피가 심장에서 온몸을 돈다 밝혀낸 의사 - 고대 사람들은 간에서만 피가 만들어져 몸에서 에너지 소모만 된다고 믿었다
<윌리엄 하비: 혈액 순환의 혁명적 발견자>
17세기 영국의 의사 윌리엄 하비(William Harvey)는 혈액 순환을 최초로 밝혀낸 인물로 유명합니다. 1628년 출판된 그의 저서 『동물의 심장과 혈액의 운동에 관하여』(De Motu Cordis)는 인체 생리학에 대한 우리의 이해에 혁명적인 변화를 가져왔습니다.
윌리엄 하비의 발견: 혈액 순환의 혁명
1628년, 영국의 의사 윌리엄 하비는 생물학과 의학 분야에 획기적인 발견을 남겼습니다. 그는 혈액이 닫힌 순환계 안에서 온몸을 돈다는 사실을 저서 '동물의 심장과 혈액 운동에 대한 해부학적 연구(De Motu Cordis)'를 통해 증명했습니다. 오늘날에는 너무나 당연한 이 개념은 당시로서는 매우 혁명적인 주장이었습니다.
하비의 획기적인 연구 이전에는 고대 그리스 의사 갈레노스(Galenus)의 이론이 혈액 순환에 대한 유일한 설명이었습니다. 갈레노스는 혈액이 간에서 지속적으로 생성되어 신체 기관에서 소모된다고 믿었죠. 그의 이론은 수 세기 동안 지배적이었지만, 결국 의학적, 경험적 증거가 부족한 결함이 많은 이론이었습니다.
수 세기 동안 사람들은 고대 로마 의사 갈레노스(Aelius Galenus)가 제시한 이론을 굳게 믿고 있었습니다. 갈레노스의 이론에 따르면 혈액은 간에서 생성되어 신체에서 소모되며, 심장의 보이지 않는 구멍을 통해 흐른다는 것이었습니다. 갈레노스의 이론은 하비가 정맥 판막의 방향을 연구하기 시작할 때까지 무려 1,500년 동안 거의 반박되지 않았습니다.
하비의 증명과 갈레노스 이론의 반박
윌리엄 하비(1578~1657)는 연구를 통해 정맥 판막이 한 방향으로만 열린다는 것을 관찰했습니다. 이는 혈액이 심장 쪽으로만 흐른다는 사실을 시사했습니다. 이 가설을 검증하기 위해 그는 팔의 동맥과 정맥을 번갈아 가며 묶는 실험을 했습니다. 동맥을 묶었을 때는 혈액이 심장에 가까운 쪽에 모여 혈관이 부풀어 올랐고, 정맥을 묶었을 때는 심장에서 먼 쪽에 혈액이 고이는 현상을 발견했습니다.
하비는 정량적인 계산을 통해 갈레노스의 이론을 정면으로 반박했습니다. 갈레노스의 이론대로 신체가 혈액을 소비한다면, 인간은 생명을 유지하기 위해 한 시간에 무려 250kg의 혈액을 생산해야 한다는 비현실적인 결론에 도달했습니다. 이로써 하비는 혈액이 심장에서 동맥을 거쳐 정맥으로, 그리고 다시 심장으로 돌아오는 연속적인 순환을 한다는 것을 증명해냈습니다.
모세혈관의 발견과 현대 심장학의 토대
심장은 혈액을 펌프질하는 기관으로, 위쪽에는 좌심방과 우심방, 아래쪽에는 좌심실과 우심실의 네 개의 방으로 나뉩니다. 심방은 혈액을 받아들이는 역할을 하고, 심실은 펌프 역할을 합니다. 정맥은 혈액을 심장으로 운반하고, 동맥은 심장에서 혈액을 내보내는 역할을 합니다. 이 역동적인 시스템은 현대 심혈관 과학의 토대를 형성하며, 그 기원의 상당 부분이 윌리엄 하비의 놀라운 연구에 기인합니다.
하비는 혈액이 동맥에서 정맥으로 어떻게 이동하는지 정확히 볼 수는 없었지만, 두 혈관이 너무 작아 눈에 보이지 않는 구조로 연결되어 있을 것이라고 가정했습니다. 하비의 이러한 가설은 1661년 이탈리아의 생물학자 마르첼로 말피기(Marcello Malpighi)에 의해 확증되었습니다. 말피기는 현미경을 사용하여 동맥과 정맥을 연결하는 작은 혈관(이후 모세혈관으로 명명)들이 그물처럼 얽혀 있는 것을 발견했습니다. 이 발견은 하비의 순환 이론을 완성했으며, 폐의 기체 교환에 대한 이해를 증진시켰습니다. 다만, 혈액 순환에서 산소의 역할이 완전히 밝혀진 것은 18세기에 이르러서였습니다.
이러한 역사적 사실들은 잘 기록되어 있으며, 의학계에서 널리 인정받고 있습니다. 생리학에 대한 하비의 공헌은 혁명적이었고, 이는 증거 기반 의학으로 나아가는 중요한 전환점이 되었습니다.
<하비의 꼼꼼한 관찰과 실험>
하비의 꼼꼼한 관찰과 실험은 오랫동안 이어져 온 갈레노스의 이론에 정면으로 도전했습니다. 그는 심장과 혈관의 구조 및 기능을 연구함으로써 혈액이 온몸을 순환하는 연속적인 순환로를 따라 흐른다는 것을 증명했습니다. 그의 주요 관찰과 실험은 다음과 같습니다.
