네프론
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1. 개요
네프론은 신장의 기능적 단위로, 혈액을 여과하여 소변을 생성하는 역할을 한다. 네프론은 사구체와 신세뇨관으로 구성되며, 사구체는 혈액을 여과하고, 신세뇨관은 여과된 액체를 처리하고 운반한다. 네프론은 여과, 재흡수, 분비, 배설의 네 가지 메커니즘을 통해 혈액을 소변으로 변환하며, 체액의 삼투농도와 pH 항상성을 조절한다. 네프론의 손상은 만성 신장 질환과 같은 질병을 유발할 수 있다.
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- 신장해부학 - 사구체
사구체는 신장 내 보우만 주머니 안의 모세혈관 덩어리로, 혈액을 여과하여 근위 세뇨관으로 이동하는 한외 여과액을 생성하며, 손상 시 단백뇨를 유발하고 사구체 여과율은 신장 질환 지표로 활용된다. - 신장해부학 - 사구체주머니
사구체주머니는 신장의 여과 기능을 수행하는 구조로, 사구체를 둘러싸고 혈액 속 노폐물과 작은 분자를 여과하여 배출하고 단백질은 유지하며, 임상적으로 중요한 의미를 가진다. - 비뇨계 - 오줌
오줌은 신장에서 혈액을 여과하여 생성되는 액체 노폐물로, 체내 수용성 노폐물 배출과 삼투압 조절에 중요한 역할을 하며, 건강 상태 지표가 될 수 있는 색깔, 냄새, pH, 비중 등을 가진다. - 비뇨계 - 방광
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네프론 | |
---|---|
개요 | |
![]() | |
정의 | 콩팥의 미세한 구조적, 기능적 단위 |
전구체 | 중간엽의 후신장 모세포 |
상세 정보 | |
시스템 | 비뇨기 계통 |
2. 구조
네프론은 사구체와 신세뇨관이라는 두 가지 주요 구조로 구성된다.[4] 사구체는 혈액을 여과하는 초기 여과 성분이고, 신세뇨관은 여과된 액체를 처리하고 운반하는 역할을 한다.[4]
2. 1. 사구체 (Glomerulus)
신장은 혈장의 여과가 일어나는 곳으로, 사구체와 사구체낭( 보먼 주머니)으로 구성된다.[4] 신장은 혈관극과 세뇨관극, 두 개의 극을 가지고 있다.[5] 신장 순환에서 온 세동맥은 혈관극에서 사구체로 들어가고 나간다. 사구체 여과액은 요극에서 보먼 주머니를 떠나 신장 세뇨관으로 들어간다.사구체는 보먼 주머니의 혈관극에 위치한, 여과 작용을 하는 모세혈관의 '다발' 네트워크이다. 각 사구체는 신장 혈액 순환의 수입 소동맥으로부터 혈액을 공급받는다. 사구체의 혈압은 물과 용질이 혈장에서 보먼 주머니 내부(보먼 공간)로 여과되도록 하는 원동력을 제공한다.
혈장의 약 5분의 1만이 사구체에서 여과되고, 나머지는 출입 소동맥으로 통과한다. 출입 소동맥의 직경은 수입 소동맥보다 작으며, 이러한 차이로 인해 사구체의 정수압이 증가한다.
사구체에는 1개의 수입 소동맥이 들어오고 1개의 수출 소동맥이 나간다. 수입 소동맥은 분지하여 모세 혈관 덩어리(사구체)를 만든다. 사구체를 형성하는 모세 혈관은 다시 하나로 모여 수출 소동맥이 되어 사구체에서 나간다.
