서론
당뇨병케토산증(diabetic ketoacidosis, DKA)은 생명을 위협하는 응급 상태이다. 제1형 당뇨병 환자에게 가장 흔한 고혈당 급성 응급 상황이며[1,2], 새로 발병한 제1형 당뇨병의 초기 증상일 수 있다[3-5]. 이는 인슐린 결핍의 결과로 발생하며 고혈당증에서 시작된다.
다뇨증과 다갈증의 전형적인 증상은 있으나 환자의 가족과 진료의사가 조기에 제1형 당뇨병의 증상을 식별하는 것은 쉽지 않을 수 있다. 따라서 이러한 가능성에 대한 조기 인지가 필요하다. 기존 연구에 의하면 18세 미만 연령의 새로 발병한 제1형 당뇨병 환자의 13-80%가 케토산증을 보이는 것으로 보고하였다[6,7]. DKA는 다양한 임상 위험과 연관될 수 있다. 뇌부종은 소아 DKA 환자의 가장 흔한 사망 원인이다[8,9]. 제1형 당뇨병 발병 시, 소아 1,000명당 11.9명의 발생률을 보이는 뇌부종은 DKA로 인한 환아의 생존에 큰 영향을 준다[8]. 뇌부종은 DKA 환자의 0.5-0.9%에서 발생하며 사망률은 21-24%이다[8-10]. DKA는 환자의 이환율과 사망 위험을 높이지만 의료 비용도 증가시킨다[8-10]. 일반적으로 중환자실에 입원하게 되고, 비용을 높이는 다양한 합병증으로 입원 기간이 연장될 수 있다[1]. 신경학적 후유증(뇌부종이 있는 환자의 35%)과 같은 다른 질병의 가능성이 있거나, 혈당 조절 불량, 진단 후 최대 2년까지 잔여 췌장 β세포 기능의 빠른 감소, 재발 위험 증가를 포함한 장기적인 영향이 있는 연관 요인들을 찾아내어 발생 가능성 감소를 위한 노력이 지속적으로 이루어지고 있다[2,11,12]. 이 논문에서는 제1형 당뇨병이 있는 소아청소년 환자에서 발생할 수 있는 DKA에 대한 진단, 기전, 그리고 연관된 인자들을 중심적으로 다루고자 한다.
소아청소년 제1형 당뇨병과 케토산증의 정의
제1형 당뇨병은 과거에 인슐린의존성당뇨병(insulin dependent diabetes), Juvenile diabetes, ketosis-prone diabetes, brittle diabetes 등으로 불렸던 질환으로 인슐린 결핍으로 인해 고혈당과 케톤혈증이 발행하는 질환이다[13]. 치료로 반드시 인슐린이 필요한 질환이다. 주로 소아에서 발생하지만 어느 연령에서나 발생이 가능하다. 유전적으로 민감한 환자에서 환경적으로 유발된 자가면역과 췌장 β세포 파괴의 연관성이 높은 것으로 알려져 있다[14-17]. 자가면역 과정의 최종 결과는 인슐린감소증으로, 이는 고혈당증과 세포 에너지 저장 및 합성의 인슐린 의존 과정의 붕괴를 초래한다. 인슐린 결핍은 글리코겐 분해, 포도당 생성, 단백질 분해 및 지방 분해를 유도한다. 또한 대응조절호르몬의 증가는 지방 분해와 케톤 생성을 증가시킨다. 조절되지 않은 제1형 당뇨병에서 생성된 케톤체(ketone body)는 최대 25 mmol/L 혈중 농도에 도달할 수 있으며, 이는 정상 공복(＜0.5 mmol/L) 또는 장기간 공복(6-7.5 mmol/L)에서 볼 수 있는 수준보다 훨씬 높다[18-20]. 비교적 강한 대사성 산의 해리로 인해 수소 이온이 축적되면 곧 신장의 완충 능력을 초과하게 되고, 그 결과 DKA가 발생한다. 이는 높은 혈중 케톤체 수치, 탈수 및 산증으로 심각한 질병 발생률 및 사망률과 관련이 있다[14]. DKA는 제1형 당뇨병의 진단 시 확인될 수도 있고, 진단 후 조절 과정 중에 발생할 수 있다. 새로 진단된 제1형 당뇨병 소아청소년의 30%가 DKA를 보이고 있고, 매년 추가로 6-8%의 DKA 환자가 발생한다[3-5]. 진단 시 DKA 비율은 선진국에서도 지역에 따라 11-80%까지 다양하다[14]. DKA는 일반적으로 의도적이거나 부주의 한 인슐린 누락에 의해 유발되며, 때로는 병발성 질병 및 인슐린 요구량 증가와 관련이 있을 수 있다. 펌프 또는 주입 부위 문제로 인해 인슐린 전달이 중단되고 일반적으로 피하 지속성 기저 인슐린을 포함하지 않는 요법을 사용 중인 경우 케토산증은 4-6시간 이내에 발생할 수 있다[14].
