혈액

특성

혈액은 철을 함유하고 있는 단백질인 헤모글로빈으로 인해 붉은색을 띠는데 헤모글로빈에 산소가 결합하면 밝은 색이 되고 산소가 분리되면 어두운 색이 된다. 따라서 정맥의 혈액에 비해 다량의 산소를 함유하고 있는 동맥의 혈액은 밝은 색을 띤다. 혈액에서 적혈구의 부피는 45％ 정도이고 백혈구와 혈소판은 1％ 미만이다.

액체성분인 혈장은 약간 끈적끈적하며 노란색을 띠고 있다. 총혈액량은 나이·성·몸무게 등에 따라 다소의 차이가 있으나 성인의 평균수치는 몸무게 1kg당 60㎖ 정도이다. 젊은 남성의 경우 몸무게 1kg당 혈장은 35㎖, 적혈구는 30㎖ 정도를 가지고 있다.

출혈로 인한 혈액의 손실은 빠른 속도로 보충되는데 혈장은 혈관 밖의 용액이 혈관으로 이동함으로써 복원되며 적혈구의 재생도 몇 주일 이내에 완료된다. 따라서 500㎖ 정도까지의 헌혈은 건강에 무해한 것으로 알려져 있다.

기능

개요

넓은 의미에서 혈액의 기능은 변화하는 환경에 대응하여 인체 내부의 항상성을 유지하는 것이다.

혈액은 매우 복잡한 구조물로서 많은 요소들이 이러한 항상성의 유지에 관여하고 있는데, 혈액의 조절 메커니즘은 온도, pH(수소이온농도), 산소압, 혈액성분의 농도 등의 변화에 대한 감지기능을 포함한다. 때때로 이러한 자극에 대한 반응은 신경계나 호르몬의 분비를 매개로 하여 일어난다.

pH

혈액의 pH는 7.4로 약간의 알칼리성을 나타내며, 정맥의 혈액은 이산화탄소를 다량으로 함유하고 있어서 pH 7.35 정도로 유지되고 있다.

이러한 pH 값은 혈액에 존재하는 완충작용계와 폐·신장에서의 선택적 배설기능에 의해 일정하게 유지된다.

호흡

살아 있는 세포, 특히 뇌의 경우 지속적인 산소의 공급은 생명 유지에 필수적이다.

정상적인 남자가 휴식기에 필요로 하는 산소는 1분에 250㎖정도이며 격렬한 운동을 할 경우는 몇 배로 증가한다. 산소의 대부분은 적혈구에 있는 헤모글로빈과 결합하여 운반된다. 폐의 모세혈관은 산소압이 높은 폐포와 밀착되어 있어 확산에 의해 산소가 혈장을 통과하여 적혈구 속으로 들어와 헤모글로빈과 결합하며, 혈액이 폐를 떠날 때쯤이면 헤모글로빈의 약 95%가 산소와 결합해 있다.

헤모글로빈 1g은 산소 1.35㎖와 결합할 수 있으며 혈장 속에 용해되어 있는 산소의 양에 비해 헤모글로빈과 결합한 산소의 양이 50배 정도로 높다. 산소압이 상대적으로 낮은 조직에서는 산소가 헤모글로빈으로부터 분리된다(폐포). 헤모글로빈과 산소의 결합 및 분리는 조직 속의 pH와 적혈구에 존재하는 디포스포글리세린산염(2,3-diphosphoglycerate/2,3-DPG)에 의해 주로 조절된다.

헤모글로빈의 산소결합과 pH의 관계는 보어 효과에 의해 설명된다. 즉 pH의 변화는 헤모글로빈의 구조에 변화를 가져오는데 pH가 낮을 때보다 pH가 높을 때 더 강력하게 산소와 결합하게 된다. 헤모글로빈과 산소의 결합은 포도당의 대사물로서 적혈구에 존재하는 2,3-DPG에 의해서도 조절되는데, 2,3-DPG는 헤모글로빈과 산소의 친화성을 감소시키는 역할을 한다.

조직 속에 산소의 양이 부족하면 적혈구는 많은 2,3-DPG를 합성함으로써 헤모글로빈에 결합된 산소를 해리시켜 조직에 산소를 제공하게 된다. 세포에서 일어나는 대사작용의 산물로서 조직 속에 다량으로 존재하는 이산화탄소는 산소보다 용해성이 높아 적혈구 속으로 쉽게 확산되며 탄산수소염(HCO^3－)의 형태로 운반되어 폐에서의 호흡에 의해 밖으로 배출된다.

동맥혈액에서의 이산화탄소 압력은 호흡운동을 조절하는 뇌의 감각 메커니즘에 의해 매우 정교하게 조절되는데, 정상적으로 호흡의 조절은 동맥혈액에서의 산소 압력이 아니라 이산화탄소 압력에 의해 이루어진다.

영양물질

인체의 세포 생존에 필요한 영양물질인 단백질·탄수화물·지방·비타민 등은 장관으로부터 흡수되거나 인체조직의 저장소로부터 흡수되어 혈액을 통해 각 조직 속으로 이동한다.

칼슘·포도당 등과 같은 혈장구성성분의 농도는 호르몬에 의해 매우 정교하게 조절되며 정상수치에서 벗어나면 해로운 결과를 가져온다. 인체에 필요한 다양한 영양물질은 혈액으로부터 선택적으로 각 조직에서 흡수되는데 성장하는 뼈는 다량의 칼슘을 사용하며 골수는 헤모글로빈의 합성에 필요한 철을 흡수한다.

배출

혈액은 세포대사작용의 부산물을 배설기관으로 운반하는 역할을 하는데 혈액을 통해 이동한 이산화탄소는 폐를 통해 배출되며, 물은 주로 신장에서 소변으로 배설되지만 아주 적은 양이 피부·폐·장관 등으로부터 증발에 의해 배출되기도 한다.

생리적으로 매우 중요한 혈장의 이온, 즉 나트륨·칼륨·염소 등의 농도는 신장의 선택적 흡수 또는 배출로 조절되며 혈액의 pH도 신장의 이러한 작용에 의해 일정한 수준으로 유지된다. 따라서 신장은 인체의 혈액성분을 일정하게 유지하는데 있어서 가장 중요한 역할을 하는 기관이다.

방어 메커니즘

혈액세포와 혈장구성성분들은 상호작용하여 전염물질에 대해 방어하는 면역기능, 체내로 침입하는 미생물의 파괴, 염증작용, 외부물질이나 죽은 세포를 파괴하여 제거시키는 기능 등을 한다.

혈액의 이러한 기능은 백혈구에 의해 이루어지는데, 세균과 같은 미생물의 식균작용은 과립성백혈구나 단핵백혈구가 하며 림프구는 면역작용에 관여한다. 특정한 미생물의 침입에 대한 후천적 저항은 림프구에 의해 항체가 생성되어 일어나며 이때 생성된 항체는 보체와 함께 작용하여 침입한 미생물을 제거함과 동시에 같은 미생물에 의해 다시 감염되는 것을 방지해주는 역할을 하고 있다(항원).

온도조절

생리적 산화반응의 결과로 인체에는 다량의 열이 발생하며 혈액은 순환을 통해 이러한 열을 인체에 균일하게 분산시키고, 또한 피부로 이동하여 열을 외부로 발산시키는 역할을 한다.

뇌의 시상하부에 있는 온도조절중추는 마치 온도조절기와 같은 역할을 하는데 체내의 온도가 상승하면 신경충격을 피부로 보내 피부혈관의 지름을 증가시키고 온도가 낮을 때는 피부혈관의 지름을 감소시킴으로써 체온을 조절한다(체열, 땀샘).

혈장

정의

혈액의 액체 성분. 혈장은 약 90％가 물이며 7％는 단백질, 나머지는 지질·염·포도당·아미노산·호르몬 등으로 이루어져 있다. 혈장의 물은 세포 안에 있는 물이나 세포 밖에 있는 물과 자유롭게 교환되기도 하며 생명체의 존재에 필수적인 요소이다.

단백질

여러 개의 아미노산이 펩타이드 결합을 통해 연결되어 긴 사슬을 이룬 단백질은 그 특성이 아미노산의 수와 배열순서에 의해 결정된다(폴리펩타이드). 음식물로 섭취된 단백질은 장관에서 분해되어 각각의 아미노산으로 흡수된 후 혈장을 통해 인체의 각 부분으로 이동하여 세포 내로 유입되며 이 세포 속에서 다시 단백질로 합성된다.

세포에서 합성된 혈장단백질은 다시 혈액 속으로 분비되는데 많은 종류의 혈장단백질은 간에서 생성된다. 혈장단백질 중에서 가장 중요한 알부민은 삼투효과에 의해 혈액의 물을 보유하게 하는 기능을 한다. 따라서 혈액에 존재하는 알부민의 양은 혈장의 총부피를 결정하며, 알부민이 고갈되면 혈액 속의 물이 유실되어 조직이 팽창하는 부종(浮腫)이 생긴다.

혈장단백질은 알부민 이외에도 면역기능에 관여하는 면역글로불린(항체)과 다른 물질과 결합하여 그 물질의 이동에 관여하는 수송단백질이 있다. 즉 지질은 지질단백질과, 철은 트랜스페린과, 구리는 세룰로플라스민과 결합하여 혈액 속에서 이동한다.

