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사구체여과율 (Glomerular Filtration Rate, GFR)

사구체여과율(Glomerular Filtration Rate, GFR)은 신장에서 사구체를 통해 단위 시간당 여과되는 혈장(Plasma)의 양을 측정한 지표로, 쉽게 말해 은 우리 몸의 콩팥(신장)이 노폐물을 얼마나 잘 걸러내는지를 숫자로 보여주는 지표입니다. GFR은 주로 혈중 크레아티닌(Creatinine) 농도를 기반으로 계산하며, 신장의 여과 능력 저하 여부와 신기능의 정도를 파악하는 데 사용됩니다.

Image by Claudia Krebs, adapted by Monika Fejtek, supported by HIVE, The University of British Columbia, available at Clinical Anatomy Website, licensed under CC BY-NC-SA 4.0.

GFR은 신장에서 노폐물을 제거하는 속도를 나타내며, 단위는 mL/min입니다.

사구체여과율(Glomerular Filtration Rate)
🟦 사구체 모세혈관에서 여과막을 거쳐 보우만 주머니로 여과되는 혈장량을 나타내며, 신장의 여과 기능을 직접적으로 반영합니다.
🟦 정상 범위는 건강한 성인의 경우 약 90~120 mL/min입니다.
– GFR 수치가 60mL/min미만이 3개월 이상 지속되면 만성 신장질환(CKD)을 의심
– 30 mL/min이면 신장 기능이 많이 떨어져 있다는 걸 시사해 투석을 고려

측정 방법

사구체여과율(GFR)은 크게 직접 측정 방법과 추정 측정 방법으로 나눌 수 있습니다.

  • 직접 측정 방법는 정확하지만 복잡한 방법으로 신장에서 여과만 되는 이눌린 (Inulin) 등의 물질을 몸에 넣고, 소변과 피에서 그 물질이 얼마나 빠져나갔는지 직접 재는 방식입니다.
  • 추정 측정 방법은 비교적 간단한 계산 방법으로, 채혈해서 크레아티닌이나 시스타틴 C 같은 물질의 농도를 측정한 뒤, 나이·성별과 함께 공식에 넣어 계산하는 방식입니다.

직접 측정 방법

이눌린: 외부에서 넣는 “100% 필터만 통과하는 기준 물질” → 가장 정확

정확도가 가장 높으나 검사 과정이 복잡하고 비용이 많이 들어 주로 연구나 특수한 경우에만 사용됩니다.

  • 이눌린은 몸에서 대사되지 않고, 재흡수나 분비 없이 오직 여과만 되는 물질입니다.
  • 그래서 사구체에서 걸러진 양 = 소변으로 나온 양이 되어, GFR을 가장 정확하게 계산할 수 있습니다.
이눌린(Inulin) 청소율 측정
🔵 이눌린(Inulin)은 인체에서 흡수·대사되지 않고 신장에서 여과만 되는 물질입니다.

-> 그래서 사구체에서 걸러진 양 = 소변으로 나온 양이 됩니다.
🔵 혈액 속 이눌린 농도와 소변 속 이눌린 농도, 그리고 소변 배출 속도를 함께 계산하여 분당 여과되는 혈장량(mL/min), 즉 사구체 여과율을 계산할 수 있습니다.
🔵 매우 정확하지만 시간과 비용이 많이 듭니다.

추정 측정 방법 (eGFR)

일상 진료에서 가장 많이 사용하는 방법으로, 채혈만으로 간단히 계산할 수 있습니다.

크레아티닌(Creatinine)

크레아티닌: 몸에서 나오는 노폐물로, 간편하지만 근육량에 따라 오차 있음

  • 크레아티닌은 근육에서 자연적으로 만들어지는 노폐물입니다.
  • 대부분 사구체에서 여과되지만 일부는 세뇨관에서 분비되어 실제 GFR보다 약간 높게 나올 수 있습니다.
  • 혈액 속 크레아티닌 농도, 나이, 성별 등을 공식에 넣어 계산하며, 검사 비용이 저렴하고 간편해 임상에서 가장 많이 사용됩니다.
혈중 크레아티닌 기반 eGFR
🟡 혈액 속 크레아티닌 농도, 나이, 성별 등을 이용해 계산합니다.
🟡 MDRD, CKD-EPI 같은 공식을 사용합니다.
🟡 편리하지만 직접 측정보다 정확도는 낮습니다.

