鈣和磷的代謝

1、第13章鈣磷代謝學(xué)習(xí)目標(biāo)1 掌握血鈣、血磷的概念；鈣、磷的主要生理功能。2 .理解血鈣、血磷的含量與存在形式；鈣、磷與骨代謝的關(guān)系。3 .了解概述影響鈣、磷吸收的因素和1, 25 （0H） 2維生素0、PHT CT對(duì)鈣磷代謝的調(diào)節(jié)從化學(xué)組成上看，生物體是由有機(jī)物和無(wú)機(jī)物兩大部分組成的。前面已學(xué)過(guò)的糖類(lèi)、脂類(lèi)、蛋白質(zhì)、核酸等是構(gòu)成生物體的重要有機(jī)物。而鈣、磷則是生物體內(nèi)重要的無(wú)機(jī) 物，它具有廣泛的生理功用，維持著機(jī)體生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。如果體內(nèi)鈣、磷代謝紊 亂可引起多種疾病。因此，學(xué)習(xí)和掌握鈣、磷代謝的基本理論，對(duì)于預(yù)防和治療疾病有 很重要的意義。第1節(jié)鈣磷在體內(nèi)的含量、分布與生理功用一、含量與

2、分布人體內(nèi)鈣、磷含量相當(dāng)豐富，正常成人體內(nèi)鈣總量約為7001400g，磷總量約為400800g。其中99%以上的鈣和 86%左右的磷以羥基磷灰石的形式構(gòu)成骨鹽，存在于骨 骼及牙齒中，其余部分存在于體液及軟組織中（見(jiàn)表13 1）。表13 1人體內(nèi)鈣磷分布情況部位鈣磷含量（g）占總鈣（）含量（g）占總磷（%）骨及牙120099. 360085. 7細(xì)胞內(nèi)液60. 610014. 0細(xì)胞外液10. 16. 20. 3二、生理功用鈣磷是構(gòu)成骨骼和牙齒的主要原料。此外，分布于各種體液及軟組織中的鈣和磷, 雖然含量只占其總量的極小部分，但卻具有重要的生理功用神經(jīng)肌肉的應(yīng)激性增高，以致發(fā)生抽搐；能降低毛細(xì)血

3、管及細(xì)胞膜的通透性，臨床上常用鈣制劑治療蕁麻疹等過(guò)敏性疾病以減輕組織的滲出性病變；能增強(qiáng)心肌收縮力， 與促進(jìn)心肌舒張的 K+相拮抗，維持心肌的正常收縮與舒張；是凝血因子之一，參與血 液凝固過(guò)程；是體內(nèi)許多酶（如脂肪酶、 ATP酶等）的激活劑，同時(shí)也是體內(nèi)某些酶 如25羥維生素D3 1 a 羥化酶等的抑制劑，對(duì)物質(zhì)代謝起調(diào)節(jié)作用；作為激素的 第二信使，在細(xì)胞的信息傳遞中起重要作用。2 磷的生理作用是體內(nèi)許多重要化合物如核苷酸、核酸、磷蛋白、磷脂及多種輔酶如naD、nadp等的重要組成成份； 以磷酸基的形式參與體內(nèi)糖、脂類(lèi)、蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)代謝及能量代謝；參與物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)，蛋白質(zhì)磷酸化和脫磷酸

4、化是酶共 價(jià)修飾調(diào)節(jié)最重要、最普遍的調(diào)節(jié)方式，以此改變酶的活性對(duì)物質(zhì)代謝進(jìn)行調(diào)節(jié)；血 液中的磷酸鹽是構(gòu)成血液緩沖體系的重要組成成分，參與體內(nèi)酸堿平衡的調(diào)節(jié)。第2節(jié) 血鈣與血磷一、血鈣血液中的鈣幾乎全部存在于血漿中，故血鈣通常指血漿鈣。正常成人血漿鈣的平均含量為2.45mmol/L。血漿鈣以離子鈣和結(jié)合鈣兩種形式存在，大約各占50%其中結(jié)合鈣絕大部分是與血漿蛋白（主要是清蛋白）結(jié)合，小部分與檸檬酸或其它小分子化合物 結(jié)合。蛋白質(zhì)結(jié)合鈣不能透過(guò)毛細(xì)血管壁，故稱為非擴(kuò)散鈣，離子鈣及檸檬酸鈣等可透 過(guò)毛細(xì)血管壁，稱為可擴(kuò)散鈣。血漿中離子鈣與結(jié)合鈣之間可相互轉(zhuǎn)變，其間存在著動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系：蛋白質(zhì)結(jié)合鈣H+

