대사성 산증

대사성 산증은 낮은 혈중 pH와 낮은 혈중 중탄산염 농도를 특징으로 하는 산염기 균형 장애입니다. 치료사들이 흔히 접하는 대사성 산증은 가장 흔한 산염기 균형 장애 중 하나입니다. 높고 정상적인 음이온 차이를 보이는 대사성 산증은 혈장 내 측정되지 않은 음이온의 존재 여부에 따라 감별합니다.

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원인 대사성 산증

원인으로는 케톤과 젖산의 축적, 신부전, 약물이나 독소(높은 음이온 차이), 위장관이나 신장을 통한 HCO3~ 손실(정상적인 음이온 차이) 등이 있습니다.

대사성 산증의 발병은 두 가지 주요 메커니즘에 기초합니다. H ⁺ 부하(과도한 산 섭취)와 중탄산염 손실 또는 휘발성이 아닌 산을 중화하기 위한 완충액 _{으로 HCO3를 사용하는 것입니다.}

신체로의 H ⁺ 섭취량이 증가했지만 보상이 충분하지 않으면 두 가지 유형의 대사성 산증, 즉 고염소혈증성 산증과 음이온 결핍이 심한 산증이 발생합니다.

^{이러한 산-염기 불균형은 체내 H +} 섭취 증가의 원인이 염산(HCl)인 상황에서 발생합니다. 결과적으로 세포 외 중탄산염이 염화물로 대체됩니다. 이러한 경우, 혈중 염화물이 정상 수치보다 증가하면 중탄산염 농도도 그에 상응하는 수준으로 감소합니다. 음이온 간격 값은 변하지 않으며 정상 수치와 일치합니다.

높은 음이온 결핍 산증은 체내로 유입되는 H ⁺ 이온의 양이 다른 산(젖산 산증의 젖산, 당뇨병 및 기아의 케톤산 등)에 의해 증가할 때 발생합니다. 이러한 유기산은 중탄산염을 대체하여 음이온 간격(AG)을 증가시킵니다. 음이온 간격이 meq/L 증가하면 혈중 중탄산염 농도도 그에 따라 감소합니다.

산-염기 균형과 칼륨 항상성 사이에는 밀접한 관계가 있다는 점에 유의해야 합니다. 산-염기 균형 장애가 발생하면 세포외 공간에서 세포내 공간으로 K ⁺ 가 이동하거나 그 반대로 이동합니다. 혈액 pH가 0.10 단위 감소할 때마다 혈청 내 K ⁺ 농도는 0.6 mmol/L 증가합니다. 예를 들어, pH(혈액)가 7.20인 환자의 경우 혈청 내 K ⁺ 농도는 5.2 mmol/L로 증가합니다. 따라서 고칼륨혈증은 산-염기 균형 장애의 발생으로 이어질 수 있습니다. 혈액 내 칼륨 함량이 높으면 신장에서 산 배설이 감소하고 글루타민에서 암모늄 음이온이 생성되는 것이 억제되어 산증이 발생합니다.

산-염기 균형과 칼륨 사이에는 밀접한 연관성이 있지만, 그 대사 장애는 임상적으로 명확하게 나타나지 않으며, 이는 신장 상태, 단백질 분해 작용, 혈중 인슐린 농도 등과 같이 혈청 내 K ⁺ 농도에 영향을 미치는 추가적인 요인들이 관여하기 때문입니다. 따라서 심각한 대사성 산증이 있는 환자에서는 고칼륨혈증이 없더라도 칼륨 항상성 장애가 있을 것으로 추정해야 합니다.

대사성 산증의 주요 원인

높은 음이온 간격

• 케톤산증(당뇨병, 만성 알코올 중독, 영양실조, 기아).
• 젖산산증.
• 신부전.
• 산으로 대사되는 독소:
• 메탄올(포름산염).
• 에틸렌글리콜(옥살산염).
• 파라아세트알데히드(아세트산염, 클로로아세트산염).
• 살리실산염.
• 젖산 산증을 유발하는 독소: CO, 시안화물, 철, 이소니아지드.
• 톨루엔(처음에는 음이온 차이가 크지만 이후 대사산물이 배출되면서 차이가 정상화됨).
• 횡문분해증(드물게 발생).

