钙磷镁与微量元素的临床生物化学Word文档格式.docx

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碱中毒时，血浆离子钙浓度降低，此时虽血浆总钙含量无改变，亦可出现抽搐现象。

　　⒉血磷血液中的磷以有机磷和无机磷两种形式存在。

有机磷酸酯和磷脂存在于血细胞和血浆中，含量甚大，血磷通常是指血浆中的无机磷，正常人血浆无机磷含量为成人1.1-1.3mmol/L（3.5-4.0mg/dl），婴儿为1.3-2.3mmol/L（4-7mg/dl），血浆无机磷酸盐的80％-85％以HPO42-的形式存在，其余为H2PO4-，PO43-仅含微量。

　　血浆磷的浓度不如血浆钙浓度稳定，新生儿血磷约为1.8mmol/L（5.5mg/dl），6个月婴儿可升高至2.1mmol/L（6.5mg/dl）。

此后随年龄增长又逐步下降，15岁时达成人水平。

儿童时期血磷高是由于儿童处于成骨旺盛期，碱性磷酸酶活性较高所致。

成年人血磷也有一定的生理变动，进食、摄糖、注射胰岛素和肾上腺素等情况下，由于细胞内磷的利用增加，也可引起血磷降低。

血钙与血磷之间也有一定的浓度关系，正常人钙、磷浓度（mg/dl）的乘积在36-40之间，病理条件下此值可高于40或低于36。

（二）钙磷代谢及其调节

　　⒈钙、磷的吸收与排泄正常成人日摄入钙量在0.6-1.0g之间。

发育期儿童、少年、孕妇及授乳妇女需较多的钙。

食物钙主要含于牛奶、乳制品及果菜中。

钙主要在十二指肠吸收，成人每日可吸收0.1-0.4g，钙吸收主要是在活性维生素D3调节下的主动吸收。

肠管pH明显地影响钙的吸收，偏碱时可以促进Ca3（PO4）2的生成，因而能减少钙的吸收。

乳酸、氢基酸及胃酸等酸性物质有利于Ca3（H2PO4）2的形成，因此能促进钙的吸收。

食物中的草酸和植酸可与钙形成不溶性盐，影响钙的吸收。

食物中钙磷比例对吸收也有一定影响，Ca：

P＝2：

1时吸收最佳。

　　钙通过肠管及肾排泄。

由消化道排出的钙一部分是未吸收的食物钙，另一部分是肠管分泌的钙（每日可达600mg），分泌的钙量可因摄入高钙膳食而增加，严重腹泻排钙过多可导致缺钙。

经肾排泄的钙占体内总排钙量的20％。

每日由肾小球滤出约10g钙，其中约一半在近曲小管被重吸收，1/5在髓袢升段被吸收，其余在远曲小管和集合管被吸收，尿中排钙量只占滤过量的1.5％（约150mg）。

尿钙的排出量受血钙浓度的直接影响，血钙低于2.4mmol/L（7.5mg/dl）时尿中无钙排出。

　　成人每日进食磷约1.0-1.5g，以有机磷酸酯和磷脂为主，在肠管内磷酸酶的作用下分解为无机磷酸盐。

磷在空肠吸收最快，吸收率达70％，低磷膳食时吸收率可达90％。

由于磷的吸收不良而引起的缺磷现象较少见，但长期口服氢氧化铝凝胶以及食物中钙、镁、铁离子过多，均可由于形成不溶性磷酸盐而影响磷的吸收。

　　肾是排泄磷的主要器官，肾排出的磷占总磷排出量的70％，30％由粪便排出。

每天经肾小管滤过的磷可达5g，约85％-95％被肾小管（主要是近曲小管）重吸收。

　　⒉钙磷代谢的调节钙、磷的吸收与排泄、血钙与血磷的水平、机体各组织对钙磷的摄取利用和储存等都是在活性维生素D、甲状旁腺激素及降钙素这三种激素的调节下进行的。

　　⑴甲状旁腺素：

甲状旁腺素（parathyroidhormone，PTH）是由甲状旁腺的主细胞合成并分泌的一种单链多肽。

初合成的是含115个氨基酸残基的前甲状旁腺素原，再在粗面内质网去掉N端25个氨基酸残基形成甲状旁腺素原，后者在高尔基复合体内从N端去掉一个六肽，形成84个氨基酸残基的PTH，分子量9500。

