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혈당

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목차

1. 개요

혈당은 혈액 내 포도당의 농도를 의미하며, mg/dL(데시리터당 밀리그램) 또는 mmol/L(리터당 밀리몰) 단위를 사용한다. 인체는 인슐린과 글루카곤 등의 호르몬을 통해 혈당 수치를 조절하며, 정상 혈당 범위는 공복 시 70–100 mg/dL, 식후 140 mg/dL 미만이다. 혈당 수치가 정상 범위를 벗어나면 고혈당증 또는 저혈당증이 발생할 수 있으며, 당뇨병이 주요 원인으로 작용한다.

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혈당
일반 정보
용어혈당
다른 이름혈중 포도당 농도
혈액 포도당 수치
정의혈액 내 포도당의 농도
측정 위치주로 혈액
조절 기전인슐린, 글루카곤 등 호르몬
관련 질병당뇨병, 저혈당증
정상 범위
공복 혈당70-99 mg/dL (3.9-5.5 mmol/L)
식후 2시간 혈당140 mg/dL (7.8 mmol/L) 미만
고혈당 기준
공복 혈당126 mg/dL (7.0 mmol/L) 이상
식후 2시간 혈당200 mg/dL (11.1 mmol/L) 이상
저혈당 기준
일반적인 기준70 mg/dL (3.9 mmol/L) 미만
측정 단위
단위mg/dL (밀리그램/데시리터)
mmol/L (밀리몰/리터)

2. 단위

혈당 수치를 나타내는 단위로는 mg/dL(데시리터당 밀리그램)와 mmol/L(리터당 밀리몰) 두 가지가 주로 사용된다.[4] 대부분의 국가에서는 mg/dL 단위를 사용한다. 영국 및 영연방 국가(호주, 캐나다, 인도 등)와 구소련 국가에서는 몰 농도를 사용하며, 단위는 mmol/L(리터당 밀리몰, 또는 밀리몰, mM으로 약칭)이다.[4]

mmol/L에서 mg/dL로의 단위 변환 공식은 다음과 같다.[5]

mg/dL = mmol/L × 18

포도당(C6H12O6)의 분자량이 180.156 g/mol이므로, 두 단위 간의 변환 계수는 약 18이며, 따라서 1 mmol/L의 포도당은 18 mg/dL과 같다.

3. 혈당 조절

신체의 항상성 기전은 혈당 수치를 좁은 범위 내로 유지한다. 이는 여러 상호작용하는 시스템으로 구성되며, 그중 호르몬 조절이 가장 중요하다.[21]

혈당 수치에 영향을 미치는 두 가지 상반된 대사 호르몬 유형이 있다.



이러한 호르몬은 네 가지 유형의 췌장 섬 (내분비 조직 묶음)에서 분비된다. 글루카곤은 알파(A) 세포에서, 인슐린은 베타(B) 세포에서 분비된다. 이들은 함께 음성 피드백을 통해 혈당 수치를 조절하는데, 이는 한 반응의 최종 산물이 다른 반응의 시작을 자극하는 과정이다. 혈당 수치가 높으면 인슐린이 분비되어 혈액 내 포도당 농도를 낮춘다. 반대로 혈당 수치가 낮으면 글루카곤 분비가 유발된다.[23]

인슐린, 글루카곤, 에피네프린, 코르티솔은 모두 혈당을 안정적으로 유지하기 위해 수정된다. 각 호르몬은 혈당 조절에 서로 다른 역할을 한다. 혈당이 너무 높으면 인슐린은 근육에 과도한 포도당을 글리코겐 형태로 저장하도록 지시한다. 글루카곤은 혈당 수치가 너무 낮을 때 반응하여, 조직에 글리코겐 저장고에서 일부 포도당을 방출하도록 알린다. 에피네프린은 "투쟁-도피" 반응 시 근육과 호흡계를 활동에 대비시킨다. 코르티솔은 심한 스트레스 시기에 신체에 연료를 공급한다.[24]

