(出處:家誼診所:http://tw.myblog.yahoo.com/tientzn/article?mid=276&prev=278&next=268)

本文整理自Iranian Journal of Kidney Diseases | Volume 4 | Number 2 | April 2010

題目: Organic and Inorganic Dietary Phosphorus and Its Management in Chronic Kidney Disease

作者:  Nazanin Noori 等人

 

引言

    慢性腎衰竭患者因腎功能逐漸衰退導致許多物質如磷離子等積存於體內。一般而言,血中磷濃度經由多重代償機制維持於2.54.5mg/dL之間直到腎功能衰退至第五期時才會發生高血磷症。治療的方法主要有限制含磷飲食的攝取、服用磷結合劑以減少腸道中磷的吸收與利用透析方式移除。即便使用上述各種方式,很多末期腎衰竭患者仍無法將其血磷維持於正常的範圍內,最近的資料顯示不到50%的患者能達成維持血磷的目標值。服用含鈣鹽、鋁鹽、樹脂或重金屬的磷結合劑除了可能造成患者過多的鈣負荷、鋁中毒、腸胃不適或重金屬累積等問題,每次要服用多顆藥物對患者也是一大負擔。雖然限制含磷食物攝取可能和維持患者足夠蛋白質攝取量互相衝突,但是目前仍是控制血磷的主要方式。因此對慢性腎衰竭患者而言,了解食物中磷的來源對臨床血磷控制與飲食控制十分重要。

飲食中的磷 

磷的來源

    因為磷存於所有生命體中,所以在大多數的食物中都可以發現磷。主要含磷的飲食來源可分為富含蛋白質的有機磷食物,包括乳品、肉、魚等動物性食物與豆類、堅果、巧克力等植物性食物以及存於食物添加物中的無機磷(表一)

有機磷

    因為有機磷大多數存於生物體內蛋白質或與細胞內含碳分子結合,所以自然可在富含蛋白質的食物中發現。有機磷通常在腸道中水解,變成無機磷後被吸收至血液循環中。通常只有30%60%攝入的有機磷會被吸收,因為會受到食物營養素於腸道的消化率、食物中磷的生物利用率、腸道黏膜上維生素D受器的活化程度、有無與磷會結合或是影響磷吸收的物質如鋁或菸鹼酸等因素影響。

動物性蛋白質中的磷

    在一般非素食的西方飲食中,超過一半以上食物中的磷來自動物性蛋白質,主要的動物性蛋白質來源有肉、家禽、魚、蛋及乳製品。動物性蛋白質來源的磷其消化率比植物性蛋白質要高。不同的動物性蛋白質來源其磷含量亦不同。例如一大粒的蛋含6公克蛋白質與86毫克的磷而其中蛋白部份只含5毫克的磷,這表示整粒蛋中大部分的磷都存於蛋黃中。家禽肉(如雞及火雞)中的磷含量比紅肉(如牛及小牛肉)或魚要少。每100公克的鮭魚含21公克的蛋白質與282毫克的磷。更者許多肉類或乳製品都被加工添加了許多含磷的食品添加物,大幅增加了食物整體的磷含量。同樣的,不同種類的起司因為其製作方式的不同使得其每份起司中有機磷加上無機磷的量從小於100毫克到多約1000毫克都有。高脂肪的動物蛋白飲食雖然其中磷含量較少,但是其卻有較多的飽和脂肪。但是目前並無證據顯示此類高脂肪食物對慢性腎衰竭患者有不良影響。事實上,最近Ewers等人所做一前瞻性研究建議可嘗試給第五期慢性腎衰竭患者高脂肪飲食,因為在這類飲食中磷與鉀的含量相當低。

