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산소의 거의 대부분(98%)은 적혈구의 혈색소에 의해 운반되며 나머지 2%의 산소는 혈장에 용해되어 있다. 산소가 폐모세혈관으로 들어가면 혈색소분자와 결합하며 이런 새로운 분자를 산화혈색소라 하며 이는 세포로 이동하며 모세혈관벽을 투과하여 세포로 확산되며 결국 산소는 세포대사에 사용된다.

4개의 폐용적은 1회호흡량, 예비흡입량, 예비날숨량, 잔기량이다. 1회호흡량은 각 호흡에서 폐안으로 들어오거나 나간 공기의 양을 말하며 정상호흡시 약 500ml 정도 이다. 예비흡입량은 정상적으로 흡입한 양에 더하여 할 수 있는 한 더 많이 숨을 들이마실수 있는 공기의 양을 말하며 대략 3.000ml 정도 된다. 예비날숨량은 숨을 내쉰 이후 더 내쉴수 있는 공기의 여분의 양을 말하며 약 1.100ml 정도이다.

잔기량은 강제로 날숨한 후에 약 1.100ml 정도 남아있는 공기량을 말한다. 폐활량은 1회호흡량, 예비흡입량, 예비날숨량을 더한 것으로 최대 흡입후에 최대로 날숨한 공기의 양이라고 할 수 있다. 해부학적 사강이란 것이 있는데 공기가 폐포까지 도달할 수 없기 때문에 가스 교환에 이용되지 못하는 약 150ml 정도의 공기를 말한다.

이런 경우 천천히 깊게 호흡하면 폐포까지 충분히 산화된 공기의 양이 증가할 수 있다. 그러나 빠르고 얕은 호흡은 폐포에 만족스럽지 못한 공기를 운반하게 된다. 대상자에게 심호흡을 격려하여 폐포에 충분히 산화된 공기가 공급되도록 도와줄 수 있다. 정상호흡은 규칙적이고 불수의적이며 힘들이지 않고 숨을 쉬면 호흡은 1분에 약 16회 정도이며 평균 12~20회 정도이다.

아동의 경우 좀 더 많은 20~40회 정도이다. 호흡은 자동적으로 발생하며 어느 정도 수의적으로 조절할 수 있다. 그러나 반드시 숨을 쉬어야 한다. 호흡조절의 2가지 기전이 있다. 신경성과 화학성 기전이다. 신경성 기전은 뇌간, 특히 연수와 뇌교가 중요하며 주된 호흡중추는 연수에 있으며 연수 호흡조절중추라 하고 기본 호흡주기를 조절한다.

흡입 뉴런이 자극되어 흡입을 일으키고 날숨 뉴런이 자극되어 날숨을 야기한다. 다리뇌(뇌교)는 호식조절중추와 지속성 흡식중추를 가지며 호흡양상을 조절하도록 돕는다. 또한 연수의 호흡중추는 마약 작용에 대단히 민감하며 모르핀 같은 마약은 연수를 억압하며 호흡수를 느리게도 하며 과용시 호흡은 중지되고 호흡마비로 사망에 이르기도 한다.

뇌간은 정상적인 호흡률과 호흡 깊이를 결정하지만 시상하부와 대뇌피질도 뇌줄기를 자극하고 호흡양상을 변화시킨다. 신경구조는 호흡양상을 조절하기도 하지만 호흡기계와 관련된 몇 개의 반사에도 영향을 미쳐 기침, 재채기, 하품 등에 관여하기도 한다.

혈액에 용해된 화학물질도 호흡에 영향을 주며 화학물질에는 이산화탄소, 수소이온(PH), 산소 등이다. 이런 화학물질은 화학수용기라고 하는 화학과민성 영역에서 인지되며 화학수용기의 2가지 형태는 중추신경계에 위치하는 중추 화학수용기와 중추신경계 바깥에 위치하는 말초 화학수용기이다.

연수의 중추 화학수용기는 이산화탄소와 수소이온의 혈중농도 변화를 감지하며 이산화탄소나 수소이온 농도가 증가하면 중추 화학수용기는 호흡중추의 활동을 증가시키기 위해 신호를 보내며 호흡률과 깊이 증가를 일으킨다. 호흡 증가 결과 이산화탄소는 배출되고 혈중 이산화탄소 수준은 감소한다.

혈중 이산화탄소와 수소이온의 농도가 감소하면 호흡이 감소하여 이산화탄소와 수소이온의 농도가 증가하며 호흡은 혈중 이산화탄소와 수소이온의 농도에 의해 조절되고 중추 화학수용기를 자극한다. 말초 화학수용기는 목과 가슴 부위에 있는 경동맥 벽과 대동맥 벽에 있다. 이는 낮은 산소농도와 증가된 수소이온 농도에 민감하다.

류재문프로필:전남과학대학교 초빙교수. 중국해부연수팀장 연구실:061-360-5193 010-2640-302