4. 정상 혈당 범위

대한당뇨병학회는 한국인의 혈당 자료를 과학적으로 신뢰할 수 있는 수준으로 제시한다.[56]

혈당 (mg/dL)정상 범위고위험군당뇨병 진단 가능 범위
공복 시 (최소 8시간 이상 섭취물 없음)100 미만100~125126 이상
식후 2시간 (75g 경구포도당부하 시)140 미만140~199200 이상



비당뇨병 환자의 정상적인 공복 혈당 수치는 3.9–5.5 mmol/L (70–100 mg/dL)이다.[6][7][8]

4. 1. 사람

비당뇨병 환자의 정상적인 공복 혈당 수치는 3.9mmol/L~5.5mmol/L (70mg/dL~100mg/dL)이다.[6][7][8] 미국 당뇨병 협회에 따르면, 당뇨병 환자의 공복 혈당 목표 범위는 3.9mmol/L~7.2mmol/L (70mg/dL~130mg/dL)이며, 식후 2시간 후에는 10mmol/L (180mg/dL) 미만이어야 한다(혈당 측정기로 측정).[6][7][9]

정상 값 범위는 실험실에 따라 약간씩 다를 수 있다. 정상적으로 작동할 때 포도당 항상성은 혈당 수치를 약 4.4mmol/L~6.1mmol/L (79mg/dL~110mg/dL)의 좁은 범위로 회복시킨다(공복 혈당 검사로 측정).[10]

인간의 전 세계 평균 공복 혈장 혈당 수치는 약 5.5mmol/L (100mg/dL)이며,[11][12] 그러나 이 수치는 하루 종일 변동한다. 당뇨병이 없고 공복 상태가 아닌 사람의 혈당 수치는 6.9mmol/L (125mg/dL) 미만이어야 한다.[13]

식사 간의 간격이 매우 다양하거나 가끔 상당한 탄수화물 부하를 가진 식사를 섭취하더라도, 인간의 혈당 수치는 정상 범위 내에서 유지되는 경향이 있다. 그러나 식사 직후, 당뇨병이 없는 사람의 혈당 수치는 일시적으로 7.8mmol/L (140mg/dL)까지 또는 약간 더 상승할 수 있다.

혈액 및 체액 내 포도당의 실제 양은 매우 적다. 혈액량이 5L인 75kg의 건강한 성인 남성의 경우, 혈당 수치가 5.5mmol/L (100mg/dL)이면 5g이 되며, 이는 설탕 한 티스푼 정도에 해당한다.[14] 이 양이 매우 적은 이유 중 하나는 세포 내로 포도당의 유입을 유지하기 위해, 효소가 포도당에 인산염 또는 기타 그룹을 첨가하여 포도당을 변형시키기 때문이다.

4. 2. 기타 동물

일반적으로, 일반적인 가축인 반추동물의 혈당 범위는 많은 단위위 동물 포유류보다 낮다.[15] 그러나 이러한 일반화는 야생 반추동물이나 낙타과 동물에게는 적용되지 않는다. 혈청 포도당의 mg/dL 기준 범위는 소의 경우 42~75, 양의 경우 44~81, 염소의 경우 48~76이지만, 고양이의 경우 61~124, 개의 경우 62~108, 말의 경우 62~114, 돼지의 경우 66~116, 토끼의 경우 75~155, 라마의 경우 90~140으로 보고되었다.[16] 포획된 산양(''Oremanos americanus'')의 혈청 포도당에 대한 90% 기준 간격은 26~181mg/dL로 보고되었으며, 측정된 수치에 대한 추적 및 포획의 영향은 나타나지 않았다.[17] 흰돌고래의 경우, 혈청 포도당에 대한 25~75% 범위는 94~115mg/dL로 추정되었다.[18] 흰 코뿔소의 경우, 한 연구에서 95% 범위가 28~140mg/dL임을 나타냈다.[19] 물범의 경우, 혈청 포도당 범위는 4.9L~12.1L로 보고되었고, 검은바다표범의 경우 7.5L~15.7L로 보고되었다.[20]

