폐 의학자 스티븐 박사의 위대한 폐와 호흡 이야기

“미래 열쇠 쥐고 있는 ‘폐와 호흡’…그 엄청난 힘 아시나요?

김혜연 기자 | 기사입력 2024/04/26 [14:51]

폐 의학자 스티븐 박사의 위대한 폐와 호흡 이야기

“미래 열쇠 쥐고 있는 ‘폐와 호흡’…그 엄청난 힘 아시나요?

김혜연 기자 | 입력 : 2024/04/26 [14:51]

폐는 하루 2만3000번, 평생 6억 번 이상 호흡하는 동안 산소를 흡입하고 이산화탄소를 배출하면서 우리 몸과 외부 세계를 연결하는 핵심 역할을 한다. 그러나 우리는 생명의 위협이 닥칠 때까지 폐의 소중함을 잊고 산다. 게다가 지금은 전 세계적 대형 산불 같은 환경 오염부터 국제 경제를 마비시키며 수십만 명을 사망하게 만든 코로나바이러스19, 그리고 급등하는 전자 담배 흡연율까지 폐를 망가뜨리는 호흡기 질환이 그 어느 때보다 폭발적으로 증가하고 있다.

 

이 결정적인 시기에 미국의 폐 의학자이자 호흡기내과 의학 박사인 마이클 J. 스티븐이 폐에 대해 샅샅이 해부한 책이 한국어로도 출간됐다. 스티븐 박사는 <폐와 호흡>(사람의집)이란 제목의 책에서 많은 임상 경험과 연구를 바탕으로 폐 기능과 호흡기 질환에 관한 모든 것을 알려준다. “폐와 호흡은 가장 위대한 의학 드라마”라며 극도의 스트레스를 견디면서 엄청난 작업량을 소화하는 폐 이야기를 전한다. 과학의 큰 발전에도 불구하고 우리의 폐는 더욱 위협받고 있다.고 “건강한 호흡 관리만으로도 스트레스, 만성 통증, 우울증, 심지어 암까지 호전시킬 수 있다”는 스티븐 박사의 폐와 호흡 건강론을 소개한다.

 


 

폐는 하루 2만3000번, 평생 6억 번 호흡···산소 흡입하고 이산화탄소 배출

몸과 외부 세계 연결하는 핵심···현생명 위협 닥칠 때까지 폐의 소중함 몰라

 

호흡이란 인체 내에서 일어나는 가스 교환, 생명유지 필요한 요소 소비과정

미세먼지는 즉각 호흡기 증상 없어도 몇년, 몇십년 후 몸 전체 암 퍼질 수도

“건강한 호흡 관리만으로도 만성 통증, 우울증, 암까지 호전시킬 수 있다”

 

▲ 폐는 하루 2만3000번, 평생 6억 번 이상 호흡하는 동안 산소를 흡입하고 이산화탄소를 배출하면서 우리 몸과 외부 세계를 연결하는 핵심 역할을 한다.  

 

“장기로써 폐는 온종일, 그리고 매일 믿기 힘들 만큼 많은 일을 해낸다. 일반 성인은 1분당 평균 14번의 호흡을 하고, 매 호흡당 평균 500밀리리터의 공기를 마시며, 매시간 420리터의 공기를 들이쉬고 내쉰다. 하루에 대략 총 1만 80리터라는 어마어마한 양의 기체를 이 행성의 모든 사람이 함께 사용하고 있는 셈이다. 그런데도 폐 질환이 있지 않은 한 이러한 과정은 의식적인 노력 없이 일어나며, 그 결과물인 산소를 손쉽게 우리의 생명으로 통합한다.”

 

미국 호흡기내과 분야의 뛰어난 의학박사이자 폐 의학자인 마이클 J. 스티븐은 저서 <폐와 호흡> ‘머리말’에서 이렇게 말한다. 

 

스티븐 박사는 수많은 임상 시험을 지휘하며 코로나바이러스19 환자를 돌보는 데 앞장서고 있을 뿐 아니라 지난 20년간 말기 폐 질환에 관해 계속 연구하고 있다. 또 매사추세츠주 교도소 병원과 남아프리카 공화국 케이프타운의 소아 HIV 클리닉을 포함하여 다양한 지역에서 환자와 함께 일했다. 스티븐 박사는 폐 기능과 호흡기 질환의 모든 것을 소개하는 <폐와 호흡>에서 우리 미래의 열쇠를 쥐고 있는 폐와 호흡이 지닌 엄청난 힘을 자세하게 알려준다.

 

“폐는 곧 생명이다!”

