전해질이란, 전해질불균형, 전해질검사 방법, 영양실조라면 검사 필요

 

 

 

개요

전해질이란 수분에 녹아 전하를 띠는 물질을 일컬으며, 체액에 존재하는 모든 이온(ion)이 포함됩니다.

그러나 일반적으로 전해질로 측정되는 물질은 나트륨, 칼륨, 염소, 중탄산염의 4가지입니다. 4 종류의 전해질 검사를 통해서 체내 삼투압 농도 상태, 수분 상태 및 pH 상태를 파악할 수 있습니다.

전해질은 체액에서 매우 좁은 범위의 농도에서 항상성(honeostasis)을 이루고 있는데, 이 범위 안에서 체내 대부분의 대사과정을 조절하는 기능을 하고 있습니다. 그렇기 때문에 전해질의 농도를 측정하면 전해질의 불균형으로 발생하는 각종 질병을 진단하는 목적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 전해질 불균형의 크기를 파악하여 전해질의 농도를 교정하는 기준으로 삼기 위해 측정하는 것입니다.

1. 전해질 검사 항목

위의 네가지 전해질 검사와 용액 내 삼투압을 대변하는 삼투압(osmolality)검사, 측정된 양이온과 음이온의 차이를 보는 음이온차(anion gap)검사가 있습니다.

2. 검체 채취

주로 혈액에서 전해질 농도를 측정하지만 소변 검사만으로도 측정하여 혈액 전해질 불균형의 원인에 관한 정보를 얻을 수도 있습니다.

출처: 국가건강정보포털

 

 

검체의 채취와 측정방법

1. 나트륨

신체 수분상태와 관련이 높으며 나트륨의 농도가 높거나 낮을 경우 각각 탈수와 과수분 상태가 나타날 수 있습니다. 145mmol/L 이상인 경우 고나트륨혈증(hypernatremia), 135mmol/L 이하인 경우 저나트륨혈증(hyponatremia)이라 합니다.

1) 고나트륨혈증

피부나 호흡기를 통하여 수분이 증발되는 경우도 고나트륨혈증을 일으키며 피부나(땀) 소화기를(설사, 구토) 통하여 체액이 빠져나가는 경우에도 고나트륨혈증을 일으킬 수 있으나 실제로는 드물고 수분섭취에 의해 오히려 저나트륨혈증을 보이는 경우가 있을 수 있습니다.

고나트륨혈증의 대부분의 증상과 징후는 중추신경계에서 일어나며 고나트륨혈증과 고삼투질농도의 정도에 연관됩니다. 뇌세포의 수축에 의해서 임상증상이 나타나게 되는데, 불안, 기민증 등이 진행되면서 혼수, 사망 등에 이를 수 있습니다. 삼투압이 320-330 mOsm/kg을 초과할 경우 혼수와 호흡마비 등이 나타날 수 있습니다.

2) 저나트륨혈증

발한, 구토, 설사, 이뇨제 남용, 심한 다뇨증, 대사성 산증 등에서 나타납니다. 또한 과량 수분에 의해 나트륨이 희석되는 경우입니다. 심부전, 당뇨, 간경변, 신증후군, 영양 결핍 등에서 나타날 수 있습니다.

저나트륨혈증의 원인으로, 이뇨제를 사용한 경우 수분과 함께 나트륨이 신장으로 빠져나가는 것이 가장 흔합니다. 과량의 설사와 구토 및 치료적 위액 제거의 경우 수분섭취를 할 수 있는 상태라면 저나트륨혈증을 보이게 됩니다.

대부분의 저나트륨혈증 환자는 자각 증상이 거의 없습니다. 나타나는 양상은 매우 다양하며 농도가 120 mEq/L 이하일 때 주로 발생합니다. 증상은 기면, 쇠약감 및 졸음이 주가 되지만 심하면 혼수, 사망에 이를 수도 있습니다.

임상증상의 악화는 나트륨치와 직접적인 상관성이 없으며, 오히려 세포외액 삼투질 농도의 감소 속도와 정도에 영향을 받게 됩니다. 중추신경계 증상은 세포외액 삼투질 농도의 급속한 감소로 인한 뇌부종에 의해 나타나게 됩니다. 만성 저나트륨혈증일 경우 증상이 경미하게 나타납니다.

2. 칼륨

세포내에 다량 존재하는 주된 양이온으로, 조직세포 내에는 약 150mmol/L, 그리고 적혈구내에는 약 105mmol/L(혈장의약 23배) 존재합니다. 일반적으로 산염기 상태와 관련성이 많아 알칼리혈증에서는 감소하고 산혈증에서는 증가하는 현상을 보입니다.

