기본임상약국 검진데이타의 해석4(전해질)

주요 전해질의 이상에대한 내용을 한번 다루어보겠다.기본적인 내용을 일단 살펴보야야하는데 삼투질 농도에관한 내용이다 삼투질농도는 mosm으로 표현되는데 삼투질농도는 입자의 갯수에 비례하므로 mmole에 이온화갯수를 곱해주면된다 즉 NaCl은 물에서 이온화되어 입자가 두개로 되므로 mosm은 mmole×2이다
mosm/L(용매와 용질의 합 1L당mosm)와 mosm/kgH2O(물 1kg당mosm)로 두가지의 표현이 있다고한다 인체에서는 용매가 물이므로 거의 차이가 없다고 한다
유효삼투질농도라는 개념이 있는데 이는 세포막을 자유롭게 통과하지 못하는 물질의 농도로 막을 사이에두고 물의 이동에 영향을 주는 물질의 농도라고 한다 이에 해당하는 물질은 전해질과 glucose라고한다
반대로 무효삼투질농도라는 개념이 있는데 세포막을 자유롭게 통과하여 물의 이동에 영향을 주지못하는 물질의 농도라고한다 이에 해당하는 물질은 BUN(cf.콩팥에서는 특이하게 선택적으로 이동한다)이라고한다 .공식을 보면
유효삼투질농도=Na(meq/L)+sodium의 짝음이온인Cl과 HCO3(meq/L)등의 음이온+glc(mg/dL)/18인데 혈중글루코스는 주로 mg/dL로 측정이 되고 글루코스의 분자량은 180이므로 이를 mmole/L로 환산하면 1가이고 mmole과 mosm값이 같으므로 혈중글루코스농도를 mosm으로 환산하면glc/18이 된다.Na와 짝음이온인 HCO3와 Cl이온등의 음이온은 거의 sodium과 같은 농도로 있다고 가정하여 그냥 Na과 동량으로 있다고 처리한다.그리고 글루코스등 다른 삼투성물질은 거의 삼투질농도에 미치는 영향이 미미하므로 그냥 빨리 계산할때는 유효삼투질농도는 나트륨농도×2로 사용하기도 한다고 한다.또 BUN까지 포함한 총 삼투질 농도를 구하려면 질소의 분자량이 28이므로 BUN도 mg/dL로 측정되므로 BUN/2.8하여 BUN값을 더해주면 총삼투질농도가 된다
osmol gap이라는 개념이 있는데 lab에서 측정된 삼투질농도와 위에서 언급한 공식으로 산출한 삼투질농도의 차이를 말한다.그 차이가 10mosm초과시에는 다른 삼투성물질이 혈장에 많이 존재함을 의미하며 주로 독성물질에 의한 중독이 많다고한다
교질삼투압(oncotic pressure)- 혈관밖으로의 이동이 제한되는 혈장단백에 의한 삼투압을 말하며 주로 알부민에의해 생성되는 삼투압현상이다.알부민이 혈관밖으로 수분이 안새게 수분을 끌어당기는 힘이다.큰 혈관의 혈장에서는 알부민의 삼투질 농도가 미미하여 삼투압에 큰 영향을 주지 못하고 작은 모세혈관에서 작지만 삼투질농도차에 의한 수분의 이동,음전하를 띤 알부민의 모세혈관밖으로 이동제한이 있어 다른 양이온과 전기적평형을 유지하는데 이 때문에  비교적 이동이 자유로운 다른 음이온(Cl)의 모세혈관안의 농도가 낮다. 이에 농도평형을 이루기위해 농도가 높은 모세혈관 밖의 음이온의 모세혈관안으로의 이동과 또 이에 전기적 평형을 이루기위한 양이온의 모세혈관안으로의 이동현상(Gibbs-donnan effect)에 의한 모세혈관안의 삼투질 농도상승,거대분자로서 수분을 당기는 힘이 복합작용하여 삼투압을 형성한다.그래서 알부민의 삼투질농도로 계산된 삼투압보다 측정된 삼투압이 약간 더 크다고 한다. 저하되는 경우 부종(edema)이 생기는 주요 요인이라고한다.간경화에의한 albumin 생성저해로 인한 부종에 albumin주를 투여하는 이유를 알수있다.모세혈관의 수분의 이동메카니즘을 설명하는데 Gibbs-donnan effect와 stahling's law(혈관밖을 향하는 모세혈관 정수압(capillary hydrostatic pressure)이 혈관안으로 작용하는 삼투압(oncotic pressure)보다 클때는 수분이 혈관밖으로 유출되고 혈압이 삼투압보다 작을때는 수분이 혈관안으로 들어온다.)가 적용된다고 한다.
※모세혈관 정수압(capillary hydrostatic pressure)은 일반공학에서처럼 정지된 물기둥의 높이에 따른 중력에 의한 압력(hydrostatic pressure)이 아니라 모세혈관전 arteriole과 모세혈관후 venule의 혈압 차이와 모세혈관전 arteriole과 모세혈관후 venule의 혈관저항값 차이에 의해 결정되는 모세혈관내 정지된 물기둥의 압력값이다.공학에서와는 다른 원인에 의한 압력이나 같은 용어가 쓰이는것 같다.