5、,HCO3-Ca2+H+HCO3-二檸檬酸鈣等45%50%5%這種平衡受血漿pH值的影響，當(dāng)pH值下降時(shí)，結(jié)合鈣解離，釋放出鈣離子，使血漿Ca2+濃度升高；相反，當(dāng) PH值升高時(shí)，血漿 Cf與血漿蛋白和檸檬酸等結(jié)合加強(qiáng)，此 時(shí)即使血清總鈣量不變，但血漿Ca2+濃度下降，當(dāng)血漿 Cf濃度低于0.87mmol/L時(shí)，可出現(xiàn)手腳抽搐，臨床上堿中毒患者常伴有手足抽搐就是這個(gè)原因。血清Ca2+濃度的關(guān)系Ca2+ =KH +HP42-HCO 3-（式中K為常數(shù)）從上述關(guān)系式中可以看出,不僅H濃度可影響血漿Cf濃度，而且血漿HPGf-或HCO式如下：濃度也可影響血漿 Cf的濃度血磷HPGf 和 HPO-形血

6、磷通常是指血漿無(wú)機(jī)磷酸鹽中所含的磷，血漿無(wú)機(jī)磷酸鹽主要以式存在。正常成人血磷濃度約為1.2mmol/L，新生嬰兒為 1.3 2.3mmol/L。血磷不如血鈣穩(wěn)定，其濃度可受生理因素影響而變動(dòng)，如體內(nèi)糖代謝增強(qiáng)時(shí)，血中無(wú)機(jī)磷進(jìn)入細(xì)胞，形成各種磷酸酯，使血磷濃度下降。三、血漿鈣磷乘積及其意義血漿中鈣磷濃度保持著一定的數(shù)量關(guān)系，臨床上將兩者的乘積作為觀察成骨作用的指標(biāo)。正常成人每100ml血漿中鈣磷濃度以 mg表示時(shí)，鈣磷乘積為 3540。當(dāng)兩者乘積大于40時(shí)，則表示鈣和磷以骨鹽形式沉積于骨組織，骨的鈣化正常；若兩者乘積小于35時(shí)，則提示骨的鈣化將發(fā)生障礙，甚至促使骨鹽溶解，影響成骨作用，引起佝僂病

7、或軟骨病。病例分析患兒男性，10個(gè)月。主訴：多汗，哭鬧，驚跳，夜睡不寧三個(gè)月。個(gè)人史：第1胎第1產(chǎn)，雙胎，人工喂養(yǎng)。體檢：入院時(shí)神志清楚，前囟門(mén)2.5 X2.5,枕禿，方盧，乳牙 2顆，體溫正常，胸部可見(jiàn)串珠及郝氏溝，心肺未聞及異常，腹部平軟?；?yàn)：血鈣1.75mmO1/L ，血磷1.2mm01/L ，堿性磷酸酶升高。診斷：佝僂病（極期 11 ）思考題:1、本病例診斷的依據(jù)是什么？2、根據(jù)本章學(xué)過(guò)的知識(shí)分析佝僂病產(chǎn)生的原因。第3節(jié)鈣磷的吸收與排泄一、鈣的吸收排泄1 鈣的吸收正常成人每天需鈣量約0.51.0g。兒童、孕婦及哺乳期婦女需要量增加，每天約需鈣1.2 2.0g。人體所需的鈣主要來(lái)自食物

8、，牛奶、乳制品及果菜中含鈣 豐富，普通膳食一般能滿足成人每日鈣的需要量。食物中的鈣大部分以難溶的鈣鹽形式 存在，需在消化道轉(zhuǎn)變成CaT才能被吸收。鈣的吸收部位在小腸，以十二指腸和空腸為主。腸粘膜對(duì)鈣的吸收機(jī)制較復(fù)雜，但以主動(dòng)吸收為主，在腸粘膜細(xì)胞中含有多種鈣結(jié) 合蛋白，能與Ca2+結(jié)合，促使鈣被吸收。鈣的吸收受下列因素的影響：(1) 維生素D是影響鈣吸收的主要因素，它能促進(jìn)腸粘膜細(xì)胞中鈣結(jié)合蛋白的合成，從而促進(jìn)小腸對(duì)鈣的吸收(作用機(jī)理詳見(jiàn)本章第五節(jié))。當(dāng)維生素D缺乏或任何原因影響活性維生素 D形成時(shí)，都可導(dǎo)致小腸對(duì)鈣的吸收降低，造成缺鈣。因此，臨床上對(duì) 缺鈣患者補(bǔ)充鈣劑的同時(shí)，補(bǔ)給一定量的維生

