수분 인체의산ㆍ염기평형 가정 ( 식품영양전공 ) 박희정 나트륨 염소 칼륨 1 Copyright c 2012 한국방송통신대학교 All Rights Reserved 수분 물은수소두원자와산소한원자가결합된물질로

1. 체내수분의분포 1. 체내수분의분포 세포내액 (intracellular fluid; ICF) 총체액의 2/3 ( 체중의 40%) 생화학반응이일어나는장소 세포외액 (extracellular fluid; ECF): * 총체액의 1/3 ( 체중의 20%) 혈장 (blood plasma) ( 체중의 5%) 세포간질액 or 조직액 (interstitial fluid; ISF or tissue fluid) ( 체중의 15%) 신체의내부환경 : 산소와영양소공급 노폐물질외부로제거 ph 와삼투질농도유지 5 6 1. 체내수분의분포 2. 체내수분의작용 소동맥으로 부터 림프모세관 조직세포 소정맥으로 모세혈관 적혈구 혈장 조직액 세포내액 (40%) 세포외액 (20%) (1) 영양소와노폐물의운반 혈액 - 신체에필요한여러영양소는소화관에서소화되어흡수된후혈액통해필요한조직세포로운반됨 세포로부터노폐물을신장이나표피조직으로운반. 소변과땀통해체외로배출 세포사이의간질액 각세포에서필요로하는영양성분을세포에공급 세포에서일어나는화학반응의최종대사산물을받아들이는통로 8 2

2. 체내수분의작용 (2) 영양소의용매작용과체내대사과정에작용 물은약한극성을띔으로영양소의용매작용 세포질의주요구성분 세포내액에들어있는탄수화물, 지질, 단백질의가수분해등화학반응에참여예 ) 맥아당이 2개의포도당으로분해될때물이첨가되어일어나고, 2개분자가결합되는축합반응으로물분자제거 9 2. 체내수분의작용 (3) 소화액및분비물의성분 수분은체내에서대사과정이원만히진행되도록작용하는타액, 위액, 담즙, 소장액, 대장액등의성분 이들의 1일분비액은 8,200mL - 타액 (1,500mL), 위액 (2,500mL), - 담즙액과췌장액 (1,200mL), 장액 (2,000mL) 10 2. 체내수분의작용 (4) 체온조절체온을정상으로유지하기위해서필요이상의열체외로발산시켜야함물은좋은열전도체로서계속해서피부와폐를통해열이발산되며그양은일일 350~700mL 체조직세포에서열에너지생성이많으면주위조직에있는물이열에너지를흡수하여땀으로배출되어증발함à이수분의증발작용으로열에너지를많이제거하여체온의상승을막음 11 2. 체내수분의작용 (5) 윤활및신체보호 안구및관절이나척추에윤활유나충격흡수제로작용하여동작을부드럽게하고연골과뼈의마모완화시켜줌 임신시양수는태아를둘러싸서외부의충격으로부터보호하는역할을함 소화기관과호흡기관의점액도이들기관의윤활작용함 12 3

2. 체내수분의작용 2. 체내수분의작용알아두기!! 삼투현상!! (6) 전해질의평형유지 세포내액과세포외액의이온농도는다르지만총양이온과음이온농도는평형이룸 수분은세포내외의전해질농도에따라삼투현상에의해세포내외로이동하여전해질평형조절 13 2. 체내수분의작용 알아두기!! 삼투질농도!! 2. 체내수분의작용 (7) 산ㆍ염기평형 수분은체내의산 염기평형상태 ph7.4정도유지시키는역할 이는체내에서일어나는화학반응이 ph에매우민감 ( 체액이산성이거나염기성이되면화학반응은효율적으로진행될수없음 ) 체내대사로생기는이산화탄소 (CO 2 ) 가체액에녹으면 약산성을나타내는탄산 (H 2 CO 3 ) 이되는데, 이때수분은 이를희석하는역할을함 15 16 4

