Sodium Bicarbonate는 일시적으로 혈압을 떨어뜨릴 수 있다

1. CPR시엔 Bicarb 한 국자

 ICU에서 일한다면, 아니 일하지 않더라도 누구나 한 번쯤은 줘봤을 약 Bicarb이다. CPR 할 때 거의 루틴으로 줬던 기억이 있는데 대사성 산증에 빠져 생기는 이런저런 부작용을 막기 위함이다. 

우리 유닛에서 실제로 쓰는 bicarb push다. 8.4%인 이유는 NaHCO3 분자량이 84g/mol이기 떄문이다.

[1] 효소 활성 저하

 대부분 효소가 단백질로 구성되어있고 단백질의활성부위(화학반응이 일어나는 부위)는 pH에 민감하다. 산증에 빠져 체내 수소이온 농도가 올라가면 음전하를 띄는 카복실기에 수소이온이 붙어서 중성이 된다. 이는 기질과의 결합력이 약화되고 나아가 효소 활성이 감소된다. 효소 활성이 안되면 효소로부터 시작되는 대부분의 대사 경로에 문제가 생긴다. 결과적으로 ATP생산이 감소되고 에너지를 많이 사용하는 주요 장기(심장, 간, 신장 등) 기능이 저해된다. 

[2] 심근 수축력 감소, 혈관 반응성 저하

 이전 포스팅(CCB)에서 다뤘던 칼슘에 대한 이야기다. 칼슘은 크게 세가지 형태로 존재한다. 

• Ionized Ca²⁺: 전체의 40-45%. 생리적 활성 형태로 근육 수축에 관여.
• Protein bound Ca²⁺: 전체의 40-45%
• Complexed Ca²⁺: 전체의 5-10%. 시트르산이나 기타 무기질과 결합한 형태

 산증 상태에선 앞서 설명한 카복실기의 음전하자리에 수소이온이 붙을 수 있게 되어 상대적으로 칼슘이온이 붙을 자리가 줄어들고, 이 칼슘들이 기타 무기질이나 시트르산에 붙어 다른 형태의 복합체를 형성하기 때문에 결과적으로 ionized Ca 농도가 줄어든다. 이는 심근 수축력이 줄어드는 결과로 나타난다. 

 혈관 평활근의 G-protein(수용체-세포내 연결하는 스위치)도 산성 상태에서 단백질 3차 구조가 변형되어 활성화되기 어렵다. Norepinephrine이나 epinephrine 같은 약물들이 수용체에 붙어 G-protein을 활성화하고 결과적으로 평활근을 수축시키는데 G-protein이 활성화되지 않으니 해당 약물들도 약효가 없게 된다. 

[3] 전해질 변화

 산성이 되면 혈장 수소 이온이 증가하여 세포 내로 들어가고, 대신 대부분 세포 내에 존재하던 칼륨 이온이 혈장으로 빠져나온다. 따라서 고칼륨혈증이 되어 위험한 상태가 된다. 

 

2. 갑자기 혈압이 뚝

 내 환자 이야기는 아니지만 한국에서 일할 때 다른 선생님으로 부터 전해 들었던 이야기라 환자가 정확히 어떤 상태인지는 모른다. 심정지상황은 아니었지만 굉장히 건강하지 못한 환자에게 교수님이 Bicarbonate IV bolus 오더를 냈다고 한다. 그 선생님이 주고 나서 환자 혈압이 엄청나게 많이 떨어져 놀란 마음에 교수님께 노티 했는데 이미 예상했다는 듯이 조금만 기다려보라고 하곤 잠시 뒤 정말 혈압이 자연스럽게 올랐다고 한다. 내 짧은 지식으론 이해할 수 없어 몇 년째 궁금증을 안고 있었는데 AI의 도움을 받아 드디어 그 메커니즘을 공부할 수 있었다. 

[1] 혈액 내 CO2 증가

 Sodium Bicarbonate의 화학식은 NaHCO3이다. 체내에 주입되면 다음과 같이 반응한다. NaHCO₃ + H⁺ → H₂CO₃ → H₂O + CO₂

 수소이온과 결합하여 산을 중화시키며 그 부산물로 이산화탄소를 만들어내는데 이 CO₂ 는 potent vasodilator다. 이 때문에 일시적으로 혈압 하강이 올 수 있다. ventilator support를 통해 CO2를 충분히 제거할 수 있다면 문제가 되지 않지만 그렇지 않을 경우엔 사용에 주의가 필요하다.

[2] 혈액 pH의 급변

 혈액 단백질(알부민)의 Carboxylate(-COOH)는 거의 대부분이 탈양성자화 상태로 존재한다(–COO⁻). 하지만 급속으로 Bicarb을 혈관에 넣어 순간적으로 혈액 내 pH가 알칼리화 되면 그나마 남아있던 -COOH 상태의 카복실산마저도 수소가 떨어져 나가 음전하를 띄게 된다. 이 음전하를 띄는 카복실기가 이온화 칼슘을 더 잘 붙잡게 되고 이는 ionized calcium농도를 감소시켜서 수축력이 잠시 떨어질 수 있다.

[3] 삼투효과

1 osmole = 1mol의 용질 입자. NaHCO3 1 mol에는 Na 1 mol + HCO3 1 mol = 2 Osm이다. 따라서 1.0M NaHCO3 용액은 2.0 Osm/L=2000 mOsm/l고 이는 체내 오스몰값의 약 6-7배에 해당하는 고삼투액이다. 따라서 bolus를 주면 일시적으로 혈장 삼투압이 매우 올라가 세포외액으로 체액이 이동하게 되고, 이는 상대적으로 preload 감소로 이어져 혈압이 떨어진다. 

3. 결론 

 Sodium Bicarbonate는 심정지 상황시, 혹은 대사성산증이 너무 심한 환자에게 산증 교정을 목적으로 사용한다. Straightforward한 이유지만 신체가 산증에 빠졌을 때 나타나는 악영향은 여러 가지 이므로 약 하나로 많은 시퀀스를 막고 해결할 수 있다는 것은 놀라운 일이다. 이는 주로 pH변화에 따른 단백질 구조의 변화-카르복실기의 극성 변화 등-에 따른 현상이다.

 심정지환자라면 혈압이 0이므로 볼 일이 없겠지만 혈압이 있는 환자에게 급하게 IV Bolus를 주었을 경우엔 몇 가지 이유로 인해 일시적으로 혈압이 떨어질 수 있다.