산소 흡입의 생리적 효과_The ICU Book

산소 흡입의 생리적 효과(PHYSIOLOGICAL EFFECTS)

대사율(Metabolic Rate)

산소 흡입의 목적은 호기성 대사(aerobic metabolism)를 촉진하는 데 있다.
그러나 산소 흡입의 기준치 수준에서는 호기성 대사가 저해된다는 근거가 없기 때문에, 산소 흡입이 실제로 호기성 대사에 영향을 미칠 가능성은 낮다.
이는 Figure 25.2에서 잘 보이는데, 이 그림은 만성 폐쇄성 폐질환(COPD) 급성 악화 환자에서 24% 및 28% 산소를 흡입했을 때의 동맥혈 PO₂(PaO₂)와 호기성 대사율(VO₂)의 변화를 나타낸 것이다.

 

흡입 산소 농도가 증가함에 따라 PaO₂는 유의하게 증가하지만, 호기성 대사율은 변화하지 않는다.

이러한 결과는 다른 임상 연구들에서도 동일하게 보고되었으며, 이는 산소 흡입이 호기성 대사를 촉진하지 않는다는 점을 시사한다.

 

혈관수축제로서의 산소(Oxygen as a Vasoconstrictor)

산소는 폐를 제외한 모든 주요 장기에서 혈관수축제로 작용한다.
폐에서는 예외적으로 혈관확장 효과를 보인다. 산소에 의한 혈관수축의 주된 기전은, 산소 대사산물 중 하나인 초과산화물 라디칼(superoxide radical)에 의해 질산화질소(nitric oxide)의 혈관확장 작용이 소실되기 때문이다.
이러한 혈관수축은 다음과 같은 결과를 초래한다.
1. 산소는 관상동맥에서 혈관수축을 유도하며, 관상동맥 질환이 있는 환자에서는 관상동맥 혈류를 감소시킬 수 있다.
2. 산소로 유발된 전신 혈관수축은 심박출량을 감소시키고 조직 저관류를 촉진할 수 있으며, 이는 산소 흡입이 전신 산소 전달(systemic O₂ delivery)을 증가시키는 능력을 상쇄한다.
3. 동물 실험에서는 산소가 골격근의 모세혈관 네트워크를 완전히 소실시킬 수 있음이 관찰되었다.

 

 

시사점(Implications)

산소 흡입이 호기성 대사를 촉진하지 않는다는 관찰 결과는, 임상에서의 산소 사용이 조직의 산소 요구에 근거하지 않는다는 개념과 일치한다.
더 나아가, 산소에 의해 유발되는 혈관수축은 과도하고 불필요한 산소로부터 조직을 보호하는 내재적 기전으로 해석할 수 있다.
다시 말해, 조직은 이미 충분한 산소를 가지고 있으며, 그 이상의 산소를 원하지 않는다는 것이다.

Reference

Paul L. Marino. Chapter 25. Oxygen inhalation. The ICU book 5th ed.

 

환기 자극과 산소

호흡 환기의 궁극적 목표는 조직 내 산소, 이산화탄소 및 수소이온농도(pH)를 일정하게 유지하는 것이고, 이들 물질의 농도 변화에 반응하여 호흡(환기)이 조절된다. 

혈액 내 이산화탄소와 수소이온 농도의 증가는 호흡중추에 직접 작용하며, 산소는 경동맥소체와 대동맥소체 내에 dlT는 화학 수용체를 통해 간접적으로 호흡중추를 자극한다.
이산화탄소 농도의 변화가 가장 강력하고 민감한 호흡중추 자극물질이다.

 

혈중 이산화탄소분압이 35-75mmHg 사이에서는 이들 수치와 환기량 사이에 직접적인 상관관계를 보이고 있으며 이산화탄소분압은 일정하게 유지된다.
혈중 산소 농도의 변화는 이산화탄소보다는 예민하지 못하여 100-70mmHg 사이의 환기량은 큰 차이가 없으며 혈색소-산소 완충계의 작용으로 조직으로 전달되는 산소량도 변화가 없다.
혈중 산소분압이 60mmHg로 낮아지면 폐 환기는 2배 정도 증가한다.

 

Reference

중환자의학. 대한중환자의학회

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2026.01.10 - [중환자의학] - 산소요법 적응증의 적절성_The ICU Book

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