수분의 분포와 조절

수분의 분포와 구성

• 물은 total body weight의 50%(성인 여성) ~ 60%(성인 남성) 을 차지. 
• 물은 모든 구획(compartment) 사이를 자유롭고 빠르게 이동할 수 있어 각 구획이 모두 동일한 삼투압을 유지하도록 각 구획마다 포함하고 있는 물의 양에 차이가 발생함.   

• 물은 세포막을 경계로 세포내액(ICF)과 세포외액(ECF) 으로 나눌 수 있음. 몸에 존재하는 물의 2/3는 세포내(Total body weight의 40%), 1/3은 세포외(Total body weight의 20%)에 존재. 
• 세포외액(ECF)은 혈관벽을 경계로 혈관내에 존재하는 물과(plasma, 혈장) 혈관외에 존재하는 물(간질액)로 나눌 수 있음. 세포외액의 1/4은 혈관내에, 3/4은 간질액에 존재. 
• 몸에 존재하는 물의 1/12 (1/3 X 1/4)은 혈관내에 (Total body weight의 5%), 1/4 (1/3 X 3/4)은 혈관외(Total body weight의 15%)에 존재. 

• 세포막은 semipermeable membrane으로 막에 존재하는 pump와 channel에 의해 용질의 분포가 결정.
  특히 Na은 Na-K ATPase에 의해서 거의 대부분이 ECF(세포 외)에 존재하고, K+ 은 ICF(세포 내)에 존재. 

• ECF와 ICF에 존재하는 용질.
  ECF : Na+, Cl-, HCO3-
  ICF : K+, Protein, organic phosphate ester

• 용질이 각 구획에 국한되게 분포하고 있지만 용매인 물은 각 구획 사이를 자유롭게 이동이 가능. 그 결과 각 구획에(혈장, 간질, 세포 내) 존재하는 용질의 양이 차이가 남에도 불구하고 모든 구획의 Osmolality는 동일. (285mOSm/kg) 
• 혈장의 osmolality는 간질과 세포내의 osmolality와 동일하기 때문에 plasma에서 osmolality를 구하면 ECF와 ICF 의 osmolality를 알 수 있음. Plasma osmolality는 구하는 방법은 (1)검사실에서 측정 (measured osmolality)하거나 (2)Plasma osmolality를 결정하는 주요인자 Na+, BUN, Glucose의 농도를 계산식에 넣어 osmolality를 추정할 수 있음. (calculated osmolality) 

• osmolal gap : 검사실에서 측정한 osmolality(measured osmolality)와 계산으로 구한 osmolality(calculated osmolality)의 차이. Osmolal gap이 있다는 것은 osmolality를 결정하는 Na, BUN, Glucose 이외의 물질이 체내에 있는 것을 의미. 
• 특히 ECF에 존재하는 용질 중에서 오직 ECF에만 있고, ICF로 이동하지 못하는 용질을 Effective osmole이라 하며, 이들에 의해 형성된 osmolality를 effective osmolality(=tonicity)라 함. 

• urea는 lipid soluble하여 세포막을 자유롭게 통과하여 ICF, ECF 사이에서 평형을 유지하므로 물을 이동하는 역할을 하지 못함. (ineffective osmole)

나트륨 총량 조절과 수분의 조절  

Na은 대부분 ECF에 존재하는 용질로 ECF내에 Na의 총량(sodium content)이 증가하면 Na농도 (sodium concentration=Osmolality)가 증가하게 됩니다. 우리 몸은 항상성을 유지하기 위해 즉, Osmolality를 정상으로 교정하기 위해 ICF에서 ECF로 물이 이동하여 ECF 내 물의 양을 늘립니다. 그 결과 Na농도는 원래 수치를 유지하게 되지만 ECF에는 Na의 양이 늘어난 만큼 물의 양(water volume)도 늘어나게 되고 이를 hypervolemia 하고 합니다. 정리하면 Na의 총량이(Na 농도가 아님) ECF Volume을 결정합니다. 임상에서 환자가 말초함요부종, 복수, 폐부종 등을 보일 때, hypervolemia 상태라고 하는데, 이 때 이 환자는 왜 Na의 총량이 증가했지 생각해보아야 합니다. Na이 ECF에 증가하는 가장 핵심적 이유는 Renin-angiontensin-aldosterone 활성화에 의한 소변에서 Na재흡수입니다.  

또한 Na balance와 독립적으로 작용하는 Water balance는 Na농도를 결정하는 가장 중요한 인자입니다. 물이 너무 많으면 hyponatremia(hypo-osmolality가 되고, 물이 너무 적으면 hypernatremia(hyper-osmolality) 가 됩니다. 따라서 Hyponatremia 를 보이는 환자가 오면 왜 Na이 적을까라고 생각하기 보다는 왜 물이 많을까라고 먼저 생각해 보아야 합니다. 물이 많아지는데 가장 핵심적 역할을 하는 것이 AVP(ADH) 입니다. 

• 소금이 너무 많으면 ECF volume expansion(hypervolemia)
• 소금이 너무 적으면 ECF volume depletion(hypovolemia)
• 물이 너무 많으면 hyponatremia(hypo-osmolality)
• 물이 너무 적으면 hypernatremia(hyper-osmolality)

참고자료

• Harrison’s principles of internal medicine 20th ed. P295-297
• Renal Pathophysiology: The Essentials, 4th ed.