植物性蛋白質與植酸(Phytates)中的磷

    許多蔬果只含有少量的有機磷,只有在少數的植物種子、堅果與豆類才富含有機磷。巧克力是另一種富含磷的植物性食物,每份巧克力(40公克)中有機磷含量平均約142毫克到216毫克。其中又以黑牛奶巧克力的磷含量最高。可可是從可可豆中所提煉,其中富含lysophosphatidyl cholinephosphatidyl cholinephosphatidyl ethanolaminephosphatidyl inositol 等各種磷脂。不像動物性蛋白質中的有機磷主要存於細胞內而且容易被水解與吸收,植物中的有機磷特別是豆類、豌豆、穀類及堅果等其有機磷是以植酸(phytic acid phytate)形式儲存。因為人類腸道中沒有分解植酸的酶,所以這些植物性食物中的磷的生物利用率相對偏低,通常小於50%。所以即使某些植物性食物的磷含量好像很高如豆類,但是其每公克植物性蛋白質的磷實際腸道吸收率比每公克動物性蛋白質要低(見表一)。如果一健康人分別給予相同磷含量的動物性與植物性食物,可以發現尿液中給予動物性食物的磷排泄量較多。因為植物性食物中的磷只有20-50%在腸道中吸收,所以建議慢性腎衰竭患者多攝取植物性蛋白質不僅能夠符合每日蛋白質需求量,也較能夠控制磷的負擔。不過仍有三點要注意: (一) 已發酵全穀類麵包中酵母菌的植酸酶會讓其中的磷比餅乾(cereals) 或薄撖脆餅的磷更容易吸收。(二)目前對於益生菌(probiotics)是否能促進植酸中的磷釋出或吸收尚不清楚。(植物性蛋白質的生物價值通常較動物性蛋白質要低,所以對某些處於邊緣性蛋白質攝取量的人而言可能會造成蛋白質攝取不足。

 

 含磷食物與慢性腎衰竭相關性之探討   

  

 

無機磷與食品添加物

    磷是許多加工食品中加入的保存劑及鹽添加劑的主要成分。加工食品使用添加劑的目的在於延長食物保存期限、增加食物鮮豔度、增加食物風味及維持食物溼度。常見這些加工食物中無機磷的來源有飲料、加工或重組肉類、冷凍微波餐、餅乾、小點心、加工起司、速食產品(如泡麵)及冷凍烘培食品。目前並沒有一個正確及普遍的方法用以區分蛋白質中的有機磷或是食品添加物或保存劑中的無機磷。

    食品添加物中的無機磷不會跟食物中的蛋白質結合,他們是屬於易分解的鹽類,很容易在腸道被吸收。實際上超過90%的無機磷會在腸道被吸收,相反的天然食物中的有機磷只有40-60%被吸收。所以食品添加物中的無機磷所造成對人體的磷負荷比跟有機磷相較之下異常偏高,這也變成目前嚴重的公共健康問題。在1990年代早期含磷的食品添加物約提供每天美式飲食中500毫克的磷,而目前的含磷添加物在標準美式飲食中提供了每天約1000毫克的磷。.

    根據Bell等人的研究,加入大量含磷添加劑的食品會造成個人每日的磷攝取總量從979毫克/天增加為2124毫克/天,這些食物不僅造成血磷濃度上升及尿液中磷排洩增加同時也降低了血鈣濃度及尿液中鈣離子的排泄量。這些表現也可發現在餵食高磷食物的動物身上,這些動物同時也有副甲狀腺素增加與慢性腎衰竭患者的次發性副甲狀腺亢進症狀。因此加工食品除了食物本身天然存在的磷外還添加了大量容易被吸收的無機磷。

磷的恒定 

腸道中磷的恒定

    小腸壁上磷的吸收是經由與腎小管上的鈉-磷共同載體(cotranspoter)相似的共同載體傳輸,同時也受1,25(OH)2維生素D的刺激影響。影響磷在腸道吸收速率的因素列於圖一。而其中最主要的吸收決定因素為在食物中磷的含量、磷的生物利用率與是否存在自然磷結合劑或磷結合藥物。

含磷食物與慢性腎衰竭相關性之探討1   

 

 

 

