인의 조절

인의 조절

 

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Phosphate (Pi) 은 DNA, RNA, ATP 등을 구성하는 중요 구성요소 이면서 뼈를 구성하는 성분이기도 합니다.

소변에서의 Pi 는 산-염기 조절의 중요한 buffer 로도 작용합니다. 

86% 의 Pi 는 뼈에 있으며

14% 는 ICF

0.03% 는 ECF 에 있습니다.

혈액의 정상 Pi 농도는 4mg/dL 정도됩니다.

10% 는 단백질에 결합되어 있어 사구체에서 여과되지 않습니다.

결과적으로 혈액 Pi 의 10% 미만이 최종적으로 배출됩니다.

 

Pi 의 조절은 2가지 요소가 중요합니다.

체내 전체 Pi 의 양

ICF 와 ECF 사이의 Pi 의 분포

 

 

체내 전체의 Pi 의 양

체내 전체의 Pi 의 양은 위장으로 흡수되는 Pi 와 소변으로 배출되는 Pi 의 상대적인 차이에 의해 결정됩니다.

음식으로의 Pi 섭취가 증가하거나 위장관으로 흡수되는 Pi 양이 증가 (passive mechanism)

calcitriol 에 의해 자극되어 위장관으로 흡수되는 Pi 의 양이 증가 (active mechanism)

Pi 의 섭취는 800 ~ 1500 mg/day 로 그 양이 일정하지 않더라도

체내 Pi 의 양을 일정하게 유지하기 위해 위장관에서의 Pi 흡수량과 비례하여 신장에서 배출합니다.

 

 

 

ICF 와 ECF 사이의 Pi 의 분포

PTH, calcitriol, calcitonin 세 가지 호르몬이 ICF 와 ECF 사이 Pi 의 분포에 관여합니다.

이중 calcitonin 은 영향력이 가장 적은 호르몬입니다.

 

칼슘과 마찬가지로 뼈에서 Pi 를 방출을 자극하는 호르몬은 PTH, calcitriol 이 맡습니다.

따라서 뼈에서 Pi 의 방출은 항상 칼슘 이온 방출과 동시에 일어납니다.

반면 calcitonin 은 bone formation 을 증가시켜 혈액의 Pi 를 감소시킵니다.

 

신장도 중요한 역할을 합니다. 혈액내 Pi 가 적은 양이라도 상승하면 사구체로 여과되는 Pi 의 양이 늘어납니다. 

기본적으로 신장에서는 최대한 Pi 를 재흡수하고 있는 상태라 조금이라도 사구체로 여과되는 Pi 의 양이 늘어나면 신장으로 배출되는 Pi 의 양도 같이 늘어납니다. 따라서 위장관에서 흡수되는 Pi 양보다 Pi 의 소변 배출량이 더 많아져 체내로부터 빠져나가는 Pi 가 생기고 혈액내 Pi 의 농도는 감소합니다. 

Pi 의 최대 재흡수량은 식이로 섭취하는 인의 양에 따라 달라질 수 있습니다.

인 섭취량이 증가하면 Pi 의 최대 재흡수량은 적어지고

인 섭취량이 감소하면 Pi 의 최대 재흡수량은 많아집니다.

이러한 효과는 PTH 와 독립적으로 발생합니다.

 

 

신장에서의 Pi 재흡수 및 배출

 

 

 

Proximal tubule 에서 여과된 Pi 의 80% 를 재흡수 합니다.

Distal tubule 에서 여과된 Pi 의 10% 를 재흡수 합니다.

Loop of Henle 의 TAL 과 collecting duct 에서 재흡수되는 Pi 의 양은 매우 적어 무시해도 될 정도의 양입니다.

최종적으로 배출되는 Pi 의 양은 여과된 Pi 의 10% 정도 입니다.

(장에서 매일 흡수되는 양과 비슷)

 

 

 

Pi 의 재흡수는 주로 proximal tubule 에서 일어납니다. 

