체내 항상성 유지기전 (체액, 나트륨, 칼륨)

1. 체액의 분포

• 총 체액 (Total Body Water, TBW): 체중의 60% (예: 100kg 기준 60 L)

• 세포내액 (Intracellular Fluid, ICF): TBW의 2/3 (체중의 40%, 40 L)

• 세포외액 (Extracellular Fluid, ECF): TBW의 1/3 (체중의 20%, 20 L)

  • 간질액 (Interstitial fluid): ECF의 3/4 (15 L)

  • 혈장 (Plasma): ECF의 1/4 (5 L)

• 구획 간 장벽

  • 세포막 (Cell membrane): ICF와 ECF 분리

  • 모세혈관벽 (Capillary wall): 간질액과 혈장 분리

2. 삼투압 조절

• 유효 삼투압 물질 (Effective Osmole)

  • 세포막을 쉽게 통과하지 못해 물을 끌어당기는 물질

  • 예: Na+, K+, Glucose

    (참고: Urea(BUN)는 쉽게 통과하므로 유효 삼투압 아님)

    
    

• 수분 균형 (Water Balance) → Tonicity 조절

  • 주요 조절자: 갈증, 바소프레신(ADH)

  • 감지 (Sensor):

    • 뇌 시상하부의 삼투수용체(Osmoreceptors)

    • (보조적: 혈압/체액량 감소 감지 - Baroreceptors)

  • 반응 (Effector):

    1. 갈증 유발: → 물 섭취 증가

    2. ADH 분비: → 신장 집합관(Collecting duct)에서 아쿠아포린-2(AQP2) 에 작용

    3. 결과: 수분 재흡수 촉진 → 소변 농축 (소변량 감소), 혈장 삼투압 정상화

       
       

• 삼투압 갭 (Osmolar Gap)

  • 정의: (실제 측정 삼투압) - (계산 삼투압)

  • 계산 삼투압 공식: (2×Na)+(Glucose/18)+(BUN/2.8)

  • 정상 범위: 10 ~ 15 mOsm/kg

  • 임상적 의미: 갭 증가는 메탄올, 에틸렌 글리콜 등 미측정 삼투압 물질 존재 시사

핵심 원리

• 소듐(Na+)의 총량이 세포외액(ECF)의 양(체액량)을 결정

• 물(Water)은 삼투압(Osmolarity)을 조절하고, 소듐(Na+)은 용적(Volume)을 조절

1. 감지 시스템 (Sensors: Baroreceptors)

• 역할: 유효 동맥 혈류량 (체액량) 및 혈압 감지

• 위치

  • 고압 수용체 (High-pressure):

    • 경동맥동 (Carotid sinus)

    • 대동맥궁 (Aortic arch)

  • 저압 수용체 (Low-pressure):

    • 심방 (Atrium)

    • 사구체옆장치 (JG apparatus)

2. 조절 시스템 (Effectors): 체액량 변화에 따라 4가지 주요 시스템이 반응

3. 시스템별 상세 작용

• ANP / BNP (이뇨 펩타이드)

  • 분비: 체액량 증가 → 심방 팽창 (Atrial stretch)

  • 작용:

    • 말초 혈관 확장 (Peripheral vasodilation)

    • 직접적 나트륨 이뇨 (Direct natriuresis) → 소변량 증가

  • 결과: 체액량 감소, 혈압 하강, 부종 감소

  • 임상 응용: 호흡곤란(dyspnea) 환자에서 심부전(CHF) 감별 (수치 증가 시 CHF 시사)

• 교감신경계 (SNS)

  • 활성화: 혈압 감소 (Baroreceptor 감지)

  • 작용:

    • 말초 혈관 수축 (Peripheral vasoconstriction)

    • RAAS 활성화

  • 결과: 혈압 상승, 신장 혈류 감소 (Na+ 배설 감소)

• RAA 축 (RAAS)

  • 활성화: 저혈량증(Hypovolemia) → 신장 관류 감소 (JG apparatus 감지)

  • 경로:

    1. 레닌(Renin) 분비

    2. → 안지오텐신(Angiotensin) II 생성

    3. → 알도스테론(Aldosterone) 분비

  • 결과: Na+ 및 물 재흡수 촉진 → 체액량 증가, 혈압 상승

**압력 나트륨 이뇨 (Pressure Natriuresis)

• 정의: 혈압(Pressure) 상승이 신장의 나트륨 배설(Natriuresis)을 유발하는 현상

• 급성 기전:

  1. 소듐(Na+) 섭취 증가

  2. → 체액량 / 혈압(BP) 증가

  3. → 신장 모세혈관 정수압(hydrostatic pressure) 증가

  4. → 신세뇨관 Na+ 재흡수 감소

  5. → 소변으로 Na+ 배설 증가

• 만성적 특징:

  • 만성 과다 섭취: 기전이 둔화되어 체액량 증가 및 고혈압 유발 가능

  • 우측 이동 (Right Shift): 고혈압 환자는 정상인보다 더 높은 혈압이 되어야만 Na+ 배설이 일어남

• 개요: 세뇨관 수송 기전

  • 신세뇨관은 분절에 따라 특화된 상피세포로 구성되어 선택적인 용질 및 수분 수송을 담당함.

  • 수송 경로는 세포를 통과하는 세포 경유 수송(cellular transport)과 세포 사이를 통과하는 세포 주위 수송(paracellular transport)으로 나뉨

  • 대부분의 용질 수송은 기저측막(basolateral membrane)의 Na⁺/K⁺-ATPase에 의해 형성된 Na⁺ 농도 기울기에 의해 이차적으로 구동됨

[1] Harrison 22e, pg. 2363-2372

근위세뇨관 (Proximal Tubule)

• 판코니 증후군 (Fanconi's Syndrome): 근위세뇨관의 전반적인 기능 장애로 인해 다양한 물질이 소변으로 소실

  • 전해질: 저칼륨혈증성, 정상 음이온차 대사성 산증 (제2형 신세관산증) , 인산뇨 (저인산혈증 및 신성 구루병 유발 가능) , 저요산혈증

  • 기타 소변 소견: 신성 당뇨 (Renal glycosuria) , 아미노산뇨증 (Aminoaciduria)

• RTA type 2

  • Na⁺-HCO₃^- cotransporter 이상, HCO₃^-의 재흡수 저하

  • 특징: 저칼륨혈증 & 대사성 산증, 소변 pH < 5.5 (distal tubule에서 H+ 배설하여 소변 산성화 가능)

  • RTA 1에 비해 산증이 덜함

    
    

헨레고리 (Loop of Henle)

• Batter syndrome & Gitelman syndrome

  • 바터 증후군 (Bartter's Syndrome): 헨레고리 상행각의 염류 재흡수 장애가 특징

    • 전해질: 저칼륨혈증성 대사성 알칼리증

    • 소변 소견: 고칼슘뇨증 , 소변 농축 능력 장애.

    • 혈압: 정상 or 저혈압, 이차성 고알도스테론 혈증

• 가족성 저칼슘뇨성 고칼슘혈증 (Familial Hypocalciuric Hypercalcemia): 칼슘감지수용체(CaSR) 이상으로 발생

  • 혈액: 고칼슘혈증

  • 소변: 저칼슘뇨증

    
    

원위세뇨관 및 집합관 (Distal Tubule & Collecting Duct)

• 기텔만 증후군 (Gitelman's Syndrome): 원위세뇨관의 NaCl 공동수송체 기능 이상

  • 전해질: 저칼륨혈증성 대사성 알칼리증 , 저마그네슘혈증, 저염소혈증

  • 소변 소견: 저칼슘뇨증 , 소변 농축 능력은 보존

    
    

• 리들 증후군 (Liddle's Syndrome): 상피세포 나트륨 채널(ENaC)의 기능 항진으로 나트륨 재흡수 증가

  • 전해질: 저칼륨혈증성 대사성 알칼리증

  • 혈압: 고혈압

  • 호르몬: 레닌과 알도스테론 수치가 억제

    
    