시스타틴 C(Cystatin C)

시스타틴 C: 근육량 영향 거의 없지만 비싸고 접근성이 제한

시스타틴 C는 모든 세포에서 일정하게 생성되는 단백질로, 사구체에서 여과되고 세뇨관에서 거의 재흡수·분비되지 않습니다. 근육량, 성별, 식습관에 영향을 거의 받지 않아 근육량이 적은 고령자나 영양 상태가 다른 환자에서도 비교적 정확합니다.
– 다만 검사 비용이 높고, 일부 염증이나 갑상선 질환에서 수치가 변할 수 있습니다.

시스타틴 C 기반 eGFR
🟡 근육량의 영향을 거의 받지 않습니다.
🟡 고령자나 근육량이 적은 환자에서 더 정확합니다.

사구체여과율의 결정요인

압력 요소

  1. 사구체 모세혈관 정수압
    → 혈압이 높을수록 증가합니다. GFR을 증가시킵니다.
    → RBF(신장 혈류량)과 가장 밀접한 관련이 있습니다.
  2. 보우만 주머니 압력
    → 소변 배출구가 막히거나 압력이 높아지면 GFR은 감소합니다.
  3. 사구체 내 교질삼투압
    → 혈장 내 단백질 농도가 높아지면 물이 빠져나가기 어려워져, GFR은 감소합니다.

GFR의 결정 요인 (Determinants of GFR)

GFR = 여과계수(Kf) × 순여과압(NFP)

여과계수 (Filtration Coefficient, Kf)

Kf는 여과막의 투과성(permeability)과 유효 여과 표면적(surface area)을 나타냅니다.

Image by Claudia Krebs, adapted by Monika Fejtek, supported by HIVE, The University of British Columbia, available at Clinical Anatomy Website, licensed under CC BY-NC-SA 4.0.
여과계수 (Filtration Coefficient, Kf)
사구체 여과막이 얼마나 잘 통과되고(투과성),
사구체 여과막이 넓게 열려 있는지(표면적)를 나타내는
여과막이 잘 통과되고(투과성↑) , 표면적이 넓을수록 여과계수 Kf 증가 → GFR 증가
🔵 여과 막 손상·경화로 면적/투과성 감소시 → GFR 감소

순여과압 (Net Filtration Pressure, NFP)

여러 압력이 합쳐진 실질적인 “미는 힘”입니다. 기본식은 NFP = PGC − PBS − πGC 입니다.

Image by Claudia Krebs, adapted by Monika Fejtek, supported by HIVE, The University of British Columbia, available at Clinical Anatomy Website, licensed under CC BY-NC-SA 4.0.
Claudia Krebs, adapted by Monika Fejtek, supported by HIVE, The University of British Columbia, available at Clinical Anatomy Website, licensed under CC BY-NC-SA 4.0.
순여과압(NFP)
🔵 NFP = PGC − PBS − πGC
🔵 순여과압 = 사구체 모세혈관 정수압 – 보우만 주머니 압력 – 사구체 내 교질삼투압
🔵 정상은 약 10 mmHg 정도로 표시합니다. NFP가 커지면 GFR이 증가하고, 작아지면 감소합니다.

  1. 사구체 모세혈관 정수압 (PGC)
    → 혈압이 높을수록 증가합니다. GFR을 증가시킵니다.
    → RBF(신장 혈류량)과 가장 밀접한 관련이 있습니다.
  2. 보우만 주머니 압력 (PBS)
    → 소변 배출구가 막히거나 압력이 높아지면 GFR은 감소합니다.
  3. 사구체 내 교질삼투압 (πGC)
    → 혈장 내 단백질 농도가 높아지면 물이 빠져나가기 어려워져, GFR은 감소합니다.

