인체의 신비(순환계)
1. 피의 순환(몸순환, 허파순환)
아빠:혈관은 심장에서 출발해서 우리 몸 곳곳에 영양분과 산소를 공급하고 또 세포들이 산소와 영양분을 소비하면서 만들어내는 이산화탄소와 노폐물을 수거해 오는 역할을 한단다. 그리고나면 심장에서 폐로 가서 이산화탄소를 내보내고 산소를 받아 와서 다시 우리 몸 곳곳을 순환하게 된단다. 이렇게 신체 곳곳을 돌면서 우리 몸에 산소를 공급하는 피의 순환을 몸순환(Systemic circulation)이라 하고 폐를 통과하면서 이산화탄소와 산소를 교환하는 순환을 허파순환(Pulmonary circulation)이라고 한단다. 즉 몸순환과 폐순환은 연속적으로 반복되어 일어나는 것이지.
몸순환에서는 심장을 떠나는 혈관을 동맥이라 하고 동맥은 혈관 벽이 두껍고 그 속에 신선한 동맥피가 흐르고 심장으로 돌아오는 혈관을 정맥이라 부르며 벽이 얇고 그 속에 오염된 정맥피가 흐른단다. 그런데 허파순환에서는 그 반대가 된단다. 심장에서 허파로 가는 허파동맥에는 오염된 정맥피가 흐르고 허파에서 심장으로 돌아오는 허파정맥에는 허파에서 산소를 받아 신선해진 동맥피가 흐르고 있단다. 몸순환과정에서 소화기를 지나는 혈관들이 영양분을 받아들여 피 속에 영양분이 풍부하게 하여 다른 곳에 공급하게되고 또 생성된 노폐물은 콩팥과 간을 지나는 혈관들을 통해서 콩팥과 간에서 제거된단다.
2. 동맥, 모세혈관, 정맥
아빠: 혈관계통은 혈액을 순환시키기 위한 펌프작용을 하는 심장, 혈액을 심장으로부터 몸 구석구석으로 운반하는 동맥, 벽이 얇은 가는 관으로서 산소와 이산화탄소 그리고 영양분과 노폐물의 교환이 일어나는 모세혈관, 그리고 모세혈관으로부터 혈액을 모아서 심장으로 운반하는 정맥으로 구성되어 있다. 심장과 혈관들은 그 크기는 다르지만 기본적으로 속막, 중간막, 바깥막의 세 층으로 구성되어 있단다. 속막에는 혈관 안쪽을 매끈하게 덮어서 피가 잘 지나가도록 해주는 내피세포가 있고 중간막에는 근육세포가 많아서 두꺼우며 필요에 따라 혈관의 크기를 조절해주지. 바깥막은 혈관 껍질이라고 생각하면 된단다.
혈액이 심장을 떠날 때는 그 압력이 아주 높으므로 동맥은 압력을 견딜 수 있도록 중간막이 잘 발달되어 있어서 벽이 두껍단다. 그러나 심장으로부터 멀어지면서 동맥은 점점 가는 가지로 갈라지게 되고 크기도 작아지고 벽도 얇아진단다. 나뭇가지와 비교해보면 쉽게 이해 할 수 있을거야. 물을 빨아올리는 뿌리가 심장이고 나뭇잎이 몸 곳곳에 있는 세포라고 생각한다면 나무둥치가 심장에서 연결되어 나오는 대동맥인데 위로 올라갈수록 가지가 갈라지고 가늘어져서 마침내는 아주 가는 가지가 되어서 나뭇잎과 연결되는 것과 같지. 모세혈관은 아주 가늘어서 1/1000 mm 정도 된단다. 그리고 한 층의 내피세포로만 둘러싸여 있기 때문에 아주 얇지 그래서 모세혈관에서는 가스교환과 물질교환이 쉽게 일어날 수 있단다.
심장을 떠날 때 높던 혈압은 말초혈관까지 도달하면 압력이 거의 없어진단다. 그 이유는 동맥이 가지를 치면서 가늘어지지는 하지만 그 전체 면적은 훨씬 넓어지기 때문이지. 그러면 압력도 없는 정맥피가 어떻게 심장으로 흘러 들어가는지 궁금하지? 정맥에는 벨브가 있어서 피가 거꾸로 흐르는 것을 방지해주지. 그래서 근육이 움직이면 그 힘에 의해서 심장쪽으로 흘러간단다. 그외에도 심장이 펌프처럼 피를 빨아올릴 수도 있단다.
3. 혈관의 체온조절
민재: 추운데 오래있으면 얼굴에 비해서 손과 귀가 차가워지는 이유를 알고 싶어요.