정상 음이온 간격

• NSO의 위장관 손실 - (설사, 회장루, 결장루, 장루, 이온교환수지 사용).
• 요관구형결장문합술, 요관장막배액술.
• 신장에서 HCO3 손실
• 세뇨관간질성 신장 질환.
• 신세뇨관 산증, 1,2,4형.
• 부갑상선기능항진증.
• 아세타졸라마이드, CaCl, MgSO4를 복용합니다.

다른

• 저알도스테론증.
• 고칼륨혈증.
• 아르기닌, 리신, NH4Cl의 비경구 투여.
• NaCI의 빠른 투여.
• 톨루엔(후기 발현)

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고염소혈증 대사성 산증

고염소혈증 대사성 산증의 원인

• 염산, 염화암모늄, 염화아르기닌의 외인성 부하. 산성 용액(염산, 염화암모늄, 메티오닌)이 체내에 유입될 때 발생합니다.
• 중탄산염 손실 또는 혈액 희석. 위장관 질환(심한 설사, 췌장 누공, 요관 S상 결장문합술)에서 가장 흔히 관찰되는데, 이는 신장이 세포외액의 양을 유지하기 위해 염화나트륨을 보유하기 때문에 세포외 중탄산염이 염화물(밀리당량당 밀리당량)로 대체될 때 발생합니다. 이러한 형태의 산증에서 음이온 간격(AG)은 항상 정상 수치에 해당합니다.
• 신장의 산 분비 감소. 이 경우 신장 중탄산염 재흡수 장애도 관찰됩니다. 나열된 변화는 신세뇨관의 H ⁺ 분비 장애 또는 알도스테론 분비 부족으로 인해 발생합니다. 장애 정도에 따라 신근위세뇨관 산증(PTA)(제2형), 신원위세뇨관 산증(DTA)(제1형), 그리고 알도스테론 분비 부족 또는 이에 대한 저항성을 동반한 제4형 신세뇨관 산증으로 구분됩니다.

근위 신세뇨관 대사성 산증(2형)

근위세뇨관 산증의 주요 원인은 근위세뇨관이 중탄산염을 최대로 재흡수하는 능력이 저하되어 네프론 원위부로 유입되는 양이 증가하는 것으로 여겨집니다. 정상적으로 근위세뇨관은 여과된 중탄산염의 전체 양(26 mEq/L)을 재흡수하지만, 근위세뇨관 산증에서는 그보다 적게 재흡수하여 소변으로 과도한 중탄산염이 배출됩니다(소변은 알칼리성입니다). 신장이 중탄산염을 완전히 재흡수하지 못하면 혈장 내 중탄산염 농도가 새롭게(낮아짐) 형성되고, 이는 혈액 pH 감소를 유발합니다. 이렇게 새롭게 형성된 혈액 내 중탄산염 농도는 신장에 의해 완전히 재흡수되며, 이는 소변 반응의 알칼리성에서 산성으로의 변화로 나타납니다. 이러한 상황에서 환자에게 중탄산염을 투여하여 혈중 중탄산염 농도가 정상 수준에 도달하면 소변은 다시 알칼리성으로 변합니다. 이 반응은 근위세뇨관 산증을 진단하는 데 사용됩니다.

중탄산염 재흡수 장애 외에도 근위세뇨관 산증 환자는 근위세뇨관 기능에 다른 변화(인산염, 요산, 아미노산, 포도당 재흡수 장애)를 보이는 경우가 많습니다. 혈중 K ^{+ 농도는 일반적으로 정상이거나 약간 감소합니다.}

근위세뇨관 산증이 발생하는 주요 질환:

• 파코니 증후군은 원발성 또는 유전적 가족 질환(시스티노시스, 웨스트팔-윌슨-코노발로프 질환, 티로신혈증 등)의 틀 내에서 발생합니다.
• 부갑상선기능항진증
• 신장 질환(신증후군, 다발성 골수종, 아밀로이드증, 구제로-쇼그렌 증후군, 발작성 야간혈색소뇨증, 신정맥혈전증, 수질낭포성 신장 질환, 신장 이식 후);
• 이뇨제(아세타졸라마이드 등)를 복용하는 경우

