第四節(jié) 鈣磷代謝紊亂

一、正常鈣磷代謝、調(diào)節(jié)和功能

（一）鈣、磷的吸收和排泄

體內(nèi)鈣、磷均來自食物。日常飲食中成人每天攝取鈣約1g、磷約0.8g，兒童、孕婦需求量增加。鈣主要存在于牛奶、乳制品及蔬菜、水果中。食物中的鈣必須轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x鈣才能被吸收。鈣、磷的吸收部位在小腸，鈣的吸收率為30%，而磷為70%。

人體鈣約80%隨糞便排出，20%經(jīng)腎排出。腎小球?yàn)V過的鈣95%被腎小管重吸收。腎是排磷的主要器官，70%的磷經(jīng)腎排出，剩余30%由糞便排出。腎小球?yàn)V過的磷85%～95%被腎小管重吸收。

（二）體內(nèi)鈣、磷的含量和分布

成人體內(nèi)鈣的總量為1000～1300g，其中約99%以羥基磷灰石形式存在于骨骼和牙齒中，其余以溶解狀態(tài)分布于體液和軟組織中。血鈣是指血清中所含的鈣總量，正常成人血清鈣濃度為2.25～2.75mmol/L，血鈣分為非擴(kuò)散鈣和可擴(kuò)散鈣。非擴(kuò)散鈣是指與血漿蛋白結(jié)合的鈣（CaBP），約占血漿總鈣的40%，不易透過毛細(xì)血管。可擴(kuò)散鈣主要為游離鈣（占45%）及與有機(jī)酸結(jié)合的鈣如檸檬酸鈣、磷酸鈣等（占15%），可通過毛細(xì)血管。發(fā)揮直接生理作用的主要是游離鈣。CaBP與游離鈣可相互轉(zhuǎn)化，并呈動(dòng)態(tài)平衡，此平衡受血液p H的影響，酸中毒時(shí)，游離鈣含量升高；堿中毒時(shí)，結(jié)合鈣增多，游離鈣含量下降。

血液中的磷以有機(jī)磷和無機(jī)磷兩種形式存在。血磷通常是指無機(jī)磷，正常成人為1.1～1.3mmol/L。血漿無機(jī)磷酸鹽的80%～85%以式存在。血漿中鈣、磷濃度關(guān)系密切。正常時(shí)，二者的乘積（[Ca]×[P]）為30～40。

（三）鈣、磷代謝的調(diào)節(jié)

鈣、磷代謝密切相關(guān)，相互影響、制約。

1．體內(nèi)外鈣穩(wěn)態(tài)的維持受甲狀旁腺素、1,25-（OH）2D3、降鈣素的調(diào)節(jié)

（1）甲狀旁腺激素（parathyroid hormone, PTH）:PTH是由甲狀旁腺主細(xì)胞分泌的，具有升高血鈣、降低血磷和酸化血液等作用。血鈣是調(diào)節(jié)PTH的主要因素。低血鈣的即刻效應(yīng)是刺激儲存的PTH釋放，持續(xù)作用主要是抑制PTH的降解。此外，1,25-（OH）2D3增多時(shí)，PTH分泌減少，降鈣素則可促進(jìn)PTH分泌。

（2）1,25-（OH）2D3:1,25-（OH）2D3是一種具有生物活性的激素，可促進(jìn)小腸吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)鈣磷，促進(jìn)腎小管重吸收鈣磷，具有溶骨和成骨的雙重作用。當(dāng)鈣、磷充足時(shí)，促進(jìn)成骨；當(dāng)血鈣降低時(shí)促進(jìn)溶骨，使血鈣濃度升高。

（3）降鈣素：降鈣素是由甲狀腺濾泡旁細(xì)胞分泌的多肽類激素。血鈣升高可刺激降鈣素的分泌，血鈣降低則抑制其分泌。降鈣素可抑制腎小管重吸收鈣、磷，使尿排出鈣磷增多；抑制破骨細(xì)胞生成，增強(qiáng)成骨作用，降低血磷、血鈣濃度；間接抑制小腸對鈣磷的吸收。

在正常人體內(nèi)，通過PTH、1,25-（OH）2D3和降鈣素三者的相互制約、相互作用，適應(yīng)環(huán)境的改變，保持血鈣濃度的相對恒定（表3-2）。

2．細(xì)胞內(nèi)外鈣穩(wěn)態(tài)的維持 正常情況下，細(xì)胞內(nèi)鈣濃度為10-8～10-7mol/L，細(xì)胞外鈣濃度為10-3～10-2mol/L，細(xì)胞內(nèi)鈣44%存在于細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體，細(xì)胞內(nèi)游離鈣僅為細(xì)胞內(nèi)鈣的0.005%。

（1）鈣進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)：這是順濃度梯度的被動(dòng)過程。一般認(rèn)為，細(xì)胞外鈣跨膜進(jìn)入是細(xì)胞內(nèi)鈣釋放的觸發(fā)因素，細(xì)胞內(nèi)鈣增加主要取決于細(xì)胞內(nèi)鈣的釋放。①質(zhì)膜鈣通道，包括電壓依賴性鈣通道和受體操縱性鈣通道。受體操縱性鈣通道又稱配體門控性鈣通道，與激動(dòng)劑結(jié)合后，通道開放，Ca2+從細(xì)胞外進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。②胞內(nèi)鈣庫釋放通道。鈣釋放通道屬于受體操縱性鈣通道，包括三磷酸肌醇操縱的鈣通道（IP3受體通道）和Ry（ryanodine）敏感的鈣通道，鈣從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體釋放到細(xì)胞質(zhì)。