지질

혈장의 지질 농도는 100㎕에 1g을 초과하지 않는다. 혈장지질에서 가장 많은 것은 글리세롤, 지방산에 인산과 질소염기가 결합되어 있는 인지질이며 트리글리세리드·유리지방산 등이 소량 존재하고 있다. 콜레스테롤은 여러 형태의 지질단백질에 결합되어 있으며 가장 큰 지질입자인 유미립자(chylomicron)는 장으로부터 흡수된 후 림프관을 통해 가슴 림프관으로 이동하여 혈액 속으로 유입된다.

다른 혈장 구성성분

혈장에 존재하는 무기물 중 양이온으로는 소듐·포타슘·칼슘, 음이온으로는 염소·인산·중탄산염·아이오딘화물 등이 있다. 부신에서 분비되는 호르몬인 알도스테론은 신장에 작용하여 소듐과 포타슘의 흡수·배설을 조절함으로써 이들이 혈장 속에서 일정한 농도를 유지하게 하며 칼슘의 농도는 부갑상선호르몬과 칼시토닌에 의해 길항적으로 조절된다.

이들 이외의 금속성 무기질로서 철·구리·납 등이 효소의 합성에 관여하면서 극미량으로 존재하는데 특히 철은 헤모글로빈과 미오글로빈의 생성에 관여하므로 다른 무기질보다 상대적으로 다량 존재한다. 내분비기관에서 분비되는 호르몬도 혈장으로 분비된 후 혈액순환을 통해 표적기관으로 이동하여 그 기능을 하게 된다.

혈장의 의료적 이용

헌혈한 혈액은 성분별로 분리하여 적혈구, 혈장, 혈소판 등으로 나뉘어지는데, 혈장은 파종성혈관내응고증, 중증간질환, 선천적 응고인자결핍증, 유전성 응고억제제 결핍증, 희석성 응고장애, 혈전성혈소판감소성 자반증, 용혈성요독성증후군, 비타민K결핍증, 출혈량을 예측할 수 없는 출혈로서 응급으로 혈액응고 검사를 시행할 수 없는 경우 등에 사용된다.

혈장은 의료용으로도 이용된다. 바이러스성 감염증 등 다양한 감염병에 항체가 생긴 완치환자의 혈장을 다른 환자의 혈액에 투여하여 항원이나 독소를 제거하는 것과 같이 면역과 치료에 사용하기도 한다. 이를 혈장치료라고 한다. 어떤 경우에는 환자의 자가혈장을 따로 보관했다가 혈관에 재투입하여 면역력을 회복하거나 혈액의 기능을 활성화시키기도 한다.

혈구

개요

혈액에는 적혈구·림프구·혈소판·식세포의 4종류의 혈구가 있으며 림프구와 식세포를 합해서 백혈구라고 한다.

혈구생성은 조혈조직에서 일어나는데 발생중인 배아에서는 간에서 생성되지만, 태아가 발생을 진행하면서는 뼈의 중심강에 위치하는 암적색의 아교성조직인 골수에서 생성된다. 어린이에서는 조혈골수가 모든 골격에 존재하지만 성인에서는 주로 늑골·흉골·척추·골반에 존재한다. 성인의 골수에는 1.6~3.7kg에 10¹²개 이상의 조혈세포가 있는데 성숙한 혈구와 성숙중인 혈구가 섞여 있으며 동맥이 뼈를 지나 골수로 들어와 동양혈관(sinusoid)을 이루면서 혈구생성에 필요한 영양물질을 공급하게 된다(간동양혈관). 골수에서 새롭게 생성된 혈구들은 동양혈관을 통해 일반순환을 하게 된다.

모든 혈구는 혈구생성 간세포가 분열 및 분화하여 생성되는데, 이 과정에 당단백질인 집락촉진인자(colony stimulating factor)가 작용한다. 즉 신장에서 생성되는 에리트로포이에틴은 적혈구의 성숙을, 과립구집락촉진인자는 과립구의 생성을 조절한다.

적혈구

적혈구는 혈액을 통해 산소를 폐로부터 모든 조직으로 운반하는 1차적인 기능에 맞게 지름이 7.8㎛(마이크로미터, 1㎛=10^-6m)인 양쪽이 오목한 형태를 가지고 있으며 남자에서 적혈구가 차지하는 부피는 혈액 부피의 42~54％, 여자는 37~47％이고 혈액 1㎕당 400만~600만 개의 적혈구가 있다.

하나의 적혈구에서 헤모글로빈이 차지하는 무게는 적혈구 무게의 1/3이며 정상의 성인에는 혈액 100㎕당 14~18g 정도의 헤모글로빈이 있다(→ 헤마토크릿). 적혈구는 지질·단백질·탄수화물로 구성된 얇은 세포막으로 둘러 싸여 있으며, 이 막은 물·산소·이산화탄소·포도당·요소 등은 자유롭게 통과시키지만 헤모글로빈은 통과시키지 않는다. 적혈구의 내부는 칼륨 이온이， 외부는 나트륨 이온이, 주된 이온으로 존재하는데 이러한 불균형적인 이온 분포는 효소에 의한 펌프 작용에 의해 유지된다.

적혈구는 저장액에 두거나 물리적 손상에 의해 세포막이 파괴되는데 이것을 용혈이라고 하며, 세포막에는 사람마다 독특한 당단백질이 있어서 이 당단백질에 대한 항원-항체 반응을 유도함으로써 혈액형을 구분하는데 이용할 수 있다.

헤모글로빈은 4개의 폴리펩티드 사슬로 이루어진 단백질로서 각 사슬은 140여 개의 아미노산으로 구성되어 있다.

또한 각 사슬마다 포르피린(porphyrin)이라는 헴(heme)이 있고 여기에 산소와 가역적으로 결합하는 철이 있다. 따라서 하나의 헤모글로빈에는 4개의 헴과 4개의 철이 있으며 4분자의 산소와 결합할 수 있다. 산소와 헤모글로빈의 결합은 매우 강력하여 폐에서는 95％의 헤모글로빈이 산소와 포화되어 있지만, 산소압이 떨어지는 조직에서는 산소가 헤모글로빈으로부터 분리된 후 확산에 의해 적혈구의 세포막과 혈장 밖으로 나와 조직의 대사작용에 이용된다.

헤모글로빈은 산소보다도 일산화탄소와의 결합력이 훨씬 강해 헤모글로빈이 일산화탄소와 결합하면 각 조직으로의 산소 운반이 방해되고 그 결과는 치명적이다.

핵은 있고 헤모글로빈이 없는 적혈구모세포가 연속적인 세포분열을 한 후, 헤모글로빈은 생성되고 핵은 소실됨으로써 적혈구가 형성되고 이러한 적혈구는 골수의 혈관으로 들어가 순환을 하게 된다. 적혈구의 1％가 매일 새로이 생성되며 적혈구의 생성과 노화된 적혈구의 제거 사이의 균형은 매우 정교하게 유지된다.

정상의 성인은 혈액 0.5ℓ에 들어 있는 양에 해당하는 적혈구가 매주 생성되는데, 이러한 왕성한 적혈구형성에 필요한 영양물질인 아미노산·철 등이 충분히 공급되어져야 한다. 즉 0.5ℓ의 혈액을 생성하는데 0.25g의 철과 몇 종류의 비타민, 리보플라빈, 비타민 B₁₂, 엽산(폴산), 피리독신(비타민 B₆)이 소량 필요하다. 내분비기관에서 분비되는 호르몬이 적혈구 생성에 관여하는 것으로 알려져 있다.

즉 갑상선호르몬이 결핍되면 적혈구 생성이 감소됨으로써 빈혈을 일으키며 남성 호르몬인 테스토스테론도 적혈구 형성을 촉진하는데 이 호르몬의 영향으로 여성보다 남성에게 적혈구가 더 많다. 골수의 적혈구 생성능력은 매우 왕성하여 출혈로 많은 양의 혈액이 유실되었을 때도 곧 회복되며 동맥의 산소압과도 관련이 있어서 산소량이 적은 고지대에 생활하는 사람이 저지대의 사람에 비해 보다 많은 적혈구를 가진다(고도). 적혈구의 생성 속도는 신장에서 생성되는 에리트로포이에틴이라는 호르몬에 의해 조절되는데 적혈구의 숫자나 혈액에 의한 산소 이동이 감소하면 이 호르몬의 분비가 증가하여 혈관을 통해 골수로 이동함으로써 적혈구 생성을 촉진하게 된다.

적혈구의 수명은 약 120일이며 에너지원으로서 포도당을 이용하기는 하지만 핵이 없으므로 새로운 단백질을 생성할 수 없다.

따라서 세포에 손상을 입었을 때 회복과정이 일어나지 못하는데 이러한 노화된 적혈구는 식세포에 의해 제거된다(식세포작용). 이러한 식세포는 비장·간·골수에 있는 혈관벽의 일부분을 이루는데 이 세포에 의해 적혈구가 파괴되면 헤모글로빈은 각각의 아미노산으로 분해되어 새로운 단백질의 합성에 사용되고 철은 다시 골수로 이동하여 새로운 헤모글로빈의 합성에 이용된다(대식세포, 망상내피계). 그러나 포르피린은 화학적 변화가 일어나서 노란색의 색소인 빌리루빈으로 전환된 후 간으로 이동하여 담즙으로 분비된다.