말단 신세뇨관 대사성 산증(1형)

^{원위 신세뇨관 산증의 경우 근위 신세뇨관 산증과 달리 중탄산염 재흡수 능력은 손상되지 않지만 원위 신세뇨관에서 H +} 분비가 감소합니다. 그 결과 소변 pH가 5.3 이하로 떨어지지 않는데, 정상 소변 pH 값은 4.5~5.0입니다.

원위 신세뇨관 기능 장애로 인해 원위 신세뇨관 산증 환자는 H ^+를 완전히 배출할 수 없어, 대사 과정에서 생성된 수소 이온을 혈장 중탄산염을 소모하여 중화해야 합니다. 결과적으로 혈중 중탄산염 농도는 대부분 약간 감소합니다. 원위 신세뇨관 산증 환자는 종종 산증이 발생하지 않는데, 이를 불완전 원위 신세뇨관 산증이라고 합니다. 이러한 경우, H ⁺ 의 완전한 배출은 신장의 보상 반응으로 인해 발생하며, 이는 과도한 수소 이온을 제거하는 암모니아 생성 증가로 나타납니다.

말단 신세뇨관 산증 환자는 일반적으로 저칼륨혈증과 관련 합병증(성장 지연, 신결석 경향, 신석회화증)을 겪습니다.

말단 신세뇨관 산증이 발생하는 주요 질환은 다음과 같습니다.

• 결합 조직의 전신 질환(만성 활동성 간염, 원발성 간경변, 갑상선염, 섬유화성 폐포염, 구제로-쇼그렌 증후군)
• 특발성 고칼슘뇨증을 배경으로 한 신석회화증; 갑상선 기능 항진증; 비타민 D 중독; 베스트팔-윌슨-코노발로프병, 파브리병; 신장 질환(신우염; 폐쇄성 신병증; 이식 신병증); 약물 사용(암포테리신 B, 진통제; 리튬 제제).

근위 신세뇨관 산증과 원위 신세뇨관 산증의 감별 진단을 위해 중탄산염 및 염화암모늄 부하 검사가 사용됩니다.

근위 세뇨관 산증이 있는 환자의 경우 중탄산염을 투여하면 소변 pH가 증가하지만, 원위 세뇨관 산증이 있는 환자에게는 이러한 현상이 나타나지 않습니다.

중등도의 산증이 있는 경우 염화암모늄 부하 검사("검사 방법" 참조)를 시행합니다. 환자에게 체중 1kg당 0.1g의 염화암모늄을 투여합니다. 4~6시간 내에 혈중 중탄산염 농도가 4~5mEq/L 감소합니다. 원위 신세뇨관 산증 환자의 경우, 혈장 중탄산염 농도가 감소함에도 불구하고 소변 pH는 5.5 이상으로 유지됩니다. 근위 신세뇨관 산증 환자의 경우, 건강한 사람과 마찬가지로 소변 pH가 5.5 미만(보통 5.0 미만)으로 감소합니다.

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알도스테론 분비 부족으로 인한 세뇨관 대사성 산증(4형)

저알도스테론증과 알도스테론 감수성 저하가 근위 신세뇨관 산증 발생의 원인으로 여겨지며, 이는 항상 고칼륨혈증과 함께 발생합니다. 이는 알도스테론이 정상적으로 칼륨 이온과 수소 이온의 분비를 증가시키기 때문으로 설명됩니다. 따라서 이 호르몬의 생성이 부족하면 정상 신세뇨관 기능(SCF) 상태에서도 고칼륨혈증과 소변 산성화 장애가 관찰됩니다. 환자 진찰 시 신부전의 정도에 맞지 않는 고칼륨혈증과 염화암모늄 부하에 대한 반응 장애와 함께 소변 pH가 상승하는 양상(원위 신세뇨관 산증에서처럼)이 관찰됩니다.

