스 확산 전담('25 기출) |
| 허파꽈리 | 제2형 허파꽈리세포(중격세포) | 입방형 분비세포, 층판소체 보유 | 인지질 성분의 표면활성제(surfactant) 분비 → 표면장력 감소·허탈 방지 |
- 혀구역(Lingula) 소속 함정 주의: 혀구역은 오른허파 중간엽에 해당하는 부위이지만, 왼허파에는 중간엽이 없으므로 왼허파 위엽에 속한다('24 기출).
- 표면활성제와 신생아 호흡곤란증후군(RDS): 제2형 허파꽈리세포가 분비하는 표면활성제는 작은 허파꽈리의 표면장력을 낮추어 날숨 시 허파꽈리 짜부러짐(무기폐)을 막고 폐순응도(compliance)를 높인다.
- 들숨과 날숨의 압력 변화: 들숨 시 가로막 수축으로 가슴막안압력이 더 음압(-5 → -8cmH2O)이 되고 허파꽈리압력이 대기압보다 낮아져(-1cmH2O) 공기가 유입된다.
혀구역은 오른허파 중간엽에 해당하는 부위이지만, 왼허파에는 중간엽이 없으므로 왼허파 위엽에 속한다.
제2형 허파꽈리세포가 분비하는 표면활성제는 작은 허파꽈리의 표면장력을 낮추어 날숨 시 허파꽈리 짜부러짐(무기폐)을 막고 폐순응도(compliance)를 높인다.
들숨 시 가로막 수축으로 가슴막안압력이 더 음압(-5 → -8cmH2O)이 되고 허파꽈리압력이 대기압보다 낮아져(-1cmH2O) 공기가 유입된다.
마이메르시 제작 · 국시 핵심 기전 도해
핵심 정리 · 기관 = 거짓중층섬모원주상피+술잔세포(점액섬모청소) / 오른허파 = 3엽(빗틈새+수평틈새) / 왼허파 = 2엽(빗틈새만)·위엽에 혀구역 존재 / 제2형 허파꽈리세포 = 표면활성제 분비.
2. 폐용적·폐용량 공식(들숨용량 IC)과 산소해리곡선 이동(보어 효과) '24 · '25
폐활량계로 측정하는 호흡 지표는 더 이상 쪼갤 수 없는 4가지 기본 폐용적(TV·IRV·ERV·RV)과 두 개 이상의 용적을 더한 4가지 폐용량(IC·FRC·VC·TLC)으로 나뉜다('24 기출). 특히 안정 날숨 끝에서 최대로 들이마실 수 있는 공기량인 들숨용량(흡기용량, IC)은 일회호흡용적(TV)과 들숨예비용적(IRV)을 합한 값(IC = TV + IRV)이다('24 기출).
최대 날숨 후에도 허파에 남아 있는 잔기용적(RV, 약 1,200mL)은 일반 폐활량계로 직접 측정할 수 없으므로, 잔기용적이 포함된 기능잔기용량(FRC = ERV + RV)과 총폐용량(TLC = VC + RV) 역시 헬륨희석법이나 체적변동기록법으로만 측정할 수 있다('24 기출).
혈액 내 산소의 98.5%는 적혈구 헤모글로빈(Hb)과 결합해 운반된다. 운동 중인 근육 조직처럼 이산화탄소 분압(PCO2) 증가, 수소이온(H+) 증가(pH 감소·산성화), 체온 상승, 적혈구 내 2,3-DPG 증가가 나타나면 헤모글로빈의 산소 친화도가 낮아져 산소를 조직에 쉽게 떼어주는데, 이를 산소해리곡선의 우측 이동(보어 효과, Bohr effect)이라 한다.
