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 호흡 정리 4 

4. 호흡 메커니즘 

들숨과 날숨 

이산화탄소가 혈액으로부터 폐포의 공기로 계속 들어가고 산소가 혈액에 흡수되어 소비되는 만큼, 폐포의 가스 구성을 위해서는 폐포의 공기가 순환되어야 한다. 

숨을 들이쉬고 내쉬는 호흡 덕분에 폐포에서 환기가 이뤄진다. 

폐 자체에는 근조직이 없어서 공기를 압축하거나 폐포에서 내보낼 수 없다. 폐는 흉강의 크기 변화를 수동적으로 따를 뿐이다. 

폐와 흉강 벽 사이의 틈새 같은 공간인 흉막강의 압력이 폐의 공기압보다 더 작은 만큼, 폐는 항상 흉강 벽에 붙어서 흉강 모양의 변화를 고대로 따른다. 숨을 들이쉬고 내쉴 때 흉막은 벽쪽흉막의 형태를 반복하면서 그걸 따라 미끄러지듯 움직인다. 

들숨은, 횡격막이 내려가면서 복강의 장기를 밀어 내리고 늑간근이 흉곽을 위로 앞으로 사방으로 들어 올리면서, 일어난다. 흉강이 확장하는데, 폐에 있는 가스가 폐를 벽쪽흉막으로 밀어붙이는 만큼 흉강의 확장을 폐가 따라간다. 폐도 확장된다. 그 결과 폐포 내부 압력이 떨어지고 바깥 공기가 폐포로 들어간다. 즉, 들숨이 생긴다. 

날숨은, 늑간근이 이완하면서 시작된다. 중력의 영향으로 흉벽이 가라앉고, 늘어난 복벽이 복강의 장기를 압박하고 장기가 횡격막을 압박하는 만큼 횡격막이 올라간다. 흉강이 줄어들고, 폐가 수축하고, 폐포의 공기 압력이 대기압보다 더 높아지면서 공기 일부가 폐포에서 나간다. 즉, 날숨이 생긴다. 

이건 다 차분하게 호흡할 때 일어난다. 심호흡에서는 복근과 어깨 근육, 그 외 몇몇 근육이 추가로 작동한다. 

5. 호흡 조절 

호흡의 신경 조절

들숨과 날숨의 리듬을 조절하고 몸 상태에 따라 호흡 성격을 바꾸는 호흡 중추는 연수에 위치한다. 

호흡 중추에는 들숨 중추와 날숨 중추가 있어서, 이것들이 호흡근 작업을 조절한다. 

호흡의 빈도와 깊이가 호흡 중추에 의해 자동으로 조절된다. 즉, 어떤 외부 작용이 없이도 자극이 생긴다. 

숨을 들이쉬면서 폐가 확장하는 동안 폐포의 수용체 일부가 자극을 받고, 날숨에서 폐가 수축하는 동안 폐포의 다른 수용체들이 자극을 받는다. 

이 자극이 수용체들에서 호흡 중추로 전달되고, 거기서 또 늑간근과 횡격막으로 전달된다. 들숨과 날숨이 반사적으로 일어난다. 

숨을 멈출 때는 들숨과 날숨의 근육이 동시에 수축하여, 흉곽과 횡격막이 같은 위치에 유지된다. 

호흡 중추의 작업에는 대뇌피질에 있는 것들을 비롯해 다른 중추들도 영향을 끼친다. 

이 중추들의 작용 덕분에 우리는 음식을 삼키거나 말하거나 노래할 때 그에 적절하게 호흡 횟수를 임의로 바꿀 수 있다. 운동하면서 호흡 리듬을 의식적으로 바꿀 수도 있다. 

호흡의 강도는 몸을 쓸 때만이 아니라 감정 상태에 따라서도 바뀐다. 

☞ 참조:

☞ 연수 – 척추동물 뇌의 최하부에서 척수 윗부분으로 이어지는 부분. 뇌줄기의 일부로서, 대뇌와 중뇌, 소뇌 및 척수에서의 신경 섬유가 통하며, 일부 신경은 이곳을 중계점으로 한다. 심장 활동, 호흡 운동, 혈관의 수축 확장, 타액 분비, 기침, 재채기의 반사 등을 지배하는 중추가 있다.

기침과 재채기 

먼지나 불쾌한 냄새로 코점막이 자극되면, 호흡이 잠깐 멈추고 성문(聲門)이 닫히게 된다. 

그 뒤에 강한 (억제하기 힘든) 날숨이 시작된다. 

공기압이 높아지고, 맞붙은 성대주름 사이를 헤치고 공기가 터져 나가는 순간이 온다. 이때 성문을 뚫고 나가는 공기 흐름의 속도는 50–120m/s에 이른다. 

공기 흐름이 밖으로 향하면서 독특한 재채기 소리가 난다. 

공기며 점액과 함께, 점막을 자극한 물질도 배출된다. 

기침 때도 재채기 때와 같은 과정이 벌어지는데, 단지 공기 대부분이 입으로 나가는 것일 뿐이다. 기침은 비강이나 폐, 기관지, 기관, 후두 또 흉막 등의 점막이 자극받으면 생길 수 있다. 

따라서 재채기나 기침은 보호 성격을 띤다. 

호흡의 체액 조절 

(혈액, 림프액, 조직액 등) 체액의 주요 조절자는 이산화탄소이다. 

체액 조절은 호흡의 깊이와 빈도를 통제하니, (예를 들어, 근육을 쓸 때 산화 과정이 커져서) 혈액 속에 СО2가 과다하면 호흡이 빨라지고 부족하면 느려진다. 