1) 고칼륨혈증

고칼륨혈증은 체내 칼륨의 증가 없이 발생할 수 있으며 혈청 칼륨의 급격한 상승은 칼륨의 세포내액에서 세포외액으로의 이동으로 발생할 수 있습니다. 고칼륨혈증은 칼륨의 섭취 또는 세포 내에서 세포외액으로의 칼륨 방출이 많을 때 발생됩니다.

신장은 칼륨 배설을 조절할 수 있는 능력을 갖고 있기 때문에 외부로부터 칼륨섭취 과다에 의한 경우 신기능의 장애가 없는 한 고칼륨혈증은 잘 일어나지 않습니다.

그러나 신기능이 떨어져 있을 때 부적절한 칼륨 투여는 고칼륨혈증을 유발하게 됩니다. 급성 또는 만성의 고칼륨혈증은 신장에서 칼륨 배설이 감소하거나 세포내에서 세포외액으로 급격한 칼륨의 이동이 있을 경우 발생하게 됩니다.

고칼륨혈증이 있을 경우 나타나는 가장 중요한 임상양상은 심부정맥입니다. 혈청 칼륨치와 심전도 변화가 완전히 일치하지는 않지만 심전도 변화를 확인함으로써 고칼륨혈증의 진단과 치료에 도움을 줄 수 있습니다.

고칼륨혈증은 암모니아 생성과 분비과정을 억제하므로 요중 암모니아 배설을 감소시켜 대사성 산증을 유발하기도 합니다.

2) 저칼륨혈증

저칼륨혈증은 칼륨이 세포외액에서 세포내액으로 이동하거나 실제로 체내 칼륨이 결핍되어서 발생하게 됩니다.

저칼륨혈증이 가장 흔히 나타나는 때는 이뇨제를 투여한 경우 입니다. 설사의 경우 장을 통한 칼륨의 배설, 구토의 경우 알칼리 혈증으로 인한 신장을 통한 칼륨 배설의 증가가 주요원인 중 하나입니다.

칼륨 결핍이 일어나면 골격근, 심장, 신장 및 위장관의 기능장애가 발생합니다. 이 중 신경근육계에 가장 큰 이상을 주게 되는데, 혈청 칼륨치가 2.0-2.5 mEq/L가 되면 근 무력증이 나타나고 더 심해지면 근 마비가 발생하게 됩니다. 특히, 호흡근의 마비가 있을 경우 생명을 위협받게 됩니다. 또한, 저칼륨혈증은 심장 부정맥을 초래하고, 위장관 운동 감소로 인해 변비에서 장 폐색까지 다양한 증상을 유발 하기도 합니다.

3. 염소

염소 이온은 세포외액에서 가장 풍부한 이온입니다. 수분의 재분포, 삼투압 유지와 양이온-음이온 균형을 맞추는 기능을 합니다. 섭취된 염소는 장에서 완전히 흡수된 후 신장에서 간접 여과와 재흡수 과정을 거칩니다.
땀으로 배출되기도 하며 이는 알도스테론 분비로 억제될 수 있습니다. 일반적으로 산염기 불균형이 없는 상태에서는 나트륨 농도와 함께 증가하고 감소하는 경향을 보이지만, 아닌 경우로는 대개 중탄산염과 관계되어 반대 방향으로 변화함으로 산염기 불균형을 의심할 수 있는 정보를 제공합니다.

1) 고염소혈증

혈중 나트륨 농도가 증가하는 대부분의 질환(요붕증(Diabetes insipidus) 등)에서 함께 증가하게 됩니다.

또한 중탄산염이 감소하는 질환 중 중탄산염이 체외로 직접 소실되는 질환(설사, 신세뇨관성 산혈증)에서는 증가하는 소견을 보이게 됩니다.

2) 저염소혈증

혈중 나트륨의 농도가 감소하는 대부분의 질환에서 함께 감소하며 특히 구토, 치료적 위액 제거시에는 많이 감소합니다. 유기산 생성의 증가 또는 배출의 감소(당뇨성 케톤산혈증, 신부전)로 인한 대사성 산증이 있는 경우에도 관찰됩니다.

또한 중탄산염이 증가하는 질환에서 감소하게 됩니다. 만성 신우신염을 동반한 염분소실성 신염, 애디슨병(Addison' s disease)에서 급성기, 당뇨성 케토산혈증, 신부전 등 유기산(organic acid)이 증가되는 상황에서 증가할 수 있습니다.

4. 중탄산염

산염기 불균형을 초래하는 다양한 질환에서 증가 혹은 감소합니다.
이 중 중탄산염은 혈장내 총 이산화탄소(22~31mmol/L)의 약 2mmol/L를 차지합니다. 전해질 검사의 일환으로 측정하는 총 이산화탄소 검사는 산염기 불균형을 평가하는데 있어서 중탄산염 농도를 가름하는데 유용한 검사입니다.

