2018년 고혈압 진료지침[5]에 따르면 고혈압은 심뇌혈관질환의 발생 및 사망 위험을 크게 높인다고 보고하고 있다. 국내 남성 공무원과 사립학교 교직원을 6년간 추적 관찰한 연구(Korean Medical Insurance Corporation study, KMIC)에 따르면, 고혈압 환자는 심뇌혈관질환의 위험이 2.6배 높고, 관상동맥질환의 위험도는 2.51배 높았다. 이 연구에서는 남성 10만 명에 대해 6년간 뇌출혈 발생도 관찰하였는데, 혈압이 높을수록 뇌출혈이 증가하여 혈압의 조절은 심뇌혈관질환 예방 및 개선에 도움을 줄 수 있다고 한다. 지금까지 보고된 역학 연구들에서 과일과 채소가 풍부한 섭취를 한 사람들은 혈압조절이 잘 되고 있고[6,7], 칼륨, 마그네슘 섭취 증가, 항산화 영양소가 풍부한 과일과 채소 섭취, 나트륨 섭취 감소가 혈압을 낮추는 데 도움이 된다고 한다[8,9].

전세계 39개국 참여와 20∼59세 사이의 10,079명을 대상으로 진행한 INTERSALT 연구에 의하면 저나트륨, 고칼륨식 섭취가 평균 혈압 감소, 연령 증가 대비 혈압이 높아지지 않았다고 보고하고 있으며, 이 연구에서는 미국, 아시아, 유럽 등 다양한 인종을 대상으로 하였음에도 불구하고, 나트륨 섭취와 무관하게 혈압을 조절하는 중요한 인자는 칼륨 섭취라고 보고하였다[10]. 따라서 미국심장협회(American Heart Association)는 칼륨 섭취를 늘리면 고혈압 발생률이 17% 감소하고 수명이 5.1년 연장될 수 있다고 하였으며[11], 혈압을 낮추기 위해서는 1일 3,500 mg/d 칼륨 섭취를 권장하고 있다[12]. 그러나 우리나라의 경우, 특정 영양소를 강조하기보다 전체적인 식사 패턴을 바꾸는 것을 권장하고 있으며, 과일, 채소, 생선을 더 많이 섭취하고, 지방을 적게 섭취하는 DASH (dietary approaches to stop hypertension) 식단을 섭취하도록 권장하고 있다.

이렇게 칼륨 섭취가 혈압 강하의 영향을 주는 이유는 다음과 같은 기전이 있다[13]. 첫째, 나트륨 배설(Natriuresis)에 의한 혈압 강하이다. 레닌 분비 억제에 의해 나트륨 재흡수가 감소되면 칼륨이 더 많이 배출되고, 혈압은 떨어지는 레닌-앤지오텐신 시스템에 의한 기전이다. 둘째, 칼륨 농도가 증가함에 따라 Na-K-ATPase pump의 자극으로 혈관 내피세포(endothelial cell)의 과분극(hyperpolarization)으로 혈관 확장이 된다. 그 외에도 혈관확장 인자인 NO (nitric oxide) 분비, 혈관의 평활근을 완화시키고 교감신경계를 억제하여 혈압을 강하시키는 기전들이 있다.

정상적인 혈당의 조절은 기본적으로 글루카곤과 인슐린에 의해 조절되며, 그 외 인크레틴(incretin), glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP), glucagon-like peptide-1 (GLP-1)과 같은 호르몬에 의해서도 조절된다[14], 호르몬 외에도 칼륨은 췌장의 β-세포에서 인슐린 분비 조절에 관여하며 혈당조절을 하는 중요한 영양소 역할을 하며 이에 대한 기전은 다음과 같다. 식후 혈중 포도당 농도가 상승하여 포도당 대사가 활발히 일어나면 ATP 합성이 증가하고 세포막에 존재하는 ATP-sensitive K-channel이 폐쇄가 된다. 평소 이 채널은 개방되어 있지만, ATP-sensitive K-channel이 폐쇄되면 세포막의 칼륨 투과성이 감소하고, 세포막에서 칼륨이 탈분극을 하게 된다. 이렇게 탈분극이 되면 voltage-dependent Ca-channel이 개방되는데, 이 채널로 칼슘이 급격히 유입하고 칼슘양이 유입됨에 따라 인슐린 분비가 촉진된다[15]. 이런 기전을 바탕으로 실제로도 칼륨 섭취와 당뇨병 위험률의 연관성에 대한 연구들이 많이 보고되고 있다. 미국에서 84,360명의 여성을 대상으로 6년간 코호트 연구를 한 결과, 칼륨 섭취가 낮은 그룹에서 당뇨병 위험률이 높다고 하였다[16]. 국내에서도 비슷한 연구가 보고되었는데, 칼륨 섭취가 많은 그룹에서 인슐린 저항성이 낮고, 고혈당증 발생 비율이 낮다고 보고하였다[17], 국민건강영양조사(2000∼2010) 데이터를 분석한 결과에서도, 칼륨을 적절히 섭취한 사람들에서 대사증후군의 위험률이 11%, 인슐린 저항성이 10% 더 낮았다고 하였다[18]. 다른 외국 연구에서는 대사증후군 환자들에서 칼륨이 풍부한 DASH를 섭취 후 혈압, 콜레스테롤 조절 뿐 아니라 혈당까지 개선되었다고 하였다[19].