닭의 혈당 수치는 210-240mg/dL이며, 조류는 포유류에 비해 2~3배 높은 혈당 수치를 보인다.[52]

곤충의 혈당으로서의 트레할로스 농도는 400-3,000 mg/dL (10-80 mM) 범위에 있다.[53] 이 값은 사람의 포도당으로서의 일반적인 혈당 수치 100-200mg/dL에 비해 훨씬 높다. 이러한 이유 중 하나는 트레할로스가 단백질에 대해 당화 반응을 일으키지 않고 포도당에 비해 생체에 유해성을 가져오지 않기 때문이다.[54][55]

5. 혈당 측정

혈당 수치를 측정하는 방법에는 크게 두 가지가 있다. 과거에는 혈액 샘플을 채취하여 혈당을 측정했지만, 2015년부터는 연속 혈당 측정기를 사용하여 피부 아래에 삽입된 전극을 통해 지속적으로 혈당을 측정할 수 있게 되었다. 2023년 기준으로 두 방법 모두 필요한 소모품 비용이 연간 수백 달러 또는 유로에 달한다.

혈당은 몰 농도(mmol/L) 또는 질량 농도(mg/dL) 단위로 측정된다. 영국 및 영연방 국가(호주, 캐나다, 인도 등)와 구소련 국가에서는 mmol/L를, 미국, 독일, 일본 및 다른 많은 국가에서는 mg/dL 단위를 사용한다.[4] 포도당의 분자량은 180.156 g/mol이므로, 두 단위 간의 변환 계수는 약 18이며, 1 mmol/L의 포도당은 18 mg/dL과 같다.[5]

혈당 측정 방법에는 크게 화학적 방법과 효소적 방법이 있다. 화학적 방법은 포도당의 환원성을 이용하여 색 변화를 측정하지만, 다른 환원성 물질에 의해 영향을 받을 수 있다.[36] 반면 효소적 방법은 포도당에 특이적인 효소(포도당 산화효소, 헥소키나제 등)를 사용하므로 오류가 적다.[36] 최근에는 당화혈색소(HbA1c) 수치를 측정하여 약 120일 동안의 평균 혈당 농도를 파악하는 방법도 사용된다.[36]

혈당 측정 방법
방법원리특징
화학적 방법포도당의 환원성 이용색상 변화 측정, 다른 환원성 물질에 영향받음
효소적 방법포도당 특이적 효소(포도당 산화효소, 헥소키나제 등) 사용[36]화학적 방법보다 오류 적음
당화혈색소 측정당화혈색소 수치 측정약 120일간의 평균 혈당 농도 반영[36]


5. 1. 검체 출처

공복 상태의 개인에 대한 혈당 검사는 동맥혈, 정맥혈, 모세혈관 혈액에서 비슷한 수준의 포도당을 보여준다. 그러나 식사 후에는 모세혈관 및 동맥 혈액의 포도당 수치가 정맥 수치보다 상당히 높을 수 있다. 이러한 차이는 매우 다양하지만, 한 연구에 따르면 50g의 포도당을 섭취한 후 "평균 모세혈관 혈당 농도가 평균 정맥 혈당 농도보다 35% 더 높다"고 한다.[33][34]

5. 2. 검체 유형

과거에는 혈당 수치를 전혈을 기준으로 제공했지만, 현재 대부분의 실험실에서는 혈장 또는 혈청의 포도당 수치를 측정하고 보고한다. 적혈구는 혈청보다 단백질(예: 헤모글로빈)의 농도가 높기 때문에, 혈청은 수분 함량이 더 높고 결과적으로 전혈보다 더 많은 용해된 포도당을 함유하고 있다. 전혈 포도당 수치에서 혈청/혈장 수치로 변환하려면 1.14를 곱하는 것이 일반적이다.[35]

정맥 주사액으로 검체가 오염되는 것을 방지하기 위해, 정맥 주사 라인이 삽입된 팔과 반대쪽 팔에서 혈액 샘플을 채취하는 데 각별한 주의를 기울여야 한다. 또는, 정맥 주사를 5분 이상 중단하고 팔을 들어 올려 주입된 수액이 정맥에서 빠져나가게 한 후, 동일한 팔에서 혈액을 채취할 수 있다. 주의를 기울이지 않으면 큰 오차가 발생할 수 있는데, 5% 포도당 용액(D5W)으로 10%만 오염되어도 검체의 포도당 수치가 500mg/dL 이상 증가하기 때문이다. 혈액 내 포도당의 실제 농도는 고혈당 상태에서도 매우 낮다.

