체액량, 심박출량, 혈압은 각각 독립된 변수가 아니라 하나의 거대한 음성 피드백(negative feedback) 고리로 연결되어 있으며, 이 고리의 핵심 작동자는 신장(kidney)이다.
❶ 생각해 보셨나요?
짠 음식을 많이 먹으면 혈압이 오른다고 합니다. 그런데 우리가 매일 짠 음식을 먹어도 혈압이 계속 오르지는 않죠. 혈압, 체액량, 심박출량은 어떤 원리로 이렇게 일정하게 유지되는 걸까요?
❷ 염분과 물의 섭취가 증가하면 무슨 일이 일어나는가
출발점은 세포외액(extracellular fluid, ECF)이다. 염분과 물의 섭취가 증가하면 ECF가 증가한다. ECF의 일부가 혈액(혈장)에 분포하므로, 혈액량(blood volume)도 함께 증가한다.
혈액량이 증가하면 혈관을 채우고 있는 압력, 즉 평균 순환계 충만 압력(mean circulatory filling pressure, MCFP)이 올라간다. 혈관이 더 팽팽해진 상태가 되는 것이다.
MCFP가 올라가면 심장으로 혈액이 밀려 들어오는 힘이 커진다. 정맥 환류(venous return)가 증가하는 것이다. 정맥 환류가 늘어나면 심장이 더 많은 혈액을 박출하게 되므로, **심박출량(cardiac output)**이 증가한다.
심박출량이 증가하면 혈압이 올라간다. 이것은 두 가지 경로를 통한다. 1) 혈압 = 심박출량 × 전신 혈관 저항이므로 직접적으로 혈압이 오른다. 2) 심박출량이 증가하면 조직 혈류 자동조절(autoregulation) 기전이 작동해 혈관 저항이 증가하고, 이것이 혈압을 추가로 올린다.
❸ 혈압이 오른 다음에 시스템이 어떻게 원래로 돌아오는가
혈압이 오르면 압력-이뇨(pressure natriuresis) 반응이 작동한다. 혈압이 높아지면 신장이 소변으로 나트륨과 물을 더 많이 내보낸다.
이 반응의 핵심 특징은 경사가 매우 가파르다는 것이다. 혈압이 조금만 올라도 소변량이 크게 증가하는 것이다. 이 가파른 경사는 혈압-이뇨 반응을 돕는 호르몬 시스템(레닌-안지오텐신-알도스테론 등) 덕분이다.
소변으로 체액이 빠져나가면 ECF가 줄어들고, 이 과정이 반복되면서 결국 ECF의 변화량이 0(zero balance)에 수렴한다. 아무리 짠 것을 먹어도 혈압이 계속 올라가지 않는 이유가 바로 이 음성 피드백 고리 때문이다.
반대 방향도 동일하다. 체액이 부족해지면 혈압이 낮아지고, 낮아진 혈압에 반응해 신장이 소변량을 줄여 체액을 보존한다.
❹ 결국 이 시스템의 핵심은 신장이다
이 거대한 음성 피드백 고리에서 신장이 제대로 기능할 때만 시스템이 정상으로 작동한다.
신장 기능이 떨어지면 압력-이뇨 반응이 제대로 일어나지 않는다. 그러면 혈압이 조금만 변해도 체액이 크게 흔들리고, 반대로 체액이 변해도 혈압이 제자리를 찾아오지 못한다. 만성콩팥병(chronic kidney disease) 환자에서 혈압이 들쭉날쭉하게 조절되기 어려운 이유가 여기 있다.
이 큰 그림은 이후 ECF 조절, 부종(edema), 고혈압 기전, 심부전에서의 체액 관리를 이해하는 데 공통된 기반이 된다.
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