腎臟中磷的恒定

    血液中的磷與白蛋白的結合度不高,所以大部分的磷都會從腎絲球過濾出到腎小管中。近端腎小管再吸收75%過濾出的磷,遠端腎小管吸收10%的磷,剩下15%的磷從尿液排出體外。腎小管上的磷吸收傳輸載體(transporter)活性在低血磷與1.25(OH)2維生素D的作用下增強,而在副甲狀腺素與纖維母細胞生長因子23的作用下會減弱。目前知道增加腎小管磷再吸收的主要因素為磷缺乏、1,25(OH)2維生素D、體液缺乏、代謝性鹼血症、慢性低血鈣、及受胰島素、動情激素、甲狀腺素、生長激素等荷爾蒙影響。而減少腎小管磷再吸收的因素有副甲狀腺素、纖維母細胞生長因子23、酸血症、高血磷、慢性高血鈣與體液過多。目前發現骨骼細胞會分泌一種纖維母細胞生長因子23荷爾蒙,其主要能調節磷與維生素D的代謝。如果持續增加食物中磷的攝取會刺激纖維母細胞生長因子23分泌,其會促進磷從尿液中排泄,同時其可抑制腎小管上25-hydroxy維生素D-1-ahydroxylase的功能,減少1,25(OH)2維生素D的合成。相反的如果持續減少磷的攝取會減少纖維母細胞生長因子23的分泌,進而加強腎小管對磷的再吸收與維生素D的合成製造。而刺激纖維母細胞生長因子23分泌的主要因素為高磷攝取、1,25維生素D濃度增加,而副甲狀腺素也可能會影響。(圖二)

含磷食物與慢性腎衰竭相關性之探討2     

磷在細胞外液與骨骼之間的交換

    磷在細胞外液與骨骼之間交換是體內鈣恆定的結果。磷會與鈣一同沉積於骨骼中或是從骨骼中釋出。而影響細胞對磷吸收的因素尚不清楚。目前大家同意磷離子是利用細胞膜內外化學梯度差(chemical gradient)被動式的進入細胞內。而攝取的碳水化合物與血液酸鹼度的改變會讓磷離子通透細胞而造成血磷濃度快速而明顯的變化。

磷與腎臟病 

慢性腎臟病對磷恆定的影響

    研究發現,慢性腎衰竭患者早在可測出血磷升高之前的第二或第三期腎衰竭時,其血中的纖維母細胞生長因子23濃度已經升高。纖維母細胞生長因子23

會促進磷從腎臟排泄並減少1,25維生素D的生成,進而減少飲食中磷的吸收。因此維生素D是從慢性腎衰竭的早期就隨著纖維母細胞生長因子23的增加而逐漸減少,甚至在腎實質不足(insufficient renal mass)造成的臨床徵狀出現之前患者體內的維生素D的生成就已經降低。這代表腎臟是被通知要減少維生素D的生成。儘管在慢性腎衰竭早期纖維母細胞生長因子23的增加是要維持正常血磷濃度的代償反應的假設上無法證實,但是1,25維生素D濃度減少會腸道中磷的吸收、降低對副甲狀腺的抑制回饋機制,使得血中的副甲狀腺素濃度升高,進而增加尿液中磷的排泄。纖維母細胞生長因子23對骨骼礦物質化或其他器官的直接作用目前尚不清楚。雖然在癌症造成的軟骨症患者其體內有相當高濃度的纖維母細胞生長因子23,但是還是慢性腎衰竭患者,特別是長期透析患者其血中的纖維母細胞生長因子23濃度最高,甚至比正常人要高出1000倍。

透析治療對磷的影響

    人體內的磷主要存於細胞內,所以經由透析治療移除的磷也大多源自細胞內。透析治療開始時,血中磷濃度是決定磷移除速度的主要因素。在開始透析的6090分鐘內,血液中的磷濃度會快速降低,之後隨著透析液與血清磷濃度的差異愈來愈小,磷的移除效率就越低。如果就整個透析治療過程而言,決定磷移除總量的最終因素還是在於磷從細胞內移動到細胞外液的緩慢速度。在透析結束後患者的血磷濃度會大幅的反彈回升,通常在幾小時內血磷濃度就會回到透析前的80%左右。標準每周三次四小時的透析治療每次約可移除6001200毫克的磷(每周約可移除18003600毫克的磷)。即使在透析治療的第一小時移除了大部分的磷,但是在其後的透析過程中磷的持續移除效果卻不盡理想。例如研究發現四小時透析治療平均可移除923±12毫克的磷,而五小時的透析治療只能移除平均1127±15毫克的磷。而連續腹膜透析每天平均可移除300到600毫克或每周2100到2520毫克的磷。

