심장은 정맥환류가 늘어나면 그에 맞게 박출량을 늘리도록 설계되어 있으며, 이를 가능하게 하는 두 가지 기전이 Frank-Starling 법칙과 심방 반사이다.
❶ 생각해 보셨나요?
심박출량은 조직의 대사 수준에 따라 결정된다고 했다. 그렇다면 심장은 어떻게 그 요구량을 알고 맞추는 것일까. 심장이 스스로 “오늘은 이만큼만 하겠다”고 결정하는 것이 아님은 분명하다. 그렇다면 어떤 구조가 이 조절을 가능하게 하는가.
❷ 심장은 들어온 양을 어떻게 감지하는가
심박출량은 심장이 결정하는 것이 아니라, 조직에서 요구하는 혈류량, 즉 정맥환류가 결정한다. 정맥환류가 많아지면 심박출량도 많아져야 하고, 적으면 줄어야 한다. 이 조절이 가능한 이유가 두 가지 기전에 있다.
첫 번째는 Frank-Starling 법칙이다. 정맥환류가 증가하면 우심방으로 혈액이 많이 유입되어 심장벽이 늘어난다(stretch). 심근이 늘어나면 액틴-미오신 접촉면이 넓어지고, 이는 더 강한 수축력으로 이어진다. 즉 심장에 더 많은 혈액이 들어올수록 더 강하게 박출하게 된다.
두 번째는 심방 반사이다. 우심방이 신전되면 동방결절(sinoatrial node)도 함께 신전된다. 이로 인해 심박수가 약 10~15% 상승한다. 여기에 Bainbridge 반사(VES 계열에서 설명)가 더해져 심박수가 추가로 상승한다. 결과적으로 심박수가 증가하면 심박출량도 증가한다.
❸ 그렇다면 심박출량은 무한정 늘어날 수 있는가
아니다. 이 두 기전 모두 한계가 있다. Frank-Starling 법칙도 심근이 과도하게 늘어나면 오히려 수축력이 떨어진다. 심방 반사도 심박수를 무한히 올리지 못한다.
결론적으로 조직 대사 수준에 따라 정맥환류가 결정되고, 정맥환류가 결정되면 심장은 그에 맞게 심박출량을 조절하는 것이지, 심장 스스로 공급량을 정하는 것이 아니다.
❹ 결국
심장은 요구량에 수동적으로 응답하는 기관이다. 이 수동적 응답을 가능하게 하는 두 기전(Frank-Starling 법칙, 심방 반사)이 정상 상태에서 심박출량을 정맥환류와 일치시킨다. 심부전에서 이 기전이 무너지는 과정을 이해하려면 이 출발점을 먼저 알아야 한다.
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