인간은 항온동물로 주위 환경 온도에 덜 영향을 받으면서 일정한 체온을 유지하나 변온동물은 계절의 변화에 따라 체온이 변화하여 주위 환경에 적응하면서 살아가고 있습니다.
그런데 이들 모두 개체내 화학적 반응에 의한 열생산은 온도에 의존적이라는 사실입니다. 이러한 법칙을 van't Hoff's의 법칙이라고 하는데 항온동물이나 변동동물 모두에게 적용됩니다.
<항온동물 장기에서의 신체온도와 열생산간의 관계>
위의 곡선은 온도조절이 작용할 때 열생산은 온도가 급격히 떨어질 때 처음으로 작용하여 최고치를 지나고 난 다음부터 van't Hoff's의 법칙에 따라 떨어짐을 알 수 있습니다.
그래프의 아랫 곡선은 깊은 마취로 인한 온도조절이 막히면 대사율이 체온저하시부터 vat't Hoff's의 법칙에 따라 감소하고 있음을 볼 수 있는데 두 곡선의 차이점은 열발생의 조절에 있습니다.
음식물로 섭취된 영양물질은 체내에서 여러가지 화학적 변화를 거쳐 열에너지로 변화게 됩니다. 이는 발생되는 에너지의 양을 열량으로 측정할 수 있는데 단위 시간에 신체에서 발생되는 열량을 대사량(metabolic rate)이라고 합니다.
이러한 대사량에 관계되는 여러 요인들을 살펴보면 다음과 같습니다.
첫째 운동입니다. 이는 대사량을 안정상태의 20~40배까지 증가시킬 수 있습니다.
둘째 에피네프린입니다. 이는 교감신경의 흥분으로 그 신경말단이나 부신수질에서 다량으로 분비되는데 대사량을 약 250%까지 증가시킵니다.
셋째 호르몬입니다. 갑상선호르몬, 성장호르몬 , 인슐린, 부신피질호르몬, 부갑상선 호르몬, 성선자극호르몬 등의 호르몬은 5~15%의 대사량을 증가시키며 특정 호르몬은 100%까지 대사량을 증가시킨다는 보고도 있습니다.
넷째 체온입니다. 일반적으로 온도가 높아지면 화학반응의 진행속도가 빨라지는데 체온이 1도 높아지면 대사량이 약 10%정도 증가됩니다.
다섯째 음식물의 특이동적 작용입니다. 식사 후에는 식사하기 전보다 대사량이 증가합니다. 탄수화물이나 지방질로 된 식사후에는 대사량이 10~25%정도 증가되나 단백질로 된 식사후에는 대사량이 30~60% 정도증가되는 것으로 알려져 있습니다.
여섯째 이 외에도 배란 남성 성장 임신 유전 창상 카페인 스트레스 연령 니코틴 등은 기초대사량에 영향을 줍니다.
이러한 대사량의 측정에 있어 일정한 조건하에서 측정한 대사량을 기초대사량(basal metabolic rate, BMR)이라고 하는데 이는 체표면적, 성별,연령에 따라 다르게 나타나는데 젋은 사람일수록 기초대사량이 나이 많은 사람에 비해 높습니다. 이는 젊은 사람이 나이 많은 사람보다 성장하기 위하여 더 많은 에너지가 필요하기 때문입니다. 그리하여 젊은 사람일수록 늙은 사람에 비해 체온이 높게 나타나는 것입니다.
<연령과 성별에 따른 상대적 기초대사율>
또한 대사량에 따라 그리고 주위의 환경온도에 따라 체온조절의 생리적 기전이 발생합니다. 이에 대한 자새한 내용은 다음과 같습니다.
외부 환경온도가 추울 경우에 인체는 열의 생산을 증가하기 위한 기전으로 몸의 떨림(shivering), 근육의 긴장, 수의적인 운동 증가, 갑상선 자극 호르몬(TSH)의 분비 증가 등의 현상이 나타나고, 열의 방출을 감소하기 위한 기전으로는 피부혈관의 수축, 노출체표면의 감소(웅크림), 입모(立毛) 등의 현상이 나타납니다.
외부 환경온도가 더울 경우에는 열생산을 감소하기 위한 기전으로 식욕부진, 활동 정체, 근육 이완, 감상선자극호르몬의 분비 감소 등이 나타나고 열방출을 증가하기 위한 기전으로는 피부혈관의 확장, 땀의 분비 증가, 호흡촉진, 노출 피부 표면적의 증가 등의 현상이 나타납니다.
이러한 체온조절의 생리적 기전으로 인해 체열의 발생과 손실의 균형을 이루어 일정한 체온을 유지하려고 합니다.
하지만 위에서 살펴보았듯이 여러 대사량에 관여하는 요인들에 의해 체내 장기의 대사량은 달라질 수 있으며 이는 대사량의 차이에 따라 심부온도가 달라진다는 사실을 알 수 있을 것입니다.
이상에서 살펴본 봐와 같이 van't Hoff's 법칙에 따라 체온이 떨어지면 열발생량이 줄어들게 되는데 이는 나이가 들수록 대사량이 줄어들어 체온이 떨어진다는 것과 일치합니다. 반대로 젊고 나이가 어린 아이의 대사량은 많아 체온이 높게 유지되어야 하는 것입니다.
감사합니다.
