대한소아신장학회지제 15 권제 1 호 2011년 원저 DOI 10.3339/jkspn.2011.15.1.58 1) 요로감염과동반된전해질불균형의임상적의의 고려대학교의과대학소아과학교실 조세은ㆍ최림ㆍ임형은ㆍ유기환ㆍ홍영숙ㆍ이주원 = Abstract = Clinical Significance of Electrolyte Imbalance in Pediatric Urinary Tract Infection Sea Eun Cho, M.D., Lim Choi, M.D., Hyung Eun Yim, M.D., Ph.D. Kee Hwan Yoo, M.D., Ph.D., Young Sook Hong, M.D., Ph.D. and Joo Won Lee, M.D., Ph.D. Department of Pediatrics, Guro Hospital, Korea University, Seoul, Korea Purpose : Some hormonal and electrolyte abnormalities have been reported in pediatric patients with urinary tract infection (UTI). This study aimed to investigate the relationships between the imbalance of electrolytes and the severity of infection and associated urologic anomalies in children with febrile UTI. Methods : We retrospectively reviewed 267 patients with febrile UTI who were admitted to Korea University Guro Hospital during the period from January, 2007 until February, 2010. According to the presence of hyponatremia or hyperkalemia, clinical parameters and associated renal anomalies, such as hydronephrosis, cortical defects and vesicoureteral reflux, were compared. Results : 42.7% of all patients had decreased concentration of serum sodium. In patients with decreased concentration of serum sodium, cortical defects were significantly increased compared to normal patients (40.4% vs. 14.4%, P <0.05). White blood cell (WBC) counts (15,721± 6,553/uL vs. 12,885± 5,367/uL, P <0.05), C-reactive protein (CRP) (61.8± 56.1 mg/l, vs. 29.9± 39.8 mg/l, P <0.05), and erythrocyte sedimentation rate (ESR) (43.9± 34.3 mm/hr vs. 27.4± 26.8 mm/hr, P <0.05) in peripheral blood showed significant increases in the group with decreased concentration of serum sodium. Duration of fever, presence of gastrointestinal symptom, the incidence of hydronephrosis and vesicoureteral reflux did not differ between the two groups. None of the patients had significant hyperkalemia. Conclusion : We suggest that decreased concentration of serum sodium in febrile UTI might be a helpful marker for leukocytosis and increased CRP and ESR in peripheral blood, and acute pyelonephritis. (J Korean Soc Pediatr Nephrol 2011;15:58-65) Key Words : Urinary tract infection, Electrolyte imbalance 접수 : 2011년 3월 15 일, 수정 : 2011년 4월 19일 승인 : 2011년 4월 20일 책임저자 : 유기환, 서울시구로구구로동 80번지 고려대학교의료원구로병원소아청소년과 Tel : 02)2626-1229 Fax : 02)2626-1249 E-mail : 337tpdms@hanmail.net 서론소아에서의요로감염은발열이있는환아의약 5% 를차지하는흔한세균성질환이다 [1]. 요로감 - 58 -