9、素D,能收到更好的治療效果。(2) 年齡 鈣的吸收率與年齡成反比。 嬰兒可吸收食物鈣的 50%以上，兒童為40% 成人為20%左右，40歲以后，鈣的吸收率直線下降，平均每 10年減少5%10%這是導(dǎo) 致老年人發(fā)生骨質(zhì)疏松的主要原因之一。(3) 食物成份及腸道pH值鈣鹽在酸性環(huán)境中容易溶解，在堿性環(huán)境中易于沉淀。 因此，凡能使腸道pH值降低的因素如胃酸、乳酸、乳糖、檸檬酸、酸性氨基酸等均能促 進(jìn)鈣的吸收。而食物中過(guò)多的堿性磷酸鹽、草酸鹽、鞣酸和植酸等，均可與鈣結(jié)合形成難溶性鈣鹽，從而妨礙鈣的吸收。此外，食物中的鈣磷比例對(duì)鈣的吸收也有一定影響， 一般鈣磷比例為1:1至1:2時(shí)，有利于鈣的吸收。(4

10、) 血中鈣磷濃度血中鈣、磷濃度升高時(shí)，小腸對(duì)鈣、磷的吸收減少。反之，血 鈣或血磷濃度下降時(shí)，則小腸對(duì)鈣、磷的吸收加強(qiáng)。2.鈣的排泄人體每日排出的鈣約80%由腸道排出，20%由腎排出。腸道排出的鈣主要是食物和消化液中未被吸收的鈣，其排出量隨食入的鈣量和鈣的吸收狀況而變動(dòng)。正常人每日約有10克左右的血漿鈣經(jīng)腎小球?yàn)V過(guò)。但其中95%被腎小管重吸收，隨尿排出的鈣僅為150mg左右。正常人每日從尿排出的鈣量比較穩(wěn)定，受食物的鈣量影響不大，但與血鈣水平有關(guān)。血鈣高則尿鈣排出增多，反之，血鈣下降則尿鈣排出減少。當(dāng)血鈣 下降至7.5mg/100ml血清以下時(shí)，尿鈣可減少到零。二、磷的吸收與排泄1 磷的吸收正常

11、成人每日需磷量約 1.01.5g，食物中的磷大部分以磷酸鹽、磷蛋白或磷脂的形式存在，有機(jī)磷酸酯需在消化液中磷脂酶的作用下，水解為無(wú)機(jī)磷酸鹽后才能被吸收。磷較鈣易于吸收，吸收率為70%當(dāng)血磷下降時(shí)吸收率可達(dá)90%。因此，臨床上缺磷極為罕見(jiàn)。磷可在整個(gè)小腸被吸收，但主要吸收部位為空腸。影響磷吸收的 因素大致與鈣相似。2 磷的排泄 磷排泄與鈣相反，主要由腎排出，尿磷排出量占總排出量的 60%80%。由糞排出的只約占總排出量的20%40%當(dāng)血磷濃度降低時(shí)，腎小管對(duì)磷的重吸收增強(qiáng)。由于磷主要由腎排出，故當(dāng)腎功能不全時(shí)，可引起高血磷。第4節(jié)鈣、磷與骨代謝的關(guān)系骨是體內(nèi)鈣磷的最大儲(chǔ)庫(kù)。在人的一生中，骨始終進(jìn)

12、行著代謝更新，通過(guò)成骨作用 和溶骨作用不斷與細(xì)胞外液進(jìn)行鈣磷交換。在骨骼生長(zhǎng)時(shí)，血中鈣磷成沉積于骨組織， 構(gòu)成骨鹽；在骨骼更新時(shí)，骨鹽溶解，骨中鈣磷釋放入血。因此，骨的代謝影響著血中 鈣磷的濃度，而血中鈣磷含量也影響著骨的代謝。一、骨的組成骨由骨鹽、骨基質(zhì)和骨細(xì)胞三部分組成。骨鹽增加骨的硬度，骨基質(zhì)決定骨的形狀 和韌性，骨細(xì)胞在量上雖少，但在骨的代謝中起主導(dǎo)作用。骨鹽為骨中的無(wú)機(jī)鹽，占骨干重的65%70%，其主要成份為羥磷灰石結(jié)晶和無(wú)定型的磷酸氫鈣，后者是鈣鹽沉積的初級(jí)形式，可進(jìn)一步鈣化形成羥磷灰石分布于骨基質(zhì)中。羥磷灰石是一種柱狀或針狀結(jié)晶，具有廣大的吸附面，晶格之間可吸附體液中的Ca2+、

