칼륨

칼륨 이온(K+)은 세포막 안팎의 농도 차이를 유지하여 휴지막전위를 형성하는 데 핵심적인 역할을 한다. 세포 내부에는 칼륨 이온 농도가 높고, 외부에는 나트륨 이온(Na+) 농도가 높다. 이 농도 기울기는 나트륨-칼륨 펌프(Na+/K+-ATPase)에 의해 유지되며, 이 펌프는 ATP를 소모하여 세포 내로 칼륨 2개를 들여보내고, 세포 밖으로 나트륨 3개를 내보낸다[1]. 이로 인해 세포막 안쪽이 바깥쪽에 비해 상대적으로 음전위를 띠게 되며, 이 전위차가 신경과 근육 세포의 흥분성 기초를 제공한다.

신경 자극이 전달되는 과정인 활동전위 발생 시, 나트륨 채널이 열려 나트륨 이온이 세포 내로 유입되며 탈분극이 일어난다. 이후 칼륨 채널이 열려 칼륨 이온이 세포 밖으로 빠르게 유출되면, 세포는 재분극되어 원래의 휴지막전위 상태로 회복된다. 이 재분극 과정은 신경 신호의 정확한 종료와 다음 자극에 대한 준비를 가능하게 한다. 따라서 칼륨 농도의 균형은 신경 신호의 생성, 전도, 종료에 필수적이다.

칼륨 이온의 이러한 기능은 단순히 신경 신호 전달뿐만 아니라 모든 근육 수축, 특히 심장 근육의 리듬 있는 수축과 이완을 보장하는 데 결정적이다. 심장의 전기적 활동은 칼륨 이온의 유출과 유입에 크게 의존하며, 혈청 칼륨 농도의 이상은 심각한 부정맥을 유발할 수 있다.

칼륨은 나트륨과 함께 체내 수분 분포와 삼투압 조절의 핵심적인 역할을 담당한다. 세포 내액의 주요 양이온인 칼륨은 세포 내 삼투압을 유지하여 세포의 형태와 기능을 보존한다. 반대로 세포 외액의 주요 양이온인 나트륨은 혈장과 조직액의 삼투압을 결정한다. 이 두 이온의 농도 차이와 균형은 체액이 세포 내외를 이동하는 원동력이 되며, 결과적으로 전체 체액량과 혈압 조절에 직접적인 영향을 미친다[2].

특히 칼륨은 나트륨의 배설을 촉진하여 혈압을 낮추는 효과가 있다. 신장의 원위 세뇨관과 집합관에서 칼륨이 분비되면, 나트륨의 재흡수가 억제되어 소변으로 함께 배출된다. 이 과정에서 수분도 함께 배출되어 혈액량이 감소하고, 혈관 벽의 긴장도가 완화되어 혈압이 하강한다. 따라서 충분한 칼륨 섭취는 고혈압 예방 및 관리에 중요한 식이 요인으로 간주된다.

이러한 기전은 DASH 식이(Dietary Approaches to Stop Hypertension)와 같은 고혈압 예방 식이요법의 근간이 된다. DASH 식이는 과일, 채소, 저지방 유제품을 통해 칼륨 섭취를 늘리고, 가공 식품을 줄여 나트륨 섭취를 제한하는 것을 핵심으로 한다.

세계보건기구(WHO)는 성인의 경우 하루에 최소 3510mg의 칼륨을 섭취할 것을 권장한다[4]. 한국영양학회에서 제시하는 2020 한국인 영양소 섭취기준에 따르면, 성인 남성의 충분 섭취량은 하루 3500mg, 성인 여성은 2700mg이다.

아동과 청소년의 경우 성장과 발달을 위해 체중 대비 상대적으로 많은 양의 칼륨이 필요하다. 충분 섭취량은 연령에 따라 다음과 같이 구분된다.

임신 중인 여성은 일반 여성의 충분 섭취량에 추가로 0mg이 필요하며, 수유 중인 여성은 하루 400mg을 추가로 섭취하는 것이 권장된다. 이는 태아 발육과 모유 생성을 지원하기 위함이다.

이러한 권장량은 건강한 개인을 기준으로 하며, 신장 질환 등 특정 질환이 있는 경우 의사의 지시에 따라 섭취량을 조절해야 한다.

바나나는 칼륨 함량으로 잘 알려져 있지만, 실제로는 많은 식품에 고르게 분포한다. 특히 채소와 과일, 콩류, 견과류, 그리고 일부 어패류에 풍부하게 포함되어 있다. 전반적으로 가공되지 않은 식물성 식품이 우수한 공급원이다.

다음은 100g 기준으로 칼륨 함량이 높은 대표적인 식품들이다.

