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의약정보 08월호 8/2011 온라인 구독신청
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2011년 08월호 목차보기

 

기획특집 - 전해질 불균형의 효과적인 관리

전해질 불균형의 정의와 진단

 

라현진 <모란신의의원>
의학박사, 전문의
건국대학교병원 외래교수
건국대학교 의과대학 졸업
건국대학교 전공의과정 수료
대한가정의학회 정회원
대한비만치료학회 정회원
신의의원부평점 원장
現신의의원모란점 대표원장

전해질 불균형의 정의와 진단

1. 전해질이란?

우리 신체의 중요한 기능을 조절하며 혈류 속에 많은 화학 물질이 있다. 이러한 화학 물질을 전해질이라고 한다. 신체의 신경 반응과 근육 기능은 세포 외부와 내부의 전해액이 이온의 적절한 교환에 의존하고 있다. 전해질의 예로는 칼슘, 마그네슘, 칼륨, 나트륨이 있으며 전해질 불균형 증상은 다양하게 발생할 수 있다.

2. 인체 전해질 구성

인체는 정상적인 기능을 유지하기 위해서 체액(body fluid)과 체액에 해리되어 있는 전해질(ions)의 균형에 의해 항상성(homeostasis)을 맞추며, 체액 즉, 수분은 인체의 약 60~65%를 구성하고 이러한 수분은 세포내액과 세포외액의 형태로 각각 존재한다.

A. 세포내액(intracellular fluid, ICF) - 체중의 40%

세포기능에 필요한 영양분을 함유하고 세포내 화학반응이 가능한 환경을 제공하며 주요 전해질은 칼륨(K+), 마그네슘(Mg+), 인(P-), 단백질(protein-)이다.
주요기능
세포의 화학적 기능을 원활하게 하는 수성 매개물로 작용.
소화기계내의 음식물 가수분해 및 인체의 구조물 구성.
세포내의 화학적 반응을 위한 반응 및 매개물 기능.
B. 세포외액(extracellular fluid, ECF) - 체중의 20%

수분, 산소, 영양분, 전해질 등을 세포로 전달, 대사작용의 결과로 생성된 폐기물을 제거, 백혈구, 적혈구, 호르몬 및 효소를 전신으로 전달, 신체 온도 조절에 도움을 주는 기능을 하며 주요 전해질은 나트륨(Na+), 칼슘(Ca+), 염소(Cl-), 탄산(HCO-)이고, 혈장액, 간질액, 체강액(위장분비액, 뇌척수액, 늑막강액 등)으로 구성된다.

주요기능
세포에 영양분, 수분, 전해질 등을 전달하며 노폐물 운반.
혈장(plasma)은 폐에서 모세혈관으로 산소를 운반하고 이산화탄소를 폐포로 되돌림.
간질액(interstitial fluid, ISF)의 구성성분인 림프도 세포로부터 노폐물을 운반하고, 최종적으로 흉관(림프를 운반하는 림프관의 본간)을 통해 혈액으로 되돌려 보냄.
세포대사를 위한 용매의 역할.
체온조절 및 관절과 세포막의 윤활.

3. 전해질의 이동

전해질은 수분의 분포를 조절, 산-염기 조절, 신경자극 전달, 혈액응고 등에 깊은 연관을 갖고 있고, 수분과 전해질은 ICF와 ECF 사이에서 끊임없이 이동하며 이 이동의 3가지 형태는 다음과 같다.
A. 확산(diffusion): 입자의 이동이 고농도 부위 >저농도 부위 양측 농도가 동일해 질 때 까지 이동
B. 삼투(osmosis): 반투과성 막 활용, 수분의 이동이 저농도 부위 > 고농도 부위 양측 농도가 동일해 질 때 까지이동
C. 능동적 이동(active transport): 에너지(ATP)를 활용하여 전해질의 이동이 저 농도 이온 부위 > 고농도 이온부위(이온 농도에 역행하여 이온이동 됨)의 형태로 이동하게 된다.

4. 전해질 불균형 증상

전해질은 각각의 인체구성요소에 특정한 비율로 존재하며, 만약 이 특정한 비율이 불균형하게 되면, 인체의 항상성 유지에 타격을 주며 이와 관련된 증상은 다음과 같다.