대한소아신장학회지 : 제 15 권제 1 호 2011년 염은그자체뿐아니라선천적방광요관역류와수 신증, 요관폐쇄와같은기형과관계가있을수있고, 급성기에는패혈증, 신우신염등의심각한염증을유 발할수있으며, 급성기후에는신반흔과반복된감 염으로인한신손상으로고혈압, 말기신부전등의 합병증으로이어질수있어임상적으로중요하다 [1-5]. 그러므로요로감염의진단자체도중요하지 만진단되었을때앞으로의예후에관계하여병의 중증도도중요하다고할수있다. 신장은많은중요한기능을하는기관으로그중 하나로레닌 안지오텐신 -알도스테론시스템은몸 의전해질과수분의항상성을유지하는데중요한기 능을하고있다[6]. 요로감염된소아의경우특히 미숙아나어린영아에서신장의미성숙으로알도스 테론에대한반응이저하되어전해질불균형이초래 되고일과성가성저알도스테론혈증 (transient pseudo-hypoaldosteronism) 이발생할수있다 는보고가있다 [7-9]. 본연구에서는발열성요로감염환아에서전해질 의불균형이요로감염중증도의예측인자로서의임 상적의미를알아보고자하였다. 1. 대상 대상및방법 2007 년 1월부터 2010 년 2월까지지난 3년간고 려대학교구로병원소아청소년과에발열성요로감 염으로입원치료를받은환아는모두 676 명으로, 방 광요관역류와수신증외의다른신장기형이없으 며, 요배양검사상의미있는수의세균이배양되었 으며, 입원기간중에혈액검사, 요검사, 복부초음 파, 신스캔, 배뇨중방광요도조영술을시행한 267 명의환아를대상으로하였다. 2. 방법 혈액채취는입원당일수액치료전에이루어졌 다. 또한요검사는입원당일에채취되었고, 자가배 뇨가가능한환아의경우소독후중간뇨를, 자가배 뇨가불가능한환아는방광천자및도뇨관삽입을통 하여이루어졌다. 나트륨이정상보다감소한경우와칼륨이정상보 다증가한경우는나이에따라기준을달리하였다. 나트륨이정상보다감소한경우의경우신생아의경 우혈중나트륨이 중나트륨이 트륨이 134 meq/l 미만, 영아의경우혈 139 meq/l 미만, 유아의경우혈중나 138 meq/l 미만으로정의하였다. 칼륨이 정상보다증가한경우는 2개월보다어린경우혈중 칼륨이 7 meq/l 이상, 2개월에서 12개월사이의 영아인경우혈중칼륨이 6 meq/l 이상, 12개월이 상의유아인경우, 혈중칼륨이 5 meq/l 이상으로 정의하였다 [10]. 전체 267 명의환자중혈중나트륨수치에따라 혈중나트륨이정상보다감소한경우인 혈중나트륨이정상인 Group 1 과, Group 2로분류하였으며 Group 1은 114 명이었고, Group 2는 153명이었 다. 칼륨이정상보다증가한환아는한명도없었다. 비교분석한항목으로는입원당시환아의연령, 입원전발열기간, 입원후발열기간, 위장관계증상 의동반여부, C- 반응성단백, 적혈구침강속도, 말 초혈액백혈구수, 수신증의유무, 방광요관역류의 유무, 신스캔상초기신결손의유무, 3-6개월뒤 신스캔상신반흔의유무등의항목으로나누어분 석하였다. 위장관계의증상은구토, 설사, 수유저하등의증 상을통칭하여분석하였으며입원당시보호자의진 술을토대로하였다. 수신증은신장초음파를통하여 시행하였고 Society for Fetal Urology (SFU) 의 분류에의거하였다. 신스캔은 99mTc-DMSA (Dimercaptosuccinic acid) scan 으로시행하였고, - 59 -