RBF와 GFR

GFR (Glomerular Filtration Rate) : 신장에서 사구체를 통해 걸러지는 혈장량입니다. 즉, 1분당 얼마나 많은 액체가 사구체에서 여과되는지를 나타냅니다.

RBF (Renal Blood Flow) : 신장에 들어가는 전체 혈류량입니다.

사구체 모세혈관 정수압 (PGC)

사구체 모세혈관 정수압 (PGC)
혈압처럼 사구체 안에서 바깥으로 밀어내는 힘
🔴 혈압이 높거나 수입세동맥 확장 시 PGC 상승
→ GFR 상승 . 신장 혈류량(RBF) 변화와 밀접합니다.

Claudia Krebs, adapted by Monika Fejtek, supported by HIVE, The University of British Columbia, available at Clinical Anatomy Website, licensed under CC BY-NC-SA 4.0.

보우만 주머니 압력 (PBS)

보우만 주머니 압력 (PBS)
보우만 주머니 쪽에서 거꾸로 사구체 안으로 밀어 넣는 힘
🔵 요로 폐색 등으로 PBS 상승 시 → 여과를 거꾸로 밀어 GFR↓.

Claudia Krebs, adapted by Monika Fejtek, supported by HIVE, The University of British Columbia, available at Clinical Anatomy Website, licensed under CC BY-NC-SA 4.0.

사구체 내 교질삼투압 (πGC)

사구체 내 교질삼투압 (πGC)
혈장 단백질이 물을 잡아당겨 여과를 방해하는 힘
🔵 혈장 단백 농도 상승 시 → 물이 모세혈관 쪽으로 끌려 πGC 상승 → GFR 감소

Claudia Krebs, adapted by Monika Fejtek, supported by HIVE, The University of British Columbia, available at Clinical Anatomy Website, licensed under CC BY-NC-SA 4.0.

사구체여과율의 증감요인

Image By OpenStax, Anatomy and Physiology. Licensed under CC BY 4.0. Access for free at https://openstax.org/books/anatomy-and-physiology/pages/1-introduction.

(1) GFR 감소 요인

사구체로 유입되는 혈류와 사구체 내 정수압(PGC)이 줄어들거나, 보우만 주머니 압력(PBS)·교질삼투압(πGC)이 상대적으로 커질 때 감소합니다.

Afferent arteriole 수축

Afferent arteriole(수입세동맥)이 좁아지면 사구체로 들어가는 혈류가 줄어듭니다.

🔵 교감신경 활성화
ECFV(세포외액량) 감소 시 활성화 → 사구체로 가는 혈류량 감소 → GFR 감소
🔵 NSAIDs
프로스타글란딘 합성 억제로 수입세동맥 확장 억제 → 혈류 감소

Efferent arteriole 이완

Efferent arteriole(배출세동맥)이 넓어지면 사구체 내 압력이 떨어집니다.

🔵 ACE 억제제(ACEI), ARB
안지오텐신 II 생성 억제 → 배출세동맥 확장 → 사구체 내 압력 감소 → GFR 감소

(2) GFR 증가 요인

사구체로의 혈류가 늘거나 사구체 내 정수압이 상승할 때 증가합니다.

Afferent arteriole 이완

Afferent arteriole(수입세동맥)이 넓어지면 사구체로 더 많은 혈류가 들어와 PGC가 상승합니다.

🔴 프로스타글란딘 (PGE1, PGE2, PGI2)
Afferent arteriole 이완으로 RBF와 PGC가 증가하여 GFR이 상승합니다.
🔴 ANP (Atrial Natriuretic Peptide)
Afferent arteriole이완과 함께 여과 표면적 증가 효과로 GFR을 높입니다.

Efferent arteriole 수축

Efferent arteriole(배출세동맥)이 좁아지면 사구체 내 압력이 상승합니다.

🔴 Angiotensin II
Efferent arteriole 수축을 유발해 사구체 내압이 증가하여, GFR이 유지/증가합니다
(그러나 과도하면 Renal Blood FLow가 크게 감소하여 GFR이 떨어집니다).
🔴 ANP
Efferent arteriole의 상대적 수축을 유도하여 사구체 내압을 더 높여 GFR 증가에 기여합니다.