역으로 모세혈관 안으로 작용하는 정수압도 물기둥의 높이에 따른 중력에 따른 압력이 아니라 모세혈관밖 interstitial fluid의 부피와 space에 의해 결정되는 압력값이다.
혈장유효삼투질농도상태(수분과다,수분부족,저단백등에 의한 고장성,등장성,저장성: 혈장의 유효삼투질농도는 300mosm/L 전후인데 혈장이나  투여용액의 유효 삼투질농도가 이보다 높으면 고장성,같으면 등장성 낮으면 저장성이라한다)에 따라 입원환자에 대해 루틴으로 행해지는 수액요법을 살펴보면 다음과같다.입원환자 대부분이 iv라인을 기본적으로 잡는데 이는 환자의 상태에 따라 수액이나 약물을 투여하기위한 것이기도하고 응급상황에서 빠른 처치를 위해 기본적으로 iv라인을 잡는다고한다
하루에 필요한 수분요구량의 계산법은 다음과 같다
30~35ml/kg/day로 하거나
혹은 체중20kg까지는 1500ml 기본으로 잡고 20kg초과된 체중kg당20ml를 더하여 잡거나
4-2-1rule이라고하여 시간당 필요한 수분요구량을 계산하는 방법도 있다고한다.주로 소아에게 사용하는 rule이라고한다 .
참고로 인체에서의 수분분포는 세포내:세포외(혈장+간질)=2:1이며 혈장:간질=1:4라고한다.
TBW(total body water.몸에서 물이 차지하는 중량)라는 용어가 있는데 남성은 체중×0.6,여성은(남성보다 물함량이 적은 지방세포가 많아) 체중×0.5라고한다.
주로 사용하는 등장성인 0.9%NS용액은 세포외액의 주성분으로 투여하면 주로 세포외액에 분포하여 탈수와 출혈에의한 blood volume의 손실보충에 주로 사용한다고한다
5%포도당용액은 거의 등장성으로 투여후 포도당은 세포내로 흡수되어 순수한 물이되어 세포내외에 2:1로 분포된다고 한다.따라서 탈수,출혈로인한 blood volume의 손실보충에는 적당하지않다고 한다.기본 수분보충용 수액으로 적당하다고 한다.
DS액은 포도당과 saline을 섞어놓은것으로 종종 사용된다.
하트만 액(lactated ringer)은 등장성으로 나트륨,칼륨,칼슘,lactate등을 포함하고 있다.세포외액의 성분과 비슷하여 수술,화상후 blood volume의 유지 및 증대에 사용한다고 한다.나트륨의 저함량으로 장기사용에는 적합하지 않다고 한다.세프트리악손주사와는 침전의 우려로 병용하지않는다고 한다
플라스마 솔루션A는 하트만과 비슷한데 칼슘이 빠지고 마그네슘이 들어있고 lactate대신에 다른 유기산이 들어있다.용도는 하트만과 비슷하다.
이외에도 고장성,저장성 NaCl(0.45%,2.5%),포도당(10%, 50%(너무 고장성이라 iv가 아닌 central vein으로 투여원칙))등이 몸의 삼투압의 상태와 혈당에 따라 일시적으로 사용된다고 한다
또 Nacl,KCl등이 20,40,meq의 형태로 바이알로 나와 필요시 NS와 DW수액에 희석되어 사용된다.
수액투여시 종류와 양에대한 판단은 하나의 정답이 있는 것은 아니며 의료진마다 약간의 차이가 있는것 같다.다음으로 전해질이상에 대해 살펴보겠다
Hyperkalemia-정상범위는 3.5~5.0meq/L이다.마일드한 경우 별 증상은 없으며 심각한 경우 근수축 이상과 심근이상,심하면 심장마비까지 유발한다고 한다.약국에 있으면 가끔씩 처방되는 경구용 polystyrene sulfonate calcium(카리메트산)이 있는데 고칼륨혈증 예방에 쓰인다.이외에도 경구용 흡착배설제로 patiromer,sodium zirconium cyclosilicate제제가 쓰인다고 한다.흥미로운 사실은 빨리 칼륨수치를 낮추려고 할때 인슐린,염화칼슘,salbutamol,sodium bicarbonate등이 쓰일수도 있어서 생리학적으로 흥미로운 증상이라고 할수있다.원인은 주로 급만성 신부전에 의한 칼륨배설 장애,칼륨배설에 중요한 역할을하는 aldosterone의 역할을 저해하는 질환(addison병)이나 약물(ACE inhibitor,ARB,potassium sparing diuretics,NSAIDS(renin의 분비를 억제하여 hypoaldosterone의 상태가 되고,prostaglandin이 촉진하는 신장으로의 혈류를 저하시켜 GFR을 저하시켜 칼륨의 배설을 저하시킨다).calcineurin inhibitor(신장의 sodium potassium pump를 저해하여 항알도스테론효과와 비슷한 효과를 나타내어 고칼륨혈증을 일으킨다),beta blocker(beta2 receptor는 기관지나 자궁의 평활근의 이완에도 작용하나 skeletal muscle의 sodium potassium pump를 활성화시켜 칼륨을 세포내로 이동시키는데 이를 저해하면 고칼륨혈증이 유발될수도 있음.cf)평활근에서 beta2 agonist는 skeletal muscle cell과는 다르게 칼륨을 근육세포밖으로 내보내어 hyperpolarization하여 근육이 탈분극되어 수축하지 않도록 이완시킨다고 한다.조금 헷갈리는 내용이다 )