DKA의 진단 기준은 고혈당증(혈장 포도당 200 mg/dL 또는 11 mmol/L 이상)이면서, 정맥혈 pH＜7.3 또는 HCO3- ＜15 mEq/L, 혈청 또는 소변 케톤 수치 상승이다[13]. 이는 중증도에 따라 단계가 나누어지는데, 정맥혈 pH 7.2-7.3 혹은 HCO3- 10-15 mEq/L일 때 경도, 정맥혈 pH 7.1-7.2 혹은 HCO3- 5-10 mEq/L일 때 증등도, 정맥혈 pH ＜7.1 혹은 HCO3- ＜5 mEq/L일 때 중증 DKA로 분류한다. 또한 교정 나트륨[측정된 나트륨+1.6×(혈당-100)/100]이 150 mEq/L 이상이면 중증 DKA라 분류된다[13]. DKA의 임상 징후 및 증상에는 탈수, 메스꺼움 및 구토(위장염으로 오인될 수 있음)를 동반한 복통, 호흡 시 아세톤 및 기타 케톤 냄새, 빈맥, 빈호흡 및 깊은 호흡(Kussmaul respiration, 쿠스마울호흡) 등이 있다. 더욱 진행 시 혼돈, 졸음, 정신 상태 변화, 의식 상실 등을 보인다[1].
케토산증에서의 대사 변화
DKA는 체내 인슐린 분비가 매우 부족하거나, 스트레스나 감염 등으로 인해 인슐린의 대응조절호르몬인 카테콜아민(catecholamine), 글루카곤(glucagon), 코티솔(cortisol), 성장호르몬 등이 증가하여, 상대적 인슐린 부족으로 인해 발생한다. 제1형 당뇨병 초기 진단 시 또는 인슐린을 적절히 투여하지 않았을 때(인슐린은 투여 불량, 인슐린펌프의 고장 등), 감염이나 스트레스 상황에서 인슐린 추가 투여하지 않는 경우, 다음의 과정을 거쳐 발병한다. (1) 인슐린의 부족과 대응조절호르몬의 증가: 인슐린 부족으로 인해 체내의 포도당 사용이 감소하고, 대응조절호르몬들이 증가함에 따라 고혈당이 발생한다. (2) 삼투성 이뇨와 전해질 소실: 고혈당으로 인한 삼투성 이뇨에 의해 전해질과 수분이 소실되며, 이로 인해 탈수와 전해질 불균형이 발생한다. (3) 지방 분해와 케톤체 생성: 인슐린 부족과 대응조절호르몬의 증가로 말초 지방 분해가 증가하여 여기서 유리된 유리지방산이 증가되면서 간에서 케톤체, 특히 BOHB (beta-hydroxybutyrate)가 형성된다. (4) 스트레스호르몬 분비와 인슐린 저항성: 이러한 과정이 진행되면서 스트레스호르몬의 분비가 증가하고, 이는 인슐린 부족과 인슐린 저항성을 증가시키며 케토산증을 악화시킨다. 이러한 과정을 통해 탈수와 대사성 산증(metabolic acidosis)이 발생하고, 이는 치명적인 상태로 진행하게 된다. 이러한 병리 생리학적 과정을 이해하는 것은 DKA 치료와 예방에 중요하다[13].
