第七章钙、磷、镁代谢与微量元素

第七章第七章 钙、磷、镁代谢与微量元素钙、磷、镁代谢与微量元素 本章考点：本章考点： 1.钙、磷、镁代谢 （1）钙、磷、镁的生理功能 （2）钙、磷、镁代谢及其调节 （3）钙、磷、镁测定的参考值、临床意义及方法评价 2.微量元素 （1）微量元素分布及生理功能 （2）锌、铜、硒、铬、钻、锰、氟、碘的生理作用与代谢。 （3）微量元素与疾病的关系。 钙盐和磷酸盐是人体含量最高的无机盐， 钙占成人体重的 1.5% 2.2%，总量为 7001400 克。 磷占成人体重 0.8% 1.2%，总量 400800 克。 99%以上的钙和 87%以上的磷以羟磷灰石的形式构成骨盐，和胶原纤维结合在一起使骨牙组织具有特殊 的硬度和韧性。 第一节第一节 钙、磷、镁代谢钙、磷、镁代谢 一、钙、磷、镁的生理功能一、钙、磷、镁的生理功能 （一）钙的生理功能 1.血浆钙可降低毛细血管和细胞膜的通透性，降低神经、肌肉的兴奋性。 2.血浆钙参与凝血过程。 3.骨骼肌中的钙可引起肌肉收缩。 4.是重要的调节物质： （1）作用于细胞膜，影响膜的通透性； （2）在细胞内作为第二信使，起着重要的代谢调节作用； （3）是许多酶的激活剂； （二）磷的生理功能 （1）构成血液的磷酸盐缓冲体系 （2）细胞内的磷酸盐参与许多酶促反应 （3）构成核苷酸辅酶类的辅酶 （4）细胞膜磷脂在构成生物膜结构、维持膜的功能和 （5）通过化学修饰起代谢调控作用。 （三）镁的生理功能 镁一半以上沉积在骨中。 1.Mg2+对神经、肌肉的兴奋性有镇静作用； 2.Mg2+是近 300 种酶的辅助因子。 与体内重要的生物高分子并且和 ATP、DNA、tRNA、mRNA 的生化反应有关系，参与氨基酸的活化等，在 维持机体内环境相对稳定和维持机体的正常生命活动中起着重要的作用。 二、血钙和血磷二、血钙和血磷 （一）血钙 浓度： 2.45mmol/L （ 9-11mg / dl ） （二）血磷 浓度：1.2mmol/L （ 3.4-4.0mg / dl ） 存在形式：Na2HPO4 、 NaH2PO4 Ca x P =30-40mg/dl 40 以骨盐形式沉积， 30 骨盐溶解补充 疾病时可升高或降低。 三、钙、磷、镁的代谢及调节三、钙、磷、镁的代谢及调节 （一）钙、磷、镁的代谢 1.钙： （1）吸收: 吸收部位:十二指肠，是在活性 D3 调节下的主动吸收， 影响吸收的因素: 肠管的 pH:偏酸时促进吸收 食物成分:食物中草酸和植酸可以和钙形成不溶性盐，影响吸收 （2）排泄: 80%肠道排出,20%肾脏排出。 肾小球滤过钙约 10g/天，由尿中排出的仅约 150mg/天,大部分被肾小管重吸收了。 尿钙排出量直接受血钙浓度影响，血钙低于 2.4mmolL 时，尿中几无钙排出。 2.磷： 食物中磷以有机磷酸酯和磷脂为主，在肠管内磷酸酶的作用下被分解为无机磷被吸收。 由于磷的吸收不良引起的缺磷现象较少见。 磷主要由肾排泄，其排出量约占总排出量的 70%，每天经肾小球滤过磷约 5g，但 85% 95%被肾小管回吸收。 3.镁： 镁的日摄入量约 250mg，其中 23 来自于谷物和蔬菜。 吸收: 部位主要在回肠,是主动运转过程。 消化液中也有多量镁，长期丢失消化液（如消化道造瘘）是缺镁的主要原因。 排泄: 主要是肾 经肾小球滤过的镁大量被肾小管回吸收，仅 2%5%由尿排出，每日排出约 100mg。 （二）钙磷代谢的调节 调节钙磷代谢的因素有三个:甲状旁腺激素、降钙素和活性维生素 D。 1.甲状旁腺激素（PTH） 是维持血钙正常水平最重要的调节因素，有升高血钙、降低血磷和酸化血液等作用。 总结果：血钙升高、血磷下降。（升钙降磷） 血钙降低刺激 PTH 分泌。 2.降钙素（CT）： 由甲状腺胞旁细胞合成、分泌，其主要功能是降低血钙和血磷。 