세포 내에서 가장 풍부한 1가 양(+)이온 칼륨

세포 내에서 가장 풍부한 1가 양이온인 칼륨은 많은 식품에 자연적으로 존재하며 보충제로도 제공되는 필수 영양소이다. 칼륨은 모든 신체 조직에 존재하며 칼륨 총량의 98%가 세포 내에 존재한다. 또, 칼륨은 세포 내액 용적 및 세포 내외 전기화학적 농도차 유지 등 정상적인 세포 기능에 필수적인 무기질이다.

 

생리적 기능

• 막 전위 유지

칼륨은 나트륨과 함께 막 전위를 형성하여 나트륨/칼륨 펌프(Na/K ATPase pump)를 통해 세포 내 칼륨의 농도를 유지하면서 세포내외의 전기화학적 농도차를 형성하여 신경 전달, 근육 수축 및 신장 기능에 영향을 준다. 칼륨은 근육을 이완시키므로 칼륨의 농도가 너무 높으면 심장 근육이 지나치게 이완되어 심장마비를 일으킬 수 있다. 특히 심근의 활동에 중요한 역할을 담당하여 칼륨 평형이 깨지면 부정맥이 발생한다.

 

• 탄수화물과 단백질 대사 관여

칼륨은 글리코겐과 단백질의 합성에 필요하다. 혈당이 글리코겐으로 전환될 때 칼륨을 함께 저장하며, 글리코겐이 빠른 속도로 저장될 때 적정 양의 칼륨이 공급되지 못하면 저칼륨혈증이 초래될 수 있다. 또, 세포 단백질 내에 질소를 저장할 때도 칼륨이 필요하며 조직이 파괴되면 칼륨은 질소와 함께 상실된다.

 

• 수분 및 체내 pH 평형 조절

칼륨은 세포내 삼투압에 영향을 준다. 혈압 조절에는 나트륨의 절대량보다 나트륨과 칼륨의 비율이 더 중요하며, 칼륨과 나트륨을 1 : 1의 비율로 섭취하면 나트륨 과잉섭취에 의한 부작용을 줄일 수 있다. 또, 칼륨은 나트륨, 수소이온 등과 함께 pH 평형에 영향을 준다. 칼륨 균형은 혈청 칼륨 농도, 알도스테론 및 산-염기 상태에 의해 미세하게 조절된다. 혈중 칼륨 농도가 증가하면 부신피질에서 알도스테론 분비가 자극되어 나트륨 보전 기전을 통해 칼륨은 나트륨과의 교환으로 손실, 배설이 증가한다. 또, 인슐린 수용체의 자극은 세포 외에서 세포 내로 칼륨의 이동을 촉진하며 칼륨의 항상성 조절에 기여한다.

 

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K의 흡수와 대사

칼륨은 소화액의 성분으로 건강한 성인의 경우 식사로 섭취한 칼륨의 약 90%가 소장에서 수동 확산을 통해 흡수되어 정상 세포 내 및 세포 외 농도를 유지하는 데 사용되며 나머지 10%가 대변으로 배설된다. 체내에 칼륨 양이 상승되면 신장을 통해 체외로 방출되며 이뇨제, 알코올, 커피, 설탕의 과다섭취 등은 신장에서의 칼륨 배설을 촉진한다.

 

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영양섭취기준 - 2020 한국인 영양소 섭취 기준 참고

성별	연령	칼륨(mg/day)
		평균 필요량	권장 섭취량	충분 섭취량	상한 섭취량
영아	0 - 5(개월)			400
	5 - 11			700
유아	1 - 2(세)			1,900
	3 - 5			2,400
남자	6 - 8(세)			2,900
	9 -11			3,400
	12 - 14			3,500
	15 - 18			3,500
	19 - 29			3,500
	30 - 49			3,500
	50 - 64			3,500
	64 - 74			3,500
	75 이상			3,500
여자	6 - 8(세)			2,900
	9 -11			3,400
	12 - 14			3,500
	15 - 18			3,500
	19 - 29			3,500
	30 - 49			3,500
	50 - 64			3,500
	64 - 74			3,500
	75 이상			3,500
임신부				+0
수유부				+400

 *2020 한국인을 위한 영양소 섭취기준 설정의 칼륨의 경우, 용량-반응(dose-response) 평가 자료가 충분 하지 못하여, 평균필요량 및 권장섭취량을 설정하지 못하였다. 따라서 2005년, 2010년, 2015년에 이어 2020년도에 충분섭취량을 제안한다.

 

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결핍증과 과잉증

성인 신체의 칼륨 총량은 체중 당 약 45 mmol로 70 kg 성인의 경우 123 g(1 mmol＝39.1 mg 칼륨)에 해당한다. 칼륨의 정상 혈청 농도는 약 3.5-5.0 mmol/L 정도로 일정하게 유지되는데 설사, 구토, 신장 질환, 특정 약물 사용 및 칼륨 배설 변화 등의 상태는 저칼륨혈증 (3.5 mmol/L 미만의 혈청 수준) 또는 고칼륨 혈증 (5.0 mmol/L 이상의 혈청 수준)을 유발할 수 있다.

 

건강한 상태에서는 칼륨의 결핍증이 나타나지 않지만, 지속적인 구토와 설사, 장기간의 칼륨 제한 식사, 알코올 중독증, 이뇨제 복용, 심각한 영양실조, 수술 등에 의해 칼륨이 결핍되면 저칼륨혈 증과 칼륨 결핍증이 발생할 수 있다. 혈청 칼륨농도가 3.5 mmol/L 미만인 저칼륨혈증 시 심부정맥, 근육 약화, 당불내증, 복부 팽창, 소화기능 약화, 호흡기능 약화 등의 증세가 나타난다. 심한 저칼륨혈증은 근육 이완에 장애를 가져와 근육마비나 부정맥을 유발할 수 있다.

 

신장기능이 정상인 경우 일상 식사에서 섭취하는 정도로는 칼륨 과잉증이 나타나지 않지만 신장 질환 시에는 칼륨 배설 장애로 인한 고칼륨 혈증이 나타날 수 있다. 특히 보충제로 칼륨을 과잉 섭취하면 위장 장애와 위궤양이 나타나며, 혈관에 칼륨을 직접 주입 시 심장박동이 정지될 수 있다. 고칼륨혈증 또는 혈액 내 급격한 칼륨농도 변화 시 심전도가 정상적으로 진행되지 않아 심부정맥을 일으키게 되어 심부전으로 위험해질 수 있다.

 

칼륨은 채소나 과일에 많이 함유되어 있어 이와 같은 재료를 갈아서 가루나 액상 형태로 농축하여 섭취 하는 경우 급성으로 혈액 내 칼륨 수치를 상승시킬 수 있고, 소금 대체제로 알려진 일명 저염소금은 나트륨 대신 칼륨이 함유된 염화칼륨(potassium chloride)으로 신장질환이 있거나 일부 약제를 복용하는 경우 고칼륨혈증을 유발할 수 있다. 

 

칼륨은 거의 모든 식품에 골고루 분포되어 있고, 주로 두류와 견과류, 채소류와 과일류에 많이 함유되어 있다. 주요 칼륨 급원으로는 100g당 시금치 553mg, 배추김치 313mg, 바나나 346mg, 돼지고기(살코기) 325mg, 양파 145mg, 백미 89mg, 라면(건면, 스프포함) 272mg,  닭고기 371mg, 토마토 250mg, 우유 143mg 정도이다.

 

바나나에는 100g 당 346mg의 칼륨이 들어있다.