高血磷對慢性腎衰竭預後的影響

    Adeney等人動脈粥狀硬化的研究中比較439位中度腎衰竭但是無臨床心血管疾病患者其血磷與血管及心臟瓣膜鈣化的關係。利用多層螺旋X射線電腦斷層掃描發現這些患者其冠狀動脈、降主動脈、心臟主動脈瓣膜與半月瓣膜鈣化的比例分別為67%、49%、25%與20%。而血磷值每升高1mL/dL,冠狀動脈、降主動脈、心臟主動脈瓣膜與半月瓣膜鈣化的盛行率就會增加21%、33%、25%及62%。作者認為儘管這些中度腎衰竭患者其血磷值仍在正常範圍內,有較高血磷值的患者其血管及瓣膜鈣化的盛行率也較高。Tomiyama等人於2006評估96位尚未接受透析的慢性腎衰竭患者發現,其中61位患者已有冠狀動脈鈣化的情況,而血磷值是決定冠狀動脈鈣化嚴重程度的獨立因子。Block等人於2004年與Kalantar等人於2006年都發現高血磷值可作為慢性腎衰竭患者死亡的獨立預測因子。表二顯示鈣、磷與副甲狀腺素與心血管事件及死亡率的相關流行病學研究結果。

含磷食物與慢性腎衰竭相關性之探討3   

 

有關慢性腎衰竭患者飲食中磷攝取的建議

    表三是一般正常人每日飲食磷的建議最大攝取量。目前已知只有一個研究探討飲食中磷對慢性腎衰竭患者預後的影響。Noori等人於2010年研究飲食中磷的攝取對224位長期透析患者死亡率的影響。得到的結論是高量磷的攝取是這些患者死亡率的獨立預測因子,所以控制這些患者飲食中磷的攝取量非常重要。對腎絲球過濾率在2570mL/min/ 1.73 m2或是腎絲球過濾率更高但是已確定腎功能會持續衰退的患者,每日磷的攝取量為 8 毫克/公斤體重/ 10 毫克/公斤體重/ 而蛋白質的建議攝取量為 0.55 公克/公斤體重/天到 0.60 公克/公斤體重/,這些患者如果血磷值沒有超過正常值則通常不給予磷結合劑。

含磷食物與慢性腎衰竭相關性之探討4   

 

對腎絲球過濾率小於25 mL/min/ 1.73 m2但未透析的慢性腎衰竭患者,建議其蛋白質攝取量為0.55公克/公斤體重/天到0.6公克/公斤體重/天,而其中磷的攝取量可以維持於5毫克/公斤體重/天到10毫克/公斤體重/天,但是此範圍的磷攝取量對許多患者仍是一大負擔,在不使用磷結合劑下,仍有60%攝入的磷被吸收。

但是對腎絲球過濾率小於15 mL/min的患者,相對腎小管對磷的再吸收也降低,除非使用磷結合劑就算是嚴格的限制飲食磷的攝取仍無法維持正常的血磷濃度。

因為胺基酸或其酮酸製劑(keto acid formulations)並不含磷,給予這些患者超低蛋白質飲食(very low protein diets)加上胺基酸補充劑的好處是可以降低磷的攝取量,可低至4毫克/公斤體重/天到6毫克/公斤體重/天。為了解末期腎衰竭患者限制含磷食品添加物攝取對血磷的影響,Sullivan等人於2009年以279位血磷值大於5.5mg/dL的患者作研究,其中145位接受如何避免含磷食品添加物的衛教,經過3個月後這些患者的血磷值比沒有接受衛教的控制組患者要低0.6 mg/dL。所以作者的結論為教導末期腎衰竭患者避免攝取含磷食品添加物可以讓患者高血磷症得到中度改善。(圖三)