 

“횡격막 (가로막)은 뇌에서 신호를 받으면 순식간에 아래로 수축하며 폐를 팽창시킨다. 이 과정을 통해 체내로 들어온 생명의 숨 안에는 수백만 개의 산소 분자가 들어 있다. 폐는 산소를 균일하게 적혈구로 전달하고 적혈구는 심장의 도움으로 생명의 분자를 뇌와 근육, 콩팥을 비롯한 장기의 세포로 배달한다. 조직이 산소를 소모하며 발생한 이산화탄소는 이어지는 순환 경로를 따라 정맥 혈액과 함께 다시 폐로 돌아간 뒤 횡격막이 이완될 때 대기로 배출된다. 순환이라는 용어에 걸맞은 재사용과 재활용의 이 아름다운 주기에서 폐는 신체와 바깥세상을 연결하는 핵심 역할을 맡고 있다.”

 

스티븐 박사는 “우리 세계에 산소와 생명, 폐가 상대적으로 짧은 시기에 연속해서 등장한 것은 우연이 아니다”면서 “산소와 산소를 포집하는 수단은 우리가 생각하고, 움직이고, 먹고, 말하고, 사랑하는 모든 활동을 가능하게 했다. 생명과 호흡은 동의어나 다름없다. 같은 의미에서 우리는 엄마의 자궁 밖에서 처음으로 숨을 쉬면서 세상에 발을 내딛고, 마지막 숨을 내쉬며 세상과 작별한다”고 설명한다. 

 

당연하지만 호흡을 하는 생명체는 인간만이 아니다. 호흡은 지구 전역에서 생명력을 제어하는 기제로 사용되며, 물고기와 동물을 비롯한 모든 식물을 포함해 미세 혐기성 미생물의 수준을 넘어선 유기체는 모두 호흡을 한다. 광합성의 능력 덕분에 산소 발생원으로 알려진 식물들마저도 광합성을 하는 동시에 계속해서 호흡하며 자신의 에너지 수요를 위해 산소를 소모한다. 결국 우리는 모두 공기라는 공동 자원을 다 함께 활용하는 셈이다.

 

“우리 호흡계 구조에는 탁월한 면이 있다. 호흡계는 기관이라고 하며 코나 입을 통해 들어온 공기를 받아들이는 하나의 넓은 관에서 시작한다. 기관은 오른쪽과 왼쪽 폐 기관지로 뻗어 나가고 갈수록 좁은 관을 향해 계속해서 갈라지다가 마침내 우리 폐 깊은 곳에서 포도송이를 닮은 실질적인 기체 교환 장소, 폐포 (허파 꽈리)로 통한다. 전체적으로 볼 때 이 구조는 몸통이 점진적으로 작은 가지를 지나 기체 교환 장소인 나뭇잎으로 연결되는 나무와 비슷하다. 이러한 배치 형태는 자연에서 상당히 자주 관찰할 수 있다. 한 줄기로 뭉쳐 있다가 지면에 가까워지면서 다시 갈라지는 번개나 하나의 큰 물길로 통합되는 하천의 지류, 몸통에서 팔과 다리로, 손가락과 발가락으로 갈라지는 인간의 신체도 그렇다. 폐는 우리 모두를 둘러싼 생명력을 최대로 흡수하기 위해 자신의 구조에 보편적 형태를 적용한다.”

 

의학계는 왜 폐를 무시할까?

 

하나의 큰 가지에서 수많은 작은 가지로 갈라진 형태의 폐는 다른 기관과 달리 물리학적 법칙에 따라 작동되며 흐름을 극대화하기 위해 할당된 공간을 완벽하게 사용한다. 이러한 불가사의하고 신비한 기관인 폐를 알리기 위해 스티븐 박사는 산소와 탄생, 호흡 장치로 이야기를 시작한다. 산소가 공급되기 시작한 해양에서 육지에 이르기까지 생명체들이 어떻게 산소를 활용해 왔는지 설명하며 현재 우리가 어떻게 존재할 수 있는지를 밝힌다. 

 

“폐는 그 통제의 특징 덕분에 현재 건강과 사회 전체에 발전을 일으킬 중요한 구심점으로 언급되고 있다. 우리는 지난 수백 년간 전례 없는 발전을 불러온 기술과 의학을 보유한 보기 드문 변화의 시대에 살고 있다. 인간의 평균 수명은 최근 2배로 증가했고, 지구상에 인간의 수는 3배로 늘었다. 그와 동시에 우리는 현재와 전혀 다른 위기에 직면했을 때 인류를 살아남게 해주었던 불안과 불신의 감정을 자연스레 고수하고 있다. 인간, 그리고 행성의 측면에서 앞서 나아가기 위해서 우리는 서로를 좀 더 신뢰하고 함께 협력해야만 한다. 폐는 이러한 전환을 이룰 수 있게 도와줄 장기다.”

