StudyMed医師国家試験

カルシウムとリンはシーソーか、二人三脚か―PTHとビタミンDで読み解くミネラル代謝

第109回医師国家試験 D問題 第19問

国試問題にチャレンジ

第109回 D問題 第19問

血清Ca値と血清P値とが反対方向に変化(一方が上昇し他方が低下)する疾患はどれか。2つ選べ。

  1. a.慢性腎不全
  2. b.甲状腺髄様癌
  3. c.ビタミンD欠乏症
  4. d.特発性副甲状腺機能低下症
  5. e.腫瘍性低リン血症性骨軟化症

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、血清Caと血清Pが反対方向に動く疾患を選ぶ問題だ。丸暗記で挑むと混乱しやすいけれど、CaとPを調節するホルモンの作用を整理すれば、どちらに動くかは予測できる。主役は副甲状腺ホルモン(PTH)、活性型ビタミンD、そしてFGF23の3つだよ。
医学生医学生
生理学の講義で習いましたが、PTHはCaを上げる、くらいしか自信がありません。
ドクタードクター
そこから広げていこう。PTHは骨吸収を促してCaを血中に出し、腎遠位尿細管でCaの再吸収を増やし、腎での活性型ビタミンDの産生も促す。一方で、腎近位尿細管ではPの再吸収を抑えて尿中へ捨てさせる。つまりCaを上げてPを下げる、シーソーのようなホルモンなんだ。
医学生医学生
活性型ビタミンDはどうでしたっけ。
ドクタードクター
活性型ビタミンDは腸管からCaとPの両方の吸収を促すから、両者を同じ方向に動かす。二人三脚のイメージだね。FGF23は骨細胞から出るリン利尿ホルモンで、腎でのP再吸収を抑え、活性型ビタミンDの産生も抑える。主にPを下げる働きだ。
医学生医学生
だとすると、PTHが足りない副甲状腺機能低下症では、Caが下がってPが上がる、反対方向の変化になりますね。
ドクタードクター
その通り。特発性副甲状腺機能低下症ではPTHの分泌が低下するから、骨からのCa動員も、腎でのCa再吸収も、活性型ビタミンDの産生も落ちて低Ca血症になる。同時にPの排泄を促す作用がなくなるので高P血症になる。これは正解の一つだ。
医学生医学生
内分泌内科の実習で、低Ca血症の患者さんのTrousseau徴候を見せてもらいました。血圧計のカフで手がきゅっと曲がるのが印象的でした。
ドクタードクター
いい経験をしたね。テタニーやしびれ、Chvostek徴候、心電図のQT延長も低Ca血症のサインだ。長期例では大脳基底核の石灰化や白内障を伴うこともある。次は慢性腎不全。CaとPはどう動くかな。
医学生医学生
腎不全だとPTHが上がる二次性副甲状腺機能亢進症になるので、PTHが高いならCaは上がってPは下がる……でしょうか。
ドクタードクター
そこが引っかけどころだ。腎不全の本質はPの排泄障害なんだ。GFRが落ちるとPを尿に捨てられなくなり、高P血症になる。さらに腎でのビタミンDの活性化、つまり1α水酸化が障害されて活性型ビタミンDが不足し、腸からのCa吸収が減る。高P血症やFGF23の上昇も活性型ビタミンDの産生を抑えるから、Caは下がる方向になる。
医学生医学生
PTHはその結果として二次的に上がるけれど、Pの蓄積のほうが勝ってしまうということですね。
ドクタードクター
その理解で正しい。だから慢性腎不全はCa低下・P上昇の反対方向の変化で、もう一つの正解だ。こうした骨・ミネラル代謝の異常をまとめてCKD-MBDと呼ぶよ。では、ビタミンD欠乏症はどうだろう。
医学生医学生
ビタミンDはCaとPを同じ方向に動かすので、欠乏すれば両方とも下がる、同じ方向の変化ですね。
ドクタードクター
そう。腸管からのCaとPの吸収がともに低下する。さらにCaが下がると二次的にPTHが増えて、腎からのP排泄がいっそう増える。結果としてCaは低値から正常下限、Pは低値で、同じ方向の変化だ。小児ではくる病、成人では骨軟化症の原因になる。
医学生医学生
腫瘍性低リン血症性骨軟化症も、名前からするとPが下がる病気ですよね。Caはどうなるんでしょう。
ドクタードクター
主に骨や軟部組織にできる小さな間葉系腫瘍がFGF23を過剰に分泌する病気で、FGF23によって尿中へのP排泄が増え、低P血症が続いて骨軟化症になる。本来なら低P血症は活性型ビタミンDの産生を促すはずなのに、FGF23がそれを抑えてしまうので代償が起こらない。だから腸からのCa吸収は増えず、Caは正常かやや低値にとどまる。Caが上がることはないので、反対方向の変化には当たらないんだ。
医学生医学生
甲状腺髄様癌はカルシトニンを出すので、Caが下がるのかと思いました。
ドクタードクター
理屈としてはカルシトニンに骨吸収を抑えてCaを下げる作用があるけれど、ヒトでは生理的な作用が弱く、髄様癌でカルシトニンが慢性的に高くても、血清CaやPは通常ほとんど変わらない。カルシトニンやCEAは、診断や術後の経過観察に使う腫瘍マーカーとして覚えておこう。なお髄様癌はMEN2の一部として起こることがあり、MEN2Aでは原発性副甲状腺機能亢進症を合併しうるけれど、それは髄様癌そのものによる変化ではないよ。
医学生医学生
PTHが主役の病態では反対方向、ビタミンDが主役の病態では同じ方向、腎不全はPの排泄障害が主役、と整理すればいいんですね。
ドクタードクター
完璧だ。発展として、ほかの組み合わせも整理しておこう。Ca上昇・P低下は原発性副甲状腺機能亢進症やPTHrP産生腫瘍による高Ca血症。Ca低下・P上昇には偽性副甲状腺機能低下症も入る。PTHは高いのに標的臓器が反応しない病態だね。Ca・Pがともに上がるのはビタミンD中毒や、肉芽腫で活性型ビタミンDがつくられるサルコイドーシスだ。臨床では、腫瘍性骨軟化症の原因腫瘍は小さく見つけにくく、骨痛や筋力低下、偽骨折で受診しても診断が遅れがちになる。血清Pを測って低P血症に気づくこと、そしてFGF23を確認することが診断の第一歩になる。腫瘍を摘出すれば治癒が期待できるから、見逃さないことが大切なんだ。

