철 중독

1. 개요

철 중독은 철 제제의 과다 복용 또는 오용으로 발생하며, 다량의 적혈구 수혈, 아프리카형 철 과다증, 혈색소 침착증 환자에게서도 나타날 수 있다. 철은 헤모글로빈 생성에 필수적이나, 과도한 유리 철은 신체에 독성을 유발하며 간, 위, 심혈관계 등을 손상시킨다. 증상은 섭취량에 따라 다르며, 20mg/kg까지는 독성이 없지만, 60mg/kg을 초과하면 심각한 증상 및 병적 상태를 유발할 수 있다. 진단은 병력 청취, 신체 검사, 혈청 철분 수치 측정 등을 통해 이루어지며, 치료는 호흡 지원, 수액 보충, 킬레이트제인 데페록사민 투여 등을 포함한다.

2. 원인

철은 필수 원소이지만 과다하게 섭취하면 독성을 나타낸다。 만성적인 철 과다 섭취뿐만 아니라 대량 섭취로 급성 중독도 일어날 수 있다. 특히 급성 철 중독은 소아에게서 중독사의 주요 원인 중 하나로 꼽힌다。 심한 중독 증상은 치명적이며, 상태 변화가 급격하다。 소아의 경우 200mg 섭취로 사망한 사례가 보고되었다。 인체는 체외로 철을 능동적으로 배설하는 메커니즘이 없기 때문에, 중증 사례에서는 데페록사민을 사용하여 신장을 통해 철 배설을 촉진하는 치료를 한다。

철 제제(정제, 액제)의 과다 복용 또는 오용, 소아의 성인용 종합 비타민제 오용등이 원인이 될 수 있다. 이 외에도, 다량의 적혈구 수혈을 반복하는 경우 등에도 체내에 철이 축적된다. 또한, 아프리카형 철 과다증도 철을 포함한 식품의 과다 섭취로 인해 유발된 철 중독이었다。 혈색소 침착증 환자는 철 저장량이 많기 때문에 중독 증상을 나타내기 쉽다.

2.1. 병태 생리

철은 신체 전체에 산소를 운반하는 역할을 하는 적혈구 내 헤모글로빈 생성에 필수적이다. 정상적인 생리학적 조건에서 비이온성 철(Fe°)은 위 내 위산에 의해 제2철 이온(Fe²⁺)으로 전환된다. 제2철 이온은 소장에서 흡수된 후 혈류로 방출되기 전에 제3철 이온 (Fe³⁺) 형태로 산화된다. 혈액 내 유리 철은 정상적인 세포 기능을 방해하여 간, 위, 심혈관계와 같은 기관을 손상시키므로 신체에 독성이 있다. 인체는 과도한 유리 제3철 이온이 신체를 순환하는 것을 방지하기 위한 보호 기전을 가지고 있다. 신체 전체로 운반될 때 철은 트랜스페린이라는 철 수송 단백질에 결합되어 철이 다른 세포에 흡수되는 것을 방지한다. 과도한 철은 간에 페리틴 형태로 저장된다. 철 과다 복용 시 철 저장량이 과포화되고 신체의 보호 기전이 실패하여 과도한 유리 철이 순환하게 된다.

철분 섭취량에 따른 중증도는 다음과 같다.

* 독성 없음 - 20mg/kg까지
* 경증에서 중등도의 독성 - 20~60mg/kg
* 심각한 증상 및 병적 상태 - 60mg/kg 초과

유아(7-12개월), 소아 및 성인의 철 허용 상한 섭취량은 다음과 같다.

2.2. 독성 용량

철 중독은 원소 철 섭취량 20mg/kg 이상일 때 발생하며, 주로 위장관 증상이 나타난다. 60mg/kg 초과 시 심각한 독성 징후가 나타나며, 120mg/kg 이상 섭취는 치명적일 수 있다. 철 결핍성 빈혈 치료 용량은 3–6mg/kg/일이며, 20mg/kg 미만 섭취 시에는 대개 증상이 없다. 식단만으로는 철 중독 가능성이 낮고, 철분 보충제 과다 복용이 주 원인이다. 철분 보충제 내 원소 철 함량은 정제 구성 비율로 계산된다. (예: 300mg 푸마르산제일철 정제는 100mg(33%) 원소 철 함유)

* 황산제일철: 광물 염 1mg당 20% 원소 철 함유
* 글루콘산제일철: 광물 염 1mg당 12% 원소 철 함유
* 푸마르산제일철: 광물 염 1mg당 33% 원소 철 함유

철은 필수 원소이나 과다 섭취 시 독성을 나타낸다. 만성적 철 과다 섭취 및 대량 섭취 시 급성 중독이 발생할 수 있다. 급성 철 중독은 소아 중독사의 주요 원인 중 하나이다. 심한 중독은 치명적이며 상태 변화가 급격하다. 소아의 경우 200mg 섭취로 사망한 사례가 보고되었다. 인체는 철 배설 메커니즘이 없어 중증 시 데페록사민으로 신장을 통한 철 배설을 촉진한다.

