혈색소 (hemoglobin, Hb, 헤모글로빈, 빈혈) 정상 수치, 측정 방법과 원리 (메트헤모글로빈, 황화혈색소, 일산화탄소혈색소)

이 글은 빈혈 수치로 잘 알려져 있는 혈색소 (hemoglobin, Hb, 헤모글로빈)의 기능과 측정 방법, 이상혈색소의 종류에 대한 글입니다.

빈혈 진단에 필수적인 혈색소 수치의 증가/감소 기준, 빈혈 기준 등에 대한 내용이 주제는 아니지만 간단히 소개합니다.

* 혈색소 (hemoglobin, Hb, 헤모글로빈) 정상 수치 (참고범위)

성인 남성: 13.5~17.5 g/dL

성인 여성: 12.0~15.5 g/dL

참고로 Hb의 국제 단위 (SI unit)은 g/L입니다.

실제 의료 현장에서는 g/dL 단위를 많이 사용합니다.

흔히 말하기를 혈색소 (hemoglobin, 헤모글로빈) 수치는 15 전후가 정상인데, 이것의 단위는 g/dL입니다.

위 수치보다 조금 낮다고 해서 바로 빈혈이라고 진단할 수 있는 것은 아니고, 여러 상황을 고려해야 합니다.

빈혈 수치 (혈색소 = hemoglobin = 헤모글로빈)가 낮아도 만성적으로 서서히 감소한 경우에는 빈혈 증상이 없을 수도 있습니다.

참고로 여러 종류의 빈혈에 대한 글은 이미 많이 발행되어 있습니다. 이 글 하단에 링크를 첨부합니다.

이 글은 건강 상식에 대한 글이라기보다는, 혈색소 관련 지식이 필요한 사람에게 도움이 될 만한 글입니다.

혈색소 (hemoglobin, Hb, 헤모글로빈) 구조, 기능, 역할

혈색소는 적혈구의 주요 성분으로, 산소와 이산화탄소를 운반하는 역할을 합니다.

혈색소가 산소로 최대한 포화된다면, 혈색소 1 g은 산소 1.34 mL와 결합할 수 있습니다.

성인의 적혈구는 600 g의 혈색소를 포함하고 있어서 최대 800 mL의 산소와 결합할 수 있습니다.

혈색소는 2쌍의 폴리펩티드 사슬 (polypeptide chain)인 글로빈 (globin)과 4개의 헴 (heme) 그룹으로 구성되어 있습니다.

각 헴은 1개의 제일철 (ferrous, Fe²⁺) 이온과 결합되어 있습니다.

헴은 1개 분자의 산소 또는 이산화탄소와 가역적으로 결합합니다.

환원혈색소 (reduced Hb)는 산소가 해리된 철을 가지고 있는 혈색소입니다.

산소 분자 1개와 결합되어 있는 헴은 산화혈색소 (oxyhemoglobin, HbO₂)라고 합니다.

산화되거나 환원된 혈색소의 헴에 있는 철은 제일철 (第一鐵, ferrous) 상태, 즉 Fe²⁺ 상태로 존재합니다.

철이 제이철 (ferric, Fe³⁺) 상태로 산화되면 메트헤모글로빈 (methemoglobin = hemoglobin, Hi)이 되는데, 이렇게 되면 산소와 이산화탄소 운반 기능을 상실하게 됩니다.

  

혈색소 측정 방법, 원리

* 시안메트헤모글로빈 방법 (cyanmethemoglobin, hemoglobincyanide, HiCN)

혈색소 농도 측정 방법 중 시안메트헤모글로빈 방법이 간편하고 정확하여 널리 사용되고 있습니다.

Hb, HbO₂, Hi, HbCO 등 다양한 종류의 혈색소가 미량으로 존재하여도 측정할 수 있습니다.

단, 황화혈색소 (sulfhemoglobin, SHb)는 측정할 수 없습니다.

혈액으로 potassium ferricyanide와 potassium cyanide 용액에 희석하면 다음과 같은 반응의 최종 산물로 HiCN이 생성됩니다.

Hb + K₃Fe(CN)₆ -> Hi

Hi + KCN -> HiCN

분광광도계 540 nm에서 흡광도를 측정하고 표준 HiCN 용액의 흡광도와 비교하여 농도를 g/L 단위로 환산합니다.

(참고로 Hemoglobin (Hb)의 국제 단위 (SI unit)은 g/L이지만, 임상적으로 g/dL 단위를 많이 사용합니다.)

좋은 방법이지만, 혈색소 측정 결과에 오류를 일으킬 수 있는 요인이 있습니다.

