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산-염기 균형의 개요

작성자:

James L. Lewis III

, MD, Brookwood Baptist Health and Saint Vincent’s Ascension Health, Birmingham

최근 전체 검토/개정 2020년 1월 7일| 최근 내용 수정일 2020년 1월 8일
주제 참고 자료

혈액의 산도 또는 알칼리도는 그 중요한 특성이다. 혈액을 포함하는 용액의 산도 또는 알칼리도는 pH 척도에 표시됩니다. pH 척도의 범위는 0(강산성)부터 14(강염기성 또는 강알칼리성)까지입니다. pH 7.0은 이 척도의 중앙으로 중성을 나타냅니다. 혈액은 보통 약염기성으로, 정상 pH 범위는 약 7.35~7.45입니다. 인체는 보통 7.40 근처의 pH를 유지합니다.

의사는 pH와 혈중 이산화탄소(산) 및 중탄산염(염기) 수치를 측정하여 산-염기 균형을 평가합니다.

혈액 산도는 다음과 같을 때 증가합니다

  • 혈중 산성 화합물 수치가 증가할 때(섭취 또는 생성 증가나 제거 감소를 통해)

  • 혈중 염기성(알칼리) 화합물 수치가 증가할 때(섭취 또는 생성 감소나 제거 증가를 통해)

혈액 알칼리도는 체내의 산 수치가 감소하거나 염기 수치가 증가할 때 증가합니다.

산-염기 균형 조절

인체의 산도와 알칼리도 간 균형을 산-염기 균형으로 부릅니다.

정상 범위로부터 약간만 일탈해도 여러 기관에 막대한 영향을 미칠 수 있기 때문에, 혈액의 산-염기 균형은 정밀하게 조절됩니다. 인체는 혈액의 산-염기 균형을 조절하기 위해 여러 다른 기전을 이용합니다. 이러한 기전은 다음과 관련이 있습니다

  • 신장

  • 완충계

폐의 역할

인체가 혈액 pH를 조절하는 데 사용하는 하나의 기전은 폐로부터의 이산화탄소 방출과 관련이 있습니다. 약산성인 이산화탄소는 산소 및 영양분(모든 세포에 필요함) 처리(대사) 과정의 한 노폐물로서, 세포들에 의해 지속적으로 생산됩니다. 그 후 이산화탄소는 세포에서 혈액으로 이동합니다. 혈액은 이산화탄소를 폐로 운반하며, 여기서 발산됩니다. 이산화탄소가 혈액에 축적됨에 따라 혈액의 pH는 감소합니다(산도는 증가합니다).

뇌에서는 호흡(환기) 속도와 깊이를 조절함으로써 발산되는 이산화탄소의 양을 조절합니다. 발산되는 이산화탄소의 양, 그리고 이에 따른 혈액의 pH는 호흡이 빨라지고 깊어질수록 증가합니다. 뇌와 폐는 호흡 속도와 깊이를 조정하여 혈액 pH를 매분 조절할 수 있습니다.

신장의 역할

신장은 과잉 산 또는 염기를 배설함으로써 혈액 pH에 영향을 미칠 수 있습니다. 신장은 배설되는 어느 정도 산 또는 염기의 양을 변경할 수 있는 능력이 있지만, 폐가 하는 것보다는 느리게 조정하기 때문에 이러한 보상에는 일반적으로 수 일이 소요됩니다.

완충계

혈액 pH를 조절하는 또 다른 기전은 산도와 알칼리도의 급작스런 변동을 감시하는 화학적 완충계의 이용과 관련이 있습니다. pH 완충계는 인체의 고유한 천연 생성 약산과 약염기의 조합입니다. 이들 약산과 약염기는 정상 pH 조건에서 균형을 이루며 쌍을 이루어 존재합니다. pH 완충계는 산과 염기의 비율을 조정함으로써 용액의 pH 변화를 최소화하도록 화학적으로 작용합니다.

가장 중요한 혈중 pH 완충계는 탄산(혈중 용해된 이산화탄소로부터 형성되는 약산)과 중탄산염 이온(대응하는 약염기)과 관련이 있습니다.

산-염기 균형의 유형

산-염기 균형의 이상에는 두 가지가 있습니다:

  • 산증: 혈액에 산이 너무 많아서(혹은 염기가 너무 적어서) 혈액 pH가 감소합니다.

  • 알칼리증: 혈액에 염기가 너무 많아서(혹은 산이 너무 적어서) 혈액 pH가 증가합니다.

산증과 알칼리증은 질환이라기 보다는 광범위한 장애의 결과입니다. 산증이나 알칼리증의 존재는 의사에게 심각한 문제가 존재한다는 중요한 단서를 제공합니다.

산증 및 알칼리증의 유형

산증 및 알칼리증은 그 일차 원인에 따라 다음으로 분류됩니다

  • 대사성

  • 호흡성

대사성 산증대사성 알칼리증은 산 또는 염기의 생산 그리고 신장에 의한 이들의 배설 불균형에 의해 일어납니다.

호흡성 산증호흡성 알칼리증은 폐 또는 호흡 장애로 인한 이산화탄소 발산 변화에 의해 일어납니다.

하나 이상의 산-염기 장애가 있을 수 있습니다.

산-염기 장애에 대한 보상

각 산-염기 장애는 혈액 pH를 정상으로 되돌리려는 자동 보상 기전을 촉발합니다. 일반적으로, 호흡기계는 대사성 장애를 보상하는 반면, 대사성 기전은 호흡성 장애를 보상합니다.

처음에, 보상 기전은 pH를 정상과 가깝게 복구할 수 있습니다. 따라서, 혈액 pH가 심하게 변했다면 이는 신체의 보상 능력이 저하되고 있음을 의미합니다. 그러한 경우, 의사는 신속하게 산-염기 장애의 기저 원인을 찾아 치료합니다.

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산-염기 장애와 신체의 반응

일차 장애

최초 혈액 pH

보상 기전

혈액 pH의 보상성 변화

대사성 산증

당뇨병성 케톤산증으로 인한 산 생성 증가

너무 낮음

이산화탄소 배출을 위한 호흡수 증가

정상으로 다시 증가

호흡성 산증

중증 만성 폐질환으로 인한 호흡 능력 감소

너무 낮음

소변 내 산 배설 증가

정상으로 다시 증가

대사성 알칼리증

구토로 인한 위산 손실

너무 높음

이산화탄소 보유를 위한 호흡수 감소

정상으로 다시 감소

호흡성 알칼리증

불안으로 인한 과다환기

너무 높음

소변 내 알칼리 배설 증가

정상으로 다시 감소

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