삼투조절과 호르몬 — ADH와 알도스테론이 지키는 것

이 단원에서 학생들이 가장 많이 뭉뚱그리는 지점이 있습니다. 시험지에 이렇게 씁니다. "ADH와 알도스테론이 콩팥에서 재흡수를 늘려 오줌량을 줄인다." 절반만 맞는 문장이에요.

둘 다 콩팥에 작용하고 둘 다 결과적으로 몸에 물을 남기는 건 맞습니다. 하지만 두 호르몬이 조절하는 대상은 서로 다릅니다. ADH는 물을, 알도스테론은 소금(Na⁺)을 붙잡아요. 지키려는 값도 다릅니다. 이 차이를 잡고 가는 것이 오늘의 목표입니다.

삼투조절 — 무엇을 일정하게 지키려는 걸까

삼투조절(osmoregulation)은 체액의 용질 농도(삼투농도)를 일정하게 유지하는 일입니다. 왜 중요하냐면, 세포는 반투과성 막으로 둘러싸여 있어서 삼투를 피할 수 없기 때문이에요.

주변 체액이 묽어지면 물이 세포로 밀려 들어와 세포가 부풀고, 진해지면 물이 빠져나가 세포가 쪼그라듭니다. 신경세포처럼 예민한 세포는 이 정도 변화만으로도 제 기능을 못 해요. 그래서 몸은 체액의 농도를 좁은 범위에 붙들어 둡니다. 세포막이 물을 막지 못하는 이상, 막을 지키려면 바깥 농도를 관리하는 수밖에 없는 거죠.

동물의 전략은 크게 둘로 갈립니다.

• 삼투순응형 — 체액 농도를 주변 바닷물과 같게 맞춰 버립니다. 조절할 일이 없으니 에너지가 적게 들지만, 환경이 변하면 그대로 흔들립니다. 대부분의 해양 무척추동물이 여기 속합니다.
• 삼투조절형 — 주변이 어떻든 체액 농도를 자기 값으로 유지합니다. 에너지가 들지만 다양한 환경에서 살 수 있어요. 민물·바닷물고기, 그리고 사람을 포함한 육상 동물이 여기 속합니다.

사람은 당연히 삼투조절형입니다. 그리고 그 조절의 실행 기관이 바로 콩팥이에요.

ADH — 물만 붙잡는다

항이뇨호르몬(ADH)은 이름이 곧 설명입니다. 오줌(尿)이 나가는 것을 막는(抗) 호르몬이에요.

회로를 순서대로 따라가 봅시다. 땀을 많이 흘렸거나 물을 오래 못 마시면 체액에서 물이 빠져나가 혈액의 삼투농도가 올라갑니다. 이 변화를 읽는 곳이 시상하부예요. 시상하부의 삼투수용기가 지나가는 혈액의 농도를 직접 잽니다.

농도가 높다고 판단되면 시상하부는 두 가지를 동시에 합니다. 하나는 갈증을 일으켜 물을 마시게 하는 것, 다른 하나는 뇌하수체 후엽에서 ADH를 혈액으로 내보내는 것입니다. 여기서 앞 단원의 내용을 한 번 확인하고 가세요. ADH는 뇌하수체 후엽에서 만들어지지 않습니다. 시상하부의 신경세포가 만들어 축삭을 따라 후엽으로 내려보내 저장해 둔 것을, 신호가 오면 후엽이 방출하는 구조입니다.

ADH의 표적은 콩팥의 집합관(및 원위세뇨관)입니다. 하는 일은 딱 하나예요. 집합관 세포의 막에 물 통로(아쿠아포린)를 끼워 넣어 물 투과성을 높이는 것.

왜 이 한 가지로 충분할까요. 앞 글에서 본 대로 집합관 바깥, 즉 속질에는 이미 진한 삼투농도 기울기가 준비돼 있습니다. 물을 빨아낼 힘은 이미 있는데 통로가 닫혀 있었을 뿐이에요. ADH는 물을 퍼내는 펌프가 아니라, 이미 있는 기울기를 쓸 수 있게 문을 여는 열쇠입니다.