황달은 적혈구가 과다하게 파괴되어 과량의 빌리루빈이 생성되거나 간염과 같은 간의 질병에 의해 간에서 이 물질을 처리할 수 없어 혈관에 축적됨으로써 생기는 질병이다.

백혈구

백혈구는 적혈구와 달리 핵이 있으며 운동성도 가지고 있다.

인체에는 혈액 1㎕에 약 4,500~1만 1,000개의 백혈구가 있는데, 휴식상태에서 보다 운동을 할 때 그 숫자가 약간 증가하며 격렬한 운동을 할 경우는 1㎕당 2만 개 정도까지 관찰된다. 대부분의 백혈구는 순환계 밖에 있고 핵을 가지고 있으므로 RNA 및 단백질을 합성할 수 있다. 백혈구에는 기능과 구조에 있어서 독특한 과립성백혈구·단핵백혈구·림프구의 3종류가 있다. 백혈구에서 가장 많은 부분을 차지하는 과립구는 지름이 12~15㎛로 적혈구보다 크며 핵은 여러 개의 엽(葉)으로 되어 있고 세포질에는 많은 과립을 가지고 있다.

과립성백혈구는 염색되는 과립의 색깔에 따라 3가지 형태의 세포로 분류되는데 붉은색 세포를 산성백혈구, 분홍색 세포를 중성백혈구, 암청색 세포를 염기성백혈구라고 한다.

중성백혈구는 백혈구의 50~80％ 정도를 차지하며 산성백혈구와 염기성백혈구는 3％ 미만이다. 중성백혈구는 지름이 12~15㎛로서 크기가 매우 균일하고 핵은 2~5개의 염으로 되어 있다. 이 세포는 아메바운동에 의해 이동하며 성인의 골수에서 하루에 약 10¹¹개 정도씩 생성된다. 골수에서 선구세포로부터 성숙한 중성백혈구가 생성되는 시간은 약 1주일이며 혈액 속에서는 단지 몇 시간의 수명을 가질 뿐이다. 이 세포는 화학주성(chemotaxis)에 의한 이동, 즉 감염된 조직에서 분비되는 물질에 이끌려 조직 속으로 이동하며 골수 밖에 있는 10¹¹개의 중성백혈구 중 절반은 조직 속에 있고 나머지는 혈관 속에 있다.

중성백혈구는 세균과 같은 미생물을 잡아먹는 식세포작용을 한다. 이 세포에 있는 과립은 많은 형태의 세포물질을 소화시킬 수 있는 효소를 가지고 있으며 이러한 효소와 과립 안에서 대사작용의 결과로 생성된 과산화수소 등의 과산화물이 침입한 미생물을 분해하는 데 주된 역할을 한다(탈과립). 산성백혈구는 다른 과립구와 마찬가지로 골수에서 생성되어 순환계로 배출되는데 수시간 이내에 림프관을 통해 다시 피부·폐·호흡기관과 같은 조직으로 화학주성에 의해 이동한다.

이 세포는 운동성이 강하고 식세포작용도 왕성하여 기생충에 대한 방어작용·과민증·염증반응 등에 관여한다. 염기성백혈구는 과립구 중 수가 가장 적으며, 큰 과립들이 2개의 엽으로 된 핵을 뒤덮고 있다. 이 세포는 골수에서 배출된 후 곧 피부나 점막으로 이동·염증반응의 조절인자인 히스타민을 합성하여 저장한다. 알레르기성 과민증이 일어날 때 이 염기성백혈구에서 히스타민과 류코트리엔이 분비됨으로써 기관지 수축이 일어나게 된다.

단핵백혈구는 혈액세포 중 가장 크며(15~18㎛), 백혈구의 약 7％를 차지한다. 이 세포는 감염물질뿐만 아니라 적혈구도 파괴하지만 세균을 제거하는 과립성백혈구의 기능을 대신할 수는 없으며 보통 과립립성백혈구보다 늦게 염증이 일어난 지역으로 이동한다. 과립성백혈구와 단핵백혈구는 골수에서 공통의 선구세포로부터 생성되며 혈액으로 배출된 뒤에는 조직 속으로 들어가 대식세포가 된다. 대식세포는 모든 조직에서 관찰할 수 있으며 특히 간에 있을 경우 쿠퍼 세포, 피부에서는 랑게르한스 세포라고 한다.

대식세포는 침입한 물질들을 청소하는 역할뿐만 아니라 침입한 물질에 대해 림프구가 외부물질(항원)을 인식할 수 있게 함으로써 면역반응에 주요한 역할을 한다. 림프구는 인체에서 면역반응에 관여하며, 백혈구의 28~42％ 정도이고 적혈구보다 약간 큰 편으로 핵이 세포의 대부분을 차지한다. 이 세포는 림프절·비장·가슴샘·위장관의 림프 조직에 다수가 있으며 주로 정맥과 연결되어 가슴 림프관을 통해 혈액 속으로 들어간다.

다른 혈액세포와는 달리 림프구는 1년 이상의 수명을 가지며 혈액 밖으로 나왔다가 다시 혈액 속으로 들어가기도 하는데 이러한 재순환하는 림프구의 주요통로는 비장과 림프절이다. 림프구는 침입한 미생물이나 외부에서 이식된 기관의 세포, 외부 단백질 등에 대한 면역반응에 관여하며 B림프구와 T림프구의 2종류가 있다(→ 후천면역). B림프구는 항원과 만나 혈장세포로 분화되어 항체를 생성하는데 이러한 면역 메커니즘을 체액성면역이라고 한다.

T림프구는 세포매개성면역, 즉 B림프구의 항체생성기능을 조절함으로써 면역반응에 관여하거나 침입한 외부물질을 직접 파괴한다. 모든 림프구는 골수에서 발생을 시작한다. B림프구는 혈액으로 배출되기 전에 골수에서 부분적으로 성숙한 후, 비장과 림프절 같은 림프 조직에서 항원의 자극에 의해 분화되어 혈장세포가 된다.

T림프구의 선구세포는 골수에서 가슴샘으로 이동하여 T림프구로 분화된 후 가슴샘을 떠나 림프절과 비장으로 혈액순환을 통해 이동한다.

혈소판

지름이 2~4㎛ 정도로 혈액세포 중에서 가장 작다.

적혈구처럼 핵이 없고 세포분열을 할 수 없으나 내부구조나 대사작용 등은 적혈구보다 더 복잡하다. 혈소판에 있는 작은 과립에는 혈액응고에 중요한 역할을 하는 물질이 포함되어 있다. 혈소판의 기능은 출혈을 억제시키는 일이다. 혈관의 내피세포가 손상을 입게 되면 수많은 혈소판이 덩어리, 즉 혈전(血栓)을 형성해 출혈이 멎게 된다. 따라서 혈소판이 없으면 작은 상처를 입더라도 출혈이 계속된다(→ 혈전증). 혈소판은 골수에서 거대핵세포의 세포질이 분절된 후 혈액 속으로 배출되어 생성되며 수명은 약 10일 정도이다.

혈액형의 개념

개요

혈액형이란 적혈구의 표면에 존재하는 항원의 유전적 차이, 즉 다형질성에 기초한 것이며 백혈구·혈소판·혈장단백질 등의 유전적 차이도 때로 혈액형의 분류에 사용된다.

역사적 배경

1667년 영국의 의사인 R. 로어는 양의 피를 사람에 수혈했으며 프랑스의 J. B. 데니도 같은 일을 했으나 수혈을 받은 사람은 죽었다. 그후 영국과 프랑스에서는 동물과 사람 사이의 수혈을 금지시켰으며, 150년 동안 이 분야의 지식은 진전되지 않았다. 1875년 독일의 L. 란도이스는 사람간 및 동물간의 수혈실험을 통해 한 동물의 적혈구와 다른 동물의 혈장을 섞었을 때 적혈구가 파괴되거나 덩어리를 이루는 것을 관찰했으며, 또한 검은색의 소변은 수혈로 인한 적혈구의 파괴가 그 원인이라고 주장했다. 1901년 미국의 생물학자 카를 란트슈타이너는 혈액에는 서로 다른 혈액형을 섞었을 때 덩어리를 이루게 하는 물질, 즉 항원·항체가 있다는 것을 발견하고 그 반응 양상에 따라 A형, B형, O형 등의 혈액형을 규명했으며 1년 후에는 다른 연구자에 의해 AB형도 밝혀졌다. 각 혈액형의 적혈구에는 그 혈액형 고유의 항원이 있고 혈장에는 다른 혈액형의 적혈구 표면에 있는 항원과 반응하는 항체가 있다. A형의 적혈구는 B형의 혈액과 B형의 적혈구는 A형의 혈액과 혈병을 만들고, AB형의 적혈구는 A항원과 B항원을 모두 가지고 있어서 A형 및 B형 모두와 혈병을 형성하므로 A형과 B형의 사람에게 수혈하지 못한다. 그러나 O형의 적혈구에는 A항원 및 B항원 모두가 존재하지 않기 때문에 모든 혈액형과 수혈이 가능하다. 이러한 ABO식혈액형 이외에도 1939~40년에 Rh식혈액형이 비슷한 기술에 의해 밝혀졌고 혈액의 보존방법도 많은 진전을 이루어 1937년에는 미국에 혈액은행이 생겼다(→ 세포표면항원, 디에고 혈액형계, 루터 혈액형계).