5. 3. 측정 방법

혈당 측정 방법에는 크게 두 가지가 있다. 첫째는 포도당의 환원성을 이용하는 화학적 방법이고, 둘째는 포도당에 특이적으로 작용하는 효소를 이용하는 방법이다.[36]

화학적 방법은 포도당이 환원될 때 색이 변하는 지시 물질을 이용한다. 그러나 이 방법은 요소와 같이 환원성을 가진 다른 혈액 화합물에 의해서도 영향을 받을 수 있어, 특정 상황에서는 오류를 일으킬 수 있다(5~15mg/dL 정도의 오차).[36]

반면 효소적 방법은 포도당에 특이적인 효소를 사용하기 때문에 이러한 오류가 적다. 가장 흔히 사용되는 효소는 포도당 산화효소와 헥소키나제이다.[36]

최근에는 당화혈색소(HbA1c) 수치를 측정하여 약 120일 동안의 평균 혈당 농도를 파악하는 방법도 사용된다.[36]

어떤 방법을 사용하든, 일반적으로 혈액 샘플을 검사 스트립에 묻혀 미터기에 넣고 측정한다. 검사 스트립의 종류와 화학적 조성은 미터기마다 다르므로 서로 바꿔 사용할 수 없다. 과거에는 검사 스트립을 색상 차트와 비교하여 육안으로 판독하기도 했지만, 오류율이 높아 현재는 혈당 측정에 사용되지 않는다.[37]

보다 정확한 혈당 측정은 헥소키나제, 포도당 산화효소, 포도당 탈수소효소 등을 사용하는 의학 실험실에서 이루어진다.

소변 포도당 검사는 신장 역치를 넘는 심각한 고혈당 상태에서만 포도당이 검출되므로, 현재 진행 중인 상태를 파악하는 데는 한계가 있다. 따라서 혈당 모니터링이 더 유용하다.[38]

최근에는 '호기 응축액'을 이용한 비침습적 혈당 측정 방법도 연구되고 있지만, 고도로 민감한 바이오센서가 필요하다.[40]

혈당 측정 방법
방법원리특징
화학적 방법포도당의 환원성 이용색상 변화 측정, 다른 환원성 물질에 영향받음
효소적 방법포도당 특이적 효소(포도당 산화효소, 헥소키나제 등) 사용[36]화학적 방법보다 오류 적음
당화혈색소 측정당화혈색소 수치 측정약 120일간의 평균 혈당 농도 반영[36]


6. 혈당 이상

8시간 금식 후 측정하는 공복 혈당 수치는 전반적인 포도당 항상성을 나타내는 지표로, 음식 섭취와 같은 변수를 피할 수 있어 널리 사용된다. 혈당 수치에 영향을 미치는 요인은 아래 표와 같다. 검사 결과 이상은 포도당 조절 메커니즘에 문제가 있음을 의미한다.

탄수화물 섭취에 대한 반응은 식후 2시간 혈당 수치로 평가하며, 당뇨병 진단에는 포도당 부하 검사가 활용된다.

혈당 측정 시스템의 오류율은 실험실 및 방법에 따라 다르다. 색도법 기술은 시험지 색 변화나 광원 간섭에 영향을 받을 수 있다. 가정용 혈액 검사 미터는 미국 식품의약국(FDA) 승인을 받아야 한다.

음식 섭취 외에도 감염, 스트레스, 운동 등이 혈당 수치에 영향을 미친다. 건강한 사람은 혈당을 거의 일정하게 유지한다.

