ภาวะธำรงดุลของแคลเซียม ฟอสเฟต และแมกนีเซียม

แคลเซียม ฟอสเฟต และแมกนีเซียมเป็นแร่ธาตุหลักที่มีประจุสองบวกในร่างกาย ซึ่งจำเป็นต่อโครงสร้างกระดูก การกระตุ้นระบบประสาทและกล้ามเนื้อ เมแทบอลิซึมของพลังงาน และการส่งสัญญาณภายในเซลล์ ความเข้มข้นของแร่ธาตุเหล่านี้ในเลือดจะถูกควบคุมให้อยู่ในช่วงแคบๆ ด้วยระบบที่ทำงานร่วมกันระหว่างลำไส้ ไต และโครงกระดูก ภายใต้การควบคุมของต่อมไร้ท่อ

Definition

ภาวะธำรงดุลของแร่ธาตุคือการควบคุมสมดุลของแคลเซียม ฟอสเฟต และแมกนีเซียมอย่างประสานงานกัน ผ่านการดูดซึมในลำไส้ การจัดการโดยไต และการแลกเปลี่ยนในโครงกระดูก ซึ่งควบคุมโดยฮอร์โมนพาราไทรอยด์ วิตามินดีที่ออกฤทธิ์ ไฟโบรบลาสต์โกรทแฟกเตอร์ 23 (fibroblast growth factor 23) และตัวรับแคลเซียม (calcium-sensing receptor)

Scope

บทความนี้อธิบายว่าร่างกายรักษาสมดุลของแคลเซียม ฟอสเฟต และแมกนีเซียมได้อย่างไร: ระบบอวัยวะสามระบบที่เคลื่อนย้ายแร่ธาตุเหล่านี้ ฮอร์โมนที่ควบคุมแร่ธาตุ และบทบาทของโครงกระดูกในการเป็นแหล่งสะสมแร่ธาตุ บทความนี้ถือว่าภาวะธำรงดุลเป็นหัวข้ออ้างอิงทางสรีรวิทยา และไม่ได้ให้เกณฑ์การวินิจฉัยหรือแนวทางการรักษาสำหรับผู้ป่วยแต่ละราย

Core questions

• แคลเซียมในซีรัมถูกรักษาให้อยู่ในช่วงแคบๆ ได้อย่างไร แม้จะมีการบริโภคที่แตกต่างกัน?
• อวัยวะและฮอร์โมนใดบ้างที่ควบคุมสมดุลของฟอสเฟต?
• แมกนีเซียมถูกจัดการอย่างไร และมีปฏิสัมพันธ์กับการควบคุมแคลเซียมอย่างไร?
• โครงกระดูกมีบทบาทอย่างไรในการเป็นแหล่งสะสมแร่ธาตุ?

Key concepts

• แคลเซียมไอออนเทียบกับแคลเซียมรวม
• ตัวรับแคลเซียม (Calcium-sensing receptor)
• การดูดซึมแร่ธาตุในลำไส้
• การดูดซึมกลับของท่อไต
• ไฟโบรบลาสต์โกรทแฟกเตอร์ 23 (FGF23)
• โครงกระดูกในฐานะแหล่งสะสมแร่ธาตุ
• การหลั่งฮอร์โมนพาราไทรอยด์ที่ขึ้นกับแมกนีเซียม

Mechanisms

แคลเซียมในซีรัมประมาณครึ่งหนึ่งหมุนเวียนอยู่ในรูปไอออนที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ ซึ่งถูกตรวจจับโดยตัวรับแคลเซียมบนเซลล์พาราไทรอยด์ การลดลงของแคลเซียมไอออนจะเพิ่มการหลั่งฮอร์โมนพาราไทรอยด์ ซึ่งจะเพิ่มระดับแคลเซียมโดยการระดมแคลเซียมจากกระดูก เพิ่มการดูดซึมกลับของไต และกระตุ้นการผลิตวิตามินดีที่ออกฤทธิ์ในไต จากนั้นวิตามินดีที่ออกฤทธิ์จะช่วยเพิ่มการดูดซึมทั้งแคลเซียมและฟอสเฟตในลำไส้ สมดุลของฟอสเฟตยังถูกควบคุมเพิ่มเติมโดยไฟโบรบลาสต์โกรทแฟกเตอร์ 23 ซึ่งเป็นฮอร์โมนที่สร้างจากกระดูกที่ส่งเสริมการขับฟอสเฟตออกทางไตและยับยั้งวิตามินดีที่ออกฤทธิ์ ซึ่งจะต้านแนวโน้มการกักเก็บฟอสเฟตของฮอร์โมนพาราไทรอยด์ แมกนีเซียมถูกดูดซึมในลำไส้และดูดซึมกลับในไต การพร่องแมกนีเซียมอย่างรุนแรงจะทำให้การหลั่งและการทำงานของฮอร์โมนพาราไทรอยด์บกพร่อง ซึ่งเชื่อมโยงสถานะของแมกนีเซียมกับการควบคุมแคลเซียม โครงกระดูกซึ่งกักเก็บแคลเซียมและฟอสเฟตส่วนใหญ่ของร่างกาย ทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ที่ถูกนำมาใช้และเติมเต็มผ่านการปรับโครงสร้างกระดูก (bone remodelling)