항원과 항체의 중요성

사람의 혈액형에서 나타나는 항체는 IgG와 IgM이 대부분이며 때때로 IgA도 가지고 있다. 항체에는 자연적으로 생성되는 자연항체와 항원에 노출되어 (즉 면역 메커니즘에 의해) 생성되는 면역항체의 2종류로 구분할 수 있는데 혈액형의 분류에 적용되는 항체는 자연항체이다. 즉 B형의 혈액형은 A형의 적혈구에 있는 A항원에 한번도 노출되지 않았으면서도 A항원에 대한 항체를 가지고 있으며 A형의 혈액도 마찬가지로 B항원에 대한 항체를 가지고 있다. 그러나 Rh항체는 면역 메커니즘에 의해 생성되는 항체인데 이러한 항체 생성은 임신이나 수혈 등에 의해 나타난다.

혈액형의 발견

ABO식 혈액형이 발견된 이후 사람의 혈액을 실험동물에 주입하여 면역반응을 일으켜서 MN식(나중에 MNSs식) 식혈액형과 P혈액형을 발견했다. 또한 붉은원숭이(Rhesus monkey)의 적혈구를 토끼에 주입하여 생성된 항체로 사람의 적혈구를 검사함으로써 사람에게서 Rh항원의 존재를 확인했으며 곧이어 임신이나 수혈로 인해 Rh항체가 생성된다는 사실이 밝혀졌다(→ Rh식 혈액형계.

조직에서의 혈액형 항원

적혈구에 존재하는 ABO식 혈액형계의 항원은 유전적 특성을 갖는데 이들은 적혈구나 혈구형성조직의 세포막에만 존재하는 것이 아니라 혈소판·백혈구·피부·위장관·신장·요관 등의 상피세포 및 혈관세포에도 존재하는 것으로 밝혀졌다. 그러나 그 이외의 혈액형계에 속하는 항원은 적혈구 이외의 다른 조직에는 존재하지 않는 것으로 알려져 있어 조직 이식의 수술을 할 때는 반드시 ABO식 혈액형계의 항원을 고려하게 된다.

혈액형 구성성분의 화학적 조성

적혈구의 세포 표면에 존재하며 혈액형을 결정하게 되는 항원을 합성하는 데 기여하는 유전자 생산물이 밝혀짐에 따라 혈액형의 화학적 구조에 대해서도 규명되고 있다. 이러한 항원은 적혈구의 세포막에 있는 당지질 또는 당단백질로서 세포막 밖으로 탄수화물의 사슬이 위치하고 이것이 ABO식 혈액형계 등의 항원으로서 작용하게 된다. ABO식 혈액형계에 관여하는 유전자인 A유전자와 B유전자는 각각 A항원 및 B항원을 형성하게 한다.

혈액형의 분류

혈액형의 분류

혈액에서 적혈구의 항원이나 혈장에 있는 항체의 존재 유무를 밝히는 기본적인 방법은 하나의 항체가 2개의 적혈구에 있는 항원과 결합해서 생기는 응집검사이다. 즉 적혈구(항원)와 혈장(항체)을 섞어서 응집반응을 유도함으로써, 항원이나 항체 중에 하나를 알고 있는 경우 다른 나머지 하나의 적혈구와 혈장에 있는 항원 및 항체의 존재를 확인할 수 있게 된다(혈액분석). 적혈구와 응집반응을 일으키는 항체를 완전항체라고 하며 응집반응을 일으키지 못하는 항체를 불완전항체라고 한다. 불완전항체는 적혈구의 항원 부위를 차단하며 이렇게 항원부위가 차단된 적혈구를 완전항체와 반응시켜도 응집반응이 나타나지 않게 된다. 쿰즈 검사법(Coombs test)은 혈장에 있는 불완전항체나 적혈구의 세포막에 결합되어 있는 항체를 검사하는 방법이다. 즉 검사하고자 하는 혈장의 불완전항체를 적혈구와 반응시켜 적혈구의 표면을 불완전항체로 덮은 후 이미 알려진 혈액형의 적혈구를 실험동물에 주입해서 생성된 항체와 응집반응을 유도함으로써 혈장 속에 존재하는 항체의 종류를 규명하는 방법이다. 억제검사법(inhibition test)은 혈액형에 따라 존재하는 특이적 항원의 존재를 알아보기 위한 것으로 항체 속에 특정한 항원을 넣어 그 항원과 반응하는 항체를 중화시킨 후에 검사하고자 하는 적혈구를 넣어 응집반응의 유무를 관찰하는 방법이다.

항원과 항체의 공급원

혈액형의 분류에 사용되는 대부분의 항체는 건강한 헌혈자로부터 얻은 자연항체이며 생쥐의 잡종 종양세포로부터 얻은 단일클론항체는 이러한 목적 이외에도 적혈구에 존재하는 항원의 구조나 유전적 배경을 규명하는 데 사용되기도 한다.

혈액형의 적용

건강한 사람으로부터 헌혈을 받으면 헤모글로빈의 양, 성병(성적전파질환), 간염 등의 질병 유무에 대한 검사를 하며 적혈구·혈장·혈소판으로 분획하여 저장한다. 앞서 언급한 것처럼 적혈구의 수혈에 있어서 가장 중요한 혈액형계는 ABO식 혈액형과 Rh식 혈액형이다. 적혈구항원인 A항원과 B항원 중에 어느 하나를 가지고 있는 사람은 그 반대되는 항체를 가지고 있다. 즉 A형은 적혈구 표면에는 A항원을 혈장에는 B항원에 대한 항체를 가지고 있으며 B형은 이와 반대이다. O형은 A항원 및 B항원을 모두 가지고 있지 않지만 A항원과 B항원에 대한 항체를 모두 가지고 있으며 AB형은 이와 반대이다. 혈장에 존재하는 이러한 항체가 수혈시 그에 상응하는 항원과 만나면 용혈반응이 일어나고 그결과 죽음에 이르게 된다.

또 수혈시 고려되어야 할 혈액형계는 Rh식 혈액형계이다. Rh음성은 D(Rh₀)항원이 없는 것이며 Rh음성인 사람이 Rh양성인 사람에게서 수혈받으면 50~75％ 정도에서 D항원에 대한 항체를 생성하게 된다. 이 항체는 해롭지는 않으나 다음에 다시 수혈을 받게 될 경우는 반드시 Rh음성의 혈액으로 수혈받아야 한다. 임신중인 여성이나 앞으로 아이를 가지게 될 여성이 Rh음성일 경우에는 Rh양성의 혈액으로 수혈해서는 안 된다. Rh음성인 여성이 Rh양성인 혈액을 수혈받은 후 Rh양성인 태아를 가지게 될 경우 모체에서 생긴 항체로 인해 그 아이는 태어난 후 용혈성 질병으로 고통받게 될 것이다. 수혈을 할 때는 항상 수혈받는 사람의 혈청과 제공자의 적혈구에 대해 항원-항체 검사를 하지만 그렇더라도 때때로 발열과 같은 형태로 거부반응을 일으키기도 한다. 이러한 반응은 반드시 적혈구의 항원과 혈장의 항체에 의한 반응은 아니며 제공자의 혈소판이나 백혈구에 대한 항체에 의한 것일 수도 있다. 이러한 경우 수혈반응, 특히 여러 번 수혈받는 사람에 있어서는 위험하다. ABO항원은 적혈구뿐만 아니라 인체의 조직세포에 광범위하게 분포되어 있으므로 신장과 같은 기관을 이식할 경우 기관 이식을 받는 사람의 ABO항원계와 일치하는 사람의 기관을 사용하게 된다. 혈액형과 질병과의 상관관계를 보면 O형이나 B형인 사람에서보다 A형인 사람의 위암 발생이 많은 것으로 나타났으나 이러한 통계수치가 큰 의미를 가지는 것 같지는 않다. 그외에도 혈액형의 중요성을 보여주는 경우가 많은데, 예를 들어 혈액형이 친자를 증명하는 데는 사용될 수 없으나 특정한 아이가 어느 남성의 아이가 아니라는 것을 증명할 수는 있다(→ 인류유전학).

혈액형의 중요성

모든 인류집단에서 여러 가지의 혈액형이 모두 나타나지만 그 빈도에 있어서는 다양하다. A유전자는 서유럽·서아시아인 및 북아메리카의 인디언에서, O유전자는 북유럽·서유럽인 및 중앙·남아메리카의 인디언에서, B유전자는 중앙 아시아에서 가장 높은 비율로 나타난다. 특히 B유전자는 미국의 인디언과 오스트레일리아의 원주민에게는 없다. Rh혈액형계에서의 유전자 빈도는 cde(r) 빈도가 유럽에서는 40％, 아프리카에서는 20％로 나타나지만 동아시아에서는 거의 찾아볼 수 없다. 따라서 동아시아인들은 거의 모두가 D(Rh₀)항원을 보유하고 있어서 D항원의 항체로 인해 유발되는 신생아 용혈성 질병은 거의 없다(→ 코카서스 지리적 인종). 아프리카인에서 나타나는 유전적 형질의 특이성은 다른 인종과 장기간 격리되어 있었기 때문이다. 소집단에서의 혈액형 빈도는 유전적 부동의 영향을 반영하는데 어떤 대립유전자를 가진 사람이 불임인 경우 그 유전자는 그 소집단으로부터 소실될 수 있으며 그 반대인 경우에는 증가할 것이다. 그 예로서 미국의 인디언이나 오스트레일리아 원주민에서의 B유전자는 그 집단이 소규모였을 때 우연히 소실되었을 것으로 추측된다(→ 유전적 부동). 사람 이외의 영장류도 사람의 혈액형을 분류하는 시약으로 검출되는 혈액형항원을 가지고 있다. 이러한 영장류는 진화적으로 인간과 가까울수록 사람과 비슷한 항원을 가지고 있다. 유인원(고릴라는 예외)의 적혈구는 사람의 적혈구와 거의 구분할 수 없을 정도로 같은 ABO항원을 가지고 있는데, 침팬지나 오랑우탄은 대부분이 A형이고 O형·B형·AB형은 적다. 긴팔원숭이는 O형을 제외한 모든 혈액형을 가지고 있으며 고릴라는 사람의 B항원과 유사한 항원을 가지고 있다(→ 민꼬리원숭이). Rh식 혈액형계에 있어서 침팬지는 D(Rh₀)와 c(hr´) 두 항원을, 긴팔원숭이는 c(hr´)항원을 가지고 있다(→ 붉은원숭이).