치료에 쓰이는 약물은 다음과 같다.염화칼슘주(정맥에 자극을 주므로 천천히 0.7~1.5meq/min 로iv로투여하거나 중심정맥으로 투여한다.im,sc로는 투여하지 않는다) 는 칼륨의 혈중농도를 떨어뜨리기 보다는 주로 세포의 전기적 역치전위(thredshold potential)를 상승시켜 hyperkalemia에서 나타나는 기저전위(resting membrane potential)의 상승(세포내의 높은 칼륨농도와 세포외의 낮은 칼륨농도차이가 기저전위를 유지하는 중심적인 역할을 하는데 세포외 칼륨농도가 오르면 이 차이가 줄어들어 기저전위가 높아져서 과활성이 일어날 수 있다고 한다) 으로 인한 세포의 전기적 과활성을 억제한다고 한다.쉽게 이야기하자면 칼슘이 세포내로의 나트륨의 유입을 경쟁적으로 저해하여 혈중 칼슘이 많으면 그만큼 더 많은 자극이 있어야 탈분극이 일어날 수 있게된다는 의미인것 같다.이로인해 근육이나 심장의 과도한 활동을 억제한다고 한다.인슐린을 저혈당을 예방하기위해 포도당과 함께 주사하면 일단
sodium hydrogen antiporter를 활성화하여 sodium이 세포내로 들어오게되고 이를 다시 바깥으로 내보내기위해 이차적으로sodium-potassium pump이 활성화되어 칼륨의 혈중농도를 일시적으로 낮춰줄수있다고 한다.beta2 agonist인 salbutamol 제제는 네뷸라이저로 투여하면 일시적으로 칼륨을 세포내로 이동시켜 칼륨의 혈중농도를 낮춰줄수있다.bicarbonate의 투여도 혈장을 알칼리화시키면 혈장의 칼륨은 세포내로 들어가고 세포내의 hydrogen은 혈장의 알칼리화를 중화시키기 위해 세포밖으로 나온다고 한다.경구투여로 장관내에서 칼륨의 흡수를 저해하여 효과를 나타내는 약물이 주로 사용되는데 polysterene sulfonate calcium,patiromer,sodium zirconium cyclosilicate제제가 쓰인다.이뇨제도 일시적으로 칼륨의 혈중농도를 낮춰줄수도 있다.제일 효과적인 방법은 주로 고칼륨혈증이 신부전에 의해 나타나므로 혈액투석이 가장 효과적으로 칼륨을 제거하는 방법이기도 하다.
hypokalemia-3.5meq/L이하인경우를 말하며 2.5meq/L이하인경우 심각한 경우라고 한다.증상으로는 뇨의 농축기전에 필요한 세뇨관에서의 NaKCl cotransporter와 Vasopressin에 반응하여 수분을 흡수하는 aquaporin protein의 발현을 억제하여 뇨붕증을 일으켜 다른 전해질 이상을 일으킬수있고 심각한 경우 hyperkalemia와 같이 심장마비를 일으킬 수 있다고 한다.원인을 살펴보면 설사,과도한 발한,이뇨제의 남용,metabolic alkalosis(alkalosis에 대응하기위해 proton이 cell밖으로 나오고 대신에 potassium이 cell안으로 들어간다,hypokalemic metabolic acidosis,hyperaldosteronism,hypomagnesemia(마그네슘은 칼륨의 신장에서의 배설을 억제한다고한다.저마그네슘혈증의 경우 이 작용이 저하되어 저칼륨혈증이 악환된다고 한다.따라서 저칼륨혈증의 보정시에 저마그네슘증의 치료도 함께하여야 효과가 있다고 한다 )그리고 hyperkalemia의 치료에 사용되는 이뇨제,beta agonist등의 약물에 의해서도 일어난다고 한다.치료로는 마일드한 경우 칼륨이 풍부한 음식을 섭취하거나 경구용 염화칼륨을 복용하고 심한경우 염화칼륨주를 NS 1L에 희석하여 천천히 주입한다.potassium sparing diuretics를 투여하기도 한다고 한다
hypernatremia와 hyponatremia-둘을 다루어보면 원인과 분류가 혼동될때가 있어 같이 다루어보며 서로 비교해야할것같다.나트륨의 혈중 정상범위는135~145meq/L라고한다.150meq/L이상이면 hypernatremia이며 임상적인 증상은 160meq/L이상일때나타난다고하는데 가볍게는 갈증,피로,무기력감,근육약화등의 증상이 나타나고 아주심각하여 뇌세포에서 혈장의 고삼투질농도로 인해 물이 빠져나가 쪼그라들면 경련,혼수상태등이 일어날수도 있다고 한다.hyponatremia는 정상범위이하를 말하며 120meq이하에서 증상이 나타나며 가볍게는 두통에서 구토, 경련,무기력감,정신착란등의 증상이 나타난다고 한다.둘다 hypovolemic,normo volemic,hypervolemic의 세가지로 분류하다
