신장의 구조와 각 부분의 작용, 이뇨제의 작용

무엇이든지 기본이 가장 중요하다. 최근에 공부해 보면서 그것이 부족함을 절실하게 느끼고 있는 실정이다.

이번에 다뤄 볼 내용은 신장학의 아주 기본적인 파트. 신장의 기능적인 구조에 대한 고찰이다.
일단 가장 헷깔리는 개념 자체를 짚고 넘어가야 할 필요성이 있는 것 같은데...
배설과 재흡수라는 개념이 헷깔릴 수 있는 것 같다.

여기서 '배설' 이라는 것은 medulla나 cortex에서 어떤 물질이 세뇨관으로 이동하는 것을 일컫는다.
'재흡수'라는 것은 Tubule 혹은 세뇨관에서 medulla나 cortex로 물질이 이동하는 것을 말한다.

이 방향 개념을 제대로 숙지하면 그림을 봐도 머리가 조금 덜 아픈 것 같은 느낌이 든다. - 3-

먼저 신장의 해부학적인 구조에 대해 짚고 넘어가자.

왼쪽의 그림이 해부학적 구조이며, 여기서 좀 더 확대한 기능적 구조는 우측에 제시된 그림이다.
여기서 주목하고자 하는 그림은 우측의 신단위(Nephron)의 확대 그림이다.

각 파트별 기능 정리를 간단하게 해보면 다음과 같다.

1. Proximal Convoluted tubule
  - Amino acid, glucose, lactate, citrate 등의 물질을 흡수함
  - 이들은 Na+와 함께 Tubule에서 Cortex로 이동하게 된다. (Co-transport)
  - 전체 Filtration의 70% 정도가 여기서 일어난다.
  - NH3가 생성된다. (H+와 함께 NH4+를 형성하여 배설한다. - tubule 속으로 들어간다.)

2. Loop of henle
  - Nacl의 25%, water의 15%가 이곳에서 재흡수된다. (Tubule → Medulla)
  - Descending limb에서는 water에 대해 permeable 하다. (water만 medulla로 나갈 수 있다.)
  - Ascending limb에서는 Na+에 대해 permeable 하다. (Na+만 medulla로 나갈 수 있다.)
  - Ascending limb 쪽은 결과적으로 Descending limb와 농도차가 형성되게 된다.
    (용매인 물에 포함된 Na+의 농도가 Ascending 쪽의 medulla에 훨씬 많게 된다는 의미)
  - Collecting duct에서 재흡수된 Urea가 이곳(이 근처의 medulla가 더 정확하겠다.)에 축적된다.
    (이에 의해 medullary interstitium의 삼투압이 높아져 urine concentration의 원동력이 된다.)

3. Distal Convoluted tubule
  - 소량의 NaCl을 재흡수한다. 하지만 이 부분은 water가 impermeable 하기 때문에(말단부 제외) NaCl과 함께 수분이 들어오지 못해서 NaCl만 tubule에서 cortex로 이동하게 되고, 결국 tubule에는 물만 덜렁 남아있기 때문에 소변이 희석되었다고 할 수 있다.
  - 다른 여러 호르몬에 의해 수분과 전해질의 미세한 조절이 일어난다고 하나 여기선 패스~

4. Collecting tubule
  - PTH에 의해 조절되는 calcium transport가 일어난다.

5. Collecting duct - 소변을 농축하는 곳(시험 출제)
  - ADH의 영향으로 water permeability가 결정된다.
(ADH 증가 시 Permeability 증가하여 water가 재흡수되어 결과적으로 tubule 쪽의 수분이 cortex나 medulla로 이동하게 되어 tubule에는 수분이 줄어들게 되고, 이를 소변이 '농축' 되었다 라고 말 할 수 있다.)
  - H+ 와 HCO3-가 수송된다.
  - Na+ & K+ transport가 aldosterone에 의해 조절된다.
(Aldosterone은 K를 tubule로, Na를 tubule 외부로 이동시키는데, 이때 Na와 함께 물이 움직여 결과적으로 요 농축작용이 일어나게 된다. 이 aldosterone을 Blocking 하는 Spirolactone 같은 K+ sparing diuretics는 결과적으로 tubule에 Na+가 남아있게 하고, K+가 medulla에 남아있게 하여 Na+를 배출하는 동시에 수분도 같이 배출하게 되고-'diuretic', K+가 소변으로 배출하지 못하게 하여 체내의 K+ level을 유지하게 하는 역할-'K+ sparing'을 하는 것이다.)

여기서 일단 복잡할 것 같은 H+의 이동과 ANP의 작용에 대한 말은 제외시켰다.
하지만 일단 K+의 이동과 H+의 이동이 거의 비슷하다고 이해하면 편할 것이다.