　　PTH的合成与分泌受细胞外液Ca3+浓度的调节，血钙浓度低（如降至1.3mmol/L）时可明显促进PTH的合成与分泌；

血钙浓度高（如达3.9mmol/L）则抑制PTH的合成与分泌。

血钙在1.3-3.9mmol/L范围内，血钙浓度与PTH分泌呈负相关关系。

　　在肝枯否细胞及肾小管细胞，PTH均可被分解为N端两个片段，N片段具有PTH活性，可被肝细胞、肾及骨组织摄取，C片段无PTH活性（表）6-1。

表6-1血中PTH各片段的活性比较

片段

分子量

产生器官

激素活性

靶器官

百分比

血中

代谢

完整PTH

9500

甲状旁腺

＋

肾

＜10

＜10分钟

肝、肾

N片段

3000-4000

肾、骨

C片段

6000-7000

－

／

＜80

＞1小时

　　PTH是维持血钙正常水平的最重要的调节因素，它有升高血钙、降低血磷和酸化血液等作用，其主要靶器官是骨、肾小管，其次是小肠粘膜等。

PTH作用于靶细胞膜。

活性腺苷酸环化酶系统，增加胞质内cAMP及焦磷酸盐浓度。

cAMP能促进线粒体Ca2+转入胞质；

焦磷酸盐则作用细胞膜外侧，使膜外侧Ca2+进入细胞，结果可引起胞质内Ca2+浓度增加，并激活细胞膜上的“钙泵”，将Ca2+主动转运至细胞外液，导致血钙升高。

　　PTH对骨的作用：

骨是最大的钙储存库，PTH总的作用是促进溶骨，提高血钙。

PTH可在数分钟到数小时内引起骨钙动员，使密质骨中的钙释放入血，此种作用迅速但不持久。

数小时至数日内，PTH的作用是将前破骨细胞和间质细胞转化为破骨细胞，使破骨细胞数目增多，引起溶骨作用和骨钙的大量释放。

PTH对破骨细胞的作用是使细胞内Ca2+浓度增加，进而促使溶酶体释放各种水解酶；

另一方面抑制异柠檬酸脱氢酶等酶活性，使细胞内异柠檬酸、柠檬酸、乳酸、碳酸及透明质酸等浓度增高，促进溶骨。

此外，胶原酶活性也显著升高，这均有利于溶骨作用。

　　PTH对肾的作用：

主要是促进磷的排出及钙的重吸收，进而降低血磷，升高血钙。

它作用于肾远曲小管和髓袢上升段以促进钙的重吸收；

抑制近曲小管及远曲小管对磷的重吸收，使尿磷增加。

　　此外，PTH促进肾活性维生素D的形成，它能促进肾25-（OH）-D３lα-羟化酶的活性增高，从而促进25-（OH）-D３lα-羟化作用。

　　PTH对小肠的作用是促进肠管对钙的重吸收，这一作用是通过活性维生素D来实现的。

PTH刺激肾25-（OH）-D３lα-羟化酶，促进lα，25-（OH）-D３的生成，后者作用于小肠，促进小肠对钙和磷的吸收。

　　⑵降钙素：

降钙素（calcitonin，CT）是由甲状腺滤泡旁细胞（parafollicularcell，C细胞）合成、分泌的一种单链多肽激素，由32个氨基酸残基组成，分子量3500。