그리고 실제로 칼륨의 섭취량만이 혈당조절과 인슐린 분비에 영향을 미치는 것이 아니라 혈액 속 정상적인 칼륨 농도를 유지하는 것도 당뇨병 유병률과 연관이 있다고 하였다[3]. 17년 동안 12,209명을 대상으로 추적 조사한 코호트 연구 Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC)에 따르면, 이 중 1,475명이 9년 동안 추적한 기간 동안 당뇨병이 발생하였는데, 다변량 분석에서 혈청 칼륨이 낮은 사람들에서 당뇨병 유병률이 높았고, 혈중 칼륨 농도가 높은 그룹(5∼5.5 mmol)보다 칼륨 농도가 낮은 그룹(4.5 mmol)에서 1.64배 당뇨병 유병률이 높아 혈청 칼륨 수준이 당뇨병을 예측할 수 있는 독립인자로 볼 수 있다고 하였다. 그 외에도 티아지드계 이뇨제(thiazide diuretics)를 복용한 환자에서 당불내성을 악화시키고[20], 이뇨제를 사용한 그룹이 사용하지 않은 그룹보다 당뇨병 위험률(odds ratio, OR)이 1.3배 높아 저칼륨혈증을 동반할 수 있는 이뇨제가 인슐린 분비를 저하시킬 수 있다는 연구도 보고되었다[21]. 이에 섭취하는 칼륨의 섭취량과 혈액 속의 일정한 칼륨 농도 수준 모두 당뇨병 유병률이 높기 때문에 당뇨병 예방 및 당뇨병 환자에서 적절한 칼륨 섭취와 혈중 칼륨 농도 유지는 매우 중요하다고 할 수 있다.

적절한 칼륨 섭취와 혈액 속 일정한 칼륨 농도 유지는 혈당조절, 인슐린 분비에 중요한 역할을 한다. 칼륨은 콩팥 기능이 정상인 건강한 사람의 경우 충분섭취량 이상을 섭취하여도 소변 배설량을 증가시켜 칼륨의 항상성을 조절할 수 있다. 그러나 콩팥 기능이 손상된 환자나 일부 당뇨환자에서는 소변 배설량이 줄면서 고칼륨혈증이 발생할 수 있다. 또한 티아지드와 loop계 이뇨제들의 사용하는 환자들이나 혹은 설사나 구토가 지속되는 환자의 경우 칼륨 배설량이 증가하여 저칼륨혈증이 발생할 수 있다. 이런 경우 칼륨 보충을 하지 않으면 심부정맥이 올 수도 있다. 따라서 만성콩팥병 환자나 이뇨제를 사용하는 고혈압 환자들의 혈청 칼륨의 농도는 지속적인 모니터링이 필요하다. 우리나라 국민건강영양조사(2008∼2012)에 따르면 성인 대상으로 칼륨의 일상적인 섭취량을 남자 3,500 mg, 여자 2,700 mg으로 추정하였다. 따라서 건강한 사람을 대상으로 한 한국인 영양소섭취기준(2015)에서는 국내외 충분한 연구결과가 없어 칼륨은 평균필요량, 권장섭취량, 상한섭취량은 설정되지 않았고, 충분섭취량만 제시하고 있는데 성인(남, 여) 기준 1일 3,500 mg이고, 나트륨과 칼륨을 몰비(87 mmol)로 1:1 섭취하기를 권고하였다. 2019년에 발표한 당뇨병 진료지침에 따르면 특별히 칼륨에 대한 권장량은 제시되지 않고 있으며, 무기질, 비타민의 보충에 대해 권장하지 않는다. 다만, 당뇨병 합병증 예방을 위해 나트륨 섭취는 1일 2,000 mg 이내로 제한하도록 권고하였다[5].