鈣和磷的代謝

1、第13章鈣磷代謝學習目標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對鈣磷代謝的調節(jié)從化學組成上看，生物體是由有機物和無機物兩大部分組成的。前面已學過的糖類、脂類、蛋白質、核酸等是構成生物體的重要有機物。而鈣、磷則是生物體內重要的無機 物，它具有廣泛的生理功用，維持著機體生命活動的正常進行。如果體內鈣、磷代謝紊 亂可引起多種疾病。因此，學習和掌握鈣、磷代謝的基本理論，對于預防和治療疾病有 很重要的意義。第1節(jié)鈣磷在體內的含量、分布與生理功用一、含量與

2、分布人體內鈣、磷含量相當豐富，正常成人體內鈣總量約為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（見表13 1）。表13 1人體內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細胞內液60. 610014. 0細胞外液10. 16. 20. 3二、生理功用鈣磷是構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肌肉的應激性增高，以致發(fā)生抽搐；能降低毛細血

3、管及細胞膜的通透性，臨床上常用鈣制劑治療蕁麻疹等過敏性疾病以減輕組織的滲出性病變；能增強心肌收縮力， 與促進心肌舒張的 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 液凝固過程；是體內許多酶（如脂肪酶、 ATP酶等）的激活劑，同時也是體內某些酶 如25羥維生素D3 1 a 羥化酶等的抑制劑，對物質代謝起調節(jié)作用；作為激素的 第二信使，在細胞的信息傳遞中起重要作用。2 磷的生理作用是體內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糖、脂類、蛋白質、核酸等物質代謝及能量代謝；參與物質代謝的調節(jié)，蛋白質磷酸化和脫磷酸

4、化是酶共 價修飾調節(jié)最重要、最普遍的調節(jié)方式，以此改變酶的活性對物質代謝進行調節(jié)；血 液中的磷酸鹽是構成血液緩沖體系的重要組成成分，參與體內酸堿平衡的調節(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合鈣兩種形式存在，大約各占50%其中結合鈣絕大部分是與血漿蛋白（主要是清蛋白）結合，小部分與檸檬酸或其它小分子化合物 結合。蛋白質結合鈣不能透過毛細血管壁，故稱為非擴散鈣，離子鈣及檸檬酸鈣等可透 過毛細血管壁，稱為可擴散鈣。血漿中離子鈣與結合鈣之間可相互轉變，其間存在著動態(tài)平衡關系：蛋白質結合鈣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pH值下降時，結合鈣解離，釋放出鈣離子，使血漿Ca2+濃度升高；相反，當 PH值升高時，血漿 Cf與血漿蛋白和檸檬酸等結合加強，此 時即使血清總鈣量不變，但血漿Ca2+濃度下降，當血漿 Cf濃度低于0.87mmol/L時，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原因。血清Ca2+濃度的關系Ca2+ =KH +HP42-HCO 3-（式中K為常數(shù)）從上述關系式中可以看出,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、磷通常是指血漿無機磷酸鹽中所含的磷，血漿無機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，如體內糖代謝增強時，血中無機磷進入細胞，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)量關系，臨床上將兩者的乘積作為觀察成骨作用的指標。正常成人每100ml血漿中鈣磷濃度以 mg表示時，鈣磷乘積為 3540。當兩者乘積大于40時，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，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個月。主訴：多汗，哭鬧，驚跳，夜睡不寧三個月。個人史：第1胎第1產，雙胎，人工喂養(yǎng)。體檢：入院時神志清楚，前囟門2.5 X2.5,枕禿，方盧，乳牙 2顆，體溫正常，胸部可見串珠及郝氏溝，心肺未聞及異常，腹部平軟?；灒貉}1.75mmO1/L ，血磷1.2mm01/L ，堿性磷酸酶升高。診斷：佝僂?。O期 11 ）思考題:1、本病例診斷的依據(jù)是什么？2、根據(jù)本章學過的知識分析佝僂病產生的原因。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。腸粘膜對鈣的吸收機制較復雜，但以主動吸收為主，在腸粘膜細胞中含有多種鈣結 合蛋白，能與Ca2+結合，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，它能促進腸粘膜細胞中鈣結合蛋白的合成，從而促進小腸對鈣的吸收(作用機理詳見本章第五節(jié))。當維生素D缺乏或任何原因影響活性維生素 D形成時，都可導致小腸對鈣的吸收降低，造成缺鈣。因此，臨床上對 缺鈣患者補充鈣劑的同時，補給一定量的維生

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 致老年人發(fā)生骨質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 進鈣的吸收。而食物中過多的堿性磷酸鹽、草酸鹽、鞣酸和植酸等，均可與鈣結合形成難溶性鈣鹽，從而妨礙鈣的吸收。此外，食物中的鈣磷比例對鈣的吸收也有一定影響， 一般鈣磷比例為1:1至1:2時，有利于鈣的吸收。(4

10、) 血中鈣磷濃度血中鈣、磷濃度升高時，小腸對鈣、磷的吸收減少。反之，血 鈣或血磷濃度下降時，則小腸對鈣、磷的吸收加強。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。正常人每日約有10克左右的血漿鈣經腎小球濾過。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。血鈣高則尿鈣排出增多，反之，血鈣下降則尿鈣排出減少。當血鈣 下降至7.5mg/100ml血清以下時，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，有機磷酸酯需在消化液中磷脂酶的作用下，水解為無機磷酸鹽后才能被吸收。磷較鈣易于吸收，吸收率為70%當血磷下降時吸收率可達90%。因此，臨床上缺磷極為罕見。磷可在整個小腸被吸收，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%當血磷濃度降低時，腎小管對磷的重吸收增強。由于磷主要由腎排出，故當腎功能不全時，可引起高血磷。第4節(jié)鈣、磷與骨代謝的關系骨是體內鈣磷的最大儲庫。在人的一生中，骨始終進