| 구분 | 호흡 지표 및 기전 | 계산 공식 및 정상치(성인 남성) | 생리·임상적 의미 |
|---|---|---|---|
| 폐용적(4종) | 일회호흡용적(TV) / 들숨예비용적(IRV) | 안정 호흡 1회(약 500mL) / 추가 최대 들숨(약 3,000mL) | 유효 폐포환기량 = (TV - 사강 150mL) × 호흡수('24 기출) |
| 폐용적(4종) | 날숨예비용적(ERV) / 잔기용적(RV) | 추가 최대 날숨(약 1,100mL) / 최대 날숨 후 잔류(약 1,200mL) | RV는 일반 폐활량계로 직접 측정 불가('24 기출) |
| 폐용량(4종) | 들숨용량(흡기용량, IC) | IC = TV + IRV (약 3,500mL) | 안정 날숨 수준에서 최대로 들이마실 수 있는 양('24 기출) |
| 폐용량(4종) | 기능잔기용량(FRC) | FRC = ERV + RV (약 2,300mL) | 안정 날숨 후 폐에 남은 양(폐 탄성수축과 흉벽 확장의 평형점)('24 기출) |
| 폐용량(4종) | 폐활량(VC) / 총폐용량(TLC) | VC = IRV + TV + ERV(4,600mL) / TLC = VC + RV(5,800mL) | 폐쇄성 질환(COPD)은 RV·FRC 증가 및 FEV1/FVC 감소 |
| 가스 운반 | 산소해리곡선 우측 이동(보어 효과) | PCO2↑, H+↑(pH↓), 체온↑, 2,3-DPG↑ | Hb-O2 친화도 감소 → 활동 조직으로 산소 유리(공급) 촉진 |
| 가스 운반 | 이산화탄소 운반 형태(3종) | 중탄산이온(HCO3-, 70% 최다) > 카바미노화합물(23%) > 용해(7%) | 적혈구 내 탄산무수화효소가 CO2 + H2O ⇄ H2CO3 변환(염소 이동) |
- 폐용량 4대 공식 완벽 암기: IC = TV + IRV, FRC = ERV + RV, VC = IRV + TV + ERV(= IC + ERV), TLC = VC + RV(= IC + FRC)이다('24 기출).
- 호흡조절 화학수용기: 숨뇌의 중추화학수용기는 뇌척수액의 PCO2 상승(수소이온 농도 증가)에 가장 민감하게 반응하여 환기를 촉진하고, 목동맥소체·대동맥소체의 말초화학수용기는 동맥혈 PO2의 심한 저하(60mmHg 미만)를 감지한다.
- 일산화탄소(CO) 중독 기전: 일산화탄소는 헤모글로빈 친화도가 산소의 약 200~250배에 달하고 산소해리곡선을 좌측으로 이동시켜 조직 저산소증을 일으킨다.
오른·왼허파 엽 구조(3엽 vs 2엽)·가로막과 허파꽈리 모세혈관망 3D 해부
오른허파는 수평틈새와 비스듬틈새에 의해 위엽·중간엽·아래엽(3엽, 10구역)으로 나뉘고, 왼허파는 심장패임이 있어 비스듬틈새 하나에 의해 위엽·아래엽(2엽)으로 나뉜다.
오른쪽 주기관지는 왼쪽보다 굵고 짧으며 수직에 가까워 이물질 흡인이 호발하며, 허파꽈리(폐포)의 제I형 폐포세포(단층편평상피)에서 가스교환이 일어나고 제II형 폐포세포에서 표면활성제(계면활성제)가 분비된다.('24·'25 기출)
마이메르시 제작 · 3D 아틀라스 및 임상 실사 가이드
핵심 정리 · 들숨용량(IC) = 일회호흡용적(TV) + 들숨예비용적(IRV) / 기능잔기용량(FRC) = ERV + RV / 산소해리곡선 우측 이동 = CO2·수소이온·체온·2,3-DPG 증가.
3. 소화관 4층 벽 구조(점막)와 작은창자 3부(샘창자)·간·이자 소화효소 '24 · '25
식도에서 큰창자에 이르는 소화관 벽은 안쪽(내강)에서 바깥쪽으로 점막(mucosa) → 점막밑조직(submucosa) → 근육층(muscularis) → 장막(serosa, 또는 바깥막)의 4층 구조를 이룬다. 이 중 가장 안쪽 층인 점막은 상피·고유판·점막근육판으로 구성되어 소화액과 점액을 분비하고 영양소를 흡수하며, 위에서 주름(위주름, rugae)을 형성한다('25 기출).
작은창자(소장, 길이 약 6~7m)는 몸쪽에서 먼쪽으로 샘창자(십이지장) → 빈창자(공장) → 돌창자(회장)의 3부로 나뉜다. 특히 샘창자(duodenum, 약 25cm, C자 모양)는 위의 날문조임근(유문괄약근) 바로 다음에서 시작하여 대부분이 배막뒤(후복막) 공간의 뒤배벽에 고정되어 있으며, 내림부분의 큰샘창자유두(바터 팽대, 오디조임근)로 온쓸개관(총담관)과 이자관이 함께 열려 쓸개즙과 이자액이 유입되는 핵심 부위이다('24 기출).
