간,담,췌,비장의 구조 및 역할에 대하여
간은 우리 몸의 우측 상복부에 위치해있습니다.
말은 우측 상복부입니다만,
우측 횡격막(diaphragm) 바로 아래에 일부가 횡격막에 부착된채로
거의 대부분이 늑골(rib)과 늑연골(costal cartilage)로 이루어진 흉곽안에 들어가 있어서
외부의 충격으로부터 보호를 받고 있습니다.
간 표면의 대부분은 장측복막(visceral peritoneum)이라는 얇은 막으로 덮여있는데,
무장막구역(bare area)이라고 하는 부분은 장측복막으로 덮여있지 않고 횡격막과 직접 부착되어 있습니다.
간의 위치 : 늑골과 늑연골로 이루어진 흉곽의 보호를 받고 있다.
정상 성인의 간의 무게는 1,200~1,500g 정도로 체중의 약 2%를 차지합니다.
그러나 신생아의 경우에는 체중의 약 5%를 차지할 정도로
체중에 비해 상대적으로 간의 무게가 많이 나가는데,
이는 태아 시기와 신생아 초기에 간에서 조혈작용(hematopoiesis, 혈액의 성분을 만드는 작용)을 하기 때문입니다.
이렇게 무거운 간이 우측 상복부에 매달려있을 수 있도록
간과 횡격막, 후복막 등을 연결해주는 구조물들이 있는데,
그중 가장 중요하다고 할 수 있는 것은 겸상인대(falciform ligament)로
간을 좌엽(左葉: left lobe)과 우엽(右葉: right lobe)으로 나누는 경계가 됩니다.
보통 좌엽보다 우엽이 5~6배 정도 더 크고 두꺼우며,
이 좌엽과 우엽의 경계부 하방으로
간동맥(hepatic artery), 문맥(portal vein), 담관(bile duct), 림프관(lymphatic duct)이 지나가는 부분인
간문(肝門: hepatic hilum)이 있습니다.
좌엽과 우엽으로의 구분 외에 몇 개의 분절(segment)로 나누기도 하는데,
이는 너무 전문적이기 때문에 생략하도록 하겠습니다.
간과 간인대의 구조
간의 가장 큰 특징중의 하나는 혈액공급을 이중으로 받는다는 점(dual blood supply)입니다.
인체의 모든 장기는 동맥(artery)으로 혈액이 들어와서
모세혈관(capillary)을 거치면서 산소와 영양분 등의 교환이 이루어진 후
정맥(vein)으로 나가게 되어있습니다.
그러나 간은 간동맥(hepatic artery)과 문맥(portal vein) 두 혈관으로 부터 혈액공급을 받습니다.
간동맥을 통해서는 다른 장기에서와 마찬가지로 산소가 풍부한 동맥혈이 유입되어
간세포에서 산소와 이산화탄소의 교환이 이루어지게 하고,
문맥을 통해서는 위나 장에서 흡수된 영양분 등을 포함한 정맥혈이 유입되어
간에서 영양분의 가공처리 및 저장과 독소의 해독이 이루어지게 합니다.
간동맥을 통해서는 분당 400ml 정도의 혈액이 유입되고,
문맥을 통해서는 분당 1,200ml 정도의 혈액이 유입되므로,
간의 혈액공급은 간동맥을 통해서 1/4 정도, 문맥을 통해서 3/4 정도가 이루어진다는 이야기가 됩니다.
간 주변의 혈관 및 담관의 분포
간세포(hepatocyte)는 길다란 밭이랑처럼 배열되어있고,
그 사이사이의 골처럼 패인 곳을 동양혈관(洞樣血管: sinusoid)이 지나가는데,
간으로 들어온 간동맥과 문맥이 점점 가늘어져서 만나게 되는 부분이
이 동양혈관이라고 부르는 약간 넓은 혈관입니다.
이곳에서 혈액내의 산소와 영양분 등은 간세포로 들어가고,
간세포내의 이산화탄소와 대사산물 및 노폐물 등은 혈액내로 빠져나오는 교환(exchange)이 이루어집니다.
동양혈관의 혈액은 중심정맥(central vein)이라는 작은 혈관으로 모인 후,
간소정맥(hepatic venule)과 간정맥(hepatic vein)을 거쳐서
대정맥(vena cava)으로 향하게 됩니다.
중심정맥을 중심으로 형성된 육각형 모양의 기능적인 최소 단위를
간소엽(肝小葉: hepatic lobule, acinus)이라고 합니다.
이 간소엽이 층층이 쌓여서 간 실질을 이루고 있는 것입니다.
간소엽의 구조
정상성인에서 간세포(hepatocyte)의 수는 약 2,500억개로
간을 구성하는 세포의 약 60% 정도를 차지하고 있습니다.