hypovolemic hypernatremia-부적절한 수분섭취와 과도한 발한,설사등에 의한 탈수가 주된요인라고 한다.즉 발한과 설사등에 의한 배설이 나트륨보다 수분이 많았을 때 부족한 수분섭취와 겹치면 발생한다고 한다.또한 이뇨제에의해 수분이 나트륨보다 많이 빠져나가 hypernatremia가 된다.치료로는 경구나 iv로 수분공급이며 심각한 hypernatremia인 경우 뇌세포가 부담이 되지않게 삼투압의 변화에 적응할수 있도록서서히 공급하도록 해야한다고 한다
hypovolemic hyponatremia-원인은 과도한 발한,설사등 hypervolemic hypernatremia와 같을수 있으나 상대적으로 수분보다 나트륨의 배설이 크고 수분섭취량이 많았을때(과도한 발한시 미네랄함량이 적은 물을 많이 섭취했을때)경우에 발생한다고 한다.아이러니하게 이뇨제에 의한 과도한 수분손실로인한 ADH의 분비로 hyponatremia가 올수도 있다고한다(cf.이뇨제에의한 hypernatremia)또 addison병과 같이 hypoaldosteronism을 일으키는 질환에 의해 sodium과 수분의 재흡수가 저하되어 hypovolemic hyponatremia가 일어난다고한다.치료로는 NS의 투여가 일반적이며 심각한 경우 3~5%saline을 쓸수도 있다고 한다.신경계 부작용이 나타날수 있으므로 하루에 sodium의 증가량이 10meq/L이상 증가시키지 않도록 주의한다.이뇨제를 투여중인 경우에는 이뇨제를 중지한다
normovolemic hypernatremia-blood volume에 관계하는 aldosterone system에 문제가 없으면서 ADH인 vasopressin분비저하나 콩팥에 문제가 있으면 free water만 빠져나가는 문제가 생겨 hypernatremia가 생길수 있다고한다.치료로는 D5W로 free water를 투여하면서 desmopressin제제가 투여가능하면 하면 될듯하다.
normovolemic hyponatremia-normovolemic hypernatremia와 마찬가지로 aldosterone계에는 이상이 없으면서 vasopressin의 과다분비(SIADH)로 인해 생길수 있다고 한다.치료로는 수분제한요법이 필요하며 필요한 경우 일시적 요붕증을 일으키는 demeclocycline(신독성,햇빛알러지유발할수있어 주의하여야한다고 한다)이나 vasopressin receptor antagonist(conivaptan)를 사용하기도 한다고 한다
hypervolemic hypernatremia-주로 NS수액의 과잉투여나 비본의 과잉투여에 의해 가끔 나타날수 있고 소금물을 많이 복용했을경우에 나타날수 있다고 한다
hypervolemic hyponatremia-주로 부종을 일으켜 plasma volume저하를 유발하여 ADH와 renin 계를 자극하여 더욱 수분배설을 억제하고 갈증을 촉발하여 수분섭취를 증가시키는 간경변,심부전,신기능저하등이 대표적이라고 한다.치료로는 수분제한과 이뇨제 투여로 한다고 한다.ADH receptor antagonist(vaptans)와 이뇨제도 치료 옵션이 될수 있다고한다
hypermagnesemia-마그네슘은 주로 근육과 뼈에 분포한다고하며 혈중정상 수치는 0.6~1mmole/L 정도이며 1.1mmole/L이상이면 hypermagnesemia로 판단한다고 한다 증상으로는 일반적으로 마그네슘은 근육과 혈관을 이완하는 역할을하므로 가볍게는 무기력증 심하면 호흡저하, 심정지등까지 일으킬수있다고 한다
원인은 주로 신부전에 의한 배설장애이며 diabetic ketoacidosis(일반적으로 이 상황에서 고혈당에의한 glucosuria에의해 소변으로 마그네슘이 많이 배설되어버리므로 전체적인 마그네슘량은 저하되나 혈중에서는 acidosis에 대응하기위해 hydrogen intracellular shift가 일어나고 전기적 평형을 위해 세포에서 칼륨과 마그네슘이 밖으로 나와버리는 상황이 형성되어 일시적인 고칼륨혈증 및 고마그네슘혈증이일어날수있다고한다.혹은 혈장의 글루코스로 인한 고삼투압으로인한 osmotic shift로 전해질 및 수분이 일시적으로 혈장쪽으로 끌려나오는 현상으로도 일어난다고 생각되어진다.)
