대사성 산증(Metabolic Acidosis)


목차

원인 및 병태생리 

Anion Gap 

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ECF에 가장 많은 양이온은 Na이고, 가장 많은 음이온은 bicarbonate와 Chloride이며, 이외에도 우리가 측정하지 않는 양이온(UC)과 음이온(UA)들이 있습니다. ECF는 항상 전기적 중성을 이루고 있기 때문에 양이온 전하의 합과 음이온 전하의 합은 동일합니다. 이걸 식으로 표현하면, Na + UC = Cl + HCO3 + UA 입니다. 

Anion gap의 정의는 측정하지 않는 음이온 - 측정하지 않는 양이온 (UA-UC) 이므로 AG = UA -UC = Na -(Cl+ HCO3) 이 됩니다. 

 

Unmeasured Anions 에는 anionic proteins (e.g., albumin), phosphate, sulfate 등 이 있습니다. ECF에서 Unmeasured cation은 거의 무시할 수 있으므로 AG은 UA를 대표하는 값이라고 할 수 있습니다. Unmeasured Anion 중에는 albumin도 있어서 콩팥증후군 처럼 albumin이 떨어지는 상황에서는 Anion gap도 같이 감소합니다.    

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몸 안에 Acid (H+-A-)가 늘어나서 발생하는 대사성 산증에는 bicarbonate가 buffer로 작용하면서 bicarbonate는 사라집니다. 사라진 bicarbonate의 자리는 반응에 참여한 acid의 Anion이 메꾸면서 전기적 중성을 유지하게 됩니다. 이 acid의 anion(A-)은 unmeasured anion (UA) 으로 Anion gap 이 증가합니다. 반면, bicarbonate 소실로 발생한 대사성 산증에서는 소실된 bicarbonate만큼 Chloride가 재흡수 되면서 bicarbonate의 빈자리를 메꾸어 줍니다. 그 결과 anion gap은 bicarbonate의 감소에도 불구하고 증가한 Chloride로 인해 정상 수치를 보입니다. (AG수의 정상 수치 10~12 mmol/L)

 

Acid production/accumulation : High Anion Gap Metabolic Acidosis (Normochloremic metabolic acidosis)

Endogenous Acid 

  1.  Lactic acidosis 
  2.  Ketoacidosis : Diabetic, Alcoholic, Starvation
  3.  Renal failure (acute and chronic)

 

Exogenous Acid (Toxins)

  1. Ethylene glycol
  2. Methanol
  3. Salicylates
  4. Propylene glycol
  5. Pyroglutamic acid (5-oxoproline)

 

Loss of Bicarbonate: Normal Anion Gap Metabolic Acidosis (Hyperchloremic metabolic acidosis)

Decreased acid excretion(acid accumulation)

  • Type I(distal) RTA


Alkali loss

  1. Non-renal loss : Diarrhea, Ureterosignioidoscopy
  2. Renal loss : Type II (proximal) RTA


Delta Ratio = △AG/△HCO3- ratio  (in High AG Metabolic Acidosis)

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△AG = (AG – 10),     △HCO3- = (24- HCO3–) 

  1. △AG = △HCO3-  (△AG/△HCO3- ratio =1~2) : Simple high AG metabolic acidosis
    = simple한 High AG metabolic acidosis에서는 bicarbonate가 감소한 만큼 anion gap이 증가합니다. 하지만 독립적인 숨겨진 Acid base disorder 있는 경우에는 두 gap은 동일하지 않습니다.
    = Delta ratio를 구하는 이유도 High AG metabolic acidosis에 숨겨진 추가적인 acid base 장애를 찾기 위해서 입니다.  


  2. △AG > △HCO3-  (△AG/△HCO3- ratio > 2) : mixed high AG metabolic acidosis with metabolic alkalosis
    = HCO3의 감소가 high AG metabolic acidosis만 있을 때보다 더 적게 발생한 것을 의미합니다. 덜 감소한   HCO3의 감소는 숨어있는 대사성 알칼리증이 있다는 뜻입니다.

    (예) 급성신손상으로 인한 요독증과 구토로 내원.
    Electrolyte :  Na +, 140; K+, 3.0; Cl -, 95, HCO3 - 25
    ABGA : Paco2, 40, pH, 7.42
    → AG 20, Delta ratio 10/1 >2  

  3. △AG > △HCO3-  (△AG/△HCO3- ratio < 1) : mixed high AG metabolic acidosis with normal AG metabolic acidosis
    = HCO3의 감소가 high AG metabolic acidosis만 있을 때보다 더 많이 발생한 것을 의미합니다. 추가된 HCO3의 감소는 숨어있는 대사성 산증이 있다는 뜻입니다.
      