사구체를 구성하는 모세혈관에서는 혈구 성분이나 대질량의 단백질은 새어 나가지 않고, 혈장 성분이나 체내 독소만 보우만 주머니로 여과된다. 새어 나가지 않은 혈액 성분은 수출 세동맥이 되어 신소체에서 빠져나간다. 사구체에서 여과된 독소 등은 보우만 주머니에서 받아들여져 요세관으로 흘러간다. 요세관 벽에서는 사구체에서 흘러나온 수분이나 영양을 재흡수하거나, 여과되지 못한 독소를 더 배설하여 원뇨를 만든다. 사구체 근접 장치에서는 원뇨의 수량이나 독소 농도 등의 정보를 수출 소동맥에 전달한다. 이를 받은 수출 세동맥은 혈압 조절 호르몬(레닌)을 분비하여 신장으로의 혈류를 조절한다.
2. 2. 보먼 주머니 (Bowman's Capsule)
보먼 주머니(Bowman's Capsule)는 사구체 피막이라고도 하며, 사구체를 둘러싸고 있다.[4] 이 주머니는 발세포라고 불리는 특수 세포로 구성된 내장 안쪽 층과 단층 편평 상피로 구성된 벽쪽 바깥쪽 층으로 구성된다. 사구체 내 혈액에서 나온 액체는 여러 층을 통해 걸러져서 여과액이 된다.
사구체에는 1개의 수입 소동맥이 들어오고 1개의 수출 소동맥이 나간다. 사구체로 들어온 수입 소동맥은 가지를 쳐서 모세 혈관이 되어 덩어리를 만든다. 이 덩어리를 '''사구체'''라고 한다. 사구체를 형성하는 모세 혈관은 다시 하나로 모여 수출 소동맥이 되어 사구체에서 나간다. 사구체는 '''보먼 주머니'''로 싸여 있으며, 보먼 주머니에서 1개의 세뇨관이 나온다.
사구체를 구성하는 모세혈관에서는 혈구 성분이나 대량의 단백질은 새어 나가지 않고, 혈장 성분이나 체내의 독소만 여과되어 보먼 주머니로 흘러나온다. 새어 나가지 않은 혈액 성분은 다시 한 개의 수출 세동맥이 되어, 신소체에서 빠져나간다. 한편, 사구체에서 여과된 독소 등은 보먼 주머니에서 받아들여져, 요세관으로 흘러간다.
2. 3. 세뇨관 (Renal Tubule)
세뇨관(renal tubule, 細尿管)은 네프론을 이루는 가늘고 긴 관으로, 콩팥 겉부분의 신소체에서 시작하여 콩팥 속부분으로 들어갔다 다시 겉부분으로 나온다. 세뇨관은 주변의 모세혈관에 둘러싸여 있어 분비와 재흡수 등 물질 교환이 일어난다. 세뇨관은 궁극적으로 집합관으로 모여서 신우로 연결되고, 신우에 모인 오줌은 요관을 통해 방광으로 이동한다. 세뇨관 상피는 입방 상피의 형태를 띈다.신세뇨관은 사구체를 통해 여과된 세뇨관액을 포함하는 길고 연속적인 파이프 모양의 구조이다.[6] 신세뇨관을 통과하는 여과액은 궁극적으로 집합관으로 흘러간다.[7]
신세뇨관의 구성 요소는 다음과 같다.
- 근위 세뇨관: 피질에 위치하며, 흡수 표면적을 크게 증가시키는 '미세 융모'가 있는 '단순 입방 상피'로 덮여 있다.
- 헨레 고리: 수질에 위치하며 U자형(헤어핀과 유사)이다.
- 헨레 고리의 하행지: 동일한 두께의 한 부분
- 헨레 고리의 상행지: 두께가 다른 두 부분(헨레 고리 가는 상행지, 헨레 고리 두꺼운 상행지)
- 원위 세뇨관: 피질에 위치
- 집합관
이러한 네프론 부분을 형성하는 상피 세포는 형광 팔로이딘의 공초점 현미경으로 시각화된 액틴 세포 골격의 모양으로 구별할 수 있다.[8]
사구체에서 여과되지 않은 모든 것을 포함하는 수출 세동맥에서 나온 혈액은 세뇨관 주위 모세혈관으로 이동하며, 이 모세혈관은 헨레 고리와 근위 및 원위 세뇨관을 둘러싸고 있으며, 이 곳에서 세뇨관액이 흐른다. 그런 다음 물질은 후자에서 혈류로 재흡수된다. 세뇨관 주위 모세혈관은 다시 결합하여 수출 소정맥을 형성하고, 다른 네프론의 수출 소정맥과 결합하여 신정맥으로 들어가 주요 혈류에 합류한다.