总结果：降低血钙、降低血磷。（降钙降磷） 血钙升高能刺激降钙素的分泌，二者呈正比关系。 3.活性维生素 D（1，25-（OH）2-D3）： 在肝和肾的作用下，维生素 D3 转变成 1，25 一（OH）：一 D3。 第 3 页 总结果：升高血钙、升高血磷。（升钙升磷） 在正常人体内，通过上述三种物质的相互制约，相互协调，以适应环境的变化，保持血钙、血磷浓度的 相对恒定。 三、钙、磷、镁测定的临床意义三、钙、磷、镁测定的临床意义 （一）血钙测定 血钙分为游离钙和结合钙。 蛋白结合钙含量和血浆白蛋白浓度有关，如血浆白蛋白明显下降，非扩散性钙也减少，以致血清总钙量 下降，但因游离钙不减少，所以临床上不出现缺钙症状。 1.测定方法： （1）离子钙测定：离子钙可采用钙离子选择性电极进行测定。 （2）总钙测定：血液总钙测定方法主要有原子吸收分光光度法、染料结合法和滴定法等。 其中较普遍应用的是络合滴定法，其优点是操作简便，不需要特殊设备，用血量少，准确性符合要求。 常用的指示剂有钙黄绿素与钙红。 原子吸收分光光度法使用空气一乙炔焰，钙焰的光吸收特征是 422.7nm 较火焰光度法灵敏度高，但不适 宜常规检验。离子选择电极法测定钙离子已在临床应用。 比色法有甲基麝香草酚蓝法和邻甲酚酞络合法。 甲基麝香草酚蓝比色法原理： 血清中的钙离子在碱性溶液中与麝香草酚蓝（MTB）结合，生成一种蓝色的络合物。加入适当的 8 一羟 基喹啉，可消除镁离子对测定的干扰，与同样处理的钙标准液进行比较，可求出血清总钙的含量。 2.参考值： 血清总钙：2.252.75mmolL 离子钙：0.941.26mmolL 3.临床意义： （1）血清钙升高： （高血钙症比较少见） 原发性甲状旁腺功能亢进，多见于甲状旁腺腺瘤，x 线检查可见骨质疏松等情况。 甲状旁腺素异位分泌： 某些恶性肿瘤可以分泌甲状旁腺素，如肾癌、支气管癌等，但此种情况如未发现原发癌瘤，则很难诊断。 恶性肿瘤骨转移是引起血钙升高最常见的原因。 多发性骨髓瘤，乳腺癌、肺癌等伴有骨转移时有大量骨质破坏，而肾和肠又不能及时清除过多的钙，遂 引起高血钙。 维生素 D 中毒，长期大量服用维生素 D 时而引起。噻嗪类利尿剂、雌激素亦可引起高钙。 其他：可见于类肉瘤病、肾上腺功能不全、急性肾功能不全、酸中毒、脱水等情况。 （二）血清钙降低：低血钙症临床上较多见，尤多见于婴幼儿。 甲状旁腺功能低下： 可见于原发性甲状旁腺功能低下、甲状腺切除手术后、放射性治疗甲状腺癌时伤及甲状旁腺等情况。 血清钙可降到 1.75 mmolL 以下，血磷可增高。 维生素缺 D 缺乏： 常见原因有食物中维生素 D 缺乏，阳光照射少，消化系统疾患导致维生素 D 缺乏。 婴幼儿缺乏维生素 D 可引起佝偻病，成人引起骨软化病。 新生儿低血钙症：是新生儿时期常见惊厥原因之一。多发生于生后一周内 长期低钙饮食或吸收不良： 严重乳糜泻时，食物中的钙与未吸收的脂肪酸结合，生成钙皂，排出体外，造成低钙。 严重肝病、慢性肾病、尿毒症、远曲小管性酸中毒等时血清钙可下降， 血浆蛋白减低时可使非扩散性钙降低。 血 pH 可影响血清游离钙浓度 酸碱中毒总钙不变,离子钙可有改变. 碱中毒离子钙下降是碱中毒时产生手足抽溺的主要原因。 酸中毒，pH 下降，游离钙浓度可相对增加。 （二）血磷测定 血浆中磷 34 为有机磷，14 为无机磷。 无机磷主要以磷酸盐形式存在，构成血液的缓冲系统。 血磷浓度不如血浆钙稳定 婴幼儿时期血磷高是由于处于成骨旺盛期，碱性磷酸酶活性较高所致，成人血磷也有一定的生理波动 1.测定方法： 血清无机磷的测定方法一般有磷钼酸法、染料法和酶法。 磷钼酸法是血清中无机磷与钼酸盐结合形成磷钼酸化合物，再用还原剂将其还原成钼蓝进行比色测定。 染料法如孔雀绿直接显色测定法。虽非常敏感，但影响因素多，显色不稳定，重复性也较差，不能用于 常规检验。 