동상이란 추운 환경에 노출된 신체 부위에서 생리적인 보상기전의 작용이 실패한 경우 조직에 손상이 발생하는 것을 말합니다.
추운 환경에의 노출기간, 습도, 통풍, 기압, 피복, 신체의 의학적 상태, 개인적 감수성 등이 동상의 발생에 관여합니다. 인체는 추운 환경에 노출되는 경우 신체의 중심체온을 유지하기 위한 항상성 기전이 작용을 하게 됩니다. 즉, 말단 부위가 추운 환경에 노출될 경우 중심체온을 유지하기 위해서는 혈액의 우회가 필요한데, 혈액을 우회시키기 위해 차가워진 말단 부위 혈관은 수축하게 됩니다. 그러나 결과적으로 말단 부위는 혈관 수축으로 인한 손상이 발생하게 되는데 이것이 바로 동상 발생에 관여하는 요인입니다.
말초의 한냉 손상은 동결 손상과 비동결 손상(빙점이상의 온도와 습기가 높은 상태에서 발생)을 모두 포함하는데, 이것은 전신적인 저체온증과 함께 혹은 독립적으로 발생할 수 있습니다.
동결 손상의 대표적인 예는 동상(frostbite)이 있고, 비동결 손상의 대표적인 예는 참호족(trench foot)과 동창(Chilblains)이 있습니다.
동상의 발생은 두 가지 시기로 구분할 수 있습니다.
첫 번째, 냉동 전 단계에서는 신체 부위가 추운 환경에 노출이 되면 피부의 표피층의 온도가 떨어지고, 조직의 온도가 10℃ 이하로 떨어지면 피부의 감각이 소실됩니다. 온도가 낮아지면서 혈액의 점도는 증가하게 되고, 한편으로 체온유지의 항상성 기전으로 인하여 노출된 부위의 혈관이 수축하고 혈장이 혈관 밖으로 빠져나와 조직 부종이 발생합니다.
두 번째, 냉동 단계에서는 주변 환경의 온도가 더 떨어지게 되면 조직액이 동결되면서 얼음 결정을 형성하게 되고 조직 내의 삼투압을 증가시켜 세포내의 수분을 세포 밖으로 이동시켜 세포의 탈수를 일으키게 됩니다.
세포의 탈수는 세포내의 삼투압을 증가시키고 세포의 괴사를 초래하게 되며 주위 모세혈관의 세포 손상으로 혈액의 저류 및 혈류의 차단이 발생합니다.
혈류가 차단됨으로써 혈관내의 세포들은 응고되고 혈관 내 혈전을 형성하여 조직의 허혈성 손상은 점차 진행하게 됩니다.
한냉 손상이 발생된 부위는 나중에 재 가온이 되면서 추가적인 손상이 발생하게 되는데 재 관류 손상이라고 하는 기전에 의해 발생합니다.
한랭 손상을 받았던 조직이 재 가온이 되면 혈류가 차단되었던 부분의 혈류가 다시 증가하게 되고 손상된 혈관내피세포로 인해 조직 부종이 심해지게 됩니다.
또한 허혈성 손상을 받았던 부위에 탈수되었던 세포들의 부종이 발생하고 활성산소가 발생하여 혈관내피세포의 손상을 점차 가중시키게 됩니다.
또한 조직손상으로 인한 염증반응으로 인해 혈관수축인자들이 생성되어 조직의 허혈성 손상이 더욱 가중됩니다. 동상과 비슷한 비동결 손상인 참호족(trench foot)과 동창(chilblains)은 습하고 차가운 환경에서 반복적으로 장기간 노출된 경우 발생하게 되는데 말초신경의 손상으로 감각저하가 발생하고 혈관의 미세한 경련으로 조직의 허혈성 손상 등이 발생하게 됩니다.
