순환계의 생리학

항상성

유기체의 외부 환경 조건은 빠르고 급격하게 변할 수 있습니다. 생존하기 위해 유기체는 온도, pH 및 기타 요인의 지속적인 조절을 포함하는 상당히 일정한 내부 환경을 유지해야 합니다. 이 균형 잡힌 상태를 항상성(homeostasis)이라고 하며, 이는 유기체가 최적의 내부 상태를 유지하는 과정을 설명합니다. 항상성을 유지하기 위해 유기체는 뚜렷한 기능을 가진 구조를 개발했습니다. 생리학은 신체의 다양한 시스템의 정상적인 기능과 메커니즘에 대한 연구입니다. 예를 들어, 외부 환경이 이상적인 내부 온도보다 따뜻해지면 유기체는 신체가 외부 온도로 가열되는 것을 막는 생리적 과정을 활성화할 것입니다. 인간과 다른 많은 동물들은 분화된 세포에서 뚜렷한 생리적 과정을 통해 항상성을 달성합니다.

인간의 장기 시스템

지원 기능을 가진 하나 이상의 세포 유형이 조직을 형성하고, 조직은 다시 특수 신체 기능을 가진 기관을 구성합니다. 장기 시스템은 공통 기능을 제공하기 위해 함께 작동하는 두 개 이상의 기관으로 구성됩니다. 척추동물의 생리학적 체계는 11개의 주요 장기 조직으로 구성되어 있습니다. 모든 장기 시스템은 상호 연결되어 있지만 서로 다소 독립적으로 기능합니다.

신체는 피부, 머리카락, 손톱, 감각 수용기 및 다양한 땀샘으로 구성된 외피 시스템으로 덮여 있습니다. 내부 구조를 보호하는 것 외에도 외피 기관은 외부 환경의 많은 특징을 감지하고 체온을 조절하는 데 도움이 됩니다. 내부적으로 장기는 뼈, 연골, 힘줄, 인대로 구성된 골격계에 의해 보호되고 지지됩니다. 골격계는 또한 근육계를 구성하는 근육에 부착을 제공합니다. 근육은 골격을 움직여 몸을 움직일 수도 있고, 속이 빈 장기를 통해 물질을 이동시키기 위해 수축할 수도 있습니다. 신경계는 뇌, 척수 및 말초 신경으로 구성됩니다. 그것은 감각 자극을 해석하고 다른 시스템과 함께 생리적 과정을 제어하기 위해 유기체의 행동을 지시합니다. 내분비계는 호르몬을 분비하는 분비선과 뇌하수체, 갑상선, 췌장, 난소 및 고환을 포함한 기관으로 구성되어 있습니다. 그것은 다른 시스템과 함께 성장, 신진 대사 및 번식을 조절합니다. 호흡기는 공기가 비강, 인두, 후두, 기관 및 기관지를 통과한 후 폐의 이산화탄소를 제거하면서 신체에 산소를 공급하기 위해 가스 교환을 제어합니다. 소화계는 구강과 식도를 통해 섭취한 음식물을 처리하고 분해한 다음 직장과 항문을 통해 배설하기 전에 위, 소장과 대장을 통해 이동합니다. 영양소는 소장과 대장에서 흡수된 다음 간에서 처리됩니다. 비뇨기계는 신장, 방광 및 요도를 통해 질소 노폐물을 집중하고 제거합니다. 또한 신체에서 과도한 수분을 제거합니다. 심혈관계 또는 순환계는 심장, 혈관 및 혈액으로 구성되며 조직에 산소와 영양분을 전달하는 동시에 몸 전체의 이산화탄소와 노폐물을 제거합니다. 림프계는 백혈구 또는 림프구(적골수에 위치), 흉선, 림프관, 흉관, 비장 및 림프절을 통해 신체의 면역 반응을 유지합니다. 마지막으로, 생식 기관은 유기체의 생식 세포를 프라이밍합니다. 남성의 경우 고환과 음경이 생식 기관을 구성하는 반면 여성의 경우 자궁, 난소 및 질이 생식 기관을 구성합니다.

