专题笔谈│儿童磷代谢及磷稳态

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专题笔谈│儿童磷代谢及磷稳态

崇禾萌，邢雨彤，张会丰

临床实际中，磷和磷酸盐几乎是同义词，被互换通用。然而，磷和磷酸盐分别对应的英文术语为“phosphorus（磷）”和“phosphate（磷酸盐）”。磷属于化学元素范畴，磷酸盐是哺乳动物细胞内的一种主要阴离子。化学元素磷的摩尔质量为30.97g/mol［2］。磷酸盐在生物体以磷酸盐离子（PO43-）形式存在，摩尔质量为94.97 g/mol［2］。体内的磷酸盐以无机磷酸盐（inorganic phosphate，Pi）的形式存在，如 HPO42-和H2PO4-，以及有机磷酸盐的形式存在于核苷酸、磷脂、5’-三磷酸腺苷，或在骨骼中形成羟基磷灰石晶体［2-3］。磷约占人体总体重的1%，80%～85%的磷酸盐以羟基磷灰石定位于骨，赋予骨骼和牙齿硬度，并作为主要的储磷组织；15%位于软组织细胞内，<1%存在于血液循环［3-5］。

2　血磷的检测和儿童血磷特点

尽管磷以有机和无机两种形式循环，临床检验通常测量血Pi来反映血元素磷水平［6］。测量血Pi最广泛使用的方法是基于磷酸盐与钼酸铵反应形成无色磷钼酸盐复合物。血和其他生物体液中的Pi通过与钼酸铵反应形成磷钼酸盐在340 nm处的吸光度与Pi浓度成正比［5］。该方法常用于快速自动分析仪。溶血、黄疸和血脂可干扰检测精度［7］。在pH值处于生理状态时，血液循环的Pi大部分以HPO42−和H2PO4−离子存在，并充当细胞外液缓冲液［1］。因此，血Pi只反映了人体总磷的很小占比［7］。然而，血Pi测量方便、快捷、稳定、准确，用于评估人体磷储存状况，并作为全身磷酸盐稳态的估计，可用来定义高磷血症和低磷血症［6］。

血Pi浓度通常以元素磷计算。目前有两种表示方法，以mmol/L血元素磷表示。1 mmol磷酸盐含有约31 mg磷元素（新旧单位的换算公式为1 mg/dL× 0.323=1 mmol/L）［7］。

血Pi浓度虽然不如血钙那样调控严格和精细，但血Pi浓度保持在一个相对狭窄的范围内。与血钙的终身相对稳定相比，血Pi随年龄而变化。在快速生长的阶段最高。较高水平的磷酸盐对生命早期生长尤为重要，因为新生儿和婴儿需要快速的骨生长和骨形成［8］。早产儿的血Pi浓度比较高，通常在2.0 mmol/L。而婴儿期和儿童期降至1.3～2.0 mmol/L，随着年龄增长而下降到成人值［5，8］。正常成人血Pi水平为0.81～1.45 mmol/L或0.9～1.5 mmol/L，不同实验室或地区采用的正常参考值略有差异［2，5］。儿童血Pi水平高于成人，这可能反映了儿童生长发育过程对磷的更高需求［9］。

自然界广泛存在富磷食物，膳食是磷的主要来源。磷存在于大多数食物，肉类、鱼、乳制品、豆类和谷物等是天然膳食磷的主要来源［5，10-11］。软饮料、诸多即食及速食食品以磷酸盐为保质和保鲜剂，极易吸收入血［5，10-11］。动物性食物来源的磷更具有生物利用率［11］。与其他营养素不同，膳食磷的供应和吸收通常高于每日需求量580～1055 mg［10-11］。

膳食磷包括无机和有机两种形式，约70%是无机磷，常以无机磷形式吸收。磷的吸收及生物利用度是可变的，取决于消化程度、饮食中各种无机磷结合剂的存在以及食物来源［5］。西方化饮食导致无机磷几乎完全吸收［2］。磷酸盐的每日推荐摄入量与年龄有关，婴儿为100～275 mg/d，儿童和青少年为460～1250 mg/d［4］。

小肠具有强大的无机磷转运能力，负责吸收大部分膳食磷，吸收效率约为80%，其中约20%作为内源性分泌物从细胞外液返回到肠腔［5］。吸收速率取决于管腔内的磷酸盐浓度，与饮食摄入量呈线性相关［10］。

肠道对磷酸盐的吸收有两种机制：跨细胞的转运体依赖通路和细胞旁通路［2，8］。前者为主动转运过程，由SLC34A2基因编码的2b型钠驱动磷酸盐转运体（type2b sodium phosphate cotransporter，NaPi-Ⅱb）介导，此类转运体主要在空肠表达，并受磷摄入量和1，25-二羟维生素D［1，25（OH）2D］调节［2，4，10］。跨细胞通路在正常磷酸盐摄入量时对肠磷吸收的总体贡献不大，可能在低磷摄入时起作用［8，10］。细胞旁通路属于被动扩散，由于膳食中磷通常处于过剩需求中，因此细胞旁通路在人类肠磷吸收中占主导地位。两种转运机制均在十二指肠发挥作用，而扩散机制在空肠和回肠中起主要作用［8，10］。

