콩팥
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1. 개요
콩팥은 척추동물의 배설 기관으로, 혈액을 여과하여 노폐물을 소변으로 배출하고, 체액의 항상성 유지, 혈압 조절, 호르몬 분비 등의 기능을 수행한다. 콩팥은 발생 과정에 따라 전신, 중신, 후신으로 구분되며, 포유류의 콩팥은 신피질과 신수질로 구성되어 있다. 콩팥의 기능 단위는 네프론으로, 사구체 여과, 세뇨관 재흡수, 분비, 배설 과정을 통해 소변을 생성한다. 콩팥은 다양한 질환에 취약하며, 급성 및 만성 신부전, 신장 결석, 감염 등이 발생할 수 있다. 이러한 질환은 혈액 및 소변 검사, 영상 검사, 생검 등을 통해 진단하며, 투석, 이식 등의 치료가 필요할 수 있다.
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| 콩팥 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
 | |
| 라틴어 | ren |
| 그리스어 | νεφρός (nephros) |
| 계통 | 비뇨계, 내분비계 |
| 동맥 | 콩팥동맥 |
| 정맥 | 콩팥정맥 |
| 신경 | 콩팥신경얼기 |
| 상세 정보 | |
| 기능 | 혈액 여과, 소변 생성, 혈압 조절, 전해질 균형 유지 |
| 위치 | 후복막공간 |
| 크기 | 약 12cm |
2. 종별 구분
콩팥은 발달 정도에 따라 전신, 중신, 후신으로 구분된다. 전신은 원시적인 형태로, 모든 척추동물의 발생 초기에 나타나지만 나중에 퇴화하여 중신이 생긴다. 원구류는 평생 전신을 가지며, 어류와 양서류는 유생기에만 전신을 사용한다.[76]
인간의 신장은 복부 뒤쪽 척추 양옆에 두 개가 자리 잡고 있으며, 강낭콩 모양이다. 각 신장의 위에는 부신이 위치한다. 복강 내에서 간 때문에 오른쪽 신장이 왼쪽 신장보다 아래에 있고, 왼쪽 신장이 약간 중앙에 위치하는 좌우 불균형이 나타난다.[9][10][11][12] 신장은 후복막에 위치하며 대략 12번 흉추와 3번 요추 사이에 있고, 왼쪽 신장이 약간 더 크다.[13]
중신은 어류와 양서류에서 볼 수 있다. 중신이 되면 신구 외에 보우만 주머니가 생겨서 사구체(모세 혈관 덩어리)를 싸고, 이 사구체에서 노폐물을 걸러 배설강으로 배출한다. 이때 보우만 주머니가 사구체를 둘러싸고 있는 것을 말피기소체(신소체)라고 한다.[76] 중신은 일반 어류와 양서류가 성체까지 가지고 있다.
파충류 이상의 동물에서는 중신이 퇴화하고 그 뒤쪽에 후신이 나타난다. 후신은 신장으로서, 네프론(신단위)으로 이루어져 있다. 네프론은 사구체와 그것을 둘러싸고 있는 깔때기 모양의 보우만 주머니 및 거기에 이어지는 1개의 세뇨관으로 이루어져 있다. 이 세뇨관은 나선상·헤어핀상으로 구부러져 신장의 피질과 수질에 걸쳐 분포하고, 집합관으로 합류하여 신우에 이른다. 신우로부터는 수뇨관에 의해 배출강 또는 방광, 요도를 거쳐 외계로 연결된다.[76] 후신은 파충류 이상의 양막류(Amniota) 성체 신장에서 볼 수 있다. 이 종류에서는 전신과 중신은 발생 단계에서 나타나지만 곧 퇴화한다.
척추동물에서 신장은 전신, 중신, 후신의 세 가지로 구분된다. 발생 과정에서는 전신에서 후신으로 순차적으로 형성되며, 후자가 형성되면 전자는 퇴화한다. 그 구조도 각각 다르다. 발생학적으로는 신경배(neural plate)기에 분화하는 중배엽(mesoderm)의 신절(nephrogenic cord)에서 유래하며, 몸의 등쪽 양측에 체축을 따라 뻗는 부분에서 분화한다.
3. 해부학적 구조
내부에는 약 100만 개의 네프론(신단위)이 밀집해 있으며, 여기에 분포하는 혈관과 함께 결합 조직의 피막으로 둘러싸여 있다.
신장은 크게 바깥쪽의 신피질과 안쪽의 신수질로 나뉜다. 거시적으로 이러한 구조는 8~18개의 원뿔 모양의 신엽으로 구성되며, 각각의 신엽은 신수질의 일부를 둘러싸는 신피질을 포함하고 있으며, 이를 신장 피라미드라고 한다.[18] 신장 피라미드 사이에는 신피질의 돌출부인 신주가 있다.
각 피라미드의 끝 부분, 즉 유두는 소변을 소신배로 배출하고, 소신배는 대신배로, 대신배는 신우로 배출된다. 이후 요관이 된다. 신문에서 요관과 신장 정맥은 신장을 빠져나가고 신장 동맥은 신장으로 들어간다. 신문 지방과 림프절이 있는 림프 조직이 이러한 구조를 둘러싼다. 신문 지방은 신장동이라고 하는 지방으로 채워진 공간과 연속적이다. 신장동은 신우와 신배를 포함하고 있으며 이러한 구조를 신수질 조직으로부터 분리한다.[19]
신장에는 명백하게 움직이는 구조가 없다.