사구체에는 1개의 수입 소동맥이 들어오고 1개의 수출 세동맥이 나간다. 사구체로 들어온 수입 소동맥은 분지하여 모세 혈관이 되어 덩어리를 만든다. 이 덩어리를 '''사구체'''라고 한다. 사구체를 형성하는 모세 혈관은 다시 하나로 모여 수출 소동맥이 되어 사구체에서 나간다. 사구체는 '''보우만 주머니'''로 싸여 있으며, 보우만 주머니에서 1개의 세뇨관이 나온다.
사구체를 구성하는 모세혈관에서는 혈구 성분이나 대질량의 단백질은 새어 나가지 않고, 혈장 성분이나 체내의 독소만 여과되어 보우만 주머니로 흘러나온다. 새어 나가지 않은 혈액 성분은 다시 한 개의 수출 세동맥이 되어, 신소체에서 빠져나간다. 한편, 사구체에서 여과된 독소 등은 보우만 주머니에서 받아들여져, 요세관으로 흘러간다. 요세관 벽에서는 사구체에서 흘러나온 수분이나 영양을 재흡수하거나, 여과되지 못한 독소를 더 배설하여, '''원뇨'''를 만들어 간다.
세뇨관에서의 산염기 평형 조절은 다음과 같다.
- 근위 세뇨관에서는 탄산 수소 이온의 재흡수가 이루어진다.
- 원위 세뇨관에서는 수소 이온의 배설이 이루어진다.
2. 3. 1. 근위세뇨관 (Proximal Tubule)
네프론의 일부인 근위 세뇨관은 꼬인 부분과 이어진 곧은(하행) 부분으로 나눌 수 있다.[12] 사구체에서 보우만 주머니로 이어진 1개의 세뇨관이 나오는데, 이 세뇨관은 콩팥의 겉부분(피질)에서 속부분(수질) 방향으로 내려가며 이 부분을 근위 세뇨관이라고 부른다.근위 세뇨관으로 들어가는 여과액 속의 액체는 사구체 모세혈관으로 재흡수되는데, 여기에는 포도당의 80%, 여과된 염분, 물의 절반 이상, 그리고 여과된 모든 유기 화합물(포도당, 아미노산 포함)을 포함한다.[5]
근위 세뇨관에서는 탄산 수소 이온의 재흡수가 이루어지며, 이것이 손상되면 근위 세뇨관성 산증이 된다.
2. 3. 2. 헨레 고리 (Loop of Henle)
헨레 고리는 근위 세뇨관에서 뻗어 나온 U자형 관이다. 헨레 고리는 하행지와 상행지로 구성된다. 헨레 고리는 피질에서 시작하여 근위 세뇨관에서 여과액을 받아 수질로 내려가 하행지를 이루고, 다시 상행지로 피질로 돌아와 원위 세뇨관으로 이어진다. 헨레 고리의 주요 역할은 세관 농도를 증가시키는 것이 아니라 간질액을 고장액으로 만들어 유기체가 농축된 소변을 생성할 수 있도록 하는 것이다.[1]헨레 고리의 하행지와 상행지는 상당한 차이점을 보인다. 하행지는 물에 대한 투과성이 높고 염에 대한 투과성은 낮아, 간질의 농축에 간접적으로 기여한다. 여과액이 신장 수질의 고장성(Hypertonicity) 간질로 깊숙이 내려가면서, 여과액과 간질의 삼투압이 같아질 때까지 물은 삼투에 의해 하행지에서 자유롭게 빠져나간다. 수질의 고장성(그리고 소변의 농축)은 헨레 고리의 크기에 의해 부분적으로 결정된다.[1]
상행지는 물에 불투과성이며, 이는 고리의 역류 교환 메커니즘의 중요한 특징이다. 상행지는 여과액에서 나트륨을 능동적으로 펌핑하여 역류 교환을 유도하는 고장성 간질을 생성한다. 상행지를 통과하면서 여과액은 나트륨 함량의 상당 부분을 잃어 저장성이 된다. 이 저장성 여과액은 신장 피질의 원위 세뇨관으로 전달된다.[1]
2. 3. 3. 원위세뇨관 (Distal Tubule)