식품의 가공 방식은 칼륨 함량에 큰 영향을 미친다. 칼륨은 수용성이기 때문에, 채소를 물에 삶으면 그 물로 칼륨이 상당량 유실된다[5]. 따라서 칼륨 섭취를 높이려면 굽기, 찌기, 혹은 삶은 국물까지 함께 섭취하는 방법이 유리하다. 한편, 칼륨염은 식탁 소금의 대체재로도 사용되며, 이는 나트륨 섭취를 줄이면서 칼륨 섭취를 늘리는 데 도움을 준다.

저칼륨혈증의 가장 흔한 원인은 이뇨제의 사용이다. 특히 티아지드계 이뇨제나 루프 이뇨제는 신장을 통해 칼륨의 배설을 촉진하여 혈중 농도를 낮춘다. 그 외에도 심한 설사나 구토로 인한 위장관 손실, 식욕부진증이나 극단적인 다이어트로 인한 섭취 부족, 알도스테론 과다 분비와 같은 내분비 질환도 주요 원인이 된다.

초기 증상은 비특이적이며 피로감, 근육 약화, 경련 등이 나타난다. 칼륨 농도가 심하게 낮아지면 부정맥과 같은 심각한 심장 합병증을 유발할 수 있으며, 심할 경우 사지마비나 호흡근 마비까지 발생할 수 있다. 장기간 경미한 결핍도 고혈압 발생 위험을 높이는 것으로 알려져 있다.

반면, 고칼륨혈증은 주로 신장 기능 저하로 인해 발생한다. 만성 신장병이나 급성 신손상 환자에서 칼륨 배설 능력이 떨어지면 혈중 농도가 상승한다. 안지오텐신 전환효소 억제제나 안지오텐신 수용체 차단제, 비스테로이드성 항염증제와 같은 약물도 신장의 칼륨 배설을 감소시켜 원인이 될 수 있다.

고칼륨혈증의 증상 또한 초기에는 미미하거나 없을 수 있다. 농도가 상승하면 심근에 영향을 주어 심전도 변화를 일으키며, 심할 경우 심실세동이나 심정지와 같은 생명을 위협하는 부정맥을 유발한다. 신경근육계 증상으로는 저칼륨혈증과 유사하게 사지의 무감각, 찌릿한 느낌, 근육 약화 등이 나타날 수 있다.

저칼륨혈증의 진단은 주로 혈액 검사를 통해 혈청 칼륨 농도를 측정하여 이루어진다. 일반적으로 혈청 칼륨 농도가 3.5 mmol/L 미만일 때 저칼륨혈증으로 진단한다[7]. 심한 결핍이 의심되거나 원인을 파악하기 위해 소변 내 칼륨 배설량을 측정하거나 심전도 검사를 시행하기도 한다. 심전도에서는 저칼륨혈증의 특징적인 변화인 U파의 출현, ST 분절의 함몰, T파의 평탄화 등이 관찰될 수 있다.

치료는 결핍의 원인과 중증도에 따라 달라진다. 경증의 경우 칼륨이 풍부한 식품(예: 바나나, 감자, 시금치)을 통한 식이 보충으로 충분할 수 있다. 중등도 이상의 결핍이나 증상이 있는 경우에는 경구용 칼륨 보충제를 투여한다. 보충제는 위장 장애를 최소화하기 위해 보통 염화칼륨 형태로 서서히 방출되는 제제를 사용한다. 매우 심한 저칼륨혈증이나 경구 섭취가 불가능한 경우, 심장에 미치는 위험을 모니터링하면서 정맥 주사를 통한 칼륨 보충이 필요하다. 이때는 반드시 희석하여 천천히 주입해야 한다.

치료의 핵심은 근본 원인을 교정하는 것이다. 이뇨제 사용이 원인이라면 칼륨을 보존하는 이뇨제로 변경하거나, 칼륨 보충제를 병용할 수 있다. 설사나 구토가 지속된다면 이를 멈추기 위한 치료가 선행되어야 한다. 치료 과정에서 혈청 칼륨 농도를 정기적으로 모니터링하여 과잉 보충으로 인한 고칼륨혈증이 발생하지 않도록 주의한다.

저칼륨혈증의 가장 흔한 원인은 이뇨제의 사용이다. 특히 티아지드계 이뇨제나 루프 이뇨제는 신장에서 칼륨의 배설을 촉진하여 혈중 농도를 낮춘다. 그 외에도 심한 설사나 구토로 인한 위장관 손실, 식욕부진이나 극단적인 식이요법으로 인한 섭취 부족, 알도스테론 과다 분비와 같은 내분비 질환도 주요 원인이다. 신장 기능에 이상이 있어도 칼륨 조절에 문제가 생길 수 있다.

