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Korean J Leg Med. 2024;48(3):122-127

Publication date (electronic) : 2024 August 31

doi : https://doi.org/10.7580/kjlm.2024.48.3.122

Wooyoung Jang¹, Yehlim Kim², Tae Mo Kang³, Kwang Soo Ko³, Jinhyuk Choi^3,4,

¹Department of Pathology, Korea University Guro Hospital, Korea University College of Medicine, Seoul, Korea

²Forensic Investigation Division, Gyeongginambu Provincial Police Agency, Suwon, Korea

³Department of Legal Medicine, Korea University College of Medicine, Seoul, Korea

⁴Korea Clinic for Clinic, Yongin, Korea

장우영¹, 김예림², 강태모³, 고광수³, 최진혁^3,4,

¹고려대학교 구로병원 병리과

²경기남부경찰청 과학수사과

³고려대학교 의과대학 법의학교실

⁴한국CFC병리연구소

Correspondence to Jinhyuk Choi Department of Legal Medicine, Korea University College of Medicine, 73 Goryeodae-ro, Seongbuk-gu, Seoul 02841, Korea Tel: +82-2-3290-1114 Fax: +82-2-928-3901 E-mail: hyuk929@naver.com

Received 2024 August 4; Revised 2024 August 12; Accepted 2024 August 21.

Trans Abstract

서 론

에틸렌글리콜(ethylene glycol)은 자동차 부동액으로 많이 사용되는 점성이 약간 있는 수용성 액체이다[1-3]. 에틸렌글리콜은 약간 단맛이 나고 색과 냄새가 없기 때문에 자살 목적으로 또는 우연히 사고로 마시는 경우가 종종 발생한다. 가장 대표적인 에틸렌글리콜의 중독 증상은 중추신경계의 억제, 대사산증, 급성신부전으로 알려져 있다. 대부분의 경우에서 신세관에서 옥살산칼슘(calcium oxalate) 결정의 침착이 관찰되며, 이로 인하여 급성신부전이 발생한다. 일반적으로 에틸렌글리콜 중독의 급성기 또는 아급성기에서는 간 손상이 발생하지 않아 의학적 문제가 되지 않는다. 그러나 진단과 치료가 지연되고 아급성기에 사망한 경우에서 드물게 간의 소엽중심괴사(centrilobular necrosis)를 관찰할 수 있다[4]. 저자들은 에틸렌글리콜 중독으로 입원 치료 중 아급성기에 사망한 후, 부검에서 간의 소엽중심괴사가 확인된 사례를 보고하고자 한다.

증례 보고

48세 남성이 아침에 자신의 거주지 화장실에서 구토를 하고 코피를 흘리면서 의식이 저하된 채로 가족들에게 발견되었다. 발견 직후 응급실로 이송되었고, 응급실 도착 당시 의식은 혼미하였으며 혈압은 180/100 mmHg, 맥박수는 분당 114회였다. 동맥혈기체분석 결과는 수소이온농도(pH) 7.254, 이산화탄소분압(PaCO₂) 17.2 mmHg, 산소분압(PaO₂) 135.8 mmHg, 탄산수소염(HCO₃^-) 7.7 mmol/L, 염기과잉(base excess)은 −16.2 mmol/L이었다. 임상화학검사 결과는 혈청 크레아티닌(serum creatinine) 1.58 mg/dL, 혈액요소질소(blood urea nitrogen) 15.8 mg/dL, 혈당 143 mg/dL, 소듐 144 mmol/L, 포타슘 4.4 mmol/L, 염화 이온 106 mmol/L, 음이온차(anion gap) 30.3 mEq/L이었다. 시간에 따른 검사 결과의 변화와 임상 경과를 Tables 1과 2로 정리하였다. 혈액검사결과 대사산증으로 판단되어 보존치료를 시작하였다. 중독이 가능성이 고려되어 거주지를 확인하였으나, 중독을 유발한 것으로 의심되는 물질을 발견하지 못하였다. 입원한 병원에는 약독물 분석실이 없었기 때문에 입원 5시간 뒤에 다른 병원의 약독물 분석실로 혈액과 소변 검체로 위탁 검사를 의뢰하였다. 보존치료에도 불구하고, 입원 8시간 뒤 측정한 혈청 크레아티닌 농도가 높게 나타나 급성신부전이 우려되었고, 중환자실로 이송하여 지속신대체요법(continuous renal replacement therapy, CRRT)을 시작하였다. 입원 10시간 뒤에 약독물 위탁 검사 결과가 도착하였다. 말초혈액의 에틸렌글리콜과 글리콜산(glycolic acid)의 농도는 각각 510 mg/ L과 234 mg/L였고, 소변의 에틸렌글리콜과 글리콜산의 농도는 각각 1,101 mg/L과 165 mg/L였다(Table 3). 에틸렌글리콜과 에틸렌글리콜의 대사물인 글리콜산이 높은 농도로 나왔기 때문에, 에틸렌글리콜을 음독하였을 것으로 추정되었다. 하지만 변사자의 거주지에서 남아있는 에틸렌글리콜을 발견할 수 없었고, 구토를 하였기 때문에 실제로 얼마나 섭취하였는지 알 수 없었다. 입원 16시간 뒤 20% 에틸알코올 280 mL 를 비위관으로 투여하였다. 상태가 호전되지 않아, 입원 36시간 뒤에 20% 에틸알코올 264 mL을 비위관으로 추가 투여하였다. 입원 22시간 뒤에 시행한 혈액검사에서 아스파트산아미노기전달효소와 알라닌아미노기전달효소가 증가하기 시작하였고, 프로트롬빈시간 국제표준화비율(prothrombin time international normalized ratio)이 1.48로 나와서, 이때부터 급성간손상이 시작된 것으로 생각된다. 이후 CRRT와 보존치료에도 불구하고 상태가 호전되지 않았고, 입원 45시간 후에 사망하였다. 사망 이후 그의 거주지를 수색하던 경찰에 의해서 지하실에 있던 차량용 부동액 병이 발견되었다.

