[신문과 놀자!/알콩달콩 우리 몸 이야기]콩닥 콩닥… 지상 최고의 엔진, 심장이 뛴다

[동아일보] 입력 2017-02-01 03:00:00 | 수정 2017-02-01 02:16:17

  ‘심장이 뛴다’는 말은 ‘살아 있다’는 말과 같은 의미입니다. 그만큼 심장은 생명을 유지하는 데 필수적이라는 뜻이지요. 옛날 사람들은 ‘심장은 영혼이 깃드는 곳’ ‘감정을 느끼는 곳’ ‘생각 기능을 수행하는 장기’로 생각했다고 해요.

 심장은 하나의 펌프처럼 보이지만 폐순환을 담당하는 우측 펌프와 체순환을 담당하는 좌측 펌프 두 개가 하나처럼 합친 구조입니다. 심장이 한 번 수축해서 뿜어내는 피의 양은 50∼80cc이고, 1분에 60번에서 100번, 하루에 10만 번가량 수축해서 8t 정도의 혈액을 뿜어내는 대단한 기관이에요. 이런 기능을 하는 심장이 단 10초만 멈추면 사람은 의식을 잃고 4분이 지나면 죽음에 이르죠. 심장은 매일 10만 번을 펌프질하면서 평균 80년 동안 28억 번 펌프질을 합니다. 세상에 있는 어떤 엔진보다도 강하고 튼튼한 엔진입니다.

○ 심장과 순환계의 구조

 심장은 무게 250∼350g의 근육 주머니입니다. 짜낼 혈액을 잠시 담아두고 있는 심방, 심방으로부터 혈액을 받아 동맥으로 피를 뿜어내 주는 심실이 서로 짝을 이루고 있습니다.

 심방은 혈액을 담아 놓는 역할을 주로 하기 때문에 근육이 발달되어 있지 않은 말랑말랑한 주머니처럼 생겼고, 심실은 높은 압력으로 혈액을 짜내야 하기 때문에 힘센 근육들로 만들어져 있어요. 그런데 심방과 심실은 단순히 줄었다 늘었다를 반복하는데 혈액은 일정한 방향으로 계속 흘러갑니다. 그 이유는 판막이라는 장치가 심방과 심실 사이 그리고 심실과 동맥 사이에 있으면서 혈액이 한쪽 방향으로만 흐를 수 있게 해 주기 때문입니다.

 폐에서 산소를 채운 혈액은 폐정맥을 통해 좌심방으로 들어가고, 좌심실을 거쳐 대동맥으로 뿜어져 나갑니다. 산소와 영양분을 가득 실은 혈액은 동맥을 타고 몸 구석구석에 산소와 영양분을 공급해 줍니다. 동맥혈이 모세혈관을 통해 산소와 영양분을 세포들에게 전해주고 나면 정맥혈이 됩니다. 정맥혈들은 다시 정맥을 타고 우심방으로 돌아오는 길에 소장, 대장 그리고 간과 같은 여러 장기에서 다른 장기에 전해 줄 영양분을 받게 됩니다. 우심방에서 우심실을 거쳐 폐동맥으로 뿜어내진 혈액은 폐에서 다시 산소를 충전받아 폐정맥이 됩니다. 뫼비우스의 띠처럼 끝없이 이어지는 구조를 갖고 있는 겁니다.

○ 심장의 전도계

 자동차의 엔진에는 빨리 움직일 때와 천천히 움직일 때를 조절하는 장치들이 있는데, 심장도 같습니다. 기본적으로 심장세포들은 전기신호를 만들어 내는 특별한 능력을 갖고 있는데, 그중 수축능력은 없으면서 전문적으로 전기신호를 만들어 내거나 전달해 주는 세포들이 모여 있는 것을 심장의 전도계라고 합니다.

 심장을 빠르고 강하게 뛰게 하는 교감신경 그리고 심장을 느리고 약하게 뛰게 하는 부교감신경이 동방결절에 영향을 주어서 심장이 뛰는 속도를 조절합니다. 사람이 흥분하거나 운동할 때는 교감신경이 작용해 심장을 빠르고 강하게 뛰게 하고, 편히 쉬거나 잠을 잘 때는 부교감신경이 작동해서 심장을 천천히 그리고 약하게 뛰게 하는 정교한 조절 메커니즘도 갖고 있죠. 평소에는 60회에서 100회 정도, 빠를 때는 180회에서 200회까지 뛸 수 있는 능력을 갖고 있습니다.

 이 전도계가 고장 나면, 심장이 제멋대로 뛰는데 이를 부정맥이라고 합니다. 전도계가 끊어지면 심장이 느리게 뛰게 되어 숨이 차거나 어지러움을 느끼게 되고 이를 치료하기 위해서는 전도계를 대신할 수 있는 인공심박동기라는 기계를 삽입해야 합니다.

○ 왕관을 쓴 심장, 관상동맥

 심장은 이렇게 많은 일을 쉴 새 없이 해야 하는 기관이기 때문에 엄청난 양의 에너지를 소모합니다. 심장 자신도 에너지를 공급받아야 그 일을 할 수 있습니다. 심장에 에너지를 공급하는 혈관을 관상동맥이라고 합니다. 모양이 왕관같이 생겼다고 해서 관상동맥이라고 합니다. 심장이 그만큼 중요하다는 뜻이죠.

 성인 남자는 휴식할 때 분당 250∼300mL의 혈액이 관상동맥을 통해 흐릅니다. 전체 심장에서 뿜어져 나오는 혈액의 5%에 해당합니다. 성인의 몸무게가 70kg이라고 하면 몸무게의 0.5%를 차지하는 심장이 전체 혈액공급량의 5%를 필요로 한다는 뜻이니 다른 기관에 비해 10배 가까운 에너지와 산소를 소모한다는 의미입니다.

 관상동맥엔 많은 혈액이 흐르기 때문에 노폐물이 가장 잘 끼는 동맥이기도 합니다. 기름진 음식을 많이 먹거나 운동을 게을리 하면 혈액 내에 기름덩어리들이 많이 돌아다니게 되는데 이 기름덩어리들이 혈관 벽에 쌓이면 수도관에 녹슨 것처럼 혈관이 딱딱해지고 혈액이 잘 흐르지 못하게 됩니다. 이렇게 혈관이 막히는 것을 동맥경화증이라고 하고, 관상동맥이 동맥경화증으로 좁아지게 되면 협심증이라는 병이 생기며, 완전히 막히면 심근경색이라는 병이 생깁니다.

일러스트레이션 권기령 기자 beanoil@donga.com

○ 인공심장의 시대

 1988년 국내에서는 최초로 심장전문병원이 자체 개발한 완전형 인공심장을 송아지에 이식시켜 45일간 생존한 기록이 있고, 1992년 사람을 대상으로 첫 심장 이식 수술에 성공한 이후 심장 이식 수술이 보편화되고 있습니다. 1967년 12월 3일 남아공에서 외과의사 크리스티안 바너드가 최초로 인간 심장 이식에 성공하면서 세계적인 명성을 얻었습니다.

 과학 기술이 발전하면서 사람의 심장이 아닌 인공적인 심장으로 자연 심장을 대치하는 인공 심장에 대한 연구가 활발합니다. 인공심장은 심장의학, 유체물리학, 전자공학, 재료공학, 기계공학 등 첨단 과학기술이 융합돼 만들어지므로, 생명에 관심이 있는 학생이라면 이러한 분야에 도전하는 꿈을 꾸는 것도 좋겠죠.
 
박진식 세종병원 심장내과 전문의



   
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