哺乳动物钙吸收的途径有两种.doc

哺乳动物钙吸收的途径有两种一种跨细胞途径的主动吸收过程，这种过程主要在十二指肠和空肠上部中占优势，受到维生素D 调 节；另一种是细胞旁路途径，为浓度依赖性的被动扩散过程，这一吸收过程在整个肠道中均发生。钙经细胞旁路的转运量与食糜在各肠段的停留时间呈正相关，与肠道推进率呈反比。最大停留时间在回肠，正常钙摄入时，该部位膳食钙吸收比例最高。通过肠袢技术评估大鼠十二指肠和回肠钙吸收情况，可见十二指肠内钙吸收是两个过程的叠加，这个过程可以饱和的采用米曼氏（Michaelis-Menten）关系和呈线性、浓度依赖的函数；而在回肠则仅为线性、浓度依赖的过程，认为是通过紧密连接的细胞旁路转运过程当食糜中钙含量相对较低时，大多数钙离子会在十二指肠中以主动的跨细胞过程吸收；少量则在远端回肠和空肠以细胞旁路过程吸收；当食糜中钙含量相对较高时，大多数钙会以细胞旁路过程在小肠远端吸收。这不仅由于钙含量高，同时也由于高钙摄入后，维生素D依赖的跨越细胞的主动吸收过程下调。因此，跨细胞的主动吸收过程在低钙摄入时非常重要。跨细胞主动吸收过程主要包含三个步骤：由刷状缘进入细胞，由分子结构名为CaT1的通道介导；细胞内扩散，主要由胞质内维生素D依赖性calbindin D9k（钙结合蛋白，CaBP）介导；由细胞内排出，主要由CaATP酶介导，其中Na/Ca交换在这一过程中发挥一定作用，尽管有研究显示细胞排出可以经维生素D上调，但该过程并不是钙吸收的限速过程。钙进入细胞 钙经刷状缘侧进入十二指肠细胞，这一过程由称为CaT1介导。因为腔液内钙浓度远远超过细胞内钙浓度，后者一般在50-100nmol范围，因此钙离子会迅速穿过刷状缘进入细胞，使细胞内钙浓度升高。另一方面，腔内容物经过十二指肠的传输时间以分钟计，因此，如果钙进入受到限制以致于于当腔内钙浓度高于5mM时（进食后的钙浓度）没有钙进入细胞，则钙将得不到充分吸收。关于钙进入细胞的假说为两步进入机制：载体介导的转移，此时膜通透性较高；通道样流动，其通透性较载体介导的转移稍低，其受细胞内钙浓度的调节。有证据表明，钙通过CaT1由顶端进入细胞是受细胞内钙浓度调节的，这就意味着钙在顶端的通透性为刷状缘内侧细胞内钙浓度的功能反映。鉴于通道通透性与未受抑制的通道部分呈比例，则刷状缘的通透性取决于钙最大转运速度钙与通道亲和力的比值，后两者为曼氏方程中的两个参数，方程式描述了腔内钙浓度与跨细胞吸收间的关系。腔内钙浓度在几十mM范围内，顶端钙进入在通道流动机制中占主导地位，而科学家建立的模型提示不存在维生素D的情况下，钙进入会较存在维生素D 时减低至不足10%。另一项研究也表明，维生素D受体敲除的小鼠，CaT1表达下调90%，换句话说，仅有约10%的钙进入细胞不依赖维生素D 。细胞内扩散质内与钙结合的蛋白CaBP保证了细胞内扩散率的增高，从而导致胞质内总体钙浓度升高。研究人员评估了CaBP对钙扩散的影响，当腔内钙浓度为20mM时，约11% 的总钙流是未结合的，其余则与CaBP结合并通过CaBP转运；当腔内钙浓度更高时，细胞内钙自扩散仅占总钙流的2%。CaBP的功能是双重的，其一是作为钙缓冲液，使细胞内游离钙浓度保持较低的水平；同时作为细胞质内的小分子，起到转运蛋白作用。CaBP的生物合成依赖于维生素D ，在维生素D缺乏的动物中，钙的跨细胞转运减少，当完全不存在CaBP时消失。实际上小肠CaBP含量是检测维生素 D缺乏或充足与否的直接指标。研究显示，钙进入过程中维生素D不敏感的组分仅占7%，跨细胞转运与CaBP含量间呈线性关系。通道机制具有重要的生理学意义。通道机制允许钙进入的速度与腔内钙浓度呈比例。由于通道机制为维生素D依赖性，随着循环1,25(OH)2D3水平增高导致钙进入增加。1,25(OH)2D3水平与钙状态呈负相关，即钙状态充足时，其水平较低，而在钙缺乏时则较高。此外，细胞内钙增加也会抑制CaBP表达，从而使跨细胞转运减少。细胞内排出过程细胞内排出是由Ca ATP酶介导的，Ca ATP酶的必需结构包含跨越整个膜的泵分子胞质侧的钙结合区域，也包含钙结合蛋白结合区域。钙是通过跨膜元件形成的通道样结构排出的，当排出发生时，发生磷酸化作用使结构改变，导致钙与ATP酶结合，并由通道样结构排出。肠道钙最大排出速度估计为2030 nmol Ca/min/mg蛋白，该值即使在钙转运最快时也足够排出钙。数据显示，CaATP酶的数量会随维生素D含量的增加而增高，但无研究提示该酶的生物合成依赖于维生素 D 。总结钙跨细胞的转运过程包括：由刷状缘进入细胞，由分子结构名为CaT1介导；细胞内扩散，主要由胞质内维生素D依赖的钙结合蛋白CaBP介导；由十二指肠细胞基底侧排出，主要由Ca ATP酶介导。跨细胞转运的最大量直接与细胞内CaBP含量呈比例，其