1、13-1第 13 章 钙磷代谢学习目标1掌握血钙、血磷的概念；钙、磷的主要生理功能。2理解血钙、血磷的含量与存在形式；钙、磷与骨代谢的关系。3了解概述影响钙、磷吸收的因素和 1，25（0H） 2维生素 D3、PHT、CT 对钙磷代谢的调节从化学组成上看，生物体是由有机物和无机物两大部分组成的。前面已学过的糖类、脂类、蛋白质、核酸等是构成生物体的重要有机物。而钙、磷则是生物体内重要的无机物，它具有广泛的生理功用，维持着机体生命活动的正常进行。如果体内钙、磷代谢紊乱可引起多种疾病。因此，学习和掌握钙、磷代谢的基本理论，对于预防和治疗疾病有很重要的意义。第 1 节 钙磷在体内的含量、分布与生理功用一
2、、含量与分布人体内钙、磷含量相当丰富，正常成人体内钙总量约为 7001400g，磷总量约为400800g。其中 99%以上的钙和 86%左右的磷以羟基磷灰石的形式构成骨盐，存在于骨骼及牙齿中，其余部分存在于体液及软组织中（见表 131） 。表 131 人体内钙磷分布情况钙 磷部位含量（g） 占总钙(%) 含量（g） 占总磷(%)骨及牙 1200 993 600 857细胞内液 6 06 100 140细胞外液 1 01 62 03二、生理功用钙磷是构成骨骼和牙齿的主要原料。此外，分布于各种体液及软组织中的钙和磷，虽然含量只占其总量的极小部分，但却具有重要的生理功用。1Ca 2+的生理作用 可降
3、低神经肌肉的应激性，当血浆 Ca2+浓度降低时，可造成神经肌肉的应激性增高，以致发生抽搐；能降低毛细血管及细胞膜的通透性，临床上常用钙制13-2剂治疗荨麻疹等过敏性疾病以减轻组织的渗出性病变；能增强心肌收缩力，与促进心肌舒张的 K+相拮抗，维持心肌的正常收缩与舒张；是凝血因子之一，参与血液凝固过程；是体内许多酶（如脂肪酶、ATP 酶等）的激活剂，同时也是体内某些酶如 25羟维生素 D31羟化酶等的抑制剂，对物质代谢起调节作用；作为激素的第二信使，在细胞的信息传递中起重要作用。2磷的生理作用 是体内许多重要化合物如核苷酸、核酸、磷蛋白、磷脂及多种辅酶如 NAD+、NADP +等的重要组成成份；以
4、磷酸基的形式参与体内糖、脂类、蛋白质、核酸等物质代谢及能量代谢；参与物质代谢的调节，蛋白质磷酸化和脱磷酸化是酶共价修饰调节最重要、最普遍的调节方式，以此改变酶的活性对物质代谢进行调节；血液中的磷酸盐是构成血液缓冲体系的重要组成成分，参与体内酸碱平衡的调节。第 2 节 血钙与血磷一、血钙血液中的钙几乎全部存在于血浆中，故血钙通常指血浆钙。正常成人血浆钙的平均含量为 2.45mmol/L。血浆钙以离子钙和结合钙两种形式存在，大约各占 50%。其中结合钙绝大部分是与血浆蛋白（主要是清蛋白）结合，小部分与柠檬酸或其它小分子化合物结合。蛋白质结合钙不能透过毛细血管壁，故称为非扩散钙，离子钙及柠檬酸钙等可
5、透过毛细血管壁，称为可扩散钙。血浆中离子钙与结合钙之间可相互转变，其间存在着动态平衡关系： Ca2+HCO3- HCO3-H+ H+45% 50% 5%这种平衡受血浆 pH 值的影响，当 pH 值下降时，结合钙解离，释放出钙离子，使血浆Ca2+浓度升高；相反，当 PH 值升高时，血浆 Ca2+与血浆蛋白和柠檬酸等结合加强，此时即使血清总钙量不变，但血浆 Ca2+浓度下降，当血浆 Ca2+浓度低于 0.87mmol/L 时，可出现手脚抽搐，临床上碱中毒患者常伴有手足抽搐就是这个原因。血清 Ca2+浓度的关系式如下：Ca2+=K H+HPO42-HCO3- K从上述关系式中可以看出，不仅 H+浓度
