대사성 산증의 원인

 대사성 산증은 일차적으로 혈장 중탄산 농도를 감소시키는 과정으로 산의 획득이나 중탄산의 소실로 발생합니다. 산의 획득은 내인성 수소 이온의 생산증가, 섭취된 독소의 대사과정, 수소 이온의 신장배설 저하와 같은 질환의 결과로 일어납니다. 중탄산의 소실은 근위(2형) 신장 세뇨관 산증과 설사 등과 같은 질환의 결과로 발생합니다. 전형적으로 대사성 산증은 음이온차의 증가 유무에 의해 분류 되는데, 음이온차의 증가에는 당뇨병성 케톤산증, L-젖산 산증, D-젖산 산증, 알코올성 케톤산증, 요독성 산증(진행된 신부전), 살리실산 중독, 에틸렌 글리콜 중독, 메탄올 중독, Paraldehyde 중독이 있고, 음이온차 정상에는 경증이나 중등도의 신부전, 설사, 1형(원위) 신장 세뇨관 산증, 2형(근위) 신장 세뇨관 산증, 4형 신장 세뇨관 산증, 희석에 의한 산증, 당뇨병성 케톤산증의 치료 후(소변을 통해 케톤 소실)이 있습니다.

대사성 산증의 원인

고음이온차 대사성 산증

 고음이온차 대사성 산증은 내인성 산의 생산(케톤산증, 젖산 산증, 요독증, 살리실산 중독증)이나 어떤 외인성 화합물의 첨가(에틸렌 글리콜, 메탄올)에 의해 일어납니다. 고음이온차 대사성 산증은 수소 이온과 함께 측정되지 않은 음이온이 첨가되어 발생합니다. 수소가 중탄산에 의해 완충되면서 중탄산 농도가 떨어지지만 측정되지 않는 음이온은 음이온차를 증가시킵니다. 당뇨병성 케톤산증(Diabetic ketoacidosis, DKA)에서 음이온차의 증가를 동반한 산증의 발생은 지방산의 불완전한 산화에 의해 생산된 케톤산 때문입니다. 전형적으로 당뇨병성 케톤산증은 과호흡, 다뇨, 다음, 심한 산혈증, 소변 dipstick 검사상 케톤에 대한 양성반응 등을 나타내며, 조절되지 않는 제1형 당뇨(Insulin dependent diabetes mellitus)인 환자에서 진단될 수 있습니다. 혈청 케톤은 일반적으로 당뇨병성 케톤산증에서 강한 양성을 나타내지만 어떤 경우에서는 당뇨병성 케톤산증이 있어도, 케톤에 대한 dipstick 검사상beta-hydroxy butyrate/acetoacetate 비의 현저한 증가 때문에 케톤혈증의 정도를 과소평가할 수 있습니다. Dipstick 검사의 시약이 beta-hydroxy butyrate를 검출할 수 없기 때문입니다. L-젖산 산증은 젖산 산증의 가장 흔한 형태이며, 흔한 원인은 조직의 산소부족입니다. L-젖산 산증은 전형적으로 저혈압이나 심하게 산소가 부족한 상태와 관련된 질환(type A), 나머지 다른 원인들(type B)로 나뉩니다. type B는 패혈증, 심한 간질환, 당뇨병, 다양한 악성 종양 등을 포함하는 일반적인 질환과 Phenformin과 에탄올 등의 약물이나 독소에 의한 젖산 산증, 드물게 유전질환으로 발생할 수도 있습니다. 알코올성 케톤산증은 칼로리의 섭취는 거의 하지 않은 채 지속적으로 과음을 한 만성 알코올 중독자에서 발생하는 흔하고 심각한 형태입니다. 즉 기아와 에탄올의 혼합된 효과에 의해 체내에 케톤형성이 가속화된 것입니다. 환자는 구역, 구토, 복통을 보일 수 있습니다. 또한 고음이온차 산증 이외에 구토로 인한 대사성 알칼리증, 호흡성 알칼리증이 함께 있을 수 있습니다. 종종 용적감소, 저혈당, 위장관 출혈 또는 급성 췌장염이 동반됩니다. 인과 마그네슘의 혈청 농도는 정상범위로 보이나 지속적으로 불량한 음식섭취 때문에 종종 인, 마그네슘의 결핍이 있는 경우가 있습니다. 소변 중 케톤에 대한 dipstick test(beta-hydroxy butyrate는 검출하지 못함)는 beta-hydroxy butyrate/acetoacetate 비의 현저한 증가때문에 알코올성 케톤산증에서 케톤혈증 정도를 과소평가할 수 있습니다.

