[혈액과 요의 생화학]혈액의 일반적 성질 2부

혈장

혈장(blood plasma)은 혈액에 혈액응고방지제를 가하고 원심분리하여 혈액세포를 제거한 담황색을 띠는 액체로 대부분 간에서 만들어지며 영양물질, 대사산물, 호르몬 등의 운반체이다. 혈액을 응고시켜서 원심분리하면 fibrinogen을 함유하지 않는 혈청(serum)이 얻어진다. 혈장은 수분 90∼92%, 단백질 6∼8%, 유기물 0.8%, 무기물 0.8%로 구성되어 있다. 

혈장에는 간에서 생성된 fibrinogen, albumin, α- 및 β-globulin, prothrombin 등과 형질세포 및 림프조직에서 유래된 γ-globulin 등의 단백질이 함유되어 있다. 혈장단백질의 기능은 단백질소의 공급, 삼투압 유지, 완충작용, 지질, 지용성비타민, 금속 등 물질의 운반 그리고 항체, 보체, 혈액응고, 혈전용해인자 등 생체방어인자의 공급 등이다.

면역 globulin으로는 IgG, IgA, IgM, IgD, IgE가 있다. 보체란 혈청 중의 면역복합체에 비특이적으로 반응하는 비내열성인자(56℃에서 실활)로 항원이 적혈구나 세균이라면 용혈이나 용균을 일으키는 물질을 말한다. 단백질 성분으로서는 C1r-component, C2-component, C3-component, C4-component, C10-component 등이 알려져 있다. 혈액응고계 단백질로 fibrinogen(응고단백질), prothrombin (thrombin의 아포효소), 응고인자 Ⅷ 수반항원(응고인자 Ⅷ의 운반), fibrin 안정화인자(응고인자 ⅩⅢ; fibrin 망 형성효소), antithrombin Ⅲ(thrombin 저해인자), plasminogen (plasmin의 전구체) 등이 있다.

리포단백질군으로 chylomicron, VLDL, MDL, LDL, HDL, VHDL 등이 있으며 특히 a1-리포단백질(LP-A)은 지질을 운반하는데 관여하고 β-리포단백질(LDL)이나 α-리포단백질(HDL)은 cholesterol과 그 외의 지질을 운반하는데 관여하고 있다. Protease inhibitor로 antitrypsin, antichymotrypsin, macroglobulin 등이 있으며 특히 a1-antitrypsin은 단백질분해효소 저해인자이고 a2-macroglobulin은 plasmin 저해인자로 작용하며 또 호르몬을 결합시킨다. 운반단백질로 Albumin, thyroxine 결합단백질, retinol 결합단백질, ceruloplasmin, transferrin, heptoglobin, hemopexin 등이 있다.

Albumin은 colloid 삼투압, 단백질 비축, 운반 등에 관여한다. Gc-globulin은 전기영동상의 다형성에 관계하고 ceruloplasmin은 구리와 결합하며 철의 산화효소이다. Heptoglobin은 hemoglobin의 globin과 특이적으로 결합하는 α2-globulin의 한 분획이다. Hemopexin은 heme 단백질의 일종이며 transferrin(siderophilin)은 철을 운반한다. 

C-다당반응성 단백질(C-reactive protein; CRP)은 탐식작용을 촉진한다. 이외에 fetoprotein, 임신단백질, 효소, 호르몬 등이 있다. a1-fetoprotein은 태생아 단백질로 간종양 및 임신에서 현저하게 증가한다. a2-AP-당단백질은 염증 및 임신으로 증가하고 steroid 결합성 β-globulin은 17-β-hydroxysteroid와 결합하며 임신시에 현저하게 증가한다.

효소로는 용균작용이 있는 lysozyme 외에 amylase, transaminase, alkaline phosphatase, acidic phosphatase, lipase, lactate dehydrogenase(LDH), creatinephosphokinase(CPK) 등이 있다. 정상적인 혈장 albumin과 globulin의 비(A/G 비)는 약 1.2이다. 혈장단백질을 검사하는 것으로 여러 가지 병태를 알 수 있다. 그 밖의 혈장성분과 함유량은 표 1에 나타내었다.

림프와 수액

1. 림프(lymph)

림프는 모세혈관을 통하여 혈장이 여과된 침출액으로 세포나 조직을 감싸는 체액 또는 조직간액을 말하며 조직이나 세포에서 물질교환을 일으킨다. 이것을 조직림프라 하며 혈장에 비하여 단백질 농도가 낮다. 또 혈장과는 달리 일정한 pH나 염류농도를 가지지 않고 체내 부위에 따라 변동한다. 복부내장의 림프관인 흉관의 림프는 소장에서 흡수된 대부분의 지방을 함유하여 유백색을 나타내므로 유미액이라 하며 림프가 순환하지 않고 어떤 조직에 병적으로 모여진 것을 부종이라 한다.