철 섭취량에 따른 중증도:

* 20mg/kg 미만: 독성 없음
* 20–60mg/kg: 경증~중등도 독성
* 60mg/kg 초과: 심각한 증상 및 병적 상태

; 유아(7-12개월), 소아 및 성인의 철 허용 상한 섭취량(mg/일)

3. 증상

철 중독의 증상은 섭취한 철의 양에 따라 다르며, 증상이 나타나는 시간에 따라 5단계로 분류된다. 경증에서 중등도의 경우, 무증상이거나 6시간 이내에 해결되는 경미한 위장 증상만 나타날 수 있다. 심각한 경우에는 전신 증상을 보이며 치료가 필요할 수 있다. 치료하지 않으면 철 중독은 위장 단계, 잠복 단계, 대사성 산증 및 쇼크 단계, 간독성 단계, 흉터로 인한 장 폐쇄 단계로 진행된다.

철 중독의 첫 증상은 섭취 후 6시간 이내에 나타나며, 복통, 메스꺼움, 구토(혈액 동반 가능) 등의 위장 증상이 나타난다. 철 정제가 붕괴되면서 변이 검은색, 짙은 녹색, 또는 회색으로 보일 수 있다. 첫 번째 단계 이후 위장 증상은 잠복 단계에서 해결되는 것처럼 보이며, 환자는 호전되는 듯한 징후를 보일 수 있다. 이 단계 이후 철은 신체 기관의 세포에 영향을 미치기 시작하여 6~72시간 후 발생하는 대사성 산증 단계에서 다양한 전신 증상으로 나타난다. 환자는 저혈압, 빠른 심박수, 심한 호흡 곤란 등 심인성 쇼크 징후를 보일 수 있다. 저혈량성 쇼크는 철로 인한 위장 출혈로 발생한다. 이 단계에서 대사성 산증은 뇌와 간 같은 내부 장기를 손상시킬 수 있다. 섭취 후 12~96시간에 발생하는 네 번째 단계에서는 세포가 죽기 시작하면서 간 독성 및 부전이 발생한다. 섭취 후 2~8주 후에 나타나는 마지막 단계에서는 위장 점막 내벽에 흉터가 생겨 장 폐쇄를 유발한다.

대량 섭취 시 과다 섭취 후 6시간 이내에 증상이 나타난다. 구토, 설사, 복통 등 급성 위장염 증상을 보이다가 무증상기를 거쳐 부정맥, 심부전, 쇼크 증상과 간부전을 보인다. 소화관 천공을 일으키기도 한다.

* 제1기 (과다 섭취 후 6시간 이내): 구토, 토혈, 설사, 복통, 과민성, 졸음. 중증의 경우 빠른 호흡과 맥박, 혼수, 의식 소실, 경련 발작, 저혈압.
* 제2기 (과다 섭취 후 6~48시간): 무증상기 - 상태가 개선된 것처럼 보임.
* 제3기 (과다 섭취 후 12~48시간): 심각한 저혈압(쇼크), 대사성 산증, 발열, 출혈, 황달, 간부전, 경련(발작).
* 제4기 (과다 섭취 후 2~5일): 간부전. 쇼크, 출혈, 혈액 응고 이상으로 사망하는 경우가 있음. 저혈당, 혼란 및 반응 둔화, 혼수가 나타날 수 있음.
* 제5기 (과다 섭취 후 2~5주): 장폐색 - 소화관(위 유문부 또는 십이지장)의 반흔이 폐쇄될 수 있음. 경련성 복통, 구토, 간경변이 나타나기도 함.

4. 진단

철 중독은 주로 환자의 자세한 병력 청취 및 신체 검사를 통해 진단하며, 개인의 징후와 증상을 파악하는 것이 중요하다. 섭취한 철분의 양과 시기 등의 정보를 수집하여 독성 수준을 평가해야 한다. 혼란, 극심한 무기력증, 심박수 증가, 성인의 저혈압 등 심한 철 중독 징후를 평가해야 한다. 어린이의 경우 반응 감소, 울음, 집중력 저하와 같은 행동 변화와 함께 쇼크 징후가 나타날 수 있다. 지속적인 구토는 철 중독과 자주 관련되며 철 중독의 심각성을 판단하는 데 사용된다. 섭취 후 4~6시간 뒤의 최고 혈청 철분 수치를 측정하는 것과 같은 실험실 검사는 철 독성의 심각성을 판단하는 데 유용할 수 있다. 일반적으로 350mcg/dL 미만의 수치는 경미한 철 중독과 관련이 있는 반면, 500mcg/dL 이상의 상위 수치는 더 심각한 철 중독과 관련이 있다. 전해질 수치, 신장 기능, 혈당, 간 기능 검사(효소 및 빌리루빈), 전혈구 계산, 프로트롬빈 및 부분 트롬보플라스틴 시간을 통한 응고 시간, 대사성 산증에 대한 음이온 간격을 측정하여 철 중독의 임상 모니터링 및 확인을 수행해야 한다.

