호흡근

3. 호흡보조근육

호흡보조근육은 호흡을 보조하지만 주된 역할은 하지 않는 근육으로, 격렬한 운동이나 특정 질병 상황에서 호흡을 돕는다. 목빗근(흉쇄유돌근)과 목갈비근(사각근)은 수축 시 갈비뼈를 들어 올려 흡기를 돕는다.^[11] 조용한 호흡 동안 목갈비근은 지속적으로 활동하지만, 목빗근은 활동하지 않는다.^[12] 호흡량이 증가하면 목빗근도 활성화되며,^[13] 최대 유속으로 숨을 들이쉴 때는 두 근육이 동시에 활성화된다.^[12]

앞톱니근, 큰가슴근, 작은가슴근, 등세모근, 넓은등근 등도 호흡에 기여하는 근육들이다.^[16][14] 특히 어깨와 목, 가슴 위쪽의 큰가슴근, 작은가슴근, 등세모근 등은 가슴우리를 들어 올려 더 많은 공기가 들어올 수 있게 하므로 주로 흡기를 돕는다.^[15] 작은가슴근은 셋째, 넷째, 다섯째 갈비뼈를 위로 들어 올려 흡기를 보조한다.^[16]

이러한 보조근육은 주된 호흡근인 가로막과 바깥갈비사이근의 작용만으로 산소 요구량을 충족시키기 어려울 때 작용한다. 격렬한 운동 중이거나, 근위축성 측삭경화증(루게릭병) 초기처럼 특정 병적 상황에서 산소 요구량이 증가할 때 보조근육이 사용된다.^[17] 만성 폐쇄성 폐질환(COPD) 환자의 경우 기도가 좁아지거나 폐쇄되어 숨을 내쉬기 어려워 보조근육을 사용할 수 있다.^[15] 격렬한 운동 없이 쉬고 있을 때도 이 근육들을 사용하는 것은 호흡곤란이나 호흡부전의 징후일 수 있다.^[20][19]

3. 1. 호기 근육

4. 근섬유 구성

제1형 근섬유는 수축이 느린 대신 피로에 저항성이 강하고, 제2형 근섬유는 정반대로 수축이 빠르지만 쉽게 피로해진다. 사람의 가로막은 제1형 근섬유와 제2형 근섬유 양이 비슷하여 쉽게 피로해지지 않고 지속적으로 작용할 수 있다. 그러나 이런 근섬유 비율은 훈련, 노화, 약물, 병리적 상황에 의해 변화할 수 있다.^[21] 예를 들어 수술 이후 나타나는 폐 관련 합병증과 호흡부전은 영양 부족으로 인한 호흡근 소실 때문이라고 여겨진다.^[22] 속갈비사이근, 바깥갈비사이근, 넓은등근 근섬유의 직경을 조사한 연구에서는 넓은등근보다 두 갈비사이근에서 제1형 근섬유가 더 많이 나타났고, 제2형 근섬유의 직경은 바깥갈비사이근이 가장 작았다는 결론을 냈다. 또한 남성이 여성보다 더 큰 근섬유 직경을 가졌다.^[23]

선천성 근병증의 일종인 네말린 근병증이 호흡근의 제2형 근섬유가 결핍되어 나타났다는 연구가 있다. 연구에서는 호흡근의 손상이 호흡부전의 원인이 되었을 것이라고 추정했다.^[24] 네말린 근병증이 있는 환자는 ''ACTA1'' 유전자 이상으로 인해 알파 골격근 액틴이 제대로 생산되지 못하고, 그 결과 팔다리 근육과 호흡근의 위축이 발생하게 된다.^[25]

5. 수면 시 호흡근

잠을 자는 동안에는 일반적으로 상기도를 확장시키는 근육의 근긴장도가 낮아져 상기도의 저항이 증가한다.^[26] 상기도 저항이 증가하면 기도는 좁아지며, 이산화탄소가 폐에서 잘 빠져나가지 못하고 잔류하게 된다. 숨을 들이쉴 때 걸리는 부하(load)의 증가, 기도 수축, 수축된 기도로 인해 발생하는 난류, 잔류한 이산화탄소로 인한 고이산화탄소혈증으로 인해 들숨과 날숨에 관여하는 근육 모두가 깨어 있을 때보다 더 활성화된다.^[27][28] 이산화탄소에 대해 가장 민감한 호흡근은 복근이며, 덜 민감한 호흡근은 가로막이다.^[28]