영양소 화학적 소화에서 이자액은 3대 영양소 분해효소(아밀라아제·트립신·리파아제)를 모두 포함한 알칼리성(중탄산염 풍부) 액체이며, 간에서 생성되어 쓸개에 농축·저장되는 쓸개즙(담즙)은 소화효소는 없으나 쓸개즙염이 지방을 유화(유탁화)하여 리파아제 작용을 돕는다.
| 구분 | 대상 구조 및 부위 | 해부·생리적 특징 | 분비 물질 및 시험 핵심 포인트 |
|---|---|---|---|
| 소화관 4층 | 1층: 점막(mucosa, 가장 안쪽) | 점막상피 + 고유판 + 점막근육판, 위주름·돌림주름·융모 형성 | 점액·소화효소 분비 및 영양소·수분 흡수 전담('25 기출) |
| 소화관 4층 | 2층: 점막밑조직 / 3층: 근육층 | 점막밑신경얼기(마이스너) / 속돌림근+바깥세로근(아우어바흐 신경얼기) | 위 근육층만 예외적으로 3층(속빗근·중간돌림근·바깥세로근)('25 기출) |
| 소화관 4층 | 4층: 장막(내장쪽배막) / 그물막 | 단층편평상피(중피) 피복 / 복막이 두 겹으로 늘어진 주름 | 장막=가장 바깥 보호층, 식도는 장막 대신 바깥막(섬유막)('25 기출) |
| 작은창자 1부 | 샘창자(십이지장, 약 25cm) | 날문조임근 직후 시작, 배막뒤(뒤배벽) 고정, 이자머리 감쌈 | 온쓸개관·이자관 유입(큰샘창자유두), 점막밑 브루너샘(염기성 점액)('24 기출) |
| 작은창자 2·3부 | 빈창자(공장, 2/5) / 돌창자(회장, 3/5) | 배막안 장기(부채살 창자간막 부착), 돌창자 끝에 돌막창자판막 | 빈창자: 돌림주름·융모 최고 발달 / 돌창자: 파이어판(무리의림프소절)·비타민 B12 흡수 |
| 위샘 세포 | 으뜸세포(주세포) / 벽세포(부세포) | 위바닥샘·위몸통샘 분포 | 으뜸세포: 펩시노겐 / 벽세포: 염산(HCl) + 내인자(비타민 B12 흡수 필수) |
| 간·이자 외분비 | 쓸개즙(간 생성) / 이자액(이자방세포) | 온쓸개관 + 이자관 → 샘창자 유입(콜레시스토키닌·세크레틴 조절) | 쓸개즙: 효소 없음·지방 유화 / 이자액: 아밀라아제·트립신·리파아제 |
- 소화관 벽 4층과 점막 판별: '가장 안쪽 층 + 위주름 형성 + 소화액·점액 분비 및 흡수'라는 조건이 주어지면 점막(mucosa)으로 확정한다('25 기출).
- 샘창자(십이지장)의 3대 지문: ① 위의 날문조임근 바로 다음에 이어짐, ② 대부분이 배막뒤(후복막) 장기로 뒤배벽에 고정됨, ③ 온쓸개관과 이자관이 큰샘창자유두로 열림('24 기출).
- 큰창자(대장)의 고유 구조 3가지: 작은창자에는 없고 큰창자(막창자·잘록창자)에만 있는 외형 특징은 결장띠(세로근 3줄)·결장팽대·복막주머니(복막수)이며, 점막에 융모가 없고 술잔세포가 풍부하다.
핵심 정리 · 소화관 가장 안쪽 층 = 점막(위주름 형성·분비와 흡수) / 샘창자 = 날문조임근 직후·뒤배벽 고정·온쓸개관과 이자관 개구 / 벽세포 = 염산 + 내인자 분비.
4. 콩팥단위(네프론) 부위별 재흡수·분비(집합관)와 레닌-안지오텐신계(RAAS) '24 · '25
콩팥의 구조적·기능적 단위인 콩팥단위(네프론, 한쪽 약 100만 개)는 여과가 일어나는 콩팥소체(토리 + 토리주머니)와 재흡수·분비가 일어나는 콩팥세관(토리쪽곱슬세관 → 콩팥세관고리(헨레고리) → 먼쪽곱슬세관)으로 구성되며, 여러 네프론의 먼쪽곱슬세관이 합류하여 집합관(collecting duct)으로 이어진다('24 기출).
