저자서문

우리는 Dr. Kalman Rubinson, Dr. Eric Lang(신경계), Dr. James Watras(근육), Dr. Achilies Pappano(심혈관계), Dr. Michelle Cloutier, Dr. Roger Thrall(호흡계), Dr. Kim Barrett, Dr. Helen Raybould(위장관계), Dr. Bruce White(내분비 및 생식계)가 7판 멤버로 계속하게 되어 매우 기쁘다. 또한 Dr. Withrow Gil Wier(심혈관계), Dr. John Harrison(내분비 및 생식계)이 새로운 저자로 참여하게 된 것을 환영한다.

본 교과서는 이전 판에서와 마찬가지로 큰 개념들을 강조하고 부분적인 사항의 단순 짜깁기를 줄이도록 하였다.

모든 장에서 가능한 한 문장을 명료하고 정확하며 최신의 지식을 포함하도록 하였다. 각 부분에 임상적인 내용과 분자적인 정보를 포함하였는데, 이러한 정보를 통해 세포 및 분자 수준에서 임상적인 의미와 생리적인 현상에 대한 통찰을 할 수 있었다는 피드백을 독자들이 보내왔기 때문이다. 본 개정판에는 각 장에서 취급된 주제에 대해 더 많은 정보를 얻을 수 있도록 자료의 출처를 추가하였다. 이러한 자료가 독자들에게 도움이 되기를 바란다.

인체는 근육, 상피 또는 신경조직과 같은 조직과 신경, 심혈관, 호흡, 콩팥, 위장관, 내분비 및 생식계와 같은 계통(system)을 구성하는 수십억 개의 세포를 갖는다. 사람이 생명을 갖게 되고 매일 매일의 활동을 영위하기 위해서는 이러한 조직과 장기계통이 적절하게 기능을 해야 하며, 이를 위해서 여러 일반적인 조건이 성취되어야 한다. 가장 중요한 점은 인체 내의 세포들이 살아야 한다. 이들이 생명을 유지하기 위해서 적절한 세포의 에너지공급, 적절한 세포내

환경(intracellular millieu)의 유지 및 유해한 외적 환경에 대한 방어체계가 필요하다. 일단 세포의 생존이 보장되면 그 세포는 지정된 특정 기능을 수행하게 된다. 최종적으로 세포, 조직 및 장기의 기능은 서로 조화되며 또한 조절되어 야 한다. 이런 모든 기능은 생리학 과목의 가장 중요한 내

용이고, 이 책 전반에 걸쳐서 기술되어있다. 이러한 일반 개념에 대해 간략하게 소개를 하겠다.

세포는 지속적인 에너지공급이 필요하다. 이러한 에너지는 아데노신 삼인산(adenosine triphosphate, ATP)의 가수분해로부터 얻어진다. ATP가 보충되지 않으면 세포의 ATP는 대부분의 세포에서 1분 내에 고갈된다. 그러므로 ATP는 지속적으로 생산되어야 한다. 이를 위해 세포에 연

료가 지속적으로 공급되어야 한다. 그러나 포도당, 지방산 및 케토산과 같은 세포의 연료는 혈관에 단지 몇 분간의 세포대사를 지원하는 정도이다. 이러한 세포연료의 혈액농도의 유지는 탄수화물, 단백질 및 지방과 같은 전구물질의 섭취를 통하여 이루어진다. 또한 이러한 연료는 저장되어 전구물질이 섭취되지 않을 경우 이용된다. 이러한 연료의 저장형태는 지방조직에 저장된 중성지방(triglyceride), 간과 골격근에 저장된 글리코겐과 단백질이다. 혈액에 적절한 세

포연료를 유지하는 것은 다음과 같은 조직, 장기 및 장기체계가 관여하는 복잡한 과정이다.

• 간 : 음식에서 섭취된 전구물질을 연료의 저장형태로(예, 포도당을 글리코겐으로) 전환하며, 공복 시에 저장형태를 세포연료로 전환한다(예, 글리코겐을 포도당으로, 아미노산을 포도당으로).

• 골 격근: 간과 마찬가지로 연료를 저장하고 공복 시에 글리코겐과 단백질을 연료(포도당)로, 또는 중간단계의 연료(단백질을 아미노산으로)로 전환한다.

• 위장관: 음식물을 소화하고 연료 전구물질을 흡수한다.

• 지 방조직: 식사 시 연료를 저장하고(예, 지방산을 중성지방으로) 공복 시에 연료를 공급한다.

• 심 혈관계: 연료를 저장소로, 그리고 저장소로부터 세포로 운반한다.

• 내 분비계: 연료의 저장과 유리를 조절함으로써 세포연료의 혈액농도를 유지한다(예, 인슐린 및 글루카곤).

• 신 경계: 혈액에서 산소와 영양소 농도를 모니터하고 경우에 따라서 심혈관, 호흡 및 내분비계를 조절하고, 음식과 물의 섭취행동을 일으킨다.

에너지대사에 덧붙여서 인체의 세포는 생존을 위해 비교적 일정한 세포내 환경이 유지되어야 한다. 이에는 ATP를 합성하기 위해 필요한 연료의 취득, 세포 노폐물의 배출, 적절한 세포내 이온환경의 유지, 안정막전위의 확립 및 일정한 세포용적의 유지가 포함된다. 이런 모든 기능은 특화된 세포막운반체단백질에 의해 수행된다.