Clinical relevance

ความผิดปกติของระบบนี้ทำให้เกิดความผิดปกติของแคลเซียม ฟอสเฟต และแมกนีเซียมในซีรัม และเป็นสาเหตุของโรคกระดูกเมแทบอลิก บทความนี้อธิบายสรีรวิทยาที่สะท้อนอยู่ในผลการตรวจแร่ธาตุทางชีวเคมี โดยอธิบายว่าระบบควบคุมมีการจัดระเบียบอย่างไร และไม่ใช่แนวทางในการวินิจฉัยหรือแก้ไขความผิดปกติของอิเล็กโทรไลต์แต่ละชนิด

Evidence & guidelines

สรีรวิทยาที่สรุปไว้ในที่นี้ได้มาจากบทความทบทวนที่เป็นที่ยอมรับเกี่ยวกับการจัดการวิตามินดีและแร่ธาตุ และการแลกเปลี่ยนแร่ธาตุในโครงกระดูก ความผิดปกติของระบบนี้ เช่น ภาวะแคลเซียมในเลือดสูงและโรคกระดูกเมแทบอลิก ได้รับการกล่าวถึงในแนวทางปฏิบัติของสมาคมเฉพาะทางที่ครอบคลุมในหัวข้อที่เกี่ยวข้อง

History

ภาพคลาสสิกของการควบคุมแคลเซียมมุ่งเน้นไปที่ฮอร์โมนพาราไทรอยด์และวิตามินดีที่ออกฤทธิ์ต่อลำไส้ ไต และกระดูก การโคลนตัวรับแคลเซียมทำให้เข้าใจชัดเจนว่าเซลล์พาราไทรอยด์ตรวจจับแคลเซียมได้อย่างไร และการระบุไฟโบรบลาสต์โกรทแฟกเตอร์ 23 ในภายหลังได้เพิ่มฮอร์โมนควบคุมฟอสเฟตโดยเฉพาะ ซึ่งทำให้มุมมองของภาวะธำรงดุลของแร่ธาตุสมบูรณ์ยิ่งขึ้น

Key figures

• Michael Holick
• Edward Brown
• Harald Jüppner

Seminal works

• holick-2007
• stewart-2005

Frequently asked questions

ทำไมแคลเซียมไอออนจึงสำคัญกว่าแคลเซียมรวม?

เฉพาะส่วนที่เป็นไอออนเท่านั้นที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพและถูกตรวจจับโดยต่อมพาราไทรอยด์ แคลเซียมรวมยังรวมถึงแคลเซียมที่จับกับโปรตีนและแคลเซียมเชิงซ้อน ดังนั้นระดับไอออนจึงสะท้อนถึงตัวแปรที่ถูกควบคุมได้ดีกว่า

อะไรที่ควบคุมฟอสเฟตนอกเหนือจากฮอร์โมนพาราไทรอยด์และวิตามินดี?

ไฟโบรบลาสต์โกรทแฟกเตอร์ 23 ซึ่งเป็นฮอร์โมนที่ผลิตโดยเซลล์กระดูก เป็นตัวควบคุมหลักที่เพิ่มการสูญเสียฟอสเฟตทางปัสสาวะและยับยั้งวิตามินดีที่ออกฤทธิ์ ซึ่งช่วยรักษาสมดุลของฟอสเฟตให้เป็นอิสระจากการควบคุมแคลเซียม