3. 체내수분평형 3. 체내수분평형 수분섭취와수분배출평형 17 18 3. 체내수분평형 4. 수분평형의조절 식품 (1,000ml) 음료수 (1,200ml) 폐를통한기화 400ml) 땀 (600ml) 대사과정의산화수 (300ml) 소변 (1,400ml) 대변 (100 ml) (1) 수분섭취조절 v 수분섭취는갈증에의해조절되어짐 갈증은입, 시상하부, 신경계에의해감지 갈증을일으키게되는원인 혈액이농축되어삼투질농도높아지면삼투압이올라감 용질이수분을침샘으로부터끌어당겨흡착시킴으로써입이마르게되고시상하부가이를감지하여갈증느끼게됨. 나트륨섭취량이많아서혈장삼투질농도가상승하면갈증을일으킴 많은양의땀을흘리거나설사, 구토등으로체액이감소하면갈증이남 - 팽창수용체가제지신호를보낼때까지물을마시게됨 5

4. 수분평형의조절 4. 수분평형의조절 (2) 수분배설조절 v 신체내에는혈액성분의농도가증가되어도물을섭취하지않으면수분배설을억제하는기전이있음 v 주로신장에서소변으로나가는물의양을줄이는기전 항이뇨호르몬 (antidiuretic hormone, ADH) 레닌, 안기오텐신, 알도스테론 21 22 4. 수분평형의조절 4. 수분평형의조절 1 항이뇨호르몬 혈액이심하게농축되어혈액량이나혈압저하되는경우 à시상하부는뇌하수체를자극 à ADH분비 ADH 신장에서물의재흡수촉진 à소변배설량줄이고, 혈액량늘림 수분필요량이클수록물의배설량감소 23 24 6

4. 수분평형의조절 2 레닌, 안기오텐신, 알도스테론에의한나트륨과물의보유 혈압저하 à 레닌분비 / 신장 혈액단백질 안기오텐시노겐안기오텐신활성화 신장 : 나트륨재흡수촉진물의저류촉진 ( 나트륨과물의보유 ) 부신 : 알도스테론 혈관수축으로혈압상승 25 26 나트륨배설조절 _ 혈중나트륨항상성조절기전 4. 수분평형의조절 2 레닌, 안기오텐신, 알도스테론에의한나트륨과물의보유 v 항이뇨호르몬이나알도스테론의한수분보유능력제한적 v 피부와폐를통한불감지수분손실이끊임없이일어나므로요농축일어남 v 그러므로수분보충이뒤따르지않으면탈수증세와함께변비, 신장결석등생김 28 7

5. 결핍증, 과다증 (1) 수분결핍증 운동에의한과다한발한, 설사, 출혈, 화상, 구토등체수분저하되면혈액량감소 뇌와조직으로산소와영양소전달불충분, 세포의탈수로갈증느낌 시상하부에있는갈증중추자극 물섭취 시상하부에서뇌하수체자극 항이뇨호르몬 (ADH) 을분비하게함 뇨의수분배설감소 ( 탈수방지 ) 5. 결핍증, 과다증 (2) 탈수 정상체중의 1 2% 의수분손실시갈증유발 4% 손실시근육의힘이빠지고지구력감소 10 12% 손실시열중증, 근육경련, 정신착란 20% 의수분손실은혼수와사망초래 29 30 수분손실량에따른체내변화 5. 결핍증, 과다증 (3) 수분과잉 신장배설능력이상으로과도한수분보유는인체에해로움 전해질섭취없이과도한수분섭취는수분중독증을발생시켜근육경련, 착란, 사망에까지이름 세포외액의수분이세포내로유입되거나, 세포내액의 K( 칼륨 ) 이세포외액으로이동 32 8