조직 림프는 모세혈관에 환류하거나 체내 전체에 망목상으로 분포하고 있는 모세림프관에 들어가고 그들이 모여서 림프관이 되어 흉부 우측의 총림프관, 좌측의 흉관에 도달하며 각각 좌우의 쇄골정맥에 들어가 혈액과 합류한다. 하지(下肢)의 림프관은 대퇴부에서 정맥과 합류한다. 림프에 함유되어 있는 세포성분은 면역을 직접 담당하는 림프구이다.

 

2. 혈액과 조직액간 수분 및 용질의 교환기구와 부종

혈장의 전삼투압(6.5기압, 4,940mmHg) 중에서 약 25mmHg는 혈장단백질에 기인한다. 조직액 중에도 소량의 단백질이 있으며 약 10mmHg의 삼투압을 나타낸다. 그러므로 혈장의 조직액에 대한 실제 침투압은 25 - 10 = 15mmHg이며 이것이 수분이나 용해된 물질을 조직에서 혈관 중으로 흡인하는 효과를 나타낸다. 또 혈액의 정수압은 모세동맥 쪽에서는 약 30mmHg, 모세정맥 쪽에서는 약 15mmHg, 림프관에서는 더욱 낮은 값으로 된다. 조직간 액압은 약 8mmHg 정도로 각각의 실효혈압은 모세동맥 쪽에서는 30 - 8 = 22mmHg, 모세정맥 쪽에서는 15 - 8 = 7mmHg로 된다.

그러므로 혈압과 삼투압과의 차이는 모세동맥 쪽에서는 22 - 15 = 7mmHg로 물질이 조직으로 이동하기 쉽고 한편 모세정맥 쪽에서는 7 - 15 = -8mmHg로 되어 혈액삼투압 쪽이 혈압보다도 높아 조직액의 흡수가 쉽게 일어날 수 있다. 또 모세림프관은 모세혈관보다도 벽이 얇아 신전성이 풍부하고 모세혈관에서의 누출액을 흡수하고 이들을 합쳐서 림프로 하며 림프관을 거쳐서 최종적으로 순환혈액에 되돌리는 역할을 하고 있다. 림프가 하루에 혈액 중으로 유입하는 양은 2∼4ℓ로 이것은 거의 전혈장량과 같다.

부종은 조직간극에 수분이 저류하는 상태를 말하며 혈액과 조직액 사이의 수분 교환기구의 평형이 무너질 때 일어난다. 그 원인으로는 신염에 의한 단백질의 상실, 영양불량에 의한 단백질의 공급부족, 간장해, 당뇨병 등으로 단백질합성능의 저하 등에 의한 혈청단백질 농도의 감소에 의한 것이 있다. 또 열상, 동상, 중독 등으로 모세혈관의 투과성이 증대하여 일어나는 조직단백질의 증가에 의해서도 일어나며 심장질환으로 정맥혈압이 증가하여 조직액의 흡수가 방해되어도 일어난다.

 

3. 수액(髓液; cerebrospinal fluid)

수액은 뇌의 맥락총에서 혈장의 초여과에 의해 생성된 물 같이 투명한 액체이다. 비중은 1.006∼1.008이고 단백질 함량은 20∼45㎎/㎗, A/G 비는 3.0이다. 당은 공복시에 50∼85㎎/㎗, 염화물은 NaCl로 700∼750㎎/㎗(120∼130mEq/ℓ), Ca2+/㎎2+ 비는 1.01±0.06 (Ca2+ = 2.43±0.05mEq/ℓ, ㎎2+=2.40±0.14mEq/ℓ)이다.

질병에 걸리면 수액중의 단백질(주로 globulin) 양이 증가하며 염증성 수막염일 때는 125㎎∼1g/㎗, 신경매독, 뇌염, 농양, 종양 등의 뇌질환일 때는 정상치보다 20∼300㎎/㎗ 증가한다. 또 기타의 성분도 변화하게 되는데 뇌염, 중추신경계 매독, 농양, 종양일 때는 당 함량이 상승하고 화농성수막염일 때는 당 함량이 감소하며 수막염일 때는 염화물농도가 감소하고 결핵성수막염일 때는 염화물 농도가 현저하게 감소한다.

혈액의 응고

1. 혈액응고 기구

혈액응고는 다음과 같은 과정을 거쳐 일어난다.(그림 1 및 표 1 참조)

제 1 단계 : 혈관 내계에 있는 혈소판과 혈장인자가 촉매로 작용하는 내인성의 혈액응고는 Hageman 인자(ⅩⅡ)가 이물질 표면 또는 collagen과 접촉하는 것에 의해 일련의 활성화반응이 일어나고 혈액 convertin을 형성하여 최종적으로 prothrombin 활성화인자인 활성 thromboplastin을 만든다. 혈관 외계에 의한 외인성의 경우는 세포의 손상에 의해 조직 thromboplastin(Ⅲ)이 방출되어 혈장인자 Ⅶ을 활성화하고 조직세포에서 조직 convertin을 형성하며 최종적으로 prothrombin 활성화인자인 활성 thromboplastin을 만든다. 외인성인 경우 반응단계가 적어서 혈액응고가 빨리 시작된다.