A. 수분과 전해질 장애

수분, 나트륨 농도 장애
혈중 나트륨 농도의 정상범위는 135~145mEq/L 로 혈장 1L에 나트륨이 수분에 대하여 차지하는 상대적인 비율을 의미한다. 따라서 혈중 나트륨 농도가 정상보다 높다는 것은 반드시 나트륨의 절대치가 우리 몸에 증가되었다고 해석하는 것은 올바르지 않으며, 상대적인 관계를 고려하여야 한다.

① 저나트륨혈증(Hyponatremia)
혈중 나트륨 농도가 135mEq/L 미만일 경우 나타나며, 혈액의 삼투질 농도를 낮추기 때문에 수분이 세포 안으로 이동하게 되고 우리 몸의 수분이 과다할 때 발생하며, 이를 기인하는 상황은 이뇨제 사용, 구토, 설사, 췌장염, 장관폐쇄, 화상, 과도한 발한, 출혈, 갑상선기능 저하증, 울혈성 심부전, 간경화, 신증후군, 코르티코이드 호르몬 이상 등이 있다.
저나트륨혈증으로 인한 증상은 개인에 따라, 저나트륨혈증의 발생 속도에 따라 다르며 일반적으로 혈액의 나트륨 농도가 1L당 125mmol 미만으로 저하되기 전까지는 의미 있는 증상이 나타나지 않는다. 뇌 세포 안으로 수분이 이동하게 되면 전체적으로 뇌가 붓게 된다. 이는 여러 가지 다양한 신경학적인 증상을 일으키는데 가벼운 증상으로는 두통, 구역질 등이 나타나고, 심하면 정신 이상, 의식 장애, 간질 발작 등이 나타날 수 있으며 아주 심한 경우 사망에 이를 수도 있다. 흔히 말하는 수분중독 증상이 저나트륨혈증이다.

② 고나트륨혈증(Hypenatremia)
혈장 나트륨 농도가 145mEq/L 이상인 고나트륨혈증을 보이는 경우는 첫째, 우리 몸에서 수분의 소실이 주로 일어나는 경우, 둘째, 수분소실과 나트륨소실이 같이 있지만 수분소실이 더 많은 경우, 셋째, 나트륨의 증가가 수분의 증가보다 많은 경우이고, 혈액의 삼투질 농도가 높으면 수분은 세포 안에서 바깥으로(세포 안에서 혈액으로) 이동하게 된다.
고나트륨혈증이 발생할 수 있는 상황은 이뇨제 사용, 구토, 장피누공, 설사, 화상, 과도한 발한, 과다한 나트륨 투여, 항이뇨 호르몬 이상 등이 있다. 이로 인한 인한 증상은 발생 속도, 기간, 심한 정도에 따라 다르며 경미한 경우에는 증상이 없거나 메스꺼움, 무력감, 의식 장애 등이 나타날 수 있고, 심하면 혼수상태에도 이르게 된다. 고나트륨혈증이 심하면 뇌 세포 안의 수분이 감소하여 뇌의 용적이 감소할 수도 있다. 심한 급성 고나트륨혈증에서는 뇌가 수축하면서 뇌혈관이 파열되어 뇌출혈이 발생하고 사망에 이를 수도 있다.

③ 부종(edema)
부종은 조직 내에 림프액이나 조직의 삼출물 등의 액체가 고여 과잉 존재하는 상태를 의미하는 용어이다. 피부와 연부 조직에 부종이 발생하면 임상적으로 부풀어 오르고, 푸석푸석한 느낌을 갖게 되며, 누르면 피부가 일시적으로 움푹 들어간다.

혈중 칼슘 농도 장애
① 고칼슘혈증(Hypercalcemia)
혈장 속의 칼슘 농도가 정상치(8.8~10.4㎎/㎗)보다 높은 상태이며, 심할 경우 생명까지 위협할 수 있다. 주요 원인은 원발성 부갑상샘기능항진증, 악성종양(골전이, 다발성골수종 등), 유육종증 등의 육아종성질환, 사이아지드, 우유와 병용한 제산제, 비타민 D 및 비타민A 의 과용 등이 있으며, 혈중 칼슘의 농도가 증가하면 구토와 상복부 통증이 나타나고 좀 더 증가되면 의식소실까지 나타날 수 있다. 그 증상으로는 골격계 증상(전신적 골량의 감소), 신경근 및 신경정신계 증상, 우울증·성격변화·정신운동의 퇴화·기억력 감퇴, 심지어는 분명한 정신병이 발생하기도 하며, 소화기계이상, 고혈압, 피부궤양이나 각막의 석회화가 발생하기도 한다.

