조건: 혈장 삼투압이 세포 안보다 높아진 상태이다. 고장성 수액이 혈관 안으로 빠르게 들어갔을 때 적혈구에서 예상되는 변화로 옳은 것은?

고장성 환경에서는 물이 상대적으로 낮은 삼투압 쪽에서 높은 쪽으로 이동해 세포 밖으로 빠진다. 따라서 이 문항에서는 물이 세포 밖으로 이동하여 적혈구가 수축한다이 가장 옳다. 물이 세포 안으로 이동하여 적혈구가 팽창한다와 나트륨만 세포 안으로 들어와 부피가 유지된다은 실제 처치나 개념이지만 제시된 단서와 우선순위가 다르다. 세포막 투과성이 사라져 물 이동이 멈춘다와 혈장 단백질이 적혈구 안으로 빠르게 들어간다도 다른 상황에서는 고려될 수 있으나, 이 상황의 핵심 판단으로는 부적절하다.

삼투(osmosis)는 물이 반투과성 막을 경계로 용질 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 이동하는 현상이다. 혈장 삼투압이 세포 안보다 높아진 상태는 혈장의 용질 농도가 상대적으로 더 진하다는 의미이므로, 적혈구 내부의 물은 혈장 쪽으로 빠져나가게 된다. 고장성 수액(hypertonic solution)을 혈관 내로 빠르게 주입하면 혈장 삼투압이 급격히 상승하고, 적혈구는 세포 내 수분을 빼앗겨 쪼그라드는 위축(crenation)이 나타난다.

고장성 환경에서 적혈구의 1차 반응은 능동 수송이 아니라 물의 수동적 삼투 이동이며, 그 결과 세포 부피가 감소한다. 세포막을 통한 물 이동은 막 투과성이 정상적으로 유지되는 한 삼투압 경도에 따라 즉시 일어난다. 나트륨(Na⁺)이나 혈장 단백질 같은 용질이 단시간에 세포막을 자유롭게 통과하지는 않으므로, 부피 변화를 일으키는 주된 기전은 물의 이동이다.

근거 자료는 세포막을 통한 일가 이온(univalent ion)의 단방향 플럭스(unidirectional flux)를 분석한 연구로, 삼투압 자극(osmotic challenge)에 대한 세포 반응에서 나트륨 펌프 정지 이후의 이온 이동과 세포 부피 조절 과정을 다루고 있다. 이 연구의 관점에서 보면, 고장성 자극 직후에는 이온 펌프보다 수동적 물 이동이 먼저 세포 부피를 결정하며, 적혈구는 세포 내부에서 외부로 물이 유출되면서 수축하는 방향으로 반응한다. 핵심! 고장성 수액 투여 시 적혈구 변화는 “세포 안 물이 밖으로 이동 → 세포 수축”이라는 단일 경로로 정리된다.

구분	고장성 수액 투여 시 적혈구 반응
혈장 삼투압	세포 내부보다 높음
물 이동 방향	세포 안 → 세포 밖(혈장)
적혈구 부피	감소(수축, crenation)
주된 기전	삼투압 경도에 따른 수동적 물 이동
이온·단백질 이동	단시간 내 세포막 통과 제한적

혼동 주의! 저장성(hypotonic) 수액에서는 물이 세포 안으로 들어와 적혈구가 팽창하고, 심하면 용혈(hemolysis)이 발생한다. 고장성 수액에서는 반대로 물이 세포 밖으로 나가 수축이 일어나므로, 두 상황의 물 이동 방향을 삼투압 경도와 함께 연결해 기억해야 한다.