신장 세뇨관

다른 글에서 말한 대로 신장 카테고리에서 가장 먼저 다룰 주제는 이뇨제인데, 이뇨제에 대한 내용을 이해하려면 먼저 신장 세뇨관에 대한 이해가 필요하다. 그래서 먼저 이번 글에서는 신장의 세뇨관에 대하여 다루고, 다음 글에서 본격적으로 이뇨제에 대한 내용을 다룰 예정이다.

 

 

신장 세뇨관 (Renal Tubule)

신장의 기능 단위는 네프론(nephron)이라 하는데, 이 네프론은 사구체/보우만주머니와 세뇨관으로 구성된다. 여기서는 다음에 다룰 이뇨제와 밀접한 관련이 있는 세뇨관에서의 Na 재흡수 위주로 내용을 서술할 예정이다.

 

신장 네프론 구조(1차 재활용).

 

이전에 재활용할 것이라 말했던 신장 네프론 사진(직접 손으로 그렸다...)을 진짜 재활용했다. 사구체(glomerulus)에서 여과되어 생성된 여과액(원뇨)은 세뇨관(renal tubule)을 거쳐 소변이 된 다음 신장을 빠져나가게 된다. 이 세뇨관의 구성을 사구체에서 가까운 곳부터 순서대로 살펴보도록 하자.

 

참고)

글로만 보면 복잡해 보이니 참고할 만한 사진을 추가로 만들어 같이 올리기는 했는데, 내가 직접 만드는 바람에 내용이 조금 이상할 수 있다... 일단 참고한 자료가 있으므로 아예 틀린 내용이 있지는 않을 것 같은데, 몇몇 내용들(주로 전해질 수송체/통로)을 빼먹어서 내가 다시 봐도 뭔가 조금 이상하게 보인다. (귀찮더라도 Na/K ATPase 정도는 사진에 넣을 걸 그랬나?)

인터넷 찾아보면 더 좋은 사진 많으니까 자세한 내용이 담긴 사진은 다른 사이트를 참고하기로 하고, 아래에 있는 사진으로는 그냥 Na의 재흡수(노란색) 정도만 확인하고 넘어가는 것이 좋아 보인다. 다시 만들자니 그건 또 귀찮거든...

 

 

(1) Proximal tubule

사구체에서 여과를 거쳐 생성된 여과액은 가장 먼저 이곳을 지나가게 되는데, 기껏 여과되었지만 여기서 60~70% 정도 다시 재흡수된다. 이는 얼핏 비효율적으로 보일 수 있지만, 이렇게 해야만 혈액 내의 전해질 같이 중요한 물질들을 배설시키지 않고 재흡수할 수 있다. (여과 시 단백질 같은 큰 물질은 여과되지 않지만, 전해질 같은 물질은 작아서 수분과 같이 여과된다.)

 

여기서 중요한 수송체로 NHE-3 (Na-H exchanger type 3)가 있다. NHE-3는 Na을 재흡수하고 H를 분비하는 역할을 한다. 정확히는 2차 능동 수송을 통해 Na이 재흡수될 때 반대로 H를 분비하게 되는데, 분비된 H는 (세뇨관의 내강에서) HCO3와 결합하여 H2CO3가 되고, carbonic anhydrase(CA)에 의해 H2O와 CO2로 분해된다. 그중 CO2는 대부분 proximal tubule의 세포 내로 재흡수되게 되는데, 세포 내에서 다시 H2O를 만나 H와 HCO3로 분리되게 된다. 그리고 H는 다시 NHE-3을 통해 분비되고 HCO3는 혈액 내로 재흡수된다.

 

복잡하니까 그냥 결과적으로 전반적인 여과액의 재흡수 + H를 분비하고 HCO3를 재흡수하는 기능이 있다고만 알아 두면 된다. (HCO3를 바로 세포 내로 재흡수할 수 없기에 이런 과정을 거치게 된다.)

 

Proximal tubule

 

(2) Henle's loop

세뇨관은 이제 신장 피질(cortex)에서 수질(medulla)로 내려간 다음 한 바퀴 돌아 다시 피질로 향하게 된다. 그래서 이 부위의 이름에는 고리(loop)가 들어간다. 내려가는 부위는 descending limb(하행각), 올라가는 부위는 ascending limb(상행각)이라고 하는데, 조금 더 자세히 살펴보면 descending limb과 ascending limb의 proximal part는 세포들이 얇아서 'thin'을 붙이고, ascending limb의 나머지 부분은 세포들이 두꺼워서 'thick'을 붙여 thick ascending limb(굵은상행각)이라고 한다. (하행각은 수분의 재흡수를, 상행각은 Na와 Cl와 같은 전해질을 재흡수하는 역할을 한다.)