adrenal insufficiency(부신기능저하,addison's dosease 대체의학계에서 말하는 부신피로증후군 adrenal fatigue과는관련없음,부신호르몬중에 aldosterone 부족에의한 blood volume의 저하로 마그네슘 농도가 상승되어 hypermagnesemia가 일어날수있다고 한다)
hypothyroidism(thyroid hormone 저하시에는 모든 신체활동이 저하되는데 신장에서의 glomerular filtration rate도 저하되어 신장에서의 마그네슘배설이 저하되어 hypermagnesemia가 일어난다고 생각되어진다)
hyperparathyroidism(parathyroid hormone은 renal tubule의 thick ascending limb에서 마그네슘과 칼슘의 재흡수 통로인 paracellular 통로의 caludin protein으로 이루어진 통로를 열어주어 칼슘과 마그네슘의 재흡수를 촉진한다고한다.따라서 hyperparathyroidism시에는 hypermagnesemia가 일어날수있다고 한다) bipolar 정신장애에 쓰이는lithium intoxication 시에도 hypermagnesemia가 나타날수있는데 정확한 mechanism은 아직 밝혀지지 않았으나 제일 그럴듯한 mechanism은 lithium의 주된 부작용인 vassopressin 저항성에 의한 요붕증에 의한 약간의 free water의 감소(충분한 수분 섭취가 안됐을 때)에의한 것으로 생각된다 .
치료로는 신기능이 정상이고 마일드하다면 외적인 마그네슘의 섭취를 중단하면 정상으로 돌아온다고 한다.심각한 경우에는 혈압,심전도등을 체크하고 마그네슘에 길항하는 염화칼슘등의 칼슘제제를 iv로 투여한다고 한다.loop 이뇨제도 신속하게 마그네슘의 농도를 낮출수 있는 방법이나 칼슘이나 다른 전해질도 다 빠져나가므로 다른 미네랄과 수분의 보충에 주의하면서 시행해야한다고 한다 .혈액투석도 한 방법이라고 한다.
hypomagnesemia-0.6mmole/L이하인 경우를 말하며 증상으로는 가볍게는 피로,권태 심하면 근육경련,심장이상까지 일으킬수있다고 한다.자주 접하는 구체적 질환으로는 천식발작 증가,생리통의 증가,편두통발작의 증가,혈당조절의 실패등이 마그네슘의 부족과 연관되어 있다고 한다.원인은 위와 장의 이상에 의한 흡수장애, 신장의 재흡수 장애, 알콜섭취에 의한 삼투성 이뇨로 인한 배설, 신독성 약물(아미노글리코사이드계 항생제,암포테리신의 신독성으로인한 재흡수의 기능부전)calcineurin inhibitor,디곡신(둘다 sodium potassium pump inhibitor인데 magnesium을 apical side에서 세포쪽으로 전기적으로 밀어내는데 필요한 칼륨이 luminal side로 배설저하되어 마그네슘의 재흡수가 저하되어 hypomagnesemia가 일어날수있다고 한다,혹은 basolateral side에 sodium magnesium exchanger가 존재하는데 sodium이 세포로 들어가면서 마그네슘과 교환이 되는데 sodium potasium ATpase가 저하되면서 세포밖 sodium의 농도가 저하되어 이 교환반응이 저하되어 재흡수가 안되어 hypomagnesemia가 일어날수 있다고 한다.또 calcineurin inhibitor는 마그네슘의 distal renal tubule에서 마그네슘의 재흡수 통로인 TRPM6라고하는 재흡수 통로 단백질의 발현을 저하시켜 hypomagnesemia를 일으킨다고도 한다).beta agonist(이들 약물은 지질분해를 촉진하여 지질분해산물이 마그네슘과 결합하여 free magnesium의 혈중농도를 저하시킬수 있다고 한다) PPI(마그네슘은 강산에 용해가 잘되어 흡수가 잘되는데 위산이 적으면 흡수가 저하되고 내장점막의 마그네슘 흡수통로인 TRPM6를 억제하여 hypomagnesemia가 나타난다고 한다.치료로는 마그네슘이 풍부한 견과류와 채소의 섭취를 권고하고 경구용 마그네슘제제가 주로 사용될수 있으며 심할경우 황산 마그네슘 주사가 사용될수있다.
hyperphosphatemia-인은 뼈,세포막(인지질의 인)의 주요구성성분이며 세포대사(ATP의 인)에 여러가지의 형태로 관여한다.혈중에서는자유 이온형태로 존재하기도하고 칼슘,마그네슘등과 염을 형성하여 존재하기도하며 혈장단백과 결합하여 존재하기도 한다.칼슘과 염을 잘 형성하기때문에 혈중칼슘농도가 올라가면 역으로 인의 혈중농도가 내려간다고 한다.혈중농도는 주로 세가지의 인자(부갑상선호르몬,신장의 칼시트리올,뼈의 FGF23)에의해 조절된다고 하며 각각의 인자는 독립적으로 인의 흡수,배설에 관여하고 세가지 인자가 서로 feedback하여 각각의 인자의 분비에 영항을 미친다고 한다.자유이온형태의 인의 혈중농도는 2.7~4.5mg/dL가 정상범위이라고 한다.흡수에는 intestine과 kidney tubule의 luminal side에 있는 NaP co transporter가 관여하며 위의 세가지 인자가 NaP transporter에 영항을 미쳐서 흡수및 배설을 조절한다고 한다.