혈장에 녹아 있는 중탄산염과 이산화탄소의 변화는 산염기 불균형의 특징입니다. 이 검사들은 혈액 가스와 pH와 함께 중요한 의미를 갖고 있습니다.

5. 삼투압

용액 내의 용질의 총합으로 삼투압은 각각의 용질의 농도에 입자 수를 곱하여 표시합니다. 체액내의 이온의 농도(mOsmol/kg)로 삼투압을 간접적으로 표시하기도 합니다. 혈액의 삼투압은 곧 조직액의 삼투압과 같고 이것은 세포막 사이의 삼투압과 같습니다.

그러므로 혈중 농도가 가장 높은 나트륨, 염소, 중탄산염이 주를 이루고 다음으로 당, 요소가 영향을 미치게 됩니다. 그러나 혈관벽 사이의 삼투압은 조금 달라 대부분의 이온은 모두 수분과 함께 통과하고 단백과 같은 큰 분자만이 막의 양쪽에 삼투압을 작용하는 물질로 작용합니다. 이를 콜로이드 삼투압이라 부르며 단백이 가장 큰 영향을 주게 됩니다.

출처: 국가건강정보포털

 

 

각 검사의 임상적 의의

신체에서 일어나는 대사작용은 효소에 의하여 촉매됩니다. 효소는 적정한 산도(pH)에서 작용하며 체액의 산도는 일반적으로 7.35~7.45의 매우 좁은 범위에서 유지되고 이를 위하여 완충계, 호흡계, 신장이 함께 작용하고 있습니다.

음식의 섭취 및 대사작용에 의하여 매일 많은 양의 산이 생산되고 이들의 대부분인 탄산(H2CO3)은 적혈구 내의 헤모글로빈과 결합하여 폐로 이동되어 배출되며 그 외 케톤산(keto acid), 황산(sulfuric acid), 인산(phosphoric acid) 등은 혈액을 통하여 신장으로 배설합니다.

동맥혈의 산도, 이산화탄소 분압(PCO2),중탄산염을 측정하여 체내 산염기 상태를 파악하고 이를 조절하는 완충계, 호흡계, 신장의 산염기 조절능력을 평가하고 이와 함께 산소분압(PO2)을 측정하여 체내 산소 공급 상태를 평가하는 검사를 동맥혈액가스검사(arterial blood gas analysis, ABGA)라 부릅니다.

1. 관련 질환

호흡계의 주기관인 폐의 질환 및 폐에 혈액을 공급하는 심장질환, 폐를 조절하는 뇌질환으로 인한 산염기 불균형과 신장계의 주기관인 신장의 질환 및 신장을 조절하는 내분비 기관의 질환 그리고 완충계의 주 요소인 중탄산염을 직접 소실하는 소화기질환, 신장 질환, 강산을 대량 생산하여 완충계를 소모시키는 당뇨병, 허혈성 쇼크 등도 산염기의 불균형을 초래할 수 있으며 이뇨제, 알코올 등 각종 약물들의 복용여부도 산염기 불균형과 관련이 있습니다.

2. 검사 종목 및 검체

산도, 이산화탄소 분압, 산소 분압을 직접 측정하며 중탄산염, 용존 이산화탄소 (dCO2), 총 이산화탄소 등은 기기에서 자동으로 계산됩니다.

혈액가스검사의 측정을 위한 검체로는 헤파린 처리된 주사기로 채혈된 전혈이 주로 사용되며 적절한 채혈과 검체의 관리가 매우 중요하다 할 수 있습니다.

이 지표들의 참고범위는 아래 표와 같습니다. 검체가 공기에 접한 경우 산소 분압은 증가하고 이산화탄소 분압은 감소한 결과를 보이며 장시간 방치한 경우 혈구세포의 대사로 인해 산소 분압은 감소하고 이산화탄소 분압은 증가한 결과를 보이게 됩니다.

3. 임상 관련성

1) 산도, pH

혈액의 산염기 상태를 나타내며 7.35 이하인 경우는 산혈증(acidemia), 7.45 이상인 경우는 알칼리혈증(alkalemia)이라고 합니다. 산혈증은 호흡성 혹은 대사성 산증(acidosis)에 의하여 생기며 알칼리혈증은 호흡성 혹은 대사성 알칼리증(alkalosis)에 의하여 발생합니다. 정상 참고범위는 pH 7.35~7.45 입니다.

