소변 농축에는 ADH와 높은 속질 삼투 농도 두 가지가 모두 필요하며, 속질의 고삼투 환경은 헨레 고리의 반류 증배 기전(countercurrent multiplier system)으로 형성된다.
❶ 생각해 보셨나요?
ADH가 집합관에서 수분을 재흡수한다는 것은 알려져 있다. 그런데 ADH가 집합관의 문을 열기만 한다고 해서 물이 실제로 빠져나가려면, 집합관 바깥쪽 간질(interstitium)이 충분히 높은 농도여야 한다. 그 환경은 어떻게 만들어지는가?
❷ 소변 농축에 필요한 두 가지 조건
첫 번째는 ADH다. ADH는 원위세뇨관과 집합관 세포에 아쿠아포린(aquaporin) 수통로를 삽입해 H₂O가 통과할 수 있도록 문을 열어준다.
두 번째는 속질(medulla)의 높은 삼투 농도다. 문이 열려도 간질 농도가 높지 않으면 삼투압 차이가 없어서 물이 이동하지 않는다. 속질 깊을수록 간질 삼투 농도가 높아야 물이 집합관 밖으로 빠져나올 수 있다.
ADH가 없으면 아무리 속질 농도가 높아도 집합관이 물을 통과시키지 않는다. 속질 농도가 낮으면 ADH가 있어도 물이 이동할 구동력이 없다. 둘 다 있어야 농축이 된다.
❸ 속질의 고삼투 환경은 어떻게 형성되는가
이것이 반류 증배 기전(countercurrent multiplier system)이다. 헨레 고리(loop of Henle)의 하행각(descending limb)과 상행각(ascending limb)이 나란히 반대 방향으로 흐르면서, 상행각에 있는 Na⁺·K⁺·2Cl⁻ 펌프가 만드는 국소적인 삼투 차이를 공간적으로 증폭시킨다.
원리는 다음과 같다.
- 상행각 펌프는 수분을 통과시키지 않으면서 용질을 간질로 밀어낸다. 이때 세관 안과 간질 사이에 약 200 mOsm 차이를 만든다.
- 하행각은 물이 자유롭게 통과하므로 간질 농도에 맞춰 삼투 균형이 이루어진다. 즉 간질이 짙어지면 하행각 안의 소변도 짙어진다.
- 그렇게 짙어진 소변이 헨레 고리 끝까지 내려갔다가 상행각으로 올라오면, 다시 펌프가 그 짙어진 용질을 간질로 밀어낸다.
- 이 과정을 무한 반복하면서 속질 안쪽으로 갈수록 간질 삼투 농도가 점점 높아진다.
결과적으로 속질 간질의 삼투 농도는 피질 쪽 300 mOsm/L에서 속질 깊은 곳 1,200 mOsm/L까지 경사를 이룬다. 이 경사가 집합관을 타고 흐르는 소변에서 물을 끌어낼 수 있는 구동력이다.
❹ 그래서
소변 농축 능력은 ADH와 속질 삼투 농도 경사, 이 두 요소가 함께 작동해야 발휘된다. 헨레 고리의 반류 증배 기전은 에너지(펌프)를 소모하여 속질 삼투 농도 경사를 지속적으로 유지하는 구조다.
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