제1형 당뇨병에서 가장 흔한 합병증, 당뇨병성 케톤산증(Diabetic ketoacidosis, DKA)이란?

혈액 속에 포도당이 부족한 경우 간과 근육에 저장된 글리코겐을 분해해서 포도당으로 사용합니다.

 

글리코겐마저 다 사용될 경우 인체는 에너지원(포도당)을 얻기 위해 지방과 단백질을 분해해서 포도당으로 만드는데, 지방이 포도당으로 바뀌면서 만들어지는 부산물이 '케톤'입니다.

 

케톤은 경우에 따라 뇌에서 에너지원으로 사용할 수 있지만, 대부분의 기관에서는 사용하지 못해 혈액 등에 쌓이게 됩니다. 이 상황이 길어지면 혈액을 산성화 시켜서, 케톤산증(케톤산혈증)으로 진행합니다. 

 

당뇨병성 케톤산증(케톤산혈증)은 인슐린 부족으로 인해 케톤이 과량으로 생기는 응급 상태를 말합니다.

 

즉, 고혈당, 산증 및 케톤혈증이 유발되는 질환으로, 당뇨병에 의해 발생되는 가장 흔하면서도 생명을 위협할 수 있는 심각한 급성 대사성 합병증의 하나입니다.

 

 

주로 제1형 당뇨병 환자에게서 발생하나, 제2형 당뇨병 환자들에서도 종종 발생합니다.

 

미국에서만 매년 약 14만 5천 건의 당뇨병성 케톤산증이 발생했다고 보고될 정도입니다. 당뇨병성 케톤산증은 제1형 당뇨병을 가진 어린이와 청소년들 사이에서 사망률의 주요 원인으로 전체 사망자 중 50%를 차지합니다.

 

미국에서 당뇨병성 케톤산증의 사망률은 1% 미만이지만 생명을 위협하는 합병증을 동반한 60세 이상의 환자에서는 더 높은 사망률이 보고됩니다.

 

국내에서는 제1형 당뇨병 환자의 36%가 병의 경과 중 1회 이상 당뇨병성 케톤산증을 경험하며, 제1형 당뇨병 환자의 약 25~35%는 당뇨병성 케톤산증으로 인하여 당뇨병을 처음 진단받게 됩니다. 

 

 

◈ 당뇨병성 케톤산증의 원인

 

처방된 인슐린의 양이 적거나 인슐린 투여를 빠뜨린 경우가 가장 흔합니다.

 

질병(심장마비, 뇌종증, 췌장염 등)이나 감염(폐렴 및 요로 감염 등), 외상 등의 신체적 손상이나 수술과 같은 2차적인 이유(인체에 스트레스가 가해지는 상황), 질병 또는 정신적 스트레스에 의하여 글루카곤, 카테콜라민, 코르티솔 및 성장호르몬과 같은 인슐린에 대한 길항 호르몬들이 과분비되어 발생하게 됩니다.

 

당뇨병성 케톤산증이 발생할 경우 약 10% 이상이 사망하며, 사망 원인은 고령에서 감염으로 인한 패혈증이 가장 많은 것으로 알려져 있습니다. 

 

 

◈ 당뇨병성 케톤산증 증상과 진단 기준 

 

1) 증상

전신증상으로 다양하게 나타납니다. 당뇨병성 케톤산증의 원인은 인슐린의 부족이기 때문에, 고혈당이 나타나게 되며 높아진 혈당에 비해 근육, 지방, 간에서 당 이용도는 반대로 저하됩니다.

 

이런 상태가 지속되면서 흐릿한 시력, 허약 탈수, 두통, 갈증, 아세톤 호흡(호흡에 아세톤과 유사한 과일 냄새), 빈맥, 저혈압, 식욕부진, 오심, 구토 등이 나타날 수 있습니다.