2) 산소 분압, PO₂

혈액 중 산소의 양을 나타내며 110mmHg 이상인 경우 고산소혈증(hyperoxemia)이라고 하며 80mmHg 이하인 경우는 정도에 따라 세분하여 60mmHg까지는 경도, 40mmHg까지는 중등도, 40mmHg 이하는 고도 저산소혈증(hypoxemia)이라고 합니다. 혈액 중 산소를 감소시키는 질환에는 폐뿐만 아니라 심장의 질환, 뇌 질환 등이 있습니다. 산소 부족은 호흡을 증가시켜 호흡성 알칼리혈증을 유발하기도 하며, 조직에 산소의 공급부족으로 대사성 산혈증을 유발하는 산염기 질환과도 관련이 있습니다. 정상 참고범위는 80~ 110mmHg입니다.

3) 이산화탄소 분압, PCO₂

혈중 이산화탄소 (CO2)의 양을 나타내며 이는 폐에서 호흡에 의한 이산화탄소 배출의 정도를 반영합니다. 35mmHg이하인 경우 저이산화탄소혈증(hypocapnea)이라 하며, 과호흡(hyperventilation)혹은 호흡성 알칼리증을 의미하고 45mmHg이상인 경우 고이산화탄소혈증(hypercapnea)이라 하며 저호흡 혹은 호흡성 산증을 의미합니다. 정상 참고범위는 35~45mmHg 입니다.

4) 중탄산염

혈액 중 가장 대표적인 중탄산염 완충계를 표시하는 지표로 28mmHg 이상인 경우 대사성 알칼리증, 22mmHg 이하인 경우 대사성 산증을 의미합니다. 정상 참고범위는 22 ~26mmHg입니다.

4. 산염기 질환

1) 호흡성 알칼리증

가장 흔한 원인은 각종 폐 질환(폐렴, 폐울혈, 폐색전증 등)에서 저산소증에 의한 호흡중추의 자극 또는 폐 수용체의 자극에 의하여 호흡이 증가되는 경우를 들 수 있습니다. 또한 살리실산, 프로제스테론 같은 약물에 의하여 호흡중추가 직접 자극 된 경우, 기전은 불명확하나 그람 음성 패혈증에서도 나타날 수 있습니다.

대사성 보상작용으로 수초 내에 조직에 의한 완충작용이 일어나고 신장에서 초기에는 중탄산염 배출을 증가시키고 이후 암모늄이온(NH4+)과 적정산(titrable acid)배출을 감소시킴으로써 중탄산염이 감소합니다 (급성의 경우 18 mmol/L, 만성의 경우 12 mmol/L까지 감소합니다).

2) 호흡성 산증

만성 폐쇄 폐 질환, 천식 등 폐질환에서 가장 흔하며, 호흡 신경 질환, 흉곽 질환, 뇌졸중 및 페노바비탈(phenobarbital) 같은 약제에 의한 호흡중추의 억제 등에 의해 이산화탄소의 제거가 불충분한 경우에 생길 수 있습니다.

대사성 보상작용으로 수초 내에 조직에 의한 완충작용이 일어나고 이후에 신장에서 순 산 배출(net acid secretion)을 증가시켜 중탄산염이 증가됩니다(급성에서는 30mmol/L, 만성에서는 45mmol/L까지 증가). 호흡의 감소로 산소 분압은 감소된 소견을 보이며 산소 분압이 과다하게 감소한 경우 조직의 산소 부족으로 인한 대사성 산혈증을 동반할 수도 있습니다.

3) 대사성 알칼리증

구토나 치료적 위액 제거 등에 의하여 위액의 염산이 과다하게 소실되는 경우에 가장 흔히 발생하고 탈수증이나, 이뇨제를 사용한 경우에도 신장으로 중탄산염을 충분히 제거하지 못하여 일어날 수 있습니다. 한편, 치료를 위하여 중탄산염을 다량 투입하거나 대량 수혈에 의한 항응고제로 첨가된 구연산(citrate)의 과량 유입도 대사성 알칼리혈증을 초래하게 됩니다.

호흡성 보상작용으로 호흡이 줄어들어 이산화탄소분압이 증가하며 (60 mmHg까지 증가) 산소분압이 감소하지만 산소분압이 60mmHg 이하로 떨어질 때까지 호흡을 줄이지는 않고 저산소혈증보다는 알칼리혈증을 유지하게 됩니다.

4) 대사성 산증

케토산 혹은 젖산 등의 과다생성 및 강산의 약제(아스피린, 메탄올등)를 섭취한 경우 산에서 발생된 수소이온과의 결합으로 중탄산염이 감소됩니다. 또한 설사, 신세뇨관성 산혈증 등에 의하여 중탄산염이 체외로 직접 소실된 경우 혹은 보통 양으로 생기는 수소이온이 신부전 등에 의하여 혈중에 농도가 증가하여 중탄산염을 감소시키는 경우 등이 있습니다.

출처: 국가건강정보포털

 

 

 

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