덴마크 연구에 따르면 성인의 경우 왼쪽 신장의 중간 신장 길이는 11.2cm, 오른쪽 신장의 중간 신장 길이는 10.9cm로 측정되었다. 왼쪽 신장의 중간 신장 용적은 146cm3, 오른쪽 신장의 중간 신장 용적은 134cm3이었다.[17]
네프론은 사구체, 보먼주머니, 요세관으로 구성된다. 요세관은 다시 근위세뇨관, 헨레고리, 원위세뇨관으로 구성된다.
3. 1. 신소체
신소체는 지름이 0.15mm ~ 0.25mm인 구체(球體)이다. 내부에는 세동맥에서 분기한 모세혈관이 실패 모양으로 들어 있으며, 이것이 이중 막으로 둘러싸여 있다.
2. 분엽간 동맥
3. 신장 동맥
4. 신장 정맥
5. 신장 문
6. 신우
7. 요관
8. 소신배
9. 신장 피막
10. 하신장 피막
11. 상신장 피막
12. 분엽간 정맥
13. 네프론
14. 신장동
15. 대신배
16. 신유두
17. 신주]]
신장의 소변 생성 기능 구조인 네프론의 초기 여과 부분은 피질에 위치한 사구체이다. 조직학적으로, 네프론은 사구체와 요세관(신세뇨관)으로 구성되어 있으며, 사구체는 보먼주머니를 포함한다.
3. 2. 요세관
요세관은 근위세뇨관, 헨레고리, 원위세뇨관으로 구성되며, 사구체에서 여과된 액에서 필요한 물질을 재흡수하고 불필요한 물질을 분비한다. 신소체에서 여과되는 양은 하루에 180L가 넘지만, 하루에 배출되는 오줌의 양은 약 1.5L에 불과하므로 여과된 것의 99% 이상이 재흡수된다.[18]
요세관에서 흡수되는 물질 중 가장 많은 양은 수분이다. 신체의 수분 함유량 조절은 신장의 중요한 기능 중 하나이다. 기타 물질의 재흡수는 세 가지 유형으로 나눌 수 있다.
| 유형 | 설명 | 해당 물질 |
|---|---|---|
| 고역치 물질 | 혈액 속 농도가 일정 수준에 달할 때까지 적극적으로 흡수 | 포도당, 아미노산, 비타민 C, Na+, Cl- 등 |
| 중간역치 물질 | 혈액 속 농도가 높아도 어느 정도 재흡수 | 인산염, 황산염, 요산, 요소 등 |
| 비역치 물질 | 혈액 속 농도가 낮아도 거의 또는 결코 재흡수되지 않음 | 크레아티닌, 암모니아 등 |
요세관의 주된 기능은 재흡수이지만, 일부 물질은 모세혈관에서 요세관 속으로 분비되기도 한다. 이를 요세관 분비라고 한다. 수소 이온, 나트륨 이온, 유기성 산이나 염기, 요소 등이 여러 부위에서 분비된다.
4. 기능
신장은 네프론이라는 미세 구조를 통해 혈액을 처리하여 요소, 요산 등의 노폐물을 오줌으로 배설한다.[68] 하루에 남성은 약 1.5L, 여성은 약 1.2L의 오줌을 배출하며, 오줌의 pH는 평균 6으로 약산성이다. 오줌의 비중은 1.017-1.020 사이이며, 요붕증이나 네프로제와 같은 질병에 따라 달라질 수 있다.[68] 오줌 색깔은 단백질 분해 산물인 우로크롬 때문에 노란빛을 띤다.
신장은 전신 항상성 유지에 중요한 역할을 하며, 산-염기 균형, 전해질 농도, 세포외액량, 혈압 등을 조절한다. 이러한 기능은 독립적으로 수행되기도 하고, 레닌, 안지오텐신 II, 알도스테론, 항이뇨 호르몬, 심방 나트륨이뇨 펩타이드 등의 호르몬을 통해 내분비계와 협력하여 수행되기도 한다.
인간의 경우, 약 2만 개의 단백질 코딩 유전자 중 거의 70%가 신장에서 발현된다.[26][27] 신장에 특이적으로 발현되는 유전자는 300개가 조금 넘으며, 이 중 약 50개는 신장에 매우 특이적이다.[28] 가장 많이 발현되는 신장 특이적 단백질은 우로모듈린으로, 소변에서 가장 풍부한 단백질이며 석회화 및 박테리아 성장을 예방한다.[28]
신장 기능을 측정하기 위해 사구체 청소율과 같은 다양한 계산 및 방법이 사용된다.[35][36]
4. 1. 조절
콩팥은 자율신경계와 호르몬의 영향을 받아 기능을 조절한다. 건강한 상태에서 콩팥 기능의 조절은 자율적으로 이루어진다. 콩팥은 체내의 수분 유지를 제어하고 적정한 수준으로 염분을 조절한다. 콩팥에는 교감 신경과 부교감 신경이 분포되어 있는데, 교감 신경을 자극하면 동맥이 수축하여 콩팥 소체에서의 여과량이 줄어들어 오줌량이 줄어든다. 부교감 신경의 작용은 알려진 바 없다.콩팥은 조혈호르몬인 에리스로포이에틴을 비롯하여 Urodilantin, 비타민 D 등을 생성한다. 이 호르몬들은 대부분 원위 곡부 요세관에서의 재흡수에 관계되어 있다. 뇌하수체 후엽 호르몬은 수분의 재흡수를 촉진시키는 작용을 한다. 부신 피질 호르몬 가운데 알도스테론은 이온 상태가 된 미네랄 재흡수를 조절한다. 부갑상샘 호르몬은 인의 재흡수를 촉진한다. 그 밖에 갑상샘 호르몬이나 뇌하수체 전엽 호르몬도 콩팥 기능 조절에 관여한다.[67]
콩팥에는 내분비 작용이 있다. 먼저, 신장혈장량의 감소에 반응하여 사구체곁세포에서 레닌을 분비하여 레닌-안지오텐신-알도스테론계를 활성화시켜 혈압과 요량을 조절한다. 동시에 혈관확장 작용을 가진 프로스타글란딘이 생성되어 신장 혈류의 조절에 관여한다. 이는 안지오텐신 II에 의한 혈관수축 작용이 신장동맥에 미치지 않도록 조절하는 의미가 있다. 다음으로 세뇨관간질세포에서 에리스로포이에틴을 분비하여 골수에서 적혈구의 생성을 촉진한다. 따라서 신장 질환으로 세뇨관이 손상되면 빈혈(신성 빈혈)이 생길 수 있다. 마지막으로 부갑상선호르몬은 세뇨관에 작용하여 비타민 D의 활성화를 일으켜 혈중 칼슘 상승 작용을 담당한다.