부갑상선 호르몬은 신장에서 인의 배설을 촉진(proximal tubule의 apical side의 NaP cotransporter 의 억제 )하고 신장에서 calcitriol의 형성을 촉진하여 장관에서 칼슘과 함께 인의 흡수를 촉진하는 상반되는 두가지의 역할을 하고 뼈에도 영항을 미쳐 osteoblast의 RANKL(cf.요새 골다공증약으로 나오는 RANKL inhibitor가 있음)을 자극하여 osteoclast가 많이 형성되어 뼈에서 칼슘과 인의 혈중농도를 상승시키는 역할도 한다. 결과적으로는 콩팥의 배설기능이 우세하여 인의 배설을 촉진시킨다고 한다.역으로 혈중 인의 농도가 상승되면 칼슘과 염을 이루어 혈중 자유칼슘이온의 농도가 저하되므로 부갑상선호르몬의 분비를 촉진한다.calcitriol은 부갑상선호르몬의 영향하에 신장에서 형성이 촉진되어 신장과 장관에서 NaP cotransporter의 활성화로 칼슘과 인의 흡수를 촉진하고 또 반대로 부갑상선 호르몬과 함께 뼈의 FGF23를 자극하여 신장의 NaP cotransporter의 발현을 억제하여 인의 재흡수를 억제한다.FGF23는 calcitriol과 hyperphosphatemia에 의해 활성화되며 신장의 NaP trnasporter의 발현을 억제하여 인의 배설을 촉진시키며 또 calcitriol의 합성을 억제하고 분해를 촉진하여 인의 흡수를 억제하고 배설을 촉진한다.이런 세가지의 대표적인 인자에 의해 혈중 인의 농도가 유지된다고하는데 아직까진 완벽하게 연구되어있지는 않다고 한다.hyperphosphatemia의 원인으로는 신기능저하,신장에서 인의 배설을 촉진하는 부갑상상선 기능저하,세포의 glycolysis를 저해하여 세포내로 인의 흡수 및 이용을 저해하는 대사성및 호흡성 산증,부갑상선의 calcium sensing receptor를 자극하여 부갑상선의 기능저하를 일으키는 hypermagnesemia,또 심한 hypomagnesemia는 부갑상선 호르몬 분비 세포안까지 마그네슘의 농도가 저하되어 calcium sensing receptor의 반응경로의 protein에 영항을 미쳐 결과적으로 CASR반응경로를 활성화하는 결과가 되어 아이러니하게 부갑상선 호르몬의 분비가 저하될수 있다고 한다 .외상이나 용혈,횡문근융해증으로인한 세포내 인의 유리가 원인이 될수도 있다.phsphate농도측정은 시료의 색상을 이용한 농도측정이 되는데 시료의 색상에 영항을 미치는 hyperlipidemia,hyperbillirubinemia,hyperproteinemia등은 false hyperphosphatemia가 나올수도 있다고 한다.또 과도한 비타민D의 섭취로 인한 장관에서의 인의 흡수증가,이뇨제로인한 혈장량의 감소등이 hyperphosphatemia를 일으킬수있다고 한다.증상으로는 혈중칼슘과 결합하여 혈중 칼슘이온의 농도를 저하시키므로 경련,부정맥,저혈압등이 올수있고 칼슘과염을 이루어 혈관,폐,신장등 조직에 침착되어 경화되어 문제를 일으킬 수있다고 한다.치료로는 원인이 되는 질환을 치료하고 인의 흡착배설제로 인을 장관에서 흡수저해되게 한다.예전에는 흡작제로 aluminum제산제가 기본으로 쓰였으나 지금은 알루미늄 제제보다는 sevelamer(레나젤정,렌벨라정),calcium carbonate등의 제제가 쓰인다고 한다.심한경우 혈액투석도 실시한다.