혈청 알도스테론 수치와 레닌 수치가 낮으면 진단이 확정됩니다. 또한, 혈청 알도스테론 수치는 나트륨 섭취 제한이나 체액량 감소에 반응하여 증가하지 않습니다.

제시된 증상 복합체는 선택적 저알도스테론증 증후군으로 알려져 있으며, 신장에서 레닌 생산 감소가 동시에 감지되는 경우 고칼륨혈증을 동반한 저레닌혈증성 저알도스테론증으로 알려져 있습니다.

증후군 발병 원인:

• 특히 만성 신부전 단계에서 신장 손상
• 당뇨병,
• 약물 - NSAID(인도메타신, 이부프로펜, 아세틸살리실산), 헤파린나트륨
• 노년기에 신장과 부신이 퇴행적으로 변하는 현상.

높은 음이온 간격 대사성 산증

AP(음이온 갭)는 나트륨 농도와 염화물 및 중탄산염 농도의 합의 차이입니다.

AP = [Na ⁺ ] - ([Cl~] + [HCO3]).

Na ⁺, Cl ~, HCO ₃ ~ 는 세포외액에서 가장 높은 농도로 발견됩니다. 일반적으로 나트륨 양이온 농도는 염화물과 중탄산염 농도의 합보다 약 9~13 meq/l 높습니다. 음전하가 없는 부분은 일반적으로 음전하를 띤 혈액 단백질과 기타 측정되지 않은 음이온으로 채워져 있습니다. 이 차이를 음이온 차이로 정의합니다. 일반적으로 음이온 차이는 12±4 mmol/l입니다.

혈액에서 검출되지 않는 음이온(젖산, 케토산, 황산염)이 증가하면 중탄산염이 이러한 음이온으로 대체됩니다. 따라서 음이온의 합([Cl~] + [HСO3 _~ ])은 감소하고 음이온 간격은 증가합니다. 따라서 음이온 간격은 중요한 진단 지표로 간주되며, 대사성 산증 발생 원인을 규명하는 데 도움이 됩니다.

혈액에 유기산이 축적되어 발생하는 대사성 산증은 고-AP 대사성 산증을 특징으로 합니다.

고음이온 갭 대사성 산증의 발병 원인:

• 케톤산증(당뇨병, 기아, 알코올 중독)
• 요독증
• 살리실산염, 메탄올, 톨루엔 및 에틸렌 글리콜에 의한 중독
• 젖산산증(저산소증, 쇼크, 일산화탄소 중독 등)
• 파라알데히드 중독.

케토산증

케토산증은 일반적으로 유리 지방산이 이산화탄소 _와 물로 불완전하게 산화되어 베타-하이드록시부티르산과 아세토아세트산 생성이 증가하면서 발생합니다. 케토산증은 대부분 당뇨병과 함께 발생합니다. 인슐린 결핍과 글루카곤 생성 증가로 인해 지방 분해가 증가하여 유리 지방산이 혈액으로 유입됩니다. 동시에 간에서 케톤체 생성이 증가합니다(혈장 케톤 농도가 2mmol/L를 초과). 혈중 케토산이 축적되면 중탄산염이 케토산으로 치환되고 음이온 갭이 증가하여 대사성 산증이 발생합니다. 장기간의 기아 상태에서도 유사한 기전이 나타납니다. 이 경우, 케톤은 체내 주요 에너지원인 포도당을 대체합니다.

젖산산증

혈중 젖산(락테이트)과 피루브산(피루브산) 농도가 증가하면서 발생합니다. 두 산 모두 일반적으로 포도당 대사(크렙스 회로) 과정에서 생성되어 간에서 이용됩니다. 해당작용이 증가하는 상황에서는 젖산과 피루브산의 생성이 급격히 증가합니다. 젖산산증은 쇼크 상태에서 가장 흔히 발생하는데, 무산소 환경에서 조직으로의 산소 공급이 감소하여 피루브산에서 젖산이 생성되기 때문입니다. 혈장 내 젖산 농도가 증가하고 음이온 간극이 큰 대사성 산증이 확인되면 젖산산증으로 진단합니다.