수면 무호흡증, 그 중에서도 중추성 수면 무호흡증의 경우 정상적으로는 호흡근을 활성화시키기 위해 뇌에서 보내는 신호가 어떤 이유로 호흡근을 활성화시키지 못했을 때 발생한다. 폐쇄성 수면 무호흡증의 경우 호흡근은 정상이지만 기도가 폐쇄되어 숨이 쉬어지지 않는다.^[29]

6. 질병 및 손상

호흡근은 여러 기전을 통해 손상될 수 있다. 요구 산소량 증가로 인한 호흡일 증가, 호흡근 근력 감소, 호흡수 증가 등이 이에 해당한다. 저산소혈증, 고이산화탄소혈증, 노화, 영양실조 등은 호흡근 손상의 잠재적 원인이다.^[30] 신경 손상, 자가 면역 질환 등으로 인해 신경근 질환이 발생하여 호흡근이 위축되면 제2형 호흡부전이 발생할 수 있다. 제2형 호흡부전은 일회호흡량 감소, 기체 교환 감소를 유발하고, 동맥혈의 산소 분압을 감소시키며 이산화탄소 분압을 증가시킨다.^[31] 호흡근 위축으로 인한 이산화탄소 분압 증가는 호흡성 산증의 원인이 된다.^[32]

근위축성 측삭경화증(루게릭병), 길랭-바레 증후군, 근디스트로피, 중증 근무력증, 근병증 등이 호흡근 위축을 유발한다.^[31] 길랭-바레 증후군은 호흡근 신경 손상, 근병증은 호흡근 자체의 문제로 호흡부전을 일으킨다.^[33] 원위근디스트로피, 얼굴어깨위팔근디스트로피,^[34] 뒤센근디스트로피 등에서 호흡근 위축이 나타난다.^[35] 호흡근 위축은 기침을 어렵게 하여 호흡기 감염 위험을 높이고, 감기가 폐렴으로 빠르게 진행될 수 있다.^[35] 호흡근 피로 누적도 제2형 호흡부전의 원인이 될 수 있다.^[33]

폼페병과 같은 특정 물질 축적도 호흡근 문제를 야기할 수 있다. 폼페병은 리소좀 내 비정상적 글리코겐 축적으로 근육을 위축시키는 유전 질환으로, 가로막에 글리코겐이 축적되면 호흡부전이 발생할 수 있다.^[36][37] 기계환기 중인 환자는 기계환기로 인한 가로막 기능 장애(VIDD)가 발생할 수 있다. 이는 미토콘드리아 산화 스트레스로 인한 가로막 위축을 유발하여 인공호흡기 제거를 어렵게 하고 예후와 사망률에 영향을 미친다.^[38] 가로막에 지질이 축적되는 것이 VIDD 발생의 중요한 기전으로 여겨진다.^[39][40]

쇼크로 인해 몸이 혈압을 유지하지 못하고 혈액 공급이 감소하면(hypoperfusion), 호흡근이 과도한 산소를 사용하여 호흡부전(제4형 호흡부전)이 발생할 수 있다.^[41][42] 기계환기를 통해 호흡근 부담을 줄일 수 있다.^[43]

6. 1. 수술 후 호흡근 기능 이상

7. 재활

호흡근 훈련은 호흡근의 근력과 근지구력을 증가시켜 COPD과 같은 질병을 앓는 환자에게 호흡곤란 감소, 삶의 질 개선, 운동 능력 증가 등 여러 이득이 있다.^[50] 호흡근 재활은 집중치료실에서 오랫동안 기계환기로 숨을 쉬어와 호흡근이 위축된 환자들에게 중요하다. 또한, 인공호흡기로 호흡하던 환자가 인공호흡기를 제거하는 데 걸리는 시간도 줄일 수 있는 것으로 알려져 있다.^[51] 그러나 재활을 위해서는 집중치료실의 환자가 깨어 있어야 하며, 훈련에 적극적으로 참여해야 한다는 문제도 있다.^[51]

