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혈장

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목차

1. 개요

혈장은 혈액의 액체 성분으로, 1628년 윌리엄 하비에 의해 처음 기술되었다. 혈장은 약 91%의 물, 7%의 단백질, 소량의 지질, 당류, 무기염류 등으로 구성되며, 알부민, 피브리노겐, 면역글로불린 등의 단백질을 포함한다. 혈장은 혈액 세포, 영양소, 호르몬, 노폐물 등을 운반하며, 체내 항상성 유지, 혈액 응고, 면역 기능에 기여한다. 혈장과 혈청은 혈액 검사에 사용되며, 혈장은 혈청보다 준비 시간이 빠르고 더 많은 양을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 혈장 기증은 헌혈의 한 방식으로, 수혈 시 ABO식 혈액형에 따른 적합성을 고려해야 한다.

2. 역사

혈장은 1628년 윌리엄 하비가 "심장의 운동에 관하여(De Motu Cordis)"에서 처음 기술하였으며, 1770년경 윌리엄 헨슨이 피브리노겐을 발견하면서 혈장 연구가 더욱 용이해졌다.[27] 1918년 3월, 고든 R. 워드는 영국 의학 저널에 수혈 대체제로서 혈장 사용을 제안했다.[29] 제2차 세계 대전 중에는 분말 형태의 "건조 혈장"이 개발되어 영국군과 미군에서 사용되었다.[29] 건조 혈장 포장은 400cc 병 두 개로 구성되었는데, 하나는 건조 혈장을 재구성하기 위한 증류수를 포함하고 있었다. 약 3분 안에 혈장을 사용할 수 있었고, 약 4시간 동안 신선하게 유지되었다.[33] 이러한 혈장 키트는 전장에서 많은 생명을 구하는 데 기여했다.[46][47]

1940년, 호세 안토니오 그리폴스 루카스 박사는 혈장분리술을 개발하고,[31] 1945년 세계 최초의 혈장 기증 센터를 개설했다.[30] 1940년대 초, 찰스 드류의 주도로 미국에서 "영국을 위한 피(Blood for Britain)" 프로그램이 진행되어 혈장 수집 및 건조 혈장 제조 기술이 발전했다.[32] 드류는 인종에 따른 혈액/혈장 분리 지시에 반대하며, 인종 간 혈액 차이가 없다고 주장했다.[35]

대한민국에서는 1960년대까지 대한적십자사가 제조한 혈장에 방부제로 티메로살이 사용되었다.[48] 그러나 1970년 유기 수은 중독 사망 사고 이후 사용이 중단되었다.[48]

영국은 변종 크로이츠펠트-야코브병(vCJD) 확산 우려로 1999년 말까지 영국 내 헌혈 혈장 사용을 중단하고 미국에서 수입한 혈장으로 만든 혈액 제제를 사용했다.[38] 2009년 이후 미국으로부터의 혈장 수입을 중단하고, 현재는 영국 혈액 서비스에서 혈장 혈액 성분을 제조한다.[41][42]

3. 구성 성분

혈장은 약 91%의 물, 7%의 단백질, 그리고 소량의 지질, 당류(포도당), 무기염류 등으로 구성된다. 주요 단백질로는 알부민, 피브리노겐, 면역글로불린 등이 있다.

혈장 속 무기염류는 대부분 이온 상태로 녹아 있으며, Na+, Cl-, HCO3-, Ca2+, K+, Mg2+ 외에 인과 황이 여러 화합물 형태로 존재한다. 이러한 이온들은 신체 내 생명 현상에 필수적인 화학 반응에 관여하며, 신장에 의해 농도가 엄격하게 관리된다.

참고로, 혈장 등에서의 무기염류 농도는 아래 표와 같다.[49]

이온혈장 등 세포외액 농도
세포내액 농도
나트륨(Na+)14512
칼륨(K+)4140
마그네슘(Mg2+)1.50.8
칼슘(Ca2+)1.8<0.0002
염소(Cl-)1164
인산(HPO4 2-)135


3. 1. 주요 단백질

3. 1. 1. 알부민 (Albumin)

혈청 알부민(Serum albumin)은 가장 흔한 혈장 단백질이며, 혈액의 삼투압을 유지하는 역할을 한다.[13] 알부민이 없다면 혈액의 점도는 물에 가까워질 것이다. 혈액의 점도 증가는 모세혈관 외부에서 혈류로 체액이 유입되는 것을 방지한다. 간에서 알부민이 생성되며, 간세포 결핍이 없는 경우에 한한다.[13]

3. 1. 2. 글로불린 (Globulin)