 

含磷食物與慢性腎衰竭相關性之探討5   

計算食物磷含量與磷-蛋白質比

    食物中的磷攝取量經常被低估。Oenning等人比較利用標準食物表及化學分析20種餐食以計算飲食中的磷含量的三種方式後發現所有的方式都明顯的低估了飲食中的磷含量約1525%。目前市面上使用的營養資料表並無法正確的反映出來自食品添加物的磷含量。此方面的變異性與不正確讓患者與營養師無法正確的估算飲食中的磷含量。

      美國的Kidney Disease Outcome Quality Initiative指引建議長期透析患者應給予較高的蛋白質攝取量約為1.2公克/公斤體重/天。流行病學研究發現在長期透析患者如果給予較高的標準化蛋白質含氮量攝取--1.4公克/公斤體重/天(相當於一般飲食蛋白質攝取量1.5到1.6公斤/公斤體重/天)有最好的存活率。但是較高的蛋白質攝取通常代表較多的磷攝取,而造成高血磷的機會也會相對增高。

    要注意的是如果以限制飲食中磷攝取來控制血磷值通常也會降低患者飲食中蛋白質的攝取,這會造成患者蛋白質耗損(protein wasting)與存活率降低。最近一個對30075位長期透析患者3年的流行病學研究發現,患者透析前血磷值降低通常合併飲食中蛋白質攝取量的減少,但是卻造成患者死亡危險性的增高。此研究也發現如果長期透析患者其血磷值持續降低但是其飲食蛋白質攝取增加則有最好的存活率。所以作者認為以限制飲食蛋白質攝取來控制血磷值的危險性可能大於降低血磷的好處,而且會讓患者的死亡率增加。不過還需要其他研究證明若只限制非蛋白質來源的磷攝取是否安全且更有益處。

    Boaz等人利用一飲食問卷檢驗104位以色列慢性腎臟病患者(其中73位年齡平均63.5歲男性)的日常飲食並建議其以下列公式來計算每日飲食中磷的攝取量,此公式算出的結果約等於每天80%的磷攝取量。

     每日磷攝取量(mg)= 128+14x蛋白質攝取量(g)

    利用類似方法,Kalantar-Zadeh 等人最近檢驗南加州8個透析中心107位長期透析患者的日常飲食中磷與蛋白質攝取量。患者需紀錄其三天的飲食並與營養師訪談分析其飲食。患者平均年齡56.0 ± 12.4歲,其中63%為男性,43%為非裔美人,36%為西班牙裔,62%為糖尿病患者,平均透析期間為42.1 ± 33.7個月,平均透析後體重為75.1 ± 20.8公斤,3個月平均KT/V1.58 ± 0.28,飲食中平均磷攝取量為874 ± 352毫克/(範圍 294 mg/d to 2137mg/d),而平均蛋白質攝取量為66.6 ± 26.9公克/(範圍 24.1 g/d to 160.7g /d)。結果發現蛋白質攝取量與磷攝取量有強烈的正相關性(r = 0.91,P < .001),而且下列公式約可算出83%的磷攝取量。這結果與Boaz等人的結論相似。

     每日磷攝取量(mg)= 78+11.8 x蛋白質攝取量(g)

    蛋白質攝取是治療慢性腎衰竭患者的重要部分,而且蛋白質含量高的食物通常也是有機磷的主要來源,所以對慢性腎衰竭患者而言度量食物中磷(mg)與蛋白質(g)的比例是一較合適的方式,此法也被KDQQI指引建議使用,其好處為(一)此度量法不受食物組成部分或整體大小的影響。 (二)其同時著重於食物中磷與蛋白質部分,這兩項對慢性腎衰竭患者的營養照護都很重要。(三)磷/蛋白質比率較高的同類食物通常表示有相同含量的蛋白質但卻有較高的含磷食品添加物,例如不同種類的起士的磷/蛋白質比率可以讓患者與照護者有更相稱的比較標準。(四)高磷/蛋白質比率的食物通常其磷含量過高,特別是指含磷食品添加物但卻只有少量甚至沒有蛋白質如軟性飲料(soft drink)。所以食物的磷/蛋白質比率可以讓患者注意避免過度攝取含有過量的磷卻是低營養價值的食物。不過此方法也有缺點,就是其無法提供各種食物中磷的生物利用率或是在腸道的吸收率,如素食或植物為主的飲食。