Table 1.

Laboratory blood results during hospitalization

Table 2.

Timeline of clinical course from time of admission

Table 3.

Toxicology results

사망한지 이틀 뒤에 부검이 진행되었다. 키는 170 cm이고, 몸무게는 100 kg이었으며, 전신에서 부종이 관찰되었다. 뇌는 부종 상태로 무게가 1,490 g이었다. 측두엽 뇌바닥 쪽에서 뇌좌상처럼 보이는 국소적인 실질내출혈이 관찰되었다. 간과 폐는 울혈상이었다. 신장에서 신우 점막의 점출혈을 보고, 신장 피질은 창백했다. 장간막과 소장 일부에서 국소적인 출혈이 관찰되었다.

병리소견상 간에서 지방변성을 동반한 소엽중심괴사가 관찰되었고, 옥살산칼슘 결정은 발견되지 않았다(Fig. 1). 신장의 세관에서 괴사와 옥살산칼슘 결정 침착이 관찰되었다(Fig. 2A, B). 측두엽 뇌바닥 쪽의 출혈이 있던 부위에서 혈관 주변의 중성구와 림프구 침윤과 옥살산칼슘 결정 침착이 관찰되었다(Fig. 3A, B). 이러한 옥살산칼슘 결정 침착이 없는 다른 충혈된 혈관에서는 주변 실질로의 출혈이 발견되었다. 심장과 폐, 간 조직에서는 옥살산칼슘 결정을 발견하지 못하였다. 약 45시간에 걸친 병원치료를 받았음에도 불구하고, 부검에서 채취한 말초혈액과 위내용물에서 에틸렌글리콜과 글리콜산이 검출되었다. 에틸렌글리콜과 글리콜산 농도는 말초혈액에서 각각 18.7 mg/L과 20.3 mg/L이고, 위내용물에서 각각 45 mg/L와 142 mg/L로 검출되었다(Table 3). 사인은 에틸렌글리콜 중독으로 판단되었다.

Fig. 1.

Liver, centrilobular necrosis with fatty degeneration (H&E, ×100).

Fig. 2.

Tubular necrosis and birefringent calcium oxalate deposition in the kidney (A, H&E, ×400; B, H&E, polarized light, ×400).

Fig. 3.

Perivascular neutrophilic and lymphocytic infiltration and birefringent calcium oxalate deposition in the base of temporal lobe (A, H&E, ×200; B, H&E, polarized light, ×200).