• RTA type 1

  • distal tubule ~ collecting duct에서 H⁺분비의 이상

  • 특징: 저칼륨혈증 & 대사성 산증, 소변 pH>5.5

  • 주요 합병증: 신결석, 신석회화 발생 (소변이 알칼리성을 띠어 Ca의 용해도가 낮기 때문)

    
    

• RTA type 4

  • 알도스테론 결핍 또는 기능 저하 (Hypoaldosteronism)

  • 혈액: 대사성 산증 (정상 음이온차), 고칼륨혈증 (↑K)

  • 소변: pH < 5.5 (가능)

    • 이유: H+ 분비 기능 자체가 망가진 Type 1과 달리, 알도스테론 자극 부족으로 인한 암모니아(NH3) 생성 감소가 주 원인. 산성화 능력 자체는 일부 보존됨.

  • 주요 원인: 당뇨병 콩팥병증 (가장 흔함), ACE 억제제/ARB, NSAIDs 등 약물

  
  

[1] Harrison 22e, pg. 2368

• 정의

  • 신장의 특정 부위에서 Na+와 물의 재흡수를 억제하여 소변량을 늘리는 약물

** Acetazolamide(Carbonic anhydrase inhibitor): 이뇨 작용은 약하나, 소변을 알칼리화 시키는데 유용

• 계열별 작용 부위 및 기전

  • 탄산탈수효소 억제제 (아세타졸라마이드):

    • 부위: 근위세뇨관

    • 기전: 탄산탈수효소 억제 → HCO3 재흡수 억제 (소변 알칼리화)

  • SGLT2 억제제 (-gliflozin):

    • 부위: 근위세뇨관

    • 기전: SGLT2 억제 → 포도당, Na+ 재흡수 억제 (삼투성 이뇨), 사구체 과여과 교정

  • 루프 이뇨제 (푸로세미드):

    • 부위: 헨레고리 굵은 상행각

    • 기전: NKCC2 억제 → Na+, K+, 2Cl- 재흡수 억제 (강력한 이뇨), Ca2+, Mg2+ 배설 촉진

  • 티아지드계 이뇨제 (히드로클로로티아지드, 클로르탈리돈):

    • 부위: 원위세뇨관

    • 기전: NCC 억제 → Na+, Cl- 재흡수 억제, Ca2+ 재흡수 촉진

  • 칼륨 보존 이뇨제:

    • 부위: 집합관 주세포

    • ENaC 차단제 (아밀로라이드): ENaC 직접 차단

    • MRA (스피로노락톤, 피네레논): 알도스테론 수용체 길항

• 저칼륨혈증 유발 : Furosemide, Thiazide

• 고칼륨혈증 유발 : ACEi, ARB, Spironolactone, NSAIDs

• 신결석(고칼슘뇨증) 예방: Thiazide

[1] Harrison 22e, pg. 2363-2372, 2385-2397

1. 세포 내/외 이동 (Internal Balance)

• K+를 세포 안으로 이동시키는 요인

  • Insulin

  • β-agonist

  • Alkalosis (알칼리증): H+ out, K+ in

  • Thyroid hormone (갑상선 호르몬)

    • Cf. THPP (Thyrotoxic Periodic Paralysis, 갑상선중독 주기성 마비)

• K+를 세포 밖으로 이동시키는 요인

  • Acidosis (산증), 고삼투압, 세포 용해 등

2. 신장 배설 조절 (External Balance - Main Control)

• Aldosterone (알도스테론)

  • 주요 조절자 (Main control)

  • 원위 세뇨관/집합관에서 K+ 분비 촉진

• 빠른 세뇨관 유속 (Faster tubular flow)

  • K+ 농도 구배를 유지하여 분비 촉진

  • 예: 이뇨제 사용 시

• 흡수되지 않는 음이온(Non-absorbed anion) 증가

  • 세뇨관 내강의 음전하(lumen negativity) 증가 → K+ 분비 촉진

  • 예시:

    • Systemic alkalosis (전신성 알칼리증): 소변 내 HCO3- (중탄산염) 증가 → 함께 anion인 K+ 분비 촉진

    • DKA (당뇨병성 케톤산증): 소변 내 케톤체 (β-hydroxybutyrate 등) 증가