주로 transcellular route 로 진행됩니다.

apical membrane 을 통한 Pi 의 세포내 유입은 Na+-Pi symporter (NPT) 가 담당합니다. (3가지 NPT 가 확인되었는데 이 중 NPT2 가 Pi 재흡수에 중요한 역할을 합니다.)

basolateral membrane 으로의 Pi 유출은 Pi-inorganic anion antiporter 가 담당합니다.

distal tubule 에서의 Pi 재흡수 기전은 아직 밝혀진바 없습니다.

 

* tubule 에서 재흡수되는 인의 양 (TRP)

(TRP : tubular reabsorption of phosphate)

1에서 인의 분획배설율 (FE PO4) 를 빼면 구할 수 있음.

TRP = 1 - FE PO4

FE PO4 = (urine Pi x serum Cr) / (serum Pi x urine Cr)

 

 

인의 소변 배출에 영향을 주는 요소들

 

몇 가지 호르몬들과 인자들이 소변으로의 Pi 배출에 관여합니다.

PTH 는 Pi 소변 배출에 가장 중요한 호르몬입니다.

PTH 는 Proximal tubule 에서 Pi 의 재흡수를 억제합니다.

(PTH가 endocytic removal of NPT2 from the brush border membrane of the proximal tubule 을 자극)

 

음식으로 섭취하는 Pi 도 PTH 와 별개로 Pi의 소변 배출 조절에 관여합니다.

(by altering the transport rate of each NPT2 symporter and the number of transporters)

 

ECF volume 도 Pi 의 소변배출에 관여합니다.

ECF volume 이 늘어나면 Pi 의 소변배출도 늘어납니다.

(indirect and may involve changes in levels of hormones other than PTH)

 

산염기 상태에 따라서도 Pi 소변배출이 달라집니다.

산증일때 Pi 의 소변 배출은 증가합니다. 알칼리증일때는 감소합니다.

 

Glucocorticoid 는 Pi 의 소변배출을 증가시킵니다. 

Glucocorticoid 가 proximal tubule 에서의 Pi 재흡수를 억제함으로써 distal tubule 과 collecting duct 로의 Pi 의 delivery 를 증가시킵니다. 이러한 억제는 distal tubule 과 collecting duct 에서 H+ 를 더 많이 분비하도록 하여 HCO3- 를 더욱 많이 생성해냅니다. (Pi 는 중요한 urinary buffer 역할을 하기 때문.)

 

Growth hormone 은 Pi 의 소변배출을 감소시킵니다.

(성장기 어린이들은 성인에 비해 혈액 인수치가 높을 수 있습니다. 이러한 인 수치 상승은 뼈 형성에 중요합니다.)

 

몇 가지 Phosphaturic factors ( = phosphatonins)

fibroblast growth facter 23 (FGF-23), frizzled-related protein 4 (FRP-4), matrix extracellular phosphaoglycoprotein, FGF-7, Klotho protein 를 포함

이러한 호르몬들은 종양에서도 분비가 되는데 신장에서 Pi 의 재흡수를 억제하여 osteomalacia 를 유발합니다.

음식으로 인섭취가 많을 경우 혈액의 FGF-23 level 이 상승하는데 이는 NPT2 의 발현을 감소시켜 Pi 의 소변배출을 증가시킵니다. (Proximal tubule 에서의 재흡수 감소) 또한 calcitriol 의 level 도 감소시킵니다. 

 

* FGF-23 : 인 대사의 가장 중요한 조절 인자로 보고됨. tubule 의 Pi 재흡수를 감소, calcitriol 생성을 억제하여 장내 인 흡수 감소, 궁극적으로 혈액 Pi 농도를 감소시키는 작용. Klotho 단백질은 FGF-23 이 Proximal tubule 의 receptor 에 결합하는데 필요 (FGF-23 과 무관하게도 인의 재흡수를 줄이는 역할을 함)

 

 

* 인용출처 : Berne and Levy physiology 6e, 임상신장학 3e

 

 

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