원위 세뇨관은 근위 세뇨관과는 다른 구조와 기능을 갖는다. 원위 세뇨관을 덮고 있는 세포들은 미토콘드리아가 풍부하여 능동 수송에 필요한 충분한 에너지(ATP)를 생산한다. 원위 세뇨관에서 일어나는 이온 수송의 대부분은 내분비계에 의해 조절된다. 부갑상선 호르몬이 존재할 때, 원위 세뇨관은 더 많은 칼슘을 재흡수하고 더 많은 인산을 분비한다. 알도스테론이 존재할 때는 더 많은 나트륨이 재흡수되고 더 많은 칼륨이 분비된다. 선택적 재흡수 과정에서 암모니아 또한 흡수된다. 심방 나트륨 이뇨 펩타이드는 원위 세뇨관이 더 많은 나트륨을 분비하도록 한다.[8]사구체 인접 장치를 거친 세뇨관이 원위 세뇨관이다.[6] 원위 세뇨관은 다시 수질 방향으로 하행하면서 서로 모여 집합관이 되어 신수질을 관통하여 신우에 개구한다.
원위 세뇨관에서는 수소 이온 배설이 이루어지며, 이것이 손상되면 원위 세뇨관성 산증이 된다. 원위 세뇨관에서 수소 이온을 배설하는 펌프는 무기질 코르티코이드에 의해 활성화되므로, 무기질 코르티코이드 작용이 저하되면 원위 세뇨관성 산증이 된다. 이를 특히 고칼륨혈증 세뇨관성 산증이라고 한다.
2. 3. 4. 집합관 (Collecting Duct)
집합관은 네프론의 나머지 부분과 달리 비뇨생식기의 발달 과정에서 다른 기원을 가지기 때문에, 때로는 네프론의 일부로 간주되지 않는다. 집합관은 중배설신생물세포에서 기원하는 대신, 요관 아싹에서 기원한다.[13]각 원위 세뇨관은 여과액을 집합관 시스템으로 전달하며, 이 시스템의 첫 번째 부분은 연결 세뇨관이다. 집합관 시스템은 신장 피질에서 시작하여 수질 깊숙이 뻗어 있다. 소변이 집합관 시스템을 따라 내려갈 때, 헨레 고리의 역류 증폭 시스템의 결과로 나트륨 농도가 높은 수질 간질을 통과한다.[1]
집합관은 일반적으로 물에 대한 투과성이 없지만, 항이뇨 호르몬(ADH)이 존재하면 투과성이 생긴다. ADH는 아쿠아포린의 기능에 영향을 미쳐, 집합관을 통과하는 물 분자의 재흡수를 유발한다. 아쿠아포린은 이온 및 다른 용질의 통과를 막으면서 물 분자를 선택적으로 전달하는 막 단백질이다. 삼투 작용에 의해 소변의 4분의 3에 달하는 물이 집합관을 빠져나가면서 재흡수될 수 있다. 따라서 ADH의 수치는 소변의 농축 또는 희석 여부를 결정한다. ADH의 증가는 탈수를 나타내는 지표이며, 충분한 수분 섭취는 ADH의 감소를 유발하여 소변이 희석되도록 한다.[5]
집합관의 하부 또한 요소에 투과성이 있어, 일부가 수질로 들어가 그 높은 농도를 유지할 수 있게 한다(이는 네프론에 매우 중요하다).[1]
소변은 신장 유두를 통해 수질 집합관을 빠져나와 소신배로 비워지고, 신우를 거쳐 최종적으로 요관을 통해 방광으로 들어간다.[5]
2. 4. 수질곁 네프론 (Juxtamedullary Nephron)
수질곁 네프론은 피질 하부, 수질 근처에서 시작하며, 바사 레타에 의해 둘러싸여 있는 긴 헨레 고리를 가지고 있어 신장 수질 깊숙이 침투한다. 이 긴 헨레 고리와 관련된 바사 레타는 고농도 소변을 생성할 수 있는 고삼투성 기울기를 생성한다.[10] 또한 헤어핀 굴곡은 수질의 내측 구역까지 침투한다.[11]수질곁 네프론은 조류와 포유류에서만 발견되며, 특정 위치를 갖는다. 즉, ''수질''은 신장 수질을 의미하고, ''유사(juxta)'' (라틴어: 근처)는 이 네프론의 신장 소체의 상대적 위치(수질 근처에 있지만 여전히 피질에 위치)를 나타낸다. 다시 말해, 수질곁 네프론은 신장 소체가 수질 근처에 있고, 근위 세뇨관과 관련된 헨레 고리가 다른 유형의 네프론인 피질 네프론보다 수질 내 더 깊숙이 위치하는 네프론이다.