hypophosphatemia-혈중 인농도가 2.5mg/dL인 경우를 말하며 심한경우 2mg/dL이하까지 되는 경우도 있다고 한다.원인으로는 hyperparathyroidism,hypothyroidism(thyroxine은 인체의 대사활성화 역할을하는데 대사에는 인이 많이 필요하므로 신장의 proximal tubule의 NaP cotransporter의 기능이 thyroxine에 의해 활성화되는데 thyroxine분비저하는 인의 재흡수를 저하시켜 hypophosphatemia가 온다고 한다)스테로이드의 장기투여로 인한 cushing syndrome나 cortisol분비계의 이상으로인한 cushing disease에서 자주 hypophsphatemia가 관찰된다고 하나 그 메카니즘은 아직 정확하게 밝혀진게 없다고 한다.다만 FGF23의 활성화로 인한 NaPtransporter의 발현저하나 장에서의 흡수억제로 인한것이라고 추측된다고 한다.또 diabetic ketoacidosis가 인슐린투여에 의해 회복될때 세포내 glycolysis의 활성화로인한 갑작스런 인의 세포내 사용증가로 인한 혈중 인의 세포내 유입으로 hypophosphatemia가 올수있다고 한다.비슷하게 영양실조의 상태에서 갑작스럽게 음식을 투여했을때 세포내 대사활성화로인한 혈중 인을 포함한 필수미네랄(K,Mg,P)의 갑작스런 세포내로의 이동으로 인해 심각한 상황까지 유발할 수 있는 refeeding syndrome도 원인일수 있다고 한다.따라서 단식이나 영양실조후(알콜중독으로인한 것이 많다고 한다)에는 칼로리보충을 미네랄의 보충과 함께 천천히 하여야한다고 한다.영양실조나 단식후의 갑작스런 폭식은 위험한 상황을 초래할수있다고 한다.respiratory alkalosis도 원인이 될수있는데 respiratory alkalosis의 상황에서는 세포내 CO2가 세포밖으로 확산되어 세포내 pH가 상승되어 세포내 glycolysis가 촉진되어 혈중인이 세포내로의 유입이 촉진되어 hypophosphatemia가 생길수있다고 한다.알루미늄 함유 제산제의 장기복용으로 인한 인의 흡작배설도 한 원인이 된다고 한다.마그네슘은 칼슘과 동일하게 부갑상선의 calcium sensing receptor를 자극하여 부갑상선호르몬 분비 억제를 하는데 hypomagnesemia시에는 억제기능이 약화되어 부갑상선 호르몬의 방출을 상승시켜 phosphate의 신장배설을 촉진하여 hypophosphatemia가 생길 수있다고 한다.
distal Renal tubular acidosis는 뇨가 알칼리화되어 칼슘의 용해도가 저하되어 신장에서의 재흡수가 억제되고 소변으로 빠져 hypocalcemia가 될수있는데 이는 parathyroid hormone의 방출을 유도하여 hypophosphatemia가 일어날수 있다고 한다. 증상으로는 ATP 및 세포막 및 뼈의형성 에 필요한 인의 부족으로인한 근약화 심하게는 호흡및 소화기계 근육약화,만성적인 경우 용혈현상,골연화증등으로 일으킬수있다고 한다.치료로는경구로는인이 풍부한 우유의 섭취가 권장되고 경구투여가 불가능한 경우 인산칼륨(포스텐)주가 있으며 수액에 희석하여 천천히 주입한다고 한다.유전질환으로 X chromosome linked hypophosphatemia가 있는데 renal rubule에서 인의 재흡수를 억제하는 FGF23의 조절에 장애가되는 유전질환이라고 한다.여기에 burosmab이라고 하는 mab가 사용된다고 한다
hypercalcemia-total칼슘이온(단백결합+킬레이트+자유)의 정상혈중농도는 8.5~10.5mg/dL정도이고 자유칼슘이온은4.4~5.2mg/dL정도라고 한다.total농도10.5,자유이온5.2 이상이면 고칼슘혈증으로 분류한다고 한다.칼슘이온은 알부민과 40%정도 결합하는데 알부민이 부족할시에는 total 칼슘이온농도가 알부민에 결합되어야할 부족분만큼 저하되므로 이를 정상 알부민의 농도값으로 보정해줘야 한다고 한다.공식은 다음과 같다.알부민1mg부족할시에 total칼슘0.8mg의 저하효과가 있다고한다.따라서 보정칼슘농도= 측정된 칼슘+0.8×(정상알부민 수치 (주로4)-측정된 알부민수치)이라고 한다.알부민이 많은 경우에는 정상알부민일때보다 측정치가 상승되는 경우가 있으므로 정상알부민수치로 보전해준다.식은 똑같다.그런데 이 보정하는식이 임상적으로 정확한지에 대한 논란이 있다고 한다 .즉 자유칼슘이온 수치가 더 중요하다는 소리가 있다고한다.증상으로는 칼슘으로인한 나트륨의 세포내 이동의 억제로 인한 탈분극의 억제로 근육및 신경 반응의 약화 소화기 운동저하로 변비 내지는 소화불량 심하게는 심장이상 및 마비 중추신경계의 신호전달의 억제로 인한 의식저하등의 신경계증상,다량의 칼슘이 뇨로 분비되면서 삼투성이뇨로 polyuria또 이로인한 hypovolemia,contraction alkalosis,칼슘과 인의 결합에 의한 결석의 생성등이 있다고 한다.원인은 부갑상선질환에 의한 부갑상선기능항진증에 의한 칼슘의 과잉흡수및 뼈에서의 칼슘의 유리와 악성종양(악성종양에서는 부갑상선호르몬 유사체가 분비되어 부갑상선호르몬 유사 효과를 발휘한다고한다.