4. 2. 오줌 생성
신장은 네프론을 통해 혈액을 처리하여 오줌을 생성한다. 네프론은 혈액을 여과하고, 재흡수하며, 분비하고, 배설하는 과정을 거친다. 이 과정을 통해 단백질 이화작용에서 나오는 질소 노폐물인 요소와 핵산 대사에서 나오는 요산 등이 소변으로 배출된다.[68] 포유류와 일부 조류는 향류증폭 메커니즘을 통해 혈액량보다 훨씬 적은 소변량으로 노폐물을 농축하여 배출할 수 있다.
신장의 기능적 단위인 네프론은 사구체 여과, 세뇨관 재흡수 및 분비, 오줌 배설의 단계를 거쳐 오줌을 생성한다.
- 여과: 혈액은 콩팥소체(말피기소체)로 들어가 보먼주머니에서 여과된다. 이 과정에서 단백질을 제외한 혈장 성분이 여과되어 원뇨(소변의 원료)가 된다. 하루에 약 150리터의 원뇨가 생성되지만, 이 중 약 99%는 재흡수되고 약 1%만 소변으로 배출된다.[68]
- 재흡수: 원뇨 중 유효 성분(포도당, 아미노산, 물, 무기염류 등)은 세뇨관과 집합관을 통해 재흡수되어 신정맥으로 돌아가 다시 신체의 혈류를 탄다. 물과 나트륨의 재흡수량 조절은 원위세뇨관과 집합관에서 이루어지며, 항이뇨호르몬(ADH), 알도스테론, 심방성 나트륨이뇨펩티드(ANP) 등의 호르몬이 관여한다.
- 분비: 세뇨관에서는 재흡수와 반대로 일부 물질(수소 이온, 나트륨 이온, 유기성 산이나 염기, 요소 등)이 모세혈관에서 세뇨관 속으로 방출된다.[68]
- 배설: 신진대사로 생긴 각종 대사산물 (요소, 요산, 물 등)은 오줌으로 배출된다.
하루에 생성되는 오줌의 양은 남성의 경우 약 1.5L, 여성은 약 1.2L이다. 오줌의 pH는 평균 6으로 약산성이며, 비중은 1.017-1.020이다. 요붕증 등으로 인해 오줌량이 많아지면 비중이 낮아지고, 네프로제 등으로 오줌량이 줄어들면 비중이 높아진다. 오줌의 색깔은 단백질 분해 산물인 우로크롬 때문에 노란빛을 띤다.
4. 2. 1. 여과
사구체에서 일어나는 여과는 세포와 큰 단백질은 유지하면서 더 작은 분자량의 물질을 혈액에서 걸러내어 소변이 되는 초여과액을 만드는 과정이다.[30] 성인의 신장은 하루에 약 180리터의 여과액을 생성하는데, 그 대부분은 재흡수된다.[31] 이 과정은 모세혈관 벽에 가해지는 수압 때문에 정수압 여과라고도 한다.사구체를 통과하는 혈액의 여과에 관련된 힘은 혈압, 삼투압, 사구체낭압 세 가지이다. 이 중에서 가장 강한 것이 혈압이며, 여기에 혈장교질삼투압과 사구체낭압이 대항한다. 합산하여 10mmHg의 유효 여과압이 작용한다. 이에 따라 200만 개의 사구체를 합쳐 하루에 약 150리터의 혈액이 사구체에서 여과된다.
콩팥소체(말피기소체)로 들어간 혈액은 단백질을 제외한 혈장 성분이 보먼주머니에 여과된다. 여과된 액체는 원뇨(소변의 원료)가 되며 하루에 약 150리터 생성되지만, 소변이 되는 것은 약 1%이고, 나머지 약 99%는 세뇨관에서 재흡수된다.[68]
4. 2. 2. 재흡수
신소체에서 여과된 액체는 요세관을 통과하면서 대부분의 성분이 재흡수된다. 신소체에서 하루에 여과되는 양은 180L가 넘지만, 실제로 배출되는 오줌의 양은 약 1.5L에 불과하므로, 여과된 것의 99% 이상이 재흡수된다.[68] 신소체에서 나온 액체는 먼저 요세관의 근위 곡부에 유입되는데, 여기에서 약 85%가 재흡수된다. 이를 불가피적 재흡수라고 한다. 헨레 고리나 원위 곡부에서는 체액 성질에 따라 섬세한 조절이 이루어지는데, 이를 선택적 재흡수라고 한다.요세관에서 흡수되는 물질 중 가장 많은 양을 차지하는 것은 수분이다. 이 외에도 혈액 속 농도에 따라 재흡수되는 물질은 세 종류로 나뉜다.
