J Korean Diabetes > Volume 21(2); 2020 > Article
임신 중 포도당 대사의 변화

Abstract

Insulin resistance increases from conception into late pregnancy in women with normal glucose tolerance as well as women with gestational diabetes. Increasing insulin resistance during pregnancy permits adequate supply of glucose from the maternal side to the fetus. Understanding normal physiologic changes in glucose metabolism would help understand the pathophysiology of gestational diabetes mellitus.

서론

임신 기간 중 산모의 인슐린저항성은 지속적으로 증가한다[1]. 임신 중의 인슐린저항성 증가는, 산모 체내의 당 이용을 억제하여 태아로의 당의 이행이 효과적으로 되기 위한 생리적인 변화이다[2]. 산모의 인슐린저항성 정도는 태아로 전달되는 당의 양과 밀접히 관련되므로[1], 임신 주수가 늘수록 산모의 인슐린저항성은 증가한다. 임신 초기 인슐린감수성(sensitivity) 변화는 개인차가 있고 임신 전의 인슐린저항성 정도에 따라 결정되지만, 정상 내당능을 보이는 산모의 경우에도 인슐린저항성은 임신 후기로 갈수록 증가하여[3] 임신 전보다 약 33∼78% 정도 증가한다고 보고되어 있다[4,5]. 증가된 인슐린저항성은 산모에서 태아로의 당 운반을 효과적으로 이뤄지게 하지만, 임신 중 식후 혈당 상승의 주된 원인이 된다.

임신기간 중 혈당 변화

정상 임신 기간 중 혈당 변화는, 공복 혈당의 경우 임신 8주부터 감소하기 시작하여 12주 때 가장 낮은 반면, 식후 혈당은 지속적으로 상승하는 경향을 보인다[6,7]. 이는 임신 기간 중 인슐린감수성과 인슐린 분비능 변화의 결과이다.
가장 중요한 인체 내 당 생산(endogenous glucose production) 기관은 간으로, 간의 당 생산은 글리코겐 분해(glycogenolysis)와 당신생(gluconeogenesis)을 통해 이뤄지는데, 이는 주로 인슐린에 의해 억제된다. 임신 중에는 인슐린저항성으로 인해 공복 상태의 인슐린 농도가 높음에도 불구하고 간의 당 생산이 증가하여[3,8], 정상 산모의 경우, 임신 34주 이후는 임신 전에 비해 30% 정도 증가한다[3].
공복 상태에서 당 합성과 당 소모가 평형을 이루면 혈당은 약 90 mg/dL 정도를 유지하게 된다. 임신 중에는 간의 당 생산이 증가함에도 불구하고[3,8] 대개 공복 혈당은 감소하는데[4,5], 이는 임신 중 혈액량이 증가하면서 희석되는 효과[5], 신장으로 제거되는 당의 증가(renal clearance) [9], 태아-태반 당 소모 증가[5], 기초대사율의 증가[10,11] 등이 그 원인으로 생각된다.
임신 28∼36주의 정상 산모의 연속측정 혈당을 메타분석해 보면, 아침 공복 혈당은 76.3 ± 11.4 mg/dL, 아침 식후 혈당은, 1시간 후, 2시간 후 각각 112.2 ± 17.2 mg/dL, 102.2 ± 12.1 mg/dL였다(Fig. 1A) [12]. 이런 혈당의 변동은 정상 산모에서도 비만 여부에 따라 차이가 있었는데(Fig. 1B), 임신 30주 정상 산모에서 공복 혈당도 비만한 산모에서 높았고(90.3 ± 19 mg/dL vs. 81.2 ± 14.0 mg/ dL), 식후 최고 혈당(peak glucose)도 비만한 산모에서 높았다(117.6 ± 8 mg/dL vs. 106.2 ± 16 mg/dL) [13]. 또한 식사 후 최고 혈당에 이르는 시간도 차이가 있었는데, 비만한 산모에서 88.0분으로, 비만하지 않은 산모(71.4분)에 비해 유의하게 길었다[13].
Fig. 1.
Interstitial glucose level monitored by continuous glucose monitoring system during pregnancy. (A) Diurnal glucose level of women at 28∼36 weeks’ of gestation. (B) Maternal glucose level after meal according to the presence (■) or absence (●) of obesity at 30 weeks’ of gestation.
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임신중 인슐린감수성의 변화