고 찰

에틸렌글리콜은 마시면 빠르게 위장관을 통하여 흡수가 되어 1-4시간 안에 최고 혈중 농도에 도달한다[2,3]. 혈중 독성 농도는 200-500 mg/L, 치사 농도는 500-7,750 mg/L으로 알려져 있다[5]. 에틸렌글리콜이 체내에 흡수되면 에틸알코올을 마셨을 때와 유사하게 가장 먼저 중추신경 억제 작용이 일어난다. 이후 흡수된 에틸렌글리콜은 간에서 80%가 대사된다고 알려져 있다[2]. 간에서 니코틴아마이드아데닌뉴클레오타이드(nicotinamide adenine nucleotide)를 통하여 대사되어 글리콜알데하이드(glycolaldehyde)와 글리콜산, 글리옥실산(glyoxylic acid), 옥살산(oxalic acid)이 순차적으로 생성되어 대사가 이루어지게 된다(Fig. 4) [2,3,6]. 이 과정에서 대사물 중 글리콜산과 옥살산이 증가하면서 대사산증이 발생한다. 다음으로 옥살산은 칼슘과 결합하여 옥살산칼슘 결정이 되어 여러 장기에 침착할 수 있고, 특히 신세관에 먼저 침착하게 된다. 이로 인해 대부분 급성신부전으로 사망하게 된다. 대부분의 에틸렌글리콜 중독은 간 손상 없이 사망하므로 간 손상은 문헌에서 잘 언급되지 않으며, 심지어 에틸렌글리콜 중독으로 사망한 사람이 간을 기증한 다섯 사례가 발표되기도 하였다[7]. 이 사례들의 간기능검사에서는 아스파트산아미노기전달효소와 알라닌아미노기전달효소 농도가 증가하지 않았고, 간 이식 전에 시행한 조직검사에서 염증이나 옥살산칼슘 결정은 확인되지 않았다.

Fig. 4.

Metabolic pathway for ethylene glycol.

에틸렌글리콜 중독의 임상 경과를 시기에 따라서 3단계로 나누어 볼 수 있다[8]. 1단계는 음독 후 30분에서 12시간 사이로 과음을 하였을 때와 같이 중추신경 억제가 먼저 나타난다. 이로 인한 증상으로는 구역, 구토, 복통 및 의식 저하 등이 있을 수 있다. 2단계는 음독 후 12시간에서 48시간 사이로 에틸렌글리콜의 대사물에 의한 대사산증이 나타나는 단계이다. 3단계는 음독 후 48시간 이후로 옥살산칼슘 결정 침착으로 인한 급성신부전이 일어나는 단계이다. 위와 같이 에틸렌글리콜 중독에 의한 증상이 발생할 때까지 일반적으로 상당한 시간이 경과된다.

에틸렌글리콜 중독에 대한 치료방법은 에틸렌글리콜의 체내 잔류량 자체를 줄이고, 에틸렌글리콜의 대사를 막으면서 자연 배출시키며, 투석과 보존치료로 신장의 기능을 유지시키는 것이다[2]. 체내의 에틸렌글리콜을 제거하기 위하여 위세척과 활성탄 투여를 할 수 있다. 위세척은 에틸렌글리콜 섭취 후 한 시간 이내에 시행하는 것을 권장하고 있다. 그리고 에틸렌글리콜의 대사를 막기 위해서는 해독제로써 포메피졸 (fomepizole)을 정맥 투여하거나 에틸알코올을 정맥 또는 구강으로 투여할 수 있다. 포메피졸과 에틸알코올은 알코올탈수소효소(alcohol dehydrogenase)의 경쟁억제제로 작용하여 에틸렌글리콜이 대사되는 첫 단계를 방해하여, 에틸렌글리콜의 대사물이 증가하는 것을 막아 대사산증을 지연시킬 수 있다(Fig. 4). 대사산증이 진행되었다면 에틸렌글리콜 대사물을 제거하기 위해 투석이나 CRRT를 할 수 있다.

에틸렌글리콜의 반감기는 3-8시간이라고 알려져 있다[2,3]. 이 증례에서는 변사자의 입원 당시 말초혈액에서 검출된 에틸렌글리콜과 글리콜산 농도를 고려해보면, 변사자가 음독 후 발견되기까지 반감기가 지나지 않은 수시간 정도가 지났을 것으로 추정된다. 응급실 입원 당시에 음독을 의심하였으나, 입원 10시간 후 비교적 늦게 약독물 검사결과를 받을 수 있었다. 그 시간 동안 상당량의 에틸렌글리콜이 흡수되었고, 위세척도 시도하지 못하였다. 에틸렌글리콜 중독 여부를 확인한 이후에도 약 5시간이 지나서야 에틸알코올 구강 투여가 되었으므로 해독제의 사용도 늦어졌다. 사후에 그 당시 상황을 고려하여 정확하게 계산하는 것은 어렵지만, 20% 에틸알코올을 구강 투여할 때 부하용량은 약 3.6 mL/kg, 유지용량은 약 0.4 mL/kg/hr으로 계산되는데[2], 본 증례의 경우 이와 같은 충분한 용량을 지속적으로 투여하지 못한 것으로 보인다. 하지만 에틸알코올도 간에서 대사되면서 산화스트레스를 유발하기 때문에, 이미 간 손상이 시작되고 있는 상황에서는 충분한 용량의 에틸알코올을 투여하는 것도 어려웠을 것으로 생각된다. 결국 간에서 에틸렌글리콜이 지속적으로 대사되면서 산화스트레스가 유발되었고, 이로 인해 광범위한 소엽중심괴사가 발생하여 급성간부전이 발생하였을 것으로 추정된다. 이와 유사한 에틸렌글리콜 중독에 의한 소엽중심괴사 사례는 1962년에 보고된 바 있다[4].

