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2017年7月27日 星期四

鈣磷調節的生理機轉




作者:陳鋭溢

鈣與磷的調節與許多器官息息相關,許多慢性腎臟病或末期腎病變透析的病人,鈣磷的控制更是重要的課題,此篇文章將告訴你鈣磷調節與甲狀腺、副甲狀腺、皮膚、肝臟、腎臟、腸胃、骨骼等密不可分的關係。





影響鈣磷調節的賀爾蒙包括Vitamin D、Parathyroid hormone ( PTH; 副甲狀腺素)、Calcitonin ( 抑鈣素)。


副甲狀腺分泌副甲狀腺素( Parathyroid hormone; PTH )



鈣離子的調節和副甲狀腺有很大的關係,鈣離子可以使肌肉收縮、神經傳導,而磷也和鈣有關,磷是能量的來源。低血鈣會刺激副甲狀腺素( Parathyroid hormone; PTH )的分泌,副甲狀腺素刺激骨頭釋放出鈣、磷離子,使血液中的鈣磷離子濃度增加。


除此之外,副甲狀腺素( Parathyroid hormone; PTH ) 也會促進腎臟的1-α hydroxylase的分泌。


1-α hydroxylase ,使25-hydroxy Vit D3 ( Calcidiol ) 轉變成 1,25- Dihydroxyvitamin D3 ( Calcitriol ),calcitirol 是 Active Vitamin D。因為副甲狀腺的細胞核中有維生素D的受器,而calcitriol和維生素D受器結合後,會抑制副甲狀腺增生與分泌副甲狀腺素。


將腎元再仔細來看,Calcitriol 促使proximal tubule再吸收鈣,使血鈣升高;另一方面,副甲狀腺素 ( Parathyroid hormone; PTH ) 也會作用在遠曲小管,增加鈣的再吸收。




陽光照射皮膚會使皮膚中的7-Dehydrocholesterol轉變成Vit D3 ( cholecalciferol )。



Vit D3 ( cholecalciferol )進入到肝臟中,形成25-hydroxy Vit D3 ( Calcidiol ),再到腎臟中作用。

因此,影響鈣磷調節的賀爾蒙中,Vitamin D、Parathyroid hormone ( PTH ) 會使血鈣上升,Calcitonin 會使血鈣下降。

當血液中鈣離子上升時,會促使甲狀腺分泌 Calcitonin使鈣離子下降。



Osteoblast 上有Parathyroid hormone receptor,當PTH和osteoblast 上的receptor結合後,會走三個pathway,第一個pathway是促進Osteoblast 的proliferation,第二個pathway是促進RANKLE的表現,第三個Pathway是抑制OPG,也就是Osteoprotegerin,OPG是阻止RANKLE去和另一個RANKLE結合。



當 RANKLE和RANKLE結合後,會促進osteoclast proliferation, differentiation。



mCSF (macrophage Colony Stimulating factor ) 和cfms這個receptor 結合後,也會使osteoclast proliferation, differentiation


Preosteoclast 變成多核的Osteoclast,是Macrophage的一種。


Active osteoclast會分泌酸,使得bone resorption,使minerals自骨頭跑出,這些minerals就是Calcium和phosphate。所以PTH使osteoclast活化,使bone resorption, 讓血鈣和血磷升高。



這是取自2010 NEJM review的文章 「 Oral Phosphate Binders in Patients with Kidney Failure 」,健康的人,一個禮拜食物中含磷約8400毫克,骨頭間的鈣磷轉換達到平衡,糞便一個禮拜約排出3000毫克的磷,其餘 5400 毫克由腎臟排出。 


末期腎病變接受透析、無尿患者,每個禮拜限磷6300毫克,骨骼因為腎臟衰竭的關係,再塑化 ( remodeling ) 功能不正常,使得骨骼一個禮拜釋出1000毫克的磷,只回收了700毫克,其餘透析一個禮拜約除去2700毫克,而剩餘約200毫克在心血管沈積,造成血管鈣化。

總結


影響鈣磷調節的賀爾蒙包括Vitamin D、Parathyroid hormone ( PTH; 副甲狀腺素)、Calcitonin ( 抑鈣素)。陽光照射皮膚會使皮膚中的7-Dehydrocholesterol轉變成Vit D3 ( cholecalciferol ),Vit D3 ( cholecalciferol )進入到肝臟中,形成25-hydroxy Vit D3 ( Calcidiol ),再到腎臟中作用。

在腎臟中的 Calcidiol 經過1-α hydroxylase ,使25-hydroxy Vit D3 ( Calcidiol ) 轉變成 1,25- Dihydroxyvitamin D3 ( Calcitriol ),

PTH作用在Osteoblast上使Osteoclast活化,產生酸,使得骨頭釋放出鈣磷,和Osteoblast對骨骼形成達到恆定。

最後,是磷在透析無尿的病人,產生一定程度的累積,因此需要降磷藥物的控制。




後記:

謝謝 Roger Yao-Cheng Chuang 醫師的指正。對於Calcitriol 抑制Parathyroid hormone 的機轉,主要是和其recepotr結合,影響副甲狀腺的表現。