수질곁 네프론은 인간 신장에서 전체 네프론의 약 15%를 차지한다.[1] 그러나 이 유형의 네프론이 네프론의 그림에서 가장 자주 묘사된다.
인간의 경우, 피질 네프론은 피질의 바깥쪽 3분의 2에 신장 소체를 가지고 있으며, 수질곁 네프론은 피질의 안쪽 3분의 1에 신장 소체를 가지고 있다.[1]
3. 기능
네프론은 혈관으로부터 원뇨를 여과하여 영양소와 물, 무기염류를 재흡수하고 노폐물을 분비하여 최종적으로 오줌을 만든다. 체액의 삼투 농도와 pH 항상성의 주요 조절 지점이다. 알도스테론, 항이뇨호르몬 등의 호르몬들이 이에 작용, 몸의 항상성을 조절한다.[5]
네프론은 여과, 재흡수, 분비, 배설의 네 가지 기전을 통해 혈액을 소변으로 바꾼다. 내강을 덮고 있는 상피 세포의 구조와 기능은 네프론의 과정에서 변하며, 위치에 따라 명명되고 서로 다른 기능을 반영하는 구획으로 나뉜다.
- 산염기 평형 조절:
- 근위 세뇨관에서는 탄산 수소 이온의 재흡수가 이루어지며, 이것이 손상되면 근위 세뇨관성 산증이 된다.
- 원위 세뇨관에서는 수소 이온의 배설이 이루어지며, 이것이 손상되면 원위 세뇨관성 산증이 된다. 원위 세뇨관에서 수소 이온을 배설하는 펌프는 무기질 코르티코이드에 의해 활성화되므로, 무기질 코르티코이드 작용이 저하되면 원위 세뇨관성 산증이 된다. 이것을 특히 고칼륨형 세뇨관성 산증이라고 한다.
3. 1. 여과 (Filtration)
사구체는 보먼주머니의 혈관극에 위치한, 여과 작용을 하는 모세혈관 다발이다. 각 사구체는 신장 혈액 순환의 수입 소동맥으로부터 혈액을 공급받는다. 사구체의 혈압은 물과 용질이 혈장에서 보먼 공간이라고 불리는 보먼 주머니 내부로 여과되도록 하는 원동력을 제공한다.혈장의 약 1/5만이 사구체에서 여과된다. 나머지는 출입 소동맥으로 통과한다. 출입 소동맥의 직경은 수입 소동맥보다 작으며, 이러한 차이로 인해 사구체의 정수압이 증가한다.
사구체를 구성하는 모세혈관에서는 혈구 성분이나 대질량의 단백질은 새어 나가지 않고, 혈장 성분이나 체내의 독소만 여과되어 보먼 주머니로 흘러나간다. 새어 나가지 않은 혈액 성분은 다시 하나의 수출 세동맥이 되어 신소체에서 빠져나간다. 한편, 사구체에서 여과된 독소 등은 보먼 주머니에서 받아들여져, 요세관으로 흘러간다.