② 저칼슘혈증(Hypocalcemia)
혈중 칼슘 농도가 9(mg/dL) 이하인 경우 저칼슘혈증을 나타내며, 주요원인으로 수술후 부갑상선기능저하, 만성 신부전, 비타민 D 결핍증, 흡수부전증후군 등이 있다. 주요 증상으로는 신경근육계 증상(경련 및 발작), 신경학적 증상 및 증후(대, 소뇌의 석회화 및 정신이상), 피부변화(건선, 농가진) 등의 증상이 나타난다.

혈중 칼륨 농도 장애
① 고칼륨혈증(hypekalemia)
칼륨은 체내에서 세포의 전기적 활성화, 세포 내 단백질, 글리코겐의 합성 조절, 세포의 용적 변화, 산염기 평형 조절에 중요한 역할을 한다. 혈액 검사에서 혈청 칼륨 농도가 정상치(3.5~5.5mmol/L)를 초과하는 경우를 말한다. 주요원인은 신장의 배설 기능이 임상적으로 유의하게 저하되어 있는 경우(진행된 만성 신부전), 알도스테론과 같은 호르몬의 결핍, 대사성 산증, 그리고 이화 작용 등이 대표적이지만, 칼륨 배설은 신장을 통해 매우 효과적으로 이루어지므로 건강한 사람에게 고칼륨혈증은 거의 발생하지 않는다. 주요 증상으로는 심계항진, 신경 근육계 증상(근육 경련, 쇠약, 마비, 감각 이상), 소화기 증상(구역, 구토, 복통, 장마비), 심부정맥 등이 나타난다.

② 저칼륨혈증(hypokalemia)
혈청 칼륨 농도가 정상치인 3.5~5.5mmol/L 미만인 경우를 말한다. 설사, 대사성 산증(세뇨관성 산증), 이뇨제 사용, 대사성 알칼리증 등이 주요 원인이며, 주 증상은 골격근의 근력 저하(주로 하지), 경련, 근육 과민, 테타니(tetany, 근육의 불수의적인 수축)도 드물게 나타나며, 가장 위험한 증상은 심전도가 변화되고 부정맥이 발생하는 것이다.

B. 산 - 염기 장애

우리 몸은 체내에서 생산되는 수소이온을 일정하게 유지하기 위해 작용한다. 수소이온은 40(mol/L)를 유지하고 이를 pH로 환산하면 7.4가 된다. 정상적인 몸에서는 pH가 0.05 미만으로 변화하며 우리 몸은 pH가 7.35에서 7.45 사이를 유지하게 되는데, 산염기의 균형이 깨지면 이를 보상하려는 활동이 일어나게 된다.

호흡성 산증(Respiratory Acidosis)
호흡성 산증은 호흡의 저하로 인해 이산화탄소가 축적되어 혈액내 pH가 감소한 것이다. 호흡성 산증은 급성과 만성으로 분류되며, 급성의 원인은 기관지 확장증, 기흉, 부적절한 기계호흡의 조절, 호흡마비 등이 있으며, 만성호흡성 산증은 만성 폐쇄성 폐질환이나 폐암에서 진환의 경과에 따라 점진적인 기도의 폐쇄, 공기 폐색, 호흡관류의 장애가 진행되어 올 수 있다.
호흡성 알칼리증(Respiratory Alkalosis)
호흡성 알칼리증은 폐포의 과다환기로 인해 이산화탄소가 과다하게 배출되어 생길수 있다. 주요 원인으로는 저산소혈증이 있으며, 외상, 발열, 심한통증, 중추신경계 병변 등은 호흡중추를 과다하게 자극한다. 호흡중추가 자극되게 되면 호흡의 깊이와 횟수가 증가한다. 주요증상으로는 빈맥, 과호흡, 현기증, 기절, 경련, 허약감 등이 나타난다.

대사성 산증(Metabolic Acidosis)
대사성 산증은 비휘발성 산의 축적이나 염기의 상실로 인해 생길 수 있다. 비휘발성 산은 신부전, 당뇨성 케톤증, 젖산증, 독극물의 섭취 등으로 인해 비정상적으로 축적된다. 고칼륨혈증, 고칼슘혈증의 증상이 나타나며, 신장의 신세뇨관이 중탄산을 재흡수 할 수 없거나 위장관에서 회장루나 설사를 통해 상실되면 대사성 산증을 유발할수 있다.

