신장의 구조와 요 형성 과정

목차

1. 신장의 구조적 특징
2. 요 형성과정
3. 헨레고리와 삼투기울기의 생리학
4. 요의 구성과 배설 경로
5. 수식으로 이해하는 요 형성 원리
6. 신장의 역할과 생리학적 의의

 

신장은 체내에 존재하는 두 개의 강낭콩 모양 기관으로, 하루 수천 리터에 이르는 혈액을 걸러 노폐물을 제거하고 체액의 항상성을 유지한다. 비록 체중의 0.5%밖에 차지하지 않는 작은 장기지만, 심장에서 분출되는 혈액의 20% 이상이 이곳으로 향할 만큼 인체 생리학에서 핵심적인 역할을 한다. 신장은 사구체에서 혈액을 여과하고, 세뇨관에서 재흡수와 분비를 조절하며, 최종적으로 소변을 형성한다. 이 글에서는 신장의 구조, 네프론의 작동 메커니즘, 요 형성과정, 재흡수·분비의 생리학적 의미까지 종합적으로 설명하여 독자의 심화 이해를 돕는다.

 

1. 신장의 구조적 특징

1-1. 신장의 위치와 외형

신장은 횡격막 아래, 등 쪽, 척추 기준으로 T12~L3 사이에 위치하며 좌우 1개씩 총 2개 존재한다.

• 왼쪽 신장은 오른쪽보다 약간 위쪽에 위치하며 비장과 가까움
• 오른쪽 신장은 간 아래쪽에 위치
• 각 신장 위에는 부신(adrenal gland)이 놓여 있으며, 호르몬 분비에 관여

신장의 무게는 115~170g 정도이며 전체 체중의 약 0.5%밖에 되지 않지만 심장 박출량의 22%에 해당하는 혈류를 공급받아 체내 노폐물 제거와 수분·전해질 조절, 산-염기 평형 유지라는 중요한 역할을 수행한다.

 

1-2. 신장의 내부 구조

신장은 크게 피질(cortex)과 수질(medulla)로 구성되며 그 안에는 네프론(nephron)이라는 기능 단위가 한 개의 신장에 약 100만 개씩 존재한다.

[네프론의 구성]

• 신소체(Renal Corpuscle)
  • 사구체(Glomerulus): 혈액 여과
  • 보먼주머니(Bowman's Capsule): 여과된 액체 저장
• 신세뇨관(Renal Tubule)
  • 근위세뇨관 (Proximal tubule)
  • 헨레고리 (Henle's loop): 하행각과 상행각으로 구성
  • 원위세뇨관 (Distal tubule)
  • 집합관 (Collecting duct)

신세뇨관은 신장의 피질에서 시작해 수질로 내려갔다가 다시 피질로 올라오는 구조이며, 여러 개의 집합관이 모여

신장유두 → 신우(pelvis) → 요관 → 방광 → 요도 순으로 소변을 배출하게 된다.

 

2. 요 형성과정

2-1. 사구체 여과 (Glomerular Filtration)

• 심장에서 신동맥을 통해 유입된 혈액은 신장의 수입세동맥(afferent arteriole)을 통해 사구체 모세혈관망으로 들어간다.
• 이때 혈압에 의해 여과막의 구멍(pore)을 통해 혈장 성분 일부가 빠져나와 보먼주머니에 모인다.
• 이 액체가 바로 사구체 여과액(GFR: Glomerular Filtrate)으로 하루 약 180리터 생성된다.

2-2. 세뇨관 재흡수 (Tubular Reabsorption)

• 사구체에서 여과된 대부분의 수분, 포도당, 아미노산, Na⁺ 등은 근위세뇨관부터 헨레고리, 원위세뇨관을 지나며 재흡수된다.
• 이를 통해 인체는 필요한 영양소와 전해질을 다시 혈액으로 돌려보낸다.

2-3. 세뇨관 분비 (Tubular Secretion)

• 반대로 신체가 필요 없는 물질(약물 대사산물, K⁺, H⁺ 등)은 모세혈관 → 세뇨관으로 직접 이동하여 소변으로 배출된다.
• 산-염기 평형 유지, 전해질 농도 조절, 약물 제거에 매우 중요하다.

 

3. 헨레고리와 삼투기울기의 생리학

 

헨레고리(Henle's loop)는 고유한 U자 구조로, 하행각은 수분 재흡수에, 상행각은 Na⁺/Cl⁻ 재흡수에 특화되어 있다.
이를 통해 신장 수질 내 고삼투성 환경이 형성되며,농축된 소변을 형성할 수 있는 능력을 갖추게 된다.

• 하행각: 수분은 재흡수되지만, Na⁺는 투과되지 않음
• 상행각: 수분은 재흡수되지 않고, Na⁺는 능동적으로 이동

이 과정을 통해 체내 수분 조절과 소변의 농도 조절이 가능해진다.

 

4. 요의 구성과 배설 경로

 

사구체에서 생성된 여과액은 세뇨관을 통과하는 동안 필요 성분은 재흡수되고, 필요 없는 물질은 분비되어 최종적으로 요(urine)가 형성된다.
요는 집합관 → 신장유두 → 신우 → 요관 → 방광 → 요도를 거쳐 체외로 배출된다.

 

5. 수식으로 이해하는 요 형성 원리

 

다음의 수식은 소변에 포함된 어떤 특정 물질의 최종 배출량을 설명한다.

요 중 배설량 = 사구체여과량 - 세뇨관 재흡수량 + 세뇨관 분비량

예시:

• 물질 A: 여과는 되지만, 재흡수·분비가 없음 → 배설량 = 여과량
• 물질 B: 여과 후 모두 재흡수 → 배설량 = 0
• 물질 C: 여과되며 분비도 됨 → 배설량 = 여과량 + 분비량

이 개념은 약물 처방, 전해질 조절, 신장기능 검사(GFR 측정)에서 중요한 기초 원리가 된다.

 

6. 신장의 역할과 생리학적 의의

 

신장은 단순한 여과 장기를 넘어서 다음과 같은 핵심 기능을 한다:

• 체액량 조절: Na⁺, Cl⁻, 수분 조절을 통해 혈압 및 혈액량 유지
• 산-염기 평형 유지: H⁺ 분비 및 HCO₃⁻ 재흡수
• 노폐물 배출: 요소(urea), 크레아티닌(creatinine), 약물 등 제거
• 내분비 기능:
  • 레닌(Renin): 혈압 조절
  • 에리스로포이에틴(EPO): 적혈구 생성 촉진
  • 활성형 비타민 D 생성: 칼슘 흡수 조절

 

신장은 체내 대사와 항상성 유지의 중심에 위치한 다기능 생리기관이다.
단순히 소변을 생성하는 것뿐만 아니라 혈액 여과, 수분 및 전해질 균형 조절, 산-염기 평형 유지, 내분비 작용까지 복합적인 생리작용을 수행한다. 이러한 과정은 네프론의 정밀한 작동 메커니즘과 신장 혈관계의 조화를 통해 이루어진다.
신장 기능의 원리를 이해하는 것은 단지 의학적 지식을 넘어서 건강한 삶의 유지와 질병 예방에 있어 반드시 필요한 정보라 할 수 있다.