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◆염소이온의 역할과 PH의 기능

염소는 세포외액의 주요한 음이온으로 주로 나트륨을 따라 수동적으로 움직인다. 혈장내 염소의 농도 변화는 산-알칼리 균형에 영향을 주어 혈장내 염소 농도가 감소되어 저염소혈증이 되면 혈장내 중탄산염 농도가 증가하여 알칼리증이 유발된다.

고염소혈증이 되면 혈장내 중탄산염 농도의 감소가 유도되어 산증이 된다. 나트륨처럼 염소도 이뇨제 치료에 의해 영향을 받는다. 중탄산염은 산-알칼리 균형에 중요한 음이온으로 알칼리성 물질이며 신체내 과잉의 산을 제거하는데 도움을 준다.

또한 이산화탄소가 혈액내에서 운반되는 경로로 사용되기도 하며 배설은 신장에 의해 조절되며 신체의 요구에 의해 흡수도 되며 배설도 된다. 정상적인 우리몸은 산과 알칼리의 균형을 유지하며 산-알칼리 균형은 신체의 PH조절에 따른다.

세포외액내에서 화학반응은 오직 PH가 7이상일 때만 일어나며 PH의 변화는 우리 몸에 심각할수 있으며 심장과 신장의 기능에 영향을 미친다. PH는 용매에 녹아 있는 산(acid)의 수를 표시하는 측정 단위로 산(acid)이 증가할수록 PH는 감소하고 산(acid)의 수가 감소할수록 PH는 증가한다.

정상적인 혈장의 PH 범위는 7.35~7.45이며 혈장의 PH가 7.35보다 작으면 산증이고 7.45보다 크면 알칼리증이라고 한다. 모든 산들은 대사에 참여하는 세포에 의해 만들어지며 산-알칼리의 균형을 유지하기 위해 신체는 산을 배설해야만 한다.

PH의 조절에는 완충제, 호흡(폐기능), 신장기능이 함께 참여한다. 완충계는 PH 조절의 첫 번째 방어선으로 PH수준의 현저한 변화를 막아주는 화학물질이다. 가장 중요한 완충제는 중탄산염 완충제, 인산 완충제, 헤모글로빈과 혈장 단백질이 있다. 폐(호흡기계)는 PH조절의 두 번째 방어선으로 호흡수의 감소는 신체가 이산화탄소를 보유하거나 축적하게 한다. 산의 증가는 PH를 감소를 야기하고 인체내 이산화탄소의 축적은 산의 형성과 PH의 감소를 가져와 호흡성산증이 유발된다. 호흡수가 증가함에 따라 신체는 숨을 내쉬는 동안 이산화탄소를 외부로 내보내고 이로 인한 이산화탄소의 감소로 인해 산의 농도는 감소하고 PH는 증가하게 되는데 이는 호흡성 알칼리증이 유발되는 근거가 된다.

뇌의 호흡중추인 연수에서 산의 농도의 변화를 감지하는데 혈장의 산의 농도가 증가하면 호흡중추가 자극을 받게 되고 이어 호흡중추는 호흡수와 깊이를 증가시키고 폐로부터 이산화탄소의 배설을 증가시킨다. 혈장의 산의 농도가 감소하면 연수의 호흡중추는 느리게 진행시키는 신호를 보내어 호흡수를 감소시키고 폐로부터의 이산화탄소의 배설을 감소시킨다. 혈장에 이산화탄소가 축적되면 산을 형성하고 PH는 감소된다. 신장은 PH조절의 세 번째 방어선으로 PH를 조절하고 중요한 완충제인 중탄산염의 조절도 돕는다.

류재문프로필:전남과학대학교 초빙교수. 중국해부연수팀장 연구실:061-360-5193 010-2640-3029

◆ 양이온과 음이온의 구성

신장은 전해질의 배설을 조절하고 체액의 구성성분을 조절한다. 이온이란 전기적 성질을 운반하는 원소 또는 그 구성물을 의미하며 신체 구성의 많은 이온으로 나트륨, 염소, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등이 있으며 양이온은 양전기를 띠고 있는 이온으로 나트륨, 칼륨, 칼슘 등이 있다.