磷稳态（phosphate homeostasis）或磷平衡（phosphate balance）取决于饮食摄入和肠道吸收、器官之间的分布以及肾脏滤过和重吸收。在健康个体中，膳食中磷酸盐摄入量和肾磷酸盐排泄之间的平衡是匹配的，骨骼和细胞外磷酸盐池之间的磷酸盐流动是平衡的。血Pi水平需通过肠道磷酸盐吸收、肾磷酸盐处理和细胞内液体和骨磷池之间复杂的磷酸盐交换来维持。

磷酸盐从小肠被吸收进入体循环，引起甲状旁腺分泌PTH［2］，增加肾脏1，25（OH）2D的合成，进一步刺激成骨细胞和骨细胞分泌FGF23。血清1，25（OH）2D升高可引起肠道Pi吸收增加，而PTH和FGF23增加可降低肾Pi的重吸收，增加尿磷排泄，最终促使血清Pi下降到正常的生理范围。

在哺乳动物中，Pi的细胞外池通过肠道、肾脏、骨骼和软组织的流入和流出而维持在一个动态平衡状态。正如在成长中的儿童中观察到的那样，当摄入和累积超过损失时，出现正Pi平衡，而当损失大于摄入和累积时，出现负Pi平衡［6］。

每日摄入的磷酸盐吸收量超过了正常需求，磷平衡由肾脏排泄来维持。磷重吸收主要发生在近端小管，是由一个活跃的细胞外转运过程介导的。正常情况下，肾脏通过肾小球滤过率（glomerular filtration rate，GFR）和近端小管对磷重吸收率调控血磷水平，肾小球每24 h将超过5 000 mg磷酸盐输送到近端小管，其中80%～90%重新吸收，其余10%的磷酸盐通过尿液排出［5，7］。

在近端小管中，至少有3种不同的钠驱动磷酸盐转运体介导磷酸盐重吸收，分别是由SLC34A1、SLC34A3和SLC20A2基因编码的2a型钠驱动磷酸盐转运体（type2a sodium phosphate cotransporter，NaPi-Ⅱa）、2c型钠驱动磷酸盐转运体（type2c sodium phosphate cotransporter，NaPi-Ⅱc）和PiT2［3-4］。这3种磷酸盐转运体表现出不同的转运模式、对pH的敏感性以及膳食磷摄入量和磷化激素的动态调节。NaPi-Ⅱa和NaPi-Ⅱc转运二价磷酸盐（HPO42−），而PiT2更倾向于单价磷酸盐（H2PO4−）［4］。此外，NaPi-Ⅱa和PiT2介导磷酸盐的电转运［4］。由于NaPi-Ⅱa和NaPi-Ⅱc对细胞外质子和首选磷酸盐（二价磷酸盐对一价磷酸盐）不同，NaPi-Ⅱc在接近中性的pH（pH 7.4～7.0）最有效，而PiT2在酸性条件更活跃［4］。

磷稳态调控主要组织器官是甲状旁腺、肾脏、肠道和骨骼，参与的主要激素是PTH、1，25（OH）2D和FGF23。正常情况下，血Pi浓度增加可诱导PTH和FGF23分泌，这两种激素降低近端小管中管腔膜NaPi-Ⅱa和NaPi-Ⅱc的表达和丰度，从而减少肾Pi重吸收，增加肾Pi排泄。

PTH通过与近端肾小管基底外侧（和顶端）PTH/PTHrP受体（PTH/PTHrP receptors，PTHR1）结合，激活环状腺苷酸系统，导致NaPi-Ⅱa和NaPi-Ⅱc的内化和降解，降低其丰度，从而降低近端小管Pi重吸收能力，增加肾Pi排泄而达到稳定血Pi效应［2-3］。PTH增加肾脏近端肾小管1α-羟化酶活性，促进1，25（OH）2D产生［1，7］。PTH的总体效应是促进肾Pi排泄、减少肾Pi重吸收，降低血Pi。

1，25（OH）2D是内分泌激素，受FGF23和PTH调控［12］，通过诱导NaPi-Ⅱb表达增加肠磷吸收［2，12］。1，25（OH）2D还可以通过降低PTH水平刺激磷吸收［3，12］。1，25（OH）2D的总体效应是促进肠磷吸收和肾磷重吸收，升高血Pi。

新生儿和婴儿期TmP/GFP较高，在儿童期有所下降，无性别差异。青春期后至成年期TmP/GFP下降。部分年龄相关参考范围：新生儿为1.43～3.43 mmol/L，3月龄婴儿为1.48～3.30 mmol/L，6月龄婴儿为 1.15～2.60 mmol/L，2～15岁儿童及青少年为1.15～2.44 mmol/L，成人为0.80～1.35 mmol/L［7，15］。低TmP/GFR与不适当的肾磷丢失一致，而正常或高的TmP/GFR与适当的肾脏保磷、非肾性低磷血症一致。在肾功能正常的高磷血症中，高TmP/GFR可能与肾磷排泄不足相一致。

儿童磷稳态的调控和评估是极其复杂的，通过多个器官系统和体液之间的分布调控而实现，在此过程中FGF23和PTH及1，25（OH）2D等激素起重要作用。对磷稳态病理生理学的研究及肾磷阈的计算有助于低磷血症和高磷血症的诊断和治疗。

参考文献 (略)

（2024-06-01收稿）