칼슘농도장애 : 부갑상선 호르몬과 비타민D, 칼시토닌에 영향

칼슘 대사

칼슘은 근육 수축, 신경 전도, 호르몬 방출 및 혈액 응고의 적절한 기능에 필요합니다. 또한 다양한 다른 대사 과정에는 적절한 칼슘농도(Calcium Concentration)가 필요합니다. 체내 칼슘 저장 유지(저칼슘혈증, hypocalcemia 또는 고칼슘혈증, hypercalcemia을 피하기 위해 )는 다음에 달려 있습니다.

• 식이 칼슘 섭취
• 위장관(GI)에서 칼슘 흡수
• 신장 칼슘 배설

균형 잡힌 식단에서는 매일 약 1000mg의 칼슘이 섭취되고 약 200mg/일은 담즙 및 기타 위장관 분비물을 통해 위장관으로 분비됩니다. 순환하는 부갑상선 호르몬 (PTH)과 활성 비타민 D , 1,25(OH)2D(1,25-dihydroxycholecalciferol, calcitriol) 의 농도에 따라 대략 200~400mg의 이 칼슘이 매일 장에서 흡수됩니다. 나머지 800~1000mg은 대변에 나타납니다. 칼슘 균형은 평균 200mg/일의 신장 칼슘 배설을 통해 유지되며, 이는 또한 순환하는 부갑상선 호르몬 및 칼시토닌 수치에 따라 달라집니다.

세포 외 및 세포 내 칼슘농도는 소포체(endoplasmic reticulum), 근육 세포의 근형질 세망(sarcoplasmic reticulum) 및 미토콘드리아(mitochondria)와 같은 세포 및 세포 내 소기관의 원형질막을 가로지르는 양방향 칼슘 수송(bidirectional calcium transport)에 의해 엄격하게 조절됩니다.

 

 

이온화된 칼슘(Ionized calcium)은 생리학적 활성 형태입니다. 세포질 이온화 칼슘(Cytosolic ionized calcium)은 마이크로몰 범위( 혈청 농도의 < 1/1000) 내에서 유지됩니다 . 이온화된 칼슘은 세포 내 2차 메신저로 작용합니다. 그것은 골격근 수축(skeletal muscle contraction), 심장 및 평활근의 흥분-수축 결합(excitation-contraction coupling in cardiac and smooth muscle), 단백질 키나아제 및 효소 인산화의 활성화(activation of protein kinases and enzyme phosphorylation)에 관여합니다.

칼슘은 또한 cAMP(고리모양 아데노신 1인산) 및 이노시톨(inositol) 1,4,5-삼인산(triphosphate)과 같은 다른 세포내 메신저의 작용에 관여하므로 에피네프린(epinephrine), 글루카곤(glucagon), 바소프레신(vasopressin, 항이뇨 호르몬), 세크레틴(secretin)및 콜레시스토키닌(cholecystokinin)을 비롯한 수많은 호르몬에 대한 세포 반응을 매개합니다.

중요한 세포 내 역할에도 불구하고 체내 칼슘의 약 99%는 주로 수산화인회석 결정(hydroxyapatite crystal)으로 뼈에 있습니다. 뼈 칼슘의 약 1%는 세포외액과 자유롭게 교환할 수 있으므로 칼슘 균형의 변화를 완충하는 데 사용할 수 있습니다.

정상적인 총 혈청 칼슘농도 범위는 8.8~10.4mg/dL(2.20~2.60mmol/L)입니다. 총 혈중 칼슘의 약 40%는 혈장 단백질, 주로 알부민에 결합되어 있습니다 . 나머지 60%는 이온화된 칼슘과 인산염(phosphate) 및 구연산염(citrate)이 결합된 칼슘을 포함합니다. 총 칼슘(즉, 단백질 결합, 복합 및 이온화 칼슘)은 일반적으로 임상 실험실 측정에 의해 결정됩니다.

그러나 이상적으로 이온화(또는 유리) 칼슘은 혈장 내 칼슘의 생리학적 활성 형태이고 혈중 농도가 총 혈청 칼슘과 항상 상관관계가 있는 것은 아니기 때문에 추정하거나 측정해야 합니다.

• 이온화된 칼슘은 일반적으로 총 혈청 칼슘의 약 50%로 추정됩니다.
• 이온화 칼슘은 총 혈청 칼슘 및 혈청 알부민 수치를 기준으로 추정할 수 있습니다.
• 이온화 칼슘의 직접 측정은 기술적인 어려움으로 인해 일반적으로 혈청 칼슘의 단백질 결합에 상당한 변화가 의심되는 환자로 제한됩니다.

정상적인 이온화된 혈청 칼슘농도 범위는 검사실 마다 다소 차이가 있지만 일반적으로 4.7~5.2mg/dL(1.17~1.30mmol/L)입니다.

