저칼륨혈증은 입원 환자의 3.5%에서 발생하는, 비교적 흔한 전해질 불균형으로서 가장 흔한 원인은 이뇨제 사용과 위장관 손실이 있으며 그 외 드문 원인으로 신세관산증, 당뇨병케톤산증, 인슐린 과잉 투여, 원발알도스테론증 및 암포테리신B 등이 있다[1]. Penicillin 계열의 항생제에 의한 저칼륨 혈증도 보고는 되어 있지만 매우 드물어 간과하기 쉽다[2].

Nafcillin은 methicillin 감수성 Staphylococcus 감염에 선택적으로 쓰이는 항균제로 항균 범위가 좁아 사용 빈도가 높지 않아 과민반응 이외의 부작용은 잘 알려져 있지 않다. 그러나 1979년 Mohr 등이 nafcillin에 의한 저칼륨혈증을 처음 보고한 이후 몇 차례의 추가 증례들이 보고된 바 있다[3-5]. 최근 Food and Drug Administration Adverse Event Reporting System 자료를 통해 penicillin 중에서도 nafcillin이 oxacillin보다 저칼륨혈증을 빈번히 발생시킴을 알게 되었지만[6] 매우 드물어, 국외 보고들만 있을 뿐 국내의 보고는 아직까지 없었다.

이에 저자들은 외상성 뇌출혈로 입원한 59세 남자 환자에게 발생한 저칼륨혈증이 정맥 도관 관련 methicillin-sensitive Staphylococcus epidermidis (MSSE) 패혈증에 대해 하루 12 g, 2주 이상 투여된 nafcillin에 의한 것임을 확인하였고, 항생제 중단 4주 후 혈청 칼륨 농도 정상화 및 소변의 칼륨 배출량이 정상화되었기에 문헌 검색을 통한 기전 설명과 함께 경험을 나누고자 국내 최초의 증례를 보고하는 바이다.

환자: 59세 남자

과거력 및 현병력: 59세의 남자 환자는 1993년 경추 6, 7번의 수술 후 척수 손상에 따른 상지 부분마비, 하지마비 및 치골위방광창냄술 상태였다. 2019년 12월 11일 전동휠체어로 횡단보도를 건너던 중 버스에 부딪혀 휠체어에서 떨어진 후 발생한 외상성 뇌출혈 및 다발성 골절 소견으로 응급실을 통하여 입원하였다.

가족력: 특이 소견이 없었다.

신체 검사 소견: 입원 당시 혈압 158/86 mmHg, 맥박 85회/분, 호흡수 16회/분, 체온 36.3℃, 눈은 스스로 뜰 수 있으며 지시에 따라 신체를 움직일 수는 있었으나 발음은 불분명하였고 급성 병색을 띄었다. 우측 두피 출혈과 우측 외이도 출혈이 관찰되었으나 결막은 창백하지 않았으며 공막에서 황달은 관찰되지 않았다. 흉부 및 심장 청진에서 특이 소견은 없었으며 복부 촉진에서 압통이나 종괴는 만져지지 않았다. 신경학적 검사에서 우측 안면 신경 마비가 평소보다 심해졌으며 우측 청력 감소를 보였다. 상지의 운동 신경과 감각 신경은 평소와 비슷하였으나 우측 어깨 관절에서 통증을 동반한 움직임 제한을 보였다. 하지의 운동 신경, 감각 신경은 평소와 같이 완전 마비 상태였다. 치골위 방광창냄술 상태였다.

검사실 소견: 입원 당시 혈액 검사에서 백혈구 7,750/mm³, 혈색소 12.8 g/dL, 혈소판 263,000/mm³, 혈청화학 검사에서 BUN 15.0 mg/dL, creatinine 0.56 mg/dL, protein 7.0 g/dL, albumin 3.7 g/dL, cholesterol 155 mg/dL였다. 소변 검사에서 알부민(-), 잠혈(+/-), 적혈구 1-4/고배율시야였다. 전해질 검사에서 Na 135 mmol/L, K 4.2 mmol/L, Cl 101 mmol/L였다.

영상 소견: 뇌 컴퓨터단층촬영에서 좌측 전두엽, 두정엽, 측두엽의 거미막밑출혈과 좌측 전두엽의 경막밑출혈이 관찰되었다. 그 외 영상 검사에서 흉추 7번 압박 골절과 우측 쇄골 골절이 확인되었다.