'''비정상적인 혈당 수치의 원인'''
지속적인 고혈당증일시적인 고혈당증지속적인 저혈당증일시적인 저혈당증
참고 범위, 공복 혈당(FBG): 70–110 mg/dL
당뇨병갈색세포종인슐린종급성 알코올 중독 또는 섭취
부신피질 과다 활동 쿠싱 증후군심각한 간 질환부신피질 기능 부전 애디슨병약물: 살리실산염, 항결핵제
갑상선 기능 항진증급성 스트레스 반응뇌하수체 기능 저하증심각한 간 질환
말단 비대증쇼크갈락토스 혈증여러 글리코겐 저장 질환
비만경련종양에서 이소성 호르몬 생성유전성 과당 불내증



동물은 혈당 상승에 대한 방어 기전이 거의 없다. 건강한 사람은 탄수화물 1g당 1mg/dL, 제2형 당뇨병 환자는 3mg/dL 정도 혈당이 상승한다.[42] 당분이 많은 음료를 대량 섭취하면 당뇨병성 케토산증 (페트병 증후군)[43]으로 이어져 제2형 당뇨병을 유발할 수 있다.

혈당 조절 호르몬은 인슐린뿐이며, 이 기전이 망가지면 당뇨병이 발생한다. 파탄 방식은 인슐린 분비 저하와 인슐린 저항성 두 가지가 있다.

6. 1. 고혈당증

혈당 수치가 너무 높게 유지되면 신체는 단기적으로 식욕을 억제한다. 장기간의 고혈당증은 심장 질환, 암, 눈, 신장, 신경 손상을 포함한 많은 건강 문제를 일으킨다.[26]

혈당 수치가 16.7 mmol/L(300 mg/dL) 이상이면 치명적인 반응을 일으킬 수 있다. 케토산증을 유발하는 케톤 수치가 매우 높아질 수 있다. 미국 당뇨병 협회(ADA)는 혈당이 13.3 mmol/L(240 mg/dL)에 도달하면 의사를 만날 것을 권장하며,[27] 케톤이 존재할 경우 혈당이 15 mmol/L(270 mg/dL)일 때 응급 치료를 받을 것을 권장한다.[28]

고혈당증의 가장 흔한 원인은 당뇨병이다. 당뇨병이 원인일 경우, 의사는 일반적으로 당뇨병 치료제를 처방한다. 메트포르민과 같이 오래되고 잘 알려진 당뇨병 약물로 치료하는 것이 가장 안전하고 효과적이며, 비용이 적게 들고, 상태를 관리하는 데 가장 편안한 방법이다. 치료법은 당뇨병의 여러 형태에 따라 다르며, 치료에 대한 반응에 따라 개인마다 다를 수 있다.[29] 식단 변화와 운동 실천도 당뇨병 치료 계획의 일부가 될 수 있다.[30] 코르티손, 하이드로코르티손, 프레드니솔론, 프레드니손, 덱사메타손을 포함한 스테로이드 약물은 당뇨병 환자의 혈당을 상승시킬 수 있다.[31]

지속적인 고혈당증의 주요 원인은 다음과 같다.

지속적인 고혈당증
당뇨병
부신피질 과다 활동 쿠싱 증후군
갑상선 기능 항진증
말단 비대증
비만



동물은 혈당 상승에 대한 방어 기전을 거의 갖추고 있지 않다. 예를 들어, 건강한 사람은 탄수화물 1g당 1mg/dL의 혈당치 상승이 생기며,[42] 제2형 당뇨병 환자는 탄수화물 1g당 3mg/dL 상승한다.[42] 당분이 듬뿍 든 청량 음료를 매일 대량으로 마시거나 아이스크림을 대량 섭취하면 쉽게 당뇨병성 케토산증과 같은 중대한 질환을 일으킬 수 있으며, 이는 '''페트병 증후군'''[43]이라고 불리며, 진행되면 제2형 당뇨병을 발병한다.

혈당 조절 호르몬은 인슐린뿐이다. 이 조절 메커니즘이 파탄나면 당뇨병을 앓게 된다. 파탄의 유형은 크게 2가지가 있다.