중독 및 중독 시 산증

약물(아세틸살리실산, 진통제) 및 에틸렌글리콜(부동액 성분), 메탄올, 톨루엔과 같은 물질에 중독되면 대사성 산증이 발생할 수 있습니다. 이러한 상황에서 H ⁺ 의 공급원은 살리실산과 옥살산(에틸렌글리콜 중독의 경우), 포름알데히드와 포름산(메탄올 중독의 경우)입니다. 이러한 산이 체내에 축적되면 산증이 발생하고 음이온 간격이 증가합니다.

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요독증

중증 신부전, 특히 말기 신부전은 종종 대사성 산증 발생을 동반합니다. 신부전에서 산-염기 균형 장애가 발생하는 기전은 복잡하고 다양합니다. 신부전의 중증도가 증가함에 따라,

대사성 산증을 유발하는 초기 요인들은 점차 주요 역할을 잃게 되며, 새로운 요인들이 이 과정에 포함되어 주요 요인이 됩니다.

따라서 중등도 만성 신부전증에서 산염기 균형 장애 발생의 주요 원인은 기능하는 네프론 수의 감소로 인한 산의 총 배설 감소입니다. 신실질에서 생성되는 H ⁺ 의 일일 내인성 생성을 제거할 암모니아가 충분하지 않아 일부 산이 중탄산염에 의해 중화됩니다(신원위세뇨관 산증의 특징적인 변화).

반면, 만성 신부전의 이 단계에서는 신장이 중탄산염을 재흡수하는 능력이 손상되어 신원위세뇨관 산증과 같은 산염기 균형 장애가 발생할 수 있습니다.

심각한 신부전(SCF 약 25ml/분)이 발생하면 산증 발생의 주요 요인은 유기산 음이온(황산염, 인산염)의 잔류가 되는데, 이는 AP가 높은 환자에서 산증이 발생하는 것을 결정합니다.

ESRD에서 발생하는 고칼륨혈증은 글루타민으로부터 암모늄 형성을 억제하여 산 배설 장애를 악화시켜 산증 발병에 어느 정도 기여합니다.

만성 신부전증 환자에게 저알도스테론증이 발생하면 H ⁺ 분비가 더욱 감소하고 고칼륨혈증이 발생하여 모든 산증 증상이 심해집니다.

따라서 만성 신부전증에서는 대사성 산증의 모든 변종이 관찰될 수 있다: 정상 칼륨혈증을 동반한 고염소혈증 산증, 고칼륨혈증을 동반한 고염소혈증 산증, 음이온 간격이 증가한 산증.

조짐 대사성 산증

중증 환자의 증상 및 징후로는 메스꺼움, 구토, 졸음, 과호흡 등이 있습니다. 진단은 임상 소견, 동맥혈 가스 측정, 혈장 전해질 수치를 바탕으로 합니다. 기저 원인을 치료해야 하며, pH가 매우 낮은 경우 NaHCO3 정맥 주사가 필요할 수 있습니다.

대사성 산증의 증상은 기저 원인에 따라 크게 달라집니다. 경증 산혈증은 대개 무증상입니다. 더 심한 산혈증(pH < 7.10)은 메스꺼움, 구토, 피로를 유발할 수 있습니다. 산증이 빠르게 진행되는 경우, pH 수치가 높아져도 증상이 나타날 수 있습니다. 가장 특징적인 징후는 과호흡(정상 속도로 심호흡)으로, 폐포 환기의 보상적 증가를 나타냅니다.

중증 급성 산혈증은 저혈압 및 쇼크를 동반한 심장 기능 장애, 심실 부정맥, 혼수 상태를 유발합니다. 만성 산혈증은 골 탈회(구루병, 골연화증, 골감소증)를 유발합니다.

진단 대사성 산증

대사성 산증의 원인을 파악하려면 먼저 음이온 간격을 파악해야 합니다.