정상 산모에서도 임신 기간 중 산모의 인슐린감수성은 지속적으로 감소하지만[1], 인슐린감수성 변화를 임신 주수별로 확인하는 것은 쉽지 않다. 제1형 당뇨병 산모의 임신 중 인슐린 요구량 변동을 보면, 임신 중 인슐린감수성의 변화를 간접적으로 확인할 수 있는데, 임신 11∼16주에는 임신 전에 비해 인슐린 요구량이 약 -1%에서 -4% 정도 감소한다[14]. 이후 임신 20주부터 36주까지는 지속적으로 인슐린 요구량이 증가하는데, 임신 33∼36주에는 임신 전에 비해 약 70% 정도 인슐린 요구량 증가가 있다[14].
정상 산모에서 고인슐린 정상 혈당 클램프(hyperinsulinemic euglycemic clamp)로 측정한 인슐린감수성 변화 연구 결과도 위와 비슷한데, 임신 12∼14주 경은 임신 전과 인슐린감수성에 차이가 없으나, 임신 34주 이후에는 임신 전의 50∼60% 정도로 인슐린감수성이 감소한다[3]. 또한 Homeostatic Model Assessment for Insulin Resistance로 확인한 인슐린저항성의 경우, 정상 산모에서 임신 14주에 비해 임신 28주 경, 30% 이상 증가한다[15]. 임신성 당뇨병 산모의 경우, 임신 전부터 정상 산모에 비해 인슐린감수성은 감소해 있고[3], 임신 주수가 늘어남에 따라 인슐린감수성이 지속적으로 감소하지만, 일반적으로 정상 산모에 비해 임신기간 중 감소 폭이 크지 않다고 알려져 있다[3,15].
임신 중에는 간뿐만 아니라 근육 및 지방세포의 인슐린감수성도 감소하기 때문에[16,17], 인슐린에 의해 매개되는 근육, 지방세포의 당 축적(disposal)은 임신 기간 중 약 50% 감소한다[17]. 이는 인슐린수용체 이후의 신호전달과 관련되는데, 직접적으로는 인슐린수용체기질(insulin receptor substrate 1, IRS-1)의 티로신(tyrosine)기의 인산화 감소가 원인으로[18], 정상 산모의 경우에는 출산 후 회복된다[18]. 인슐린수용체 신호전달의 감소 기전은 확실히 규명되지는 않았으나, 임신 중 모체에서 분비되는 호르몬과 시토카인(cytokine)으로 일부를 설명하고 있다. 모체의 인슐린저항성을 높인다고 생각되는 인자로는 human placental lactogen (hPL), human placental growth hormone (hPGH), human chorionic gonadotropin (hCG), 코티솔(cortisol), 프로게스테론(progesterone), 프로락틴(prolactin), 종양괴사인자-α (tumor necrosis factor-α [TNF-α]) [19,20], 자유지방산(free fatty acid) [21] 등이다.
태반은 정상 산모의 인슐린저항성 증가에 매우 중요한 역할을 할 것으로 생각되며, 출산 직후 당 대사가 급속히 정상화되는 것은 그 간접적인 증거일 수 있다. 그러나 아직은 분자적인 기전이 잘 알려져 있지 않다. 또한 태반의 여러 호르몬(hPL, hPGH 등)은 기전 상 인슐린감수성을 감소시킬 수 있지만, 실제로 산모에서 태반 호르몬 농도와 인슐린저항성 사이에 뚜렷한 상관성은 없다고 알려져 있다[19]. 이는 태반 호르몬 외 다른 기전이 존재함을 시사하며, 지방세포 및 태반에서 분비되는 각종 시토카인과 아디포카인도 임신 중 인슐린저항성 증가에 기여할 것으로 생각된다. 특히 TNF-α는 임신 중 IRS-1의 세린(serine)기를 인산화함으로써 인슐린 신호전달을 감소시킬 수 있다[19,22]. 이외 엑소좀(exosome) [23], 장내세균총[24]의 역할이 대두되고 있으나, 더 연구가 필요하다.

임신중 인슐린 분비의 변화

인슐린 분비는 임신 기간 중 공복 상태와 식후 모두에서 증가하는데, 임신 후기의 인슐린 하루 평균 분비량은 임신 전의 2배에 가깝다[25]. 임신 기간 중 증가하는 인슐린저항성을 극복하고자 하는 반응으로 생각되고 있다. 동물모델에서 임신 기간 동안 모체의 췌도 크기가 증가하고 인슐린 분비가 증가함을 확인되었다[26].
공복 상태의 인슐린 농도는 임신 전 기간 동안 증가한 상태로 유지된다[27,28]. 기저 인슐린과 기저 C-peptide를 측정해 보면, 임신 초는 임신 전과 유의한 차이가 없지만, 임신 후반으로 갈수록 증가하여, 30주 이후, 임신 전에 비해, 약 65% 기저 인슐린 분비 증가가 보고되었다[29]. 이런 증가 양상은 정상 산모와 임신성 당뇨병 산모에서 차이는 없으나[29], 증가 폭은 임신성 당뇨병 산모에서 정상 산모보다 크다[3].
경구당부하 후 1기(1st phase; 당부하 후 0∼5분), 2기 (2nd phase; 당부하 후 5∼60분)의 식후 인슐린 분비도 임신 주수가 증가할수록 증가한다[3]. 그러나 임신 주수에 따른 인슐린 분비량의 증가 폭은 서구인에 비해 동양인에서 적고[15] 임신성 당뇨병 산모에서 정상 산모에 비해 적다[15].

결론

임신 중 정상 포도당 대사의 변화를 이해하는 것은, 임신성 당뇨병의 발병 원인을 이해하는 데 도움이 된다. 임신성 당뇨병도 다른 당뇨병과 같이 인슐린저항성과 인슐린 분비능의 장애가 모두 문제가 된다. 임신 시의 인슐린저항성은 앞서 기술한 임신 중 유발되는 생리적인 인슐린저항성 외에, 임신 전 개인이 가지고 있는 소인에 따른 인슐린저항성이 더해지게 되는데, 임신성 당뇨병 산모의 경우, 임신 전부터 인슐린저항성이 높다[8]. 임신성 당뇨병 산모의 경우도 임신 기간 중 인슐린 분비량이 증가하지만[30], 정상 내당능의 산모에 비교했을 때, 증가된 인슐린저항성 정도에 비해 인슐린 분비능이 낮다[3,5,30]. 즉, 베타세포의 상대적인 기능 저하로 인해, 임신 중 생리적으로 증가하는 인슐린저항성 및 이에 더해진 임신 전의 만성적인 인슐린저항성을 극복하지 못할 때 내당능 장애가 발생한다고 정리할 수 있다.

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