 

또한, 보통 수시간에서 수일전부터 다뇨, 다음, 체중감소와 같은 증상들을 보입니다. 그리고 케톤체가 증가되고, 혈중 산성도가 증가하여 산독증이 나타나며, 결국에는 의식이 혼미해져 심할 경우에는 의식을 잃게 됩니다.

 

동반 증상으로 복부 통증과 호흡 증가 등을 보일 수 있습니다. 또한, 저체온증이 나타나는데, 심한 저체온증은 나쁜 예후인자에 속합니다. 

 

 

2) 진단 기준

당뇨병성 케톤산증은 고혈당, 고케톤증, 대사산증의 3가지 특징이 나타납니다.  대사산증과 의식변화의 정도에 따라 중증도를 나눌 수 있습니다.

 

핵심적인 진단기준은 혈청 케톤체 농도의 증가입니다.  때로는 증상 발현이 더 빠르게 나타날 수 있으며, 환자는 사전 단서나 증상 없이 당뇨병성 케톤산증으로 진단되는 경우도 있습니다.

 

 

혈당, 전해질, 신장기능검사, 소변과 혈장 내 케톤체 검사, 동맥혈가스검사 등을 진행합니다. 기저 감염에 대해 알아보기 위해 흉부 X-ray 검사 및 심장마비에 대해 알아보기 위해 심전도(ECG) 검사를 실시하기도 합니다. 

 

▷고혈당: 300mg/dL 이상

▷혈액에서 케톤 양성

▷pH 저하: 7.3 미만 

▷혈중 중탄산염(bicarbonate) 저하: 15 mEq/L 미만

▷PCO2 (혈액 내 이산화탄소 분압) 저하: 10~30mmHg

▷BUN(혈액요소질소), 크레아티닌, 혈색소(Hb), 적혈구 용적률(Hct) 등 상승

▷5% 이상의 탈수 증상이 보이는 경우 

 

일부 환자의 경우에는 음식 섭취의 감소나 동반질환 상태에서 인슐린을 중단하거나 용량을 감소함으로써 혈당이 약간만 증가하는 '정상혈당 DKA(당뇨병성 케톤산증)'를 보이는 경우도 있습니다.

 

주로 임신 중, 알코올 중독, 간부전, SGLT2억제제 복용 환자에서 포도당신합성의 장애로 인해 나타날 수 있습니다. 

 

 

◈ 치료 방법

 

당뇨병성 케톤산증은 의학적 응급상황입니다. 주로 중환자실에서의 입원이 필요할 수 있습니다. 

 

▷수액 치료

과도한 배뇨를 통한 액체와 전해질을 대체하기 위해 나트륨, 칼륨, 염화물과 때로는 인산염과 같은 전해질을 포함한 많은 양의 수액이 정맥 내로 주어집니다.

 

 

수액을 체내 투여하면, 혈당의 배설이 증가하고 인슐린의 길항작용을 하는 스트레스 호르몬의 분비가 감소합니다. 보통 3~5L 정도의 수액을 투여하지만, 필요량은 상황에 따라 다를 수 있습니다.

 

다량의 수액이 너무 빨리 공급될 경우 뇌부종과 같은 치명적인 합병증이 생길 수 있으며, 환자가 가진 동반질환(심장, 신장 기능 이상 등)을 고려하고 혈압, 맥박, 소변량, 체중변화, 중심정맥압 등을 잘 관찰하면서 수액치료를 시행하게 됩니다.

 

포도당, 케톤, 전해질의 혈액 수준을 몇 시간마다 평가하며, 혈액의 산성 수준을 측정합니다. 

 

 

▷고혈당 교정: 인슐린 공급

초기에 칼륨이 체내에 부족한 상태에서 인슐린을 투여하면 칼륨이 세포 안으로 이동하며 더 심한 저칼륨 혈증이 생기고, 이에 따라 심부정맥이 발생할 수 있습니다.