- 고역치 물질: 혈액 속 농도가 일정 수준에 도달할 때까지 적극적으로 흡수되는 물질 (포도당, 아미노산, 비타민 C, Na+, Cl- 등)
- (이름 없음): 혈액 속 농도가 높아도 어느 정도 재흡수되는 물질 (인산염, 황산염, 요산, 요소 등)
- 비역치 물질: 혈액 속 농도가 낮아도 거의 재흡수되지 않는 물질 (크레아티닌, 암모니아 등)
요세관의 주된 기능은 재흡수이지만, 일부 물질은 모세혈관에서 요세관 속으로 방출되기도 하는데, 이를 요세관 분비라고 한다. 수소 이온, 나트륨 이온, 유기성 산이나 염기, 요소 등이 여러 부위에서 분비된다.
재흡수는 네프론 세관을 둘러싸고 있는 세뇨관 주위 모세혈관으로 초여과액의 분자를 이동시키는 과정이다.[33] 물의 55%는 근위 세뇨관에서 재흡수되며, 정상적인 혈장 수치의 포도당은 근위 세뇨관에서 완전히 재흡수된다. 혈장 포도당 수치가 약 160 mg/dL이면 당뇨가 나타나기 시작하는데, 이는 당뇨병의 중요한 임상적 징후이다. 아미노산은 근위 세뇨관에서 나트륨 의존성 수송체를 통해 재흡수된다. 하트넙병은 트립토판 아미노산 수송체의 결핍으로 인해 펠라그라가 발생하는 질환이다.[34]
원뇨 중 유효 성분(모든 포도당, 95%의 물 및 무기염류)은 세뇨관을 통해, 나머지 4%의 물·무기염류는 집합관을 통해 재흡수되어 신정맥으로 돌아간다. 남은 성분(소변, 하루 약 1.5리터 정도)은 세뇨관을 거쳐 신우에 모이고, 요관을 거쳐 방광으로 배출된다. 물과 나트륨의 재흡수량 조절은 원위세뇨관과 집합관에서 이루어지며, 항이뇨호르몬(ADH), 알도스테론, 심방성 나트륨이뇨펩티드(ANP) 등의 호르몬이 관여한다.
4. 2. 3. 분비
요세관의 주된 기능은 재흡수인데, 일부 물질은 반대로 모세혈관에서 요세관 속으로 방출된다. 이것을 요세관 분비라고 한다.[68] 요세관에서는 수소 이온, 나트륨 이온, 유기성 산이나 염기, 요소 등이 여러 부위에서 분비된다.분비는 재흡수의 역과정으로, 분자들이 세뇨관 주위 모세혈관에서 간질액을 거쳐 신장 세뇨관 세포를 통과하여 초여과액으로 이동하는 과정이다.
4. 2. 4. 배설
신진대사로 생긴 각종 대사산물을 배출한다. 단백질 대사산물인 요소, 핵산 대사산물인 요산 그리고 물을 배출한다. 오줌은 하루에 남성의 경우 약 1.5L, 여성은 약 1.2L를 배출한다. pH는 평균 6으로, 약산성이다. 정상적인 비중은 1.017-1.020으로, 요붕증 등으로 인해 오줌량이 많아지면 1.005로 엷어지고, 반대로 네프로제 등으로 인해 오줌량이 줄어들면 1.030으로 높아진다. 오줌으로 배출되는 고형 성분의 양은 하루에 약 60g 정도인데, 이 양은 진한 오줌이든 묽은 오줌이든 거의 같다. 오줌의 색깔은 단백질이 분해되어 생기는 우로크롬이 함유되어 있기 때문에 노란빛을 띠고 있다.사구체 여과액 처리의 마지막 단계는 '배설'이다. 사구체 여과액은 네프론을 빠져나와 '집합관계'라고 하는 관을 통과하는데, 그 후 요관으로 이동하여 '소변'으로 이름이 바뀐다. 집합관은 사구체 여과액을 운반하는 것 외에도 재흡수에 관여한다.
신동맥에서 보내진 혈액은 모세혈관을 거쳐 콩팥소체(말피기소체)로 들어간다. 단백질을 제외한 혈장 성분은 일단 보먼주머니에 여과된다. 그 양은 통과 혈액의 10%이며, 여과된 액체는 원뇨(소변의 원료)가 된다. 원뇨는 하루에 약 150리터 생성되지만, 소변이 되는 것은 약 1%이고, 나머지 약 99%는 세뇨관에서 재흡수된다.[68]
원뇨 중 유효 성분(모든 포도당, 95%의 물 및 무기염류)은 세뇨관을 통해, 나머지 4%의 물·무기염류는 집합관을 통해 재흡수되어 신정맥으로 돌아가 다시 신체의 혈류를 탄다. 남은 성분(소변, 하루 약 1.5L 정도)은 세뇨관을 거쳐 신우에 모이고, 요관을 거쳐 방광으로 배출된다. 물과 나트륨의 재흡수량 조절은 원위세뇨관과 집합관에서 이루어지며, 항이뇨호르몬(ADH), 알도스테론, 심방성 나트륨이뇨펩티드(ANP) 등의 호르몬이 관여한다.
