저장성 용액이 적혈구 주변에 주입되었을 때 적혈구에서 일어나는 변화로 가장 옳은 것은?

저장성 용액에서는 세포 밖의 삼투압이 낮아 물이 상대적으로 세포 안으로 이동한다. 이때 적혈구는 팽창하고 심하면 용혈될 수 있다. 고장성 용액에서는 반대로 물이 밖으로 빠져나가 수축하므로 혼동하면 안 된다.

저장성 용액(hypotonic solution)은 세포 내부보다 삼투압이 낮은 용액입니다. 적혈구를 저장성 용액에 노출시키면 세포막을 경계로 한 수분 이동의 방향이 문제의 핵심이 됩니다. 세포막은 선택적 투과성(selectively permeable)을 가지므로, 물은 자유롭게 통과하지만 나트륨이나 혈장 단백질 같은 용질은 쉽게 통과하지 못합니다 ^[1]. 따라서 저장성 환경에서는 물이 삼투압이 낮은 쪽(세포 밖)에서 높은 쪽(세포 안)으로 이동하여 적혈구 내부로 유입됩니다.

저장성 용액에서 적혈구는 세포 안으로 물이 들어와 부피가 증가하고, 심하면 세포막이 터지는 용혈(hemolysis)이 발생합니다. 이는 세포막의 선택적 투과성이 유지되는 한, 용질이 아닌 물의 이동으로 세포 부피가 결정된다는 원리에 따른 것입니다 ^[1]. 근거 자료에서는 저장성 식염수에 적혈구를 노출했을 때 세포 내 헤모글로빈(hemoglobin)이 소실되는 현상이 관찰되었는데, 이는 세포 팽창과 용혈로 인한 결과입니다 ^[2]. 또한 지방유래 줄기세포 분리 과정에서 저장성 염화나트륨 용액이 적혈구 용혈에 사용된다는 사실도 같은 기전을 보여줍니다 ^[3].

혼동 주의! 삼투압(osmolarity)과 긴장도(tonicity)는 다릅니다. 삼투압은 용액 내 모든 용질 입자의 총 농도이지만, 긴장도는 세포막을 통과하지 못하는 유효 용질만으로 결정됩니다. 요소(urea)처럼 세포막을 자유롭게 통과하는 용질은 삼투압은 높여도 긴장도에는 영향을 주지 않으므로, 적혈구 부피 변화를 예측할 때는 긴장도를 기준으로 판단해야 합니다 ^[1]. 문제에서 “용액의 삼투압이 세포 안보다 낮다”는 조건은 저장성(hypotonic)을 의미하며, 이때 물은 세포 안으로 이동합니다.

보기별로 살펴보면, 1번은 고장성(hypertonic) 용액에서 나타나는 수축 반응입니다. 고장성 식염수에서는 적혈구 내부에서 물이 빠져나가 세포가 쪼그라들고, 근거 자료에서는 헴(heme) 응집과 막 단백질 손상이 동반된다고 보고되었습니다 ^[2]. 2번은 나트륨이 세포막을 자유롭게 통과한다는 전제 자체가 틀렸습니다. 4번은 저장성 환경에서 세포막 투과성이 사라진다는 근거가 없으며, 오히려 선택적 투과성이 유지되기 때문에 물 이동이 일어납니다 ^[1]. 3번은 혈장 단백질이 적혈구막을 통과한다는 가정으로, 정상적인 세포막에서는 불가능합니다.

핵심! 병원 전 처치와 응급실 실무에서 정맥주사용 수액을 선택할 때 긴장도는 매우 중요합니다. 저장성 수액을 과량 주입하면 적혈구 팽창과 용혈, 혈관 내 용혈로 인한 고칼륨혈증(hyperkalemia)과 헤모글로빈뇨(hemoglobinuria)가 발생할 수 있습니다. 반대로 고장성 수액은 세포 탈수와 혈관 내 용적 확장을 유도하므로, 저나트륨혈증 교정이나 두개내압 상승 환자에서 제한적으로 사용됩니다. 적혈구 부피 변화는 수액의 긴장도에 따라 결정되므로, 저장성 용액에서는 세포 팽창과 용혈 위험을 항상 고려해야 합니다.