DKA와 관련된 전해질 불균형 및 고삼투압 탈수는 부정맥, 급성 신장 질환 및 심폐정지의 위험을 수반할 수 있다[21]. 이러한 현상은 소아에서 성인보다 비교적 덜 일반적이다. 그러나 일부 연구에서 DKA를 앓는 어린이의 43%가 심각한 탈수증[탈수 정도(체중 기준): 어린이＞6%, 유아＞10%]을 보였고, 평균 탈수증은 체중의 6.8%였으며, 이는 이전에 보고된 12-24%의 탈수율보다 더 높은 비율이었다[22]. 또한 유사한 산증에도 불구하고, 이미 진단된 당뇨병보다 새롭게 진단된 당뇨병 환자에서 회복 기간까지의 인슐린 연속 주입 기간이 더 길었다[23].
진단 당시 케토산증 발생의 연관 요인 분석
진단 당시 DKA를 보인 소아는 사회경제적 및 인구통계학적 위험 요인과 관계없이 혈당 조절이 불량할 수 있는 장기적인 위험이 있다[14]. 따라서 DKA가 발생하기 전 초기 제 1형 당뇨병에 대한 인식을 갖고, 다음과 같은 위험 요인들을 분석하여 DKA 재발률을 낮추는 것이 중요하다.
1. 개별적 요인
다양한 연구들에서 진단 시 발병 위험은 소수 인종/민족 여부, 어린 발병연령, 특히 5세 미만[2,24-28] 연령을 위험군으로 보고하였고, 성별에 있어서는 남성을 위험군으로 보고한 내용이 있었으나 많은 연구들에서 특별한 차이가 없었다[24,29-31]. 진단 시 평균 비만도는 DKA가 있는 어린이가 없는 어린이보다 유의하게 낮았다[2]. 제1형 당뇨병 진단 시 코로나바이러스병-19 범유행이나 자연재해로 인한 일정 기간 일상적인 진료 및 치료의 지연과의 연관성은 의미가 있었다[32-39]. 즉 제1형 당뇨병 진단 지연과 DKA 위험 증가 사이의 연관성이 있었다. 신속한 진단은 DKA 발현 가능성 감소와 관련이 있으며, 적시에 의료 서비스에 접근하는 것이 중요하다. 또한 진단 시 다양한 감염 상태[27,29,40], 다음, 다뇨 등 가장 일반적인 증상[28,41]이 연관되어 있음을 보고한 바 있고, 이러한 증상의 지속시간[29,42], 그리고 당화혈색소의 증가 여부[40,43]는 일관되지 않은 다양한 결과들을 보고하였다.
2. 가족적 요인
다양한 결과들이 보고되고 있으며, 제1형 당뇨병의 가족력 여부, 부모의 교육 정도, 가족 소득 및 건강 보험상태에 따라 제1형 당뇨병 진단 시 DKA 위험 사이에 중요한 연관성이 있음을 보고하였다[2]. 예를 들어 제1형 당뇨병의 가족력이 있고 부모 교육 수준이 높을수록 DKA 위험 감소와 관련이 있는 것으로 보이며, 가족 소득이 낮고 민간 건강 보험이 부족하면 DKA 위험 증가와 연관이 있는 것으로 알려져 있다. 신속한 진단을 가로막는 요인으로 양육인과 의료인의 증상 인식 부족, 의료 서비스 이용의 어려움, 부모의 우려 사항 무시, 부모의 직장 휴직 불가 등이 포함된다[2].