 

미국 잡지 <뉴요커>는 “우리는 폐의 소중함을 계속 무시해 왔다”면서 “폐는 우리를 치유하거나 혹은 해를 끼치는 ‘환경’과 가장 밀접한 연결고리다. 그렇기에 우리는 폐와 호흡 없이는 이 환경에서 절대 빠져나갈 수 없다”고 강조한다.

 

스티븐 박사 역시 “강력한 장기임에도 폐는 심각하게 간과됐고, 현재는 점점 그 지위를 위협받고 있다”면서 “이제 폐는 보통 호흡 곤란을 겪는 사람이 아니면 신경 쓰지 않는 장기”라고 지적한다.

 

실제로 의학계에서도 폐가 무시당하는 장기임을 보여주는 통계가 두드러진다. 폐암은 매년 (폐암 다음으로 암 사망의 주된 요인인) 유방암과 췌장암, 대장암을 합친 수보다 더 많은 수를 사망에 이르게 하는 원인이지만, 미국 국립 보건원을 비롯한 다른 정부 기관에서 받는 재정 지원은 유방암의 절반에 그칠 뿐이라고, 

 

그 사이 여러 폐 질환이 불러온 결과는 대단히 파괴적이었다. 사람들 대부분은 처음 들어봤을 특발 폐 섬유증은 매년 자궁 경부암 환자에 맞먹는 3만 명이 고통받는 무서운 폐 질환이다. 그러나 특발 폐 섬유증 연구를 위한 지원은 형편없는 수준이며, 지금까지 해당 질병에 걸린 사람들의 생명을 명확하게 연장해주는 약 또한 전혀 밝혀진 바가 없다. 환자들 대부분이 진단을 받은 뒤 약 4년 안에 사망한다는 통계와 함께 50%의 생존율은 끔찍한 수준이다. 이는 다른 암보다도 심각한 수치다. 물론 여기서 저평가되어 자금 부족을 겪는 폐암은 예외다.

 

“무시당하고 있는 질병 중에는 만성 폐쇄 폐 질환과 흡입 손상, 천식이 있다. 여러 폐 질환에는 오명이 붙곤 하는데, 그 오명은 뿌리 깊은 편견을 바탕으로 지속되고 있다. 그중에서 만성 폐쇄 폐 질환이나 폐암이 대부분 흡연과 관련되었다는 생각은 가장 뻔한 편견이다. 우리는 담배뿐만이 아니라 흡연자들까지도 악마로 대하곤 한다. 천식을 빈민 지역이나 깨끗하지 못한 생활 습관과 잘못 연관 짓는 현상도 천식으로 고생하는 사람들에게 존재하는 미묘하지만 우리를 좀먹는 편견이다. 폐결핵은 세계 인구의 4분의 1인 지구상의 15억 명 이상이 고통받는 질병이지만 노숙 생활이 원인이라는 ‘불명예’를 얻었다. 전체적으로 폐 질환은 부당하게도 더러운 질병으로 분류되며 주의를 쏟을 가치가 없다는 편견에 피해를 보았다. 그리하여 의학계 역사상 폐 질환은 무시당하고 자금 부족을 겪으며 잊혀 갔다.”

 

무시는 심각한 결과를 불러왔다. 천식과 만성 폐쇄 폐 질환을 포함한 호흡기 질환은 미국을 포함한 전 세계의 사망 원인에서 상위 3위 안에 든다. 미국에서 오랫동안 이러한 폐 질환으로 인한 사망률은 심장 질환과 암, 뇌혈관 질환에 비해 그 수가 적었다. 그러나 미국 질병 통제 예방 센터에 따르면 1980년에서 2014년 사이에 심장 질환으로 인한 사망률은 59%, 뇌졸중은 58%, 암은 40% 감소했다. 1965년에서 1998년까지의 기간 동안 전 원인 사망률이 7% 감소했음에도 만성 폐쇄 폐 질환의 사망률이 163%로 엄청나게 증가했다는 결과는 놀라울 따름이다. 2008년 처음으로 미국의 호흡기 질환은 세 번째로 사망률이 높았던 질환인 뇌졸중을 앞질렀고, 지금까지도 그 자리를 지키고 있다.

