[미네랄] 칼륨 Potassium, K

칼륨 Potassium, K 

칼륨은 전해질(electrolyte)로 알려져 있는 필수 영양 미네랄이다.

전해질이란 물 속에서 전류를 이동시킬 수 있는 능력을 가지고 있는, 이온으로 해리되는 물질을 말한다.

우리 몸의 정상적인 기능은 세포 내외 양쪽 모두에서 칼륨 농도의 긴밀한 조절에 달려있다.


1. 기능 Function

01. 막 전위의 유지 Maintenance of Membrane Potential
칼륨은 세포 내액의 주된 양이온(cation)이고, 나트륨은 세포 외액의 주된 양이온(cation)이다.

칼륨 농도는 세포 밖에 비해 안쪽이 30배 이상 높고, 나트륨 농도는 세포 밖에 비해 안쪽이 10배 이상 낮다.

세포막을 가로질러 칼륨과 나트륨 사이의 농도 차이는 막전위(membrane potential)라고 불리는 전기 화학적 경사를 만든다.

세포의 막전위는 세포막에 있는 이온 펌프(특히 Na+, K+ ATPase pumps)에 의해서 유지된다.

세포막 전위의 정밀한 조절은 신경 전도, 근육 수축, 심장 기능 유지에 필수적이다.

02. 효소의 보조인자 Cofactor for Enzymes
일부 효소들은 작용을 위해 칼륨을 필요로 한다. Na+,K+ ATPase의 활성화를 위해서는 나트륨과 칼륨이 필요하다.

또한 칼륨은 탄수화물 대사에서 중요한 효소인 피루브산염 키나아제(pyruvate kinase)의 활성을 위해 필요하다. 

2. 결핍증 Deficiency

비정상적으로 칼륨 농도가 떨어진 경우를 저칼륨혈증이라고 한다. 저칼륨혈증은 대부분 칼륨의 과다한 소실(예를 들어 장기간의 구토, 이뇨제 사용, 콩팥 질환, 대사 이상)의 결과로서 나타난다.

저칼륨혈증의 증상은 막전위 및 세포 대사 이상과 연관되어 있는데, 피곤, 근육위축, 근육 경련, 장 마비(속이 부글거림, 변비, 복통 등을 유발) 등을 포함한다. 심한 저칼륨혈증은 근육 마비나 부정맥을 유발시켜 사망에 이르게 할 수 있다.

3. 최소 요구량 The Minimum Requirements

1989년 미국 의학협회의 식품 영양 위원회(FNB)는 성인에서 칼륨의 일일 최소 요구량을 2000mg으로 정했다.

그러나 또한, 과일과 채소 섭취 증가가 하루 칼륨 섭취량을 3500mg으로 증가시켜 고혈압에 효과가 있다고 설명하였다.

4. 질병 예방 Disease Prevention

01. 뇌중풍 Stroke

몇 개의 대규모 역학 연구에서 칼륨 섭취의 증가가 중풍 위험의 감소와 연관이 있다고 보고하였다.

43000명 이상의 남성을 8년 동안 추적 관찰한 앞방향 연구에서 칼륨 섭취의 상위 5%(평균 4300mg/d)는 하위 5%(평균 2400mg/d)에 비해 중풍 발생률이 62%에 지나지 않았다.

상반된 관계는 특히 고혈압을 가진 남성에서 높았다. 또한, 역학 연구 자료에 의하면 칼륨이 풍부한 과일과 채소 섭취의 증가는 뇌중풍 위험을 뚜렷하게 감소시켰는데, 이러한 결과는 특히 고혈압이고/또는 칼륨 섭취가 낮은 사람에서 더욱 분명하게 나타났다.

02. 골다공증 Osteoporosis
4개의 단면 연구에서 폐경기 전후, 폐경기, 노인 남성에서 칼륨 섭취와 골밀도 사이에 통계학적으로 뚜렷한 긍정적인 관계가 있음이 보고되었다.

연구 대상자의 평균 칼륨 섭취량은 하루에 3000-3400mg이며, 가장 높은 사람은 6000mg이상이었고, 가장 낮은 사람은 1400-1600mg이었다.

이들 연구 모두에서 골밀도는 과일 및 채소 섭취와 밀접한 관계를 가지고 있었다. 시간에 따라 골밀도 변화를 평가한 한 연구에서는 칼륨 섭취가 높을수록 남성의 골반 골밀도가 통계학적으로 의미있게 적게 감소한 반면 여성의 경우는 그렇지 않았다. 

03. 신장결석 Kidney Stones
비정상적으로 소변내 칼슘이 높은 경우(고칼슘뇨증) 신장결석이 발생할 위험이 높다.

칼슘을 함유한 신장결석이 발생한 기왕력이 있는 사람에서 음식을 통한 산 섭취 증가는 소변내 칼슘 배출 증가와 밀접한 관계를 가지고 있다.

과일과 채소 섭취나 칼륨 중탄산 제제 복용을 통한 칼륨 섭취 증가는 소변 내 칼슘의 배출을 감소시켰다.

4. 질병 치료 Disease Treatment

고혈압 Hypertention
많은 연구들이 음식을 통한 칼륨 섭취가 많은 사람이 적은 사람에 비해 혈압이 낮음을 시사하였다.

경증의 고혈압을 가진 150명의 중국 남성과 여성을 대상으로 12주간 추적 관찰한 최근 연구에서는 수축기 혈압은 5mmHg 이상 떨어진 반면 이완기 혈압은 변화가 없었다.

많은 서양식처럼 이들의 관습적인 식사에는 나트륨이 높은 반면 칼륨은 낮았다.

5. 공급원 Sources 

식품 공급원 Food Sources
칼륨이 풍부한 음식은 과일과 채소이다. 많은 양의 과일과 채소를 먹는 사람들은 고용량의 칼륨을 섭취(8-11g/d)한다.4 미국의 최근 영양 연구에서 평균 칼륨 섭취량은 성인 여성은 2300mg/d, 성인 남성은 3100mg/d이었다.

6. 안전성 Safety

독성(과잉) Toxicity (Excess)
비정상적으로 혈중 칼륨이 증가된 경우를 고칼륨혈증이라고 한다. 고칼륨혈증은 칼륨 섭취가 콩팥의 제거 능력을 초과했을 때 생긴다.

급성 또는 만성 신부전, 칼륨을 보호하는 이뇨제, 알도스테론 분비 감소(저알도스테론혈증)가 소변내 칼륨 배출 감소로 인한 혈장에서의 칼륨 과다 축적을 유발할 수 있다.

고칼륨혈증의 심각한 부작용은 심장 정지를 유발할 수 있는 부정맥이다.