옥살산칼슘 결정 침착은 에틸렌글리콜 중독의 특징적인 소견이다. 이는 신장 이외에도 뇌, 심장과 폐 조직, 그리고 소변 등 다양한 검체에서 나타날 수 있고, 사망 사례의 절반 정도에서 확인이 된다[9,10]. 에틸렌글리콜을 섭취한지 4-8시간 뒤부터 소변에서 옥살산칼슘 결정이 발견될 수도 있으나, 입원 환자를 대상으로 소변을 검사하였을 때 약 절반에서만 확인되었다[11]. 이 증례에서는 뇌 혈관 주변에 침착된 옥살산칼슘 결정과 염증 세포의 침윤을 확인할 수 있었다. 반면에 측두엽 뇌바닥 쪽의 국소적인 뇌실질내출혈이 있는 부위의 조직에서는 명확한 옥살산칼슘 결정 없이 충혈된 작은 모세혈관 주변의 뇌실질로 적혈구가 유출되는 양상으로 보였다. 따라서 뇌실질내출혈은 옥살산칼슘 때문에 발생했다기보다는 뇌부종에 의한 압박으로 발생했을 가능성을 생각해볼 수 있다. 그리고 두피와 두개골에서 손상이 관찰되지 않기 때문에 뇌맞충격타박상에 의한 외상성 출혈일 가능성은 낮을 것으로 생각된다.

자살을 목적으로 음독하였을 경우에 의식을 소실하기 전까지 변사자가 직접 남은 에틸렌글리콜을 숨길 수 있는 시간적 여유가 있어 초기 수사 단계라면 현장에서 에틸렌글리콜을 발견하지 못하는 경우가 많다. 그래서 부검 당시까지 에틸렌글리콜 중독을 의심하지 못하는 사례가 종종 발생한다. 최근 저자들은 에틸렌글리콜 중독을 의심하지 못하였던 다른 두 부검 사례를 더 경험하였다. 세 부검 사례들을 분석하여 부검 과정에서 도움이 될 수 있는 에틸렌글리콜 중독 사건의 2가지 특징을 발견하였다. 첫 번째는 음독 이후 초기에 변사자가 술에 취한 것 같았다는 목격자의 진술이 있다는 점이다. 단순히 과음을 하였다고 생각하고 급성알코올중독을 의심하더라도, 확실하게 음주를 하였다는 정황이 없다면 에틸렌글리콜 중독도 의심해보아야 한다. 두 번째는 대부분의 사례에서 신장 조직에서 옥살산칼슘 결정 침착이 관찰된다는 점이다. 저자들은 한 부검 사례의 조직학적 검사에서 신세관의 옥살산칼슘 결정 침착을 확인하였고, 사인으로 에틸렌글리콜 중독을 예상하고 있었다. 그러나 첫 약독물 검사에서 결과가 음성이어서 에틸렌글리콜에 대한 추가 검사를 요청하였다. 이후 추가 검사에서 혈액의 에틸렌글리콜과 글리콜산이 검출되었다. 일반적으로 약독물 검사보다 조직학적 검사가 더 빠르기 때문에 조직학적 검사에서 신세관의 옥살산칼슘 결정 침착이 발견된다면 검사실에 이 사실을 미리 알려주는 것이 필요하다.

이 증례에서 정확한 에틸렌글리콜 섭취량을 알 수는 없고 CRRT를 포함한 45시간에 걸친 병원치료 이후에도 부검에서 상당량의 에틸렌글리콜과 글리콜산이 검출되기 때문에, 변사자가 처음부터 상당히 많은 양을 섭취하였을 것으로 추정된다. 진단이 늦어져 초기에 위세척을 할 수 없었고, 충분한 양의 에틸알코올을 투여하기도 어려웠다. 이렇게 진단과 치료가 늦어지는 경우에 간 손상이 진행되어 간의 소엽중심괴사가 발생하거나 신장 이외의 여러 장기에서도 옥살산칼슘 결정 침착이 나타날 수 있다. 에틸렌글리콜 중독에서 소엽중심괴사가 관찰되는 부검 사례는 매우 드물기 때문에 저자들은 이러한 부검 경험을 공유하고자 한다.

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