    (예) 1형 당뇨병 환자가 최근 인슐린을 맞지 않았고 최근 설사가 심해서 내원.  
    Electrolyte :  Na +, 135; K+, 3.0; Cl -, 103, HCO3 -, 12;
    ABGA :  Paco2, 25, pH, 7.20
    → AG 20, Delta ratio 10/12 <1 

 

Urine Anion gap (in Normal AG Metabolic Acidosis)

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Urine [Na+] + Urine [K+] -  Urine [Cl] = Urine AG < 0 

 

콩팥을 통한 산의 배출은 주로 NH4Cl 형태로 하기 때문에  산증이 있을 때, NH4+ 이 많다는 것은 콩팥이 산을 적절하게 배설하고 있다는 뜻입니다. 따라서 Urine AG이 음수일 때 ( NH4+ >0) 소변을 통한 산배설이 이루어지고 있다고 할 수 있습니다. 설사에 의한 normal AG metabolic acidosis에서는 장에 문제가 있는 것이지 콩팥자체에는 문제가 없기 때문에 Urine AG은 음수가 나오지만 RTA같이 콩팥의 산배설장애가 있는 경우에는 Urine AG이 양수가 됩니다. 

 

Osmolal gap  

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혈액의 osmolality를 결정하는 대표적인 세가지가 Na, Glucose, BUN입니다. 이 세가지를 통해 계산한 Osmolality와 측정한 osmolality는 동일해야 합니다. (<10mOsm/kg) 만약 이 두 값에 차이가 있다면 혈액의 osmolality를 올리는 세가지 이외의 물질이 있는 것을 의미합니다. 다시 말해 Toxin이 있다는 건데, toxin을 쉽게 외우는 방법은 "MADGAS" 미친가스 Mannitol, Alcohols (ethanol, ethylene glycol, isopropanol, methanol, propylene glycol), Diatrizoate, Glycerol, Acetone, Sorbitol 입니다. 

 


 

진단 

대사성 산증 접근 단계

ABGA와 정맥에서 혈청 [HCO3-]를 같이 측정해서 비교

 ABGA결과로 나오는 bicarbonate는 Handerson Hasselbach공식을 통해 계산된 값입니다. 

 따라서 정맥혈에서 채취하여 측정한 total CO2 (=[HCO3-])와 비교하여야 합니다. 

 

PaCO2 = 1.5 X ([HCO3-]) +8를 통해 호흡성 보상 작용확인

 

Anion gap계산 

  1. High anion gap → Delta Ratio 계산
    △AG/△HCO3- ratio > 2) :  mixed high AG metabolic acidosis with metabolic alkalosis
    △AG/△HCO3- ratio 1~2) :  Simple high AG metabolic acidosis
    △AG/△HCO3- ratio < 1) :  mixed high AG metabolic acidosis with normal AG metabolic acidosis 
  2. Normal Anion gap → Urine Anion gap 계산
    Urine AG (+) : RTA
    Urine AG (-) : Diarrhea 

 

정상 pH 7.4 일 때도 산염기 장애가 있을 수 있어서 항상 anion gap을 구하는 습관을 들여야 합니다. 참고로 Acidemia(산혈증) 와 acidosis (산증) 는 다른 의미입니다. Acidemia 는 혈액이 산성(pH<7.35) 이라는 의미이며, Acidosis 는 산성화 되는 과정을 의미합니다. 따라서 acidosis와 alkalosis가 동시에 존재하면(mixed acid base disorder) pH는 정상으로 나옵니다.  

 

임상증상 

  1. Kussmaul respiration (tidal volume 증가)
  2. depressed inrinsic cardiac contractility 
  3. peripheral vasodilation and central vasoconstriction
  4. Pulmonary edema : decrease in pulmonary vascular compliance  
  5. Depressed CNS function  

 

Acidosis 를 교정하기 위해 우리 몸은 과호흡을 통해 CO2를 배출하려 합니다. 그래서 대사성 산증이 매우 심할 때는 호흡수가 매우 빠르고 숨을 깊게 쉬는 걸 볼 수 있습니다. 그리고 혈압도 떨어지는데 모두 다 산증 때문입니다.  

 


 

치료 

알칼리 치료(PO, IV)의 적응증 

  1. Normal AG metabolic acidosis 
  2. High AG metabolic acidosis d/t non metabolizable anion
    Acute or Chronic renal failure
    Toxic injestion
    = Ketoacidosis 또는 Lactic acidosis에 의한 high AG metabolic acidosis 에서는 원인인자가 교정되면 이 acid의 anion (acetoacetate, lactate) 이 대사를 통해 bicarbonate 로 다시 변해서 대상상 산증과 bicarbonate수치가 교정됩니다. 따라서 대사 가능한 High AG 대사성 산증에서는 기저 질환을 치료 하는 것이 핵심적이고, 아주 심한 산증이 동반되지 않는 이상 alkali치료는 하지 않습니다. 
  3. severe acidosis pH<7.10

산증이 있을 때는 세포안의 칼륨들이 밖으로 나오면서 고칼륨혈증을 동반됩니다. 그런데 산증임에도 만약 칼륨 수치가 정상이거나 낮다는 것은 체내에 칼륨의 양이 부족하다는 것을 뜻합니다. 이 때, alkali로 산증을 교정하면 세포밖의 칼륨이 다시 세포내로 들어가면서 칼륨은 더 떨어질 수 있습니다. 또한 Alkali치료는 pH를 완전히 정상 수치까지 치료하는 것이 아닙니다. 보통 HC〇3 > 10mEq/L, pH > 7.2 이상까지만 교정합니다. 

참고자료

  • Harrison’s principles of internal medicine 20th ed. P315-321
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