출혈과 혈액응고

지혈의 중요성

척추동물이 높은 압력의 혈액순환을 가진 동물로 진화함에 따라 조직 손상으로 인한 출혈의 위험을 가져오게 되었다.

지혈 메커니즘은 폐쇄순환계를 유지하는데 필수적이며, 정상적인 지혈은 혈소판, 혈관의 내피세포, 혈액응고단백질의 3가지 요소에 의해 일어난다. 혈소판은 불활성 형태로 혈액 속에서 순환하는 핵이 없는 세포이며 내피세포는 혈관벽을 싸고 있는 세포로서 정상 상태에서는 혈액이 혈관벽에서 응고되는 것을 억제한다.

혈액응고단백질들은 불활성 상태로 혈액 속을 순환하면서 조직손상이 있으면 즉시 혈액응고에 관여하는데 최종적으로 피브리노겐을 피브린으로 전환시키는 효소인 트롬빈을 생성한다.

지혈 메커니즘은 생리적으로 중요한 3가지 반응, 즉 혈병 형성, 혈소판마개 형성, 혈관세포 손상에 의한 혈관벽의 변화로 이루어져 있으며 이러한 반응 중에 하나라도 결함이 있으면 작은 상처에 의해서도 출혈이 계속될 수 있다(→ 혈전증).

지혈과정

순환계를 형성하는 혈관에는 소동맥·소정맥과 그 사이를 이어주는 모세혈관이 있으며 적혈구나 혈소판과 같은 혈구는 정상의 상태에서는 혈관벽이나 혈구 사이에서 유착이 일어나지 않는다.

그러나 혈관벽을 파괴하지 않는 작은 정도라도 상처를 입으면 지혈반응이 일어나 혈구가 서로 유착될 수 있다. 이같은 작은 상처를 입게 되면 혈관이 부분적으로 수축되고 상처 부위의 아래층에서는 혈소판유착이 일어나 혈관을 차단할 정도의 혈소판덩어리를 형성한다. 이러한 혈소판덩어리는 약간 변형된 혈소판으로 되어 있으며 때때로 파괴되었다가 다시 형성하는 과정을 되풀이하기도 한다.

혈관에 출혈이 있을 정도로 상처를 입게 되면 지혈 메커니즘은 위와 다르게 된다. 근육의 혈관에서는 즉시 수축이 일어나 혈관의 통로를 좁히지만 이것은 단지 출혈을 감소시키는 효과만 있다.

활성화된 혈소판덩어리가 혈관의 상처 부위에 유착되어 혈소판마개를 형성하여 피가 혈관 밖으로 흐르는 것을 막는다. 이때 혈소판은 생화학적·형태학적 변화를 가져와 혈소판의 과립들을 혈액 속으로 분비하고 가성다리를 형성한다.

그결과 혈소판 사이에서 피브린 섬유 덩어리를 형성하여 응고가 일어나는데 이러한 변화는 내피세포 아래의 결합조직에 있는 섬유성단백질인 아교 근처에서 일어난다. 그후에 상처의 정상적인 치유가 일어나는데 혈소판은 무형질로 퇴화하고 피브린은 플라스민이라는 효소에 의해 용해된다. 따라서 혈액응고는 ① 혈관수축, ② 혈소판의 유착과 혈소판마개의 형성, ③ 응고반응의 활성화, ④ 피브린의 분해라는 4단계에 의해 일어난다(→ 피브린 용해).

혈관기능

혈관수축은 혈소판유착이나 응고에 의해 출혈을 멈추기 힘든 동맥에서 중요하게 작용하는데 사고에 의해 팔이나 다리가 절단된 사람이 수술이 다소 늦었음에도 불구하고 생존하는 것은 대동맥이 수축되기 때문이다.

혈소판과 응집

불활성혈소판에는 알파 과립, 조밀과립, 용해소체 외 3종류 과립이 있다.

조밀과립은 혈소판의 기능에 중요한 역할을 하는 ADP와 칼슘이온을, 알파 과립은 피브리노겐·트롬보스폰딘·피브로넥틴 등을, 용해소체는 사용된 단백질이나 대사물질을 용해시키는 효소를 포함하고 있다. 혈소판에서 ADP가 분비되면 다른 혈소판에 작용하여 혈소판을 활성화시키고, 이때 활성화된 혈소판은 세포 모양에 변화를 가져와 알파 과립과 조밀과립을 세포막 쪽으로 이동시켜 그 내용물을 혈소판 주위의 혈액으로 분비한다.

활성화된 혈소판은 ADP와 트롬복세인 A₂von Willebrand factor 라는 물질을 분비해서 혈소판 사이의 유착을 일으켜 혈소판덩어리를 형성하는데, 정상적인 혈소판이 상처 부위에 유착되는 것은 혈소판의 세포막에 있는 단백질인 당단백질 Ib와 알파 과립에서 분비되는 빌레브란트 인자가 결합되어 일어난다.

혈소판응집은 혈소판들이 덩어리를 이루어 혈소판마개를 형성하는 것이며 혈소판의 세포막에 존재하는 당단백질 IIb와 당단백질 Ⅲa가 관여한다. 이 두 물질이 복합체를 이루어서 피브리노겐이 결합할 수 있는 수용체가 형성되고 피브리노겐은 2개의 혈소판에 동시에 결합하여 혈소판응집이 일어난다.

혈액응고

혈관 내벽에 상처가 나거나 혈액이 혈관밖으로 나오면 트롬빈의 생성이 촉진되고 이 트롬빈이 혈소판에 작용하여 혈소판과립이 혈장으로 분비된다.

혈액응고반응은 다소 불안정한 혈소판마개를 일련의 의존적 효소반응에 의해 보다 강력한 응고로 대체하는 것이며 내부·외부 경로에 의해 조절된다. 혈액응고에 필요한 모든 요인들은 혈액 속에 있으며, 내부경로에 필요한 일련의 단백질·단백질보조인자·효소 등은 세포막에서 일어나는 반응을 통해 상호작용한다. 이러한 반응은 조직 손상에 의해 시작되며 피브린 응고의 형성으로 종결된다.

내부경로에서는 먼저 XII인자가 음이온화된 표면에 의해 활성화되며 이 과정에는 키니노겐과 프레칼리크레인이 관여한다. XIIa(활성화된 XII인자)는 XI인자를 활성화시켜서 XIa로 전환시키고, XIa는 Ⅸ인자를 Ⅸa로 활성화시킨다. Ⅸa인자는 세포막에서 Ⅷ인자와 복합체를 형성하며, 이 복합체에 Ⅹ인자가 결합되어 Ⅹ인자는 Ⅹa인자로 활성화된다.

Ⅹa인자는 Ⅴ인자와 복합체를 이루고 다시 복합체에 프로트롬빈이 결합하여 트롬빈으로 전환되는데 이 트롬빈은 피브리노겐을 피브린으로 전환시키는 강력한 효소이다.

이때 생성된 피브린의 각 분자는 서로 결합하여 긴 섬유를 이루며 이러한 긴 섬유로 된 복합물들이 다시 결합되어 응고를 안정화시키는데 이 과정에는 XIIIa인자가 관여한다.

유리·합성수지·철제물과 같은 음이온화된 표면은 XII인자를 XIIa인자로 활성화시켜 응고를 일으키는 반면 기름·왁스·레진 및 혈관의 내피세포와 같은 것은 불활성 표면을 갖는다. 현대 의학에서 중요한 문제가 되고 있는 인조 심장판막을 사용할 때나 심장수술 및 신장투석을 하는 경우에 혈액응고를 일으키지 않는 재질이 요구되고 있다. 혈액응고를 최소화하기 위해 사용되는 항응고제로는 헤파린이 있다.

세포가 부서진 조직 또는 상처입은 조직으로부터 혈관속으로 유입되면 혈액응고가 활성화된다.

혈액응고를 유도하는 세포표면 단백질은 조직인자 또는 조직트롬보플라스틴으로 알려져 있다. 이 조직인자는 인체의 많은 세포에서 발견되지만 특히 뇌·폐·태반 등의 세포에 다량으로 있다. 조직인자에 의해 혈액응고가 일어나는 과정을 외부경로라고 한다.