 

“폐 질환의 폭증이라는 암담한 통계는 여러 다른 국가에서도 동일하게 적용된다. 호흡기 감염을 선두 사망 원인으로 하는 저임금 국가에서는 유아와 5세 이하의 아이들이 매년 사망자 수 400만 명이라는 불균등한 지분을 차지하고 있다. 국제적으로 독성으로 인한 실내외 공기 오염은 30억 인구의 중요한 쟁점이며, 매년 800만 인구의 조기 사망 원인으로 작용하는 심각한 문제다. 세계 인구의 91%는 공기 질이 세계 보건 기구의 기준을 만족시키지 못하는 공간에 살고 있다. 이 모든 통계는 국제 건강에 심각한 위기가 찾아왔음을 보여준다.”

 

폐 질환은 줄어들 기미가 보이지 않고 기후 변화와 오염으로 인한 공기 질의 악화, 어마어마하게 높은 흡연율 역시 끈질기게 지속되고 있다. 더욱 걱정스러운 사실은 최근에 캘리포니아와 아마존, 호주의 치명적인 산불부터 전자 담배로 인한 기이한 호흡 질병, 국제 경제를 마비시키며 수십만 명을 사망하게 만든 대단히 파괴적인 코로나바이러스19 발발까지 폐와 호흡에 위협을 일으킬 수 있는 위기 상황들이 헤드라인을 장식하고 있다는 점이다. 이러한 대재앙들은 우리가 공기에 대한 잠재적인 위협을 충분히 심각하게 받아들이고 있지 않다는 사실을 보여준다.

 

▲ 지금은 국제 경제를 마비시키며 수십만 명을 사망하게 만든 코로나바이러스19, 그리고 급등하는 전자 담배 흡연율까지 폐를 망가뜨리는 호흡기 질환이 그 어느 때보다 폭발적으로 증가하고 있다.   

 

인간이 호흡하는 이유

 

“생리학적으로 우리가 관찰하는 호흡은 대기에서 눈에 보이지 않는 성분을 취해 우리 몸으로 가져온 뒤 소모하는 기체 교환의 기적이다. 그 과정은 두개골 아래쪽에 있는 뇌의 원시 부위인 뇌간 (뇌줄기)에서 보낸 신호로 시작하는데 신경을 통해 아래로 이동한 신호는 흡기근을 향해 수축을 지시한다. 흡기근 중에서도 가장 크고 중요한 근육인 횡격막은 반구 모양의 얇은 골격근 판으로 흉부 (흉강)를 복부와 분리해 준다.

 

신호를 받을 때마다 횡격막은 흉강과 그 안에 있는 폐를 끌어당기며 아래쪽으로 수축한다. 이때 기관과 폐 조직에 음압이 발생하면서 물이 흘러 들어가듯이 공기를 몸 안으로 빨려 들어가게 한다. 입과 코로 들어간 공기는 목뒤로 내려가 성대를 지나 기관으로 들어간다. 기관은 흉골을 반쯤 내려간 위치에서 왼쪽과 오른쪽 기관지로 나뉘고 계속해서 세기관지라고 하는 더 작은 기관지로 갈라진다. 공기는 우주 공간에서 항성이 폭발할 때 뻗어 나가는 빛줄기처럼 폐 깊숙이 뻗은 기관지를 통해 이동한 끝에 마침내 동굴처럼 끝이 막힌 폐의 구석진 곳까지 침투한다. 점차 좁아지는 호흡 기관 끝에는 벌집의 방과 포도송이를 닮은 폐포라는 구조가 있는데, 이 안에서 기체 교환이 일어난다.”

 

산소는 고농도 영역에서 저농도 영역으로 자연스러운 흐름을 이어 가며 세포 하나의 두께만큼 얇은 폐포 표면을 통해 힘들이지 않고도 인접한 모세 혈관으로 이동한다. 수천 개의 굶주린 적혈구는 산소를 붙잡아 함께 심장의 힘으로 밀려 나가면서 동맥에 이어 장기 조직으로 이동하기 위해 방대한 모세 혈관계에 침투한다. 조직 수준에서 산소는 적혈구 세포에서 떨어져 나와 모세 혈관을 통해 근처에 있는 장기나 근육과 같은 모든 세포로 확산한다.

 

세포에 들어간 산소는 세포 호흡이 일어나는 특화된 세포 기관인 미토콘드리아 안에서 포도당과 만나 이산화 탄소와 물, ATP를 생산한다. ATP는 인간의 1차 에너지원이며 세포 내에서 분자의 움직임과 효소 생산, 근육 수축과 같은 신체의 반응을 추진하는 물질이다. ATP는 신체 반응을 일으키기 위해 고에너지 상태인 전자를 가진 인산기 하나를 떨어뜨리는데, 여기서 떨어져 나온 에너지로 세포의 필수 과정들을 추진한다. 그 후 인산기 2개가 남은 아데노신이인산 ADP은 미토콘드리아로 돌아가 세포 호흡 과정을 지나 다시 고에너지를 가진 ATP로 재활용된다.