간세포의 크기는 약 13~30 μm이고,
세포질(cytoplasm)은 주로 포도당(glucose)의 저장형태인 글리코겐(glycogen)으로 구성되어 있으며,
전체 간세포 용량의 18%가 미토콘드리아(mitochondria)가 차지하고 있을 정도로
어마어마한 양의 미토콘드리아를 가지고 있습니다.
간이 수행하는 화학공정의 종류는 현재 알려진것만 해도 500여가지에 이르며,
생산하는 효소의 종류도 1,000가지 이상이나 됩니다.
이러한 기능을 수행하기 위해서는 많은 에너지가 필요하고,
그래서 에너지의 생산공장인 미토콘드리아가 많이 있는것입니다.
이 외에 간세포 내에는
세포내 대사산물이나 외계 이물질의 분해작용에 관여하는 리소좀(lysosome)이나,
기타 엔도좀(endosome), 페록시좀(peroxisome) 등의 소립자들이 많이 존재하여
여러가지 대사작용에 관여합니다.
간의 기능중에서 가장 대표적인 것은
위와 장을 통해 흡수된 영양분을 우리 몸의 요구에 맞추어서 가공하고 저장하는것입니다.
우리 몸의 3대 영양소인 탄수화물(carbohydrate), 지방(fat), 단백질(protein)은 소화과정을 거쳐서
각각 탄수화물은 포도당(glucose) 등의 단당류(單糖類: monosaccharide)로,
지방은 지방산(脂肪酸: fatty acid)과 글리세롤(glycerol)로,
단백질은 아미노산(aminoacid)으로 분해되어 흡수된 후
일차적으로 간을 거치게 됩니다.
이 3대 영양소 뿐만아니라 무기질이나 비타민(vitamine) 등도 흡수된 후 간을 거치게 되는데,
간에서는 이러한 물질들을 재가공하여
직접 간내에 저장하거나 우리 몸의 필요한 곳으로 보내게 됩니다.
그러한 기능의 대표적인 예로 당대사(糖代謝: glucose metabolism)를 들 수 있습니다.
포도당(glucose)은 우리몸에서 가장 기본적인 연료로,
이산화탄소와 물로 연소되면서 필요한 에너지를 발생시킵니다.
특히 뇌(brain)는 오직 포도당만을 연료로 사용하며,
근육(muscle)도 초기에는 포도당을 연료로 사용합니다.
이러한 포도당을 우리몸 구석구석으로 공급해주는 역할은 혈액을 통해서 이루어지기 때문에
혈액 내의 포도당 농도(혈당)는 일정하게 유지되어야 합니다.
그러한 역할을 수행하는 호르몬(hormone)은 주로 췌장(pancrease)에서 분비되는데,
포도당의 농도가 감소될 때에는 글루카곤(glucagon) 등의 호르몬을 분비하여
글리코겐(glycogen)을 포도당으로 분해시켜서 혈당을 올리고,
포도당의 농도가 지나치게 높아지면 인슐린(insulin)을 분비하여
포도당을 소비시키거나 글리코겐으로 전환시켜서 혈당이 떨어지게 합니다.
이때 간은 글리코겐의 주요 저장고로서의 역할을 하면서,
이 글리코겐이 언제든지 필요할 때에 즉각적으로 포도당으로 전환될 수 있도록 합니다.
위와 장에서는 우리몸에 필요한 물질 외에도 각종 약물들도 흡수를 합니다.
이러한 약물들도 일단 간을 거치면서
산화(oxidation), 환원(deoxidation), 메틸화(methylation), 아세틸화(acethylation) 등
여러가지 화학반응이 일어나게 되는데,
간은 이러한 과정을 통해서 유독한것은 무해하게 변환시키고
과잉된 물질은 그 형태를 바꾸어 생물학적 작용을 제거시킵니다.
알코올, 니코틴, 몰핀, 수면제, 일반 약제 등
우리가 섭취한 거의 모든 약물이 간에서 대사가 된다고 해도 과언이 아닌데,
특히 알코올의 경우는 간에서 80~90%가 분해됩니다.
(나머지는 땀이나 소변으로 배출되거나 폐를 통해서 호흡으로 빠져나가기도 합니다.)
간의 기능이 떨어진 경우에는 이러한 해독작용 역시 저하되기 때문에
간질환이 있는 사람에게는 약물의 투여에 신중을 기해야 합니다.
간의 해독작용은 비단 외부에서 섭취된 약물에만 해당되는것은 아니고,
체내에서 형성된 대사산물에도 적용이 됩니다.
그 대표적인 예가 암모니아를 요소로 바꾸는 기능입니다.
단백질에서 분해된 아미노산이 에너지원으로 쓰이기 위해서는
완전 분해되어 물과 이산화탄소로 되어야 하는데,
이때 질소 원자가 암모니아(ammonia)로 됩니다.
