钙磷代谢

钙磷代谢

一、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700~1400g，磷总量约为400~800g。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表13—1 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 99．3 600 85．7

细胞内液 6 0．6 100 14．0

细胞外液 1 0．1 6．2 0．3

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。

1．Ca2+的生理作用①可降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；②能降低毛细血管及细胞膜的通透性，临床上常用钙制剂治疗荨麻疹等过敏性疾病以减轻组织的渗出性病变；③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；④是凝血因子之一，参与血液凝固过程；⑤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

1，25—羟维生素D3—1α—羟化酶等的抑制剂，对物质代谢起调节作用；⑥作为激素的第二信使，在细胞的信息传递中起重要作用。（Ca：能增强心肌兴奋性，又能降低神经肌肉兴奋性，k：既能增强神经肌肉兴奋性，又能降低心肌兴奋性）

2．磷的生理作用①是体内许多重要化合物如核苷酸、核酸、磷蛋白、磷脂及多种辅酶重要组成成份；②以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；③参与物质代谢的调节，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；④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。

（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（2.25-2.75），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：

蛋白质结合钙Ca2+

++

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-]

（式中K为常数）

从上述关系式中可以看出，不仅H+浓度可影响血浆Ca2+浓度，而且血浆HPO42-或HCO3-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1.3~2.3mmol/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

血钙和血磷的单位是摩尔浓度（mol/L），原来的单位是百分毫克（mg/dl），钙磷乘积用的单位是百分毫克，因此需要将摩尔浓度换算成百分毫克。

二者的关系是：

钙：1mg/dl=0.25mmol/L，即1mmol/L=4mg/dl；

磷：1mg/dl=0.3229mmol/L，即1mmol/L=3.1mg/dl。

血钙指血浆中所含的钙，平均为9-11mg/dl。可分为可扩散钙(diffusible calcium)和非扩散钙(nondiffusible calcium)。非扩散钙指与血浆蛋白(主要为白蛋白)结合的钙。不易透过毛细血管壁。可扩散钙主要为游离Ca2+及少量与柠檬酸或其它酸结合的可溶性钙盐(表12－1)。

表12-1 正常人血浆钙各部分的含量

毫克/100毫升毫克当量/升占总量的%

Ca2+ 4.27 2.36 47.5

蛋白结合钙 4.56 2.28 46.0

CaPO4 0.16 0.08 1.6

柠檬酸钙0.17 0.08 1.7

其它未定钙0.32 0.16 3.2

总计9.93 4.96 100.0

发挥生理作用的主要为游离Ca2+，而血浆中Ca2+一蛋白结合钙和小分子结合钙之间呈动态平衡关系。此平衡受血浆PH影响，血液偏酸时，游离Ca2+浓度升高；相反，血液偏碱时，蛋白结合钙增多，游离Ca2+浓度下降。因此，临床上碱中毒时常伴有抽搐现象，与低血钙有关。

血浆中磷80～85%以HPO4形式存在。15-20%以H2PO4－形式存在，而PO43－的含量甚微。

二者的乘积([Ca]×[P])为30～40。当([Ca]×[P])>40，则钙和磷以骨盐形式沉积于骨组织；若([Ca]×[P])<35则妨碍骨的钙化，甚至可使骨盐溶解，影响成骨作用。

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35~40。当两者乘积大于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2.5×2.5,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Ⅱ°）

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。

四、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0.5~1.0g。儿童、孕妇及哺乳期妇女需要量增加，每天约需钙1.2~2.0g。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。食物中的钙主要含于：牛奶、乳制品、蔬菜、水果

（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1.0～1.5g，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。食物中的磷主要含于：谷物类、油脂类、干豆及坚果类、淀粉根茎类、家禽水产类、蔬菜水果、蛋与乳类。

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。

五、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、降钙素和二羟胆钙化醇/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α1—羟化酶，使25—羟维生素D3转变为活性强的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）2—D3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、二羟胆钙化醇/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维生素D3后才具有生理活性，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，Ca2+—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。

2.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。

六、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+、Mg2+、Na+、CI-、CO32+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

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。

小结：

钙磷是人体含量最多的无机盐，其中大部分以羟磷灰石的形式存在于骨、牙中，少量分布在其他组织和体液中。具有广泛的生理功用。

血钙通常是指血浆钙,正常成人血浆钙的平均含量为2.45mmol/L，其中50%为游离钙，45%结合钙，其余与有机酸结合。游离Ca2+与结合钙可相互转化，这种转化受血浆pH值影响。血磷是指血浆中的无机磷，正常成人血磷含量约为1.2 mmol/L。正常成人血浆钙磷乘积为35~40。

钙主要在酸性较强的小肠上段被吸收，维生素D3是影响钙吸收的主要因素，此外，肠道pH、食物成份及血中钙磷浓度等也可影响钙的吸收。磷比钙易于吸收。钙主要通过粪便排出，磷则主要由肾排出。

体内钙磷代谢主要受甲状旁腺素、降钙素和1,25-（OH）2维生素D3三种体液因素的调节，三者共同构成一种激素调节系统，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，维持体内钙磷代谢的正常进行。