칼슘 대사 조절

칼슘과 인산염의 대사는 밀접한 관련이 있습니다. 칼슘과 인산염 균형의 조절은 순환하는 부갑상선 호르몬, 비타민 D, 그리고 정도는 덜하지만 칼시토닌의 농도에 의해 크게 영향을 받습니다. 칼슘과 인산염 농도는 화학적으로 반응하여 인산칼슘(calcium phosphate)을 형성하는 능력과도 관련이 있습니다.

칼슘과 인산염 농도의 곱(mg/dL)은 일반적으로 < 60 mg 2 /dL 2 ( < 4.8 mmol 2 /L 2 )로 추정됩니다. 제품이 70 mg 2 /dL 을 초과하는 경우2 (5.6mmol 2 /L 2 ), 연조직에서 인산칼슘 결정의 침전이 훨씬 더 가능성이 높습니다. 혈관 조직의 석회화는 동맥경화성 혈관 질환을 가속화하며 특히 만성 신장 질환이 있는 환자에서 칼슘 및 인산염 생성물이 훨씬 더 낮을 때( > 55 mg 2 /dL 2 [4.4 mmol 2 /L 2 ]) 발생할 수 있습니다.

☑ 칼슘 대사 조절과 관련해서 복잡한 과정을 심플하게 정리해 놓은 영상을 소개해 드립니다. [Calcium and Phosphate Regulation]

부갑상선 호르몬과 칼슘 농도

부갑상선 호르몬(parathyroid hormone)은 부갑상선(parathyroid gland)에서 분비됩니다. 여기에는 몇 가지 조치가 있지만 아마도 가장 중요한 것은 저칼슘혈증(hypocalcemia)을 방어하는 것입니다. 부갑상선 세포는 혈청 칼슘의 감소를 감지하고 이에 반응하여 미리 형성된 부갑상선 호르몬을 순환계로 방출합니다.

부갑상선 호르몬은 칼슘의 신장 및 장 흡수를 증가시키고 뼈에서 칼슘과 인산염을 빠르게 동원(뼈 재흡수)하여 수분 내에 혈청 칼슘을 증가시킵니다. 신장 칼슘 배설(Renal calcium excretion)은 일반적으로 나트륨 배설과 유사하며 근위 세뇨관에서 나트륨 수송을 제어하는 ​​많은 동일한 요인의 영향을 받습니다. 그러나 부갑상선 호르몬은 나트륨과 독립적으로 원위 세뇨관 칼슘 재흡수를 향상시킵니다.

부갑상선 호르몬은 또한 신장 인산염 재흡수(renal phosphate reabsorption)를 감소시켜 신장 인산염 손실(renal phosphate loss)을 증가시킵니다. 신장 인산염 손실은 부갑상선 호르몬에 대한 반응으로 칼슘농도가 상승함에 따라 혈장에서 칼슘과 인산염의 용해도 곱이 초과되는 것을 방지합니다.

부갑상선 호르몬은 또한 비타민 D의 가장 활성 형태인 칼시트리올(calcitriol)로의 전환을 자극하여 혈청 칼슘을 증가시킵니다. 이러한 형태의 비타민 D는 장에서 흡수되는 식이 칼슘의 비율을 증가시킵니다. 증가된 칼슘 흡수에도 불구하고, 부갑상선 호르몬 분비의 장기간 증가는 일반적으로 조골 기능(osteoblastic function)을 억제하고 파골 세포 활동(osteoclastic activity)을 촉진하여 추가 뼈의 재흡수(bone resorption)를 초래합니다. 부갑상선 호르몬과 비타민 D는 둘 다 뼈 성장과 뼈 재형성의 중요한 조절자 역할을 합니다.

손상되지 않은 부갑상선 호르몬 분자에 대한 방사면역측정법은 여전히 ​부갑상선 호르몬 검사에 권장되는 방법입니다. 손상되지 않은 부갑상선 호르몬에 대한 2세대 분석이 가능합니다. 이 검사는 생체 이용 가능한 부갑상선 호르몬또는 총 부갑상선 호르몬을 측정합니다. 이전 분석으로 얻은 값의 50~60%에 해당하는 값을 제공합니다. 정상 범위가 기록되는 한, 두 가지 유형의 검사 모두 원발성 부갑상샘기능항진증(primary hyperparathyroidism)을 진단하거나 신장 질환에 따른 부갑상샘기능항진증을 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다.

부갑상선 호르몬은 요중 cAMP(Cyclic Adenosine Monophosphate, 고리모양 아데노신 1인산)를 증가시킵니다. 가성부갑상선기능저하증(pseudohypoparathyroidism)의 진단에서 때때로 총 또는 신생 cAMP 배설이 측정됩니다.

칼시토닌과 칼슘농도

칼시토닌(Calcitonin)은 갑상선의 소포곁 세포(parafollicular cell, C cell)에서 분비됩니다. 칼시토닌은 세포 흡수, 신장 배설 및 뼈 형성을 강화하여 혈청 칼슘농도를 낮추는 경향이 있습니다. 칼시토닌이 뼈 대사에 미치는 영향은 부갑상선 호르몬이나 비타민 D 보다 훨씬 약합니다.