4. 3. 호르몬 분비
신장은 에리스로포이에틴, 칼시트리올, 레닌을 포함한 다양한 호르몬을 분비한다.[67] 에리스로포이에틴은 신장 순환계의 저산소증(조직 수준의 산소량 감소)에 대한 반응으로 방출되며, 골수에서 적혈구 생성(적혈구 생성)을 자극한다. 비타민 D의 활성화된 형태인 칼시트리올은 장에서의 칼슘 흡수와 신장에서의 인산염 재흡수를 촉진한다. 레닌은 안지오텐신과 알도스테론 수치를 조절하는 효소이다. 콩팥에는 내분비 작용이 있는데, 신장혈장량 감소에 반응하여 사구체곁세포에서 레닌을 분비하여 레닌-안지오텐신-알도스테론계를 활성화시켜 혈압과 요량을 조절한다. 동시에 혈관확장 작용을 가진 프로스타글란딘이 생성되어 신장 혈류 조절에 관여하는데, 이는 안지오텐신 II에 의한 혈관수축 작용이 신장동맥에 미치지 않도록 조절하는 의미가 있다. 세뇨관간질세포에서 에리스로포이에틴을 분비하여 골수에서 적혈구 생성을 촉진하므로, 신장 질환으로 세뇨관이 손상되면 빈혈(신성 빈혈)이 생길 수 있다. 부갑상선호르몬은 세뇨관에 작용하여 비타민 D 활성화를 일으켜 혈중 칼슘 상승 작용을 담당한다.4. 4. 혈압 조절
신장은 레닌-안지오텐신계를 구성하는 화학적 전달 물질인 레닌을 분비하여 혈압을 조절한다. 레닌 수치의 변화는 안지오텐신 II와 알도스테론 호르몬의 농도를 변화시킨다. 이 호르몬들은 신장의 염화나트륨 흡수를 증가시켜 세포외액 용량을 확장하고 혈압을 상승시킨다.[67] 레닌 수치가 높으면 안지오텐신 II와 알도스테론 농도가 증가하여 염화나트륨 재흡수가 증가하고, 세포외액 용량이 확장되어 혈압이 상승한다. 반대로 레닌 수치가 낮으면 안지오텐신 II와 알도스테론 수치가 감소하여 세포외액 용량이 감소하고 혈압이 감소한다.4. 5. 산-염기 균형
폐와 함께 신장은 산-염기 균형을 조절한다. 산염기 평형은 pH를 7.4 근처로 유지하는 것이다. 호흡계는 신체가 산-염기 문제를 경험할 때 첫 번째 방어선이다. 호흡 속도를 조절하여 신체의 pH를 7.4로 되돌리려고 시도한다. 신체가 산성 상태일 때, 호흡 속도가 증가하여 이산화탄소(CO2)가 배출되고 H+ 농도가 감소하므로 pH가 증가한다. 염기성 상태에서는 호흡 속도가 느려져 신체가 더 많은 CO2를 유지하고 H+ 농도가 증가하며 pH가 감소한다.신장에는 산-염기 항상성을 유지하는 데 도움이 되는 두 가지 세포, 즉 삽입 세포 A와 B 세포가 있다. 삽입 세포 A는 신체가 산성 상태일 때 자극을 받는다. 산성 상태에서는 혈액 내 CO2 농도가 높아 CO2가 세포 내로 이동하고 HCO3 + H ↔ H2CO3 ↔ CO2 + H2O 반응을 왼쪽으로 이동시키는 기울기를 만든다. 세포의 세뇨관측에는 H+ 펌프와 H/K 교환체가 있어, H+를 기울기에 역행하여 이동시키므로 ATP가 필요하다. 이 세포들은 혈액에서 H+를 제거하여 여과액으로 이동시켜 혈액의 pH를 높이는 데 도움이 된다. 세포의 기저측에는 HCO3/Cl 교환체와 Cl/K 공동수송체(촉진 확산)가 있다. 반응이 왼쪽으로 이동하면 세포 내 HCO3 농도도 증가하고, HCO3는 혈액으로 이동하여 pH를 추가적으로 높인다. 삽입 세포 B는 막 단백질이 삽입 세포 A와 반대이다. 양성자 펌프는 기저측에 있고 HCO3/Cl 교환체와 K/Cl 공동수송체는 세뇨관측에 있다. 기능은 동일하지만 이제 양성자를 혈액으로 방출하여 pH를 낮춘다.
5. 혈액 공급
신장은 복대동맥에서 직접 분지되는 좌우 신장동맥에서 혈액을 공급받는다. 성인의 경우 신장은 심박출량의 약 20~25%를 받는다.[18][20][21] 각 신장동맥은 분절동맥으로 분지되고, 다시 분엽간동맥으로 나뉘어 신장 피막을 관통하고 신장 피라미드 사이의 신장 기둥을 따라 뻗어나간다. 분엽간동맥은 그 다음 피질과 수질의 경계를 따라 흐르는 궁상동맥에 혈액을 공급한다. 각 궁상동맥은 사구체에 혈액을 공급하는 입사소동맥으로 이어지는 여러 개의 분엽사이동맥에 혈액을 공급한다.
여과가 일어난 후, 혈액은 작은 정맥의 작은 망을 통과하여 분엽사이정맥으로 모인다. 동맥 분포와 마찬가지로 정맥도 같은 패턴을 따르는데, 분엽사이정맥은 궁상정맥에 혈액을 공급하고, 다시 분엽간정맥으로 돌아가 신장정맥을 형성하여 신장에서 빠져나가며, 궁극적으로 혈액은 하대정맥으로 배출된다.
인간의 두 신장은 체중의 약 0.3%를 차지하는 반면, 심박출량의 20~25%를 받아들인다. 신혈류량은 800ml~1200ml이다. 아주 적은 부분만이 신장 자체의 가스 교환, 영양 및 노폐물 교환에 사용되지만, 대부분은 사구체에서의 여과를 목적으로 한다. 신장으로 유입되는 거의 모든 혈액은 대동맥에서 직접 분지한 신동맥에서 유래하며, 유출되는 혈액은 하대정맥에 이르는 신정맥을 거친다.
대동맥에서 사구체를 거쳐 하대정맥에 이르는 경로는 다음과 같다.
