비뇨기계의 변화

 

1. 비뇨기계의 변화

 

 

 비뇨기계는 두 개의 신장, 두 개의 요관 ( ureter ), 방광 ( bladder ), 그리고 요도 ( urethra ) 로 구성된다. 신장을 제외하고, 오줌의 배출을 방해하는 심각한 노화성 변화가 이 기관계에는 없다. 배뇨의 조절 이상인 노화성 요실금(urinary incontinence)은 비정상적인 근육의 약화, 방광의 기능을 조절하는 신경에 영향을 주는 질병, 그리고 신장에 의한 과도한 오줌 생산 등의 결 과이다. 그러므로, 여기에서는 신장의 노화에 따른 변화에 집중하도록 한다. 먼저 정상적인 신장의 기능을 알아 보는 것으로 시작한다.

 

 1) 신장은 혈액에서 대사 폐기물을 제거한다.

 

모든 인간 세포는 대사 폐기물을 혈액으로 내보낸다. 이 폐기물들은 제거되어야 하며, 그렇지 않을 경우 정상적인 대사 기능을 위하여 필요한 pH 7.2 ~ 7.4사이를 유지해야 하는 혈액의 pH 항상성에 영향을 미치게 된다. 또한 몇 가지 폐기물들은 축적되면 독성을 나타낼수도 있다. 정상적인 세포 기능을 유지하는 것도 또한 전해질(electrolytes)이라고 알려진 소듐, 포타슘, 칼슘, 마그네슘, 인 등과 같은 미네랄의 안정적인 혈액 농도를 필요로 한다. 따라서 우리의 신장은 혈액에서 대사 폐기물을 제거하고 혈액의 전해질과 pH 수준을 유지하는 두 가지 기능을 책임지고 있다. 신장은 신장동맥을 통하여 혈액을 공급받는다. 이 혈액은 네프론(nephron) 이라는 신장의 구조를 통과한다. 네프론에 의한 혈액 여과는 각각 다른 장소에서 세 가지 다른 과정을 거친다.

( 1 ) 사구체 여과(glomerular filtration), 여기서는 혈액의 액체 성분과 저분자 물질들을 사구체(glomerulus)의 모세관에서 보우만 주머니(Bowman's capsule) 속으로 여과 한다.

( 2 ) 세뇨관 재흡수 ( tubular reabsorption ), 신장 세뇨관(renal tubule)에 있는 물질들이 세뇨관 주위모세혈관 ( peritubular capillaries ) 으로 이동

( 3 ) 세뇨관 배출 ( tubular secretion ), 세뇨관 주위모세혈관에 있는 물질들이 신장 세뇨관 안으로 이동.

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 사구체 여과는 사구체 모세혈관과 보우만 주머니 사이의 압력 차이의 결 과이다. 사구체 모세혈관의 혈액은 60 mmHg의 압력을 가지고 있으나, 보우만 주머니는 약 44 mmHg의 압력을 가진다. 모세혈관의 높은 압력은 물과 저분자 물질들을 모세혈관에서 보우만 주머니 쪽으로 강제로 보낸다. 사구체 여과물(glomerular filterate)이라는 보우만 주머니 안의 액체는 혈장(plasma)의 농도와 같은 물질을 가지고 있다. 세뇨관의 재흡수와 배출은 단순확산 혹은 매개수송에 의해 발생할 수 있 다. 네프론이 이용하는 이 과정은 신장 세뇨관과 세뇨관 주위모세혈관의 물질의 농도에 의존한다. 예를 들면, 단백질 대사의 질소산물인 요소의 사구체 여과물 안의 농도는 세뇨관 주위모세혈관의 농도와 같다. 사구체 여과물이 세뇨관을 통과하면서, 물이 재흡수되고 여과물속 요소의 농도는 세뇨관 주위모세혈관의 농도에 비해 증가한다. 이 농도 경사에 따라서, 요소는 사구체 여과물에서 세뇨관 주위모세혈관으로 단순히 확산된다. 요소 속의 질소는 다 시 순환계로 되돌아 가고 아미노산을 합성할 때 사용된다. 매개 수송은 신장 세뇨관 혹은 세뇨관 주위모세혈관 속의 물질들이 낮은 농도에서 높은 농도 쪽으로 농도 경사를 거슬러 이동되어야 할 때 이용된다. 매개 수송의 한 가지 예는 소듐 / 포타슘 ATP 펌프 ( sodium / potassium ATP pump ) 라고 하는 세포막 채널을 통한 소듐의 재흡수이다. 세포의 기능을 적 절하게 유지하는 것은 세포 내 소듐의 농도를 세포 밖의 농도 보다 낮게 유 지하는 것을 필요로 한다. 역으로, 세포 내 포타슘 농도는 세포 밖의 포타슘 농도 보다 높게 유지해야 한다. 따라서 소듐은 세뇨관 내강에서 세뇨관을 이 루는 표피세포 안으로 단순확산된다. 그러므로 세뇨관 재흡수에서 소듐은 농 도 경사를 거슬러 세뇨관 표피세포에서 세뇨관 주위모세혈관으로 이동된다. 소듐 / 포타슘 ATP 펌프는 ATP 를 에너지원으로 사용하여, 포타슘과 교환함으 로써 소듐이 자신의 농도 경사를 거슬러 이동하도록 허용한다.

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2) 신장은 혈압 조절을 도와준다.