문이 열리면 물이 속질로 빠져나가 혈액으로 되돌아갑니다. 오줌은 양이 줄고 색이 진해지고, 혈액은 물을 되찾아 삼투농도가 내려갑니다. 내려간 농도를 시상하부가 다시 읽으면 ADH 분비가 줄어요. 음성 되먹임 고리가 그대로 닫힙니다. 혈당이든 티록신이든 삼투압이든 회로의 모양은 똑같습니다.

반대 상황도 같은 고리로 설명됩니다. 물을 벌컥벌컥 마시면 혈액이 묽어지고, 시상하부가 이를 감지해 ADH 분비를 줄입니다. 집합관의 물 통로가 줄어 물이 그냥 지나가니 맑고 양이 많은 오줌이 나오죠. 물 많이 마신 날 화장실을 자주 가는 게 이 회로의 정상 작동입니다.

생활 사례 — 술 마신 다음 날 목이 마른 이유

이 회로를 알면 익숙한 경험 하나가 설명됩니다. 술을 마시면 화장실을 유난히 자주 갑니다. 그런데 이상하죠. 액체를 많이 마셨으니 오줌이 늘었다고만 보기엔, 마신 양보다 나가는 양이 더 많은 느낌입니다.

실제로 그렇습니다. 알코올은 ADH 분비를 억제합니다. ADH가 줄면 집합관의 물 통로가 줄고, 되찾아야 할 물이 그대로 오줌으로 빠져나가요. 마신 것보다 더 많은 물을 잃는 겁니다. 술을 마신 다음 날 아침에 목이 타고 머리가 아픈 이유 중 상당 부분이 이 탈수에서 옵니다. 술자리에서 물을 같이 마시라는 조언에는 생리학적 근거가 있는 셈이에요.

카페인도 오줌량을 늘리는 쪽으로 작용합니다. 다만 카페인의 이뇨 작용은 콩팥 자체에 미치는 영향이 중심이어서, 알코올처럼 ADH 분비를 억제하는 경로와는 구분해서 이해하는 편이 정확합니다. 커피를 여러 잔 마신 날 화장실이 잦은 건 맞지만, 기전을 알코올과 똑같이 설명하면 안 된다는 뜻입니다.

알도스테론 — 소금을 붙잡고, 물은 따라온다

이제 다른 호르몬입니다. 알도스테론은 부신 겉질(피질)에서 분비되는 무기질코르티코이드예요. 스테로이드 계열 호르몬입니다.

이 호르몬이 움직이는 상황은 ADH와 다릅니다. 출혈이 있거나, 땀으로 소금과 물을 함께 잃었거나, 짜게 먹지 않아 Na⁺이 부족하면 혈액량과 혈압이 떨어집니다.

이 변화를 감지하는 곳은 시상하부가 아니라 콩팥 자신입니다. 콩팥은 들세동맥 쪽의 혈압이 떨어진 것을 감지하면 레닌이라는 효소를 혈액으로 내보내요. 레닌은 혈장 단백질에 작용해 안지오텐신 II가 만들어지도록 연쇄 반응을 시작시키고, 안지오텐신 II가 부신 겉질을 자극해 알도스테론이 나오게 합니다. 이 연결 고리를 레닌-안지오텐신-알도스테론 계(RAAS)라고 부릅니다.

알도스테론의 표적은 원위세뇨관과 집합관입니다. 하는 일은 Na⁺ 재흡수를 늘리는 것이에요. 이때 K⁺은 반대로 세뇨관으로 분비됩니다. 그리고 여기서 지난 글의 원칙이 다시 등장합니다. 용질이 이동하면 물은 삼투로 따라갑니다. Na⁺을 되찾으면 물이 저절로 따라오니, 혈액량이 늘고 혈압이 회복됩니다.

그래서 알도스테론은 물을 직접 조절하지 않습니다. 소금을 조절했더니 물이 딸려 온 것뿐이에요. ADH와 결과가 비슷해 보여도 손잡이를 잡은 위치가 완전히 다릅니다.

참고로 반대 방향의 신호도 있습니다. 혈액량이 지나치게 늘어 심방이 늘어나면 심장에서 심방나트륨이뇨펩타이드(ANP)가 나와 Na⁺과 물을 더 내보내게 합니다. RAAS와 반대로 작용하는 길항 관계죠.

두 호르몬을 나란히 놓고 보기

이제 표로 정리하겠습니다. 이 표의 각 줄이 다 다르다는 것을 눈으로 확인하세요.

