기초 해부/생리_ 항상성 (Homeostasis)

요약

• 항상성: 생명체가 외부 자극에도 평형을 유지하려는 생리적 성질
• 프랑스 생리학자 Claude Bernard에 의해 정의됨
• 되먹임(feedback) 기전만 기억해라
  • 양성 되먹임(pos. feedback) = '불 난 데 기름 붓는 꼴', 자극 증폭 / 대표적 예: 만출 시 Oxitocin 분비
  • 음성 되먹임(neg. feedback) = '불 난 데 물 붓는 꼴', 평형 조절 / 대표적 예: 열 발산에 발한으로 체온 조절
• 항상성 실패: hyper/hypothermia, diabetes mellitus, dehydration, edema, 
• 항상성은 단기적 개념 / 적응은 장기적 개념

 

항상성 恒常性 HOMEOSTASIS

 

개요

항상성(Homeostasis)는 생명체가 외부 환경의 변화 속에서도 내부 환경을 일정하게 유지하려는 생리적 성질이다. 이 개념은 생명 유지의 핵심적 원리로, 자율 신경계와 내부분비계를 중심으로 한 다양한 조절 기전이 복합적으로 작용한다.

 
 
 

항상성의 유래

항상성이라는 개념은 프랑스의 생리학자 Claude Bernard (1813-1878)에 의해 기초가 마련되었다. 그는 생명체의 생존을 위해서는 "내부 환경(milieu intérieur)의 안정성이 유지되어야" 한다고 주장했다. 이후 미국의 생리학자 Walter Bradford Cannon(1871~1945)이 이를 발전시켜 ‘Homeostasis’라는 용어를 제시했다. Cannon은 1932년 저서 The Wisdom of the Body에서 신경계와 내분비계가 협력하여 체온, 혈당, 혈압, 삼투압 등을 일정하게 유지하는 과정을 설명했다.
 

항상성 단어의 어원

‘Homeostasis’는 그리스어에서 유래했다.

• IPA: /ˌhoʊ.mi.oʊˈsteɪ.sɪs/ (미국식), /ˌhəʊ.mi.əˈsteɪ.sɪs/ (영국식)
• 구성: homeo- (ὁμοῖος /hoˈmi.os/) + stasis (στάσις /ˈsta.sis/)

어근별로 설명하면:

• Homoios (ὁμοῖος /hoˈmi.os/)
  • 의미: “같은, 유사한”
  • 여기서 영어의 접두어 homeo- 또는 homo-로 파생되었다. (homogeneous, homeopathy 등에서 같은 뿌리를 가진다.)

• Stasis (στάσις /ˈsta.sis/)
  • 의미: “정지, 균형, 상태 유지”
  • 영어권에서는 보통 /ˈsteɪ.sɪs/ 또는 /ˈstæ.sɪs/로 발음된다.

 
 
 

항상성 기전의 특성

항상성은 단순한 정적 상태가 아니라, 지속전으로 변화하는 자극에 대응하여 새로운 평형점을 찾아가는 역동적 평형(dynamic quillibrium)이다. 주요 특성은 다음과 같다.
 

항상성 기전의 주요 특성

자기조절(Self-regulation)
체내/외의 자극에 반응하여 스스로 조절하는 능력이다. 예를 들어 체온이 상승하면 땀샘을 자극하여 발한을 유도하고, 혈관을 확장시켜 열을 방출한다.

 

되먹임 기전(Feedback)
대부분의 항상성은 음성 되먹임(negative feedback) 기전을 통해 이루어 진다. 이는 변화된 상태를 감지해 본래의 기준점으로 되돌리는 작용이다 (체온 조절, 혈당 조절 등). 반대로, 양성 되먹임(positive feedback) 기전은 특정 반응을 강화해 일시적 변화를 유도한다. 분만 시 옥시토신 분비 작용이 대표적인 예이다.
 
음성 되먹임 기전은 음수(-)에 양수(+)를 더하는 작용, 양성 되먹임 기전은 양수(+)에 양수(+)를 더하는 개념이라고 생각하자.

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기준점의 존재
생체는 각 생리적 변수마다 일정한 기준점을 가지고 있으며, 그 값을 이탈하면 자동적으로 교정하는 작용을 한다.

 

통합적 조절(Integrated regulation)
항상성은 단일 기관의 작용이 아니라 자율 신경계, 내분비계, 면역계 등의 상호작용을 통해 이루어진다. 시상하부(hypothalamus)는 이러한 조절의 중추로 작동하며, 체온·수분·식욕·호르몬 분비 등을 통합 관리한다.
 
 

항상성의 생리학적 예시

항상성의 개념은 추상적이나, 인체는 수많은 구체적 예시를 통해 이를 반증한다. 대표적으로는 체온, 혈당, 혈압의 조절이 있다.

• 체온 조절 중추는 뇌의 시상하부로, 체온 상승 시에는 발한과 혈관 확장을 통해 열을 체외로 방출하고, 체온 저하 시에는 혈관 수축과 근육 떨림을 유도하여 발열, 열 생산을 증가시킨다.
• 혈당은 췌장에서 분비되는 인슐린과 글루카곤이 상반된 작용을 사여 일정 수준을 유지한다.
  • 이렇게 설명하면 좀 부족해서 추후에 다시 정리하겠음.
• 혈압은 대동맥궁과 경동맥동의 압수용체가 감지한 신호를 뇌간으로 전달하여 심박수와 말초 저항을 조절한다. 
  • 이것도 추후에 다시..

이러한 일련의 조절 기전은 모두 음성 되먹임에 기반한다.
 

 

항상성 실패(Homeostatic failure)의 개념

항상성은 일정 범위 내에서 외부 변화에 대응하지만, 조절 능력이 한계를 초과하면 생리적 균형이 붕괴한다. 이러한 상태를 항상성 실패라고 정의하며, 이는 다양한 병태로 나타난다.
 
예를 들어 체온 조절의 실패는 고체온증(hyperthermia) 또는 저체온증(hypothermia)으로, 혈당 조절의 실패는 당뇨병(diabetes mellitus)로 이어진다. 또한 수분 조절의 실패는 탈수(dehydration)나 부종(edema)를 초래한다. 
 
이처럼 질병의 상당수는 항상성 유지 능력의 손상, 즉 조절 기전의 붕괴에서 비롯된다.
 
 

항상성과 적응의 구분

항상성은 단기적 조절, 적응은 장기적 변형이라는 점에서 구별된다. 항상성은 외부 자극에 즉각 반응하여 내부 상태를 원래의 기준점으로 되돌리는 과정이며, 적응은 반복된 환경 자극에 따라 그 기준점 자체를 새롭게 조정하는 현상이다.
 
예를 들어, 일시적인 더위에 땀을 흘리는 것은 항상성 반응이지만, 더운 지역에서 장기간 거주하며 땀샘의 밀도가 증가하는 것은 적응이다.
 
즉, 항상성은 “즉각적 방어 기전”, 적응은 “지속적 재조정 기전”으로 구분된다.