 

 신장의 다른 중요한 업무는 혈액의 수분양을 조절함으로써 인체가 혈압을 유지하는 것을 도와주는 것이다. 세뇨관 배출에 의한 혈액에서 오줌으로의 물의 이동은 혈압을 떨어뜨린다. 세뇨관 재흡수는 사구체 여과물에서 세뇨관 주위모세혈관으로 물을 전달함으로써 혈압을 유지한다. 네프론 안에서 물의 이동은 소듐의 재흡수와 연결되어 있고 이는 몇 가지 호르몬에 의해 조절 된다. 소듐이 세뇨관 내강에서 세뇨관 표피세포로 단순 확산됨을 상기하라. 소듐의 제거는 사구체 여과물의 삼투압을 낮추고(즉, 물 농도를 증가시킨다), 물은 세뇨관 표피세포로 단순 확산한다 - 즉, 물은 소듬을 따라 간다. 만약 세뇨관 주위모세혈관의 삼투압이 사구체 여과물의 삼투압 보다 낮으면, 물은 세뇨관 주위모세혈관에서 세뇨관 쪽으로 이동한다. 물과 소듬의 재흡수 연결 은 오줌 색깔의 차이를 설명한다. 당신이 충분한 물을 마시지 않으면, 신장은 물을 재흡수하고 오줌은 용질의 농도가 증가하기 때문에 노란색이 된다. 당 신의 몸이 필요로 하는 물 보다 더 많이 물을 마시면, 용질의 농도가 오줌으 로 배출되는 물에 의해 낮아지기 때문에 신장은 투명한 오줌을 생산한다.

 신장에 의해 재흡수되는 물의 양은 또한 신장 세뇨관의 투과성에 의존적 이다. 세뇨관의 투과성은 뇌하수체에서 분비되는 바소프레신 ( vassopressin ) 혹은 할이뇨호르몬 ( antidiuretic hormone ) 으로 알려진 호르몬에 의해 생리학 적 조절을 받는다. 시상하부(뇌의 일부분)가 혈액 부피가 줄어든 것을 감지하면, 뇌하수체에 항이뇨호르몬을 혈액으로 분비하도록 신호를 보낸다. 항이뇨 호르몬은 세뇨관 표피세포의 물 채널 ( 아쿠아포린 ) 을 열어 물의 재흡수를 증가하도록 한다. 역으로, 혈액 양이 증가하면, 향이뇨호르몬의 분비를 억제하고 세뇨관 속에 물이 많이 남아 있도록 하여, 오줌 속 물의 농도를 증가시키 도록 한다.

 

3) 신장 혈액의 흐름과 신장의 기능은 노화에 따라 쇠퇴한다.

 

 신장 혈액의 흐름은 심장 박출의 총량과 박출의 비율 ( 혈액이 심장을 통해 박 출되는 속도 ) 의 두 가지 요인들에 의해 노화에 따라 줄어든다. 신장 혈액 흐 름의 감소는 신장의 전체적인 혈관 감소와 혈관의 좁아짐을 나타낸다. 이런 혈관의 감소는 신장의 모든 수준에서 나타나지만, 사구체는 가장 많은 영향 을 받는다. 사구체의 혈관 수는 사람의 30 대 초반부터 시작하여 매 10년 마다 대략 10 %정도 감소한다. 더욱이 남아 있는 혈관들은 불규칙하고 꼬여지며, 더욱 사구체로 혈액의 흐름을 제한한다. 노화된 신장에서 관찰되는 많은 동맥의 변화는 다른 기관들에서 보여지는 것과 유사하고 동맥경화와 동맥 내벽의 비대 등을 포함한다. 다른 기관 보다 신장에서 더욱 일반적으로 나타나는 노화에 따른 혈맥의 변화는 동맥 내막층의 비정상적인 성장인 섬유성내막 과증식(fibrointimal hyperplasia)이다. 이 상태는 혈관벽에 혈장 단백질이 침착되어 발생하며, 이는 벽내 삼출액 ( insudation ) 현상이며, 그 결과 혈관이 즙 아지고 혈액의 흐름이 감소한다. 사구체 모세혈관의 수와 기능의 노화에 따른 쇠퇴는 사구체에서 보우만 주머니로 액체 여과속도를 떨어뜨리는 것을 유발할 수 있다. 이 액체의 여 과속도인 단위 시간당 부피는 사구체 여과속도(glomerular filtration rate ; GFR )로 알려져 있다. 몸무게가 60에서 70kg인 젊은 사람은 대략 하무역 180L의 사구체 여과 속도를 가진다. 평균적으로 혈액의 총부피가 3L 정도 라면, 몸 전체에 공급되는 혈액은 하루에 60번 정도 여과된다. 이렇게 큰 예 과 부피는 신장으로 하여금 많은 양의 대사 노폐물에 반응하여 빠르게 제지 할 수 있도록 한다. 노화에 따른 여과의 감소는 사람에 따라 정상 사구체  과속도의 0 % 에서 20 % 까지 다양하게 나타난다. 그러므로, 사구체 여과 속의 어떠한 변화는 혈액과 신체의 항상성에 영향을 줄 것이다.

 사구체 여과 속도를 낮추는 근본적인 원인은 사구체의 퇴행성 흉터인 시 구체 정화증 ( glomerulosderosia ) 이다. 몇 개의 추정은 80세 정도가 되면 사랑 의 사구체의 30 ~ 40% 정도가 이것 때문에 기능을 멈춘다고 제안하고 있다. 사구체 경화중이 정상적인 노화에 때문에 발생하는지 혹은 고혈압 때문인지 에 대해 논쟁이 되고 있다. 노화성 사구체 경화증은 젊은 사람들에서 발생하는 고혈압성 사구체 경화증과 구별되지 않는다. 더욱이 그 상태는 거의 항상 고혈압을 가지고 있는 노인들에서 발견된다. 따라서 노화성 사구체 경화중이 고혈압을 유발하는지 혹은 고혈압이 그것을 발생시키는지는 명확하지 않다.