토리에서 여과된 원뇨(하루 약 180L, GFR 125mL/min) 중 포도당과 아미노산의 100% 및 수분·Na+의 65~70%는 토리쪽곱슬세관(근위세뇨관)에서 재흡수된다. 이어 헨레고리의 역류증폭기전으로 속질의 삼투질농도 기울기가 형성되고, 콩팥세관의 가장 마지막 경로인 집합관에서 뇌하수체 뒤엽의 항이뇨호르몬(ADH) 작용으로 수분이 재흡수되어 소변의 최종 삼투질농도가 결정된 뒤 콩팥유두를 통해 작은콩팥잔으로 배출된다('24 기출).
혈압이나 신장 혈류량이 감소하면 토리곁장치에서 레닌(renin)이 분비되어 안지오텐신 II(강력한 혈관수축)를 활성화하고, 이것이 부신겉질 토리층에서 알도스테론 분비를 자극하여 먼쪽곱슬세관과 집합관에서 Na+과 수분 재흡수 및 K+ 배설을 촉진해 혈압을 높인다.
| 콩팥 경로 | 세부 부위 | 주요 생리 작용(여과·재흡수·분비) | 조절 호르몬 및 임상 연결 |
|---|---|---|---|
| 콩팥소체 | 토리(사구체) → 토리주머니(보먼주머니) | 혈압차에 의한 초여과(GFR 분당 약 125mL) | 혈구와 혈장 단백질(알부민)은 정상적으로 여과되지 않음 |
| 콩팥세관 1 | 토리쪽곱슬세관(근위세뇨관) | 포도당·아미노산 100% 재흡수, 물·Na+·중탄산이온 65~70% 재흡수 | 가장 많은 양을 재흡수하는 부위(등장성 재흡수)('24 기출) |
| 콩팥세관 2 | 콩팥세관고리(헨레고리) 내림·오름다리 | 내림다리: 물만 재흡수 / 굵은 오름다리: NaCl 능동 재흡수(물 불투과) | 역류증폭기전으로 콩팥속질의 고삼투압 기울기 형성 |
| 콩팥세관 3 | 먼쪽곱슬세관(원위세뇨관) | 선택적 Na+·Ca2+ 재흡수 및 K+·H+ 분비 | 알도스테론(Na+ 재흡수·K+ 분비), 파라토르몬(PTH)(Ca2+ 재흡수) |
| 최종 경로 | 집합관(collecting duct) | 항이뇨호르몬(ADH)에 의한 수분 재흡수 → 소변 최종 농축·삼투질농도 결정 | 아쿠아포린-2 물통로 발현, 콩팥유두를 거쳐 작은콩팥잔으로 배출('24 기출) |
| 소변 배출로 | 작은콩팥잔 → 큰콩팥잔 → 콩팥깔때기 → 요관 → 방광 → 요도 | 이행상피 피복, 연동운동으로 방광에 저장 후 배뇨반사 | 속요도조임근(민무늬근, 자율신경) / 바깥요도조임근(골격근, 음부신경) |
- 토리쪽곱슬세관 vs 집합관 구분: 여과액의 가장 많은 양(65~70%)과 포도당 100%를 재흡수하는 곳은 토리쪽곱슬세관이고, 세관의 마지막 경로로서 ADH 작용 하에 최종 삼투질농도를 결정하고 콩팥유두로 배출하는 곳은 집합관이다('24 기출).
- 토리(사구체)의 특별한 혈관 배열: 모세혈관이 정맥으로 이어지지 않고 들세동맥(수입세동맥) → 토리 모세혈관 → 날세동맥(수출세동맥)의 동맥-동맥 연결을 이루어 높은 여과압(모세혈관 정수압 약 55~60mmHg)을 유지한다.
- 콩팥 내분비 기능 2가지: 저산소 자극 시 적혈구 생성을 촉진하는 에리트로포이에틴(EPO)을 분비하고, 비타민 D를 활성형인 칼시트리올(1,25-(OH)2D3)로 전환하여 장의 칼슘 흡수를 돕는다.
핵심 정리 · 토리쪽곱슬세관 = 포도당·아미노산 100% 및 수분 최대량(65~70%) 재흡수 / 집합관 = 마지막 경로·ADH 수분 재흡수로 최종 소변 농축 후 콩팥유두 배출 / 알도스테론 = Na+ 재흡수·K+ 배설.