말을 이어서 각 부분에 작용하는 이뇨제의 작용에 대해 설명해 보겠다.


[Loop Diuretics]
Henle's loop는 그림에서도 보이듯 descending limb과 ascending limb으로 구성되어 있다. 그림 상에는 잘 표현되어 있지 않을지도 모르지만, ascending limb은 얊게 표현된 thin limb part와 두껍게 표현된 thick liimb part로 구성되어 있는데, Ascending Thick limb에는 Na+ K+ 2Cl- co-transporter라는 것이 존재한다. 말 그대로 Na+와 K+, 2개의 Cl-를 tubule에서 cortex 혹은 medulla로 이동시켜버리는 채널이라고 보면 되겠다. 흔히 말하는 Loop diuretics는 이곳에 작용하여 이 Co-transporter를 억제시키는 역할을 한다.
결국 억제된 Na+ K+ 2Cl- co-transporter는 제 기능을 하지 못할 것이고, tubule 내에 대량의 Na+, K+, Cl- 가 남아있게 될 것이고, 이곳에 물도 함께 남아 있을 것이다. (Na+와 water는 같이 움직인다고 생각하자!) 이것들이 그대로 배출되게 된다면 말 그대로 소변을 많이 보게 될 것이고 (이뇨) Na+ 배출이 많아지는 Natreuresis, K+ 배출이 많아져서 생기는 Hypokalemia 등이 부작용으로 발생할 수도 있다는 것으로 연관지어 볼 수 있을 것이다.
요점을 정리해 보자면 Loop diuretics가 henle's loop에 존재하는 Na와 K, Cl을 tubule 외부로 운반시키는 통로를 막아버리기 때문에 tubule 내에 Na, K, Cl이 많이 남아있게 되고, 여기에 물도 함께 남아있게 되어 이뇨작용을 하게 되는 것이다.

loop diuretics의 종류에는 Furosemide (Lasix), Bumetanide, Ethacrynic acid가 있다.
특징적으로 Renal failure시에서도 사용할 수 있으며 여과된 Na+의 25%까지 배설할 수 있는 가장 강력한 이뇨제이다.

부작용 ) Hypokalemic alkalosis, hearing deficits, Hypocalcemia


[Proximal Diuretics]
이 이뇨제는 proximal convoluted tubule에서 Na+의 재흡수를 막는다. 그리고 Na+와 H+의 교환을 막는다. (Na+가 tubule 밖으로 배출, H+가 tubule 안으로 유입되는 것을 막음)

종류로는 Acetazolamide(Carbonic anhydrase inhibotor), Metolazone 등이 있다.

부작용 ) Hypokalemic, hyperchloremic acidosis, Hypokalemic alkalosis


[Early Distal Diuretics]
이들은 distal convoluted tubule 앞쪽에 작용하여 Na+와 Cl-의 재흡수를 막는다. 즉 Na+와 Cl-가 cortex나 medulla로 빠져나가는 것을 막아서 water가 tubule 내에 남아있도록 하는 것이 그 역할이다.

종류로는 Thiazide, Metolazone 등이 있다.
Thiazide 계열은 Na+ 배설을 3~5% 정도 증가시킨다.

부작용 ) Hypokalemic alkalosis, hypercalcemia, hyperglycemia, hyperuricemia


[late Distal Diuretics]
앞서 언급했던 K+ sparing diuretics가 이곳에 포함된다. (Aldosterone antagonist)
그리고 aldosterone antagonist가 아닌 이뇨제로는 Triamterene이나 Amiloride가 이 분류에 존재한다.
Triamterene이나 Amiloride는 epithelial Na+ Channel을 억제한다고 한다. (특이적으로 ENaC 활성이 과다한 질환인 Liddle's syndrome에 치료제로 사용된다.)

부작용 ) Hyperkalemic acidosis



설명이라고 해서 한번 해 봤는데.. 그냥 말을 좀 길게 풀어쓴 것 밖에 되지 않는 것 같다. =_=;
좀 더 세세한 농축 기전이나 약리작용, 부작용은 생리학 책이나 내과학 책, 약리학 책을 참조하는 것이 좋을 것 같다. 글 쓴 목적 자체가 단지 찬찬히 간단한 원리 정도를 이해하기 위해 써 본 글이니까 말이다.

그림들의 출처는 다음과 같다.

http://people.hofstra.edu/faculty/sina_y_rabbany/engg81/kidney.html
http://www.opt.indiana.edu/v543/labs/docs/lab7_2.html
http://membranebiology.mgh.harvard.edu/KidneyImages/Kidneyanatomy/NephronDiagram.html