임상 경과 및 치료: 입원 10일째 발열 소견을 보여 내원 시 유지 중이었던 말초삽입형 중심 정맥관을 제거하였으며 도관 말단 및 혈액 배양 검사에서 MSSE 배양이 확인되었다. 입원 13일째부터 nafcillin을 2 g씩 4시간 간격으로 정맥 투여를 시작하였다. 입원 27일째, 즉 nafcilln 투여 15일째 serum K 2.1 mmol/L로 저하되어 신장내과에 의뢰되었다. 입원 당시 칼륨 농도가 정상이었던 점, 최근 이뇨제 투여가 없었던 점, 설사 소견이 없었던 점 등을 고려하여 식이 섭취 부족이 원인일 것으로 판단하여 경구 및 정맥으로 칼륨 보충 후 경과 관찰하기로 하였으나 serum K 2.2 mmol/L로 신장내과에 다시 의뢰되었다. 이에 원인 감별을 위해 검사를 진행하였으며 경구 및 정맥칼륨 보충량을 증량하였다. 추가적인 혈액 검사에서 TSH 0.98 uIU/mL (정상 범위 0.4-4.0 uIU/mL), Free T4 1.94 ng/dL (정상 범위 0.78-1.94 ng/dL), cortisol 10.9 ug/dL (정상 범위 2.5-25 ug/dL), ACTH 28.16 pg/mL (정상 범위 AM 10-60 pg/mL, PM 6-30 pg/mL), renin 0.31 ng/mL/h (정상 범위 0.32-1.84 ng/mL/h), aldosterone 13.1 pg/mL (정상 범위 53.8-387.6 pg/mL), osmolarity 281 mOsm/kg을 보였다. 이뇨제 투여를 하지 않았음에도 하루 소변량은 3 L를 초과하였으며 소변 검사에서 osmolarity 342 mOsm/kg, K 35.9 mmol/L로 transtubular potassium gradient (TTKG)는 12.8로 계산되어 소변으로 칼륨이 소실되고 있음을 확인하였다(Fig. 1). 이뇨제가 투여된 바 없고 알도스테론 증가도 없으며 정맥혈 totalCO₂ 23 mmol/L로서 산염기 상태도 정상으로 신세관산증도 배제할 수 있었다. 이에 칼륨이 신장으로 소실되는 원인을 문헌을 검색한 바 nafcillin과의 연관성을 확인할 수 있었다. Nafcillin은 감염내과의 의견으로 이미 3주 투여되어 중단하였고 전신 증상 호전과 혈액 검사의 호전으로 퇴원하였다. 퇴원 후 한 달 경과하여 외래에서 시행한 serum K 4.3 mmol/L였고 TTKG 8.4로 정상이었다. 당시 시행한 renin 0.23 ng/mL/h (정상 범위 0.32-1.84 ng/mL/h) 및 aldosterone 100.54 pg/mL (정상 범위 53.8-387.6 pg/mL)로서 혈청 칼륨 농도 정상화로 인해 알도스테론 농도도 정상화된 것으로 보았다.

본 증례는 고용량의 nafcillin이 장기 투여됨으로써 발생한 저칼륨혈증으로 매우 드문 합병증에 속하며, 칼륨 보충 및 원인 항생제의 중단으로 소변의 칼륨 배출량이 정상화되면서 회복된, 국내 최초 보고라는 데에 의의가 있다고 하겠다.

