산-염기 대사장애 - 산-염기 장애 총론
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시험에서 산-염기 장애를 동반하는 증례들은 매우 자주 출제되지만, 산-염기 장애 자체만에 대해서 출제되는 경우는 드물다. pH, PaCO2, HCO3-를 바탕으로 대사성/호흡성 산증/알칼리증를 파악한 뒤, 보상이 적절한지 평가하고 혼합성 산-염기 장애가 없는지 확인할 수 있어야 한다. 대사성 산증과 대사성 알칼리증의 진단적 접근에 대해서는 각 단원에서 더 깊게 다루고 있으며, 본 단원에서는 acidosis/alkalosis에 대한 개괄 및 보상 작용에 대해 다루고 있다. 혼합성 산-염기 장애에 대한 내용은 '대사성 산증' 단원, 그 중에서도 anion gap에 대한 내용을 숙지한 이후에 보는 것을 권한다.
1. 개요
인체의 산-염기 균형은 아래 bicarbonate buffer system을 통해 조절된다.
H+ + HCO3- ⇌ H2CO3 ⇌ H2O + CO2(aq) ⇌ H2O + CO2(g)
위 화학식에 대한 Henderson-Hasselbalch equation은 다음과 같다.
1) 각종 정상값
(1) pH = 7.4 (참고치: 7.35-7.45)
(2) HCO3- = 24 mEq/L (참고치: 22-26)
(3) PaCO2 = 40 mmHg (참고치: 36-44)
2) HCO3-(중탄산염, bicarbonate)
(1) 산-염기 평형에서 대사성(metabolic) 부분을 담당
① HCO3-↑: pH가 높아짐 = 알칼리화
② HCO3-↓: pH가 낮아짐 = 산성화
(2) 조절
① Total body buffering: RBC 등 체내 세포 안팎으로 H+ 및 HCO3- 운송 (H+/K+ pump 등 이용)
• 즉각적으로 작동함 / HCO3- 변경 가능폭이 작음
② Renal buffering: 신장 세뇨관에서 HCO3- 재흡수, H+ 분비를 조절
• 완료되는 데 3~5일이 소요됨 / HCO3- 변경 가능폭이 큼
3) PaCO2(동맥혈 이산화탄소 분압, partial pressure of arterial CO2)
(1) 산-염기 평형에서 호흡성(respiratory) 부분을 담당
① PaCO2↑: pH가 낮아짐 = 산성화
② PaCO2↓: pH가 높아짐 = 알칼리화
(2) 조절
• Alveolar ventilation: 뇌의 호흡중추가 폐의 호흡수를 조절함 (저호흡 = PaCO2↑, 빈호흡 = PaCO2↓)
2. 진단
1) 산증, 알칼리증 구분
(1) pH < 7.35: 산증(acidosis)
(2) pH > 7.45: 알칼리증(alkalosis)
2) 대사성, 호흡성 구분: 대사성/호흡성 중 하나에 문제가 생기면, 반대쪽에서 이를 보상하려고 함
분류 | pH | 1차적 문제 | 1차적 문제에 대한 보상 반응 |
대사성 산증 | ↓ | HCO3-↓ | PaCO2↓ |
대사성 알칼리증 | ↑ | HCO3-↑ | PaCO2↑ |
호흡성 산증 | ↓ | PaCO2↑ | HCO3-↑ |
호흡성 알칼리증 | ↑ | PaCO2↓ | HCO3-↓ |
정상 | 7.35-7.45 | PaCO2 36-44 mmHg, HCO3- 22-26 mEq/L | |
3) 보상 작용에 대한 평가
대사성 산증 1) | HCO3- 1 감소 → PaCO2 1.2~1.25 감소 ex) pH 7.32, PaCO2 28, HCO3- 14 → 적절한 보상 | |
대사성 알칼리증 2) | HCO3- 1 증가 → PaCO2 0.7~0.75 증가 ex) pH 7.48, PaCO2 47, HCO3- 34 → 적절한 보상 | |
호흡성 산증 3) | PaCO2 10 증가 → HCO3- 1(급성) or 4(만성) 증가 ex) pH 7.26, PaCO2 60, HCO3- 26 → 적절한 보상 (급성일 경우) | |
호흡성 알칼리증 | PaCO2 10 감소 → HCO3- 2(급성) or 4(만성) 감소 ex) pH 7.62, PaCO2 20, HCO3- 20 → 적절한 보상 (급성일 경우) | |
1) PaCO2 = 1.5×[HCO3-] + 8 ± 2로 계산할 수 있으며, PaCO2 = [HCO3-] + 15 ± 2로 계산할 수도 있다.
2) PaCO2 = [HCO3-] + 10~15 ± 2로 계산할 수 있으며, PaCO2 = 0.7×[HCO3-] + 21 ± 2로 계산할 수도 있다.
3) 호흡성 산증/알칼리증의 대사성 보상에 있어 급성과 만성을 나누는 기준은 2~5일이며 (통일된 기준이 있지는 않으며 수 시간~수 일 이내에 발생하면 급성, 수 주~수 년에 걸쳐 진행되면 만성임), 이는 2~5일이 경과해야 renal buffering이 완료되기 때문이다. 또한, 경한 호흡성 산증/알칼리증의 대사성 보상이 만성적으로 진행될 경우, pH가 정상 범위에 가까워진다.
3. 혼합성 산-염기 장애(mixed acid-base disorders)
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