钙磷代谢及微量元素
2012-04-17 12:03:24 来源:37度医学网 作者: 评论:0 点击:
这些无机元素据人体中含量和需要量可分为常量元素和微量元素。体内含量较多(>5g),每天要量在 100mg以上,如钙、磷、钾、钠、氯、镁等称为常量元素,而人体内含量甚微,每日需要量仅为μg或mg水平者,称为微量元素。包括铁、碘、铜、锌、锰、 钴、钼、硒、铬、氟等。
本章重点讨论钙、磷的代谢及部分微量元素的作用。
第一节 钙磷代谢
钙和磷是人体内含量最丰富的无机元素。在正常成人,钙约占体重1.5-2.2%,总量约为 700-1400g。磷占体重0.8-1.2%,总量约400-800g。其中99%的钙和86%的磷以羟磷灰石的形式存在于骨和牙齿当中。其余分布于体 液和软组织中,以溶解状态存在。
人体内钙的存在状态见下图所示。
钙和磷的代谢在许多方面是相互联系的,机体从食物中摄取钙和磷、又把它们从尿和粪中排泄,成人每日摄取和排泄量大致相等,处于动态平衡之中(图12-1)。
图12-1 钙磷代谢概貌
一、血钙和血磷
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血浆中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。
正常人血浆中无极磷的浓度为3.4?.0mg/dl、儿童稍高为4.5-6.5mg/dl。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。
血浆中钙、磷浓度关系密切,在以mg/dl表示时,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。
血钙和血磷含量的相对稳定依赖于钙、磷的吸收与排泄、钙化及脱钙间的相对平衡、而这些平衡又主要受维生素D3、甲状旁腺素和降钙素等激素的调节。
二、钙、磷的吸收与排泄
(一)钙、磷的吸收
体内钙和磷均由食物供给。正常成人每日摄取钙约1克、磷约0.8克。儿童及妊娠、哺乳期妇女需要量相应增加。
食物中所含钙主要为各种复合物,必须转变为游离Ca2+,才能被肠道吸收。当肠道内PH值<6时,有利 于Ca2+的释放。因此,钙的吸收部位在小肠,而吸收率依次为十二指肠>空肠>回肠。食物中钙吸收率通常只有30%,当体内缺钙或生理需钙量 增加时,吸收率可增高。
肠粘膜对钙的吸收机理较为复杂,既有跨膜转运,又有细胞内转运;既有逆浓度梯度的主动吸收,又有顺浓度梯度的 被动扩散或易化转运。已知肠粘膜细胞内有多种钙结合蛋白(calnium binding protein,简写为CaBP),它与Ca2+有较强亲和力,可促进钙的吸收。磷的吸收与钙有密切关系,而且钙和磷的吸收又与钠的吸收和分布相互交织在 一起,如图12-2所示。
图12-2 肠粘膜对钙和磷的吸收示意图
如图122,Ca2+由肠腔进入粘膜细胞内是顺浓度梯度的,但由于微绒毛对Ca2+的通透性极低,故需要特殊的转运载体。 Pi伴随着Na+的吸收进入粘膜细胞内,又随着Na+的泵出而至细胞外液(血管侧),后者虽然对Pi来说是顺梯度的,但要依赖Na+泵,所以有人将Pi的 吸收称为“继发的主动转运”(secondary active transport)。至于CaBP的作用,现在认为它主要在细胞内转运过程中起作用,因为它对Ca2+的亲和力恰好介于质膜钙泵与线粒体膜钙泵对 Ca2+的亲和力之间,是把线粒体蓄积的钙输送给基底一侧膜钙泵的一种输送蛋白。
食物中的磷主要以无机磷酸盐和有机磷酸酯两种形式存在,肠道主要吸收无机磷,有机含磷物则经水解释放出无机磷 而被吸收。磷的吸收较易、吸收率可达70?0%。其吸收部位遍及小肠,以空肠吸收率最高。磷的吸收量比钙大,而且是逆电荷梯度进入小肠粘膜细胞,可见其有 独立的吸收机制,目前对磷吸收机制尚未完全了解。肠道中酸碱性、食物成分以及血钙和血磷浓度均可影响钙和磷的吸收。
图12-3 人体每日钙的更新率
(二)钙和磷的排泄
人体排出钙主要有两条途径:约20%经肾排出,80%随粪便排出。肾小球每日滤出钙约10g,95%以上被肾 小管重吸收,0.5-5%随尿排出。正常人从尿排出钙量较稳定,受食物钙量影响不大,但与血钙水平相关。血钙升高则尿钙排出增多。粪便中钙主要为食物中未 吸收钙及消化液中钙。其量随钙的摄入量及肠收状态波动较大。
正常成人每日进出体内的钙量大致相等,即处于钙平衡状态。图12-3说明机体钙平衡的情况,图中数字为每日钙变化量的平均数。
磷亦通过肠道和肾脏排泄,以肾脏排泄为主。尿磷排出量占总排出量的60?0%。尿磷排出量取绝于肾小球滤过率和肾小管重吸收功能,并随肠道摄入量的变化而变化。
三、钙、磷与骨的钙化及脱钙
骨是一种特殊的结缔组织,不仅做为人体的支架组织,而且是人体中钙、磷的最大储库。通过成骨与溶骨作用,不断与细胞外液进行钙磷交换、对维持血钙和血磷稳定有重要作用。
(一)骨的组成
骨由无机盐、又称骨盐(bony salts)、有机基质和骨细胞等组成。骨盐增加骨的硬度,基质决定骨的形状及韧性,骨细胞在代谢中起主导作用。
骨盐占骨干重的65~70%,其主要成分为磷酸钙,占84%,其它还有CaCO3占10%,柠檬酸钙占2%, 磷酸镁占1%,和Na2HPO4占2%等。骨盐约有60%以结晶的羟磷灰石(hydroxyapatite)形式存在,其余40%为无定形的 CaHPO4。据认为后者可以转变为前者。羟磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]是微细的结晶,亦称骨晶(bone crystal)。每克骨盐含有约1016个结
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