조세은외 5 인 : 요로감염과동반된전해질불균형의임상적의의 방광요관역류는 Passive & Active voiding time 모두측정하였다. 수신증과방광요관역류는한명 이상의소아신장전문의와영상의학전문의의판독 을따랐으며, 신스캔역시한명이상의소아신장 전문의와핵의학전문의의판독을따랐다. SPSS (Version 12.01) 통계프로그램을사용하 여통계처리와자료분석하였으며, 결과값은평균 ± 표준편차로표현하였다. Pearson Chi-Square test와 Mann-Whitney Test를통하여각각의환 자군에대하여비교하였으며, P value 가 0.05 미만 인경우에통계적으로유의하다고판단하였다. 강속도 (43.9± 34.3 mm/hr Vs 27.4± 26.8 mm/ hr, P <0.05) 가유의하게증가하였으며, 혈중나트 륨이정상보다감소한환아에서초기신결손이유의 하게증가하였다 (40.4% Vs 14.4%, P <0.05). 그외연령이나입원전후의발열기간, 위장관계 증상의유무, 수신증의유무, 방광요관역류의유무 는양군간차이를보이지않았다. 또한 3-6개월뒤 신스캔시행한환아는 78명으로신반흔의유무는 양군간의차이를보이지않았다 (Table 1). 고 찰 결 전체환아 267명중남아가 185명으로 69.3% 였으며여아가 82명으로 30.7% 였다. 요로감염을 진단받은환아의연령은 1개월부터 13년 1개월까 지였으며평균연령은 과 12.8 개월이었다. 요배양된 균은 Escherichia coli가 213 명(79.8%) 로가장많 았으며, Klebsiella pneumonia 는 16 명(6.0%), Enterobacter aerogenes 는 11 명(4.1%) 이배양되었 으며, 그외여러균주들이배양되었다. 전체 감소한환아는 267명의환아중혈중나트륨이정상보다 42.7% (n=114) 였으며, 연령의분 포는 2개월에서 8년 10개월로평균연령은 10.1± 17.9 개월이었고, 남아의비율은 70.2% (n=80) 였 다. 혈중나트륨이정상인환아는 57.3% (n=153) 였으며, 연령의분포는 1개월에서 11년 1개월로평 균연령은 14.8± 24.0 개월이었고, 남아의비율은 68.6% (n=105) 였다. 신생아의경우의미있는혈 중나트륨이정상보다감소한환아는없었으며, 영아 의경우 131-138 meq/l, 유아의경우 132-136 meq/l 사이에분포하고있었다. 혈중나트륨이정 상보다감소한환아군이정상인환아군에비하여말 초혈액백혈구수 (15,721 ± 6,554/uL Vs. 12,884 ± 5,367/uL, P <0.05), C- 반응성단백(61.8 ± 56.1 mg/l Vs. 28.9± 39.8 mg/l, P <0.05), 적혈구침 소아에서의요로감염은비교적흔한세균성감염 으로발열환아의약 5% 에달한다 [1]. 발병시대부 분비특이적증상인발열, 식욕부진및보챔등으로 나타나기때문에진단에어려움이있으며 [11], 또한 요로계의구조적인기형이동반될가능성이높아조 기진단및치료를적절히하지않으면비가역적인 신손상을초래하여여러가지만성합병증을유발할 수있다 [5, 12]. 그중신반흔이란신피질의염증 부위에조직괴사나섬유화로인해생기는것으로발 열성요로감염환아에서신스캔상초기신결손소 견을보이는빈도는 32-86% 로보고되며 [13-16], 이중영구적인신반흔의빈도는약 30-60% 로보 고된다 [17-19]. 따라서초기신결손은여러인자 와더불어열성요로감염환아의예후와관련된중요 한인자라할수있다. 본연구에서는요로감염으로진단된전체 267 명의환아중혈중나트륨이정상보다감소한환아와 혈중나트륨이정상인환아군에서초기신결손및 염증지표인말초혈액백혈구수, C- 반응성단백, 적혈구침강속도가통계학적으로유의한차이를보 이고있었다. 이는요로감염시혈중나트륨이정상 보다감소한경우그렇지않은경우에비하여심한 염증을가져온다고할수있다. 소아에서요로감염과함께진단되는일과성저나 트륨혈증은 1983년 Rodriguez-Soriano 등이처 - 60 -
대한소아신장학회지 : 제 15 권제 1 호 2011년 Table 1. The Clinical Characteristics of Febrile UTI Patients with Hyponatremia Hyponatremia (+) Group 1. Hyponatremia (-) Group 2. P value Number Mean age (month) Male/Female ratio WBC (/ul) CRP (mg/l) ESR (mm/hr) Fever duration (before, day) Fever duration (after, day) Gastronintestinal Symptom Hydronephrosis VUR Defect of DMSA scan (initial) Scar of DMSA scan (3-6 month after) 114 (42.7%) 10.1+17.9 80/34 (70.2%/29.8%) 15,721± 6,553 61.8± 56.1 43.9± 34.3 2.7± 3.0 1.7± 1.5 6 ( 5.3%) 57 ( 50%) 19 (16.7%) 