8. 다른 동물

사람이 아닌 동물의 호흡근에는 빠르게 수축하는 대신 피로에 저항성이 작은 제2형 근섬유가 사람에 비해 적다. 이 경우 제2형 근섬유는 재채기나 기침을 할 때와 같이 추가적으로 강하게 호흡근이 작용해야 할 때만 사용하고, 평상시의 정상적인 호흡을 할 때는 그보다 수축 속도는 느리지만 피로 저항성이 큰 제1형 근섬유만 사용한다.^[52]

한 연구에서는 미시시피악어(''Alligator mississippiensis'')에서 엉덩갈비근이 온도가 올라갔을 때와 같은 특정 조건에서 호기 시 호흡을 보조하는 기능을 한다는 것을 발견했다. 엉덩갈비근은 가슴우리를 뒤안쪽으로 움직여, 온도가 증가하여 미시시피악어의 호흡수가 증가했을 때의 호기에 기여했다.^[53]

참조

_[1] 저널 Mechanics of respiratory muscles 2008
_[2] 서적 Ganong's Review of Medical Physiology, 23rd Edition https://books.google[...] McGraw-Hill Companies,Incorporated 2009-07-24
_[3] 웹사이트 Signs of Respiratory Distress in Children http://www.urmc.roch[...] 2015-05-11
_[4] 서적 Atlas of Human Anatomy 3rd ed. Icon Learning Systems 2003
_[5] 저널 Scalene and sternomastoid muscle function 1966
_[6] 저널 The role of the scalene and sternomastoid muscles in breathing in normal subjects. An electromyographic study. 1955
_[7] 저널 Respiratory Motor Control Disrupted by Spinal Cord Injury: Mechanisms, Evaluation, and Restoration https://www.ncbi.nlm[...] 2011-12-01
_[8] 저널 Mechanics of respiratory muscles 2008
_[9] 서적 Ganong's Review of Medical Physiology, 23rd Edition https://books.google[...] McGraw-Hill Companies,Incorporated 2009-07-24
_[10] 서적 Anatomy, Thorax, Intercostal Nerves http://www.ncbi.nlm.[...] StatPearls Publishing 2022
_[11] 서적 Atlas of Human Anatomy 3rd ed. Icon Learning Systems 2003
_[12] 저널 Scalene and sternomastoid muscle function 1966
_[13] 저널 The role of the scalene and sternomastoid muscles in breathing in normal subjects. An electromyographic study. 1955
_[14] 웹인용 Secondary (accessory) muscles of respiration https://ouhsc.edu/bs[...] 2022-04-06
_[15] 웹인용 The Use of Accessory Muscles With Breathing https://www.livestro[...] 2022-04-06
_[16] 서적 Anatomy, Thorax, Muscles http://www.ncbi.nlm.[...] StatPearls Publishing 2022
_[17] 저널 Accessory respiratory muscles enhance ventilation in ALS model mice and are activated by excitatory V2a neurons https://pubmed.ncbi.[...] 2017-01
_[18] 저널 ¹⁸F‐FDG uptake in accessory respiratory muscles shows the respiratory effort of patients with pleuroparenchymal fibroelastosis https://onlinelibrar[...] 2022-01-20
_[19] 웹인용 Signs of Respiratory Distress in Children http://www.urmc.roch[...] 2015-05-11
_[20] 웹인용 Caring for patients in respiratory failure https://www.myameric[...] 2022-04-06
_[21] 저널 Respiratory muscle fibres: specialisation and plasticity https://thorax.bmj.c[...] 2004-09-01
_[22] 저널 Histochemical analysis of respiratory muscles of patients with esophageal cancer--with special reference to the preoperative nutritional state https://pubmed.ncbi.[...] 1990-09
_[23] 저널 Respiratory muscle fiber morphometry. Correlation with pulmonary function and nutrition https://pubmed.ncbi.[...] 1990-05
_[24] 저널 Respiratory muscle involvement in nemaline myopathy https://www.scienced[...] 1990-11-01
_[25] 저널 Distinct Underlying Mechanisms of Limb and Respiratory Muscle Fiber Weaknesses in Nemaline Myopathy https://doi.org/10.1[...] 2013-06-01
_[26] 서적 Sleep Disorders Medicine (Third Edition) https://www.scienced[...] W.B. Saunders 2009-01-01
_[27] 저널 Effect of airway impedance on CO2 retention and respiratory muscle activity during NREM sleep https://pubmed.ncbi.[...] 1988-10