5. 결핍증, 과다증 (4) 부종 세포간질액수분축적되어있는상태를말함 단백질결핍 & 나트륨보유량증가로발생 1 단백질결핍에의한부종 조직간액과혈액사이교질삼투압은부종과밀접한관계. 모세혈관벽은물과무기질은통과시키나고분자인혈장단백질은통과시키지못함 혈장단백질은모세혈관벽을사이에두고단백질농도가낮은조직간액과접하고있어교질삼투압이나타남 영양실조시혈장단백질저하 교질삼투압저하 혈관내수분이조직간액으로누출 부종 33 5. 결핍증, 과다증 (4) 부종 2 나트륨 (Na) 보유에의한부종 세포외액은나트륨이중요한전해질 : 나트륨이과잉보유되면삼투압이상승 삼투압저하시키기위하여뇌하수체후엽에서항이뇨호르몬이분비 이뇨작용을방해 조직간액의수분이축적되어부종발생 34 6. 섭취기준과급원식품 (1) 수분섭취기준 6. 섭취기준과급원식품 알아두기!! 수분섭취량을증가시키는요인!! 연령 : 영. 유아 체온상승 : 운동, 높은기온, 고열상태 식사 : 고단백식, 고염식 생리적상태 : 설사, 다뇨증, 이뇨제복용, 임신, 수유부 35 36 9

(2) 급원식품 7. 인체의산ㆍ염기평형과전해질 1. 체액의산도 그림 6-6 식품의수분함량 37 37 37 체액의산도 ( 또는알칼리도 ) 는수소이온 (H + ) 농도로나타내는데체액구획별수소이온농도는각기다르나, ph 7.35 ~7.45의범위내에서유지됨으로써세포의대사를가능하게함 혈액의 ph가 7.3이하산독증 / 7.55이상이면알칼리혈증. 대사반응으로산성 or 알칼리성물질이생기지만무기질성분이나체내완충제에의한완충작용과신장과폐에서의배설작용에의해산 알칼리균형유지 38 그림 6-7 여러물질의 PH 수준과혈액의 PH 범위 7. 인체의산ㆍ염기평형과전해질 (1) 섭취한음식의산ㆍ염기생성 섭취한식품은체내에서대사되어산성물질이나염기성물질만듦 열량영양소는에너지를내고이산화탄소, 물 or 요소가되어체외로배설되고이때 CO 2 는일시적으로물과결합하여약산인탄산 (H 2 CO 3 ) 을생성 H 2 O +CO 2 H 2 CO 3 ( 탄산 ) H + +HCO 3- ( 중탄산이온 ) 39 40 10

7. 인체의산ㆍ염기평형과전해질 (1) 섭취한음식의산ㆍ염기생성 7. 인체의산ㆍ염기평형과전해질 (2) 전해질과단백질의완충작용 체액내전해질이나일부단백질은산or 알칼리중화시킬수있는완충제로작용함. 아미노산은한분자내에산성기인 -COOH와알칼리성기인 -NH 2 가있어, 산성물질이많으면알칼리성기가결합하여수소이온제거하여중화시키고, 알칼리성물질이많으면산성기수소이온이해리되어중화시킴. -COOH= H + +-COO - 41 -NH 2 + H + = NH 3 42 7. 인체의산ㆍ염기평형과전해질 (3) 호흡 세포호흡에의한 CO 2 는혈액내에서수분에녹아탄산 (H 2 CO 3 ) 을형성하여산성으로됨. - H 2 O +CO 2 H 2 CO 3 ( 탄산 ) H + +HCO 3- ( 중탄산이온 ) 7. 인체의산ㆍ염기평형과전해질 (4) 신장 신장은체내총산농도일정하게유지 => 체내보유시켜야할이온선택해서재흡수하고필요없는이온배설토록함 체액에산이쌓이면수소이온 (H + ) 배출, - 체내에산이많아지면폐에서호흡속도가빨라져서 CO 2 더많이배출 -알칼리가많이생기면호흡속도가늦춰져서 CO 2 를보유시켜탄산더많이생성함 43 반대로알칼리성으로기울면수소이온 (H + ) 을보유시키고, HCO 3- ( 바이카보네이트 ) 나 HPO 2-4 ( 포스페이트 ) 배설하여체액중성으로유지 44 11