데페록사민 부하 검사는 철 중독을 확인하는 진단 검사였으나, 정확성에 대한 우려로 인해 더 이상 진단 목적으로 권장되지 않는다. 데페록사민은 단일 용량으로 근육 주사로 투여할 수 있으며, 혈액 내의 유리 철분과 결합하여 소변으로 배설되어 "벽돌색 오렌지" 또는 분홍색/빨간색/오렌지색으로 변하게 된다. 방사선 촬영은 철 독성의 심각성과 X선 상 위장에 있는 방사선 불투과성 철분 정제의 존재 사이의 관련성이 부족하여 더 이상 진단에 사용되지 않는다. 또한 이 방법은 섭취된 정제가 방사선 불투과성일 것을 요구하지만, 대부분의 철분 제제는 그렇지 않다.

혈중 철 농도만으로는 정확한 진단을 내릴 수 없다. 일반적으로 철 정제를 통째로 삼킨 경우에만 유효한 방법이지만, 복부 엑스레이 촬영을 통해 소화관 내 방사선 비투과성 철 정제를 검출하는 방법이 있다. 그러나 철 정제를 씹어 삼킨 경우에는 검출할 수 없는 경우도 있다. 따라서 혈중 철의 비정상적인 고농도 등 철 중독을 시사하는 소견을 보이는 환자에게서 설명되지 않는 대사성 산증이 발견될 때 철 중독을 의심한다. 섭취 후 3-4시간 시점에 혈청 철, 전해질, pH를 측정한다.

5. 치료

급성 철 중독 관리는 환자에게 호흡 지원을 제공하고 정맥 내 데페록사민을 투여하는 것을 포함한다. 위장 단계에서 심각한 증상을 보이는 환자는 혈액량 감소로 인한 저혈량 쇼크를 예방하기 위해 수액 보충을 받아야 한다. 생리 식염수는 신체의 적절한 수분량을 유지하기 위해 정맥 내로 투여된다. 데페록사민은 심각한 철 중독의 경우에 사용되는 약물이다. 이 약물은 킬레이트제이며 신체의 유리 철에 결합하여 신장을 통해 소변으로 배설되도록 한다. 데페록사민의 투여량은 독성학자와의 상담을 통해 결정해야 하지만 일반적으로 시간당 15mg/kg에서 35mg/kg으로 지속적으로 주입하며 성인의 경우 최대 일일 투여량은 6g을 초과하지 않아야 한다. 소아 환자의 경우 투여량은 시간당 15mg/kg을 초과해서는 안 된다. 권장되는 치료 기간은 증상이 해결될 때까지이며, 일반적으로 24시간이다. 치명적이지 않은 철 중독의 경우 간부전이 발생하면 간 이식이 필요할 수 있다.

철 중독 치료는 임상 증상, 혈청 철분 최고치 및 기타 실험실 결과를 기반으로 해야 한다. 일반적인 지침으로, 원소 철을 소량 섭취하고, 혈청 철분 최고치가 500mcg/dL 미만이며, 무증상이거나 경미한 위장 증상만 보이는 환자는 일반적으로 치료가 필요하지 않으며 섭취 후 6시간 동안 모니터링해야 한다. 원소 철을 고용량 섭취하고 환자가 심각한 전신 철 중독의 징후와 증상을 보이는 경우 수액 보충 및 데페록사민과 같은 보조 치료를 즉시 시작해야 한다. 철 중독에 대한 신속한 대응은 임상 결과를 현저히 개선할 수 있다.

철분 제제를 대량으로 경구 섭취한 직후에는 전장 세척을 통해 흡수되지 않은 철분을 소화관에서 강제로 배출한다. 이에 반해 위 세척의 유효성은 낮으며, 활성탄은 철분을 흡착하지 않으므로 사용되지 않는다. 중증의 경우에는 혈액 중 철분 배출을 킬레이트하여 신장에서의 배출을 촉진하기 위해 데페라시록스 정맥 내 점적 투여를 실시한다. 다만, 신장에서의 배출만을 촉진하므로, 신장 기능이 고도로 저하된 환자에게 데페라시록스를 주사하는 방법은 사용할 수 없다. 혈중 철분 농도를 낮추기 위해 혈액 투석, 혈장 교환이 시도되는 경우도 있다. 그러나 간부전을 발병한 경우의 예후는 좋지 않다. 간부전 치료로서 간 이식을 실시하는 경우가 있다.