정상 심장에서 전기 자극이 가장 먼저 시작되는 부위는?

동방결절은 정상 심장의 주 박동조율기로 전기 자극을 먼저 만든다. 방실결절은 자극을 잠시 지연시켜 심실 충만을 돕는다. 히스다발과 푸르킨예섬유는 심실로 자극을 빠르게 전달한다.

정상 심장 전기 자극의 기원

심장은 자동능(automaticity)을 가진 특수한 전기 전도계를 통해 스스로 전기 신호를 만들어내고 이를 심방과 심실로 전달하여 규칙적인 수축을 유지합니다. 정상 심장에서 전기 자극이 가장 먼저 시작되는 부위는 동방결절(sinoatrial node, SAN)입니다.

동방결절은 상대정맥과 우심방의 경계 부위에 위치한 특수한 심장 박동조율기 세포(pacemaker cell)들로 구성된 구조물입니다. 이 부위는 심장 내 다른 전기 전도 조직들보다 자발적 탈분극 속도가 가장 빨라 정상적인 심장 박동을 주도하는 일차 박동조율기(primary pacemaker) 역할을 합니다 ^[1][2]. 동방결절에서 생성된 전기 자극은 심방을 탈분극시키며 방실결절(atrioventricular node, AV node)로 전도되고, 이후 히스다발(Bundle of His), 푸르킨예섬유(Purkinje fiber)를 거쳐 심실근으로 퍼져나갑니다. 이처럼 심장 전기 전도계는 동방결절을 정점으로 하는 위계적(hierarchical) 구조를 가지고 있습니다 ^[4].

동방결절의 박동조율기 세포는 HCN4 채널(hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channel 4)을 풍부하게 발현하고 있습니다. 이 채널은 세포막이 과분극될 때 활성화되어 나트륨과 칼륨 이온의 유입을 허용하는 재미있는 전류(funny current, If)를 생성합니다. 이 If 전류가 자발적인 확장기 탈분극을 유도하여 동방결절 세포의 막전위를 역치(threshold)까지 서서히 상승시킴으로써 주기적인 활동전위를 발생시키는 것입니다 ^[2]. 다른 전도 조직들도 자동능을 가지고 있으나, 동방결절의 자발적 탈분극 속도가 분당 60-100회로 가장 빨라 하위 박동조율기들의 활동을 억제(overdrive suppression)하며 심장 리듬을 주도합니다.

동방결절 주변에는 방실결절 부근 조직과 유사한 표현형을 보이는 방결절 영역(paranodal region)이 존재하여 리듬 안정화에 기여하며, 동방결절 기능 부전 시에는 이 부위가 이차 박동조율기로서 역할을 할 수 있습니다 ^[2]. 이러한 해부학적·기능적 보완 체계는 동방결절이 단독 구조물이 아닌 보호된 박동조율 복합체(protected pacemaker complex)로서 작동함을 의미합니다 ^[4].

보기 1번 방실결절은 동방결절 다음으로 자동능이 높은 부위로, 동방결절 기능이 억제될 경우 분당 40-60회의 접합부 리듬(junctional rhythm)을 생성할 수 있는 이차 박동조율기입니다. 보기 2번 히스다발과 보기 3번 푸르킨예섬유는 전기 전도 속도가 매우 빠른 심실 내 전도로이며, 자동능은 분당 20-40회로 가장 낮습니다. 보기 4번 심실근은 전기 자극을 생성하는 것이 아니라 전도된 자극에 반응하여 수축하는 작동심근(working myocardium)입니다. 따라서 정상 심장에서 전기 자극이 가장 먼저 시작되는 부위는 동방결절이며, 이는 심장 전기 생리학의 가장 기본적인 위계 구조를 이해하는 핵심 개념입니다 ^[1][4].