Cardene에 의한 Pulmonary Shunting

1. 이유 없이 떨어지는 Saturation

 현재 부서에서 일한 지 2년 반이 되어가는데 그동안 아주 드물게 아무 이유 없이 환자 산소포화도가 떨어지고 ABG를 시행하면 PO2가 매우 낮게 나오는 상황이 있었다. 그 원인이 Cardene(nicardipine)에 의한 pulmonary shunting이라고 한다. 부서 친구들은 당시 꽤 당연한 듯 설명했지만 난 지금까지 이런 현상을 본 적이 없어서 신기했다. 같은 Nicardipine을 한국의 SICU에서도 많이 썼지만 desaturation 되는 환자가 없었으니 생각도 못하고 있던 부분이었다. 

2. Nicardipine의 작용기전

[1] 정상적인 혈관 평활근이 수축하는 과정

 L-type 'long acting' voltage-gated calcium channel이 열리며 칼슘이온이 세포 안으로 유입->칼슘이온이 calmodulin과 결합 ->Calcium-Calmodulin 복합체가 MLCK(myosin light-chain kinase)를 활성화->MLCK가 myosin light chain을 인산화->액틴-미오신이 교차되어 평활근이 수축->혈관이 좁아지고 저항이 증가해서 혈압 상승

출처: Cardiovascular Physiology Concepts Richard E. Klabunde, PhD

[2] CCB(Calcium Channel Blocker)의 mechanism

 CCB는 L-type calcium channel을 차단해 MLCK 활성 감소->미오신 light chain 인산화 억제를 통해 평활근을 이완시키고 결과적으로 혈관을 확장시킨다.

 계열이 두가지 있는데, Dihydropyridine(amlodipine, nicardipine, nifedipine,...) 계열은 주로 말초혈관을 확장시키지만 Non-dihydropyridine(verapamil, diltiazem,...) 계열은 SA-AV node에도 작용해 HR도 감소시키고 수축력을 억제시켜 항부정맥 효과도 가진다고 한다.

3. Shunting 이란

 V/Q mismatch인데 ventilation은 없고 perfusion만 있는 상태를 의미한다. atelecasis, pneumonia, ARDS 등으로 인해 발생한다. 특별히 ARDS는 shunting에 의한 hypoxemia가 특징이다. 부종, 염증 등으로 인해 대부분의 폐포가 무너져서 ventilation이 되지 않기에 아무리 FiO2를 높게 줘도 교정이 잘 되지 않는다(high FiO2에 반응할 멀쩡한 폐포가 별로 없기 때문). ARDS환자의 P/F ratio(PaO2/FiO2)를 계산하는 것도, proning과 high PEEP으로 치료하는 것도 위와 같은 이유다. 

3. Cardene이 shunting을 유발하는 과정

[1] HPV(Hypoxic Pulmonary Vasoconstriction)

 정상 폐가 V/Q mismatch를 줄이기 위해 사용하는 보상기전이다. 전기가 저항이 적은 쪽의 회로로 흐르는 것과 같이 혈류역시 저항이 적은 쪽으로 더 흐르는 경향을 가진다. 환기가 잘 안 되는 폐포가 있을 경우 그 주변 혈관이 수축되어 환기가 잘되는 폐포 쪽으로 혈류를 재분배한다. 

[2] Cardene을 쓰게 되면

 Cardene은 세동맥을 이완시키는데 이는 폐동맥에도 적용된다. 환기가 잘 되지 않는 폐혈관 까지도 이완시켜버려 혈류가 그쪽으로도 향하게 된다. 결과적으로 HPV를 방해하고 pulmonary shunting을 유발한다. 

4. 왜 미국 ICU에서만 이런 현상을 보게 된걸까?

 Cardene을 쓴다고 해서 무조건 pulmonary shunting을 일으키는 것은 아니고 몇 가지 추가 요인이 있다고 한다.

• 이미 pneumonia, atelectasis, ARDS, pulmonary edema같이 폐 환기가 많이 손상된 환자들은 더 민감할 수 있다
• 투여 용량 및 속도가 크면 폐혈관 확장효과가 더 커져 shunting유발 위험도 같이 커진다
• 동시에 투여 중인 다른 폐혈관 확장제가 있다면 영향이 합산되어 나타날 수 있다
• 약제가 혈압을 많이 감소시키면(혈관확장효과가 크게 나타나면) perfusion도 줄어 shunting효과가 도드라질 수 있다

 짐작컨대 한국에서 일했던 부서는 General Surgery 환자들로 보통 호흡기계 기저질환이 없는 사람들이 대부분이었고 딱히 CCB 외의 혈관확장제를 쓸 일이 없었기 때문에 shunting위험이 상대적으로 덜 했을 것 같다. 현재 부서는 lung transplant를 받는 환자들을 볼 수 있고 NO gas 등 혈관확장제제를 일상적으로 쓰기 때문에 더욱 쉽게 관찰할 수 있었을 것으로 추정된다.