7. 인체의산. 염기평형과전해질 - 알아두기!!! 7. 인체의산ㆍ염기평형과전해질 2. 전해질의분포 전해질은체액에분포되어있는양이온, 음이온을말함 물에녹아이온이라불리는전하를띤입자 (Na+, K+, Ca++, Mg++, Cl-, HCO 3-, 단백질, H 2 PO 4 -, HSO 4 - ) 분해되는물질 체액의구획에따라주요전해질이분포 일정하게평형유지 체내전해질평형은체수분에의한염의해리, 전해질에대한물의인력과삼투에의한물이동, 나트륨-칼륨펌프의작용등에의해조절됨 45 46 7. 인체의산ㆍ염기평형과전해질 (1) 세포내ㆍ외액내전해질의분포 세포내액과세포외액은음이온과양이온의농도는정확 하게평형을이루어이온의전하량평형상태가있게됨 세포외액의주요양이온 Na +, 주요음이온 Cl - 세포내액주요양이온 K +, 음이온 HPO 4 2-47 48 12

7. 인체의산ㆍ염기평형과전해질 (2) 수분과전해질의평형 1 전해질에대한물의인력 물은쌍극성으로, 물한분자는전기적으로는중성이나물분자가전해질이온에끌릴수있음 체액의용질은전해질특성에따라전해질과비전해질로나뉘는데, 신체구획의전해질농도를조절함으로써수분이삼투현상에의해세포내액과세포외액사이를자유롭게이동함 49 7. 인체의산ㆍ염기평형과전해질 2 삼투에의한물이동 인체세포막은반투막, 물만통과시키고용질은통과못함 체내에서일어나는물이동대부분삼투현상임 삼투압 : 높은농도의액체내에있는용질이낮은농도의액체로부터수분을끌려는힘 혈액에많은나트륨-혈액에서세포내로물이들어가는것을막는역할을하는삼투압을이루는주요성분 50 7. 인체의산ㆍ염기평형과전해질그림 6-8 Na+-K+ pump 사이클의모형도 3 수분과이온의평형작용 세포막을통한수분의이동 - 삼투압에의한단순확산 - 세포막내외를관통하는단백질의작용 전해질을선택적으로통과시키는특정단백질의작용예 )Na + -K + pump: 농도차에역행해서 Na + 을세포막외부로내보내고 K + 을세포막내부로들여보내는데 이때에너지를사용 51 52 13

그림 6-8 Na+-K+ pump 사이클의모형도 8. 나트륨 (SODIUM ; NA) (1) 체내분포 정상성인의체내나트륨은체중의 0.2~0.5% 차지 (70kg 체중의경우약 105g정도 ). 체내에서의나트륨 : 혈장과세포간액 (50%), 골격 (40%), 세포내액 (10%) 분포 혈액에는 310~340mg/dL수준 : 주로나트륨이온 (Na+) 로존재 소금은 40% 가나트륨이고, 60% 가염소이온. 54 8. 나트륨 (SODIUM ; NA) (2) 대사 8. 나트륨 (Sodium ; Na) 나트륨흡수와대사 식품중나트륨은대부분소장에서능동수송에의해서흡수되며섭취한양 95% 가량흡수됨 흡수된나트륨은혈액을통해조직으로이동 혈액에정상수준이상이면여분의나트륨은배설됨 레닌-안지오텐신시스템 : 나트륨농도정상유지 알도스테론 ( 부신피질 ) : 나트륨섭취량이많으면나트륨배설이증가, 나트륨섭취량이적으면배설량감소 나트륨의주된배설통로는신장이지만, 소량은대변과땀을 통하여배설 55 14