: 대동맥 - 신동맥 - 신분절동맥 - 분엽동맥 - 궁상동맥 - 소엽간동맥 - 수입세동맥 - 사구체(신소체) - 수출세동맥 - 세뇨관주위모세혈관 - 세뇨관주위정맥 - 소엽간정맥 - 궁상정맥 - 분엽정맥 - 신정맥 - 하대정맥
6. 신경 분포
신장에는 교감 신경과 부교감 신경이 분포되어 있다. 교감 신경을 자극하면 오줌량이 줄어드는데, 이는 동맥이 수축하여 신소체에서의 여과량이 줄었기 때문이다. 부교감 신경의 작용은 알려진 바 없다.[22]
신장과 신경계는 신장 신경총을 통해 소통하며, 그 신경 섬유는 신장 동맥을 따라 각 신장에 도달한다.[22] 교감 신경계로부터의 입력은 신장에서 혈관 수축을 유발하여 신장 혈류를 감소시킨다.[22] 신장은 또한 미주 신경의 신장 가지를 통해 부교감 신경계로부터 입력을 받지만,[23] 그 기능은 아직 명확하지 않다.[22][24] 신장으로부터의 감각 입력은 척수의 T10-11 수준으로 전달되고 해당 체절에서 감지된다.[22] 따라서 옆구리 부위의 통증은 해당 신장에서 유래한 것일 수 있다.[22]
7. 발생
포유류의 콩팥은 중간 중배엽에서 발생한다. 콩팥 발생(신생, nephrogenesis)은 전신(pronephros), 중신(mesonephros), 후신(metanephros)의 세 가지 연속적인 발생 단계를 거친다. 후신은 영구 콩팥의 원기이다.[29]
8. 임상적 의의
신장내과는 신장 기능 및 신장 기능 부전과 관련된 질병, 투석 및 신장 이식을 포함한 관리를 다루는 내과의 전문 분야이다. 비뇨기과는 신장암 및 낭종과 같은 신장 구조 이상 및 요로 문제를 다루는 외과의 전문 분야이다. 신장내과의와 비뇨기과의는 모두 "신장 전문의"라고 불리기도 한다. 신장 결석 및 신장 관련 감염과 같이 두 분야 모두 치료를 제공할 수 있는 영역이 있다.[37]
신장과 관련된 의학 용어는 일반적으로 "신장(renal)" 및 접두사 "신장-(nephro-)"와 같은 용어를 사용한다. 예를 들어, 신장의 외과적 절제는 ''신장절제술''이고, 신장 기능 감소는 ''신장 기능 부전''이라고 한다.[37]
일반적으로 사람은 한쪽 신장만으로도 정상적인 생활을 할 수 있는데, 한쪽 신장이 생존에 필요한 것보다 더 많은 기능적 신조직을 가지고 있기 때문이다. 기능하는 신장 조직의 양이 크게 감소했을 때만 만성 신장병이 발생한다. 사구체 여과율이 매우 낮아지거나 신장 기능 장애로 심각한 증상이 나타나는 경우 신대체요법으로서 투석 또는 신장 이식이 필요하다.[38]
8. 1. 신장 질환
신장 질환은 선천적으로 나타나거나 후천적으로 발생할 수 있다.- 당뇨병성 신증
- 사구체신염
- 수신증은 소변의 흐름이 막혀 한쪽 또는 양쪽 신장이 커지는 질환이다.
- 간질성 신염
- 신결석(신석증)은 비교적 흔하며 특히 고통스러운 질환이다. 만성 질환은 신장에 흉터를 남길 수 있다. 신결석 제거에는 초음파 치료를 이용하여 결석을 작은 조각으로 부수고 요로를 통해 배출하는 방법이 포함된다. 신결석의 흔한 증상 중 하나는 허리 아랫부분이나 사타구니의 중앙과 옆쪽에 심한 통증이 나타나는 것이다.[40][41]
- 신장 종양
- * 윌름스 종양
- * 신세포암
- 루푸스 신염
- 최소변화 질환
- 네프로제 증후군에서는 사구체가 손상되어 혈액 내 많은 양의 단백질이 소변으로 들어간다. 네프로제 증후군의 다른 흔한 특징으로는 부종, 저알부민혈증 및 고콜레스테롤혈증이 있다.
- 신우신염은 신장 감염으로, 종종 요로 감염의 합병증으로 인해 발생한다.
- 신부전
- * 급성 신부전
- * 말기 만성 신질환
- 신동맥 협착증
- 신혈관성 고혈압
- 선천성 수신증
- 선천성 요로 폐쇄
- 중복 신장(이중 신장)은 인구의 약 1%에서 발생한다. 이는 일반적으로 합병증을 유발하지 않지만, 때때로 요로 감염을 일으킬 수 있다.
- 이중 요관은 약 100명의 신생아 중 1명꼴로 발생한다.
- 말굽 신장은 약 400명의 신생아 중 1명꼴로 발생한다.
- 윌름스 종양(증후군성 윌름스 종양)
- 넛크래커 증후군
- 다낭성 신질환
- * 자동적 우성 다낭성 신질환은 환자의 삶의 후반기에 영향을 미친다. 약 1,000명 중 1명이 이 질환을 앓게 된다.
- * 자동적 열성 다낭성 신질환은 우성 질환보다 훨씬 드물지만 더 심각하다. 자궁 내 또는 출생 시에 나타난다.
- 신장 무형성증. 한쪽 신장이 형성되지 않는 경우는 약 750명의 신생아 중 1명꼴로 발생한다. 양쪽 신장이 형성되지 않는 경우는 과거에는 치명적이었지만, 임신 중 양수 주입 요법 및 복막 투석과 같은 의학적 발전으로 이식이 가능할 때까지 생존이 가능해졌다.
- 신장 이형성증
- 일측성 소신장
- 다낭성 이형성 신장은 약 2,400명의 신생아 중 1명꼴로 발생한다.
