학문
짙푸른재카리
심장은 왜 평생 쉬지 않고 뛸 수 있나요?
심장이 태어나서 죽을 때까지 멈추지 않고 계속 뛴다고 들었는데, 다른 근육들은 오래 움직이면 피로해지는데 심장 근육은 왜 지치지않는 건지 궁금합니다. 심장근육만의 특별한 구조가 있는 건가요
4개의 답변이 있어요!
심장근육은 세포수준에서부터 다른 근육과 다른 설계로 독보적인 구조에 에너지 효율성을 가지고 있습니다.
가장 큰 차이는 미토콘드리아입니다. 일반 골격근은 2~5%만 미토콘드리아인데, 심장은 세포 부피의 35% 이상을 미토콘드리아로 채워져 있습니다.
또한 촘촘한 모세혈관과 마이오글로빈 덕분에 산소와 영양분을 끊임없이 공급받는 완벽한 시스템을 갖추고 있습니다.
게다가 일반 근육을 지치게 만드는 피로 물질인 젖산까지 에너지원으로 재활용하는 대사 능력이 있습니다.
무엇보다 심장은 0.3초간 쿵하며 수축하고 뛰면, 반드시 0.5초 정도 쾅하고 이완하며 매 순간 짧은 휴식을 취합니다. 결과적으로 하루 24시간 중 약 15시간은 미세하게 나누어 쉬고 있는 셈이라 피로가 쌓이지 않습니다.
여기에 뇌의 명령 없이 스스로 박동을 만들어내는 특수한 자율 자극 전도계가 안전장치 역할을 합니다.
결과적으로 심장은 다른 근육에서는 찾아 볼 수 없는 구조에 철저하게 휴식기를 가져가며 멈추지 않고 운동이 가능한 것입니다.
안녕하세요, 재카리님. 이중철 전문가입니다.
우리 몸의 팔다리를 움직이는 일반 근육들은 조금만 오래 달하거나 무거운 것을 들면 금방 지치고 통증을 느낍니다. 반면 심장은 태어나는 순간부터 생명이 다할 때까지 단 1초도 쉬지 않고 역동적으로 움직이는데요. 심장이 이토록 경이로운 내구성을 가질 수 있는 이유는 생명과학 시간에 배우는 세포 호흡, 에너지 대사, 그리고 조직의 구조적 특성이 일반 근육과 완전히 다르게 설계되어 있기 때문이랍니다. 심장 근육이 지치지 않는 네 가지 과학적 비밀을 정리해 답변 드리겠습니다.
1. [세포 수준의 차이] 압도적인 수의 미토콘드리아
우리 몸의 근육 세포 안에는 에너지를 만들어내는 세포 내 발전소인 미토콘드리아가 들어 있는데요. 심장 근육이 지치지 않는 가장 결정적인 차이는 바로 이 미토콘드리아의 양에 있습니다. 일반적인 팔다리의 골격근 세포에서 미토콘드리아가 차지하는 부피는 전체의 약 1퍼센트에서 2퍼센트에 불과합니다. 반면 심장 근육 세포는 전체 부피의 무려 30퍼센트에서 40퍼센트가 미토콘드리아로 가득 차 있습니다. 이 덕분에 심장은 세포 호흡을 통해 엄청난 양의 에너지 화폐인 ATP를 지속적으로 끊임없이 만들어낼 수 있습니다. 산소가 부족해서 피로 물질인 젖산이 쌓이는 비효율적인 에너지 생산 방식을 거의 쓰지 않기 때문에 근육 통증이나 피로를 느끼지 않는 것이지요.
2. [쉼 없는 보급망] 촘촘한 혈관과 마이오글로빈
에너지 발전소가 아무리 많아도 원료인 산소와 영양분 공급이 원활하지 않으면 가동이 중단되겠지요. 심장 근육 주변에는 관상동맥이라는 특수한 혈관망이 지상에서 가장 촘촘하게 감싸고 있어 실시간으로 산소를 공급합니다. 또한 심장 근육 세포 내부에는 산소를 저장하고 운반하는 단백질인 마이오글로빈의 농도가 일반 근육보다 훨씬 높게 유지됩니다. 이 마이오글로빈 덕분에 심장은 혈류가 잠시 변동하더라도 세포 내부에 산소를 항상 촉촉하게 저장해 둘 수 있습니다. 산소 결핍으로 인해 세포가 지치는 상황을 원천적으로 차단하는 훌륭한 생물학적 안전장치인 셈이지요.
