*쉽게 이해하는 의학은 말 그대로 '쉬운 이해'에 초점이 맞춰져 있습니다. 설명이 엄밀하지 않습니다.
**틀릴 수 있습니다.
Calcium, Phosphate metabolism
까먹습니다 맨날.
PTH 이 정도 까지는 기억나는데 phosphate랑 FGF23 얘네가 항상 골칫거리입니다.
사람인 이상 안 까먹을 순 없습니다.
하지만 이름 보고 찬찬히 생각해보면 떠오를 수 있게 만들 순 있습니다.
같이 해 봅시다.
편의를 위해 칼슘은 Ca로, 인은 P로 쓰도록 하겠습니다.
0. 개요
칼슘 대사의 핵심은 ‘Ca, P이 Calcitriol, PTH, calcitonin, FGF-23에 의해 높아지느냐 낮아지느냐’ 입니다.
각각에 대해 자세히 알아봅시다.
1. Calcitriol (1, 25-dihydroxyvitamin D)
칼시트리올, 칼시페디올, 칼시토닌 등등...
다 칼시로 시작해서 이름이 헷갈립니다.
한국어로 봐서 그렇지 결국 이름에 다 써있습니다.
이름에 집중하며 시작해봅시다.
가장 기본적인 Vitamin D3의 구조입니다.
꺾인 모서리 하나 하나가 전부 탄소인데, 탄소에 번호를 매기면 다음과 같습니다.
번호 붙은 대로 1번 탄소, 2번 탄소, ... 이런식으로 부르게 됩니다.
이 상태는 비활성화된 상태이기 때문에 우리 몸에서 쉽게 이용을 할 수 없습니다.
따라서 간과 신장에서, 여러 효소들을 이용해 이를 활성화 시켜 사용을 하게 됩니다.
먼저, 간에서는 25번 탄소에 -OH를 붙여 활성화 시킵니다.
-OH를 붙이는 것을 하이드록실화(hydroxylase)라고 합니다.
이렇게 만들어주는 효소 이름이 vit D 25-hydroxylase인데
vit D의 / 25번 탄소에 / 하드록실화 했다
라는 뜻입니다.
25번 탄소가 하드록실화 되면 우리는 이것을
Calcifediol = 25-hydroxyvitamin D3
라고 부르게 됩니다.
이름에 그대로 쓰여있죠?
Calcife / diol
=Calcium에 / 두 개의 하이드록실기가 붙어 있어
(제일 처음부터 3번 탄소에 OH가 하나 붙어 있어서 총 2개 입니다)
25- / hydroxy / vitamin D3
=25번 탄소에 / hydroxylase를 한 / vitamin D3
이 상태론 만족할 수 없는지, 신장에선 1번 탄소에 OH를 하나 더 붙입니다.
이번엔 신장에서 25(OH)D-1α-hydroxylase를 사용합니다. 이름 그대로
'25번에 / -OH가 붙어있는 / vitamin D에 / 추가로 1번 탄소에 / -OH를 붙이는' 효소입니다.
붙이고 난 후를 우리는
Calcitriol = 1,25-dihydroxyvitamin D3
이라고 부릅니다.
해석해볼까요?
Calci / triol
= Calcium에 / 세 개의 하이드록실기가 있음
1,25-dihydroxyvitamin D3
= 1번 탄소와 25번 탄소에 / 두 번 hydroxylase 한 / vitamin D3
이 됩니다.
참 쉽죠? OH가 한 개 있는 기본 폼에, 25번에 하나 붙이고, 1번에 하나 붙이면 끝입니다.
정리하면
Cholecalciferol (OH 1개)
> 간에서 vit D 25-hydroxylase를 통해 25번 탄소에 -OH를 붙이면
Calcifediol (OH 2개) = 25-hydroxyvitamin D3
> 신장에서 25(OH)D-1α-hydroxylase를 통해 1번 탄소에 -OH를 붙이면
Calcitriol (OH 3개) = 1,25-dihydroxyvitamin D3
이름에 다 써 있습니다. 기억이 안 날 수가 없습니다.
이렇게 만들어진 calcitriol은 다음과 같은 역할을 합니다.