경미한 결핍은 특별한 증상이 없을 수 있으나, 혈중 칼륨 농도가 현저히 낮아지면 다양한 증상이 나타난다. 가장 두드러진 증상은 근육 약화, 피로감, 경련이다. 심할 경우 마비에 이를 수 있으며, 호흡에 관여하는 근육이 영향을 받으면 호흡 곤란을 유발한다. 또한 심장의 전기적 활동에 이상을 초래하여 부정맥을 일으키고, 변비와 같은 소화기 증상도 동반될 수 있다.

저칼륨혈증의 진단은 혈액 검사를 통해 혈청 칼륨 농도를 측정하는 것으로 시작한다. 일반적으로 혈청 칼륨 농도가 3.5 mmol/L 미만일 때 저칼륨혈증으로 진단한다[9]. 증상이 심하지 않은 경우, 원인을 규명하기 위해 병력 청취, 신체 검사, 소변 내 칼륨 배설량 검사, 심전도 검사 등이 추가로 이루어진다. 심전도에서는 저칼륨혈증의 특징인 U파, T파의 평탄화, 부정맥 소견 등을 확인한다.

치료는 결핍의 정도와 원인, 임상 증상에 따라 결정된다. 경증의 경우 칼륨 보충제를 경구로 복용하는 것이 일반적이다. 중증이거나 경구 섭취가 불가능한 경우, 정맥 주사를 통해 서서히 칼륨을 보충한다. 정맥 주사는 너무 빠르게 투여할 경우 심장에 위험을 초래할 수 있으므로 주의가 필요하다. 동시에 마그네슘 결핍이 동반된 경우 이를 함께 교정하지 않으면 칼륨 보충이 어려울 수 있다. 근본적인 원인, 예를 들어 이뇨제의 과다 사용이나 심한 설사 등을 치료하는 것이 장기적인 관리에 중요하다.

고칼륨혈증의 진단 역시 혈청 칼륨 농도 검사가 기준이 되며, 일반적으로 5.0 mmol/L를 초과할 때 의심하고 5.5 mmol/L 이상을 고칼륨혈증으로 본다. 급성으로 발생한 심각한 고칼륨혈증(예: 6.5 mmol/L 이상)은 생명을 위협할 수 있는 응급 상황이다. 심전도에서는 T파의 첨예화, PR 간격의 연장, QRS 파의 확대 등이 나타날 수 있다.

고칼륨혈증의 치료는 혈중 칼륨 수치와 심전도 변화의 심각성에 따라 긴급도를 달리한다. 치료의 목표는 심장에 대한 즉각적인 영향을 차단하고, 칼륨을 세포 내로 이동시킨 후, 체외로 제거하는 것이다. 일반적인 치료 접근법은 다음 표와 같다.

치료와 동시에 고칼륨혈증을 유발한 원인(예: 신부전, ACE 억제제 등의 약물, 과도한 보충)을 확인하고 교정하는 것이 근본적인 관리에 필수적이다.

칼륨 섭취는 고혈압 예방 및 관리에 중요한 역할을 한다. 다량의 나트륨 섭취는 혈압을 상승시키는 반면, 충분한 칼륨 섭취는 나트륨의 배설을 촉진하고 혈관 벽의 긴장을 완화하여 혈압을 낮추는 효과가 있다. 이는 DASH 식이법과 같은 고혈압 예방 식이요법의 핵심 원리 중 하나이다[12].

충분한 칼륨 섭취는 단순히 혈압 수치를 낮추는 것을 넘어서 심혈관 질환 전체의 위험을 감소시키는 것으로 평가된다. 여러 역학 연구에 따르면, 칼륨 섭취량이 높은 군에서 뇌졸중 발생 위험이 낮아지는 연관성이 관찰된다. 또한 칼륨은 심장 근육의 정상적인 전기적 활동을 유지하는 데 필수적이어서, 부정맥 예방에도 기여할 수 있다.

따라서 심혈관계 건강을 유지하기 위해서는 가공 식품을 통한 과도한 나트륨 섭취를 줄이는 동시에, 신선한 과일과 채소 등을 통해 충분한 칼륨을 섭취하는 균형 잡힌 식습관이 권장된다. 특히 고혈압 환자나 고위험군의 경우, 의사나 영양사의 지도 아래 적절한 칼륨 섭취를 식이 관리의 한 축으로 고려한다.

신장은 체내 칼륨 농도를 조절하는 가장 중요한 장기이다. 건강한 신장은 과잉 칼륨을 소변으로 배출하여 혈중 농도를 정상 범위(보통 3.5-5.0 mEq/L) 내로 유지한다. 그러나 만성 신장 질환이나 급성 신장 손상이 발생하면 신장의 배설 기능이 저하되어 혈중 칼륨이 쉽게 축적될 수 있다. 이로 인해 신장 질환 환자는 고칼륨혈증 발생 위험이 현저히 높아진다.