3. 2. 재흡수 (Reabsorption)
네프론의 일부인 근위 세뇨관으로 들어가는 여과액 속의 액체는 사구체 모세혈관으로 재흡수되는데, 여기에는 포도당의 80%, 여과된 염분, 물의 절반 이상, 그리고 여과된 모든 유기 화합물(포도당, 아미노산 포함)이 포함된다.[5]사구체를 구성하는 모세혈관에서는 혈구 성분이나 대질량의 단백질은 새어 나가지 않고, 혈장 성분이나 체내의 독소만 여과되어 보우만 주머니로 흘러나온다. 새어 나가지 않은 혈액 성분은 다시 한 개의 수출 세동맥이 되어, 신소체에서 빠져나간다. 한편, 사구체에서 여과된 독소 등은 보우만 주머니에서 받아들여져, 요세관으로 흘러간다. 요세관 벽에서는 사구체에서 흘러나온 수분이나 영양을 재흡수하거나, 여과되지 못한 독소를 더 배설하여, '''원뇨'''를 만들어 간다.
3. 3. 분비 (Secretion)
네프론은 여과, 재흡수, 분비, 배설의 네 가지 기전을 통해 혈액을 소변으로 바꾼다.[5] 이 과정은 수많은 물질에 적용된다. 원위 세뇨관에서는 내분비계의 조절을 통해 이온 수송이 일어난다. 부갑상선 호르몬이 존재하면 더 많은 칼슘을 재흡수하고 더 많은 인산을 분비한다. 알도스테론이 존재하면 더 많은 나트륨을 재흡수하고 더 많은 칼륨을 분비한다. 선택적 재흡수 과정에서 암모니아 또한 흡수된다. 심방 나트륨 이뇨 펩타이드는 원위 세뇨관이 더 많은 나트륨을 분비하게 한다.사구체 모세혈관에서는 혈구 성분이나 큰 단백질은 새어 나가지 않고, 혈장 성분이나 체내 독소만 여과되어 보우만 주머니로 흘러나온다. 새어 나가지 않은 혈액 성분은 수출 세동맥을 통해 신소체에서 빠져나간다. 사구체에서 여과된 독소 등은 보우만 주머니에서 요세관으로 흘러가고, 요세관 벽에서는 수분이나 영양을 재흡수하거나 여과되지 못한 독소를 더 배설하여 원뇨를 만든다. 사구체 근접 장치에서는 원뇨의 수량이나 독소 농도 등의 정보를 수출 세동맥에 전달하고, 수출 세동맥은 혈압 조절 호르몬(레닌)을 분비하여 신장으로의 혈류를 조절한다.
3. 4. 산염기 평형 조절
세뇨관에서의 산염기 평형 조절.- 근위 세뇨관에서는 탄산 수소 이온의 재흡수가 이루어지며, 이것이 손상되면 근위 세뇨관성 산증이 된다.
- 원위 세뇨관에서는 수소 이온의 배설이 이루어지며, 이것이 손상되면 원위 세뇨관성 산증이 된다. 원위 세뇨관에서 수소 이온을 배설하는 펌프는 무기질 코르티코이드에 의해 활성화되므로, 무기질 코르티코이드 작용이 저하되면 원위 세뇨관성 산증이 된다. 이것을 특히 고칼륨형 세뇨관성 산증이라고 한다.
4. 임상적 의의
만성 신장 질환 초기 단계 환자는 네프론 수가 약 50% 감소하는데, 이는 노화(18~29세와 70~75세 사이)로 인한 네프론 손실과 유사하다.[14]
네프론 질환은 주로 사구체 또는 세뇨관에 영향을 미친다. 사구체 질환에는 당뇨병성 신증, 사구체신염, IgA 신병증이 있으며, 신장 세뇨관 질환에는 급성 세뇨관 괴사, 신세뇨관 산증, 다낭성 신장 질환이 있다.
참조
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