조직인자는 Ⅶ인자와 함께 보조인자로 작용하여 Ⅹ인자를 활성화시키거나 Ⅸ인자를 활성화시킴으로써 내부경로와 동일한 과정을 통해 혈액응고를 일으킨다. 혈액응고단백질은 불활성인 전구효소의 형태로 혈액순환을 한다. 이러한 전구효소는 1~2개의 펩티드 결합이 분리되면서 활성화된 효소의 형태로 전환되고 활성화된 효소는 다시 다른 단백질을 같은 방법으로 분할한다.

따라서 혈액은 조직이 손상을 입었을 경우 즉시 혈액응고를 일으킬 수 있는 체계를 가지고 있다.

혈액응고 체계가 활성화된 이후에는, 활성화된 효소는 다시 불활성화된 형태로 전환되어야 하고 또한 혈액응고 과정은 상처가 난 조직부위에 국한되어야 한다. 이러한 혈액응고의 조절 메커니즘에 대해서는 잘 알려져 있지 않으나 일련의 혈액단백질이 관여하고 있는 것은 분명하다.

응혈의 억제

혈장단백질인 항트롬빈 Ⅲ는 활성화된 복합체를 형성하며 결합조직의 비만세포(mast cell)에서 생성되는 물질인 헤파린도 이러한 작용을 촉진한다.

혈장단백질분해효소의 억제제인 헤파린보조인자 는 트롬빈과 결합해서 트롬빈의 효소활성도를 억제시키는 역할을 한다. 비타민 K의존성단백질인 단백질 C는 내피세포의 세포막에 있는 트롬보모둘린에 결합된 트롬빈에 의해 활성화된 비타민 K가 필요하다.

활성화된 단백질 C는 Ⅷa인자와 Ⅴa인자를 불활성화시키는데, 이러한 반응을 촉진시키는 것이 혈소판이나 내피세포의 세포막에 존재하며 비타민 K 의존성단백질인 단백질 S이다.

따라서 단백질 C나 단백질 S가 결핍되면 과다한 혈액응고를 일으킨다. 또다른 항응고제로는 상처를 입은 부위의 오래된 피브린을 제거하는 효소인 플라스민이 있다. 플라스민은 플라스미노겐이 조직플라스미노겐 활성인자에 의해 활성화되어 생성된다.

혈액응고단백질의 합성

대부분의 혈액응고단백질은 간에서 합성된다.

Ⅸ인자, Ⅹ인자, 프로트롬빈, Ⅶ인자, 단백질 C, 단백질 S의 합성은 비타민 K를 필요로 한다. 간의 과립형질내세망에서 혈액응고단백질의 글루탐산기가 γ-카르복시글루탐산으로 전환되는 효소반응에 비탄민 K가 보조인자로 작용하는데, γ-카르복시글루탐산은 칼슘이 결합하는 독특한 아미노산이다. 칼슘은 비타민 K의존성단백질의 구조를 안정화시켜 이 단백질이 세포막에 결합되게 하는 역할을 한다.

질병

혈액의 질병이란 빈혈, 적혈구·백혈구·혈소판·혈액응고의 이상, 골수·비장·림프절과 같은 조혈조직에 장애가 있는 경우 등을 말한다. 혈액은 인체의 전부분을 순환하면서 영양물질이나 노폐물을 운반하는 역할을 하기 때문에 혈액의 검사가 질병의 진단에 있어서 중요하다.

혈액검사는 혈장분석과 혈구연구로 분류된다. 혈장분석은 혈장단백질, 혈중의 포도당·염류·지질·효소·요소·호르몬 등을 측정하는 것으로 당뇨병·신장질환·갑상선질환의 진단에 매우 유용하다. 혈액질병의 진단에 중요한 실험실 검사는 빈혈 및 적혈구증가증을 진단하기 위한 적혈구의 수나 특징의 검사, 백혈구의 수나 그 종류에 대한 비율의 검사, 혈소판의 수와 혈액응고 과정의 검사, 골수검사 등이 있다.

적혈구와 관련된 질병

개요

남자에서 적혈구의 수는 혈액 1㎕에 약 540만 개, 여자는 약 480만 개 정도이며, 나이나 외부환경, 특히 기압에 따라 차이가 있다.

헤모글로빈은 혈액 100㎕에 남자는 16g, 여자는 14g 정도이다. 이러한 수치들은 신생아에서는 높게 나타나지만 몇 주일이 지나면 정상적인 여자의 수치보다 낮아졌다가 다시 점점 증가한다. 생리학적인 관점에서의 중요한 요소는 폐에서 각 조직으로의 산소운반기능을 갖는 헤모글로빈의 양인데 그 수치가 정상 이하이면 빈혈, 정상 이상이면 적혈구증가증이 된다.

빈혈

빈혈은 그 병의 심각성에 있어서 매우 다양하다.

즉 빈혈이 완만히 진행되면 중증의 빈혈일지라도 큰 고통이 없을 수도 있으나 급격히 진행되는 경우에는 치명적일 수도 있다. 빈혈환자는 각 조직으로의 산소 이동이 감소되므로 더 많은 산소를 얻기 위해 호흡률과 심장박동 속도가 증가되며 그결과 두통이 동반된다. 빈혈은 적혈구나 헤모글로빈의 생성 부족, 과다 파괴, 출혈이 있을 때 생긴다. 골수에서 적혈구의 생성 속도는 마치 온도조절기와 같은 기능을 가진 생리적 피드백 작용에 의해 조절된다. 즉 조직에서 산소가 결핍되면 신장에서 생성되는 에리트로포이에틴이라는 호르몬이 증가하여 적혈구 생성이 촉진되고 산소요구량이 충족되면 이 호르몬의 생성이 감소되고 따라서 적혈구의 생성도 감소한다.

적혈구 생성의 장애는 철, 엽산, 비타민 B₁₂와 같은 필수요소의 결핍에 의한 것과 골수가 방사성물질이나 화학물질에 의해 손상을 입거나 백혈병·골수종양 등에 의한 원인이 있다. 적혈구의 과다 파괴에 의한 빈혈환자는 혈장에 다량의 빌리루빈이 축적되어 황달이 나타나며 배설물은 검은색을 띤다.

이때 골수는 적혈구의 생성 속도를 증가시키며 그결과 혈액에는 성숙한 적혈구보다 큰 망상적혈구의 수가 증가되는데 이러한 빈혈을 대적혈구성빈혈이라고 한다. 이러한 대적혈구성빈혈은 비타민 B₁₂나 엽산의 결핍으로 적혈구의 생성에 장애가 있을 때에도 나타난다. 저색소성적혈구성빈혈은 철분의 결핍으로 생기는 빈혈로서 적혈구의 크기가 정상보다 작고 세포 내 헤모글로빈의 양도 적다.

적혈구의 크기나 모양, 색깔에 큰 변화가 없는 빈혈을 정적혈구성빈혈이라고 한다.

거대적아구성빈혈은 엽산 및 비타민 B₁₂의 결핍이 골수의 적혈구형성과정에 이상을 가져와 핵이 있는 거대적아구를 생성하기 때문에 생긴다. 거대적아구로부터 생성된 적혈구는 정상적인 적혈구보다 크며, 손상된 적혈구 생성과정은 적혈구의 과다 파괴와 관련되어 용혈성빈혈의 특징을 나타낸다.

비타민 B₁₂는 동물에만 존재하는 코발트를 함유한 비타민이므로 동물성 음식을 섭취해야만 얻을 수 있다. 더구나 이 비타민은 위에서 분비되는 내인자가 없으면 장관으로부터 잘 흡수되지 않는다. 비타민 B₁₂ 결핍의 일반적인 원인은 성인에서 주로 나타나는 악성빈혈인데, 유전적인 원인에 의해 위의 상피세포에 대한 항체가 생성되어 위에서 내인자가 분비되지 못해서 일어난다(→ 비타민 B₁₂, 비타민 B₁₂결핍증). 따라서 악성빈혈 환자를 치료하기 위해서는 비타민 B12를 매일 1㎍(마이크로그램：1㎍=10^－6g)을 투여한다.

비타민B₁₂결핍증에 의해 일어나는 혈액 변화와 비슷한 현상이 엽산의 결핍에 의해서도 일어난다. 엽산은 채소류에 존재하는 비타민으로, 사람에서의 엽산결핍증에 의한 거대적아구성빈혈은 정상적인 식사나 엽산을 투여하면 치료된다. 엽산의 투여가 비타민 B₁₂결핍증에 약간의 치료 효과를 가져올 수도 있으나 비타민 B₁₂결핍증은 신경계에 심각한 손상을 가져오는 위험한 질병이므로 엽산 투여에 의한 비타민B₁₂결핍증의 치료는 안전하지 않다(→ 엽산결핍성 빈혈).

정적혈구성정색소성빈혈이라는 용어는 적혈구의 크기나 헤모글로빈의 양이 정상수치로 나타나는 여러 종류의 빈혈을 일컫는 말이다.