まとめ

血清CaとPの動きは、Caを上げてPを下げるPTH、腸管からCaとPをともに吸収させる活性型ビタミンD、Pの排泄を促し活性型ビタミンDを抑えるFGF23の作用から予測できます。PTHが不足する特発性副甲状腺機能低下症では低Ca・高P、慢性腎不全ではPの排泄障害と活性型ビタミンDの産生低下により高P・低Caとなり、いずれも反対方向に変化します。ビタミンD欠乏症ではCaとPがともに低下し、FGF23過剰による腫瘍性低リン血症性骨軟化症では低Pに対しCaは正常〜低値、甲状腺髄様癌ではカルシトニン高値でもCa・Pはほとんど変わりません。ほかにも原発性副甲状腺機能亢進症(Ca上昇・P低下)、ビタミンD中毒やサルコイドーシス(ともに上昇)などを同じ枠組みで整理できます。ホルモンの作用から検査値の動きを導く考え方は、電解質異常の鑑別や腎不全患者の管理に直結する基礎力となります。

解答・解説

正解はa, dです

血清カルシウム(Ca)とリン(P)の濃度は、主に副甲状腺ホルモン(PTH:parathyroid hormone)、活性型ビタミンD(1,25-ジヒドロキシビタミンD、1,25(OH)2D)、線維芽細胞増殖因子23(FGF23:骨細胞から分泌されるリン利尿ホルモン)の3つのホルモンと、腸管・骨・腎臓の3つの臓器によって調節されている。各ホルモンの作用を整理すると、CaとPが同じ方向に動くか、反対方向に動くかを予測できる。

各ホルモンの主な作用

・PTH:骨吸収促進(Ca・Pを血中へ放出)、腎遠位尿細管でのCa再吸収促進、腎近位尿細管でのP再吸収抑制(P排泄増加)、腎での活性型ビタミンD産生促進。結果として血清Caを上げ、血清Pを下げる。つまりCaとPを反対方向に動かす。 ・活性型ビタミンD:腸管からのCaとPの吸収をともに促進する。血清CaとPを同じ方向(上昇)に動かす。 ・FGF23:腎近位尿細管でのP再吸収を抑制し、さらに活性型ビタミンDの産生を抑える。主に血清Pを下げる。

考え方

PTHの作用が低下する病態(副甲状腺機能低下症)では、Caが下がりPが上がる。腎臓からのP排泄が障害される病態(腎不全)でも、Pが上がり、活性型ビタミンD不足によりCaが下がる。一方、ビタミンDの作用が不足する病態では、腸管からのCaとPの吸収がともに低下するため、両者とも低下する方向に動く。 以上から、CaとPが反対方向に変化するのは慢性腎不全と特発性副甲状腺機能低下症である。

選択肢考察

  1. ○a.  慢性腎不全

    正しい。慢性腎不全では糸球体濾過量(GFR)の低下により腎臓からのP排泄が減り、高P血症となる。同時に、腎臓でのビタミンDの活性化(1α水酸化)が障害されるため活性型ビタミンDが不足し、腸管からのCa吸収が減る。さらに高P血症やFGF23の上昇も活性型ビタミンDの産生を抑える。これらにより血清Caは低下傾向となり、Caは低下・Pは上昇と反対方向に変化する。この状態が持続するとPTH分泌が過剰になり、二次性副甲状腺機能亢進症をきたす。これを含めた骨・ミネラル代謝の異常は、CKD-MBD(慢性腎臓病に伴う骨ミネラル代謝異常)と呼ばれる。