이산화탄소가 과다한 혈액이 호흡 중추에 이르면, 중추가 자극을 받아 활동성이 커진다. 

그러면 호흡이 더 깊거나 더 잦아지고, 그 결과 이산화탄소가 배출되고 산소 부족이 보충된다. 

만약 혈액 속의 이산화탄소 농도가 감소하면, 호흡 중추의 작업에 제동이 걸리고 자기도 모르게 숨을 멈추게 된다. 신경 조절과 체액 조절 덕분에 혈액 속의 이산화탄소와 산소의 농도는 어떤 조건에서도 일정 수준을 유지하게 된다. 

니코틴이 호흡기에 미치는 영향 

담배의 니코틴 같은 중독 물질은 신진대사에 끼어들어 신경 조절과 체액 조절 등을 방해한다. 게다가 담배 연기에 들어있는 물질이 호흡기 점막을 자극함으로써, 점액을 더 많이 쏟아내게 된다. 따라서 흡연자들은 자주 기침하게 되는데, 그리하여 흡연의 해로운 작용에서 폐가 보호된다. 

흡연자의 폐는 신축성을 잃어 잘 확장되지 못하며 활력이 떨어지며, 혈액과 폐포 간의 가스 교환이 나빠지고 타르로 인해 폐암이 생길 수 있다. 

흡연은 목소리 생성에도 영향 미친다. 

연기와 온도 변화로 인해 성대주름이 붓게 되며 거칠고 쉰 목소리가 나온다. 

담배를 처음 피우게 된 사람들이 자칫 잘못 여기는 점이 하나 있다. 즉, 담배 연기를 깊이 빨아들이지 않으면 폐포에만 흡수되기 때문에 몸에 위험하지 않다고 생각하는 것. 실제로는 그렇지 않다. 니코틴을 비롯해 여러 물질이 이미 구강에서 흡수되기 때문이다. 

연기를 코로 내보내면 비강에서도 흡수될 수 있다. 

게다가 니코틴과 많은 담배 성분은 침에 녹아서 장에서도 흡수된다. 

6. 실내 공기 환경과 그 보호 

대기 중에는 산소가 21%, 질소가 78%, 이산화탄소가 0.03%, 기타 가스가 1%쯤 들어있다. 사람의 날숨에 포함된 산소량은 16.3%까지 떨어지고, 이산화탄소 함량이 (3~4%) 늘어난다. 

아주 답답한 실내에서도 산소 함량은 약간 감소하지만 이산화탄소 농도는 급속히 증가한다. 게다가 이산화탄소뿐 아니라 담배 연기나 과음 뒤의 구취 또 기타 해로운 물질들도 몸에 악영향을 끼친다. 따라서 답답한 실내에 있으며 두통과 무기력감이 생기고 작업 능률이 떨어지는 것이다. 

예를 들어 연탄을 피우는 곳에는 공기 중에 일산화탄소(CO) 혼합물이 있을 수 있는데, 이건 독성이 매우 강하다. 혈액의 헤모글로빈과 결합하여 쉽게 카르복시헤모글로빈을 만든다. 일산화탄소를 취한 헤모글로빈 분자는 오랫동안 폐에서 조직으로 산소를 전달할 수 없게 된다. 그러면 혈액과 조직에 산소가 부족해져 뇌와 다른 장기의 작동에 영향을 미친다. 

☞ 카르복시헤모글로빈 - 혈액에서 일산화탄소와 헤모글로빈이 결합한 것. 헤모글로빈은 산소보다 일산화탄소에 대한 친화력이 크기 때문에 혈액 속에 일산화탄소가 침입하면 헤모글로빈과 결합하고 있던 산소는 일산화 탄소로 쉽게 치환된다. 이렇게 되면 산소 전달 능력이 떨어져 일산화 탄소 중독을 일으키게 된다.

일산화탄소에 중독되면 두통과 메스꺼움이 생긴다. 구토나 경련, 의식 상실이 생기고 심한 경우 질식사도 우려된다. 

응급처치 때는 피해자를 얼른 신선한 대기로 내놓고 더 깊이 숨 쉬게 하며 암모니아수를 냄새 맡게 한 다음 뜨거운 차를 마시게 해도 좋다. 의식을 잃고 호흡이 정지된 경우엔 인공호흡을 해야 한다. 

많은 지역에서 음식 조리에 가스레인지를 사용한다. 가정용 가스 중독은 여러 면에서 일산화탄소 중독과 비슷하다. 응급처치 방식은 같다. 

실내에서 가스 냄새가 감지되면 즉각 문을 다 열고 가스 누출 원인을 찾아 차단하고 안전한 곳으로 가야 한다. 가스 혼합물이 폭발할 위험이 있기에, 실내에서 불을 붙이거나 전등을 켜면 안 된다. 

 먼지와의 싸움 

공기 중에 포함된 먼지의 유해성 

1) 폐포와 기도의 벽을 기계적으로 손상할 수 있다.

2) 폐에서 가스 교환을 방해

3) 알레르기를 일으킬 수 있어 위험하다. 

4) 미생물과 바이러스가 먼지 입자에 들러붙어 감염질환의 원인이 될 수 있다. 

5) 납이나 크롬의 입자가 먼지와 함께 신체에 들어와 화학 중독을 일으킬 수 있다. 

대기 오염의 원천으로는 차량 배기 가스, 산업적 유해 물질 배출, 농업에 사용하는 농약과 광물성 비료 등을 꼽을 수 있다. 작업 중에 먼지를 막기 위해 가스 마스크나 거즈 마스크를 착용하면 좋다. 호흡 중에 먼지 입자가 거즈에서 걸러진다. 오염 정도에 따라 마스크를 바꿔야 한다. 

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