~심장 박동의 구조~

지난 연재에서 언급했듯이 심장은 혈액을 전신에 보내기 위해 펌프처럼 일하고 있다. 한 번씩, 한 번씩 규칙적으로 박동해 혈액을 보내고 있다. 심장 박동을 실감한다는 것은 어려우나, 맥박으로는 심장 박동을 느낄 수 있다.

■ 심근의 흥분

심장을 구성하는 심근은 골격근과 마찬가지로 횡문근 구조를 가지지만, 내장의 평활근과 마찬가지로 불수의근(不隨意筋, 의지와 관계없이 자율적으로 움직이는 근육)이다. 심근 세포는 자극에 따라 흥분하고 수축한다. 심장에는 ‘자극전도계’라는 자극을 곳곳의 심근에 전달하는 시스템이 있어 우심방에 있는 ‘동방결절’이라는 부위가 일정한 주기에 따라 자동으로 흥분한다. 그 전기적 흥분은 주위의 심방근에 전달해, 심방근 전체를 흥분시키고 심방의 전도로 전해지고 방실결절에 이른다. 이어 흥분은 근섬유 다발을 통과하고 오른쪽 다리·왼쪽 다리를 통해 심실 근육에 분포하는 ‘푸르키네 섬유(Purkinje`s fiber)’에 도달한다(그림 1). 즉, 심장을 수축시키는 자극은 동방결절에서 방실결절을 거쳐 최종적으로는 심실 근육 전체에 돌아가는 셈이다.

[그림 1] 우심방에 위치한 ‘동방결절’로 불리는 부위가 일정한 빈도로 자동적으로 흥분한다. 그 전기적 흥분은 주위의 심방근에 전해지면서 심방근 전체를 흥분시키는 동시에, 심방 내에 전해져, 방실결절에 이른다. 흥분은 이어 근섬유 다발을 통과하고 오른쪽 다리, 왼쪽 다리를 경유해 심실근에 분포하는 ‘푸르키네 섬유’에 이른다.

심장의 자극전도계에 대한 연구에는 일본인 연구자의 큰 기여가 있었다. 1900년대 초반 독일 마르부르크 필리프스 대학에서 연구한 다와라 스나오 박사다. 지금도 방실결절은 ‘아쇼프-다와라 결절’이라 불리며, 자극전도계라는 단어도 다와라 박사가 처음 사용한 용어이다. 심장의 수축 메커니즘의 해명에 크게 공헌했으며, 노벨상을 받을 만한 연구였다.

또한, 심장의 자극 전도계에 대한 연구는 1900년대 초반, 독일 마르부르크 필리프스 대학의 다와라 스나오 박사가 이뤄냈다. 심장의 수축 메커니즘의 해명에 크게 공헌, 지금도 방실결절은 ‘아쇼프-다와라 결절’이라 불린다.

■ 심전도

심근의 흥분은 심방에서 시작해, 심실에 전달한다. 심근에 일어나는 흥분의 전달과 그에 따른 심장 수축과 이완을 전기적으로 파악한 것이 심전도다(그림 2). 심방이 먼저 흥분 및 수축을 하는 것이지만, 심전도에서 보면 P파로서 관찰된다. 이후 관찰되는 일련의 QRS파와 T파가 심실의 활동을 나타내고 있다.

[그림 2] 말의 심전도: 심방이 먼저 흥분·수축하지만 이를 심전도로 보면 P파로써 관찰된다. 나중에 관찰되는 일련의 QRS파와 T파가 심실의 활동을 보이고 있다.

최근에는 시중에서 판매하는 심전계를 사용하면 말 심전도를 간단하게 기록할 수 있지만, 30~40년 전에는 좀처럼 어려워서 깨끗한 심전도 기록에는 큰 어려움이 있었다.

심방이 수축하면 혈액이 심방과 심실 사이의 방실판을 통해 심실로 들어간다. 혈액이 심실에 들어가면 혈액이 역류하지 않도록 방실판을 닫는다. 좌우심실이 수축하면 대동맥과 폐동맥판이 열려 혈액이 심실에서 발송된다. 이러한 기능은 참으로 조절이 잘되고 있다. 심장 박동을 청진기로 들으면 판이 열고 닫히는 소리, 심장 소리가 잘 들린다.

■ 서러브레드의 심박 수

체중이 가볍고 작은 동물은 심박 수가 매우 많다. 체중이 3g 정도인 땃쥐과는 안정 시 심박 수가 600~800회/분 정도이나 체중이 무겁고 큰 동물인 코끼리는 30회/분 정도다. 동물의 체중과 심장 무게의 관계뿐만 아니라, 동물의 체중과 안정 시의 심박 수 사이에도 일정한 관계가 있었다. 그 관계식은 “안정 시 심박 수=241×체중-0.25”이다. 체중의 ‘마이너스 0.25승’ 등 수식의 도식화는 어렵지만, 이 식은 몸이 큰 동물일수록 안정 시 심박 수가 감소하는 것을 의미한다. 이 식에서 체중 500kg의 서러브레드가 안정 시일 때 심박 수를 계산하면 약 50회/분이다. 그러나 서러브레드 경주마는 안정 시 심박 수는 30~40회/분 정도인 경우가 많고, 평균적인 수치보다 명확하게 적은 것으로 나타났다. 서러브레드와 거의 같은 체중의 황소는 60~90회/분 정도로, 황소는 서러브레드보다는 분명히 많은 심박 수를 갖고있다.

수의사가 청진해 측정한 경주마의 심박 수는 신문에서 가끔 볼 수 있으나 심전도 기록에서 제대로 계산된 경주마의 심박 수 데이터는 많지 않다. 이전 소개한 ‘티엠오페라오’는 장시간 심전도 기록 중 안정 시 심박수를 계산할 수 있는 드문 케이스였다. 3시간에 걸친 장시간 기록 중 평균 심박수는 25회/분이었다. 심장 박동이 안정적으로 일정하다고 느껴지지만, 실은 꽤 변화했다. ‘티엠오페라오’의 경우 심박 수가 떨어질 때는 20회/분 전후의 수도 있었다.

(경마북 2008.9.7월호 게재)

감수 = 한국마사회 말산업연구소 최귀철 박사
번역 = 황수인 취재 기자

히라가 아츠시

現 일본중앙경마회(JRA)의 히다카 육성목장 목장장이자 수의사·수의학박사. 1988년 경주마종합연구소에 들어간 이후 말의 운동생리학을 연구해오고 있다.


작 성 자 : 황수인 nius103@krj.co.kr