구분	ADH(항이뇨호르몬)	알도스테론
분비 장소	시상하부에서 만들어 뇌하수체 후엽에서 방출	부신 겉질
호르몬 종류	펩타이드	스테로이드
분비 자극	혈액 삼투농도 상승(탈수)	혈액량·혈압 하강, Na⁺ 부족(레닌-안지오텐신 II 경유)
감지하는 곳	시상하부의 삼투수용기	콩팥(들세동맥 쪽 혈압 감지)
표적	집합관(및 원위세뇨관)	원위세뇨관·집합관
직접 조절하는 것	물의 투과성(물 통로 삽입)	Na⁺ 재흡수(K⁺ 분비)
지키려는 값	체액의 삼투농도	혈액량과 혈압
오줌에 나타나는 결과	양이 줄고 진해짐	Na⁺이 줄고 물도 함께 보존됨

가장 중요한 줄은 "지키려는 값"입니다. ADH는 농도를 지키고, 알도스테론은 양(부피)을 지킵니다. 물만 빠져나가면 농도가 문제이니 ADH가 나서고, 소금과 물을 함께 잃으면 부피가 문제이니 알도스테론이 나섭니다. 상황을 주고 어느 호르몬이 작동할지 묻는 문제는 이 한 줄로 갈립니다.

쌤 한마디 — 저는 이 둘을 이렇게 구분시킵니다. ADH는 "물만 퍼 올리는 호스", 알도스테론은 "소금을 끌어오는 자석". 자석이 소금을 끌면 물은 알아서 따라붙죠. 그리고 문제를 풀 때는 자극 칸부터 봅니다. "땀을 흘렸다"면 농도 얘기인지 부피 얘기인지를 먼저 판단하세요. 지문이 "물만 잃었다"고 했으면 ADH, "체액을 잃어 혈압이 떨어졌다"고 했으면 알도스테론입니다.

ADH는 농도를 지키고, 알도스테론은 부피를 지킨다 — 송쌤생명과학 자체 제작

고리가 끊어지면 — 요붕증

ADH 회로가 망가지면 어떻게 될까요. ADH가 충분히 나오지 않거나 집합관이 ADH에 반응하지 못하면, 물 통로가 열리지 않아 속질의 기울기가 멀쩡한데도 물을 되찾지 못합니다. 묽은 오줌이 대량으로 나가고, 잃은 물을 채우느라 계속 목이 마르죠. 이것이 요붕증입니다.

이름이 당뇨병과 비슷해 헷갈리기 쉬운데, 원인이 전혀 다릅니다. 당뇨병은 혈당이 콩팥의 회수 능력을 넘어 포도당이 오줌으로 새는 것이고, 요붕증은 포도당과 무관하게 물 자체를 못 붙잡는 것입니다. 둘 다 오줌량이 늘지만 고장 난 단계가 완전히 다른 셈이에요.

정리하면

삼투조절은 체액의 용질 농도를 일정하게 유지해 세포가 부풀거나 쪼그라들지 않게 하는 일이고, 사람에게 그 실행 기관은 콩팥입니다.

ADH는 시상하부가 혈액 삼투농도 상승을 감지했을 때 뇌하수체 후엽에서 방출되어, 집합관에 물 통로를 끼워 넣습니다. 속질에 이미 만들어져 있던 기울기를 쓸 수 있게 문을 여는 역할이에요. 결과는 적고 진한 오줌입니다.

알도스테론은 혈압·혈액량이 떨어졌을 때 레닌-안지오텐신 경로를 거쳐 부신 겉질에서 분비되고, 원위세뇨관과 집합관에서 Na⁺ 재흡수를 늘립니다. 물은 그 Na⁺을 따라오고, 혈액량과 혈압이 회복됩니다.

둘 다 음성 되먹임 고리로 닫히지만 잡고 있는 손잡이가 물과 소금으로 서로 다릅니다. 이 챕터를 처음부터 다시 훑고 싶다면 질소 노폐물 → 콩팥의 구조와 네프론 → 오줌이 만들어지는 과정 순서로 따라오면 논리가 끊기지 않습니다. 호르몬 전체 지도가 흐릿하다면 내분비계 개관으로 돌아가 정리하고 오세요.