대부분의 정적혈구성빈혈은 적혈구 생성에 이상이 생겨서 나타나는데, 신장의 질병이 적혈구생성촉진 호르몬인 에리트로포이에틴의 결핍을 가져오기도 한다. 만성질환에서 나타나는 빈혈은 골수의 세망내피세포에는 철이 많이 존재하지만 혈장에서는 낮은 농도를 나타낸다. 이러한 빈혈은 근본적인 질환을 치료하게 되면 자연히 치유된다(망상내피계). 뇌하수체전엽, 갑상선, 부신수질, 정소 호르몬의 결핍과 관련된 가벼운 빈혈은 정적혈구성빈혈이다.

이러한 빈혈은 비타민 B₁₂나 철의 결핍과 관련되어 있지 않으면 호르몬을 투여함으로써 치유된다. 골수에 종양세포가 침입하여 나타나는 빈혈은 보통 정적혈구성빈혈이지만 적혈구와 백혈구가 모두 비정상적이며 말초혈액에서는 적혈구의 크기나 모양이 불규칙하고 핵이 있는 적혈구가 관찰된다.

적색골수가 지방이 많은 황색으로 변하는 재생불량성빈혈은 백혈구·적혈구·혈소판의 생성이 충분하지 못하게 된다. 몸의 쇠약이나 감염과 관련이 있으며 때때로 벤졸·살충제와 같은 유기물질, 클로르암페니콜과 같은 항생물질, 종양·림프종·백혈병의 치료에 사용되는 화학치료제, 방사선에 의해 발병될 수도 있다.

저색소성저적혈구성빈혈은 혈액 속에 있는 적혈구의 크기가 작고 또한 적혈구 속의 헤모글로빈 양이 적은 특징을 가지며 철의 결핍과 헤모글로빈의 불충분한 생성이 그 원인이다.

특히 헤모글로빈의 생성에 필수적인 철의 결핍은 전세계적으로 빈혈의 가장 큰 원인이 되고 있는데, 철은 장관을 통해 일단 흡수되면 월경출혈 등에 의한 극소량의 손실을 제외하고는 인체에서 보존되어 재사용된다. 철은 정상적인 성인에서 약 3.7g이 있으며 그중 절반이 헤모글로빈에 포함되어 있다.

철 결핍의 가장 큰 원인은 여성에서의 과다한 월경출혈이나 남성에서의 위궤양이며, 한창 자라고 있는 어린이나 태아가 철을 계속 요구하게 되는 임산부에서도 철 결핍이 흔히 나타난다(철결핍성빈혈).

용혈성빈혈은 적혈구의 파괴가 정상적인 파괴 속도보다 빠를 때 나타나는 빈혈로서 이때 생성되는 색소성물질인 빌리루빈·유로빌리노겐은 혈장·소변·대변 등에 나타난다. 용혈성빈혈의 근본적인 2가지 원인은 유전적으로 적혈구에 결함이 있거나 주위환경이 적혈구의 생존에 적합하지 않는 것이다.

용혈성빈혈인 유전성구상적혈구증은 적혈구의 세포막과 관련된 가장 흔한 질병으로 적혈구가 작고 구형이며 물리적인 힘이나 저장액에서 쉽게 터진다. 적혈구는 포도당을 에너지원으로 이용한다. 포도당의 대사작용에 관여하는 효소인 피루브산키나아제와 포도당-6-인산탈수소효소가 유전적인 요인에 의해 결핍되면 적혈구의 생존에 치명적이 되며 그결과 용혈성빈혈이 발병한다(포도당6인산염탈수소효소결핍증). 환경적 요인에 의한 용혈성빈혈은 페닐히드라진과 같은 적혈구를 파괴하는 화학물질을 과다하게 섭취했을 때도 나타나지만 보다 일반적인 것은 서로 맞지 않는 적혈구를 수혈했을 때이다.

신생아의 태아적혈구모세포증은 Rh식 혈액형 또는 ABO식 혈액형의 상반성으로 인해 어머니의 혈액에 의해 태아의 혈액이 파괴되는 것이다. 태아의 적혈구가 태반혈관을 통해 어머니의 혈액으로 들어가서 어머니의 혈액에 항체가 생기고 이 항체가 다시 태아로 이동하여 태아에서 용혈이 일어나고 그결과 빈혈과 황달이 발생한다.

헤모글로빈은 포르피린과 글로빈으로 되어 있다.

정상적인 성인의 헤모글로빈(헤모글로빈 A)은 각각 2개의 알파 사슬과 베타 사슬을 갖고 있고, 일부(헤모글로빈 A₂)는 헤모글로빈 A의 베타 사슬 대신 델타 사슬로 되어 있으며 태아기의 헤모글로빈(헤모글로빈 F)은 각각 2개의 알파 사슬과 감마 사슬로 구성되어 있다. 또한 정상적인 헤모글로빈에서는 각 사슬에서 배열되어 있는 아미노산의 배열순서가 항상 일정하다(→ 혈색소병증). 탈라세미아(지중해빈혈)는 알파·베타·델타 사슬이 생성되는 속도가 감소되는 유전적 결함으로 각 사슬의 쌍들이 불균형을 가져와 적혈구 생성 및 헤모글로빈 생성의 감소를 일으킨다.

겸형적혈구빈혈은 베타 사슬의 6번째 아미노산인 글루타민산이 발린으로 대체되어 헤모글로빈 A 대신에 헤모글로빈 S가 생성되는 질환이다. 이 질환은 멘델의 유전법칙에서 열성으로 유전되므로 한쪽 부모만 그 형질을 가졌을 때는 큰 위험이 없으나 양쪽 부모 모두가 가졌을 때는 심각하며 때때로 치명적일 수도 있다.

이 질환은 대부분 흑인에서만 나타나는데 미국 흑인의 약 8％가 이 형질을 가지고 있으며 실제 발병률은 400명에 1명 정도이다. 탈라세미아는 부모의 한쪽으로부터만 형질을 받는 소탈라세미아와 부모 모두에게서 받는 대탈라세미아가 있으며, 대탈라세미아는 심한 빈혈, 비장의 비대, 골수의 팽창으로 인한 몸의 기형을 수반한다(알파-탈라세미아, 베타-탈라세미아, 델타-탈라세미아, 델타-베타-탈라세미아).

적혈구증가증

적혈구증가증은 혈액에서 적혈구의 수가 증가되며 헤모글로빈 양의 증가도 수반된다.

이러한 적혈구의 증가현상은 혈액에서의 적혈구 양의 증가에 의한 것도 있고(절대적혈구증가증), 혈액으로부터 혈장이 소실되어 혈중 적혈구 농도가 증가하는 경우도 있다(상대적혈구증가증). 후자는 수분 흡수의 결핍, 심한 구토와 설사 등에 의해 일어난다(→ 다혈구증). 공기 중에 산소가 부족한 고지대에서 생활하는 사람이나 만성폐질환이 있는 사람과 심한 비만으로 폐호흡에 장애를 일으키는 사람에게서 적혈구증가증이 흔히 나타난다(고도, 피크위크증후군).

백혈구와 관련된 질병

개요

정상적인 사람에서도 백혈구의 숫자는 시간마다 변하며 오후에 가장 많고 오전에 가장 적다.

또한 운동·월경·임신·출산에 의해서도 일시적으로 증가하지만 백혈구의 수나 형태, 백혈구 사이의 비율에 나타나는 비정상적인 변화는 인체의 병리적 현상의 결과이다.

백혈구증가증

백혈구의 수가 비정상적으로 증가되는 것을 백혈구증가증이라고 하며 보통 과립성백혈구, 특히 중성백혈구의 증가가 원인이다.

보통 화농성 세균의 감염으로 일어나며, 혈액 1㎕에 1만 2,000~2만 개의 백혈구가 관찰된다. 바이러스에 의해 감염된 경우는 과립성백혈구나 단핵백혈구는 증가되지 않고 작은 림프구의 숫자만 증가한다.

엡스타인-바 바이러스가 원인인 감염성 단핵세포증가증은 비정상적으로 큰 림프구가 관찰되는데 이것은 이 바이러스에 대한 복잡한 방어 메커니즘을 나타내며 감염이 퇴치되면 이러한 림프구도 사라지게 된다. 이 질환은 10~30세 사이의 사람에게서 주로 나타나는데, 입의 접촉시 타액의 교환으로 전염되며 열이 나거나 아프고 림프절과 비장의 비대가 수반된다. 혈장에는 이 바이러스에 대한 항체가 존재하며, 회복되는 데는 수주일이 걸린다.

이 바이러스는 면역반응에도 불구하고 인체에서 완전히 제거되지는 않으며, B림프구에 잠복 형태로 남아 있다가 면역억제가 되었을 때 다시 감염을 일으킨다. 혈액 중에 단핵구의 숫자가 증가하는 단핵구증가증은 세균성심내막염이나 말라리아 같은 전염성 질환과 관련되어 나타나며 또한 골수가 독성상해로부터 회복될 때도 관찰된다. 산성백혈구의 증가는 알레르기 반응이나 기생충 감염에 의해 일어나며 트리키넬라충에 감염된 돼지고기를 충분히 굽지 않고 먹었을 경우에도 나타난다(산성백혈구증가증).

백혈구감소증

백혈구감소증은 백혈구 숫자의 비정상적인 감소(1㎕당 4,000개 이하)로 일어나며 대부분이 중성백혈구의 감소에 의해 일어난다.

중성백혈구감소증은 특별한 증상은 없으나 심한 세균성 감염이 일어날 경우는 고통을 수반한다. 중성과립성백혈구의수가 감소하거나 완전히 없을 경우 발생하는 무과립구증은 심한 열과 목이 아픈 급성질환이다.

