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高磷風險專題報導(五):認識調節血磷恆定的荷爾蒙

磷是必需的礦物質營養素,食物與體內的形式主要是磷酸根相關的化合物,並非元素態的磷。由於食物來源豐富,吸收率平均60%,攝取缺乏的問題十分罕見。不過遺傳性疾病、體內代謝變動以及藥物都可能導致血磷大幅波動,而不利健康
 
 
 
磷是必需的礦物質營養素,食物與體內的形式主要是磷酸根相關的化合物,並非元素態的磷。由於食物來源豐富,吸收率平均60%,攝取缺乏的問題十分罕見。不過遺傳性疾病、體內代謝變動以及藥物都可能導致血磷大幅波動,而不利健康。

正常的血磷濃度配合不同生命期的代謝需求而變化,兒童期最高,以因應快速生長之需;年齡增長則逐漸降低,20-40歲間男女相同,但老年時以女性高於男性。已知血磷偏高會增加腎臟病、心血管疾病、老化與腫瘤的風險。另一方面,血磷濃度若低於配合年齡的適量範圍,長骨兩端的生長板(bone growth plate)軟骨細胞會凋亡而無法生成軟骨,嚴重傷害骨骼而影響成長。因此,體內有精密複雜的機制以維持血磷濃度的恆定,需要小腸、骨骼、副甲狀腺與腎臟之間藉由荷爾蒙的精密協調。

磷酸根是水溶性分子,通過油脂性的細胞膜時必須藉助運送蛋白質。已知運送磷酸根的膜蛋白有共運蛋白(cotransporter) NPT2b,可同時運送鈉離子與磷酸根,還有PiT1 和 PiT2。小腸與腎小管細胞利用這些運送蛋白負責磷酸根的吸收和釋出。血磷的高低波動會引發荷爾蒙反應,改變這些運送蛋白質的量,因而調整磷的吸收或排泄量,以使血磷維持在正常範圍內。

小腸的磷吸收:飲食攝取的磷以磷酸氫根(HPO42-)的形式吸收,主要是以擴散作用經由小腸細胞間隙進入體內,攝取量越高,吸收量也越多。磷攝取量低時,小腸細胞膜的NPT2b負責進行主動吸收而提高吸收效率。維生素D荷爾蒙(1, 25 DHCC)會促進NPT2b的基因表現而增加吸收。

 腎臟的磷排泄:血液經由腎臟過濾時約有90%的磷進入腎濾液,至少有70%會由近端腎小管再吸收而回到體內;未被回收的磷酸根將隨尿液排出體外。腎小管的磷運送蛋白以NPT2a 和NPT2c為主,前者對磷酸根的親和力較強;另外PiT1 和 PiT2也提供了少量的作用。
有多個荷爾蒙負責調節腎臟對磷的再吸收,主要的作用是增加磷的排泄:
  1. 副甲狀腺素(PTH)最為重要:腎小管具有大量受器(PTHE1),與PTH結合後會促進NPT2a 與NPT2c的分解,快速減少再吸收量。
  2. 尿磷素(Phosphatonins):這是一群晚近才發現的降血磷的荷爾蒙,也是抑制磷的再吸收,其中最重要的是FGF23(fibroblast growth factor 23)。
 
FGF23是骨細胞分泌的蛋白質荷爾蒙,經由細胞膜上的荷爾蒙受器FGFR1-4,以及輔佐受器Klotho,形成FGF23- FGFR - klotho 複合體後,在細胞內傳遞訊息。遠端腎小管、造骨細胞、副甲狀腺都具有受器以接受荷爾蒙的調節作用。

FGF23有多層次的精密調節作用。它可以直接作用於腎臟,抑制腎小管NPT2a的基因表現而減少再吸收,這個效果與PTH相同。它與PTH及維生素D荷爾蒙有迴路的關係,當PTH活化維生素D活化酵素(1- hydroxylase)使荷爾蒙1, 25 DHCC升高,後者會促進骨細胞FGF23的產生,FGF23會回饋抑制PTH的分泌,同時也抑制腎中的1- hydroxylase,並且增加維生素D去活化酵素(24-hydroxylase),抗衡了PTH與維生素D荷爾蒙的作用,如此可以避免使骨骼過度分解,也間接達到抑制小腸磷吸收的效果。

人類顯性遺傳低血磷佝僂症 (Autosomal dominant hypophosphataemic rickets)就是FGF23或 klotho 基因變異而增多,造成體內流失大量的磷之故。腫瘤性鈣沉着症(Tumoral calcinosis)是基因變異使FGF23缺少或產生抗性,強化了磷的再吸收而造成高磷血症。(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫-食品營養與安全之民眾科普教育計畫」執行團隊撰稿)
 
責任編輯:
陳信宏           
審校:謝淑貞
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