Phosphate(인) 결핍의 임상 양상

Hypophosphatemia:
An Updated on Its Etiology and Treatment

 

Phosphate deficiency(결핍)은 다양한 임상 증상으로 나타날 수 있으며(table 4), 다음과 같은 두 가지 기전으로 증상이 유발한다:

1. Intracellular ATP 감소

2. 2, 3-DPG 감소

 

인 결핍의 임상 증상

 

Symptomatic hypophosphatemia는 보통 plasma phosphate level이 0.32 mmol/L 미만일 때 발생 가능하며, diabetic ketoacidosis에서 회복 중이거나 hyperventilation이 지속되는 환자에서는 종종 실제 phosphate이 결핍되는 것은 아니기 때문에 plasma phosphate level이 낮아도 증상이 없을 수 있다.

 

 

Cardiovascular system

Hypophosphatemia로 인해서 myocardial dysfunction이 발생한다는 것은 이미 여러 연구에서 보고된 바 있다. Myocardial cell 안의 ATP 감소로 인해 myocardial contractility가 저하되는데, 7명의 중환자에게 phosphate을 투여해서 serum phosphate level을 0.23 mmol/L에서 0.45 mmol/L로 증가시켰을 때 mean left ventricular stroke work가 평균 44% 증가였다. 이는 Starling effect와는 무관하게 myocardial contrctility의 개선에 의한 효과로 볼 수 있다.

O’Connor LR et al. Effect of hypophosphatemia on myocardial performance in man. N Engl J Med. 1977;297:901–903.

 

외과계 중환자실의 환자를 대상으로 한 prospective study에서 위의 연구를 확인하였는데, 60명의 hypophosphatemia 환자에게 phosphate을 보충했을 때 평균 18%의 cardiac index가 증가하였다.

Zazzo JF et al. High incidence of hypophosphatemia in surgical intensive care patients: efficacy of phosphorus therapy on myocardial function. Intensive Care Med. 1995;21: 826–831.

 

추가적으로, hypophosphatemia와 cardiac arrythmia 간의 연관성에 대한 연구들도 있다.

Schwartz A et al. Association between hypophosphatemia and cardiac arrhythmias in the early stages of sepsis. Eur J Intern Med. 2002;13:434.

 

 

Respiratory system

Hypophosphatemia는 respiratory failure 및 weaning 실패와 연관이 있다. Agusti 등은 inorganic phosaphate level과 maximum inspiratory pressure 간에 명확한 positive correlation (r=0.97)이 있다고 보고하였다.

Agusti AG et al. Hypophosphatemia as a cause of failed weaning: the importance of metabolic factors. Crit Care Med. 1984;12:142–143.

 

8명의 중환자를 대상으로 Aubier 등의 연구에서 hypophosphatemia가 diaphragmatic contraction의 저하를 유발하는데, phosphate infusion 후에는 transphragmatic pressure가 두 배 정도 증가함을 보여주었다.

Aubier M et al. Effect of hypophosphatemia on diaphragmatic contractility in patients with acute respiratory failure. N Engl J Med. 1985;313:420–424.

 

이 밖에 다른 연구들에서는 total parenteral nutrition(TPN) 치료를 받는 환자들에서 respiratory failure가 발생한 경우를 보고하였다.

 

Neurological system

Neurologic manifestation은 wide spectrum으로 발생 가능하며, peripheral neuropathy와 central neuropathy가 가능하며, refeeding 과정 중에서 발생하는 경우가 가장 흔하다. Severe hypophosphatemia 환자에서 pareshesia와 tremor가 보고되었는데, phosphate 보충으로 상기 증상은 호전되었다. Neuropsychiatric disturbances, seizures, coma, Guillain-Barre syndrome과 유사한 severe neuropathy, Wernicke encephalopathy와 유사한 증상들이 보고 되었다.

 

 

Hematological sequelae

Hemolysis가 보고되었는데, 이는 ATP 감소가 원인으로 생각된다. ATP 결핍은 red blood cell membrane 이상을 유발하여 deformable cell이 rigid 하게 변하게 되는데, phosphate을 보충하면 red blood cell 기능과 형태가 회복된다. Granulocyte chemotaxis와 phagocytosis의 장애 또한 보고되었는데, 이는 아마도 hypophosphatemic 환자에서 Gram-negative sepsis가 더 높게 발생하는 이유를 설명해 준다. Phosphate 주입은 leucocytic ATP를 증가시키고 leucocytic function을 향상시켜준다.

Craddock PR et al. Acquired phagocyte dysfunction. A complication of the hypophosphatemia of parenteral hyperalimentation. N Engl J Med. 1974;290:1403–1407.

 

개를 대상으로 한 연구에서는, hypophosphatemia을 유발했을 때 platelet function이 감소되었다.

Yawata Y et al. Blood cell abnormalities complicating the hypophosphatemia of hyperalimentation: erythrocyte and platelet ATP deficiency associated with hemolytic anemia and bleeding in hyperalimented dogs. J Lab Clin Med. 1974;84:643– 653.

 

Metabolic consequences

Severe hypophosphatemia 시 정상 serum phosphate concentration을 유지하기 위해 bone mineral의 mobilization이 발생하게 된다. Phosphate 감소에 반응해서, urinary phosphate loss가 줄어든다. Titratable acid로서 hydrogen ion을 excretion 하는 capacity가 저하되므로, metabolic acidosis가 발생할 수 있지만, carbonate의 mobilization이 이를 방지해 준다.

 

 

Skeletal muscle and bone

Chronic phosphate deficiency로 prosimal myopathy, weakness, bone pain이 발생할 수 있다. 하지만 hypophosphatemia에서 동반되는 vitamin D deficiency이 상기 증상의 원인일 수 있다는 점이 중요하다. Acute rabdomyolysis는 chronic hypophosphate deficiency에서 일어나지는 않지만, chronic hypophosphatemia deficiency에 acute hypophosphatemia가 병발했을 때는 발생 가능하다. 한 동물 실험에서는 chronic hypophosphatemia와 muscle injury가 있을 때 acute hypophosphatemia가 생기면, rhadomyolysis가 발생한다고 보고하였다.

 

Singhal 등은 hypophosphateic state에서 rhabdomyolysis가 흔히 발생한다고 보고하였다. 129명의 hypophosphatemia(serum phosphate이 2.0 mg/dL 이하) 환자 중 46명(36%)에서 rhabdomyolysis가 나타났지만 대부분은 subclinical rhabdomyolysis였으며, overt rhabdomyolysis는 주로 chronic alcoholic 환자에게서 발생했고 이는 muscle cell이 alcochol과 depleted phosphate에 의해 손상되어 있었음을 시사한다.

Knochel JP. Hypophosphatemia and rhabdomyolysis. Am J Med. 1992;92:455– 457.

 

손상된 muscle cell들에서 유리된 phosphate에 의해서 underlying hypophosphatemia가 masking 될 수 있음을 기억해야 한다.

 

Reference

André Gaasbeek. Hypophosphatemia: An update on its etiology and treatment. The American Journal of Medicine (2005) 118, 1094-1101

 

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