5. 체액 산-염기 평형(호흡성·대사성 산증/알칼리증)과 배뇨반사 조절 '24 · '25
동맥혈의 수소이온 농도(pH)는 정상적으로 7.35~7.45(약알칼리성)의 좁은 범위로 유지되며, 이를 위해 1차 화학적 완충계(중탄산염 완충계), 2차 허파의 호흡 조절(CO2 배출, 수분 내 작동), 3차 콩팥의 신장 조절(H+ 분비 및 HCO3- 재흡수·생성, 수시간~수일 소요되나 가장 강력)이 단계적으로 작동한다.
저환기(COPD·호흡근 마비)로 PCO2가 45mmHg 이상 축적되면 호흡성 산증이, 과환기(불안·고산지대)로 PCO2가 35mmHg 미만으로 떨어지면 호흡성 알칼리증이 발생한다. 반면 당뇨병 케톤산증·젖산산증·콩팥부전·심한 설사로 HCO3-가 감소하면 대사성 산증이, 심한 구토(위산 소실)로 HCO3-가 증가하면 대사성 알칼리증이 발생한다.
콩팥에서 만들어진 소변은 요관을 거쳐 방광에 저장된다. 방광 벽의 배뇨근(민무늬근)과 속요도조임근(민무늬근)은 자율신경이, 바깥요도조임근(골격근)은 체성신경인 음부신경(S2~S4)이 지배한다.
| 구분 | 산-염기 장애 및 배뇨 단계 | 일차 원인 및 수치 변화 | 보상 기전 및 신경 조절 |
|---|---|---|---|
| 산-염기 장애 | 호흡성 산증 (pH < 7.35) | 폐포 저환기(COPD·진정제) → PaCO2 증가(> 45mmHg) | 콩팥 보상: H+ 배설 증가 및 HCO3- 재흡수 증가 |
| 산-염기 장애 | 호흡성 알칼리증 (pH > 7.45) | 과환기(불안·기계환기 과다) → PaCO2 감소(< 35mmHg) | 콩팥 보상: HCO3- 배설 증가 |
| 산-염기 장애 | 대사성 산증 (pH < 7.35) | 젖산·케톤산 축적, 신부전, 심한 설사 → HCO3- 감소(< 22mEq/L) | 호흡 보상: 과환기(쿠스마울 호흡)로 CO2 배출 촉진 |
| 산-염기 장애 | 대사성 알칼리증 (pH > 7.45) | 심한 구토·위액 흡인(염산 소실), 이뇨제 → HCO3- 증가(> 26mEq/L) | 호흡 보상: 저환기로 CO2 보유 |
| 방광 저장기 | 소변 저장(요저장 반사) | 교감신경(집하복신경, T11~L2) + 체성 음부신경(S2~S4) 활성 | 배뇨근 이완 + 속요도조임근·바깥요도조임근 수축 |
| 방광 배출기 | 소변 배출(배뇨 반사) | 부교감신경(골반내장신경, S2~S4) 활성 + 교감·음부신경 억제 | 배뇨근 수축 + 속요도조임근·바깥요도조임근 이완 |
- 구토 vs 설사의 산-염기 대조: 위산(HCl)을 잃는 심한 구토는 대사성 알칼리증을 유발하고, 장액의 중탄산염(HCO3-)을 잃는 심한 설사는 대사성 산증을 유발한다.
- 배뇨중추와 신경인성 방광: 천수 배뇨중추(S2~S4) 위쪽의 척수손상에서는 반사적 배뇨가 과항진되는 강직성(반사성) 신경인성 방광이, S2~S4 천수 또는 말총 손상에서는 배뇨근이 수축하지 못하는 이완성(무수축성) 신경인성 방광이 나타난다.
- 간문맥(Portal vein) 순환의 특징: 위·작은창자·큰창자·지라·이자에서 나온 정맥혈은 곧바로 아래대정맥으로 가지 않고 간문맥을 통해 간으로 먼저 들어가 영양소 대사와 해독을 거친 뒤 간정맥을 통해 아래대정맥으로 유입된다.
핵심 정리 · 호흡성 산증 = 저환기(PaCO2 상승) / 대사성 산증 = 설사·신부전(HCO3- 감소) / 대사성 알칼리증 = 구토 / 배뇨 촉진 = 부교감신경(S2~S4, 배뇨근 수축 + 속요도조임근 이완).