  2. ×b.  甲状腺髄様癌

    誤り。甲状腺髄様癌は、甲状腺の傍濾胞細胞(C細胞)から発生する癌で、カルシトニンを過剰に産生する。カルシトニンには骨吸収を抑えて血清Caを下げる作用があるが、ヒトでは生理的な作用が弱く、慢性的にカルシトニンが高値となる髄様癌でも、血清CaやPは通常ほとんど変化しない。カルシトニンやCEA(癌胎児性抗原)は、診断や治療後の経過観察に用いる腫瘍マーカーとして重要である。なお、髄様癌は多発性内分泌腫瘍症2型(MEN2)の一部として発生することがあり、MEN2Aでは原発性副甲状腺機能亢進症を合併しうるが、これは髄様癌そのものによるCa・Pの変化ではない。

  3. ×c.  ビタミンD欠乏症

    誤り。ビタミンDが不足すると、腸管からのCaとPの吸収がともに低下する。血清Caが下がると二次的にPTH分泌が増え(二次性副甲状腺機能亢進症)、PTHの作用で腎臓からのP排泄がさらに増える。このため血清Caは低値〜正常下限、血清Pは低値となり、CaとPは同じ方向(低下)に変化する。小児ではくる病、成人では骨軟化症の原因となる。

  4. ○d.  特発性副甲状腺機能低下症

    正しい。PTHの分泌が低下するため、骨からのCa動員、腎臓でのCa再吸収、活性型ビタミンDの産生がいずれも低下し、低Ca血症となる。一方でPTHによる腎臓でのP排泄促進作用がなくなるため、P再吸収が増えて高P血症となる。したがって血清Caは低下、血清Pは上昇と反対方向に変化する。低Ca血症による症状として、テタニー、しびれ、Chvostek徴候やTrousseau徴候、心電図でのQT延長などがみられ、長期例では大脳基底核の石灰化や白内障を伴うことがある。

  5. ×e.  腫瘍性低リン血症性骨軟化症

    誤り。腫瘍性骨軟化症(TIO:tumor-induced osteomalacia)とも呼ばれ、主に骨や軟部組織に生じる小さな間葉系腫瘍(多くは良性)がFGF23を過剰に分泌することで起こる。FGF23は腎近位尿細管でのP再吸収を抑えて尿中へのP排泄を増やし、さらに活性型ビタミンDの産生も抑える。その結果、低P血症が持続して骨軟化症をきたす。本来、低P血症は活性型ビタミンDの産生を促すはずだが、FGF23の作用によりこの代償が起こらず、活性型ビタミンDは低値〜不適切な正常値にとどまる。そのため腸管からのCa吸収は増えず、血清Caは正常またはやや低値である。Caが上昇することはないので、反対方向の変化には当たらない。

CaとPの変化で整理する主な疾患

・Ca↑、P↓:原発性副甲状腺機能亢進症、悪性腫瘍に伴う高Ca血症のうちPTH関連蛋白(PTHrP)産生によるもの ・Ca↓、P↑:副甲状腺機能低下症(特発性、術後など)、偽性副甲状腺機能低下症(PTHは高値だが標的臓器が反応しない)、慢性腎不全 ・Ca↑、P↑:ビタミンD中毒、サルコイドーシス(肉芽腫での活性型ビタミンD産生) ・Ca↓(または正常)、P↓:ビタミンD欠乏症、腫瘍性骨軟化症、X連鎖性低リン血症性くる病(FGF23過剰)

覚え方の要点

PTHが主役の病態ではCaとPが反対方向に、ビタミンDが主役の病態ではCaとPが同じ方向に動く、と整理すると理解しやすい。腎不全はPの排泄障害が主体であり、PTHは上昇していてもそれを上回ってPが蓄積するため、反対方向の変化となる。

腫瘍性骨軟化症の臨床

成人になってから骨痛、筋力低下、多発する偽骨折(骨軟化症に特徴的な帯状の透亮像)などで発症する。原因となる腫瘍は小さく見つけにくいため、診断が遅れやすい。血清Pを測定して低P血症に気づき、FGF23の高値を確認することが診断の第一歩となる。腫瘍を摘出すれば治癒が期待できる。

POINT

・PTHは血清Caを上げPを下げる(反対方向)。活性型ビタミンDはCaもPも上げる(同じ方向)。 ・副甲状腺機能低下症:低Ca・高P。 ・慢性腎不全:P排泄低下で高P、活性型ビタミンD低下で低Ca。二次性副甲状腺機能亢進症を伴う。 ・ビタミンD欠乏症:Ca・Pともに低下。 ・腫瘍性骨軟化症:FGF23過剰で低P、活性型ビタミンDの代償的上昇がなく、Caは正常〜低値。 ・甲状腺髄様癌:カルシトニン高値だが血清Ca・Pはほぼ変化しない。

※問題・正答は厚生労働省の公開資料をもとに掲載しています。