비정상적인 혈장 단백질이 존재하는 경우, 고지혈증이 있는 경우, 백혈구 수가 30×10⁹/L 이상으로 과도하게 증가한 경우에는 흡광도가 증가하여 혈색소 수치가 실제보다 높게 측정될 수 있습니다.

정맥채혈 과정이 제대로 이루어지지 않은 경우 혈액이 농축되어 혈색소 및 세포수가 실제보다 높게 측정될 수 있습니다.

이상혈색소

일반적인 형태의 혈색소 (hemoglobin, Hb, 헤모글로빈)가 아닌 비정상적인 형태의 혈색소로는 메트헤모글로빈, 황화혈색소, 일산화탄소혈색소 등이 있습니다.

1) 메트헤모글로빈 (methemoglobin, Hi)

메트헤모글로빈은 철이 제일철 (Fe²⁺)에서 제이철 (Fe³⁺) 형태로 산화되어 산소 결합을 할 수 없는 형태의 혈색소입니다.

정상인에서도 전체 혈색소의 1.5% 정도는 메트헤모글로빈 상태로 존재합니다.

소량의 메트헤모글로빈은 항상 형성될 수 있지만, 적혈구 내 NADH-의존 메트헤모글로빈 환원제체계 (NADH-dependent methemoglobin reductase system)의 효소 NADH-cytochrome-b₅ reductase에 의해 환원되므로 문제가 발생하지 않습니다.

메트헤모글로빈 농도가 증가하면 청색증 (cyanosis)을 유발할 수 있습니다.

혈색소의 10% 정도인 1.5 g/dL 이상 메트헤모글로빈이 존재하는 경우에 청색증이 생길 수 있습니다.

메트헤모글로빈 생성이 증가되거나 NADH-cytochrome-b₅ reductase 활성도가 감소하면 메트헤모글로빈혈증 (methemoglobinemia)이 생길 수 있습니다.

메트헤모글로빈혈증은 선천성도 있고 후천적으로 생길 수도 있습니다.

메트헤모글로빈 생성을 증가시킬 수 있는 약물이나 화학물질에 노출되어 이차적으로 발생하는 경우가 많습니다.

이러한 약물 또는 물질로는 nitrites, nitrates, chlorates, quinines, acetanilide, phenacetin, sulfonamides, aniline dyes 등이 있습니다.

한글로는 순서대로 아질산염, 질산염, 염소산염, 퀴닌, 아세트아닐리드, 페나세틴, 술폰마이드 (설폰아마이드), 아닐리드 염료입니다.

  

2) 황화혈색소 (sulfhemoglobin, SHb)

황화혈색소는 산화성 용혈 과정에서 생성되는 부분적으로 변성된 혈색소입니다.

혈색소가 산화되는 과정에서 sulfur가 헴에 결합하여 녹색의 hemochrome을 형성합니다.

산화과정이 더 진행되면 변성되어 Heinz body (하인즈 소체) 형태로 혈색소 침전이 일어납니다.

황화혈색소는 산소를 운반할 수 없고 일산화탄소 (CO)와 결합하여 일산화탄소혈색소를 형성합니다.

황화혈색소는 정상인에서도 1% 이하로는 존재합니다.

Sulfonamide (술폰아미드, 설폰아마이드) 약물 치료를 받은 경우, 심한 변비, Clostridium perfringens (클로스트리듐 페르프린젠스) 균혈증이 있는 경우 등에서 황화혈색소혈증 (sulfhemoglobinemia)이 발생할 수 있습니다.

3) 일산화탄소혈색소 (carboxyhemoglobin, HbCO)

혈색소는 산소를 운반하는 기능을 하는 것이 기본 역할이지만, 사실 산소보다 일산화탄소 (CO)와 결합하는 친화력이 200배 이상 더 높습니다.

따라서 공기 중에 일산화탄소가 0.02% 정도로 미량만 존재하는 경우에도 혈색소는 산소보다는 일산화탄소와 결합하게 됩니다.

일산화탄소와 결합한 혈색소인 일산화탄소혈색소는 산소와 결합할 수 없습니다.

체내 일산화탄소혈색소 (HbCO) 농도가 증가하면 혈색소-산소 해리 곡선을 좌측으로 이동시켜서 (left shift) 조직에 산소결핍이 유발됩니다.

일산화탄소 중독 환자에게 산소를 투여하면 일산화탄소혈색소를 산소와 결합된 혈색소로 전환시킬 수 있습니다 (HbCO -> HbO₂).

흡연을 하는 사람은 만성적으로 일산화탄소혈색소 농도가 증가되어 있습니다.

참고로 흡연은 적혈구증가증의 원인이기도 합니다.

이에 관련해서는 관련 글 참조 바랍니다.

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