혈장에서 두 번째로 흔한 단백질 종류는 글로불린(Globulins)이다. 중요한 글로불린에는 면역계에 중요한 역할을 하고 호르몬과 다른 화합물을 신체에 운반하는 면역글로불린(Immunoglobulins)이 포함된다. 글로불린에는 세 가지 주요 유형이 있다. 알파-1 글로불린과 알파-2 글로불린은 간에서 생성되며 무기질 수송과 혈액 응고 억제에 중요한 역할을 한다.[14] 혈장에서 발견되는 베타 글로불린의 예로는 저밀도 지단백질(LDL, Low-density lipoproteins)이 있는데, 이는 스테로이드와 막 합성을 위해 세포에 지방을 운반하는 역할을 한다.[15] 감마 글로불린(Gamma globulin)은 면역글로불린(Immunoglobulins)으로 더 잘 알려져 있으며, 혈장 B 세포에 의해 생성되고 침입하는 병원균 및 기타 면역 질환에 대한 인체 방어 시스템을 제공한다.[16]

3. 1. 3. 피브리노겐 (Fibrinogen)

피브리노겐 단백질은 혈액에 남아 있는 단백질의 대부분을 차지한다. 피브리노겐은 혈액 응고를 담당하여 출혈을 방지하는 역할을 한다.[17]

3. 2. 기타 성분

혈장에는 포도당, 지질, 무기염류(나트륨, 칼륨, 칼슘, 염소 이온 등), 호르몬, 노폐물 등이 포함되어 있다. 무기염류는 신체 내 생명 현상에 필수적인 화학 반응에 관여하며, 신장에 의해 농도가 엄격하게 관리된다. 혈당(포도당)은 혈장 100mL 당 약 80mg이 정상치이며, 식사 후에는 일시적으로 상승할 수 있다.

이온일반적인 농도 (mmol.l−1)
나트륨135-145
칼륨3.7-5.1
염화 이온95-105
칼슘2.1-3.7


4. 역할

혈장은 혈액 세포, 영양소, 지질, 호르몬, 노폐물 등을 운반하며, 체내 항상성 유지(완충 작용)에 기여한다. 또한 혈액 응고에 관여하여 출혈을 방지하고, 항원항체반응을 통한 면역 기능을 수행한다. 급격한 체온 변화를 억제하는 데 도움을 준다.

혈장은 혈관 밖으로 스며나와 조직액이 되어 세포에 영양분을 공급한다. 이 조직액의 일부는 모세혈관을 통해 혈관으로 돌아가거나 모세림프관으로 들어가 림프액이 된다.

5. 혈장량

혈장량은 전체 체액량에서 세포내액량과 간질액량을 뺀 값으로 구할 수 있다. 에반스블루 색소를 이용한 색소 농도 측정이나, 방사성 요오드 표지 혈청 알부민을 이용한 방사능 측정을 통해 혈장량을 측정할 수 있다.[11] 순환기 쇼크에서 혈압이 떨어지면 스타링 힘이 액체를 간질로 이동시켜 제3의 공간을 유발한다. 오랫동안 서 있으면 모세관 수압이 증가한다. 결과적으로 혈장량의 약 12%가 세포외 구획으로 이동한다. 이러한 혈장 이동은 헤마토크릿, 혈청 총 단백질, 혈액 점도를 증가시키고, 응고 인자의 농도 증가로 인해 기립성 고응고 상태를 유발한다.[12]

6. 혈장과 혈청 (Medical Diagnostics)

혈장과 혈청은 모두 전혈에서 유래하지만, 혈청은 혈구, 피브린 덩어리 및 기타 응고 인자를 제거하여 얻는 반면, 혈장은 혈구만 제거하여 얻는다.[22] 혈장과 혈청은 종종 혈액 검사에 사용된다. 혈장, 혈청 또는 둘 다를 사용하여 검사를 수행할 수 있다.[23] 또한, 전혈을 사용해야 하는 검사도 있다. 예를 들어, 유세포 분석법을 통해 혈액 내 혈구의 양을 측정하는 경우가 있다.[24]

6. 1. 혈장의 장점

혈장은 혈청에 비해 준비 시간이 빠르다는 장점이 있다. 혈청 샘플은 원심분리하여 분석하기 전 약 30분의 대기 시간이 필요하지만, 혈장은 응고 과정이 필요 없어 더 신속하게 준비할 수 있다.[23] 다만, 트롬빈이나 유사 물질을 혈청 샘플에 첨가하면 응고 시간을 몇 분으로 단축할 수 있기는 하다.[25]

또한, 동일한 크기의 혈액 샘플에서 혈청보다 15~20% 더 많은 양의 혈장을 얻을 수 있다. 혈청에는 응고에 관여하는 단백질이 없어 샘플 부피가 줄어들지 않기 때문이다.[23]

혈청을 준비하는 과정에서는 응고 과정에서 분석물의 농도가 변하여 측정 오차가 발생할 수 있다. 예를 들어 혈구는 혈당을 소모하고, 혈소판은 칼륨, 인산염, 아스파르트산 아미노전이효소와 같은 화합물을 분비하여 샘플 함량을 증가시킨다. 이러한 물질이 분석 대상일 경우 문제가 될 수 있다.[23]