순환계의 생리학

단세포 유기체와 해면동물과 같은 기초 다세포 동물의 생리학은 종종 간단합니다. 예를 들어, 미생물의 작은 크기와 큰 표면 대 부피 비율은 세포막을 가로지르는 확산에 의해 조절을 달성할 수 있도록 합니다. 그와 비슷하게, 바닷물은 해면동물의 구멍을 통해 순환하면서 영양분과 노폐물을 세포 안팎으로 운반합니다. 더 복잡한 동물은 혈액을 몸 전체로 이동시켜 영양소, 노폐물, 호르몬 및 기타 분자를 운반하는 순환계를 발달시켰고, 호흡계는 순환계와 외부 환경 사이의 가스 교환을 가능하게 합니다.

동물의 순환계는 열리거나 닫힐 수 있습니다. 개방 순환계는 일반적으로 많은 무척추 동물에 존재하며 하나 이상의 단순한 심장, 혈관 네트워크 및 내부 장기를 물질 교환을 허용하는 유체로 직접 목욕시키는 상호 연결된 공간으로 구성됩니다. 척추동물은 폐쇄된 순환계를 가지고 있는데, 이 순환계에서는 혈액이 밀폐된 혈관 시스템 안에 갇혀 있으며, 이 혈관 시스템은 물질 교환을 보장하기 위해 조직 속으로 광범위하게 분기됩니다. 이 닫힌 혈관 시스템은 조직에서 심장으로 혈액을 운반하는 정맥과 심장에서 신체의 다른 부분으로 혈액을 운반하는 동맥이 있는 심장에 연결되어 있습니다. 인간과 같이 4개의 방으로 된 심장은 두 개의 혈관 고리와 관련이 있습니다. 인간의 경우, 장기에서 산소가 고갈된 혈액은 우심방을 통해 심장으로 들어가고, 우심방은 수축하여 혈액을 우심실로 밀어 넣고, 다시 폐로 혈액을 보냅니다. 폐에서 가스를 교환한 후 산소가 풍부한 혈액은 좌심방으로 되돌아가고 나중에 좌심실로 밀어 넣습니다. 이 마지막 방은 다른 방보다 더 근육질이며 강한 수축으로 신체의 나머지 부분으로 혈액을 펌핑 할 수 있습니다.

폐쇄형 순환계는 혈액의 빠른 순환을 가능하게 하며, 이를 통해 개방형 시스템보다 더 높은 혈압뿐만 아니라 신체 전체에 물질을 빠르고 효율적으로 운반할 수 있습니다. 혈압은 혈액이 동맥으로 강제로 들어가면서 심장 심실의 수축에 의해 생성됩니다. 심장의 심실이 이완됨에 따라 혈압이 낮아집니다.

혈압

인간의 경우 순환계의 기능은 개인의 혈압과 해당 심박수를 측정하여 평가할 수 있습니다. 혈압은 수은 밀리미터(mmHg)로 측정되며, 이는 기둥에 가해지는 압력으로 인해 기둥의 수은이 올라가는 밀리미터 단위의 높이입니다. 심박수는 분당 박동수로 측정됩니다. 심장의 수축과 이완 움직임으로 인해 혈압 수치는 수축기 및 이완기의 두 가지 숫자로 구성됩니다. 수축기 혈압은 심실이 수축하는 동안 측정되며 이완기 압력은 수축 사이에 휴식을 취하는 동안 동맥의 최소 압력입니다. 일반적으로 수축기 혈압이 90-120mmHg이고 이완기 혈압이 60-80mmHg이면 건강한 것으로 간주됩니다. 심박수에 관해서는 분당 60-100회가 성인에게 건강한 것으로 간주됩니다. 운동선수는 일반적으로 심혈관 운동이 심박수를 높이고 심장을 더 효율적으로 펌프질하도록 조절하여 결국 안정시 심박수를 감소시키기 때문에 심박수가 낮아집니다¹.

장기간 혈압 수치가 상승하거나 고혈압이 발생하면 혈관이 손상될 수 있으며 심장 마비 및 뇌졸중과 관련이 있습니다². 연구진은 수축기 혈압과 이완기 혈압의 심혈관 영향이 다르기 때문에 심혈관 질환 발생률이 수축기 혈압과 밀접한 관련이 있다는 것을 발견했습니다. 따라서 심혈관 질환을 앓고 있는 수축기 고혈압 환자의 수는 이완기 고혈압 환자의 수보다 많다³. 유전적 요인뿐만 아니라 생활 방식 및 환경적 요인도 고혈압과 심혈관 질환을 유발할 수 있습니다. 예를 들어, 다량의 소금을 섭취하면 체내에 과도한 수분이 저류되어 혈압이 상승하고 혈관에 부담이 가해집니다. 혈관을 손상시키면 부상을 입기 쉬워 플라크가 쌓일 수 있는 표면을 제공하여 결국 혈관을 뻣뻣하게 만들고 혈류의 효율성을 떨어뜨립니다.