- 요관 신우 이행부 폐쇄(UPJO); 대부분의 경우 선천적이지만, 후천적인 경우도 있다.[42]
8. 2. 투석
투석은 정상적인 신장 기능을 대신하는 치료법이다. 사구체 여과율이 15 미만으로 나타나는 것처럼 신장 기능의 약 85~90%가 상실되었을 때 투석을 시작할 수 있다. 투석은 신진대사 노폐물뿐만 아니라 과도한 수분과 나트륨을 제거하여(따라서 혈압 조절에 기여함) 신체 내의 많은 화학 물질 수준을 유지한다.[39] 투석 환자의 평균 수명은 5~10년이며, 일부는 최대 30년까지 생존한다. 투석은 혈액(중심 정맥 카테터 또는 동정맥루를 통해) 또는 복막(복막투석)을 통해 이루어질 수 있다.[39]
8. 3. 진단
콩팥 질환은 자세한 병력 청취 및 신체 검사를 바탕으로 진단된다.[1] 병력에는 현재 및 과거 증상, 특히 콩팥 질환 증상, 최근 감염, 콩팥에 독성이 있는 물질에 대한 노출, 그리고 콩팥 질환의 가족력 등이 고려된다.신기능은 혈액 검사 및 소변 검사를 이용하여 검사한다. 가장 일반적인 혈액 검사는 크레아티닌, 요소 및 전해질이다. 소변 검사로는 pH, 단백질, 포도당 및 혈액의 존재 여부를 평가할 수 있다. 현미경 분석을 통해 요원주 및 결정의 존재 여부도 확인할 수 있다.[2] 사구체여과율(GFR)은 직접 측정할 수 있지만("측정된 GFR" 또는 mGFR) 일상적인 진료에서는 거의 시행되지 않는다. 대신, GFR을 계산하기 위해 특수 방정식을 사용한다("추정 GFR" 또는 eGFR).[3][2]
8. 3. 1. 영상 검사
신장 초음파검사는 신장 질환의 진단 및 치료에 필수적이다.[46] CT 및 MRI와 같은 다른 영상 검사법은 신장 질환 평가 시 보조 영상 검사법으로 항상 고려되어야 한다.[46]8. 3. 2. 생검
신장 생검은 비침습적 방법(병력, 과거 병력, 약물 복용력, 신체 검사, 검사실 검사, 영상 검사)만으로는 원인이 명확하지 않은 신장 질환을 진단하는 데 사용된다.[1] 일반적으로 신장 병리학자는 상세한 형태학적 평가를 수행하고 형태학적 소견을 병력 및 검사실 자료와 통합하여 최종 병리학적 진단을 내린다.[1] 신장 병리학자는 해부병리학에 대한 일반적인 훈련과 신장 생검 표본 해석에 대한 추가적인 특수 훈련을 받은 의사이다.[1]이상적으로는 여러 개의 조직 검체를 채취하여 수술 중 적절성(사구체 존재 여부)을 평가한다.[1] 병리학자/병리학 조교는 광학 현미경, 면역 형광 현미경 및 전자 현미경 검사를 위해 검체를 나눈다.[1]
병리학자는 여러 수준의 절편에 대해 여러 가지 염색 기법(헤마톡실린-에오신/H&E, PAS, 트리크롬, 은 염색)을 사용한 광학 현미경으로 검체를 검사한다.[1] 항체, 단백질 및 보체 침착을 평가하기 위해 여러 가지 면역 형광 염색을 수행한다.[1] 마지막으로, 전자 현미경을 사용하여 초미세 구조 검사를 수행하며, 전자 밀도가 높은 침착물이나 환자의 신장 질환 원인을 시사할 수 있는 다른 특징적인 이상이 나타날 수 있다.[1]
9. 다른 동물
척추동물의 신장은 종에 따라 구조와 기능이 다양하다. 가장 원시적인 척추동물인 칠성장어와 먹장어의 신장은 매우 단순하며, 네프론의 열로 구성되어 원신관으로 직접 배출된다. 창고기의 배설 기관은 척추동물의 신장과 상동이 아니며, 신관(nephridia)과 같은 다른 이름으로 불린다.[48]
어류와 양서류의 신장은 좁고 길쭉한 기관으로, 몸통의 상당 부분을 차지한다. 각 네프론 무리에서 나온 집합관은 보통 원신관으로 배출되는데, 이는 양막류의 정관과 상동이다. 연골어류와 일부 양서류에서는 양막류의 요관과 유사한 더 짧은 관이 있어 신장의 후부(후신장 부분)를 배출하고 방광이나 총배설강에서 원신관과 합쳐진다. 많은 연골어류에서 신장의 전방 부분은 성체에서 퇴화하거나 기능을 상실할 수 있다.[48] 양서류의 신장과 방광에는 다모류(Monogenea)의 Polystomatidae과에 속하는 특수 기생충이 서식하기도 한다.[47]
파충류의 신장은 여러 개의 소엽으로 구성되어 있으며, 각 소엽에는 중앙에 요관의 한 가지가 있고 집합관이 그 안으로 배출된다. 파충류는 비슷한 크기의 다른 양막류에 비해 네프론의 수가 적은데, 이는 신진대사율이 낮기 때문일 수 있다.[48]
조류는 크고 길쭉한 신장을 가지며, 각 신장은 3개 이상의 엽으로 나뉜다. 엽은 여러 개의 작고 불규칙하게 배열된 소엽으로 구성되며, 각 소엽은 요관의 가지를 중심으로 한다. 조류는 작은 사구체를 가지지만, 비슷한 크기의 포유류보다 약 두 배 많은 네프론을 가진다.[48]
포유류 신장의 특징은 신우와 신추체의 존재, 그리고 명확하게 구분되는 피질과 수질이다. 이 특징은 길쭉한 헨레 고리의 존재 때문이다. 조류의 헨레 고리는 짧으며, 다른 척추동물에는 없다. 신장이 "콩팥" 모양을 갖는 것은 포유류에서만 볼 수 있지만, 바다표범과 고래류의 다엽성 신장과 같은 예외도 있다.[48]
척추동물은 발생 과정에서 전신, 중신, 후신의 세 가지 신장이 순차적으로 형성된다. 전신은 발생 초기 단계에서 퇴화하고, 어류와 양서류에서는 중신이 기능을 가지며, 그 이상의 척추동물에서는 후신만이 발달한다.
