호흡기계통은 폐(lung)와 그 부속구조로 구성되어 있다. 그 주요한 기능은 공기 속의 산소(O2)와 혈액(blood)속의 이산화탄소(carbon dioxide, CO2)를 교환하는 것이며, 실제 산소와 이산화탄소의 교환은 폐 속의 폐포(alveolus)에서 이루어진다.

호흡기계통 중 외부의 공기를 폐포까지 운반하는 구조를 공기전달계통(air conducting system, 공기통로 air passages)이라고 한다. 통로부분은 비강(nasal cavity), 코인두(nasopharynx), 후두(larynx), 기관(trachea), 기관지(bronchus) 및 세기관지(bronchiole)로 나누어지며 공기의 온도와 습도를 맞추고, 입자성 물질을 여과하는 기능을 한다. 이 외에도 비강의 후각부분(olfactory region)은 냄새 맡는 기능을 하며, 후두는 발성(phonation)을 담당한다.

공기전달계통(Air conducting system, Air passages)

공기전달계통은 일종의 관상장기(tubular organ)라고 할 수 있으며, 소화관(alimentary tract)에서와 같이 명확한 층을 이루지는 않지만 대체적으로 점막(tunica mucosa), 점막하층(tunica submucosa), 섬유근육연골층(tunica fibromusculocarti- laginea), 그리고 외막(tunica adventitia)의 네 층으로 구별된다.

공기전달계통의 공통적인 특징은 첫째, 점막이 섬모(cilia)가 있는 거짓중층섬모원주상피(pseudostratified ciliated columnar epithelium)로 덮여 있는 호흡점막(respiratory mucosa)이라는 점이고, 둘째는 그 벽에 비교적 딱딱한 구조, 즉 연골(cartilage), 또는 뼈조직(bone)이 있어 내강이 항상 열려 있으므로 공기가 쉽게 드나들 수 있다는 점이다. 그러나 이와 같은 특징도 세기관지와 같이 내강이 좁은 구조에서는 뚜렷하지 않다.

호흡점막은 호흡상피(respiratory epithelium)와 점막고유판(lamina propria)으로 나누어진다. 점막고유판은 복합관포상샘(compound tubuloalveolar gland)이 있는 성긴결합조직(loose connective tissue)으로 탄력섬유가 많이 함유된 탄력섬유판(fibroelastic lamina)에 의해 밑에 있는 점막하층과 구분된다.

호흡상피는 거짓중층원주상피이며, 세포성분은 표면에 섬모가 있는 섬모세포(ciliated cell), 아직 섬모는 없으나 기저소체(basal body)가 세포꼭대기에 있어 곧 섬모세포로 분화되는 과정에 있는 미성숙세포(immature cell), 표면에 섬모가 없고 미세융모(microvilli)만 있는 솔모양세포(brush cell, penicillate cell), 단세포샘이며 점액(mucin)을 분비하는 술잔세포(goblet cell), 세포의 표면쪽 끝이 자유표면에 닿아 있지 않으며 위의 세포들의 전구세포가 되는 기저세포(basal cell), 그리고 일종의 신경내분비세포(neuroendocrine cell)인 작은과립세포(small granule cell, oat cell) 등으로 구성되어 있다. 여러 개의 작은과립세포가 모여 신경상피소체(neuroepithelial body)를 이루기도 한다. 상피와 점막고유판 사이의 기저막(basement membrane)은 두꺼운 편이다.

점막하층은 치밀결합조직이며 복합관포상샘이 위치한다. 기관지와 세기관지에서는 잘 발달되어 있지 않다.

기관에서 기관지까지의 섬유근육연골층에는 연골이 있으며, 기관은 C자 형태이고 큰 기관지에서는 완전한 원형의 연골고리를 이루기도 하나, 작은 기관지에서는 중간이 끊어진 연골판(cartilage plate)이 된다. 연골은 세로로는 연결되어 있지 않으며 연골이 없는 부위에는 평활근과 결합조직섬유가 있다. 세기관지의 섬유근육연골층에는 평활근 만이 존재한다. 기관지와 세기관지의 평활근섬유는 서로 교차되는 나선상의 근섬유다발을 이루므로 나선근(spiral muscle)이라고 한다.

호흡부분(Respiratory portion)

호흡부분은 실제로 공기 중의 산소와 혈액 내의 이산화탄소의 교환이 일어나는 곳으로 폐포나무(alveolar tree)를 말한다. 폐포나무는 종말세기관지(terminal bron- chiole), 호흡세기관지(respiratory bronchiole), 폐포관(alveolar duct), 폐포방(atrium), 폐포소낭(alveolar saccule), 폐포(alveolus)로 다시 세분할 수 있다.

