칼륨(potassium)
칼륨은 신체의 3가지 주요 전해질 중 한가지다. 완전히 해리된 이온 형태로 존재하며 체액의 삼투압을 유지하는 주요 입자이다. 칼륨은 세포 내에서 기능하는 일차 전해질이다. 칼륨 이온은 단백질 및 기타 물질의 용해도에 영향을 미친다.
칼륨 및 기타 전해질을 조절하는 호르몬은 부신 피질 및 뇌하수체 호르몬을 통해 매개된다. 칼륨은 장관에서 쉽게 흡수되며 과량은 소변을 통해 효과적으로 배설된다.
결핍 증상 및 원인
처방약물 이외에도 칼륨 결핍 원인은 설사, 신장 기능 부전, 당뇨병성 산증, 장기간의 흡수 불량, 구토 등이다. 기타 원인 인자로는 알코올 중독, 카페인 중독, 소금 및 슈가의 과다 사용, 만성 스트레스 등이 있다. 칼륨 결핍과 동반되는 증상은 심박 불규칙, 반사반응 불량, 근육 약화, 피로, 지속적 갈증, 부종, 변비, 현기증, 정신 착란, 신경 장애 등이다.
생물학적 기능 및 효과
칼륨은 신경 전도, 근육 수축, 심장 박동 등 가장 중요한 신체 기능을 수행한다.
가) 칼륨은 세포 내액의 양전하를 띤 이온이다. 총 신체 칼륨의 98%가 세포 내에 존재한다.
나) 칼륨은 나트륨 및 염화물과 함께 수분 균형 및 분포를 조절하여 삼투압 평형을 유지한다
다) 칼륨은 신경 신호 전달, 정상 심박 유지, 근육 수축을 조절한다
라) 칼륨은 기타 이온과 함께 신체의 산염기 균형을 유지한다
마) 칼륨은 고혈압을 방지하고 일부 연구에 의하면 고혈압을 낮추는 효과가 있다.
바) 칼륨 수준이 낮으면 뇌졸증 위험이 증가된다
칼륨이 풍부한 과일이나 야채를 매일 1 서빙 씩 섭취하면 뇌 졸증 위험이 40% 감소한다는 연구 결과가 있다.
부작용 및 독성
고 칼륨 혈증은 흔히 신장 기능 부전 때 나타난다. 신장에서 칼륨을 충분히 배설할 수 없기 때문이다. 부신 기능 부전 또한 고 칼륨 혈증의 원인이 될 수 있다. 고 칼륨 혈증의 증상은 정신 착란, 사지 무감각, 호흡 곤란, 심장 활성 저하 등이다.
RDA 및 용량
RDA는 정립되지 않았다. 식이에서 쉽게 섭취할 수 있기 때문이다. 안전한 충분 량은 성인의 경우 1.8~5.6 gram이다.
급원 식품
식이에 풍부하다. 칼륨이 풍부한 식품은 신선한 과일과 야채, 땅콩, 육류, 우유 등이다. 평균적인 바나나는 600 mg 이상의 칼륨을 제공한다. 칸타룹 반 개에는 885 mg이 들어있다. 날 시금치 3-4 온스에는 775 mg, 땅콩 2 온스에는 575 mg, 생 당근 한 개에는 330 mg을 함유한다.
칼륨을 고갈시키는 처방 약품
아세타졸아마이드, albuterol, 아미노글리코사이드, 암포테리신 B, 아스피린, benzthiazide, bisacodyl, bumetanide, chlorothiazide, choline magnesium trisalicylate, choline salicylate, 콜키신, 코티코스테로이드, ethacrynic acid, foscarnet, furosemide, hydrochlorothiazide, hydroflumethiazide, indapamide, levodoopa, methyclothiazide, metolazone, nifedipine, penicillin antibiotics, polythiazide, quinethazone, ritodrine, sodium bicarbonate, terbutaline, torsemide, trichlormethiazide, verapamil 등
요드(iodine)
알려진 요드의 유일한 기능은 갑상선 호르몬인 T2(diiodotyrosine), T3, T4 생성이다. 식이 요드는 장관에서 요드 화합물(iodide)로 전환되어야만 쉽게 흡수되어 갑상선으로 운반된다. 갑상선에서 요드는 thyroglobulin이라는 단백질 복합체에 저장된다.
