학문
한두번도아닌데그대를만날때면
우리 몸은 어떻게 혈중 산소농도를 일정하게 유지하나요?
몸이 격렬한 운동 중에도 혈중 산소농도를 어느 정도 일정하게 유지한다고 배우는데, 어떤 조절 메커니즘이 이런 항상성을 가능하게 하는지 궁금합니다.
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 우리 몸이 혈중 산소농도를 비교적 일정하게 유지할 수 있는 핵심은 호흡계와 순환계가 서로 연결된 음성 되먹임 시스템으로 작동하기 때문입니다. 다만 한 가지 먼저 짚어야 할 점은, 우리 몸이 엄밀하게 일정하게 유지하려는 것은 단순한 혈중 산소농도라기보다 동맥혈의 산소분압과 조직으로 전달되는 산소량이라고 보는 것이 정확한데요, 평소에는 폐로 들어온 산소가 폐포에서 혈액으로 확산됩니다. 폐포의 공기와 폐 모세혈관의 혈액 사이에는 아주 얇은 장벽이 있는데, 산소는 농도와 분압의 차이에 따라 폐포에서 혈액으로 이동합니다. 혈액으로 들어온 산소의 대부분은 혈장에 녹아 있는 상태가 아니라 헤모글로빈에 결합한 형태로 적혈구에 실려 이동하며, 즉 헤모글로빈은 산소를 운반하는 일종의 산소 운반 단백질인 셈입니다.
이때 중요한 조절 센서가 우리 몸속에 있는데요, 경동맥소체와 대동맥소체라는 작은 화학수용체가 혈액의 산소분압, 이산화탄소와 pH 등의 변화를 감지합니다. 특히 산소분압이 지나치게 떨어지면 이 수용체가 이를 감지하고 신호를 뇌간의 호흡중추로 보냅니다. 그러면 호흡중추가 호흡근에 더 강하게, 더 빠르게 숨을 쉬도록 명령하고, 결과적으로 폐로 들어오는 공기의 양이 증가하고 산소 공급이 늘어나면서 혈중 산소분압을 다시 끌어올리는 방향으로 작동하는 것입니다.
또한 이산화탄소가 호흡 조절에서 상당히 중요한 역할을 하는데요, 평상시 호흡을 조절하는 데에는 혈중 산소가 조금 떨어지는 것보다 이산화탄소가 증가하고 그에 따라 pH가 낮아지는 변화가 훨씬 강력한 신호로 작용합니다. 운동을 하면 근육에서 이산화탄소가 많이 만들어지고 혈액으로 들어옵니다. 이를 감지한 호흡계가 호흡을 증가시키면서 이산화탄소를 더 많이 배출하고 동시에 산소 공급도 증가시키게 됩니다. 그래서 운동 중에는 숨이 점점 가빠지는 것입니다. 격렬한 운동에서는 여기에 순환계의 조절이 함께 작동하며, 운동을 시작하면 교감신경의 작용으로 심박수가 증가하고 심장의 수축력이 강해지면서 심박출량이 크게 증가합니다. 즉 폐에서 산소를 받아온 혈액을 근육으로 훨씬 빠르게 보내게 됩니다. 운동하는 근육 주변의 혈관은 확장되어 혈류가 증가하고, 근육은 혈액에서 산소를 더 많이 추출합니다. 이렇게 해서 필요한 조직에 산소가 집중적으로 공급됩니다. 감사합니다.
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채택된 답변우리 몸은 신경성 선제 조절과 화학적 피드백 시스템으로 운동 중에도 혈중 산소농도를 일정하게 유지할 수 있는 것입니다.
먼저 운동을 시작하는 순간 대뇌와 관절 및 근육의 수용체가 뇌간 호흡 중추에 신호를 보내 이산화탄소가 차오르기 전 선제적으로 호흡을 늘립니다. 그리고 뇌척수액에 이산화탄소가 증가해 pH가 감소하면 호흡을 깊고 빠르게 하도록 지시합니다.
또 동맥혈의 산소분압 감소와 이산화탄소 증가를 직접 감지해 호흡량을 정밀하게 맞춥니다.
그리고 교감신경이 활성화되며 심박출량이 증가하고, 혈류가 운동 중인 골격근에 집중 배치되어 산소 수송 효율을 극대화합니다.
이렇게 호흡계와 순환계, 신경계의 정밀한 조절로 산소 소비가 늘어나도 동맥혈 산소농도를 항상 일정하게 유지하는 것입니다.
안녕하세요. 이용학 전문가입니다.
운동을 하게 되면 대사 활동이 활발해지고 그로인해 생성된 이산화탄소와 젖산 등의 농도가 높아지고, 우리몸은 이를 감지하여 호흡량과 호흡수를 늘려 몸에 받아들이는 공기량을 늘려줍니다.
이렇게 늘어난 공기량이 운동 중 추가로 소비되는 산소를 공급해줍니다.
또한 심장에서는 심박출량과 심박수를 높여 혈액순환을 통해 폐에서 받아들이 산소를 전신으로 공급해주며, 그렇게 공급된 혈액은 산소가 부족한 부분에서 더 많은 양의 산소를 방출하여 산소 포화도를 일정하게 유지시킵니다.
안녕하세요. 임형준 수의사입니다.
우리몸은 운동이 시작되면 호흡수와 깊이를 늘리고 심박출량을 증가시켜 산소 공급을 맞춥니다. 혈중 Co2 산도 , 산소 변화를 경동맥체와 대동맥체의 화학수용기가 감지해 호흡 중추에 전달하고, 근육에서는 혈류가 늘어나 산소를 조직에 더 잘 내놓습니다. 중요한 점은 격렬한 운동에서도 이런 조절이 동시에 작동해 동맥혈 산소포화도를 비교적 안정적으로 유지한다는 것입니다.