대사성 알칼리증(Metabolic Alkalosis)
대사성 알칼리증은 수소이온의 상실이나 중탄산염의 축적으로 인해 발생한다. 비위관 흡인 혹은 구토로 위액이 소실되었을 때 염화수소(HCl)가 생성되는 과정에서 탄산(HCO3-)이 혈액으로 재흡수 되는 경우, 산증을 치료하는 과정에서 중탄산염이 과다투여 된 경우, 전혈을 과다하게 투여한 후 혈액을 보관하는데 사용한 구연산 염이 탄산으로 변형된 경우 대사성 알칼리증이 발생할 수 있다. 주요 증상으로는 호흡저하, 저칼륨혈증, 저칼슘혈증이 나타난다.

5. 전해질 불균형 사고 사례

사례 1) 급성 수분 중독

2009년 여름, 한 정신병원의 폐쇄 병동. 입원 중이던 40대 남성 환자가 이른 아침 화장실에서 시신으로 발견됐다. 1주일 전 사회복지시설에서 이상행동을 보여 이송돼 온 K(41)씨였다. 온몸이 흥건히 젖어 있었다. 가슴과 배, 등, 허리까지 여러 곳에 멍 자국도 보였다. 담당 검사는 병원 내에서 발생한 구타 등으로 사망했을 수 있다고 보고 부검 결정을 내렸다. 부검은 다음 날 바로 시행됐다. 팔꿈치에서 무릎관절까지 전신이 굳어 있었다. 적혈구가 몰려 생기는 암적색 시반(屍班)이 시신의 등에 나타나 있었다. 멍 자국 아래에는 피하출혈도 보였다. 하지만 모두가 죽음의 원인으로 보기에는 부족한 것들이었다.
K씨의 주요 장기들이 모습을 드러내자 죽음의 원인들이 하나둘 베일을 벗기 시작했다. 뇌와 허파가 비정상적으로 부어 있었다. 위, 간, 창자 등 내장과 복부의 막과 벽도 마찬가지였다. 부종(浮腫)이 있었다. 배 안에는 복수액도 가득했다. 복수와 부종액을 합해 3ℓ가 나왔다. 거의 익사체에서나 볼 수 있는 수준이었다. 콩팥도 요로도 부어 있었다. 유리체액(안구를 채우고 있는 투명한 물질)에 대한 검사 결과 K씨의 나트륨 수치는 102mEq/ℓ에 불과했다. 나트륨 수치가 120mEq/ℓ 밑으로 떨어지면 사망에 이를 수 있다는 점을 고려하면 체내 염분량이 지나칠 정도로 줄어 있었던 것이다.
국립과학수사연구원은 최종적으로 K씨의 사인을 ‘급성 수분 중독’으로 결론내렸다. 몸이 받아들일 수 없을 정도로 많은 양의 물을 먹는 바람에 물 중독이 발생해 사망에 이르렀다는 이야기다. 이를 뒷받침하는 증언도 나왔다. 한 입원 환자는 경찰에서 “K씨가 화장실에서 바가지로 많은 양의 물을 마셔 이를 만류한 적이 있다.”고 말했다.

사례 2)

2007년 1일 12일 미국 캘리포니아주 새크라멘토의 한 지역 방송국. ‘아침의 광란’이란 프로그램의 녹화가 한창인 가운데 세 아이의 엄마인 제니퍼 스트레인지(28)가 힘겹게 마지막 물잔을 들이켰다. ‘물 마시고 소변 참기’라는 엽기적인 게임에 참가한 상황이었다. 3시간 동안 화장실에 가지 않고 15분마다 제공되는 물을 모두 마셔냈다. 1등을 차지하면 가정용 게임기를 아이들에게 선물할 수 있다는 생각뿐이었다. 죽을 힘을 다해 7.5ℓ의 물을 마셨지만 안타깝게 최종 성적은 18명 중 2등이었다. 게임이 끝난 순간 그녀는 쓰러졌다. 극심한 두통을 호소하며 연신 구토를 했다. 결국 그녀는 그날 자기 집에서 숨을 거뒀다. 부검 결과 사인은 수분 중독사였다.


 

 

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