Hjem » Væske og elektrolytter » Fosfathomøostasen

Fosfathomøostasen

af Anders Kaack, d. 13. maj 2023. Senest opdateret d. 8. september 2025

I 1669 da den paneuropæiske søgen efter de vises sten, der kan omdanne alt til guld, besluttede en tysk alkemiker sig for at fordampe væske fra urin, varme den resterende masse op til en flydende pasta, føre det igennem vand i håbet om at det ville spontanomdanne sig til guld. I stedet blev det hvidt, og når han satte ild til det lyste det opløse det i vand  og sætte ild til, brændte det klart. Deraf navnet phosphorus, lysbæreren på dansk.

Eksistentielt set er det måske ikke helt forkert: Uden fosfor, intet liv.

Fosfat i biologiske systemer

Frit fosfor er ekstremt reaktivt og findes ikke som frit element på jorden. I biologiske systemer findes det som udgangspunkt som fosfat.

Frit opløst findes det, afhængigt af opløsningens pH-værdi, som (mono-/dihydrogen)fosfat eller phosphorsyre:

 Dissociationskonstant, pKa ved 0 grader
H3PO4 ⇌ H2PO4– + H+2,14
H2PO4– ⇌ HPO42- + H+7,20
HPO42- ⇌ PO43- + H+12,37

I humanbiologi, fraset meget sure kompartments, findes frit fosfat derfor i en konstant ligevægt mellem dihydrogenfosfat, monohydrogenfosfat og protoner.

Distribution og koncentration af fosfat i væskekompartments

Mere om det senere. Indtil videre vil jeg blot bemærke:

  • Fosfat findes i høje intracellulære koncentrationer og i lave ekstracellulære koncentrationer. Den elektrokemiske gradient er derfor ufavorabel for fosfattransport intracellulært, og fosfat må transporteres i symport med et molekyle med favorabel elektrokemisk gradient (I’m looking at you Na+).
  • Fosfat ved fysiologisk pH er ioniseret og kan derfor ikke passere cellemembranen frit.

Fosfats fysiologiske funktioner

Fosfat udgør kun 1 % af kroppen, omtrentligt 700 g, og findes primært som intracellulære ioner eller bundet som hydroxyapatitkrystaller. 1 % af de 700 g findes ekstracellulært og er tilgængelig for sampling intravaskulært.

Fosfat gør oxygen rangen stridig som livets molekyle og tjener et utal af fysiologiske formål. Her i ikke-prioriteret og ikke-udtømmende rækkefølge:

  • Essentiel komponent i knogle– og tandmineralisering i form af hydroxyapatitkrystaller.
  • Intracellulær buffer (den ekstracellulære koncentration er så lav, at bufferværdien er neglicibel)
  • Backbone i nukleinsyrerne. Fosfatgrupperne i DNA og RNA binder de enkelte nukleinsyrer sammen.
  • Central komponent i de lettilgængelige intracellulære energipuljer ATP, GTP, hvor fraspaltning af fosfat fra fx ATP til ADP frigør omtrent 50 kJ pr. mol ATP.
  • Den cellulære membrans hovedkomponent er fosfolipider
  • Fosfat er et centralt reguleringsmolekyle af proteinfunktion som phosphoproteiner
  • Fosfat regulerer oxygendissociationen fra hæmoglobin via 2,3-bifosfoglycerinsyre (2,3-BPG).

Indtag og udskillelse af fosfat

En normal, vestlig diæt har typisk et fosfatindhold over det daglige behov. Børn, hvis knogler vokser, har brug for 1200 mg, mens voksne, hvis knogler ikke vokser, har brug for 700 mg dagligt.

Der er omtrentligt 100 mg fosfat i 1 dL minimælk og 500 mg fosfat i 100 g mandler, 200 mg i 100 g kyllingefilet, og hvis du selv vil finde fosfatindholdet i fødevarer, kan du bare kigge her.

Intestinalt optages det paracellulært og i tilfælde af fosfatmangel, er der er en natrium-fosfat-cotransporter, SLC34A2, hvis apikale koncentration opreguleres og dermed øger fosfatoptaget. 

Fosfatudskillelsen og dermed den endelige regulering af P-fosfat håndteres renalt. I situationer med høje koncentrationer af fosfat, øges fosfatudskillelsen ved nedregulering af apikale natrium-fosfat-cotransportere af samme familie som den intestinale cotransporter, SLC34A1 og SLC34A3.

Transport af fosfat til intracellulære kompartment

Formodentlig håndteres den intracellulære koncentration af fosfat ved de ikke-selektivt udtrykte SLC20-transportere. Tilsyneladende ved man ikke så meget om dem, som om SLC34A-transporterne, men de transporterer også fosfat i symport med natrium. Måske 

Fordi de er ikke-selektivt udtrykt, bør man nok også betragte SLC20 som en del af den cellulære house-keeping, og så vigtig, at en subtype af SLC20, A1, ved deletion i mus er embryonisk letalt. Uden intracellulær fosfat forløb musegenesen ikke glat.

Formodentlig kan omkringliggende fosfatkoncentrationer inducere øget transport (men Hernando et al. (2021) er lidt uklar her, og det lader til at være et further research warranted-emne).

Hormonel regulering af fosfathomøostasen

Givet at fosfathomøostasen er afgørende vigtig for livet, er det ikke overraskende, at den er under snæver hormonel regulering. De primære regulatoriske hormoner er PTH, vitamin D og FGF-23. Bergwitz & Jüppner (2010) er et godt starting point, hvis du selv vil læse. Hernando et al. (2021) er et meget grundigt review, men her må du lede lidt mere, for de bruger en del krudt og struktur og funktion af fosfattransportere (tabel 3, side 15 giver et fortrinligt overblik!).

  • PTH
    • Høje niveauer af P-fosfat øger sekretionen af PTH.
    • PTH øger osteoblastaktivitetem og sænker osteoklastaktiviteten.
    • PTH sænker (bl.a.) den renale ekspression af SLC34A1 og SLC34A3 og sænker dermed fosfatreabsorptionen.
    • PTH øger niveauerne af vitamin D og FGF23
  • FGF23
    • Høje niveauer af P-fosfat øger FGF23.
    • FGF23 sænker den renale fosfatresorption via (bl.a.) SLC34A1 og SLC34A3.
    • FGF23 sænker PTH- og vitamin D-niveauerne.
  • Vitamin D
    • Høje niveauer af P-fosfat sænker vitamin D-koncentrationen.
    • Vitamin D øger den intestinale fosfat-absorption.
    • Vitamin D sænker PTH-produktionen og stimulerer FGF23-produktionen.
  • Fosfat
    • Lave fosfatniveauer i sig selv øger tilsyneladende også den intestinale ekspression af SLC34A2 og dermed fosfatoptaget (i hvert fald i mus)

Kilder

Bergwitz C, Jüppner H. Regulation of phosphate homeostasis by PTH, vitamin D, and FGF23. Annu Rev Med. 2010;61:91-104. doi: 10.1146/annurev.med.051308.111339. PMID: 20059333; PMCID: PMC4777331.

Hernando N, Gagnon K, Lederer E. Phosphate Transport in Epithelial and Nonepithelial Tissue. Physiol Rev. 2021 Jan 1;101(1):1-35. doi: 10.1152/physrev.00008.2019. Epub 2020 Apr 30. PMID: 32353243.

Brandis, K (2015). 2.2 Buffering. I Acid-Base Physiology på AneasthesiaMCQ.com. Tilgået 13/5-2023.