CT在初合成时是由136个氨基酸残基组成的分子量为15000的前体物。

此前体物中还含有一个称为下钙素（katacalicin）的21肽肽段。

当血钙增高时，降钙素及下钙素等分子分泌，下钙素能增强降钙素降低血钙的作用，血钙低于正常时CT分泌减少。

CT作用的主要靶器官是骨、肾和小肠。

CT对骨的作用是抑制破骨细胞活性，从而抑制骨基质的分解和骨盐溶解，同时抑制破骨细胞的生成，还有使间质细胞转变为成骨细胞的作用，结果促进骨盐沉淀，降低血钙。

此外，它还抑制肾小管对磷的重吸收，以增加尿磷，降低血磷。

　　⑶维生素Ｄ：

天然存在的维生素D有两种，即维生素D2（麦角钙化醇，erqocalciferol）及维生素D3（胆钙化醇，cholecalciferol）。

维生素D2及D3具有相同的生理作用，且都必须在体内进行一定的代谢转变，成为活化型后才能发挥其生物学作用，肝和肾是维生素D活化的主要器官。

　　肝细胞微粒体中有维生素D3-25-羟化酶系，可在NADPH、O2和Mg2+参与下将维生素D3羟化生成25-（OH）-D３。

在肝生成的25-（OH）-D３与血浆中特异的α2-球蛋白（D结合蛋白）结合，运输至肾，在肾近曲小管上皮细胞线粒体中的25-（OH）2-D３lα-羟化酶系（包括黄素酶．铁硫蛋白和细胞色素P450）的催化下，羟化生成lα，25-（OH）2-D３。

后者具有较强的生理活化，其活性比维生素D3高10-15倍，被视为维生素D的活化型，并被当作激素。

　　1α，25-（OH）2-D３能反馈地抑制25-OH-D3-1α-羟化酶的活性，但可诱导肾25-OH-D3-24-羟化酶的合成。

故当体内1α，25（OH）2-D3减少时，25-（OH）-D3倾向于合成高活性的1α，25（OH）2-D3；

而当1α，25（OH）2-D3过多时，可形成低活性的1，24，25-（OH）2-D3，这对于防止体内活性维生素D产生过多，控制维生素D中毒有重要意义。

　　无机磷可抑制25（OH）-D3-1α-羟化酶系的活性，故当血磷降低时可促进1，25-（OH）2-D3的生成，血磷正常或增高时，25-（OH）-D3-1α-羟化酶系活性降低。

甲状旁腺激素亦可促进1α，25-（OH）2-D3的生成；

而降钙素则抑制此过程。

　　活性维生素D3作用的靶器官主要是小肠、骨和肾。

　　对小肠的作用：

1α，25-（OH）2-D3具有促进小肠对钙、磷的吸收和转运的双重作用，即促进肠粘膜细胞膜对钙的通透、细胞内的结合及转运。

钙主要在十二指肠吸收，肠粘膜上皮细胞刷状缘存在着可控制Ca2+通透的孔道，而在基底膜一侧，Ca2+向血液的转运是在Ca2+-ATP酶作用下的主动耗能过程。

　　1α，25-（OH）2-D3进入肠粘膜上皮细胞后，首先与细胞液中特异受体结合，然后起到下述生理作用：

①与受体结合的1α，25-（OH）2-D3直接作用于刷状缘，改变膜磷脂的结构与组成（增加磷脂酰胆碱和不饱和脂肪酸含量），从而增加钙的通透性；

②与受体结合的1α，25-（OH）2-D3进入细胞核，加快DNA转录mRNA，促进与Ca2+转运有关的蛋白质（钙结合蛋白，Ca2+-ATP酶）的生物合成；

③与受体结合的1α，25-（OH）2-D3还刺激基底膜腺苷酸环化酶的活化。

这样，进入细胞的Ca2+和cAMP都作为第二信使，发挥其调节作用。

　　在1α，25-（OH）2-D3的作用下，细胞内钙浓度升高，一部分Ca2+进入线粒体，钙结合蛋白多位于粘膜细胞的基底膜侧，它可从线粒体接受Ca2+，再将Ca2+转运到基底膜的钙泵上，将Ca2+输送至血液中。