46 (40.4%) 19.4% 153 (57.3%) 14.8+24.0 105/48 (68.6%/31.4%) 12,885± 5,367 29.9± 39.8 27.4± 26.8 2.4± 2.7 1.4± 1.7 17 (11.1%) 63 (41.2%) 21 (13.7%) 22 (14.4%) 19.1% <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 Abbreviations : WBC, white blood cell; CRP, C-reactive protein; ESR, erythrocyte sedimentation rate; VUR, vesicoureteral reflux; DMSA, dimercaptosuccinic acid 음으로기술하였다 [20]. 이것은일과성가성저알도 스테론혈증으로서저나트륨혈증, 고칼륨혈증, 대사 성산혈증으로나타나면서혈중레닌활성도와알도 스테론은증가되고알도스테론의작용에대한신세 뇨관의반응이낮아져사구체여과율이감소하는것 이특징이다 [21]. 이후 1980 년대에는폐쇄성요로 병증과동반되어높은신장내압력그리고알도스테 론에대한신세뇨관의저항성으로의한일과성가성 저알도스테론혈증에대한연구가이루어졌다 [10, 22-24]. Klahr 는폐쇄성요로병증에의한일과성 가성저알도스테론혈증의경우 Transforming Growth Factor beta-1 (TGF- β1), Tumor Ne- crosis Factor alpha (TNF α), Interleukin (IL)- 1, IL-6, 그리고혈관반응물질인 Angiotensin II, Endothelin, Thromboxane A2, Prostaglandins 등의 히 cytokine 에의해서발병한다고주장하였다. 특 TGF- β1은세뇨관의대식세포에의해활성화되 며 [25, 26] 이는알도스테론의작용을방해하고, 결 국은알도스테론수용체의기능부전을가져온다고 하였다 [27]. Gabriele B 등은 1983년이후 2000년까지총 62 례의일과성저알도스테론혈증환아를보고하였 는데, 이중 66% 의환아가폐쇄성요로병증과요로 감염이같이있었고 26% 의환아가요로감염이없이 요로계기형만있었으며 7% 의환아가요로감염만 있었다 [28]. 즉요로계기형없이도, 심지어는연장 아에서는혈청칼륨수치가정상인일과성가성저알 도스테론혈증이보고되면서 [29], 높은신장내압 력보다는요로계기형없이요로감염그자체만으 로도일시적으로신세뇨관의알도스테론에대한저 항이생겨일과적가성저알도스테론증이올수있다 는주장이제기되었다 [30-32]. 요로감염의경우 Jonasson 등에따르면세균에의한 endotoxin 에 의해 Prostaglandins, Thromboxane, Leukotri- enes, IL-1, 그리고 endothelin 이분비되고 [33-35], IL-1 에매개되어 [36] 혹은직접적인내독소 의작용으로 [33] 혈관이수축되고사구체여과율이 감소하여나트륨뇨배설의항진이이루어진다고주 장하였다 [30, 36, 37]. 이러한신손상은일시적이 나간혹영구적인손상을가져와지속적인알도스테 론의상승과혈장내레닌활성증가를된증례가보 고된바도있다 [38, 39]. 이러한신세뇨관의알도 - 61 -
조세은외 5 인 : 요로감염과동반된전해질불균형의임상적의의 스테론의저항성으로인한염분소실증상은신장기 능이미숙한 3 개월미만의환아가대부분이었다 [9]. 신세뇨관의알도스테론저항성에서절대적으로나 이가중요한인자가되는이유는미숙아나어린영유 아의경우생리학적으로세뇨관에서염분의흡수능 력이성인에비해떨어지고그에반응하여알도스테 론에의한염분흡수가항상성을유지하는데상대적 으로중요한역할을하기때문이다 [40]. 본연구에서는요로감염시동반되는혈중나트륨 이정상보다감소한환아의경우와정상인환아를후 향적으로비교하였다. 저장성수액치료로인한의인 성저나트륨혈증을배제하기위하여수액치료전 혈액을채취하였으며, 입원시보호자의진술을토대 로위장관계증상의여부를확인하고, 연령에따른 전해질의정상치의기준을달리하여비교하였다. 요 로감염과혈중나트륨이정상보다감소한환아의경 우말초혈액백혈구수, C- 반응성단백, 적혈구침 강속도등의염증지표들과초기신결손이유의하 게증가하였으며두군간에연령이나입원전후의발 열기간, 위장관계증상의유무, 수신증의유무, 방광 요관역류의유무는양군간차이를보이지않았다. 3-6 개월뒤신스캔상신반흔의유무를두군으 로나누어비교분석하였으나통계학적의의는없었 다. 하지만전체 267명의환아중오직 78명의환아 만비교한것으로이에대한많은환자의연구가필 요하다. 