Nafcillin에 의한 저칼륨혈증은 1979년 Mohr 등[3]이 처음 보고하였는데, nafcillin이 먼쪽요세관에서 비흡수성 음이온으로 작용함으로써 요세관 내의 음전하 증가되어 칼륨의 배설이 증가하는 것으로 설명하였다. Casado 등[5]은 항생제 투여로 인해 다량의 나트륨이 먼쪽요세관에 유입되면 Epithelial Na epithelial Na channel을 통한 나트륨의 재흡수가 촉진되어, 요세관 내에는 비흡수성 음이온이 상대적으로 많게 되는데, 이때 발생하는 음전위차로 칼륨 배설을 설명하였다. 본 증례의 경우 혈청 칼륨 농도가 2.2 mEq/L임에도 TTKG는 12.8로 칼륨의 소변 배설량이 증가된 것을 관찰할 수 있었다. 당시 이뇨제는 사용하지 않았으며, 만니톨 투여를 종료한지 20일 후였으므로 저칼륨혈증 발생과는 무관하다고 하겠다. 알도스테론 농도는 오히려 낮아 저칼륨혈증에 의한 이차적 소견으로 보인다. 당시에 발생하였던 하루 3 L 이상의 다뇨증도 저칼륨혈증에 의해 항이뇨호르몬에 대한 집합뇨세관의 반응이 감소하는, 소위 신장기원요붕증이 발생되어 이에 의한 것으로 보인다[7]. 증례의 환자에서도 칼륨 농도와 소변량이 반비례하며 칼륨 보충으로 저칼륨혈증의 호전과 함께 소변량도 감소하는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 1). 저칼륨혈증을 보이던 당시 비록 동맥혈가스 분석은 시행하지 않았으나 정맥혈 totalCO₂ 23 mmol/L로서 신세관산증은 배제할 수 있다고 본다. Nafcillin 중단 4주 후, 혈청 K 4.3 mmol/L, TTKG 8.4로 칼륨의 소변 배설량이 정상화되면서 저칼륨혈증이 호전되었음을 고려할 때, nafcillin에 의한 저칼륨혈증이라 하겠다.

Nafcillin 투여로 인한 저칼륨혈증의 발생 위험 인자로는 입원 당시 기저 혈중 칼륨 농도가 가장 중요하며 기저 혈중 칼륨 농도가 높을수록 심각한 저칼륨혈증의 위험성은 낮지만[6], 투여 기간이 2주 이상으로 길거나 고용량(200 mg/kg/day)을 투여하는 경우 많이 발생한다고 알려져 있다[8]. 증례의 환자의 체중은 70 kg으로, 하루 12 g의 nafcillin, 즉, 약 171 mg/kg/day 투여되어 비교적 고용량이 투여되었다고 할 수 있겠다. Methicillin-sensitive Staphylococcus aureus (MSSA)의 치료에 있어 항균제 내성을 줄이려는 노력의 일환으로 nafcillin이 추천되지만, 국내에서 분리 배양된 황색포도알균 중 60% 이상이 methicillin-resistant Staphylococcal aureus (MRSA)인 관계로 실제 임상에서는 vancomycin을 1차 약제로 투여하는 경우가 훨씬 많다[9]. 심지어 MSSA에 의한 뇌수막염인 경우, blood-brain barrier 투과율이 높은 nafcillin이 1차 선택 약제임에도 불구하고 MRSA에 대한 우려로 vancomycin의 사용이 선호된다는 보고도 있다[10]. 이런 까닭으로 인해 nafcillin에 의한 저칼륨혈증의 국내 보고가 없었던 것으로 사료되며, 한편으로는 저칼륨 혈증을 일으키는 원인이 다양함으로 인해 nafcillin에 의한 고려가 간과되었을 것으로 생각된다. 본 증례는 MSSE에 의한 패혈증 치료로 1차 선택 약제인 nafcillin을 사용하다 발생한 저칼륨혈증으로, 입원 당시 혈청 K 4.2 mmol/L로 저칼륨혈증을 일으킬 다른 기저 질환은 없다고 추정할 수 있으며, nafcillin 투여 시작 당시 혈청 K 3.4 mmol/L임과 nafcillin이 2주 이상, 12 g/day의 고용량으로 투여되었음을 고려할 때 앞에서 언급된 위험인자들이 작용하였다고 할 것이다.

Nafcillin 투여로 인한 저칼륨혈증의 치료로는 원인 항생제의 투여 용량을 감량하거나 적절한 칼륨 보충이 도움이 될 수 있지만, 고용량의 항생제 유지가 필요하다면 spironolactone이나 eplerenone 등을 같이 투여할 수 있겠다[8]. 본 증례는 칼륨의 경구 보충에도 심한 저칼륨혈증이 지속되어 정맥으로 칼륨을 투여하였고, 호전된 환자의 상태를 토대로 nafcillin이 충분히 투여되었다고 판단하여 중단하였다. 중단 4주 후 환자는 저칼륨혈증의 위험으로부터 벗어났음을 감소한 TTKG로 확인하였다.

저자들은 MSSA에 대한 1차 선택 약제가 교과서적으로 이루어질수록 nafcillin에 의한 저칼륨혈증이, 해외 사례처럼 흔해질 것으로 예상하여 경험을 나누고자 문헌고찰과 함께 본 증례를 국내 처음으로 보고하는 바이다.