사구체 여과와 세뇨관 재흡수

 

신장은 혈액을 여과하고, 필요한 물질을 재흡수하며, 노폐물을 분비하여 소변을 생성하는 인체의 정수기 역할을 한다. 특히 요 중 배설되는 물질의 양은 단순히 여과된 양이 아니라, 세뇨관을 통해 얼마나 재흡수되고 얼마나 분비되었는가에 따라 결정된다. 이 글에서는 ‘요 중 배설량 = 사구체여과량 - 세뇨관재흡수량 + 세뇨관분비량’이라는 핵심 수식을 기반으로 사구체 모세혈관막의 선택적 투과성, 세뇨관의 능동적·수동적 재흡수 기전, 전해질 이동 원리 등을 상세히 설명한다. 이를 통해 신장의 작동 메커니즘을 보다 명확하게 이해하고, 생리학적 응용까지 확장할 수 있다.

목차
1. 요 중 배설량을 결정짓는 3대 원리
2. 생리학적 통합 이해: 요 배설량 예시

 

1. 요 중 배설량을 결정짓는 3대 원리

 

어떤 물질이 소변으로 얼마나 배설되는지는 다음과 같은 수식으로 정의된다:

✅ 요 중 배설량 = 사구체여과량 - 세뇨관재흡수량 + 세뇨관분비량

 

이 식은 각 단계의 생리적 작용을 모두 반영하는 것으로, 신장 기능을 정량적으로 평가하는 데도 활용된다.

예시 물질특성요 중 배설량 계산

이눌린	여과만, 재흡수·분비 없음	배설량 = 여과량
포도당	여과 후 완전 재흡수	배설량 = 0
크레아티닌	여과 + 약간의 분비	배설량 > 여과량
약물(예: 페니실린)	여과 + 강한 분비	배설량 = 여과량 + 분비량

 

① 사구체 여과: 신장의 첫 관문

 [여과막의 구조]: 사구체 모세혈관막은 다음 세 층으로 구성된다:

• 내피세포: 구멍(fenestra) 존재, 60~100nm 크기
• 기저막(basement membrane): 음전하를 띠며 단백질 차단
• 족세포(podocyte): 필터 역할을 강화하는 세포막 구조

[선택적 투과성과 선택성]

• 투과성(permeability): 물, Na⁺, K⁺, 포도당, 아미노산 등 소분자는 자유롭게 통과
• 선택성(selectivity): 크기가 작더라도 음전하를 띠는 단백질(예: 알부민, 헤모글로빈)은 동일하게 음전하를 가진 기저막과 반발하여 통과하지 못함

* 단백뇨는 사구체막 손상(예: 사구체신염)을 나타내는 대표 지표다.

 

 

[사구체여과압 계산]

✅ 순여과압 = 사구체 모세혈관압 - (보먼주머니압 + 혈장 교질삼투압)

• 평균 사구체 모세혈관압: 약 55mmHg
• 보먼주머니압: 15mmHg
• 혈장 교질삼투압: 30mmHg
  → 순여과압: 약 10mmHg

[GFR (Glomerular Filtration Rate)]

• 성인 남성 정상 GFR: 100~130 mL/min/1.73㎡
• 여성: 90~120 mL/min/1.73㎡
• 하루 사구체여과량: 약 180L

이는 혈액 약 60리터가 하루에 3번 이상 신장을 통과해 정화된다는 의미다.

 

② 세뇨관 재흡수: 필요 물질의 보존 기전

 

[재흡수의 필요성]

 

사구체에서 여과된 180L 중 소변으로 배출되는 양은 단 1~1.5L 정도이다. 나머지는 모두 재흡수되며, 이는 체내 수분, 전해질, 영양소 손실 방지를 위한 작용이다.

물질재흡수율

수분	99.5%
Na⁺	99.4%
포도당	100% (정상일 경우)
중탄산염(HCO₃⁻)	거의 전부
요소(Urea)	약 50%

 

[능동·수동 재흡수]

• 수동 재흡수: 확산(diffusion), 삼투(osmosis)
• 능동 재흡수: ATP 사용
  → 대표적 예: Na⁺-K⁺ 펌프 (Na⁺/K⁺-ATPase)

[나트륨 재흡수와 연쇄작용]

• Na⁺ 재흡수는 전위차를 만들어 Cl⁻, HCO₃⁻ 등의 음이온 재흡수를 유도
• 삼투압이 증가하면 수분도 자연스럽게 재흡수됨
• 특히 **근위세뇨관에서 전체 Na⁺의 약 70%**가 재흡수됨

✅ 나트륨 재흡수 → 전해질 균형, 수분 재흡수, 혈압 조절까지 연쇄 효과

 

③ 세뇨관 분비: 노폐물과 산-염기 조절

 

일부 물질은 사구체에서 여과되지 않거나 여과된 후 추가로 세뇨관에서 분비되어 소변으로 배출된다.

 

[대표 분비 물질]

• H⁺: 산성 혈액 조절
• K⁺: 고칼륨혈증 방지
• NH₄⁺(암모늄): 산 제거
• 약물 대사산물: 페니실린, 아스피린 등

✅ 세뇨관 분비는 신장 기능의 해독 작용과 산-염기 평형 유지에 필수적이다.

 

2. 생리학적 통합 이해: 요 배설량 예시

물질여과재흡수분비최종 배설량생리적 의미

이눌린	있음	없음	없음	= 여과량	GFR 측정 기준
포도당	있음	완전	없음	0	정상 상태에서 요 검출 안됨
요소	있음	일부	없음	여과량의 50%	농도 유지 위한 배설
K⁺	있음	일부	일부	여과+분비 - 재흡수	체내 K⁺ 조절
H⁺	소량	없음	활발	여과량+분비량	산성 제거 기능

 

 

요 중 배설량은 단순히 사구체에서 여과된 양이 아닌, 세뇨관에서 얼마나 재흡수되었는가, 그리고 얼마나 분비되었는가에 따라 달라진다.
신장은 이 과정을 통해 전해질 농도, 수분 상태, 산-염기 균형, 독성 물질 제거를 정밀하게 조절하며, 이 모든 작용은 네프론 단위에서의 체계적인 여과·재흡수·분비 시스템을 통해 이루어진다.