또한소아에서의전해질불균형, 특히저나트륨혈 증은일과적가성저알도스테론혈증외에 SIADH, 가성저나트륨혈증, 심장이나간기능부전에의한 세포외액량이증가된저나트륨혈증등, 여러가지원 인에의하여올수있다. 일과성가성저알도스테론 혈증이입증되기위해서는혈장삼투질농도, 소변 내전해질, 혈중알도스테론, FENa 등을측정하여 야하나, 본연구는후향적으로이루어져자료분석에 는한계가있었으며요로감염에저나트륨혈증이동 반된환아의경우알도스테론에대한저항성과저나 트륨혈증과의뚜렷한인과관계를설명할수없었다. 향후이에대한연구가필요할것으로사료된다. 소아의발열성요로감염에서혈중나트륨이정상 보다감소한환아의경우말초혈액의염증성표지자 및급성신우신염이유의하게증가하며요로감염의 급성기중증도와관계가있음을제시하는바이다. 요 목적 : 소아요로감염은발열이있는환아의약 5% 를차지하는흔한질환으로감염그자체뿐아니 라선천적요로기형과관계가있을수있고, 급성기 에는패혈증등을유발할수있으며, 신반흔, 고혈 압, 신부전등의합병증으로이어질수있다. 본연구 에서는발열성요로감염환아에서전해질의불균형 이요로감염중증도의예측인자로서의미가있는지 에대해알아보고자하였다. 방법 : 2007년 1월부터 2010년 2월까지고려대 학교구로병원에서발열성요로감염으로입원치료 를받은환아 약 676명중방광요관역류와수신증외 의다른신장기형이없으며, 요배양검사상의미 있는세균배양이되고, 입원기간중복부초음파와 신스캔, 배뇨중방광요도조영술을시행한 267명 을후향적으로분석하였다. 발열성요로감염환아에 서전해질불균형의동반여부에따라발열기간, 위 장관계증상의유무, 말초혈액백혈구수, C-반응 성단백, 적혈구침강속도, 수신증, 방광요관역류 유무를조사하였다. 결과 : 전체환아중혈중나트륨이정상보다감 소한환아는 42.7% (n=114) 로혈중나트륨이정 상인환아군에비하여말초혈액백혈구수 (15,721± 6,554/uL Vs. 12,884 ± 5,367/uL, P <0.05), C- 반응성단백 (61.8± 56.1 mg/l Vs. 28.9± 39.8 mg/l, P <0.05), 적혈구침강속도 (43.9 ± 34.3 mm/hr Vs 27.4± 26.8 mm/hr, P <0.05) 가유의 하게증가하였으며, 핵의학신스캔검사상혈중나 트륨이정상보다감소한환아에서초기신결손이유 의하게증가하였다 (40.4% Vs 14.3%, P <0.05). - 62 -
대한소아신장학회지 : 제 15 권제 1 호 2011년 그외연령, 발열기간, 위장관계증상의유무, 수신증 의유무, 방광요관역류의유무에는양군간차이를 보이지않았다. 또한전체환아에서의미있는고칼륨 혈증이동반된환아는없었다. 결론 : 소아의발열성요로감염에서혈중나트륨 이정상보다감소한환아의경우말초혈액의염증성 표지자및급성신우신염이유의하게증가하며요로 감염의급성기중증도와관계가있음을제시하는바 이다. References 1) Cleper R, Krause I, Eisenstein B, Davidovits M. Prevalence of vesicoureteral reflux in neonatal urinary tract infection. Clin Pediatr 2004;43:619-25. 2) Koh JY, Koo JW. Necessity of 99mTc- Dimercaptosuccinic acid scan in infants with low grade vesicoureteral reflux. Korean J Pediatr 2006;49:648-52. 3) Shah G, Upadhyay J. Controversies in the diagnosis and management of urinary tract infections in children. Pediatr Drugs 2005;7: 339-46. 4) Moorthy I, Easty M, Mchugh K, Ridout D, Biassoni L, Gordon I. The presence of vesicoureteric reflux does not identify a population at risk for renal scarring following a first urinary tract infection. Arch Dis Child 2005;90:733-6. 5) Baily RR. End-stage reflux nephropathy. Nephron 1981;27:302-6. 