6、可影响血浆 Ca2+浓度，而且血浆 HPO42-或 HCO3-13-3浓度也可影响血浆 Ca2+的浓度。二、血磷血磷通常是指血浆无机磷酸盐中所含的磷，血浆无机磷酸盐主要以 HPO42-和 H2PO4-形式存在。正常成人血磷浓度约为 1.2mmol/L，新生婴儿为 1.32.3mmol/L。血磷不如血钙稳定，其浓度可受生理因素影响而变动，如体内糖代谢增强时，血中无机磷进入细胞，形成各种磷酸酯，使血磷浓度下降。三、血浆钙磷乘积及其意义血浆中钙磷浓度保持着一定的数量关系，临床上将两者的乘积作为观察成骨作用的指标。正常成人每 100ml 血浆中钙磷浓度以 mg 表示时，钙磷乘积为 3540。当两者乘积
7、大于 40 时，则表示钙和磷以骨盐形式沉积于骨组织，骨的钙化正常；若两者乘积小于35 时，则提示骨的钙化将发生障碍，甚至促使骨盐溶解，影响成骨作用，引起佝偻病或软骨病。病例分析患儿男性，10 个月。主诉：多汗，哭 闹，惊跳，夜睡不宁三个月。个人史：第 1 胎第 1 产，双胎，人工喂养。体检：入院时神志清楚，前囟门 2.52.5,枕秃，方 卢，乳牙 2 颗，体温正常，胸部可 见串珠及郝氏沟，心肺未闻及异常，腹部平软。化验：血钙 1.75mm01/L，血磷 1.2mm01/L，碱性磷酸酶升高。诊断：佝偻病（极期）思考题：1、本病例诊断的依据是什么？2、根据本章学过的知识分析佝偻病产生的原因。第 3
8、 节 钙磷的吸收与排泄一、钙的吸收排泄1钙的吸收 正常成人每天需钙量约 0.51.0g。儿童、孕妇及哺乳期妇女需要量增加，每天约需钙 1.22.0g。人体所需的钙主要来自食物，牛奶、乳制品及果菜中含钙丰富，普通膳食一般能满足成人每日钙的需要量。食物中的钙大部分以难溶的钙盐形式存在，需在消13-4化道转变成 Ca2+才能被吸收。钙的吸收部位在小肠，以十二指肠和空肠为主。肠粘膜对钙的吸收机制较复杂，但以主动吸收为主，在肠粘膜细胞中含有多种钙结合蛋白，能与 Ca2+结合，促使钙被吸收。钙的吸收受下列因素的影响：（1）维生素 D 是影响钙吸收的主要因素，它能促进肠粘膜细胞中钙结合蛋白的合成，从而促进小
9、肠对钙的吸收（作用机理详见本章第五节） 。当维生素 D 缺乏或任何原因影响活性维生素 D 形成时，都可导致小肠对钙的吸收降低，造成缺钙。因此，临床上对缺钙患者补充钙剂的同时，补给一定量的维生素 D，能收到更好的治疗效果。（2）年龄 钙的吸收率与年龄成反比。婴儿可吸收食物钙的 50%以上，儿童为 40%，成人为 20%左右，40 岁以后，钙的吸收率直线下降，平均每 10 年减少 5%10%，这是导致老年人发生骨质疏松的主要原因之一。（3）食物成份及肠道 pH 值 钙盐在酸性环境中容易溶解，在碱性环境中易于沉淀。因此，凡能使肠道 pH 值降低的因素如胃酸、乳酸、乳糖、柠檬酸、酸性氨基酸等均能促进钙
10、的吸收。而食物中过多的碱性磷酸盐、草酸盐、鞣酸和植酸等，均可与钙结合形成难溶性钙盐，从而妨碍钙的吸收。此外，食物中的钙磷比例对钙的吸收也有一定影响，一般钙磷比例为 1:1 至 1:2 时，有利于钙的吸收。（4）血中钙磷浓度 血中钙、磷浓度升高时，小肠对钙、磷的吸收减少。反之，血钙或血磷浓度下降时，则小肠对钙、磷的吸收加强。2.钙的排泄 人体每日排出的钙约 80%由肠道排出，20%由肾排出。肠道排出的钙主要是食物和消化液中未被吸收的钙，其排出量随食入的钙量和钙的吸收状况而变动。正常人每日约有 10 克左右的血浆钙经肾小球滤过。但其中 95%被肾小管重吸收，随尿排出的钙仅为150mg 左右。正常人