제 2 단계 : 활성 thromboplastin이 prothrombin을 thrombin으로 바꾼다.

제 3 단계 : Thrombin이 fibrinogen을 fibrin으로 바꾼다. 그래서 이 peptide 사슬내의 glutamine 잔기가 다른 쪽 사슬내의 lysine의 ε-아미노기와 결합하여 망목상 peptide 결합을 형성한다. 이것을 transpeptidation이라 한다.

제 4 단계 : 혈소판의 thrombosthenin(actomyosin)에 의한 혈병의 퇴축이 일어나게 된다.

 

∴ 표 1 혈액응고 관련인자표

인 자	명 칭
Ⅰ	Fibrinogen
Ⅱ	Prothrombin
Ⅲ	Thromboplastin
Ⅳ	Calcium
Ⅴ	Accelerator globulin(Ac-G), Proaccelerin, Labile factor
Ⅶ	Proconvertin, Serum prothrombin conversion accelerator(SPCA)
Ⅷ	Antihemophilic factor(AHF), Antihemophilic globulin(AHG)
Ⅸ	Plasma thromboplastin component(PTC), Christmas factor
Ⅹ	Stuart-power factor
ⅩⅠ	Plasma thromboplastin antecedent(PTA)
ⅩⅡ	Hageman factor
ⅩⅢ	Laki-Lorand factor(LLF)

비타민 K는 Ⅱ,Ⅶ,Ⅸ, 및 Ⅹ 인자(prothrombin 복합체)의 생합성에 필수적이다. 비타민 K 길항제(dicumarol, indanedione)는 활성 prothrombin의 형성을 억제하며 항응고제로 치료에 이용된다. Fibrinogen은 염증성 질환, 네프로시스, 가벼운 간장해로 증가하고 선천성, 급성중증간염으로 감소한다. Prothrombin은 α2-globulin 분획에 존재하며 혈액 중에 10∼20㎎/㎗ 함유되어 있다. 

이것은 4∼5%의 당을 함유하는 당단백질로 간에서 생산되며 이 때 비타민 K가 필요하다. Prothrombin은 폐색성 황달, 간질환으로 감소한다. Thromboplastin(prothrombinase, thrombokinase)은 폐, 뇌, 태반에 많이 함유되어 있다. 심장쇠약, 혈관 확장에 의해 혈관내 응고가 일어나는 경우가 있다.

그림 1 혈액응고 기구표

2. 항응고 기구

체내에는 혈액응고 기구에 대하여 혈액응고를 방지하는 항응고 기구도 있어서 혈액의 응고를 촉진하는 응고제(procoagulant)와 응고를 방지하는 항응고제(anticoagulant) 사이에 평형을 이루고 있다. 정상상태에서는 항응고제의 작용이 더 강하기 때문에 혈액이 응고되지 않고 유동성을 유지하지만 혈관이 파괴되면 응고제의 작용이 강해져서 혈액이 응고하게 된다.

그리고 생체내에는 응고된 혈액의 혈전을 용해시키는 섬유소용해계가 있으며 대표적인 것으로 plasmin, heparin, dicumarol 등이 있다. Plasmin은 fibrin을 분해하고 응고인자 Ⅴ, Ⅷ을 불활성화 하여 혈전 생성을 억제한다. Heparin은 간에서 생성되어 일시적인 항응고제로 작용하며 dicumarol은 비타민 K의 작용을 차단하여 간에서 prothrombin 합성을 감소시키는 작용을 한다. Plasmin이 활성화되는 과정은 그림 2과 같다.

그림 2 Plasmin 활성화 과정

 

체외에서 혈액 응고를 방지하기 위해서 냉각, 희석, 염류첨가로 thromboplastin 등의 효소작용을 억제하는 방법, 0.1% 옥살산염이나 0.3% 구연산염을 첨가하여 Ca2+를 제거하여 thrombin의 생성을 억제하는 방법, 그리고 heparin을 첨가하여 prothrombin에서 thrombin의 생산을 억제하는 방법 등이 사용된다.

보통 혈액은 3∼7분만에 응고되는 것이 정상이나 병적으로 혈액 응고지연이 나타나는 경우가 있으며 대표적인 예가 혈우병(hemophilia)이다. 이 병은 남자에게만 발현하는 유전병이며 불활성의 Ⅷ 인자를 가진 경우가 가장 많고 Ⅸ 인자의 감소 또는 불활성인 경우나 ⅩⅠ인자(PTA 인자) 결핍인 경우에 일어난다.

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