12、行著代謝更新，通過成骨作用 和溶骨作用不斷與細胞外液進行鈣磷交換。在骨骼生長時，血中鈣磷成沉積于骨組織， 構成骨鹽；在骨骼更新時，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、骨基質和骨細胞三部分組成。骨鹽增加骨的硬度，骨基質決定骨的形狀 和韌性，骨細胞在量上雖少，但在骨的代謝中起主導作用。骨鹽為骨中的無機鹽，占骨干重的65%70%，其主要成份為羥磷灰石結晶和無定型的磷酸氫鈣，后者是鈣鹽沉積的初級形式，可進一步鈣化形成羥磷灰石分布于骨基質中。羥磷灰石是一種柱狀或針狀結晶，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，這些離子可以與細胞外液的離子進行自由交換，且速度較 快。所以，骨在維持細胞外液鈣和磷的含量中起著重要的作用。骨基質是骨的有機成份，占骨總量的30%骨基質中約95%為膠原，其余為少量的非膠原蛋白、蛋白多糖、糖原、脂類和酶等。膠原由三條伸展型多肽鏈相互檸成螺旋狀結構，骨中蛋白多糖的糖部分主要由硫酸軟骨素及硫酸角質素組成。膠原和蛋白多糖的特 殊結構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硬， 所以骨組織不僅堅硬，而且具有良好的韌性。骨組織主要有三種細胞，即骨細胞、成骨細胞和破骨細胞，它們都起源于間質細胞。破骨細胞由間質細胞轉化而

14、來，其作用是促進骨鹽溶解。破骨細胞在一定條件下轉變?yōu)槌晒羌毎?，成骨細胞具有促進成骨的作用。成骨細胞完成成骨作用后，轉變?yōu)楣羌毎?。二、成骨作用骨的生長、修復或重建過程稱為成骨作用。成骨作用包括兩個方面，一是由成骨細胞合成與分泌膠原蛋白等骨的有機基質，二是經鈣化作用形成骨鹽并沉積于基質中。在成骨過程中，堿性磷酸酶起了相當重要的作用，故堿性磷酸酶活力的改變可作為成骨作用或成骨細胞活動的指標。生長發(fā)育的嬰幼兒和某些佝僂病、骨軟化病、甲狀旁 腺機能亢進等患者，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溶解或骨的吸收。溶骨作用是原有的骨骼經破骨細胞和骨細胞的作用而溶解的過程。溶骨作用包括骨基質

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

16、的一種由84個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節(jié)，當血鈣濃度升高時，PTH分泌減少，當血鈣濃度降低時，PTH的分泌增加，血鈣濃度與 PTH的分泌呈負相關。PTH主要靶器官為骨和腎，其次是小腸。1 對骨的作用PTH 能促使骨組織中的間葉細胞轉化為破骨細胞，抑制破骨細胞轉化為成骨細胞，使骨組織中破骨細胞數(shù)量增多，活性增強，其結果是使骨組織向血中 輸送鈣和磷，使血鈣、血磷升高。2對腎的作用PTH能促進腎遠曲小管對鈣的重吸收，抑制對HPO2-的重吸收，使血鈣升高，血磷降低。3對小腸的作用由于PTH能激活腎中a i羥化酶，使25羥維生素 D轉變?yōu)榛钚詮姷?,25 二羥維生素 0

17、,因而能促進小腸對鈣磷的吸收。綜上所述，PTH具有升高血鈣、降低血磷的作用。二、降鈣素的調節(jié)作用降鈣素（CT）是甲狀腺濾泡旁細胞（C細胞）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。CT的靶器官是骨和腎。1 對骨的作用 CT能抑制間葉細胞轉化為破骨細胞，抑制破骨細胞活性，阻止骨鹽溶解及骨基質分解，同時能促進破骨細胞轉化為成骨細胞，并增強其活性，使鈣和磷 在骨組織沉積，結果導致血鈣、血磷降低。因此，CT在對血鈣、血磷及骨代謝的調節(jié)中與PTH有顯著的拮抗作用。2 對腎的作用抑制腎近曲小管對鈣、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2次羥化轉變成1,25- ( OH 2維生素D3后才具有生理活性(轉變過程見第 4章維生素代謝)。由于其在腎臟生成后需經血液運至遠處靶組 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. 對小腸的作用促進小腸對鈣磷的吸收。鈣的吸收是一種耗能的主動轉運過程，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合 蛋白的運載。由于1,25-( OH 2維生素D3能促進小腸粘膜上皮細胞內鈣結合蛋白的合成， 促進無活性的鈣結合蛋白轉變成有活性的鈣結合蛋白，同時還能加強小腸粘膜上皮細胞刷狀緣上CfATP酶(鈣泵)的活性，因而能促進小腸對鈣的吸收。1,25-(OH) 2維生素D還能促進小腸對磷的吸收，一方面是由于鈣吸收增加可直接促 進磷的吸收。另一方面1,25-(OH) 2維生素D3也可直接促進磷的吸收。因此維生素D3可提高血鈣、血磷含量。2. 對骨的作用一方面能增強破骨細胞的活性，促進骨鹽溶解，另一方面由于1,25(OH 2維生素D3能促進小腸對鈣、磷的吸收，使血中鈣和磷的濃度升高，促進骨的鈣化。所以，1,25-( OH 2維生素