  • 인슐린의 분비가 저하된 경우
  • 인슐린은 분비되지만, 혈당 강하 작용이 잘 안 되는 경우(인슐린 저항성이 나타나는 경우)


혈당 수치가 약 180mg/dL을 넘으면 신장의 세뇨관에서 포도당 재흡수가 원활하지 않아 소변으로 배출되기 시작한다. 즉, 요당은 당뇨병의 원인이 아니라 결과이다.

6. 2. 저혈당증

저혈당증은 혈당 수치가 정상 범위보다 낮은 상태(70mg/dL 미만)를 의미한다.[32] 주된 원인은 과도한 인슐린 투여, 불충분한 탄수화물 섭취, 음주, 당뇨병 치료제 복용 등이다.[32]

저혈당증의 증상으로는 무기력증, 정신 기능 저하, 과민성, 떨림, 경련, 팔다리 근육 약화, 창백한 안색, 발한, 의식 불명 등이 있다. 심각한 저혈당증(2.2mmol/L 또는 40mg/dL 미만)은 뇌 손상 및 사망에 이를 수 있으므로 즉각적인 치료가 필요하다.

인체는 저혈당에 대해 여러 단계의 회피 시스템을 갖추고 있다.[44]

# 혈당이 약 80mg/dL 아래로 내려가면 인슐린 분비가 감소한다.

# 약 65-70mg/dL로 저하되면 글루카곤과 아드레날린이 분비된다.

# 약 60-65mg/dL로 저하되면 성장 호르몬이 분비된다.

# 60mg/dL 이하가 되면 코르티솔 분비가 증가한다.

이러한 회피 시스템은 뇌가 저혈당 상태를 감지하고 혈당을 올리는 호르몬을 동원하도록 명령함으로써 시작된다. 그러나 당뇨병 치료 중이거나 인슐린종 등의 질환으로 저혈당증이 빈번하게 발생하면, 뇌가 저혈당에 둔감해져 회피 시스템이 제대로 작동하지 않을 수 있다.

혈당이 50mg/dL 아래로 내려가면 대뇌의 에너지 대사가 유지되지 않아 정신 증상이 나타나고, 심하면 의식 상실 및 사망에 이를 수 있다. 그러나 일반적인 경우에는 회피 시스템 덕분에 의식 이상까지는 이르지 않는다. 다만, 아드레날린 분비로 인해 식은땀, 두근거림, 떨림, 헛소리 등 교감신경 자극 증상(저혈당 발작)이 나타날 수 있다.

저혈당증의 치료는 당분 보충이다. 경구 섭취가 가능하면 포도당 10g이나 당분을 포함한 음료를 섭취한다. 의식 장애가 있거나 경구 섭취가 불가능한 경우에는 정맥 주사로 포도당을 투여한다.[44]

저혈당증은 공복 저혈당과 식후 저혈당으로 분류할 수 있으며, 이는 진단에 유용하다.

개는 인슐린종, 자일리톨 섭취 등으로 인해 저혈당증이 발생할 수 있으며, 신경 증상, 쇠약, 실명 등을 유발한다.[51] 돼지는 출생 직후 당 신생계 효소가 불완전하여 저혈당에 취약하며, 신경 증상을 보인다.

참조

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[4] 웹사이트 Blood Glucose Monitor and Blood Glucose Meter - Blood Glucose Measurement Units FAQ http://www.abbottdia[...] 2011-07-06
[5] 간행물 CHAPTER 77 - Disorders of magnesium metabolism https://www.scienced[...] Elsevier 2019-01-01
[6] 웹사이트 Living with diabetes blog http://www.mayoclini[...] 2011-07-26
[7] 웹사이트 What Does 'Post-Meal (Or Post-Prandial) Blood Sugar' Mean And What Does It Tell You? https://abcnews.go.c[...] 2008-08-14
[8] 웹사이트 Indicator Metadata Registry Details https://www.who.int/[...] 2024-03-15
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