11、每日从尿排出的钙量比较稳定，受食物的钙量影响不大，但与血钙水平有关。血钙高则尿钙排出增多，反之，血钙下降则尿钙排出减少。当血钙下降至7.5mg/100ml 血清以下时，尿钙可减少到零。二、磷的吸收与排泄1磷的吸收 正常成人每日需磷量约 1.01.5g，食物中的磷大部分以磷酸盐、磷蛋白或磷脂的形式存在，有机磷酸酯需在消化液中磷脂酶的作用下，水解为无机磷酸盐后才能被吸收。磷较钙易于吸收，吸收率为 70%，当血磷下降时吸收率可达 90%。因此，临床上缺13-5磷极为罕见。磷可在整个小肠被吸收，但主要吸收部位为空肠。影响磷吸收的因素大致与钙相似。2磷的排泄 磷排泄与钙相反，主要由肾排出，尿磷排出量占总
12、排出量的 60%80%。由粪排出的只约占总排出量的 20%40%。当血磷浓度降低时，肾小管对磷的重吸收增强。由于磷主要由肾排出，故当肾功能不全时，可引起高血磷。第 4 节 钙、磷与骨代谢的关系骨是体内钙磷的最大储库。在人的一生中，骨始终进行着代谢更新，通过成骨作用和溶骨作用不断与细胞外液进行钙磷交换。在骨骼生长时，血中钙磷成沉积于骨组织，构成骨盐；在骨骼更新时，骨盐溶解，骨中钙磷释放入血。因此，骨的代谢影响着血中钙磷的浓度，而血中钙磷含量也影响着骨的代谢。一、骨的组成骨由骨盐、骨基质和骨细胞三部分组成。骨盐增加骨的硬度，骨基质决定骨的形状和韧性，骨细胞在量上虽少，但在骨的代谢中起主导作用。骨盐
13、为骨中的无机盐，占骨干重的 65%70%，其主要成份为羟磷灰石结晶和无定型的磷酸氢钙，后者是钙盐沉积的初级形式，可进一步钙化形成羟磷灰石分布于骨基质中。羟磷灰石是一种柱状或针状结晶，具有广大的吸附面，晶格之间可吸附体液中的Ca2+、Mg 2+、Na +、CI -、CO 32+等离子，这些离子可以与细胞外液的离子进行自由交换，且速度较快。所以，骨在维持细胞外液钙和磷的含量中起着重要的作用。骨基质是骨的有机成份，占骨总量的 30%，骨基质中约 95%为胶原，其余为少量的非胶原蛋白、蛋白多糖、糖原、脂类和酶等。胶原由三条伸展型多肽链相互柠成螺旋状结构，骨中蛋白多糖的糖部分主要由硫酸软骨素及硫酸角质素
14、组成。胶原和蛋白多糖的特殊结构使骨具有良好的韧性，平行而有规律地附着在胶原纤维上的羟磷灰石则非常坚硬，所以骨组织不仅坚硬，而且具有良好的韧性。骨组织主要有三种细胞，即骨细胞、成骨细胞和破骨细胞，它们都起源于间质细胞。破骨细胞由间质细胞转化而来，其作用是促进骨盐溶解。破骨细胞在一定条件下转变为成骨细胞，成骨细胞具有促进成骨的作用。成骨细胞完成成骨作用后，转变为骨细胞。二、成骨作用13-6骨的生长、修复或重建过程称为成骨作用。成骨作用包括两个方面，一是由成骨细胞合成与分泌胶原蛋白等骨的有机基质，二是经钙化作用形成骨盐并沉积于基质中。在成骨过程中，碱性磷酸酶起了相当重要的作用，故碱性磷酸酶活力的改变
15、可作为成骨作用或成骨细胞活动的指标。生长发育的婴幼儿和某些佝偻病、骨软化病、甲状旁腺机能亢进等患者，血液中碱性磷酸酶活力升高。三、溶骨作用溶骨作用也称骨质溶解或骨的吸收。溶骨作用是原有的骨骼经破骨细胞和骨细胞的作用而溶解的过程。溶骨作用包括骨基质的水解和骨盐的溶解两个方面。成骨作用与溶骨作用是构成骨代谢对立统一的两个方面，不停地交替进行，使骨组织更新。在骨骼生长发育时期，成骨作用大于溶骨作用，而老年人溶骨作用则显著增强，正常成人两者基本保持平衡，约有 3%5%的骨质需要更新，以改变骨骼的形态与结构，适应功能的需要。第 5 节 体内钙磷代谢的调节体内钙磷代谢主要受神经体液调节，其中甲状旁腺素、降