혈압 측정

혈압계는 혈압을 측정하는 데 사용됩니다. 그들은 펌프(수동 또는 자동)와 압력 게이지에 연결된 팽창식 커프로 구성됩니다. 혈압계를 사용하는 가장 효율적인 방법은 심장과 같은 높이에 있는 상완 동맥에 삽입하는 것입니다. 혈압계는 금속 디스크 또는 공진기를 통해 내부 소리를 듣는 데 사용되는 음향 의료 기기인 청진기와 함께 사용됩니다. 청진기는 혈압계 바로 아래, 개인의 팔꿈치 안쪽 바로 위에 있어 수축기 및 이완기 혈압의 소리를 측정합니다. 커프는 200mmHg로 팽창하여 혈관을 끼워 혈류를 멈추게 하며, 팔에 가해지는 안전한 압력입니다. 커프가 수축되면 혈관이 열리기 시작하고 혈액이 다시 흘러 들어갈 수 있습니다. 수축기 혈압은 처음 들린 소리에 의해 표시되고 이완기 혈압은 마지막으로 들린 소리에 의해 결정됩니다. 이러한 소음을 코로트코프 소리(Korotkoff sounds)라고 하는데, 이는 혈액이 심장에 의해 혈관을 통해 강제로 밀려 들어가는 소리입니다⁴.

호흡기계 계통

순환계는 호흡계와 긴밀하게 협력하여 조직에 산소를 공급하는 동시에 이산화탄소를 제거합니다. 서로 다른 유기체는 가스 교환을 위한 독특한 호흡 구조를 개발했습니다. 예를 들어, 많은 수생 동물은 아가미를 통해 가스를 교환합니다. 아가미의 움직임은 쉽게 관찰할 수 있으며 유기체가 아가미 덮개 또는 수술을 움직이는 횟수를 계산하여 수생 생물의 호흡수를 계산하는 데 사용할 수 있습니다. 산소 분자는 환경이 얼마나 따뜻하거나 시원한지에 따라 다른 속도로 운반되기 때문에 호흡수는 온도에 따라 변할 수 있습니다. 수중 환경에서 물 속에서 사용 가능한 용존 산소의 양은 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 감소된 산소는 몸 전체에 산소를 확산시키는 능력을 감안할 때 수생 생물의 호흡 속도에 영향을 미칩니다. 반면에 육상 동물은 폐와 같은 내부 호흡 구조를 가지고 있습니다. 인간의 경우 호흡은 횡격막을 수축시켜 공기를 끌어들이는 흡입을 포함합니다. 횡격막이 이완되면 공기가 폐에서 수동적으로 방출됩니다.

흡연은 폐암의 주요 원인으로 폐암 사망의 80-90%를 차지합니다. 매년 120,000명 이상의 미국인이 흡연과 관련된 폐암으로 사망하며, 이는 예방 가능한 사망의 상당 부분을 차지합니다⁵. 종합하면, 생활 방식은 순환계와 호흡기 모두의 건강에 기여하며, 생활 방식의 변화로 인한 사망의 상당 부분을 예방할 수 있습니다.

참조

1. 윌슨, MG, 엘리슨, GM 및 케이블, NT. 운동의 심혈관 혜택 뒤에 숨겨진 기초 과학. BR J 스포츠 메드 . 2016년, 50(93-99).
2. Psaty, BM 등. 혈압 수치와 심근 경색, 뇌졸중 및 총 사망 위험 사이의 연관성: 심혈관 건강 연구. 아치 인턴 의과 2001 , Vol. 161, 9 (1183-92).
3. 카넬, WB. 심혈관 위험 요인으로서의 수축기 혈압 상승. Am. J. 카디올. 2000년, Vol. 85, 2 (251-5).
4. Perloff, D 등. 혈압 측정법에 의한 인간 혈압 측정. 순환. 1993년, Vol. 88, 5 (2460-70).
5. 미국 보건 복지부(U.S. Department of Health and Human Services). . 흡연이 건강에 미치는 영향: 공중 위생국장 보고서(The Health and Human Services: A Report of the Surgeon General). 2004년.