높은 음이온차의 원인은 임상적으로 명확할 수 있지만(예: 저혈량성 쇼크, 혈액투석 미실시), 원인이 불분명한 경우 혈액 검사를 통해 포도당, 혈중요소질소, 크레아티닌, 독소에 대한 젖산 수치를 확인해야 합니다. 대부분의 검사실에서 살리실산염, 메탄올, 에틸렌글리콜 수치를 측정하지만 항상 정확한 것은 아니며, 삼투압차가 있는 것으로 추정할 수 있습니다.

계산된 혈청 삼투압 농도(2[Na] + [포도당]/18 + 혈중 요소 질소/2.8 + 혈중 알코올/5)를 측정된 삼투압 농도에서 뺍니다. 10 이상의 차이는 삼투압 활성 물질이 존재함을 나타내며, 고음이온 갭 산증의 경우 메탄올이나 에틸렌 글리콜이 여기에 해당합니다. 에탄올 섭취는 삼투압 갭과 경미한 산증을 유발할 수 있지만, 심각한 대사성 산증의 원인으로 간주해서는 안 됩니다.

음이온 차이가 정상 범위 내에 있고 명확한 원인(예: 설사)이 없다면 전해질 수치를 측정하고 소변 음이온 차이를 계산해야 합니다([Na] + [K] - [CI]는 정상적으로 30-50 mEq/L이며, 위장관 손실이 있는 환자도 포함). 증가는 신장에서 HCO3 손실이 있음을 시사합니다.

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치료 대사성 산증

치료는 근본 원인을 교정하는 것을 목표로 합니다. 신부전증의 경우, 그리고 에틸렌 글리콜, 메탄올, 살리실산염 중독의 경우 혈액 투석이 필요합니다.

NaHCO₃를 이용한 산혈증 교정은 특정 상황에서만 적응되며, 다른 상황에서는 안전하지 않습니다. 대사성 산증이 HCO₃ 소실 또는 무기산 축적(즉, 정상 음이온 갭 산증)으로 인한 경우, HCO₃ 치료는 상당히 안전하고 적절합니다. 그러나 산증이 유기산 축적(즉, 고음이온 갭 산증)으로 인한 경우, HCO₃ 사용에 대한 데이터는 상충됩니다. 이러한 경우 사망률 개선이 입증되지 않았으며 특정 위험이 수반됩니다.

초기 상태 치료 시 젖산과 케토산은 HCO3로 대사되므로, 외인성 HCO3의 유입은 과다 및 대사성 알칼리증을 유발할 수 있습니다. 어떤 상태에서든 HCO3는 호흡 중추를 억제하여 과도한 전해질 불균형, 과혈량증, 저칼륨혈증, 고탄산혈증을 유발할 수 있습니다. 더욱이, HCO3는 세포막을 통과하지 못하기 때문에 세포 내 산증은 교정되지 않고, 오히려 유입된 HCO3의 일부가 CO2로 전환되어 세포 내로 침투하여 H2와 HCO3로 가수분해되는 역설적인 악화 현상이 관찰될 수 있습니다.

NaHCO3의 대안으로는 트로메타민(대사성 산(H)과 호흡성 산(HCO3)을 모두 결합하는 아미노 알코올), NaHCO3와 탄산염의 등몰 혼합물인 카르비카르브(후자는 CO2와 반응하여 O2를 생성함), 그리고 젖산 산화를 촉진하는 디클로로아세트산이 있습니다. 그러나 이러한 물질의 효과는 입증되지 않았으며 다양한 합병증을 유발할 수 있습니다.

대사성 산증에서 자주 관찰되는 칼륨 결핍증도 KCI를 경구 또는 비경구로 투여하여 교정해야 합니다.

따라서 대사성 산증 치료는 주로 적정량의 중탄산염을 투여하여 이 병리학적 과정으로 인한 질환을 제거하는 것입니다. 대사성 산증의 원인이 저절로 제거된다면, 중탄산염 치료는 필요하지 않은 것으로 간주됩니다. 정상적으로 기능하는 신장은 체내 중탄산염 저장량을 며칠 내에 스스로 회복할 수 있기 때문입니다. 대사성 산증을 제거할 수 없는 경우(예: 만성 신부전), 장기적인 대사성 산증 치료가 필요합니다.