1) 위에서 Ca, P 흡수를 증가시키고
2) 신장에서 Ca, P 재흡수를 증가시키고
3) 뼈에서 Ca, P 유리를 자극합니다. (RANKL 발현)
다시 말해, Ca 와 P을 높이는 모든 것을 한다고 정리할 수 있습니다.
다른 호르몬들도 calcitriol과 연관성이 깊으므로, calcitriol의 역할은 꼭 기억하면 좋겠습니다.
2. PTH (Parathyroid hormone)
이제부턴 쉽습니다.
PTH가 뼈를 부수면서 Ca를 높이는 것은 예과생들도 다 압니다. (고등학생도 압니다)
또한 신장에 작용하여
25(OH)D-1α-hydroxylase를 증가시킴 → Calcitriol 증가 (calcifediol을 calcitriol로 바꿔주는 효소였습니다.)
Ca 재흡수 증가
P 재흡수 억제
하게 됩니다.
한마디로 Ca를 높이고, P를 낮춘다.
여기서 훌륭한 학생은 궁금해야 합니다.
PTH가 calcitriol을 증가시키면, 결국 위장에서의 P흡수 증가, 신장에서의 P 재흡수 증가도 같이 일어나는데 왜 P는 낮아지는지 말입니다.
맞는 말이지만, calcitriol을 통한 효과는 한줌단이라고 생각하면 됩니다. 아무리 올려놔봤자, 신장을 통해 배출하는 효과가 더 큽니다.
3. Calcitonin
PTH와 반대 역할을 합니다.
Osteoclast를 억제하여 뼈에서 Ca이 안나오도록 합니다. (Ca level이 높아지지 않게 합니다.)
proximal tubule에 작용하여 Ca, P 재흡수를 억제하기도 합니다.
Ca를 낮추고, P를 낮춘다.
4. FGF23 (Fibroblast growth factor 23)
모두까기 인형입니다.
25(OH)D-1α-hydroxylase를 억제하여 vit D3가 활성화 되지 않아 Ca, P의 흡수가 어려워지고,
proximal tubule에 작용하여 P 재흡수를 억제하기도 합니다.
Ca 낮추고, P 낮춘다.
여기까지가 호르몬들의 입장이었습니다.
전해질의 입장에서 다시 생각해볼까요?
5. Calcium
Ca 낮다
→ calcitriol이 위장관에서 Ca 흡수 증가, 신장에서 Ca 재흡수 증가
→ PTH이 뼈를 부셔서 Ca 증가, 신장에서 재흡수 증가
Ca 높다
→ calcitonin이 뼈를 못 부수게 해서 Ca 감소, 신장에서 Ca 재흡수 감소
→ FGF23이 vitD3 활성화 막아 Ca 흡수 못 해서 감소
6. Phosphate
인은 여러가지 방식으로 조절되지만 가장 중요한 것은 신장에서의 재흡수입니다.
NPT2 (Na+/Pi cotransporter) 라는 수송체의 발현이 증가되냐 억제되냐가 킥입니다.
P 낮다
→ calcitriol 작용으로 NPT2 발현 증가 → 위장관에서 흡수 증가, 신장에서 재흡수 증가
P 높다
→ PTH, calcitonin, FGF23 작용으로 신장에서 NPT2 발현 억제 → 재흡수 못해 P 낮아짐
이 모든 것을 정리해봅시다.
Ca, P가 호르몬들에 의해 어떻게 변할까?
Calcitriol = vit D의 활성 형태야 = 위장에서 Ca, P 흡수를 올려 = Ca 올려 P 올려
PTH = 뼈를 부셔서 Ca를 올려, 신장에선 인의 재흡수를 막아 = Ca 올려 P 내려
Calcitonin = 뼈를 못 부시게 해 Ca를 내려, 신장에선 인의 재흡수를 막아 = Ca 내려 P 내려
FGF23 = vit D 활성을 막아 Ca를 내려, 신장에선 인의 재흡수를 막아 = Ca 내려 P 내려
칼시트리올려~ (칼시트리올은 다 올려)
PTH 당연히 Ca 올려 (너무 당연)
나머지 건 다 내려
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