13、Md+、Na+、CI-、CO32+等離子，這些離子可以與細(xì)胞外液的離子進(jìn)行自由交換，且速度較 快。所以，骨在維持細(xì)胞外液鈣和磷的含量中起著重要的作用。骨基質(zhì)是骨的有機(jī)成份，占骨總量的30%骨基質(zhì)中約95%為膠原，其余為少量的非膠原蛋白、蛋白多糖、糖原、脂類(lèi)和酶等。膠原由三條伸展型多肽鏈相互檸成螺旋狀結(jié)構(gòu)，骨中蛋白多糖的糖部分主要由硫酸軟骨素及硫酸角質(zhì)素組成。膠原和蛋白多糖的特 殊結(jié)構(gòu)使骨具有良好的韌性， 平行而有規(guī)律地附著在膠原纖維上的羥磷灰石則非常堅(jiān)硬， 所以骨組織不僅堅(jiān)硬，而且具有良好的韌性。骨組織主要有三種細(xì)胞，即骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞，它們都起源于間質(zhì)細(xì)胞。破骨細(xì)胞由間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化而

14、來(lái)，其作用是促進(jìn)骨鹽溶解。破骨細(xì)胞在一定條件下轉(zhuǎn)變?yōu)槌晒羌?xì)胞，成骨細(xì)胞具有促進(jìn)成骨的作用。成骨細(xì)胞完成成骨作用后，轉(zhuǎn)變?yōu)楣羌?xì)胞。二、成骨作用骨的生長(zhǎng)、修復(fù)或重建過(guò)程稱為成骨作用。成骨作用包括兩個(gè)方面，一是由成骨細(xì)胞合成與分泌膠原蛋白等骨的有機(jī)基質(zhì)，二是經(jīng)鈣化作用形成骨鹽并沉積于基質(zhì)中。在成骨過(guò)程中，堿性磷酸酶起了相當(dāng)重要的作用，故堿性磷酸酶活力的改變可作為成骨作用或成骨細(xì)胞活動(dòng)的指標(biāo)。生長(zhǎng)發(fā)育的嬰幼兒和某些佝僂病、骨軟化病、甲狀旁 腺機(jī)能亢進(jìn)等患者，血液中堿性磷酸酶活力升高。三、溶骨作用溶骨作用也稱骨質(zhì)溶解或骨的吸收。溶骨作用是原有的骨骼經(jīng)破骨細(xì)胞和骨細(xì)胞的作用而溶解的過(guò)程。溶骨作用包括骨基質(zhì)

15、的水解和骨鹽的溶解兩個(gè)方面。成骨作用與溶骨作用是構(gòu)成骨代謝對(duì)立統(tǒng)一的兩個(gè)方面，不停地交替進(jìn)行，使骨組織更新。在骨骼生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期，成骨作用大于溶骨作用，而老年人溶骨作用則顯著增強(qiáng)，正常成人兩者基本保持平衡，約有3%5%勺骨質(zhì)需要更新，以改變骨骼的形態(tài)與結(jié)構(gòu)，適應(yīng)功能的需要。第5節(jié)體內(nèi)鈣磷代謝的調(diào)節(jié)1,25-( OH 2-D3體內(nèi)鈣磷代謝主要受神經(jīng)體液調(diào)節(jié)，其中甲狀旁腺素、降鈣素和是調(diào)節(jié)鈣磷代謝的三種主要體液因素。它們主要通過(guò)影響小腸對(duì)鈣磷的吸收、鈣磷在骨 組織與體液間的平衡以及腎臟對(duì)鈣磷的排泄，從而維持體內(nèi)鈣磷代謝的正常進(jìn)行。一、甲狀旁腺素的調(diào)節(jié)作用甲狀旁腺素（PTH是由甲狀旁腺主細(xì)胞合成及分泌