小肠粘膜还可通过Na+-Ca2+交换体系（需与Na+，K+-ATP酶相偶联）将Ca2+转运至血液。

　　1α，25-（OH）2-D3还能促进小肠粘膜细胞对磷的吸收。

　　对骨的作用：

1α，25-（OH）2-D3对骨的直接作用是促进溶骨，用佝偻病动物实验证明：

骨钙沉积于骨端软骨的作用也以1α，25-（OH）2-D3为最高。

1α，25-（OH）2-D3与PTH协同作用下，加速破骨细胞的形成，增强破骨细胞活性，通过促进肠管钙、磷的吸收及促进溶骨，使血钙、血磷水平增高以利于骨的钙化。

也就是说，1α，25-（OH）2-D3能维持骨盐溶解与沉积的对立统一过程，有利于骨的更新与生长。

　　对肾的作用：

1α，25-（OH）2-D3对肾小管上皮细胞的作用是促进对钙、磷的重吸收，其机制也是增加细胞内钙结合蛋白的生物合成。

　　在正常人体内，通过PTH、CT、1α，25-（OH）2-D3三者的相互制约，相互协调，以适应环境变化，保持血钙浓度的相对恒定。

现将上述三种激素对钙磷代谢的影响列于表6-2。

表6-2三种激素对钙磷代谢的影响

激素

肠钙吸收

溶骨作用

成骨作用

肾排钙

肾排磷

血钙

血磷

PTH

↑

↑↑

↓

CT

↓（生理剂量）

1α，25-（OH）2-D3　

　　↑升高：

↑↑显著升高；

↓降低

　　三、钙、磷代谢异常

　　钙磷代谢的异常包括高钙血症、低钙血症、高钙尿症、高磷血症以及低橉血症。

现分别叙述如下。

（一）高钙血症

　　按病因学分类（表6-3）引起高钙血症（hypercalcemia）的原因包括溶骨作用增强、小肠钙吸收增加以及肾对钙的重吸收增加等。

高钙血症是由于过多的钙进入细胞外液，超过了细胞外液钙浓度调节系统的调节能力或钙浓度调节系统的异常所致。

较多见的是恶性肿瘤，其次是原发性甲状旁腺功能亢进症。

　　上述引起高钙血症的原因中，最多见的是由于溶骨作用而引起的高钙血症。

PTH、前列腺素、破骨细胞激活因子（osteoclastactivationfactor，OAF）、甲状腺素、1α，25-（OH）2-D3等都可促进溶骨作用。

现将几种常见的高钙血症略加说明。

　　⒈原发性甲状腺功能亢进和PTH异位分泌这两种情况都造成PTH过多，促进溶骨作用，又促进了维生素D的活化，间接地促进了肠管对钙的吸收，引起高钙血症。

　　⒉恶性肿瘤恶性肿瘤骨转移是引起血钙升高的最常见的原因。

65％的乳腺癌病人有骨转移，多发性骨髓瘤和Burkitt淋巴肉瘤亦多有骨转移。

这些肿瘤细胞可分泌破骨细胞激活因子，这种多肽因子能激活破骨细胞。

肾癌、胰腺癌、肺癌等即使未发生骨转移亦可引起高钙血症，这与前列腺素（尤其是PGE2）的增多导致溶骨作用有关。

表6-3高钙血症的病因学分类

⒈溶骨作用增强

原发性甲状旁腺功能亢进症

PTH的异位分泌

甲状腺功能亢进

恶性肿瘤（白血病、多发性骨髓瘤等）

废用性骨萎缩

⒉小肠钙吸收增加

维生素D摄入过量

维生素A摄入过量

类肉瘤病

⒊肾对钙重吸收增多

应用噻嗪类药物

⒋其他

乳-碱综合征

肾上腺功能不全（如艾迪生病）

急性肾功能不全

婴儿特发性高钙血症

　　⒊维生素D中毒治疗甲状旁腺功能低下或预防佝偻病而长期服用大量维生素D可造成维生素D中毒，维生素D在体内的半寿期长，中毒可持续数月，高钙高磷血症引起头痛恶心等一系列症状及软组织和肾的钙化。