6. 2. 혈청의 장점

혈청은 항응고제를 첨가하지 않기 때문에 혈장 시료에 비해 시료 준비 비용이 절감된다.[26] 또한, 항응고제가 없으므로 항응고제 사용으로 인한 측정 오류 가능성이 낮다. 예를 들어 항응고제 염은 시료에 NH₄⁺, Li⁺, Na⁺, K⁺와 같은 추가적인 양이온을 첨가하거나, 납이나 알루미늄과 같은 불순물을 첨가할 수 있다.[23] EDTA와 구연산염과 같은 킬레이트 항응고제는 칼슘(카르복시글루탐산 참조)과 결합하여 작용하지만, 다른 이온에도 결합할 수 있다. 이러한 이온이 분석물이 아니더라도, 킬레이트제는 효소 활성 측정을 방해할 수 있다. EDTA는 알칼리성 포스파타아제가 보조인자로 필요로 하는 아연 이온에 결합하여 포스파타아제 활성을 측정할 수 없게 한다.[23] 혈장은 첨가된 항응고제가 시료와 제대로 섞이지 않으면 작은 응고체가 형성될 수 있는데, 균일하지 않은 시료는 측정 오류를 유발할 수 있다.[26]

7. 기타

7. 1. 색깔

혈장은 빌리루빈, 카로티노이드, 헤모글로빈, 트랜스페린 등으로 인해 옅은 노란색을 띤다.[18] 비정상적인 경우에는 주황색, 녹색, 갈색 등을 띨 수 있다. 녹색은 세룰로플라스민이나 황혈색소 때문일 수 있는데, 황혈색소는 섭취 후 설폰아미드를 형성할 수 있는 약물 때문에 생길 수 있다.[19] 어두운 갈색이나 붉은색은 용혈로 인해 파괴된 혈구에서 메트헤모글로빈이 방출될 때 나타날 수 있다.[20] 혈장은 보통 비교적 투명하지만, 콜레스테롤이나 트리글리세리드와 같은 지질 함량이 높으면 불투명해질 수 있다.[21]

고콜레스테롤혈증 환자의 혈장(왼쪽)과 정상 혈장(오른쪽)

7. 2. 임상 효과가 입증되지 않은 사용

미국에서는 일부에서 항노화 등을 목적으로 젊은이로부터 채취한 혈장을 주입하는 치료법이 시행되어 왔다. 그러나 미국 식품의약국(FDA)은 2019년 2월 19일, 이러한 치료법에 대해 임상 효과가 인정되지 않을 뿐만 아니라 위험을 수반할 우려가 있다고 경고하고 있다.[50]

7. 3. 혈장 기증

혈장 기증은 혈액 성분 중 혈장만을 채취하는 헌혈 방식이다.[36] 수혈 시에는 ABO식 혈액형에 따라 혈장 공여자와 수혈자 간의 적합성을 고려해야 한다. AB형 혈장은 항체가 없어 "보편적 혈장 공여자"로 간주될 수 있다.[36]

혈장 채혈에 사용되는 기계


대한민국에서는 수혈 관련 급성 폐 손상(TRALI) 위험을 줄이기 위해 남성 헌혈자를 선호하는 경향이 있다.[36] 그러나 임신 경험이 있는 여성의 경우 백혈구 항체가 증가했음에도 불구하고 TRALI 위험이 증가한다는 연구 결과도 있다.[37]

변종 크로이츠펠트-야코브병(vCJD)이 혈액 공급을 통해 확산될 수 있다는 우려가 제기된 후, 영국 정부는 영국 내 헌혈자들의 혈장 사용을 단계적으로 중단하기 시작했으며, 1999년 말까지는 미국에서 수입한 혈장으로 만든 모든 혈액 제제를 사용하게 되었다.[38] 2002년, 영국 정부는 미국의 혈액 공급 회사인 Life Resources Incorporated를 인수하여 혈장을 수입했다.[39] 이 회사는 Plasma Resources UK (PRUK)가 되었고, 바이오 제품 연구소(Bio Products Laboratory)를 소유하게 되었다. 2013년, 영국 정부는 약 2억 파운드에 달하는 거래를 통해 PRUK 지분의 80%를 미국 헤지펀드인 베인 캐피털(Bain Capital)에 매각했고,이는 영국 내에서 비판을 받았다.[40] 2009년, 영국은 규제 및 관할권 문제로 인해 더 이상 실행 가능한 옵션이 아니었기 때문에 미국으로부터의 혈장 수입을 중단했다.[41]

현재(2024년) 영국에서 기증된 혈액은 영국 혈액 서비스(UK Blood Services)에서 혈장 혈액 성분(신선 동결 혈장(FFP) 및 냉동 침전물) 제조에 사용된다. 그러나 영국 헌혈자의 혈장은 여전히 분획 혈장 의약품의 상업적 제조에는 사용되지 않는다.[42]

참조

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