당뇨병케토산증의 예방
대단위 연구에서 제1형 당뇨병이 흔한 지역의 어린이들에서 제1형 당뇨병에 대한 선별검사를 시행하였고, 일반 인구에 비해 진단 시 DKA 비율이 현저히 낮다는 것을 보여주었다[30,44]. 즉 고혈당증에 대한 지역사회 선별검사는 소아에서 DKA 발생 위험을 감소시켰다. 교육 캠페인은 DKA 비율을 줄이는 데 다양한 성공을 거두었다[45-47]. 일부 캠페인 결과에서 DKA 발병률이 감소한 반면 다른 보고에서는 발병률의 변화가 없거나 증가하는 것을 볼 수 있었다. 따라서 캠페인이 DKA 발병 감소를 유도하기 위하여 적절한 대상군 선정이 중요하다. 또한 human leukocyte antigen 관련 위험 유전자형과 DKA 위험 사이에는 일관된 연관성이 발견되지 않았다[44,48,49].
당뇨병케토산증의 치료
DKA 치료의 원칙은 근본적인 대사 장애를 교정하고 체액 및 전해질 균형을 회복하는 것을 목표로 하는 다음의 몇 가지 주요 단계가 포함된다.
1. 수액 투여
탈수를 교정하고 관류를 개선하기 위해 정맥 수액을 먼저 투여한다. 일반적으로 처음에는 등장성 식염수(0.9% 염화나트륨)를 사용하고, 이후 소실량과 유지량에 따라 24-48시간 동안 교정하는 과정이 필요하다. 이 때 수액의 종류는 환자의 상태와 혈당 정도에 따라 선택하게 된다.
2. 전해질 교체
전해질 불균형, 특히 저칼륨혈증과 저나트륨혈증은 DKA에서 흔히 발생하므로 주의 깊게 교정해야 한다. 칼륨은 정상 또는 상승된 혈청 수치에도 불구하고 세포 내 이동으로 인해 감소되는 경우가 많으므로 칼륨 투여는 조기에 시작되지만 조심스럽게, 일반적으로 고칼륨혈증의 위험을 고려하여 투여하게 된다. 체액 균형이 회복되면 나트륨 수치도 교정해야 할 수도 있다.
3. 인슐린 치료
정규 인슐린은 정맥 주입을 통해 지속적으로 투여되어 혈당과 케톤 수치를 감소시킨다. 초기에 지정된 속도로 지속적으로 주입한다. 혈당 수치가 감소함에 따라 저혈당증을 예방하기 위해 포도당 주입 속도를 조정할 수 있다.
결론
소아의 DKA는 합병증을 예방하고 회복을 위해 즉각적인 인식, 적극적인 수액 및 인슐린 치료, 면밀한 모니터링이 필요하다. 소아청소년의 중요한 특징은 제1형 당뇨병 소아청소년들이 진단 당시 DKA가 발생할 위험이 성인에 비하여 더 높다는 것이다. 이는 종종 진단 지연, 불충분한 인슐린 치료 또는 DKA를 촉진할 수 있는 감염으로 인해 발생한다. DKA의 신속한 인지 및 치료가 필요한데, 이는 합병증을 예방하고 좋은 예후를 위하여 필수적이다. 소아에서 DKA의 발현은 다양할 수 있지만 일반적인 증상으로는 과도한 갈증, 잦은 배뇨, 복통, 메스꺼움, 구토, 피로, 정신 상태 변화 등이 있다. 어린 소아의 경우 증상은 덜 전형적이며, 과민성, 무기력, 식욕 저하 등을 보일 수 있다. 치료에 있어 수액과 인슐린 조절은 매우 중요하다. 이를 위하여 체액 상태, 전해질 및 소변량을 주의 깊게 감시하는 것이 필요하다. 적절한 인슐린 치료와 전해질 불균형에 대한 치료가 필요하며, 적절한 균형을 유지하고 합병증을 예방해야 한다. 이러한 당뇨병 아동의 치료와 장기적인 관리에 DKA의 징후 및 증상, 적절한 인슐린 투여, 혈당 모니터링 및 병가 관리에 대해 가족과 양육자를 교육하는 것이 필수적이다. 가족 교육과 지원은 장기적인 관리의 중요한 요소이며, DKA의 초기 징후를 인식하고 즉시 치료를 받을 수 있는 기회가 될 수 있다.
PDF Links
PubReader
ePub Link
XML Download
Full text via DOI
Download Citation