3. 편식하지 않는 잡식성 에너지 소비 방식
일반 골격근은 주로 탄수화물에서 나오는 포도당이나 글리코겐을 주연료로 사용하며, 이를 다 쓰고 나면 급격한 피로를 느끼며 무력해집니다. 하지만 심장 근육은 에너지를 얻을 수 있는 물질이라면 종류를 가리지 않는 엄청난 잡식성 특성을 지니고 있습니다. 심장은 평소에 가장 열량이 높은 지방산을 분해하여 약 70퍼센트의 에너지를 얻지만, 상황에 따라 포도당, 케톤체, 아미노산 등 혈액 속에 떠다니는 거의 모든 영양소를 연료로 전환할 수 있는데요. 특히 격렬한 운동을 할 때 다른 근육들이 힘겹게 일하며 뿜어낸 피로 물질인 젖산마저도, 심장은 혈액에서 스스로 흡수하여 자신의 에너지원으로 기쁘게 재활용하는 놀라운 대사 능력을 갖추고 있답니다.
4. [찰나의 휴식] 수축과 이완의 황금 비율
마지막 비밀은 심장이 전혀 쉬지 않는 것처럼 보이지만, 사실은 매 박동마다 아주 정밀하게 규칙적인 휴식을 취하고 있다는 점입니다. 심장이 한 번 뛰고 다시 뛰는 데 걸리는 한 주기는 평상시 대략 0.8초 정도입니다. 이 중 심장이 강하게 수축하며 피를 온몸으로 짜내는 시간은 약 0.3초에 불과하며, 힘을 빼고 이완하면서 다시 피를 채우는 시간은 약 0.5초입니다. 즉, 심장은 하루 24시간 동안 쉼 없이 일하는 것처럼 보여도, 실제로는 1초 미만의 짧은 시간 속에서 일하는 시간보다 완전히 힘을 빼고 쉬는 시간을 더 길게 가져가며 세포를 끊임없이 회복시키고 있답니다.
정리하자면,
심장이 평생 지치지 않고 뛸 수 있는 이유는 일반 근육보다 미토콘드리아가 수십 배 많아 에너지를 마르지 않게 생산하고, 관상동맥과 마이오글로빈을 통해 산소를 완벽하게 보급받으며, 다른 근육이 버린 젖산까지 연료로 쓰는 뛰어난 대사 능력을 갖추었을 뿐만 아니라, 수축하는 시간보다 이완하며 쉬는 시간을 매 순간 더 길게 배분하는 독특한 주기적 휴식 구조를 가졌기 때문입니다.
※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉
안녕하세요. 정연수 수의사입니다.
심장은 평생 계속 뛰지만, 전혀 지치지 않는 근육이라기보다 지치지 않도록 특화된 구조를 가진 근육에 가깝습니다.
심장근육은 미토콘드리아가 많아 산소를 이용해 에너지를 매우 효율적으로 만들고, 혈액 공급도 계속 받습니다.
또 팔·다리 근육처럼 오래 수축만 하는 것이 아니라, 박동 사이마다 아주 짧게 이완하면서 회복 시간을 가집니다.
심장세포는 전기신호를 스스로 만들고 전달해 일정한 리듬으로 움직이는 특징도 있습니다.
다만 혈관이 막혀 산소 공급이 줄거나, 고혈압, 심부전처럼 부담이 커지면 심장도 손상되고 기능이 떨어질 수 있습니다.
즉 심장은 평생 뛰도록 설계되어 있지만, 좋은 혈관 상태와 적절한 부담 조절이 있어야 오래 건강하게 작동합니다.안녕하세요. 임형준 수의사입니다.
심장근육은 일반 근육보다 미토콘드리아가 매우 많아 에너지를 계속 만들고, 관상동맥을 통해 산소와 영양분을 끊임없이 공급 받습니다. 또한 한번 수축한 뒤 반드시 이완하는 시간이 있어 완전히 지치치 않습니다. 다만 심장도 혈류가 부족하거나 질병이 생기면 기능이 떨어져 심부전 등이 발생할 수 있습니다.