고양이과 동물은 신장에서 죽은 세포를 제거하는 메커니즘이 있지만, 유전적 문제로 기능하지 않아 신장병에 걸리기 쉽다.[66] 수달도 신장병에 취약하다.[66]
10. 사회와 문화
고대 이집트에서는 미라를 만들 때 심장과 마찬가지로 콩팥도 몸 안에 남겨두었는데, 이는 다른 장기들을 제거한 것과 대조적이다.[50] 이집트인들은 콩팥을 심판, 그리고 아마도 도덕적 결정과 연결 지었던 것으로 보인다.[50]
현대와 고대 히브리어 연구에 따르면, 인간과 동물의 여러 장기는 오늘날 주로 뇌와 내분비계에 귀속되는 정서적 또는 논리적 역할을 했던 것으로 나타난다. 콩팥은 여러 성경 구절에서 심장과 함께 언급되는데, 마치 창자가 슬픔, 기쁨, 고통과 같은 감정의 "자리"로 이해되었던 것과 같다.[51] 탈무드 (베라코트 61.a)는 두 콩팥 중 하나는 선을, 다른 하나는 악을 조언한다고 말한다.
성경의 타베르나클과 후에 예루살렘 성전에서 드린 제사에서, 제사장들은[52] 양, 염소, 소 제물의 콩팥과 콩팥을 덮고 있는 부신을 제거하여 제단에서 태우라는 지시를 받았는데, 이는 "하나님께 드리는 제물"의 거룩한 부분으로 절대 먹어서는 안 되는 것이었다.[53]
라틴어 단어 ''renes''는 콩팥을 의미하는 영어 단어 "reins"와 관련이 있으며, 이는 셰익스피어 영어(예: ''윈저의 명랑한 아낙네들'' 3.5)에서도 사용되었고, 킹 제임스 성경이 번역되었던 시대이기도 하다. 콩팥은 한때 양심과 성찰의 자리로 여겨졌으며,[58][59] 성경의 여러 구절(예: 시편 7:9, 요한계시록 2:23)에서 하나님이 인간의 심장과 함께 콩팥, 즉 "reins"를 살피고 조사하신다고 언급하고 있다.[60]
중앙아시아 카자흐족의 전통 문양에는 부이렉이라 불리는 콩팥 모양의 문양이 있으며, 풍요의 상징으로 여겨진다.[71]
콩팥과 모양이 비슷하여 강낭콩(영어: kidney beans)이라고 불리며, 특히 붉은 강낭콩을 가리킨다.
BMW 자동차의 라디에이터 그릴은 두 부분으로 나뉘어 있으며 둥근 디자인으로 콩팥과 닮았기 때문에 “키드니 그릴”이라고 불린다.
복싱에서 상대방의 몸통 뒤쪽, 콩팥 부근을 고의로 타격하면 “키드니 블로우”라 불리는 반칙이 되어 경고를 받는다.
10. 1. 인도: 아유르베다 체계
고대 인도의 아유르베다 의학 체계에서는 신장을 배설 경로계의 시작, 즉 '무트라 스로타(Mutra Srota)'의 '머리'로 보았다. 신장은 다른 모든 계에서 받은 영향을 받아 세 가지 건강 요소, 즉 '도샤(Dosha)'의 균형과 혼합을 통해 사람의 건강 균형과 기질을 결정하는 데 중요한 역할을 했다. 이 세 가지 도샤는 바타(Vatha 또는 Vata, 바람), 피타(Pitta, 담즙), 카파(Kapha, 점액)이다. 사람의 기질과 건강은 소변의 색깔로 확인할 수 있었다.[54]현대 아유르베다 의사들은 이러한 방법을 의료 절차에 부활시키려 시도했지만, 이는 의사과학으로 여겨진다.[55] 이러한 절차는 회의론자들에게 "무의미한 것"으로 비판받았다.[56][57]
11. 역사
신장결석은 기록된 역사가 존재하는 만큼 오래 전부터 확인되고 기록되어 왔다.[62] 요관을 포함한 요로계와 콩팥에서 오줌을 배출하는 기능은 2세기경 갈레노스에 의해 기술되었다.[62]
1929년 햄프턴 영은 수술이 아닌 요관경검사라고 하는 내부 접근 방식을 통해 요관을 처음으로 검사하였다.[61] 1964년 V. F. 마셜은 광섬유를 기반으로 한 유연한 내시경을 최초로 사용하여 이를 개선하였다.[61] 1941년에는 요관과 요로계를 우회하여 신우에 배액관을 삽입하는 신우조루술이 처음으로 기술되었다. 이러한 접근 방식은 앞선 2천 년 동안 사용되었던 요로계의 개복 수술적 접근 방식과 크게 달랐다.[61]
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ネコと腎臓病とAIM研究 2020年 記事一覧 医学界新聞 医学書院
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腎臓に赤血球数と血圧を同時に制御する細胞があることを発見 〜貧血時の重要な機能、高血圧との関連も〜
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一般社団法人日本腎臓学会サイト >> 一般の方へ >> 1.腎臓の構造と働き 2.尿細管
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신장의 내부 구조, 비뇨기의 구조
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