아빠: 사람은 37C를 유지하는 항온동물이란다. 그래서 뇌 등의 우리 몸 중심부가 이 온도를 유지하지 못하면 사망하게 되지. 그런데 우리 몸은 체온을 유지하기 위해서 항상 노력한단다. 체온이 떨어지면 우선 추위를 느끼게 하여 따뜻한 곳을 찾거나 옷을 입게 하지. 그리고 몸을 떨게도 하는데 그 이유는 근육을 움직여 체온을 높이기 위한 수단이란다. 그러나 이러한 상황이 계속되면 좀더 적극적인 방어태세에 돌입하게 된단다. 피부를 위시한 우리 몸의 구석구석에는 모세혈관이 거미줄처럼 얽혀있단다. 그래서 심장에서 나오는 따뜻한 피가 모세혈관을 돌면서 전신을 데워주고 있지. 마치 보일러실에서 나오는 뜨거운 물이 모든 방을 돌면서 집 전체를 따뜻하게 데워 주는 원리와 같지. 그런데 날씨가 무지무지하게 추워서 우리 집의 보일러 성능으로는 집 전체를 따뜻하게 데울 수 없다면 어떻게 하겠니? 거실이나 다른 방에는 얼지 않을 정도로만 온수 밸브를 열어놓고 침실에만 온수가 많이 가도록해서 생활하겠지? 추운 날씨에 오래 동안 노출 됐을 때 우리 몸의 상황이 이와 같단다. 목숨을 유지하는데 꼭 필요한 머리와 몸통에는 피의 흐름을 유지시키지만 손, 발까락과 귀 등의 말초부위에는 피의 흐름을 감소시킨단다. 이런 상태에서 얼마간은 버틸 수 있겠지만 시간이 오래 지나가면 혈액공급을 제대로 받지 못한 곳의 세포들은 회복할 수 없는 손상을 입게된단다. 이런 상황이 흔히 이야기하는 동상이란다. 그래서 동상에 걸리지 않으려면 피가 잘 흐르도록 손, 발가락을 움직여주고 비벼주어서 따뜻하게 해 주어야한단다.
4. 피의 성분
아빠: 피는 액체성분의 혈장과 세포인 적혈구와 백혈구 그리고 세포의 조각인 혈소판으로 구성이 된단다. 혈장이 약 55%, 적혈구가 약 44% 그리고 백혈구와 혈소판이 1%정도를 차지하지. 혈장은 우리 몸에 필요한 여러 가지 영양분을 가지고있는 약간의 점성이 있는 액체란다.
적혈구는 중간이 옴폭 들어간 도너스 모양의 세포인데 신체의 곳곳에 산소를 운반해주는 역할을 한다. 피기 붉게 보이는 이유가 적혈구에 산소와 잘 결합하는 헤모글로빈이 많이 들어 있기 때문이지. 백혈구는 적혈구보다 약간 큰 세포로 우리 몸을 침범하는 세균이나 이물질 등을 잡아먹는 역할을 한단다. 혈소판은 작고 둥근 모양의 세포조각으로 혈액이 응고되도록 하는 역할을 한단다.
5 혈구세포의 형성과 사멸
아빠: 피는 골수에서 만들어진단다. 뼈의 부서진면을 보면 바깥쪽은 희고 치밀한데 안쪽부분은 붉고 스폰지 모양으로 되어있는 것을 볼 수 있을거야. 이 안쪽부분이 바로 골수인데 여기서 적혈구와 백혈구 일부가 만들어진단다. 골수에서 만들어진 적혈구는 혈관 속을 돌면서 약 120일 정도를 살다가 간, 지라, 골수 등에서 제거된단다. 백혈구는 종류가 다양하여 그 역할과 출생이 다소 차이가나지만 대부분 골수와 림프기관에서 만들어지고 수명이 짧아서 수일을 살고 죽는단다. 혈소판은 골수에서 생산이 되는데 거대핵세포에서 떨어져나온 세포조각이란다. 혈관속에서 10일정도 살다가 지라와 허파에서 제거된단다.
6. 피를 멎게 하는 혈소판
민재: 상처가 났을 때 피가 저절로 멎는 까닭은 무엇이예요?
아빠:혈소판은 평상시 혈관속을 흐를 때는 달라붙지 않는데 손상된 내피세포를 발견하면 그곳에 가서 달라붙는 성질이 있단다. 상처를 입어서 피가 난다는 이야기는 혈관이 파손되었고 그속의 내피세포가 상처를 입었다는 말이되겠지? 그러면 혈소판이 그곳에 달라붙으면서 혈청내의 파이브리노젠이라는 단백질로 파이브린이라는 가는 실을 만들어 지나가는 혈구세포들을 한데 묶어 피떡을 만들어 손상된 혈관을 막음으로써 더 이상의 출혈을 방지한단다.
7. 멍든 혈관
민재: 어제 문에 부딪친 이마에 멍이 들었어요. 멍은 어떻게 드는거예요?
아빠: 세게 부딪히면 피부 밑에 있는 가는 혈관들이 터져서 피가 주위조직으로 흘러나오게 된단다. 그러면 붉은색의 피가 피부색깔과 겹쳐져서 푸르스름하게 보이는 것이란다. 시간이 지나면 사라지게되는데 그것은 포식세포들에 의해 흡수되기 때문이란다.