신장 질환 환자의 칼륨 관리는 질병의 단계와 개인의 상태에 따라 달라진다. 초기 단계에서는 식이 조절이 주요 관리법이다. 환자는 칼륨 함량이 높은 바나나, 오렌지, 감자, 토마토, 시금치 등의 섭취를 제한하거나 특정 조리법(예: 채소를 물에 담가 칼륨 일부를 우려내기)을 적용할 것을 권고받는다. 신장 기능이 심각하게 저하된 말기 신부전 단계에서는 혈액 투석이나 복막 투석이 과다한 칼륨을 제거하는 핵심 치료가 된다.

치료 시 주의할 점은 칼륨을 지나치게 제한하면 저칼륨혈증을 유발할 수 있다는 것이다. 저칼륨혈증은 근육 약화와 부정맥의 원인이 될 수 있다. 또한, 신장 질환 환자에게 흔히 처방되는 일부 약물은 칼륨 농도에 영향을 미친다. 안지오텐신 전환효소 억제제(ACE 억제제), 안지오텐신 II 수용체 차단제(ARB), 일부 이뇨제(칼륨 보존 이뇨제), 비스테로이드성 항염증제(NSAIDs) 등은 혈중 칼륨 수치를 상승시킬 수 있어 주의 깊게 모니터링해야 한다. 따라서 환자는 정기적인 혈액 검사를 통해 칼륨 수치를 확인하고, 의사와 상담 없이 식이를 극단적으로 바꾸거나 약물을 변경해서는 안 된다.

일부 이뇨제는 체내 칼륨 농도에 직접적인 영향을 미친다. 이는 이뇨제의 작용 기전이 신장에서의 나트륨과 물의 배설을 촉진하는 과정에서 칼륨의 배설에도 영향을 주기 때문이다.

루프 이뇨제와 티아자이드계 이뇨제는 칼륨 배설을 증가시켜 저칼륨혈증을 유발할 위험이 있다. 이들은 원위 세뇨관에서 나트륨의 재흡수를 억제하여 나트륨 배설을 촉진하는데, 이 과정에서 나트륨-칼륨 교환이 활성화되어 칼륨의 소변으로의 손실이 늘어난다. 따라서 이러한 이뇨제를 장기간 복용하는 환자는 정기적인 혈중 칼륨 농도 검사가 필요하며, 의사의 지시에 따라 칼륨 보충제를 복용하거나 칼륨이 풍부한 식품을 섭취해야 할 수 있다.

반면, 칼륨 보존성 이뇨제는 알도스테론의 작용을 차단하거나 원위 세뇨관과 집합관의 나트륨 채널을 억제하는 방식으로 작용한다. 이로 인해 나트륨 배설은 촉진되지만 칼륨 배설은 감소하여, 오히려 고칼륨혈증의 위험을 초래할 수 있다. 특히 신장 기능이 저하된 환자나 다른 칼륨 보존성 약물(예: ACE 억제제, 안지오텐신 수용체 차단제)과 병용할 때 그 위험이 증가한다.

이러한 상반된 영향 때문에 임상에서는 환자의 상태에 따라 단일 이뇨제를 사용하거나, 칼륨 배설을 증가시키는 이뇨제와 칼륨 보존성 이뇨제를 병용하여 칼륨 균형을 맞추는 전략을 사용하기도 한다. 모든 경우, 이뇨제 복용 중에는 정기적인 전해질 검사를 통해 칼륨 수치를 모니터링하는 것이 필수적이다.

ACE 억제제나 안지오텐신 수용체 차단제 같은 일부 고혈압 치료제는 신장을 통한 칼륨 배설을 감소시켜 고칼륨혈증 위험을 높일 수 있다. 특히 신부전 환자나 칼륨 보충제를 병용하는 경우 위험이 증가한다.

헤파린과 같은 항응고제도 부신에서의 알도스테론 합성을 억제하여 칼륨 배설을 줄이는 경향이 있다. 일부 항생제, 특히 트리메토프림 성분을 포함하는 약물은 집합관에서 칼륨 분비를 방해할 수 있다.

비스테로이드 항염증제는 신장의 혈류와 사구체 여과율에 영향을 미쳐 칼륨 농도 상승을 유발할 수 있다. 칼륨을 보유시키는 효과가 있는 보충제나 염 대체제(예: 칼륨 염화물)를 병용할 때는 특히 주의가 필요하다.

이러한 약물을 복용하는 환자는 정기적인 혈중 칼륨 농도 검사를 받는 것이 권장된다.