음이온은 음전기를 띠고 있는 이온으로 염소, 중탄산 등이 있으며 대부분의 단백질(알부민 등등)은 음전기를 운반한다. 전해질은 물에 용해되어 있을 때 이온의 형태를 띠는 물질로 염화나트륨 같은 것을 말한다.

이온화는 전해질이 2가지 이온으로 나누어질 때 일어나는 화학적 반응이다. 나트륨은 세포외의 주요한 양이온이며 양이온의 거의 90%를 차지한다. 또한 신경흥분 전도에 필수적이며 체액 균형 유지에도 도움이 되며 나트륨 농도를 조절하는 주요 기전은 알도스테론이다.

이는 신장단위의 먼쪽곱슬세관을 자극하여 나트륨을 재흡수하며 알도스테론이 나트륨과 수분의 재흡수를 유도한다. 고나트륨혈증은 혈장내에 과잉의 나트륨이 있다는 것을 의미한다. 저나트륨혈증은 혈장내에 나트륨의 농도가 감소된 상태로 정상적인 뇌 기능을 유지하기 위해 혈중 나트륨 함유량은 중요하다.

심장기능상실 환자들은 종종 혈액량이 많아지면서 희석형 저나트륨혈증을 갖게 되며 이 상태는 매우 심각해서 섬망이나 간질을 유발하기도 한다. 칼륨은 주요한 세포내 양이온으로 칼륨 농도를 조절하는 중요한 물질은 역시 알도스테론으로 이는 소변으로 칼륨의 배설을 자극한다.

신장은 과잉의 칼륨을 배설하는 가장 중요한 기관으로 단지 2% 정도의 칼륨이 세포외 공간에 위치하고 있으며 혈장내 칼륨은 근육 기능 특히 정상 심장 기능에 중요한 역할을 하며 혈장내 칼륨 농도의 변화는 심각한 심부정맥을 야기한다.

고칼륨혈증은 혈액내에 칼륨의 농도가 과도하게 많은 것으로 주요 원인은 신장질환이며 신장이 칼륨 배설에 주요한 역할을 하기 때문이다. 고칼륨혈증은 응급상황이고 투석을 하거나 인슐린을 섞은 포도당 수액을 주입하는 방법으로 치료한다. 투석은 혈액에서 칼륨을 제거하고 인슐린이 섞인 포도당을 주입하면 인슐린은 포도당과 칼륨을 세포내로 운반하므로 혈장내 칼륨의 농도는 낮아진다.

저칼륨혈증은 혈액내에 칼륨의 농도가 정상보다 낮은 것으로 저칼륨혈증은 근육 피로, 다리 경련, 복부 팽만, 심장부정맥으로 나타난다. 가장 일반적인 원인은 오랜 기간 동안 사용한 칼륨배설 이뇨제 때문이다. 이뇨제 치료를 하는 환자에게 정상 칼륨 농도를 유지하게 하는것은 중요하다.

칼슘은 뼈와 치아의 형성과 근육수축, 신경흥분 전달, 혈액응고에 중요한 역할을 한다. 신체 칼슘의 약 99%가 뼈와 치아에 있으며 부갑상샘호르몬이 혈장내 칼슘농도의 조절을 담당한다. 칼륨 다음으로 세포내액에 많은 양이온이 마그네슘으로 심장과 근육, 신경의 기능에 중요한 역할을 한다.

신장질환은 고마그네슘혈증의 주요한 원인으로 또 다른 요인은 마그네슘 함유 제산제의 남용이다. 저마그네슘혈증은 과도한 이뇨제 치료에 의해 유발될 수 있으며 만성 알코올 중독 환자뿐 아니라 자간전증(임신 20주 이후에 고혈압과 단백뇨가 유발되는 현상)이는 임부에게 나타날 수 있다.

류재문프로필:전남과학대학교 초빙교수. 중국해부연수팀장 연구실:061-360-5193 010-2640-3029