 

수액이 들어가기 시작한 지 첫 60~90분간은 인슐린이 투여되지 않더라도 혈당이 떨어지기 때문에, 대부분 수액이 주입되기 시작하고 1시간 지나서 인슐린을 투여하기 시작합니다.

 

체내 인슐린을 투여하면, 혈당을 올리는 호르몬인 글루카곤 분비를 줄이고, 지방분해를 억제하며 혈당이 세포에서 이용될 수 있도록 하여 혈당을 떨어뜨리고 다른 대사 이상(지방 분해를 억제하여 케톤체 생성을 억제)을 호전시킵니다. 

 

초기에는 속효성 인슐린을 정맥으로 투여하며, 당뇨병성 케톤산증이 호전될 때까지는 혈당을 150~200mg/dL의 범위에서 유지합니다.

 

이후에 환자 상태가 안정되고 식사가 가능해지면 피하 인슐린 치료를 시행하다가 점차 당뇨병성 케톤산증 발생 이전에 시행하던 치료로 옮겨갈 수 있습니다.  

 

 

▷뇌부종 주의 

당뇨병성 케톤산증 환자의 0.4~1% 정도에서 발생하는 뇌부종은 대개 수액요법 치료에 따라 전신상태가 좋아지던 환자에서 평균 7시간 이내에 발생하므로 주의가 필요합니다.

 

뇌부종은 뇌세포의 삼투압이 수액 및 인슐린 치료 시 혈액에 일어나는 삼투압 저하보다 적게 떨어져 혈액 내 수분이 뇌세포 속으로 들어가 생기는 것으로, 수분 제한과 혈액 삼투압의 빠른 감소를 예방하는 것이 중요합니다.

 

뇌부종이 발생하면 두통, 심박동수의 감소가 관찰되며, 신경학적 상태가 악화되어 의식 혼탁, 안전부절, 요실금 등이 보이고 뇌신경 장애 등이 나타납니다.

 

혈압이 상승하며, 산소포화도가 감소합니다. 경련, 유두부종, 호흡 정지 등은 후에 나타나며, 이때에는 예후가 나쁩니다.

 

일반적으로 나이가 어릴수록, 치료 시작까지의 케톤산증의 이환 기간이 길거나 심할 때, 이산화탄소 분압이 낮은 경우, 혈중요소질소가 높을수록, 치료에도 불구하고 혈중 나트륨이 증가하지 않는 경우 및 중탄산염 치료를 한 경우에 잘 생긴다고 알려져 있습니다.

 

 

일반적으로 제1형 당뇨병 환자 중 주로 젊은 층에서 발병하는 당뇨성 케톤산증은 병의 경과가 빠르게 진행됩니다.

 

 

그렇기 때문에 인슐린 공급과 수액 보충으로 고혈당과 대사성 산증을 치료하고, 감염증과 같은 당뇨병성 케톤산증을 유발하는 원인에 대한 치료가 적절히 이루어지면 회복이 가능합니다.

 

제때에 적절히 치료하면 사망률이 1% 미만으로 낮습니다. 그러나 만일 치료가 지연되거나 적절한 치료가 행해지지 못했을 때는 예후가 극히 좋지 못하며, 사망률 또한 높은 것으로 보고되고 있습니다.

 

약 8%의 환자는 재발하는 것으로 알려져 있습니다. 특히, 인슐린 용량이 부족하거나 주사 맞는 것을 빠뜨리는 경우에 잘 발생하는데, 특히 사춘기 시기에 흔하기 때문에 올바른 교육이 가장 중요합니다. 

 

 

*참고:

1)논문_신충호, 1형 당뇨병, 서울대학교 의과대학 소아과학교실, 제45권 제10호, 2002, 1186~1189p

2)site_당뇨병성 케톤산증, 서울아산병원, 의료정보 질환백과

2)site_인슐린 의존 당뇨병성 케톤산증, 질병관리본부, 건강정보