또 갑상선기능항진증도 hypercalcemia를 일으킬수있는데 정확한 메커니즘은 밝혀지지 않았지만 갑상산기능항진증이 대사를 촉진하는 호르몬이므로 뼈의 대사를 촉진하여 resorption이 촉진되어 발생한다고 추정되고 있다. 또 뼈로 종양이 전이되면 RANKL을 활성화하여 bone resorption을 촉진하여 hypercalcemia를 일으킨다고 한다.또 호치킨,비호치킨 림프종,다발성골수종,백혈병등의 혈액암이나 육아종성 질환 (결핵,sarcoidosis,크론씨병)등은 비타민d를 활성화하여 혈중칼슘농도를 높힌다고 한다)에의한 것이 많다고 한다.약물로는 thiazide diuretics가 distal convoluted rubule cell의 luminal side 에서 sodium의 재흡수를 억제하여 이뇨효과를 나타내는데 이는 basolateral side의 sodium calcium exchanger를 촉진하여 cell 안으로 농도가 저하된 sodium이 들어오고 cell바깥의 basolateral side로 칼슘이 재흡수된다고 한다.또 조울증에 쓰이는 리튬도 hypercalcemia의 한원인이 된다고 하는데 정확하게 밝혀진것은 없지만 부갑상선의 calcium sensing receptor에 칼슘과 길항작용을하여 작용을 억제하여 부갑상선호르몬 분비저해효과를 억제하여 hypercalcemia가 일어난다고 추정되고 있다고 한다.비타민A의 과잉복용(식물성 음식으로 섭취되는 비타민A의 전구체 베타카로텐은 흡수과정이 복잡해서 독성이 잘 일어나지 않고 또 흡수가 된다고 해도 동물성,보충제인 retinol에 비해 활성도가 10~20배 정도 낮다고 한다.또 보충제 베타카로텐은 retinol의 30%정도의 활성도라고 한다)도 bone resorption을 촉진하여 hypercalcemia를 일으킬 수있다고 한다.비타민D의 과잉복용도 물론 hypercalcemia를 일으킬 수 있다고 한다(따라서 연령별 upper limit용량이상을 복용하지 않도록 주의하는게 좋을것같다).에전에 H2blocker등의 위장약이 나오기전에 위염위궤양약에 쓰였던 우유와 제산제의 과잉사용으로 milk alkali syndrome도 hypercalcemia의 주요인이었는데 H2 blocker,H pump inhibitor등의 출현으로 발생빈도가 많이 줄었으나 요사이에는 골다공증 예방으로 우유와 칼슘의 과잉복용으로 종종 발생한다고 한다.치료로는 수액요법으로 hypovolemia를 예방하면서 loop diuretics를 사용하고 calcitonin(내성이 금방생긴다고 한다)도 일시적으로 사용가능하고 만성일경우 bone resorption을 억제하는 bisphosphonate제제나 RANKL inhibitor인 denosumab을 사용할수 있다고 한다
hypocalcemia-total calcium 8.5mg/dL,자유이온4.4mg/dL이하인 경우를 말한다고 한다.증상으로는 hypercalcemia와는 반대로 나트륨과 경쟁해야할 칼슘이 적어서 근신경세포의 탈분극이 촉진되는 효과로 과도한 근신경의 활동으로 심하게는 부정맥, 간질,마비등의 증상까지 올 수 있다고 한다.또 혈액응고 경로의 저하로 지혈시간이 길어져 크기에 따라 hematoma(혈종)의 한 종류인 점상출혈(petechia) ,자반(purpura),반상출혈(ecchymosis)등의 피하혈종인 핏멍증상이 나타날수있다고 한다.또 특이적인 징후가 있는데 trousseau sign (트루소 징후)라고 한다.원인은 주로 부갑상선 기능저하증이며 ,칼슘의 흡수에 필요한 햇볕에의 노출량 부족으로인한 비타민D 합성저하,고인산혈증으로 인한 칼슘과의 염의 형성으로인한 자유칼슘이온의 감소,항암치료로 인한 암세포파괴로 인한 세포내 인의 다량혈중 방출(tumor lysis syndrome)로 인한 칼슘과의 결합으로인한 자유칼슘이온의 감소,비슷한 세포파괴의 현상을 보이는 rhabdomyolysis(횡문근융해증,고지혈증약의 부작용으로 잘알려진 질환이다)로 인한 세포파괴로 세포내 인의 다량방출로 인한 칼슘과의 결합으로 인한 자유칼슘이온의 감소,loop 이뇨제의 장기간 사용으로 인한 배설촉진등의 원인이 있다고 한다.골다공증및 hypercalcemia에 쓰이는 bisphosphonate제제나 denosumab제제의 부작용으로 올수도 있다고 한다.치료로는 심각한 경우 염화칼슘이나 글루콘산 칼슘 주사(장기사용불가)를 사용할 수 있고 vitaminD 및 칼슘보충제,hydrcholrothiazide,장관에서 칼슘의 흡수를 저해하는 인을 흡착하는 인흡착제(sevelamer,calcium gluconate)등의 요법을 할수있다고 한다.식이 요법으로는 이뇨를 촉진하여 칼슘의 뇨배설을 촉진시키는 고염식을 피하고 인이 많이 들어있는 탄산음료등을 피한다고 한다
이상으로 전해질 이상에 대한 내용을 과거에 약간 공부했고 얻어들은 내용을 심심풀이로 정리해보았다.요사이 건강기능식품으로 미네랄제제나 비타민D제제들이 많이 취급되고 있는 것으로 아는데 위의 내용을 참고하여 취급하면 좋을것같다. 틀릴수도 있으니 참고만 하시길