그런데 이 암모니아는 체내에 축적되면 독성이 생기므로 바로 체외로 방출시키거나,
좀 더 독성이 약한 물질인 요소(urea)로 전환하여 잠시 저장하였다가 방출하여야 합니다.
암모니아를 요소로 전환하는 반응 경로가
바로 간에서 일어나는 오르니틴 회로(ornithine cycle, 요소 회로(urea cycle))입니다.
이 과정은 간세포에 있는 오르니틴(ornithine), 시트룰린(citrulline), 아르기닌(arginine) 세 가지 아미노산이 유기질소 화합물의 분해 결과 형성된 암모니아와 이산화탄소를 결합시켜
요소를 만들어내면서 순환하는 과정입니다.
이렇게 간에서 만들어진 요소는
신장에서 걸러져 방광에 저장되었다가 오줌과 함께 배출됩니다.
간이 기능을 하지못하는 간부전(肝不全: hepatic failure) 상태에서 간성혼수(hepatic coma)가 발생하는 원인이 바로 요소로 전환되지 못하고 체내에 쌓인 암모니아 때문입니다.
오르니틴 회로(ornithine cycle, 요소 회로(urea cycle))의 모식도
또한 간은 외부에서 들어온 이물질 제거에도 도움을 줍니다.
간혹 대장에 살고있는 수많은 세균중 일부가 혈액으로 유입되는 경우가 있습니다.
만약 이 세균들이 제거되지 못하고 그대로 증식하게 된다면,
패혈증(敗血症: sepsis)이라는 무시무시한 상태로 빠질 수 있습니다.
그러나, 문맥을 통해서 간을 거치면서 간에 있는 쿠퍼세포(Kupffer cell)의 작용으로
이러한 세균들은 깨끗하게 걸러져서,
간을 빠져나간것은 미처 1%도 되지 않게 됩니다.
쿠퍼세포는 감마글로불린(γ-globulin)을 생산하여
세균 뿐 아니라 바이러스 등의 이물질을 포착하여 제거하는 작용을 합니다.
간의 기능중에서 또다른 중요한 기능은 단백질의 합성입니다.
간에서는 알부민(albumine)을 비롯하여
혈액응고에 관여하는 피브리노겐(fibrinogen)이나 프로트롬빈(prothrombin) 등의 단백질을
하루에 약 15~50g 정도 합성하는데,
혈액 100ml에 있는 6~8g 정도의 전체 단백질 중에서 약 90%가 간에서 만들어진 것입니다.
때문에 간경변(liver cirrhosis) 등으로 인하여 간기능이 심하게 저하된 환자는
간에서 충분한 양의 단백질을 합성해내지 못하기 때문에 혈액내의 단백질이 부족해지고,
삼투압의 차이로 부종(edema)이 발생하게 됩니다.
또한, 혈액응고 단백질도 부족해지기 때문에,특별한 이유없이 코피가 나거나 잇몸에 피가 나기도 하고 지혈이 잘 되지 않으며,피부에 점상출혈(pethechia)이 나타나는 등 출혈성 경향이 발생하게 됩니다.
간에서 합성하는 물질로 또 하나 중요한것은 담즙(bile juice, 쓸개즙)입니다.
이 담즙은 빌리루빈(billirubin, 담즙 색소), 담즙산(bile acid)
담즙은 지방의 소화력을 증진하고 장운동을 활발하게 만들며
소장에서 세균의 증식을 억제하는 기능이 있습니다.
간은 매일 1L 가량의 담즙을 생산해서 담낭(gallblader, 쓸개)으로 보내는데,
담낭에 일시 저장되어 있던 담즙은 소화과정 동안에
배출된 담즙의 주요 성분은 소장에서 흡수되어 문맥을 거쳐 간으로 돌아오고
이것이 다시 간세포에서 담즙의 생성 분비를 촉진케 하는 작용을 하게 됩니다.
담즙의 장-간 순환(entero-hepatic circulation) 모식도
간의 중요한 또다른 기능으로
각종 비타민(vitamine)과 철분(Fe) 및 구리(Cu)나 아연(Zn) 등의 미네랄을 저장하는
저장기능을 들 수 있습니다.
보통 외부에서 비타민 공급이 없어도 비타민 A는 10개월 이상 지탱할 수 있고
B12는 1년 이상, D는 3~4개월 정도 지탱할 수 있다고 합니다.
철은 적혈구(red blood cell, RBC)를 구성하는 헤모글로빈(hemoglobin)의 주요 성분인데,
간에는 순환혈액속에 있는 양보다 더 많은 양의 철이 '페리틴(ferritin)'이라는 형태로 저장되어 있습니다.