 

결국 호흡이란 생리학적으로 인체 내에서 일어나는 가스의 교환, 즉 대기 중에 존재하는 요소 중 생명 유지에 필요한 요소를 몸 안으로 가져와 소비하는 과정이다. 이러한 이론적인 설명과 더불어 실제 급성 호흡 곤란 증후군 환자의 사례를 들어 혈액 내 산소와 이산화탄소의 농도, 그리고 이산화 탄소를 통해 혈액의 pH를 조절하는 폐의 중요성을 보여준다. 

 

가장 먼저 챙겨야 할 기관

 

“현재 급성 호흡 곤란 증후군에 특화된 약물 치료는 존재하지 않지만 새롭게 발전하고 있는 치료법들이 있다. 그중에 가장 중요한 치료법인 체외 순환막 형산화 요법은 몸에서 빠져나온 혈액을 기계에 통과시켜 이산화 탄소를 제거하고 산소를 주입한 뒤에 다시 몸에 투입하는 치료법이다. 본질적으로 기계가 인공 폐와 같은 역할을 한다고 볼 수 있다.”

 

스티븐 박사가 중점적으로 다룬 코로나바이러스19는 폐 감염이 짧은 시간 내에 어떻게 사회 전체를 점령했는지 보여준다. 코로나바이러스19만큼이나 전 세계적으로 폐와 호흡에 위협을 주는 흡연, 특히 전자 담배와 약물 과다 복용에 관해서도 경고하며 대기오염이 건강에 미치는 악영향, 특히 폐에 미치는 부정적인 영향에 대해서도 자세하게 말한다. 

 

“흡연자들이 흡입제나 담배에 불을 붙일 때 연기는 성대를 지나 기도를 통과하고 기관지와 세기관지에 이어 마침내 폐포로 돌진한다. 이때 흡연자들은 니코틴이 폐 조직 벽을 통과해 모세 혈관으로 들어갈 시간을 확보하기 위해 잠시 호흡을 멈춘다. 이렇게 모세 혈관으로 들어간 니코틴은 뇌로 옮겨진다. 그리고 남은 연기는 날숨으로 나와 구름처럼 대기 중으로 배출된다.”

 

세계 인구 91%가 표준 이하의 공기에 노출되어 있고, 특히 폐 질환으로 인한 사망은 사회 내 가장 약하고 취약한 어린이들과 60세 이상의 노인들에게 집중되어 있다. 이 유해한 독성 먼지는 매우 미세해서 즉각적인 호흡기 증상을 유발하지 않을 때도 있지만 몇 년, 혹은 몇십 년 후 몸 전체에 암이 퍼지게 될 수도 있다. 또 동일한 흡입 입자가 사람마다 완전히 다른 질병을 유발할 수도 있기 때문에 원인과 결과를 설정하는 일은 매우 어렵다. 

 

“폐는 해로운 입자를 들어오지 못하게 막으면서 원치 않는 입자가 들어왔을 때 내보낼 수 있도록 진화한 체계다. 폐의 방어 체계는 코털이 공기를 걸러 주는 코에서부터 시작한다. 기관지와 세기관지를 포함한 기도에도 역시 〈섬모〉라고 하는 미세한 털이 있어 초기 방어막을 통과한 원치 않는 입자를 계속해서 밀어낸다.”

 

숨을 쉬는 것은 너무나 당연한 일이지만 우리는 그것이 위협당하고 나서야 그 소중함을 알게 된다. 그 어느 때보다 흡연 인구가 폭발적으로 증가하고, 폐 질환 관련 사망률이 다른 장기보다 현저하게 높은데도 우리는 폐를 잘 알지 못한다. 무엇보다 코로나바이러스19를 겪으면서 우리의 폐가 얼마나 무력한지 경험하지 않았던가. 스티븐 박사는 수많은 임상 경험과 연구를 바탕으로 “해마다 겪게 되는 심각한 미세 먼지와 황사 속에서 지금이야말로 우리는 폐를 다시 살펴보고 건강한 삶을 위해 제일 먼저 챙겨야 할 기관이라는 것을 잊지 말아야 한다”면서 “폐와 호흡을 아는 것이야말로 우리의 현재와 미래를 지키는 방법”이라고 강조한다.

 

 

 

 

 

 

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