요드 대사 및 갑상선 호르몬 생성은 호르몬 조절계에 의해 조절된다. 혈중 갑상선 호르몬 이 떨어지면 시상하부에서 TRH(thyroid-releasing hormone) 분비 방아쇠를 당기고 이것의 신호에 의해 뇌하수체에서 TSH를 방출시킨다. TSH는 갑상선을 자극하여 요드를 흡수하고 더 많은 갑상선 호르몬을 합성한다. TSH는 또한 갑상선을 자극하여 갑상선 호르몬을 혈중으로 방출시키는 효소를 생성한다. 갑상선 호르몬이 전신 세포에 전달된다.
결핍 증상 및 원인
요드결핍은
가) 갑상선 기능 저하증: 요드 결핍은 갑상선 호르몬 합성을 감소시킨다. 갑상선 활성이 저하되면 에너지 생성율이 감소되어 피로, 체중 증가 등 증상을 보인다.
나) 갑상선종(Goiter): 요드 결핍은 갑상선을 증대시킨다. 이 상태가 눈으로 확인될 때 simple goiter라고 한다. 갑상선종은 건조 피부, 건조 모발, 손톱이 깨지기 쉽고 변비, 피로, 우울증, 체중 증가, 연하곤란 등 증상을 나타낸다.
다) 크레틴병(Cretinism): 임신 중 요드 결핍은 발육 중인 태아의 전신적, 육체적 지진을 초래하는 크레틴병을 유발할 수 있다. 크레틴병은 선천적으로 갑상선 호르몬부족에 의해 생기는 병이다. 갑상선 호르몬은 목 부위에 나비모양으로 생긴 갑상선에서 나오는 호르몬으로 태아기에는 신경 조직과 여러 조직, 특히 뼈와 그 외 결합조직 발달에 영향을 미치고 성인기에선 물질 분해로 에너지를 만들어 내는 기능을 한다. 선천적으로 이 호르몬이 부족하면 신경조직 발달이 지체되어 지능이 낮고, 뼈나 기타 조직 발달 장애에 의해 심한 신체 발달 지체를 보인다.
라) 점액 부종(myxedema): 요드 결핍은 점액 부종 원인 중 한가지다. 갑상선 기능 저하가 대사율 저하, 빈혈, 설 비대, 손과 얼굴의 붓기, 피부와 모발 문제, 졸림, 정신적 무감동(apathy) 등을 동반한다. 갑상선 호르몬 분비 및 합성을 억제시키는 물질이 일부 음식에 들어 있는데 이를 goitrogen(갑상선종 유발 물질)이라고 한다. Goitrogen을 함유한 식품은 생 양배추, 순무(turnips), 꽃양배추, soy bean, 땅콩 등이다. 이들 음식을 대량으로 장기간 섭취하면 문제가 된다. 조리를 하면 식품 중 goitrogen이 비 활성화 된다.
점액 부종: 갑상선 기능저하가 어른에게 발생할 때 나타나는 증상이다. 갑상선 위축과 이에 따른 갑상선 호르몬 감소로 피부가 건조해지고 붓게 되며, 점액이 차서, 부종이 나타나는데 이때 부은 곳을 누르게 되면 다시 원위치로 복구되지 못하고, 여전히 눌러진 채로 있게 되는데 이것을 점액 부종이라고 한다. 또한 혈액 내에 지방이 축적되어 이로 인한 동맥경화증의 발생빈도도 증가한다. 치료는 빨리 갑상선호르몬을 투여하는 것이며, 투여하면 정상화된다.
생물학적 기능 및 효과
요드의 효과는 모두 갑상선 호르몬 기능과 활성에 관련 된 것이다. 요드 의존적 갑상선 호르몬은 세포의 산호 소모, 기초 대사, 에너지 생성을 조절한다. 갑상선 호르몬은 여러 가지 생물학적 및 생리적 활성 예컨대 체온, 육체적 성장, 생식, 신경근육 기능, 단백질 합성, 피부 및 모발 성장을 조절한다.
요드 결핍은 유방의 섬유성 낭종 발생에 기여하는 인자이며 요드를 보충하면 일부 여성의 경우 신속하게 완전 경감된다.
