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병태생리학
문제

ATP가 고갈될 때 무산소 대사로 인해 나타나는 변화로 옳은 것은?

해설
산소가 끊기면 미토콘드리아의 에너지 생산이 멈추고 세포는 무산소 대사에 의존하게 되어 젖산이 쌓이고 pH가 떨어진다. 산소 농도가 오르거나 단백질 합성이 늘어나는 방향은 성립하지 않는다. 칼슘은 배출되기는커녕 세포질로 밀려 들어와 분해효소를 켠다. 산소 차단에서 시작하는 공통 경로의 첫 부분에 해당한다.
같은 주제 다음 문제세포 비대에 대한 설명으로 옳은 것은?이 문제가 수록된 문제집[병태생리·약리·기본간호] 핵심 전공기초 요약+문제 패키지29,000원 · 무료 체험 가능

심화 해설

세포가 에너지원인 ATP를 잃으면 세포막에 있는 나트륨-칼륨 펌프(Na⁺/K⁺-ATPase)가 제 기능을 하지 못합니다. 이 펌프는 ATP를 소모하면서 나트륨을 세포 밖으로, 칼륨을 세포 안으로 이동시키는 능동수송 기전인데, ATP가 고갈되면 이 수송이 멈추면서 세포 안에 나트륨과 물이 축적되고 세포가 부종에 빠지게 됩니다 .

동시에 미토콘드리아가 산소를 이용한 유산소 대사(oxidative phosphorylation)를 유지하지 못하면 세포는 에너지 생산을 무산소 해당과정(anaerobic glycolysis)에 의존하게 됩니다. 이 과정에서 포도당이 분해되며 최종 대사산물로 젖산(lactate)이 생성되고, 젖산은 해리되면서 수소 이온(H⁺)을 방출합니다. 그 결과 세포 내 pH가 낮아지는 젖산산증(lactic acidosis)이 나타납니다 [2][3]. 리네졸리드(linezolid) 같은 약물이 미토콘드리아 단백질 합성을 억제할 때도 호흡 사슬 기능 장애로 인해 고젖산혈증과 대사성 산증이 발생하는 기전이 동일합니다 [2]. 메트포르민(metformin) 중독에서 관찰되는 중증 젖산산증 역시 미토콘드리아 에너지 대사 억제로 인해 무산소 해당과정이 과도하게 활성화된 결과입니다 [3].

산증 상태에서는 세포 내 pH가 떨어지면서 단백질의 구조와 효소 활성이 변하고, 세포막을 통한 이온 수송에도 장애가 생깁니다. 위장관에서 비헴철(non-heme iron) 흡수를 담당하는 DMT1 수송체가 산성 환경을 필요로 한다는 사실은 pH가 이온 수송에 얼마나 중요한 변수인지를 보여줍니다 [4]. ATP 고갈 시에는 칼슘 펌프(Ca²⁺-ATPase)도 작동하지 않아 세포질 내 칼슘 농도가 상승하게 되며, 이는 세포 밖으로 칼슘을 배출하는 보기 3의 내용과 반대되는 변화입니다. 단백질 합성은 ATP를 대량 소모하는 과정이므로 ATP 고갈 시에는 오히려 억제됩니다.
참고 문헌 (논문 출처)
  • [2]
    A Comparative Evaluation of the Therapeutic Effects of Adenosine Triphosphate, Coenzyme Q10, Pyridoxine, and Thiamine Pyrophosphate in a Linezolid-Induced Peripheral Neuropathic Pain Model in Rats.일반논문Ozgodek HB, Ince R, Kahramanlar AA, Yavuzer B, Sezgin ET, Mammadov R, Bakan N, Suleyman H. (2026) · DOI: 10.3390/ph19020341
  • [3]
    Early hemodialysis in pediatric metformin overdose with severe lactic acidosis and recurrent hypoglycemia: a case report and literature review.케이스리포트Bastola B, Shrestha S, Parajuli B, Acharya RR. (2026) · DOI: 10.1097/ms9.0000000000004949
  • [4]
    Acidosis, Iron Dyshomeostasis and Inflammatory Injury.일반논문Ingrassia R, Ghio AJ, Garrick M. (2026) · DOI: 10.3390/ijms27073279

임상 시나리오

ATP 고갈과 무산소 대사 임상 가이드저산소성 세포 손상의 핵심 기전과 간호 포인트

ATP가 고갈되면 나트륨-칼륨 펌프가 정지하여 세포 내 나트륨과 물이 축적되고 세포 부종이 발생한다. 동시에 에너지 생산은 무산소 해당과정에 의존하게 된다.

무산소 해당과정의 최종 산물인 젖산이 축적되면 수소 이온이 방출되어 세포 내 pH가 7.0 미만으로 떨어지는 젖산산증이 나타난다. 이는 효소 활성 저하와 이온 수송 장애를 악화시킨다.

주의

ATP 고갈 시 칼슘 펌프도 정지하므로 세포질 내 칼슘 농도가 상승한다. 패혈증이나 쇼크 환자에서 혈중 젖산 수치와 동맥혈 가스 분석을 통해 대사성 산증 진행 여부를 면밀히 감시해야 한다.

핵심 개념

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