혈류량 계산: 하비는 계산을 통해 갈레노스의 이론대로라면 간이 신체의 필요량을 충족할 만큼 충분한 혈액을 생산할 수 없다는 것을 밝혀냈습니다.
동맥 박동: 그는 동맥의 주기적인 박동을 연구하여, 이것이 심장이 혈액을 혈관으로 펌프질하기 때문에 발생한다는 결론을 내렸습니다.
정맥 판막: 하비는 정맥에 혈액의 역류를 막는 판막이 존재한다는 것을 발견했습니다. 이 관찰은 혈액이 한 방향으로만 흐른다는 것을 강력하게 시사했죠.
<순환계 퍼즐이 완성된 경위>
심장과 혈관의 해부학
하비가 심장의 방들과 동맥, 정맥을 구분하여 설명한 내용은 현대 해부학적 지식과 매우 일치합니다. 그의 연구는 인체 순환계에 대한 심도 있는 탐구와 이해의 토대를 마련했습니다.
순환계 퍼즐의 완성: 말피기의 발견
그러나 윌리엄 하비의 혈액 순환에 대한 획기적인 연구는 의학적 이해에 혁명을 가져왔지만, 퍼즐의 마지막 조각 하나가 남아 있었습니다. 하비는 혈액이 동맥에서 정맥으로 흐른다고 정확하게 가설을 세웠지만, 그 전환이 어떻게 일어나는지는 여전히 미스터리였죠.
이 퍼즐의 마지막 조각은 1661년 이탈리아의 의사이자 생물학자인 마르첼로 말피기(Marcello Malpighi)에 의해 발견되었습니다. 말피기는 새로 발명된 현미경을 사용하여 개구리의 폐에서 동맥과 정맥을 연결하는 머리카락처럼 가는 혈관들을 관찰했습니다. 현재 모세혈관이라고 알려진 이 혈관들은 혈액 순환의 전체 그림을 완성했습니다.
<심장과 혈액 순환의 원리>
심장의 놀라운 생명력
OECD 보건 통계 2022에 따르면 2021년 기준 한국의 기대 수명은 83.5세입니다. 분당 평균 70회의 심박수를 기준으로 계산하면, 인간의 심장은 평생 약 30억 번 수축하고 이완합니다. 이는 심장이 우리 몸에서 가장 열심히 일하고 없어서는 안 될 중요한 기관이라는 것을 잘 보여줍니다.
혈액 순환의 두 가지 경로: 폐순환과 체순환
혈액은 폐순환과 체순환이라는 두 가지 주요 경로를 통해 우리 몸을 순환합니다.
체순환
체순환은 산소가 풍부한 혈액이 온몸을 돌며 산소와 영양분을 전달하는 과정입니다. 이 순환은 심장의 좌심실에서 시작됩니다. 좌심실이 수축하면 산소가 풍부한 혈액이 대동맥으로 펌프질됩니다. 대동맥은 점차 작아지는 동맥, 세동맥, 그리고 모세혈관을 통해 온몸으로 혈액을 보냅니다. 모세혈관 수준에서 산소와 영양소는 조직으로 전달되고, 이산화탄소와 같은 노폐물은 다시 혈액으로 수거됩니다. 산소가 제거된 혈액은 소정맥과 정맥을 거쳐 최종적으로 대정맥을 통해 심장의 우심방으로 돌아옵니다.
폐순환
폐순환은 혈액이 폐로 이동하여 산소를 공급받고 이산화탄소를 방출하는 과정입니다. 이 경로에서 산소가 제거된 혈액은 우심실에서 폐동맥을 통해 폐의 모세혈관으로 보내져 가스 교환이 일어납니다. 산소가 풍부해진 혈액은 폐정맥을 통해 심장의 좌심방으로 다시 돌아옵니다.
요약하자면, 혈액은 다음과 같은 순서로 순환합니다.
좌심실 → 대동맥 → 동맥 → 세동맥 → 모세혈관 (산소 및 영양소 공급) → 소정맥 → 정맥 → 대정맥 → 우심방
혈압과 심장 박동의 원리
심장 박동
심장 박동은 혈액 순환의 원동력입니다. 안정 시 심장은 일반적으로 분당 70~80회 박동하며, 각 수축을 '박동'이라고 합니다. 분당 박동수를 심박수라고 하며, 이는 일반적으로 맥박수(목이나 손목 등 동맥에서 느껴지는 진동)와 일치합니다.
심장의 규칙적인 리듬은 대정맥과 우심방이 연결되는 곳에 위치한 특수 근육 세포 집단인 동방결절(SA 결절)에 의해 조절됩니다. 동방결절은 전기 자극을 생성해 심방을 수축시키고, 이 신호는 방실결절(AV 결절)로 전달된 후 심실이 조화롭게 수축하도록 합니다. 심전도(ECG)는 이러한 전기 신호가 신체를 통과하는 과정을 측정합니다.
혈압
혈압은 순환계 건강의 중요한 지표입니다. 좌심실이 수축하여 혈액을 내보낼 때 동맥의 압력을 수축기압(최고 압력)이라고 합니다. 반대로 심실이 이완할 때의 압력은 확장기압(최저 압력)이라고 합니다. 혈압은 심장에서 멀어질수록, 특히 세동맥과 모세혈관을 지날수록 자연스럽게 낮아집니다.
그러나 정맥에서는 압력 강하가 최소화됩니다. 정맥 혈류는 역류를 방지하는 정맥 판막과 주변 근육의 수축에 의해 유지되며, 이는 혈액을 심장으로 되돌려 보내는 데 도움을 줍니다.
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