백혈병

백혈병은 나이 또는 성(性)에 관계없이 조혈조직에서 나타나는 치명적인 질환이다.

관련된 백혈구의 형태에 따라 과립구백혈병과 림프성백혈병으로 나뉘며 이들은 또한 급성 및 만성으로 분류하기도 한다. 생쥐·쥐·고양이·소에서는 여과성 바이러스가 백혈병을 일으키지만 사람에서는 레트로바이러스인 사람T세포 림프종바이러스(HTLV-I)가 사람T세포성 백혈병의 원인이며 방사성물질도 백혈병의 발병과 연관이 있는 것으로 알려지고 있다.

방사성물질에 의한 것은 대부분 과립구백혈병이며, 종양에 화학요법을 사용할 경우 방사선작용약을 오래 사용하면 백혈병이 생길 위험이 있다. 벤젠과 같은 산업성 화학물질도 백혈병을 유발할 수 있다는 보고가 있으며, 유전적 요인도 어느 정도 작용할 것으로 추측하고 있는데 이란성쌍생아에 비해 일란성쌍생아는 한쪽이 발병되면 다른 쪽도 발병하는 비율이 높은 것으로 나타난다.

분자유전학의 발달은 백혈병에 대한 많은 정보를 제공했다.

즉 백혈병은 골수의 모세포에 돌연변이가 생겨서 발병되며 이러한 돌연변이세포는 그 딸세포에게 전달되어 백혈세포군을 이루면서 종양세포화되는 것으로 알려졌다(필라델피아염색체, 암유전자). 백혈병과 관련된 주요조직은 골수이지만 림프절과 비장도 영향을 받는다. 만성 과립백혈병은 보통 비장이 비대해지며 만성림프성백혈병은 림프절이 비대해진다.

초기 증세는 몸의 쇠약과 코피나 피부 출혈로 인한 피로이다. 급성 백혈병은 이러한 증상이 심하고 빈혈이 빨리 진행되며 체온이 상승한다. 만성 백혈병은 잠행성이어서 림프절과 비장이 비대해진 것을 발견하기 전까지는 간과된다. 급성 백혈병은 정상일 경우에는 존재하지 않는 미성숙세포가 혈중에 존재하는데, 어린이에게서 주로 발병하는 급성 림프성백혈병은 미성숙한 림프 세포가, 골수아구성백혈병에서는 중성백혈구의 선구세포인 골수모세포가 가장 많이 관찰된다.

가장 드문 백혈병인 급성 단핵구성백혈병에서는 혈액에서 단핵백혈구의 선구세포가 나타나는데 골수아구성백혈병과 단핵구성백혈병은 어린이보다는 어른이나 청년층에서 주로 나타난다. 만성과립백혈병은 과립구의 미성숙세포들이 혈중에 다량으로 존재하며, 비장의 비대, 빈혈, 체중 감소 등이 나타난다. 혈소판의 수는 이 병의 말기에는 증가하지만 초기에는 큰 변화가 없으며 30~50세의 연령층에서 가장 흔히 발병한다. 치료를 하면 백혈구의 수가 감소하고 비장도 정상적으로 되며 또한 빈혈도 사라지지만 얼마 후에는 다시 발병하게 된다.

따라서 치료·회복·재발이 계속 이어지며 마침내는 급성 백혈병의 형태로 진행된다. 발병 후 평균수명은 3.25년이지만 5~10년 동안 생존하는 경우도 많다. 주로 50세 이상의 사람에서 발병하는 만성림프성백혈병는 림프구의 수가 증가하는 특징을 가진 백혈병으로 림프절과 비장이 약간 비대해지기는 하지만 뚜렷한 증상이 없는 환자는 몇 년 동안 발병 사실을 모르고 지낸다.

백혈병의 치료는 그 종류에 따라 다르므로 백혈병의 정확한 분류가 중요하다. 모든 종류의 백혈병은 치료로 고통을 줄일 수 있으며 급성인 경우에는 생명을 연장할 수 있다.

백혈병의 치료는 골수의 모세포에 세포분열을 억제하는 골수독성약물을 사용하는데, 그 작용효과는 ① DNA 합성을 억제하는 항대사물질의 생성, ② DNA 염기에 결합하여 DNA 복제의 억제, ③ 세포분열성방추사의 분해, ④ RNA 합성의 억제 등으로 나타난다.

치료과정에서 빈혈의 증가, 중성백혈구의 감소가 일어나는데 이러한 부작용을 치료하기 위해 혈액 수혈이나 혈소판 수혈이 병행되기도 한다. 급성 림프성백혈병은 다른 급성 백혈병에 비해 성공적으로 치료되기도 하는데 어린이는 완치도 가능하다. 급성 골수아구성백혈병이나 급성 단핵구성백혈병은 약으로는 효과적인 치료가 어려우나 골수 이식을 통해 치료가 가능하다. 만성 과립구백혈병은 부술판이라는 약을 백혈구의 숫자가 정상으로 회복될 때까지 투여해서 치료하지만 다른 백혈병 치료제와 마찬가지로 이 약물도 골수에 손상을 입히는 등의 부작용이 있다.

혈소판 및 혈액응고 단백질과 관련된 질병

사람에게서 지혈장애는 혈액응고나 혈소판기능에 선천적 또는 후천적으로 결함이 있기 때문에 일어난다. 때때로 상처가 없어도 출혈이 일어나는데 이러한 이상출혈은 혈관의 취약성에 그 원인이 있다. 또한 혈관취약성 그 자체는 지혈장애가 아니지만 지혈장애와 연관되어 있다. 혈액응고장애는 이상출혈과는 다른 임상적 소견을 가지는데 가장 큰 특징은 관절과 근육에서의 주기적 출혈과 체강의 출혈이며 이러한 증상은 혈우병에서 대표적으로 나타나는 현상이다. 지혈장애는 이 병의 많은 종류가 유전성을 가지고 있으므로 환자의 가계력을 검사하는 것이 중요하다. 혈관장애가 이상출혈의 원인이 되는 경우는 흔하지 않다. 비타민C결핍증에서는 모세혈관이 파괴되어 혈액이 조직으로 스며나오고, 출혈성모세관확장증에서는 피부나 입·코·위장관·호흡기관의 점막에 크게 팽창된 혈관이 보이는데 작은 자극을 가해도 출혈이 일어난다. 혈소판감소증은 혈소판의 과다파괴나 생성결핍이 그 원인이다. 정상적인 혈소판의 수는 1㎕당 15만~40만 개인데 그 수가 1만~2만 개 이하로 떨어지면 자발적인 출혈이 일어난다. 이 질환은 재생불량성빈혈이나 백혈병과 연관되어 있으며 과다한 방사선 노출, 벤젠과 같은 화학물질 등이 혈소판의 생성을 감소시킨다. 심한 경우에는 모세혈관으로부터 출혈이 일어나 피부에 점상출혈 및 반상출혈이 보인다.

혈액응고에 관여하는 단백질이 결핍되면 작은 상처에 의해서도 출혈이 일어나는데 혈우병과 같이 유전성 질환인 것과 비타민 K의 흡수장애와 같은 후천적인 경우가 있다. 혈우병은 여성에 의해 유전되지만 증상은 남성에서만 나타나는 질환으로서 Ⅷ인자의 결핍에 의한 혈우병 A는 전체 혈우병 환자의 85％ 정도를 차지하는 가장 흔한 것이다. Ⅸ인자의 결핍은 혈우병 B를 일으키며 혈우병 A와 혈우병 B의 증상은 관절에서 자발적 출혈이 일어나 극심한 만성관절염을 수반하는 공통의 증상을 가진다. 혈우병 A의 치료는 Ⅷ인자를 정맥주사하고 가벼운 경우는 DDVAP(1-deamino-8-D-arginine vasopressin)를 사용한다. 혈우병 B는 Ⅸ인자를 정맥주사하여 치료하는데 최근에는 의학의 발달로 혈우병 환자도 거의 정상인과 다름없이 생활할 수 있다. 비타민K결핍증은 합성에 비타민 K를 필요로 하는 단백질, 즉 프로트롬빈, Ⅹ인자, Ⅸ인자, Ⅶ인자, 단백질 C, 단백질 S 등의 결핍을 일으킨다. 비타민 K결핍증은 신생아에서 출혈성 질환을 일으키기도 하는데 이러한 형태의 프로트롬빈결핍증은 출산시 비타민 K를 투여하여 방지할 수 있다. 혈전증은 응고된 혈액이 혈관을 막는 질환으로 서구사회에서는 주요사망의 원인이 되고 있다. 그 원인에 대해서는 완전히 알려져 있지 않으나 혈관의 내피표면이 파괴된 부위에서 혈소판덩어리를 이루어 혈액의 순환을 차단하는 것으로 추측하고 있다. 혈액응고조절 메커니즘의 장애는 유전적일 수도 있고 후천적일 수도 있는데, 항트롬빈 Ⅲ, 단백질 C, 단백질 S, 플라스미노겐의 유전적 결핍도 혈전증과 관련이 있다. 혈전증의 예방과 치료는 과도한 응고현상과 출혈성의 균형을 맞춤으로써 가능하며, 혈액응고는 항응고제나 비타민 K의 작용을 억제하는 워파린나트륨으로 억제할 수 있다.