16、的一種由84個(gè)氨基酸殘基組成的單鏈多肽激素。它的分泌受血液鈣離子濃度的調(diào)節(jié)，當(dāng)血鈣濃度升高時(shí)，PTH分泌減少，當(dāng)血鈣濃度降低時(shí)，PTH的分泌增加，血鈣濃度與 PTH的分泌呈負(fù)相關(guān)。PTH主要靶器官為骨和腎，其次是小腸。1 對(duì)骨的作用PTH 能促使骨組織中的間葉細(xì)胞轉(zhuǎn)化為破骨細(xì)胞，抑制破骨細(xì)胞轉(zhuǎn)化為成骨細(xì)胞，使骨組織中破骨細(xì)胞數(shù)量增多，活性增強(qiáng)，其結(jié)果是使骨組織向血中 輸送鈣和磷，使血鈣、血磷升高。2對(duì)腎的作用PTH能促進(jìn)腎遠(yuǎn)曲小管對(duì)鈣的重吸收，抑制對(duì)HPO2-的重吸收，使血鈣升高，血磷降低。3對(duì)小腸的作用由于PTH能激活腎中a i羥化酶，使25羥維生素 D轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚詮?qiáng)的1,25 二羥維生素 0

17、,因而能促進(jìn)小腸對(duì)鈣磷的吸收。綜上所述，PTH具有升高血鈣、降低血磷的作用。二、降鈣素的調(diào)節(jié)作用降鈣素（CT）是甲狀腺濾泡旁細(xì)胞（C細(xì)胞）分泌的一種單鏈 32肽激素，它的分泌 直接受血鈣濃度控制，隨著血鈣濃度的升高分泌增加，兩者呈正相關(guān)。CT的靶器官是骨和腎。1 對(duì)骨的作用 CT能抑制間葉細(xì)胞轉(zhuǎn)化為破骨細(xì)胞，抑制破骨細(xì)胞活性，阻止骨鹽溶解及骨基質(zhì)分解，同時(shí)能促進(jìn)破骨細(xì)胞轉(zhuǎn)化為成骨細(xì)胞，并增強(qiáng)其活性，使鈣和磷 在骨組織沉積，結(jié)果導(dǎo)致血鈣、血磷降低。因此，CT在對(duì)血鈣、血磷及骨代謝的調(diào)節(jié)中與PTH有顯著的拮抗作用。2 對(duì)腎的作用抑制腎近曲小管對(duì)鈣、磷的重吸收，使尿鈣、尿磷排出增加。抑制1,25 （

18、 OH 2 D3的生成，降低小腸對(duì)鈣的吸收和骨鈣的釋放。綜上所述，CT的主要作用是降低血鈣、血磷。三、1,25-(OH 2維生素D3的調(diào)節(jié)作用人體除可直接從食物中獲得維生素D3外，還可利用體內(nèi)的膽固醇為原料合成。維生素D3本身不具生理活性，需在肝、腎經(jīng)2次羥化轉(zhuǎn)變成1,25- ( OH 2維生素D3后才具有生理活性(轉(zhuǎn)變過(guò)程見(jiàn)第 4章維生素代謝)。由于其在腎臟生成后需經(jīng)血液運(yùn)至遠(yuǎn)處靶組 織發(fā)揮作用，故可將其視為腎臟分泌的一種激素。1,25-(OH) 2維生素D3的靶器官為小腸、骨和腎。1. 對(duì)小腸的作用促進(jìn)小腸對(duì)鈣磷的吸收。鈣的吸收是一種耗能的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，除需要ATP供能，CfATP酶和堿性

19、磷酸酶參與外，還需一種特殊的載體蛋白一鈣結(jié)合 蛋白的運(yùn)載。由于1,25-( OH 2維生素D3能促進(jìn)小腸粘膜上皮細(xì)胞內(nèi)鈣結(jié)合蛋白的合成， 促進(jìn)無(wú)活性的鈣結(jié)合蛋白轉(zhuǎn)變成有活性的鈣結(jié)合蛋白，同時(shí)還能加強(qiáng)小腸粘膜上皮細(xì)胞刷狀緣上CfATP酶(鈣泵)的活性，因而能促進(jìn)小腸對(duì)鈣的吸收。1,25-(OH) 2維生素D還能促進(jìn)小腸對(duì)磷的吸收，一方面是由于鈣吸收增加可直接促 進(jìn)磷的吸收。另一方面1,25-(OH) 2維生素D3也可直接促進(jìn)磷的吸收。因此維生素D3可提高血鈣、血磷含量。2. 對(duì)骨的作用一方面能增強(qiáng)破骨細(xì)胞的活性，促進(jìn)骨鹽溶解，另一方面由于1,25(OH 2維生素D3能促進(jìn)小腸對(duì)鈣、磷的吸收，使血中鈣和磷的濃度升高，促進(jìn)骨的鈣化。所以，1,25-( OH 2維生素