8. 나트륨 (SODIUM ; NA) (3) 체내작용 (1) 삼투압유지 나트륨은 : 세포외액주요양이온 세포외액의삼투압유지와체액의양을조절하는주된성분 세포내외의삼투압은나트륨이온과칼륨이온이일정한비율유지하면서정상적으로유지 (2) 체액의산ㆍ염기균형 정상적인 ph의유지를돕는다 염소이온, 중탄산이온 (HCO 3- ) 함께산 염기평형유지관여 57 8. 나트륨 (Sodium ; Na) (3) 신경과근육의자극전달 신경에자극이가해지고흥분전달되려면활동전압이유발되어야함 나트륨이온의세포내이동과이에따른세포막전위의일시적인변화가일어남 근육에서도전기화학적자극을전달하는데관여 (4) 당질, 아미노산흡수에관여 소장점막세포에서당질과아미노산이흡수될때에는 Na-K 펌프기전을함께이용함 나트륨은영양소와함께나트륨의농도차에따라세포안으로영양소가함께들어가게됨 58 8. 나트륨 (SODIUM ; NA) (4) 결핍증과과잉증 (1) 나트륨결핍증 정상인은나트륨결핍은거의나타나지않음. 나트륨결핍 : 보통구토또는설사와같은소화기관의장애 로부터옴.( 수분의손실도같이옴 ) 부신피질기능부전으로인해체내나트륨이저하되면 결핍증상이나타남 성장부진, 식욕부진, 근육경련, 8. 나트륨 (SODIUM ; NA) (2) 나트륨의과잉증 나트륨과잉섭취로인해고혈압발생될우려가있으나대다수의사람들은조절이루어짐 1일 2g 이상나트륨섭취시소변으로칼슘배설증가시킴 소금섭취는많고, 칼슘, 칼륨섭취량적은사람문제됨 칼슘배설의증가와신장결석형성 매스꺼움과설사 땀의배출에서도수분과나트륨결핍이옴 59 60 15

8. 나트륨 (SODIUM ; NA)- (5) 섭취기준과함유식품 (1) 나트륨섭취기준 한국인의나트륨섭취실태 : 19 세이상 1 일평균나트륨 섭취량약 4.75g 정도 ( 소금약 12g) 인체에서필요한나트륨양 115~230mg/ 일 개인에따른신체활동량의차이와환경, 특히주위온도 차이따라다름 1 일충분섭취량 : 2,000mg/ 일 ( 식염 5g 일 ) WHO/FAO 61 8. 나트륨 (SODIUM ; NA)- (2) 식품의나트륨함량 육류, 생선, 달걀, 유제품동물성식품 > 채소류, 과일류, 두류 자연식품 < 조리, 가공식품나트륨 소금, 간장, 된장, 고추장, 젓갈, 장아찌, 김치, 자반생선, 베이킹파우더, 방부제, 발색제 ( 아질산나트륨 ), 보존제 ( 벤조산나트륨 ) 식품첨가물, 화학조미료 MSG 진통제, 감기약, 항생제, 안정제등 2010년우리나라사람들의식사에서섭취되는나트륨의주요급원 : 김치류, 국 찌개류, 생선음식등의 12개식품에나트륨섭취량의 50.8% 차지 63 64 16

65 9. 염소 세균살균을위해가스상태로수돗물위생처리에사용되는소독제이며염소가스유독함 생체내에서주로이온형태로존재하며염소 (CI) 가나트륨이온 (Na+) 이나수소이온과반응하면음전하를띠는염화이온 (CI-) 이되며독성이없음 (1) 흡수와대사 염화이온은나트륨이나칼륨과함께소장에서흡수됨주로신장을통해배설됨 알도스테론의작용으로신세뇨관에서재흡수 67 9. 염소 (2) 체내작용 염화이온 (CI - ): 세포외액중요한음이온 Na + 와삼투압유지와수분평형에관여함 체액과전해질의균형을유지하는데중요한역할 위벽세포에서수소와결합, 위산형성위액의강한산성유지 세균박멸, 세균번식방지, 무기염용해하며흡수율높여줌 백혈구세포가외부세포를공격할때면역반응함 Cl - 는세포에서폐로 CO 2 의운반을도움 호흡을통해서 CO 2가제거되게끔함 17