16、钙素和 1,25-（OH） 2-D3是调节钙磷代谢的三种主要体液因素。它们主要通过影响小肠对钙磷的吸收、钙磷在骨组织与体液间的平衡以及肾脏对钙磷的排泄，从而维持体内钙磷代谢的正常进行。一、甲状旁腺素的调节作用甲状旁腺素（PTH）是由甲状旁腺主细胞合成及分泌的一种由 84 个氨基酸残基组成的单链多肽激素。它的分泌受血液钙离子浓度的调节，当血钙浓度升高时，PTH 分泌减少，当血钙浓度降低时，PTH 的分泌增加，血钙浓度与 PTH 的分泌呈负相关。PTH 主要靶器官为骨和肾，其次是小肠。1对骨的作用 PTH 能促使骨组织中的间叶细胞转化为破骨细胞，抑制破骨细胞转化为成骨细胞，使骨组织中破骨细胞数量增
17、多，活性增强，其结果是使骨组织向血中输送钙和磷，使血钙、血磷升高。2对肾的作用 PTH 能促进肾远曲小管对钙的重吸收，抑制对 HPO42-的重吸收，使血钙升高，血磷降低。3对小肠的作用 由于 PTH 能激活肾中 1羟化酶，使 25羟维生素 D3转变为活性13-7强的 1,25二羟维生素 D3，因而能促进小肠对钙磷的吸收。综上所述，PTH 具有升高血钙、降低血磷的作用。二、降钙素的调节作用降钙素（CT）是甲状腺滤泡旁细胞（C 细胞）分泌的一种单链 32 肽激素，它的分泌直接受血钙浓度控制，随着血钙浓度的升高分泌增加，两者呈正相关。CT 的靶器官是骨和肾。1对骨的作用 CT 能抑制间叶细胞转化为破
18、骨细胞，抑制破骨细胞活性，阻止骨盐溶解及骨基质分解，同时能促进破骨细胞转化为成骨细胞，并增强其活性，使钙和磷在骨组织沉积，结果导致血钙、血磷降低。因此，CT 在对血钙、血磷及骨代谢的调节中与 PTH 有显著的拮抗作用。2对肾的作用 抑制肾近曲小管对钙、磷的重吸收，使尿钙、尿磷排出增加。抑制1,25（OH） 2D3的生成，降低小肠对钙的吸收和骨钙的释放。综上所述，CT 的主要作用是降低血钙、血磷。三、1,25-（OH） 2维生素 D3的调节作用人体除可直接从食物中获得维生素 D3外，还可利用体内的胆固醇为原料合成。维生素D3本身不具生理活性，需在肝、肾经 2 次羟化转变成 1,25-（OH） 2
19、维生素 D3后才具有生理活性（转变过程见第 4 章维生素代谢） 。由于其在肾脏生成后需经血液运至远处靶组织发挥作用，故可将其视为肾脏分泌的一种激素。1,25-(OH) 2维生素 D3的靶器官为小肠、骨和肾。1.对小肠的作用 促进小肠对钙磷的吸收。钙的吸收是一种耗能的主动转运过程，除需要 ATP 供能，Ca 2+ATP 酶和碱性磷酸酶参与外，还需一种特殊的载体蛋白钙结合蛋白的运载。由于 1,25-（OH） 2维生素 D3能促进小肠粘膜上皮细胞内钙结合蛋白的合成，促进无活性的钙结合蛋白转变成有活性的钙结合蛋白，同时还能加强小肠粘膜上皮细胞刷状缘上Ca2+ATP 酶（钙泵）的活性，因而能促进小肠对钙
20、的吸收。1,25-(OH)2维生素 D3还能促进小肠对磷的吸收，一方面是由于钙吸收增加可直接促进磷的吸收。另一方面 1,25-(OH)2维生素 D3也可直接促进磷的吸收。因此维生素 D3可提高血钙、血磷含量。13-82.对骨的作用 一方面能增强破骨细胞的活性，促进骨盐溶解，另一方面由于 1,25（OH） 2维生素 D3能促进小肠对钙、磷的吸收，使血中钙和磷的浓度升高，促进骨的钙化。所以，1,25-（OH） 2维生素 D3既可促进老骨中钙的游离，又可促进新骨的钙化，通过影响骨盐溶解与钙化过程，使骨质在不断更新的同时维持了血钙平衡。3.对肾的作用 促进肾近曲小管对钙和磷的重吸收，减少尿钙、尿磷的排出。总之，在正常人体内，通过 PTH、CT 和 1,25（OH） 2维生素 D 三者相互联系，相互制约，相互协调，共同维持血钙和血磷浓度的动态平衡，促进骨的代谢。