6) Paul M, Poyan Mehr A, Kreutz R. Physiology of local renin-angiotensin systems. Physiol Rev 2006;86:747 803. 7) Choi J, Hahn H, Park YS, You HW. A Case of Transient Pseudohypoaldosteronism Secodary to Ureteropelvic Junction Obstruction. Korean J Pediatr 2004;8:91-5. 8) Bogdanovic R, Stajic N, Putnik J, Paripovic A. Transient type 1 peudo-hypoaldosteronism: report on an eight-patient series and literature review. Pediatr Nephrol 2009; 24:2167-75. 9) Melzi ML, Guez S, Sersale G, Terzi F, Secco E, Marra G, et al. Assael BM. Acute pyelonephritis as a cause of hyponatremia/hyperkalemia in young infants with urinary tract malformations. Pediatr Infect Dis J 1995;14: 56 9. 10) Pesce MA. Reference ranges for laboratory tests and procedures. In: Kliegman RM, Behrman RE, Jenson HB, Stanton BF. Nelson Textbook of Pediatrics. 18th ed. Philadelphia: Saunders, an imprint of Elsevier Inc., 2007:2944-9. 11) Jodal U. The natural history of bacteriuria in childhood. Infect Dis Clin North Am 1987; 1:713-29. 12) Winberg J, Bollgren I, Kallenius G, Mollby R, Svenson SB. Clinical pyelonephritis and focal renal scarring. A selected review of pathogenesis, Prevention and prognosis. Pediatr Clin North Am 1982;29:801-14. 13) RosenbergAR, Rossleigh MA, Brydon MP, Bass SJ, Leighton DM, Farnsworth RH. Evaluation of acute urinary tract infection in children by dimercaptosuccinic acid scintigraphy : a prospective study. J Urol 1992; 148:1746-9. 14) Jakobsson B, Nolstedt L, Svensson L, Soderlundh S, Berg U. 99m Technetium-dimercaptosuccinic acid scan in the diagnosis of acute pyelonephritis in children : relation to clinical and radiological findings. Pediatr Nephrol 1992;6:328-34. 15) Stokland E, Hellstrom M, Jacobsson B, Jodal U, Lundgren P, Sixt R, Early, 99m Tcdimercaptosuccinic acid (DMSA) scintigraphy in symptomatic first-time urinary tract infection. Acta Peadiatr 1996;85:430-6. 16) Hwang SJ, Park EA, Seo JW, Lee SJ, Lee SW. Diagnostic value of 99m Tc-DMSA renal scan for early diagnosis of acute pyelonephritis in children with febrile urinary tract infection. J Korean Pediatr Soc 1996; 39:1586-93. - 63 -
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