 

여기서 중요한 수송체는 굵은상행각에 있는 NKCC2 (Na-K-2Cl co-transporter)이다. NKCC2는 Na, K, 2Cl을 재흡수하는 역할을 한다. 이것도 2차 능동 수송으로 Na이 재흡수될 때 동시에 K과 2개의 Cl을 같이 재흡수한다. 여기서 세포 내로 들어온 K의 경우 빠르게 포화 상태에 도달하기 때문에, 일부 K은 혈액으로 재흡수되지 않고 다시 세뇨관 쪽으로 확산되어 나가게 된다. 이 과정에서 세뇨관 내강은 양전하를 띠게 되고, 이를 통해 Mg과 Ca이 재흡수되게 된다. (주로 paracellular pathway로)

 

추가로 thick ascending limb 끝부분에는 치밀반점(macula densa)이라 부르는 부위가 있다. 이곳의 기능(RAS)과 관련된 내용은 여기를 참고하면 된다. 그때도 고민을 했지만 그냥 심혈관 카테고리로 따로 빼놓았다.

 

Henle's loop

 

(3) Distal tubule

다시 신장 피질로 돌아온 세뇨관. 이곳은 수분의 투과성은 거의 없기 때문에 distal tubule을 통과하면 여과액은 더욱 희석되게 된다. 여기서 중요한 수송체는 NCC (Na-Cl co-transporter)이다. NCC는 이름 그대로 Na과 Cl을 재흡수하는 수송체이다. (이것도 2차 능동 수송이다.)

 

또한 Ca가 능동적으로 재흡수되는 곳도 이곳인데, Ca의 재흡수에는 PTH(부갑상샘호르몬)가 관여한다. 자세한 내용은 언젠가 내분비 쪽에서 다루는 걸로 하자.

 

Distal tubule

 

(4) Collecting duct

세뇨관의 마지막 단계이다. 이곳을 지나 최종적으로 생성된 소변은 한 군데로 모여 요관(ureter)을 통해 방광으로 향하게 된다. 마지막 부분인 만큼 여기서는 소변의 Na 농도와 농축 정도를 최종적으로 결정하게 된다. 이 collecting duct(집합관)는 신장 피질과 수질을 모두 거치게 되는데, 항이뇨호르몬(ADH)은 주로 수질 집합관에 작용하여 소변의 양을 조절하게 된다. (ADH에 의해 아쿠아포린-2의 삽입이 늘어나 수분 재흡수가 늘어난다.)

 

여기서 중요한 역할을 하는 것은 ENaC (epithelial Na channel)이다. (사실 정확하게는 ENaC는 원위세뇨관 후반부에도 존재한다.) ENaC는 이름처럼 Na을 재흡수하는 통로인데, 다른 수송체들과는 달리 Na만을 세포 내로 흡수하는 역할을 한다.

 

(세뇨관의 모든 부위에서 세포 내 Na 농도는 세뇨관의 Na 농도보다 낮아 통로가 열리면 Na은 무조건 세뇨관 세포 내로 들어오게 되는데, 이러한 농도 차이는 세뇨관 세포가 혈액 쪽으로 Na/K ATPase를 이용해 Na을 지속적으로 배출하기 때문에 발생한다.)

 

이 ENaC의 작동에 가장 큰 영향을 미치는 물질은 알도스테론(aldosterone)인데, 알도스테론은 부신 피질에서 분비되는 호르몬이다. (참고: 부신의 구조와 기능) 알도스테론이나 기타 다른 요인에 의해 활성화된 ENaC를 통해 세포 내로 다량의 Na이 유입되면 세포의 내강막이 음전위를 띄게 되는데, 이로 인해 세포 내의 K가 내강막에 있는 통로(ROMK)를 통해 세뇨관 쪽으로 분비된다. 여기서 알도스테론에 의한 Na의 재흡수와 K의 분비는 중요한 사항이니 반드시 알아두도록 하자. 

 

Collecting duct

 

추가로 Na 농도뿐 아니라 산/염기 상태도 이곳에서 최종적으로 결정한다. 위에서 설명한 수분과 Na의 재흡수는 집합관의 주세포(principal cell)에서 이루어지는데, 산/염기의 경우 사이세포(intercalated cell)에서 조절하게 된다. 사이세포는 A형과 B형이 있는데 A형만 보면, 세포 내에서 H2O와 CO2가 만나 H와 HCO3로 분해되게 된다. 그리고 H는 세뇨관 쪽으로 분비되고 HCO3는 다시 재흡수된다. 이것만 보면 근위세뇨관과 동일하다. 다른 점은 H이 분비되는 방식인데, 근위세뇨관에서는 Na이 재흡수될 때 2차 능동 수송으로 분비되었다면 여기서는 H ATPase와 H/K ATPase를 이용해 에너지를 소비하여 직접 H를 분비하게 된다. (B형은 A형의 반대라고 알고 있으면 된다.)

 

 

여기까지 신장 세뇨관에 대해서 간단하게 다루었고, 다음 글에서는 이제 이뇨제를 다룰 예정이다. (맨 처음에 말한 것처럼 그래서 내용도 이뇨제 설명에 도움이 되는 내용 위주로 작성하였다.) 분량상 여기서 다루지 않은 몇몇 내용도 그쪽에 추가로 작성할 예정이니 참고하길 바란다. (업로드 완료, 링크(클릭))

 

 

참고)

이우주의 약리학 강의 제8판

Ganong's Review of Medical Physiology, 26th edition