酶法是一个偶联反应，参与反应的酶有糖原磷酸化酶、葡萄糖磷酸变位酶及葡萄糖 6-磷酸脱氢酶，反 应中使 NADP+还原成 NADPH，形成 NADPH 在 340nm 波长下测定其吸光度，该方法不受有机磷酸酯的干扰。 2.参考值：血清磷：0.811.45mmolL 3.临床意义： （1）血清无机磷升高 甲状旁腺功能减退： 可见于原发性甲状旁腺功能减退、继发性甲状腺功能减退（如甲状腺手术不慎伤及甲状旁腺）以及假性 甲状旁腺功能低下，由于尿磷排出减少，使血磷升高。 慢性肾功能不全： 肾小球滤过率下降，肾排磷量减少，血磷上升，血钙降低。 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，因此维生素 D 中 毒时伴有高血磷。 其他：血磷升高还可见于甲状腺功能亢进、肢端肥大症、酮症酸中毒、乳酸酸中毒、严重急性病、饥 饿等情况。 （2）血清无机磷减低： 可由于小肠磷吸收减低、肾排磷增加、磷向细胞内转移等原因引起。可见于下述情况： 原发性或继发性甲状旁腺功能亢进： 都可使无机磷随尿排出增多，造成低血磷。 维生素 D 缺乏： 可使小肠磷吸收降低，尿排磷增加，导致低血磷，可见于佝偻病、软骨病等。 肾小管病变如 Fanconi 综合征，肾小管重吸收功能障碍，尿磷排泄量增加，血磷下降。 （三）血镁测定 镁主要存在于细胞内，是细胞内含量仅次于钾的阳离子。 镁和钙有许多相似的生理功能，钙、镁之一发生紊乱时，另一个也常有紊乱，例如，低血镁症常同时有 低血钙症。 第 5 页 1.测定方法： 镁的测定多采用化学法： 该复合物呈色稳定可达半小时之久，吸收峰为 520nm。本法显色性好、稳定，操作简便、快速,适合手 工和上机操作。 达旦黄比色法：镁在氢氧化钠介质中生成氢氧化镁胶体粒子，后者和达旦黄结合呈橘红色，其显色强 度和镁的浓度成正比。 甲基麝香草酚比色法：镁可与甲基麝香草酚染料结合成蓝紫色复合物，根据颜色深浅比色定量。 2.参考值：血清镁：0.741.0 mmolL，男性略高于女性。 3.临床意义： （1）血清镁升高： 肾功能不全，特别是在少尿、无尿时期，由于肾清除功能降低，血浆及红细胞内酶含量均增高，可出 现高镁血症。 他:甲低、Addisan 病、多发性骨髓瘤、严重脱水及用镁剂治疗过量时等情况。 血镁增高可出现镁中毒症状，如深部腱反射消失、肌肉瘫软、心动过缓、房室传导阻滞等，血镁过高时 可发生心脏骤停。 （2）血清镁减低： 和高血镁比较，低血镁较为多见。且常伴有性电解质紊乱。 镁摄入量不足，如禁食、呕吐、慢性腹泻、消化吸收不良， 尿排镁量过多，如肾功能不全多尿期，服用利尿剂等情况。 甲状旁腺功能亢进、原发性醛固酮症、糖尿病酸中毒时也可出现血镁降低， 使用氨基糖甙类抗生素促进镁的丢失， 高血钙时增加尿镁排出，术后输液期血清镁可暂时下降。 需要注意的是低血镁时临床症状可能不显著，亦难以确定。而且低血镁患者常同时伴有水和电解质紊乱， 例如，低血镁时可有低钙、低钠、低磷等同时存在，低血镁和低血钙症状相似，不易区分，所以有怀疑时应 进行血镁测定。 第二节第二节 微量元素微量元素 一、微量元素分布及生理功能一、微量元素分布及生理功能 （一）概念: 微量元素一般是指其含量是以毫克或更少每千克组织来计算的元素。 （指含量占体重 0.01%以下元素。） 微量元素具有广泛的生理、病理意义。 微量元素可根据其生物学作用不同划分为必需的、无害的及有害的三类。 必需的微量元素有铁、锌、铜、锰、铬、钼、钴、硒、镍、钒、锡、氟、碘、硅等 有些元素，如铋、锑、镉、汞、铅等对人体有害。 任何一种必需微量元素的缺乏都会引起相应的功能异常而出现疾病，但这些必需微量元素在体内的含量 超出正常需求量时，也会对机体产生毒害作用。 （二）微量元素的生理功能: 1.