23.2: 여과

콩팥(kidney; 신장)의 기능은 여과, 재흡수, 분비, 배설입니다. 콩팥은 매일 거의 180리터의 혈액을 여과하여 처음에는 물과 용액을 제거하지만, 궁극적으로는 거의 모든 여과물을 삼투압 조절 호르몬(osmoregulatory hormone)의 도움으로 순환시킵니다. 이 과정은 노폐물과 독소를 제거하는 것뿐만 아니라 물과 전해질 수준을 유지하는 데도 중요합니다. 이러한 기능의 대부분은 콩팥 안에 들어 있는 작지만 수많은 네프론(nephron)에 의해 수행됩니다.

혈액은 모세혈관의 사구체(glomerulus; 토리)를 통해 네프론의 콩팥소체(renal corpuscle; 신장 소체; 신소체)로 들어갑니다. 모세혈관은 보먼주머니(Bowman’s capsule)라고 불리는 구조로 둘러싸여 있는데, 이 주머니는 물을 흡수하고 대부분의 용질(solute)을 혈액에서 흡수합니다. 모세혈관의 혈압은 물과 용질을 주머니 안으로 밀어 넣습니다. 고혈압에서 보듯 혈압이 너무 높으면 모세혈관이 약해지고 굳어져 콩팥이 혈액을 여과하는 능력이 떨어질 수 있습니다.

콩팥소체에서 나온 여과물은 근위곡세뇨관(proximal convoluted tubule; 토리쪽곱슬세관)과 헨레고리(loop of Henle) 내림부(descending portion)에 들어갑니다. 여기서 소금, 포도당, 아미노산, 중탄산(bicarbonate) 등 거의 70%의 용질이 주변 모세혈관에 다시 흡수됩니다. 혈액을 순환하는 호르몬 중 삼투압 조절에 연관된 호르몬은 나트륨, 칼슘, 또는 더 많은 물의 재흡수를 유도해 혈압을 높이거나 낮추고, 또한 전해질을 조절하기도 합니다.

혈관의 분비물은 혈액의 잔여 폐기물을 네프론의 원위곡세관(distal convoluted tubule; 먼쪽곱슬세관)으로 제거합니다. 크레아티닌(creatinine)과 요소(urea) 같은 질소성 노폐물은 칼륨 이온과 암모늄 이온과 같이 분비됩니다. 혈액 pH를 조절하기 위해, 수소 이온과 중탄산 이온 또한 원위세뇨관(distal tubule; 먼쪽세관)으로 제거할 수 있습니다. 여기서 남은 여과물, 즉 소변은 콩팥깔대기(renal pelvis; 신우)에 의해 수집되고 요관(ureter)을 통해 콩팥에서 배출됩니다.

곰이나 땅다람쥐와 같은 겨울잠을 자는 동물에서는 음식이나 물을 섭취하지 않는 기간 동안 물을 절약하기 위해 소변 생산을 줄이거나 아예 중단합니다. 저체온 상태에서 신장 혈관은 수축하여 사구체로의 혈액 흐름을 방지합니다. 이는 동물이 동면에서 깨어나기 전까지 콩팥 기능을 정지시킵니다.

- [강사] 신장은 혈액을 걸러내는 과정을여러 단계를 거쳐 하루에 수 차례수행되며, 주로 네프론에서 일어나는데주요 기능 유닛입니다신장 소체에서 시작하여물과 대부분의 용질이사구체의 모세 혈관에서보우만낭 둘레로 걸러집니다혈관 내의 압력이 여과액을낭으로 몰아 넣습니다근위 경련 세뇨관, 또는 PCT에서일부 용질이 모세 혈관에 재흡수되는데혈액 화학을 따르며글루코오스, 중탄산염 및 아미노산과 같은 물질입니다여과액이 헨르의 고리를 따라 내려가며더 많은 물이 혈액에아쿠아포린 채널을 통해 재흡수 되며이로 인해 혈액량과 압력이 증가합니다상향 여정에서나트륨 및 염화물 이온 역시 재흡수됩니다여과액이 이동하여말초 경련 세뇨관, 또는 DCT에 도달하며크레아티닌과 같은 더 많은 폐기물과혈액에서 요소가 분비됩니다칼륨, 암모늄 및 수소 이온도 제거되어혈액 pH와 전해질 함량의 조절에 도움이 됩니다최종 용질 및 물에 대한 조정은집합관에서 일어나며다음으로 여액을 이동시키는데, 정제된 소변이며신장 골반에 모이게 됩니다신장을 벗어나며소변이 방광으로 이동하고 배설됩니다