_[28] 저널 Effect of sleep-induced increases in upper airway resistance on respiratory muscle activity https://pubmed.ncbi.[...] 1991-01
_[29] 웹인용 Central Sleep Apnea: Causes & Treatments https://www.sleepfou[...] 2022-04-06
_[30] 저널 Respiratory muscle injury in animal models and humans https://doi.org/10.1[...] 1998-02-01
_[31] 웹인용 Respiratory Failure https://www.unboundm[...] 2022-04-06
_[32] 웹인용 호흡성산증 https://terms.naver.[...] 2022-04-06
_[33] 저널 Respiratory failure https://erj.ersjourn[...] 2003-11-16
_[34] 웹인용 Muscular Dystrophy: Hope Through Research https://www.ninds.ni[...] 2020-04-07
_[35] 웹인용 Signs and Symptoms of Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) - Diseases https://www.mda.org/[...] 2022-05-18
_[36] 웹인용 폼페병(Pompe’s disease) http://amcmg.amc.seo[...] 2022-04-06
_[37] 저널 Correlation Between Respiratory Accessory Muscles and Diaphragm Pillars MRI and Pulmonary Function Test in Late-Onset Pompe Disease Patients https://www.ncbi.nlm[...] 2021-03-01
_[38] 저널 Ventilator-induced diaphragm dysfunction: translational mechanisms lead to therapeutical alternatives in the critically ill https://doi.org/10.1[...] 2019-07-25
_[39] 저널 Mitochondrial dysfunction and lipid accumulation in the human diaphragm during mechanical ventilation https://pubmed.ncbi.[...] 2012-12-01
_[40] 저널 Lipid overload: trigger or consequence of mitochondrial oxidative stress in ventilator-induced diaphragmatic dysfunction? https://pubmed.ncbi.[...] 2012-12-01
_[41] 웹인용 Acute respiratory failure: Causes, symptoms, and prevention https://www.medicaln[...] 2022-04-07
_[42] 웹인용 Acute respiratory failure https://www.mcgill.c[...] 2022-04-07
_[43] 웹인용 Other Types of Respiratory Failure - Critical Care Medicine https://www.msdmanua[...] 2022-04-06
_[44] 저널 Surgery and the respiratory muscles https://thorax.bmj.c[...] 1999-05-01
_[45] 저널 Effects of preoperative inspiratory muscle training in obese women undergoing open bariatric surgery: respiratory muscle strength, lung volumes, and diaphragmatic excursion http://www.scielo.br[...] 2011
_[46] 저널 Contribution of Pain to Inspiratory Muscle Dysfunction after Upper Abdominal Surgery https://www.atsjourn[...] 2000-04-01
_[47] 저널 Preoperative respiratory muscle training. Assessment in thoracic surgery patients with special reference to postoperative pulmonary complications https://pubmed.ncbi.[...] 1994-06
_[48] 저널 The effects of five days of intensive preoperative inspiratory muscle training on postoperative complications and outcome in patients having cardiac surgery: a randomized controlled trial https://pubmed.ncbi.[...] 2019-05
_[49] 저널 Preoperative inspiratory muscle training for postoperative pulmonary complications in adults undergoing cardiac and major abdominal surgery https://pubmed.ncbi.[...] 2015-10-05
_[50] 저널 Respiratory muscle training in pulmonary rehabilitation https://pubmed.ncbi.[...] 2013-07
_[51] 저널 Respiratory Muscle Rehabilitation in Patients with Prolonged Mechanical Ventilation: A Targeted Approach https://doi.org/10.1[...] 2020-03-24
_[52] 서적 Nunn's Applied Respiratory Physiology (Eighth Edition) https://www.scienced[...] Elsevier 2017-01-01
_[53] 저널 A novel accessory respiratory muscle in the American alligator (Alligator mississippiensis) https://royalsociety[...] 2019-07-26