　　⒋甲状腺功能亢进甲状腺素具有溶骨作用，中度甲亢病人约15％-20％伴有高钙血症。

（二）低钙血症

　　低钙血症（hypocalcemia）的病因学分类见表6-4。

表6-4低钙血症的病因学分类

⒈溶骨作用减弱，成骨作用增强

甲状旁腺功能低下（原发性，手术）

假性甲状旁腺功能低下

甲状腺功能亢进病人手术后

低镁血症（酒精中毒，吸收不良综合症）

恶性肿瘤骨转移（前列腺癌）

⒉肠管钙吸收的抑制

维生素D缺乏

维生素D摄入不足或紫外线照射不足

吸收不全综合征

维生素D活化受阻

⒊其他

低白蛋白血症（肾病综合征）

急性胰腺炎

妊娠、肾功能不全

大量输血

　　甲状旁腺功能低下可因甲状旁腺或甲状腺手术的失误所引起。

由于PTH的分泌减少，骨中破骨细胞减少，成骨细胞增加，造成一时性低钙血症。

假性甲状旁腺功能低下主要是由于PTH的靶器官受体异常，对PTH应答不良所引起。

低镁血症时PTH的分泌减少，也可由于引起PTH靶器官对PTH反应低下而造成低钙血症。

食物中维生素D缺少或紫外线照射不足，或消化系统疾病造成维生素D吸收障碍都可引起维生素D缺乏性佝偻病。

此时血循环中的活性维生素D减少，引起肠钙吸收减少及血钙降低。

血钙降低又刺激PTH的分泌，促进骨钙动员和增加肾小管对钙的重吸收，通过此种代偿机制维持血钙正常水平。

　　急性胰腺炎时机体对PTH的反应性降低，CT和胰高血糖素分泌亢进。

急性胰腺炎时的低血钙与溶骨作用的抑制可能有关。

　　肾功能不全时由于肾功能低下而造成活性维生素D产生不足，结果PTH对溶骨的促进作用降低，造成低钙血症。

　　低血钙时神经、肌肉兴奋性增加，外界刺激可引起肌肉痉挛、手足搐搦。

维生素D缺乏引起的佝偻病可表现方头、O形或X形腿、鸡胸及念珠胸，血清碱性磷酸酶可因软骨细胞增加而活性增高，可高达50-60布氏单位（正常值为5-15布氏单位）。

　　（三）高磷血症

　　高磷血症（hyperphosphoremia）主要是由于肾排出减少，溶骨作用亢进，磷摄入过多，磷向细胞外移出及细胞破坏等原因所造成。

临床上常伴有血钙降低的各种症状和软组织的钙化现象。

高血磷的病因可见表6-5。

表6-5高磷血症

⒈摄入磷过多

摄取磷过多

小肠磷吸收亢进（维生素D过量）

使用含磷缓泻剂

磷酸盐静注

⒉磷向细胞外移出或组织破坏

呼吸性酸中毒

糖尿病性酮症、酸中毒

乳酸性酸中毒

骨骼肌破坏

高热

恶性肿瘤（化疗）

淋巴性白血病

⒊肾排磷减少

肾功能不全（急性、慢性）

甲状旁腺功能低下

原发性甲状旁腺功能低下

继发性甲状旁腺功能低下

甲状腺功能亢进症

肢端肥大症

镁缺乏

细胞外液量减少

家族性间歇性高磷血症

　　⒈急、慢性肾功能不全肾小球滤过率在20-30ml/min以下时，肾排磷减少，血磷上升，血钙降低，PTH的分泌增多。

肾的病变使1α，25-（OH）2-D3的生成减少，血浆钙浓度降低，也有利于高磷血症的发生。

　　⒉甲状旁腺甲状旁腺功能低下，尿排磷减少，导致血磷增高。