 사구체여과율(GFR)이 정상의 20% 이하로 감소될 때까지는 고음이온차 대사성 산증은 일반적으로 신부전에서 나타나지 않습니다. 경도에서 중등도의 만성 신부전에서는 흔히 고음이온차 산증보다는 정상 음이온차 대사성 산증이 나타납니다. 정상 음이온차 대사성 산증은 암모늄 이온(NH4+)의 생산과 배설의 저하로 인해 신장에서 수소 이온을 충분히 제거하지 못하여 발생합니다. GFR이 점차 떨어짐에 따라 sulfate, 인, 유기음이온 같은 측정되지 않는 음이온이 잔류되어 음이온차가 상승합니다. 에틸렌 글리콜 중독은 부동액이나 냉각수에 포함된 에틸렌 글리콜을 마셔서 발생합니다, 대부분의 경우가 만성 알코올 중독자에서 발생하게 되며 에틸렌 글리콜이 알코올 분해효소인 alcohol dehydrogenase에 의해 대사되면서 많은 독성화합물이 형성되어 고음이온차 산증, 급성 중추신경계통 기능이상, 급성 신부전과 같은 소견이 관찰됩니다.

정상 음이온차 대사성 산증

 경도에서 중등도의 만성 신부전 환자는 일반적으로 고음이온차 산증보다는 정상음이온차 산증이 발생합니다. 이 상태에서는 신장의 암모니아 생성 기능 부전이 생겨 체내에서 생산된 과다한 수소 이온을 제거하는 신장의 능력이 주로 손상되기 때문입니다. 환자는 대체로 정상적인 혈청 칼륨 농도를 갖지만, 칼륨 부하가 증가되거나 더 심한 신부전으로 진행되면 고칼륨혈증이 발생할 수 있습니다. 급성 분비성 설사는 종종 저칼륨혈증을 동반한 정상 음이온차 대사성 산증을 일으킵니다. 이런 환자에서 심한 대사성 산증이 지속되고 대변으로 알칼리소실이 지속된다면, 중탄산 보충을 해주는 것이 바람직합니다. 원위신장 세뇨관 산증은 원위 세뇨관에서 수소이온을 적절히 제거하지 못하여 발생합니다. 임상적인 소견상 대사성 산증과 산혈증이 있는데도 소변 pH를 5.3 이하로 낮추지 못하는 특징과 함께 신장의 칼륨 소실에 의한 저칼륨혈증이 나타납니다. 혈청 칼륨 농도는 2.0~3.0mEq/L 이하로 나타나기도 하며, 이러한 환자에서 calciumphosphate stone이나 신석회화가 동반되기도 합니다.신장의 칼륨 소실은 일반적으로 용적감소와 산증을 치료하면 교정됩니다.

 근위 세뇨관에서 중탄산 재흡수 장애가 일어나고 이로 인해 대사성 산증이 나타나는 증후군을 근위형 신장 세뇨관 산증이라고 합니다. 근위 세뇨관에서 여과된 중탄산을 재흡수하는 능력에 결함이 발생하면 중탄산이 소변으로 소실되고 중탄산 농도는 떨어집니다. 중탄산 농도의 저하는 대사성 산증을 일으킵니다. 근위형 신장 세뇨관 산증의 결함은 근위 세뇨관에서 중탄산을 재흡수할 때 '역치'가 낮은 수치로 재설정되어 생기는 것으로 생각됩니다. 근위형 신장 세뇨관 산증 환자는 원위 세뇨관에서 수소 이온을 분비하는데는 문제가 없으므로 소변의 pH를 5.3 이하로 산성화 시킬 수 있습니다. 4형 신장 세뇨관 산증은 알도스테론 결핍이나 알도스테론에 대한 세뇨관 무반응성에 의해 발생되며 정상 음이온차 대사성 산증과 고칼륨혈증을 일으킵니다. 4형 신장 세뇨관 산증의 흔한 원인 중 한 가지인 저레닌성 저알도스테론증은 낮은 혈장 레닌활성도, 감소된 혈장알도스테론, 고칼륨혈증을 특징으로 합니다. 이 증후군은 다양한 신장질환에서 볼 수 있으나 가장 흔한 원인은 당뇨병성 산증입니다.