9. 염소 염소의생리적기능 나트륨과함께체액의수분균형과삼투압조절 위산의성분으로위액구성 산성음이온으로산, 알칼리균형에직접관여 * 위산의기능 ; 1) 불활성효소인펩시노젠을펩신으로활성화 2) 비타민 B 12 와철분의정상적흡수에반드시필요 3) 위속으로식품과함께들어온미생물번식억제 9. 염소 (3) 결핍증과과잉증 결핍은보통일어나지않음 구토등위액소실시염소상실로저염소알칼리혈증유발 1970년대후반에 Cl - 이결핍된이유식을먹은유아들에게식욕부진, 허약, 성장불량, 심한발작등이생김 과잉섭취는나트륨이온의작용을증가, 고혈압과관련 소금의섭취를줄이면 Cl - 섭취는자동적으로감소함 하루 15g이상염소이온을섭취하면체액의보유로인한부종을일으킬수있음 70 9. 염소 (4) 영양섭취기준과급원식품 염소이온의최소필요량은 1일 700mg 2010년한국인영양섭취기준에서충분섭취량 (AI) 은 2.3g(65mmol) 으로정함 급원식품은해조류와일부야채와과실류 CI - 은식품에소금의형태로존재 - 절임식품이나가공식품은중요한공급원임 71 72 18

10. 칼륨 (Potassium ; K) v 칼슘, 인다음으로체내존재, 세포내액양이온 v 체내함량나트륨의 2 배정도 135~350g 정도 (1) 대사 섭취한양의 90% 가소장에서단순확산으로흡수 소화액에포함된칼륨은대부분재흡수 칼륨의평형도신장을통한배설이나보유를통해조절 알도스테론의해칼륨배설촉진 일부는대변과땀으로배설되며, 알코올과커피도칼륨배설을촉진함 73 10. 칼륨 - (2) 체내작용 (1) 수분과전해질의평형유지 (2) 산 염기평형유지 : (3) 근육수축과신경자극전달작용 근육수축과신경자극이전달되는과정 칼륨은세포외액으로, 나트륨은세포내로들어감 (4) 당질과단백질저장에관여 체내에서글리코겐이나단백질합성시적절한양의세포내액함께저장하여농도유지 칼륨의세포내유입속도증가시킴 74 10. 칼륨 - (3) 결핍증 정상식사는칼륨결핍거의일어나지않음 간경변증, 장기설사와구토, 당뇨병성산성증, 심한화상, 알콜중독증, 신경성식욕부진, 심한영양불량, 고혈압이뇨제오래사용시 ( 증상 : 근육경련, 정신착란, 의식불명등 ) 지속적인칼륨제한식, 심한화상인체세포에서다량의칼륨이손실되기때문에음의칼륨평형일으킴 콰시오커로사망한아이의뇌, 간, 근육, 심장, 신장조직에칼륨결핍됨 ( 특히, 근육의조직함량에가장낮음 ) 75 10. 칼륨 - (3) 과잉증 신장기능정상이면일상식사에서고칼륨혈증발생하지않음 신부전으로칼륨배설이정상적이지않으면고칼륨혈증 과량의칼륨은심장기능방해와심장박동저하시킴 증상 : 근육과민, 혼수, 불규칙적인심장운동, 호흡곤란, 사지마비 76 19

10. 칼륨 - (4) 섭취기준과급원식품 1 섭취기준 성인의최소칼륨필요량은 1일 2,000mg으로보통다양하게음식섭취시칼륨필요량충족시킴 2010년국민건강영양조사에서한국인의평균칼륨섭취량은2.0g 2.9g으로조사됨 나트륨함량이많은한국인의식사섭취패턴 (4.1~5.7g) 을고려 1일충분섭취량 3.5g 10. 칼륨 (Potassium ; K) 2 급원식품 칼륨은식품에널리분포되어있음 나트륨과함께칼륨가공식품에서나트륨이첨가됨으로써상대적으로칼륨함량이낮아짐 칼륨의좋은급원 : 채소, 과일, 우유, 콩류, 육류검은콩, 바나나, 시금치, 토마토, 오렌지, 닭고기, 쇠간, 우유등 77 78 10. 칼륨 (Potassium ; K) 79 80 20