비강에서 호흡세기관지(respiratory bronchiole)까지를 공기전달계통(conducting portion)으로 분류하는 경우도 있으며, 종말세기관지(terminal bronchiole)까지를 공기전달계통으로 분류하는 경우도 있다. 종말세기관지와 호흡세기관지에서 실제 호흡작용이 일어나는지는 확실하지 않다. 근섬유가 층을 이루고 있는 점은 공기전달계통의 특징이지만, 상피가 거짓중층상피에서 단층상피로 바뀌며, 새로운 종류의 세포가 나타나는 점에 있어서는 공기전달계통과 다르다. 그러므로 이 부분은 공기전달계통과 호흡부위가 이행되는 부위라고 이해하는 편이 좋다고 생각된다.

기관(trachea)은 둘로 갈라져 기관지(bronchus)가 되며, 기관지는 계속 나뭇가지와 같은 형태로 분지되어 점차 가늘어져 12차 정도 분지되면 내경이 0.5 mm 정도인 세기관지(bronchiole)가 되고, 16차 정도 분지되면 종말세기관지(terminal bronchiole), 17차 정도 갈라지면 호흡세기관지(respiratory bronchiole), 20차 정도 갈라지면 폐포관(alveolar duct), 23차 이상 분지되어 폐포(alveolus)가 된다.


종말세기관지와 호흡세기관지, 그리고 폐포관에는 상피층과 탄력섬유를 함유한 약간의 결합조직 및 약간의 나선근이 있다. 종말세기관지의 상피는 단층원주상피(simple columnar epithelium)로 섬모가 있는 섬모상피세포와 섬모가 없는 클라라세포(Clara cell, 세기관지외분비세포 bronchiolar secretory cell)로 구성되어 있고 술잔세포는 없어진다. 호흡세기관지의 상피는 단층입방상피이며 섬모세포는 드물고 대부분이 클라라세포로 구성되어 있다.

폐포관(alveolar duct) 이하의 상피는 단층편평상피로 폐포관에는 평활근세포가 있으나 그 이하에서는 없다. 폐포관이 끝나는 부위에는 두세 개 정도의 폐포소낭(alveolar sac)이 형성되며, 폐포소낭은 몇 개의 폐포로 구성되어 있다. 폐포관이 끝나고 폐포소낭으로 이행되는 부위를 폐포방(atrium)이라고 한다.

폐포는 주머니 모양의 공간으로 폐포의 벽(wall)은 인접한 다른 폐포의 벽도 되기 때문에 폐포사이중격(interalveolar septum)이라고 한다. 폐포사이중격은 중앙에 모세혈관이 있고 이를 폐포상피세포가 둘러싸고 있는 구조이며, 폐포상피의 대부분을 차지하는 호흡상피세포(pulmonary epithelial cell, squamous alveolar cell, typeⅠpneumocyte)는 대단히 얇은 편평상피세포로 역시 편평상피세포인 모세혈관 상피세포와 인접되어 산소와 이산화탄소의 교환이 잘 일어나도록 구성되어 있다. 폐포는 호기(expiration)와 흡기(inspiration) 시에 매우 달라진다. 흡기시 폐포가 과도하게 팽창되는 것은 폐포사이중격에 있는 탄력섬유의 탄력성과 폐포의 내부를 덮고 있는 액체의 표면장력에 의해 억제되며, 호기시에 폐포의 공기가 모두 나갔을 경우 폐포사이중격이 서로 붙어버리는 현상(alveolar collapse)은 표면장력을 저하시키는 물질인 표면활성물질(surfactant)이 있어 방지된다. 이 물질은 폐포상피세포 중의 하나인 큰폐포세포(greater alveolar cell, type II pneumocyte)에서 분비되며 그 주요성분은 인지질(phospholipid)이다.

이 두 종류의 세포 이외에 폐포사이중격에서는 폐포큰포식세포(alveolar macrophage, alveolar phagocyte, dust cell)가 흔히 관찰된다. 이 세포는 폐포공간(alveolar lumen)에서도 발견되는 세포로, 세포질에 이질포식공포(heterophagic vacuole)가 있어 쉽게 구별되는 큰포식세포계통(macrophage system)의 세포이다.

여러 개의 폐포가 모여 폐포사이중격을 형성하는 부위는 다른 중격 부위에 비해 결합조직이 많으며 섬유모세포(fibroblast)를 비롯한 여러 가지 결합조직세포도 관찰된다.