세포를 담그고 있는 세포외액(ECF)의 조성 또한 일정하게 유지되어야 한다. 또한 ECF의 용적과 온도가 조절되어야 한다. 폐, 위장관 및 콩팥의 상피세포는 ECF의 용적과 조성의 유지에 관여하고, 피부는 온도 조절에 주된 기능을 갖는다. 매일 매일 물과 음식이 섭취되고 필수 성분들이 위

장관 상피세포를 통하여 흡수된다. 이러한 용질과 물의 일간 섭취는 체내로부터 배출되는 양과 일치되어 항정상태균형(steady-state balance)이 유지된다. 콩팥은 물과 ECF의 여러 구성성분(예, Na+, K+, HCO3 −, pH, Ca++, 유기용질)에 대한 항정상태균형의 유지에 아주 중요하다. 폐는 산소를 적절히 공급하여 ATP의 생산에 필요한 세포연료를 “태우도록(burn)” 하고 이 과정의 주된 노폐물인 이산화탄소를 배출한다. 이산화탄소는 ECF의 pH를 변화시키므로 폐는 콩팥과 더불어 ECF pH를 유지하는 작용을 한다.

사람은 여러 다른 환경에서 살고 때로는 이러한 환경 사이를 이동하기 때문에 인체는 주변 온도와 음식물 및 물의 수급의 변화에 의해 부여되는 여러 도전들에 대해 빨리 적응할 수 있어야 한다. 그러한 적응을 위해서는 여러 조직과 장기에 있는 세포의 기능이 조절되고 서로 조화되어야 한다. 신경계와 내분비계는 세포, 조직 및 장기의 기능을 통합조절한다. 기능의 조절은 혈액의 세포연료 농도 조절과 같이 수 초에서 수 분만에 빨리 일어나거나, 추운 곳에서 더운 곳으로 이동하거나 고염식에서 저염식으로 변화되는 경우에 적응하는 것과 같이 수일에서 수 주간의 긴 시간이 걸리기도 한다.

인체의 기능은 여러 수준에서 복잡한 과정을 나타내는 것이다. 이 책에서는 이러한 과정에 대한 최근의 지식이 설명되어있다. 비록 인체의 정상기능에 대해 초점이 맞추어져 있지만 질병과 비정상적인 작동에 대한 설명이 또한 필요하기에 곳곳에 생리적인 과정과 극도의 경우에서의 원리를 실례나 그림으로 설명하였다.

좀 더 확인이 필요한 현상에 대해서는 각 분야를 맡은 저자들이 가장 믿을만하다고 생각되는 기전을 제시하였다. 내용을 간략하고, 명확하며 단순하게 하기 위해 이러한 절충을 하였음을 밝힌다.

Bruce M. Koeppen, MD, PhD

Bruce A. Stanton, PhD

차례

서문 iii

Section 1: 세포 생리학 1

1 세포 및 세포막 기능의 원리 2

2 항상성: 체액구획의 용적 및 조성 17

3 신호전달, 세포막 수용체, 이차전령, 그리고 유전자

발현 조절 35

Section 2: 신경계 51

4 신경계: 신경세포와 신경계에 대한 서론 52

5 활동전위의 발생과 전도 65

6 시냅스전달 84

7 체감각계 108

8 특이감각 127

9 운동계의 구성 161

10 신경계의 통합 기능 208

11 자율신경계와 그 조절 226

Section 3: 근육 241

12 골격근 생리 242

13 심근 268

14 평활근 280

Section 4: 심혈관계 300

15 순환계의 개요 301

16 심장기능의 요소 304

17 혈관계의 특성 345

18 심장 및 맥관계의 조절 386

19 심혈관계의 통합 조절 410

Section 5: 호흡기계 433

20 호흡기계의 서론 434

21 폐와 가슴벽의 정적 역학 447

22 폐와 가슴벽의 동적 역학 456

23 환기, 관류 및 환기/관류 관계 466

24 산소와 이산화탄소 이동 480

25 호흡의 조절 489

26 폐의 비호흡적 기능: 숙주 방어 및 대사 498

Section 6: 위장관 생리학 510

27 위장관의 기능적 해부학 및 일반적인 조절 기전 511

28 식사에 대한 뇌, 구강, 식도의 통합반응 520

29 식사에 대한 위의 통합반응 529

30 식사에 대한 소장의 통합반응 541

31 식사에 대한 대장의 통합반응 559

32 간의 운반과 대사 기능 568

Section 7: 콩팥계 580

33 콩팥기능의 요소 581

34 콩팥단위 부위별 용질과 물의 이동: 세관의 기능 603

35 체액 삼투질농도와 체액량의 조절 623

36 칼륨, 칼슘 및 인산염의 항상성 647

37 산-염기 균형 조절에서 콩팥의 역할 670

Section 8: 내분비계와 생식계 685

38 내분비계 소개 686

39 호르몬에 의한 에너지 대사 조절 698

40 칼슘과 인 대사의 호르몬 조절 722

41 시상하부와 뇌하수체 733

42 갑상샘 753

43 부신(콩팥위샘) 766

44 남성과 여성 생식계 787

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