만약 출혈 등의 원인으로 순환혈액 속의 철이 부족하게 되면
곧바로 간에 저장되어 있는 철이 사용됩니다.
이러한 비타민이나 무기질의 저장기능 외에,
간의 저장기능으로 무엇보다 중요한것은 혈액 자체를 저장하는 기능입니다.
평소에 간에는 보통 450ml 정도의 혈액이 저장되어 있는데,
이는 전체 순환혈액량의 10%에 해당하는 양입니다.
이 저장량은 필요에 따라서 늘어날 수도 있는데,
많게는 전체 혈액량의 약 1/3에서 1/2까지를 저장할 수도 있습니다.
이러한 기능은 우리몸의 혈액 순환량을 조절하는데 중요한 역할을 합니다.
예를 들어 심장의 기능이 나빠져 혈액을 충분히 내보낼 수 없는 경우가 발생한다면
간이 일시적으로 대량의 혈액을 저장하여 순환혈액량이 적어지도록 조절하여
심장의 부담을 줄여주기도 하고,
추울 때는 간에 혈액을 집합시켜서 피부의 혈관을 수축시킴으로
체온이 밖으로 소모되는 것을 방지하기도 합니다.
또한 갑작스런 혈액의 소실이 있을 때에는 저장되어 있던 혈액을 내보내
일시적으로나마 순환혈액량을 늘이는 역할을 합니다.
이 외에 간은 몇 가지 호르몬에 영향을 미치는데,
대표적인것이 여성 호르몬을 파괴하는 기능입니다.
간경변 등이 발생한 남성 환자에서 가슴이 커지거나 털이 없어지는 등의 여성화가 나타나는 원인이 바로 여성 호르몬을 파괴하는 간의 기능이 충분하지 못하기 때문입니다.
이와같이 간은 엄청난 일을 수행하기 때문에
비록 그 무게는 체중의 2~5%에 불과하지만
에너지 소모는 20%에 이르고 산소 소비는 20~25%에 이릅니다.
또한 재생능력도 탁월해서 간기능이 상실되는 위험으로부터 최소화 시킵니다.
간의 놀라운 재생 능력은 오래전부터 알려져 있는데,
그리스 신화의 프로메테우스(Prometheus) 이야기가 대표적이라고 할 수 있습니다.
프로메테우스는 제우스(Zeus)가 감추어두었던 불을 훔쳐서 인간에게 내어줌으로
인류에게 최초의 문명을 가르쳐준 장본인이라고 합니다.
'먼저 생각하는 사람'이라는 이름의 의미대로 프로메테우스는 앞날을 내다볼 수 있었는데,
제우스에게 그 장래에 관한 비밀을 가르쳐주지 않아서 노여움을 사게되고,
결국 코카서스(Caucasus)에 있는 바위산에 쇠사슬로 묶인채
독수리에게 간을 쪼아 먹히는 형벌을 받게됩니다.
그런데, 밤사이에 그 간이 말끔하게 정상으로 자라나서
낮에는 다시 독수리에게 쪼아 먹히는 일이 반복되어
영원한 고통을 받게 될 처지였는데,
유명한 영웅 헤라클레스(Hercules)에 의해 구원을 받게 된다는 내용입니다.
독수리에게 간을 쪼아 먹히는 프로메테우스의 신화에 대한 그림
프로메테우스의 이야기처럼 하룻밤 사이에 자라나는 정도는 아니지만
간의 재생능력이 뛰어난것은 사실입니다.
정상 성인의 경우에는 전체 간 용량의 40%만 남게 되더라도
원래의 크기로 회복될 수 있으며,
이러한 능력 때문에 부분 간이식술(partial liver transplantation)이 가능합니다.
즉, 공여자(donor)에게서 전체 간의 50~60%를 부분 절제하여
수여자(recipient)에게 이식을 시행하게되면,
보통 하루에 70ml 정도의 간조직이 생성되어
젊은 사람의 경우에는 공여자나 수여자 모두 3~5주만에 정상 크기로 회복될 수 있다고 합니다.
간의 재생능력이 뛰어나다는 이야기는 다시 말해서
상당량의 간조직이 파괴되거나 소실되더라도
남은 부분으로도 충분히 정상적인 기능을 수행할 수 있다는 의미가 되는데,
대개의 간질환에서 병이 한참 진행된 후에야 증상을 보이는 것이 바로 이러한 이유입니다.
때문에 평소에 미리미리 간질환을 체크하는것이 중요하며,
특히 우리나라에는 B형 간염(hepatitis B)
또한 무절재한 생활 방식으로 몸을 혹사시키는 일을 금해야 하며, 신진대사를 높이고 면역력을 좋게 한다면 웬만한 바이러스가 들어와도 자연치유력에의해서 사멸 되리라 생각합니다
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