요드 함유 제품인 SSKI(saturated solution of potassium iodide), Organdin은 자극적인 점막 분비를 경감시키는데 효과적인 점액 용해제(mucolytics)이다.
갑상선이 손상을 받거나 제거하면 기초 대사율이 정상의 55%까지 감소하여 성장 및 발육이 손상된다. 그러나 갑상선이 과활성을 보이면 기초 대사율이 정상의 160%까지 증가하여 빈맥, 신경질, 흥분성 등을 나타낸다.
부작용 및 독성
요드는 하루 필요량의 10~20배 용량을 복용해도 비교적 해가 없는 양성 미량 원소이다. 갑상선은 더 많은 요드를 흡수하지만 갑상선 호르몬 생성량은 정상으로 유지한다.
만성적으로 요드를 과다 섭취하면 갑상선이 비대되어 goiter와 유사해진다. 이 상태를 iodine goiter라고 한다.
RDA 및 용량
요드 RDA는 하루에 150 mcg이다. 약리학적 용량은 3~6 mg이다.
급원 식품
미국에서 가장 흔한 급원 식품은 요드화 소금(iodized slat)이다. 요드가 풍부한 식품은 해산물, 바다 야채(해초), 요드가 풍부한 토양에서 재배된 야채 등이다.
망간(Manganese)
다양한 효소 활성화에 필요한 보조 인자이다. 망간 함유 효소는 콜라젠, 단백질, 뮤코 다당류, 콜레스테롤, 지방산 합성 등 수많은 생물학적 활성에 영향을 미친다. 뼈의 정상적 성장, 아미노산 대사에 필요하다. 인체에는 평균 20 mg의 망간을 함유하고 대부분이 뼈에 저장되어 있다. 소량은 뇌하수체, 간, 췌장, 장 점액에 들어 있다. 흡수는 소장 전체에서 일어난다.
결핍 증상 및 원인
망간의 효소 관련 기능에서 마그네슘이 망간을 대체할 수 있기 때문에 결핍은 흔하지 않다.
가) 망간 결핍의 가장 뚜렷한 증상은 근육 협동 조절 기능 손실, 인대가 약화되고 쉽게 삐는 경향이 있다. 이는 콜라젠과 뮤코다당류 생성이 감소되기 때문이다
나) 포도당 대사 장애를 유발하고 인슐린 분비 이상을 초래한다
다) 간질, 저혈당, 정신 분열증, 골다공증 환자의 경우 망간 결핍이 많다. 골다공증 여성은 망간 수준이 낮다
라) 콜레스테롤 생합성에 필요하기 때문에 콜레스테롤 수준이 낮은 사람은 망간 결핍 가능성이 높다
마) 망간을 대량 섭취하면 장 흡수가 방해되고 소량 섭취하면 장 흡수가 적어지거나 거의 안 된다.
생물학적 기능 및 효과
망간의 주요 기능
가) 결합 조직 및 연골 성장 및 유지에 필요한 뮤코 다당류, 글리코단백질, 리포 다당류 생성에 중요하다
나) 비타민 K와 함께 망간은 프로스롬빈 합성 및 혈액 응고 조절에 중요한 기능을 한다
다) 조골세포 및 파골 세포의 활성에 영향을 미친다. 망간은 정상적인 골성장 및 발육에 필수적인 미네랄이다.
라) 신체의 항산화 방어 시스템인 미토콘드리아의 SOD(수퍼옥사이드 디스뮤타제)의 핵심적인 금속 보조인자이다. 에너지 생성 과정에 파생된 산소의 독성 효과로부터 신체를 보호한다
마) 갑상선 호르몬, 티록신 생성에 필요한 미네랄이다
바) 도파민, 멜라닌, 지방산 합성에 관여한다
부작용 및 독성
망간은 안전하다. 대량을 섭취해도 부작용은 거의 없다. 광부는 망간을 흡입하여 망간 독성을 초래할 수 있다. 독성은 치매, 정신 분열증과 유사한 정신 장애, 파킨슨 병과 유사한 신경 장애 등이다.
RDA 및 용량
안전 유효량은 하루 2-5 mg이며 약리학적 용량은 2-50 mg이다.
급원식품
망간은 음식에 광범위하게 분포한다. 전곡류 빵 및 시리얼, 야채, 견과류, 건포도, 건조 콩 및 건조 완두콩, 파인애플 등이다.
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