    Sherman等人最近利用公定化學分析協會所制定方法分析44種食物,包括30種冷凍或冷藏預先煮好的肉、禽類及魚等食物。他們發現這些食物中磷/蛋白質比率範圍為 6.1mg/g到 21.5 mg/g,在19項標示有含磷添加劑的食品其平均磷/蛋白質比率為 14.6mg/g,而在11項標示不含磷添加物的食品中其平均磷/蛋白質比率為 9.0mg/g,作者也報告其中未烹煮的肉類與禽類食品也被加工添加了食品添加物,所以這些食物中增加了 2-3倍的磷與鉀量,但是卻沒有在食品標示中註明。

    就如先前討論,食品添加物中的無機磷約90%可被吸收,而從動物性食物中的磷大約只有40%到60%在腸道中吸收,植物性食物中的磷其生物利用率更低。雖然有其限制,但是使用磷/蛋白質比率對慢性腎衰竭患者的飲食處置與衛教仍是一種有效的方式。無論蛋白質的質或量而言,相較之下磷含量最低的食物來自非乳類的動物性食品(平均每一公克蛋白質含11毫克磷),如蛋白與豬皮。羊肉、牛肉、雞胸肉、龍蝦都有低的磷/蛋白質比率(從5毫克/公克到小於10毫克/公克)。大豆蛋白與黃豆、鮭魚、花生醬、起士漢堡三明治都有較高的磷/蛋白質比率(從10毫克/公克到小於15毫克/公克)。豆類(碗豆與扁豆)、核桃、美式香腸、速食食物有更高的磷/蛋白質比率(平均20毫克/公克)。蛋白不僅是高生物價值的蛋白質來源,同時也有最低的磷/蛋白質比率又不含膽固醇,所以對透析患者而言是一特別健康的蛋白質來源,相反的蛋黃部份的磷/蛋白質比率就非常高而且富含膽固醇。

結論

    日常飲食中磷的攝取大部分來自富含蛋白質的食物或是食品添加物,而這對慢性腎衰竭患者而言是決定其體內磷恆定的重要因素。幾乎所有攝取或是身體內的磷都以磷酸鹽形式存在。含磷酸鹽的食品添加物更是大量增加了我們日常飲食中磷的攝取,特別是這些無機磷很容易被吸收。相反的,植物性食物,即使是磷含量高的種子或豆類,因為這些食物中有植酸存在所以在腸道被吸收的比例最少。因此從速食食品、軟性飲料、加工的起士與餅乾點心所添加的食品添加物而來的磷負荷( Phosphate burden)跟從動物性或植物性食物中的天然磷來源相較之下要高出許多。

    我們要強烈建議的是對於慢性腎衰竭患者要鼓勵其多攝取天然的動物性與富含植酸的植物性食物,而且要限制加工食品的攝取。慢性腎衰竭患者的飲食設計上不僅要考慮食物中磷的含量也要注意其磷/蛋白質比率。食品公司更應正確的標明其食品中磷的含量,因為這不僅可以改善大眾的健康,而且對有各式疾病的患者可更健康的控制其磷的攝取、減少蛋白質營養不足危險的發生、或是避免讓這些患者陷入磷過度負擔的狀況。利用水煮的烹調方法可以降低食物中的磷含量,使用選擇性的維生素D衍生物可以減少腸道中磷的吸收,正確的使用磷結合劑可以降低患者藥丸的負擔,而使用患者容易接受的衛教工具如食物磷含量單位(phosphate units)的觀念以及其與磷結合劑的相關使用對患者而言都是有所助益。

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