酶的激活剂: 体内约 50%70%种类的酶中含微量元素或以微量元素离子做激活剂； 2.构成体内重要的载体及电子传递系统； 3.参与激素和维生素的合成； 4.影响生长发育，免疫系统的功能。 二、微量元素与疾病的关系二、微量元素与疾病的关系 微量元素过多或缺乏，可导致某些地方病的发生。 如缺碘与地方性甲状腺肿及呆小症有关；低硒与克山病和骨节病有关；铁过剩致血红蛋白沉着病、汞中 毒时发生“水俣病”、先天性铜代谢异常引起 Wilson 病等。 （一）铁 1.铁的生理功能： 铁是体内含量最丰富的微量元素。 1.维持正常造血功能 铁是血红蛋白的主要成分 由于铁缺乏，使血红蛋白合成障碍引起的贫血称为缺铁性贫血。 血红蛋白中铁对氧摄取、释放、运输起重要作用。 2.参与体内氧的转运、交换和组织呼吸过程 3.对其他微量元素代谢的影响：缺铁可致锌、钴、镁、铅的代谢障碍 2.铁的测定方法： 铁的测定多采用化学比色法，有亚铁嗪比色法、双联吡啶比色法、菲洛嗪比色法等。 血样中的铁常用血清铁和血清总铁结合力来表示。 （正常情况下仅有 20%55%的运铁蛋白与血清铁结合其余的运铁蛋白处于不饱和状态）. 血清总铁结合力（TIBC）：在血清样品中加足量的铁标准液使运铁铁蛋白被铁饱和。过量的铁用 MgCO3 除出，离心取上清液，按测血清铁的方法求出铁的含量，即为 TIBC。 血清铁和总铁结合力的百分比称为铁饱和度。 铁饱和度=血清铁/总铁结合力 100% 3.铁测定的临床意义 （1）血清铁增高： 见于因红细胞大量破坏的溶血性贫血； 因红细胞再生或成熟障碍而导致的再生障碍性贫血、巨幼红细胞性贫血； 因铁利用率太低的铅中毒或因维生素 B6 缺乏引起造血功能减低等。 （2）血清铁降低：常见于缺铁性贫血、急性或慢性感染、恶性肿瘤等。 （3）血清总铁结合力增高：见于缺铁性贫血、急性肝炎等。 （4）血清总铁结合力降低：见于肝硬化、肾病、尿毒症和血色沉着症等。 （二）锌 1.含量分布： 锌是体内含量仅次于铁的微量元素。锌在在正常成人体内含量为 22.5g，男性略高于女性，视网膜、 前列腺、胰腺浓度最高；肌肉内储锌占全身锌的 62%，骨占 28%。 血锌：80%存在于红细胞，约 18%的锌分布于血浆。 2.吸收排泄： 锌在小肠上皮细胞内吸收，运送至肝和全身。 从粪便、尿、汗、头发、及乳汁排泄。 可以测定血锌或发锌判断体内含锌情况。 3.生理功能 （1）锌可以作为多种酶的功能成分或激活剂； （2）促进生长发育，促进核酸及蛋白质的生物合成； （3）增强免疫及吞噬细胞的功能； 第 7 页 （4）有抗氧化、抗衰老、抗癌的作用。 （三）铜 正常人体内含铜 100200mg，约 50%70%存于骨骼和肌肉内；20%存于肝。 成年人每日摄取铜 2 毫克可满足生理需要。 铜的生物学作用有： 1.参与造血和铁的代谢，影响铁的吸收和储存； 2.构成许多含铜酶及含铜生物活性蛋白质； 3.与 DNA 结合，与维持核酸结构的稳定性有关； 4.许多氧化酶含有铜。 Wilson 病时血清铜明显降低。 （四）硒 人体内含硒量约 1421mg，以肝、胰、肾中含量较多。人体对硒的摄入量受食含硒量影响，体内硒由 尿、粪、汗排泄。 硒的生物学作用： 1.硒是谷胱甘肽过氧化物酶的必须组成成分； 2.参与辅酶 A 和辅酶 Q 的合成； 3.和视力及神经传导有密切关系； 4.对某些有毒元素和物质的毒性有拮抗性刺激免疫球蛋白和抗体的产生； 5.可以保护心肌的正常结构、代谢和功能； 6.调节维生素 A、C、E、K 的代谢； 7.具有抗肿瘤作用。 克山病、心肌缺血、癌、多发性硬化症、肌营养不良等时血硒降低。 (五)铬 成人体内含铬 6mg，日摄入量 5150pg。进入血浆的铬与运铁蛋白结合运至肝及全身。铬主要随尿排出。 铬的生物学作用： 1.形成葡萄糖耐量因子，协助胰岛素发挥作用； 2.降