　　⒊维生素D中毒由于维生素D的活性型促进溶骨，并促进小肠对钙、磷的吸收以及肾对磷的重吸收，因而维生素D中毒时伴有高磷血症。

　　⒋甲状腺功能亢进同时出现高钙血症与高磷血症，这与溶骨作用亢进有关。

　　⒌肢端肥大症活动期可出现高磷血症。

生长激素可促进小肠对钙的重吸收，增加尿钙排出，减少尿磷排泄，导致血磷增高。

　　（四）低磷血症

　　血清无机磷的降低即低磷血症（hypophosphoremia）可由于小肠磷吸收减低、尿磷排泄增加、磷向细胞内转移等所引起，引起低磷血症的病因学分类见表6-6。

表6-6低磷血症

⒈小肠磷吸收减低

对磷摄取不足，饥饿、呕吐

1α，25-（OH）2-D3不足〔维生素D缺乏、维生素D活化障

碍，对1α，25-（OH）2-D3感受性低下〕

吸收不良综合征

结合磷酸的制酸剂（氢氧化铝凝胶、碳酸铝、氢氧化镁等）

⒉尿磷排泄增加

急性乙醇中毒

甲状旁腺功能亢进症（原发性、继发性）

肾小管性酸中毒

Fanconi综合征

维生素D抵抗性佝偻病

代谢性酸中毒

糖尿病

糖皮质类固醇投予

利尿剂投予

⒊磷向细胞内转移

摄取糖类

静注葡萄糖、果糖、甘油

高热量输液

营养恢复综合征

过度换气综合征（呼吸性碱中毒）

应用胰岛素、乳酸钠

投予水杨酸

应用雄性激素

严重烫伤恢复期投予葡萄糖

　　⒈甲状旁腺功能亢进症无论原发性或继发性甲状旁腺功能亢进均可使PTH过多，无机磷随尿排出增多，造成低磷血症。

　　⒉维生素D缺乏维生素D摄入减少或肾1α-羟化酶受抑制，1α，25-（OH）2-D3合成不足，均可引起小肠磷吸收降低，尿排磷增加，导致低磷血症。

　　⒊肾小管性酸中毒与Fanconi综合征肾小管性酸中毒时由于H+排出受阻导致钙磷代谢障碍，出现骨软化症、肾钙化、肾结石等。

酸中毒可抑制肾小管对钙的重吸收，出现低钙血症、高PTH和低磷血症。

Fanconi综合征表现为高钙血症、低磷血症和高碱性磷酸酶血症。

低磷血症是由于肾小管对磷的重吸收显著减低所致。

病人尿中大量排磷，即使血磷很低，尿磷仍很高。

　　四、尿路结石症的生物化学

　　尿路结石症是地区性常见病、多发病。

我国尿石症的多发地区是广东、广西、贵州、云南、四川、福建、台湾、浙江、江西、安徽、湖南、湖北、陕西、河南东部、山东、苏北、吉林双城堡等地。

　　尿石症大体可分为上尿路结石症（肾结石、输尿管结石）与下尿路结石症（膀胱结石、尿道结石等）。

随着工农业生产的发展和生活水平的提高，上尿路结石就诊率明显升高，下尿路结石明显下降。

（一）尿路结石的化学组成及结构特点

　　尿石一般由三部分组成：

①中心部或核；

②沉积的晶体物质；

③基质。

　　尿石的核心通常位于尿石的中心，是尿石生成中最早出现的部分。

核心的组成常能反映当时体内的代谢变化。

对尿石核心的分析对探讨尿石的成因也有一定价值。

有的尿石核心由晶体物质及基质组成，也有的尿石核心是凝血块、细胞碎屑、管型、菌落、异物等。

　　尿石的基质是各种尿石共有的成分，是由粘蛋白类构成，基质在含钙尿石中占结石总量的2.5％左右，在胱氨酸结石中基质约占9％-11％，而在罕见的基质结石中基质可达结石总重量