（2）鈣離開細(xì)胞質(zhì)：這是逆濃度梯度的、耗能的過程。包括：①通過鈣泵。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)[Ca2+]升高到一定程度時(shí)，鈣泵可被激活，將Ca2+泵出細(xì)胞或泵入鈣庫，細(xì)胞內(nèi)Ca2+離子濃度降低。②通過Na+-Ca2+交換蛋白。細(xì)胞膜上有Na+-Ca2+交換蛋白，受跨膜Na+濃度調(diào)節(jié)。③通過Ca2+-H+交換。細(xì)胞內(nèi)[Ca2+]升高時(shí)，線粒體排出H+，攝取Ca2+。

（四）鈣、磷的生理功能

1．鈣、磷共同參與的生理功能

（1）成骨作用：鈣、磷是構(gòu)成骨骼和牙齒的主要成分，鈣在骨中與磷形成羥基磷灰石結(jié)晶，起支持和保護(hù)作用。

（2）凝血作用：鈣是凝血過程必不可少的因子，稱第Ⅳ凝血因子。血小板因子3和凝血因子Ⅲ的主要成分是磷脂，它們?yōu)槟^程提供充分的磷脂表面。

2．鈣的其他生理功能

（1）調(diào)節(jié)細(xì)胞功能的信使：細(xì)胞外Ca2+是重要的第一信使，在調(diào)節(jié)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、分泌、代謝、生長、增殖等過程中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。當(dāng)細(xì)胞受到刺激時(shí)，細(xì)胞膜對Ca2+的通透性發(fā)生微小的變化都會使細(xì)胞質(zhì)Ca2+產(chǎn)生明顯的波動(dòng)，從而引起相應(yīng)的生理效應(yīng)，如肌肉的興奮-收縮偶聯(lián)、激素的分泌釋放、神經(jīng)元的興奮和細(xì)胞的增殖。

（2）調(diào)節(jié)酶的活性：參與細(xì)胞代謝的許多酶，如腺苷酸環(huán)化酶、鳥苷酸環(huán)化酶、磷酸二酯酶、酪氨酸羥化酶、色氨酸羥化酶等，其活性都受Ca2+的調(diào)節(jié)或需Ca2+激活。

3．磷的其他生理功能

（1）生命重要物質(zhì)的組分：核酸、磷酸、磷蛋白是機(jī)體遺傳物質(zhì)、膜結(jié)構(gòu)和重要功能蛋白的基本組分，而磷是這些基本組分的必需元素。

（2）調(diào)節(jié)生物大分子活性：蛋白質(zhì)的磷酸化和脫磷酸化是機(jī)體調(diào)控機(jī)制中最普遍且很重要的調(diào)節(jié)方式，如細(xì)胞膜蛋白的磷酸化可改變膜的通透性，酶蛋白的磷酸化可改變酶的活性，組蛋白的磷酸化可使基因去阻抑而加速轉(zhuǎn)錄作用，核糖體的蛋白磷酸化可加速翻譯作用等。

二、鈣、磷代謝紊亂

（一）低鈣血癥

當(dāng)血清蛋白濃度正常時(shí)，血鈣濃度低于2.2mmol/L或血清Ca2+濃度低于1mmol/L，稱為低鈣血癥（hypocalcemia）。

1．原因和機(jī)制

（1）維生素D代謝障礙：維生素D缺乏、腸道吸收障礙或維生素D羥化障礙時(shí)，活性維生素D3不足，腸吸收鈣減少，尿丟失鈣增加，導(dǎo)致低鈣血癥。

（2）甲狀腺功能減退：因甲狀旁腺切除、發(fā)育障礙或損傷，或因PTH靶器官受體異常引起原發(fā)性或繼發(fā)性甲狀旁腺功能減退，均可導(dǎo)致低鈣血癥。

（3）腎功能衰竭：慢性腎功能衰竭常發(fā)生低鈣血癥，其主要發(fā)生機(jī)制為：①由于腎小球?yàn)V過率降低，磷酸鹽排出受阻，血磷升高，而血液鈣磷乘積為一常數(shù)，故血鈣降低。②腎實(shí)質(zhì)損傷使維生素D羥化障礙，腸道吸收鈣減少。③慢性腎功能衰竭時(shí)毒性物質(zhì)在體內(nèi)蓄積，損傷腸道，影響腸道鈣吸收。

2．對機(jī)體的影響

（1）對神經(jīng)肌肉的影響：低血鈣時(shí)神經(jīng)肌肉的興奮性增高，可出現(xiàn)手足搐搦、肌肉痙攣，嚴(yán)重者可致癲癇發(fā)作。

（2）對骨骼的影響：可引起骨質(zhì)鈣化障礙，嬰幼兒表現(xiàn)為佝僂病、囟門閉合遲晚；成人則表現(xiàn)為骨質(zhì)軟化、骨質(zhì)疏松等。

（3）對心肌的影響：低血鈣時(shí)Na+內(nèi)流增加，心肌的興奮性升高，興奮的傳導(dǎo)加速。低鈣血癥時(shí)，由于細(xì)胞膜內(nèi)外的Ca2+濃度差減小，Ca2+內(nèi)流減慢，動(dòng)作電位平臺期延長。心電圖表現(xiàn)為Q-T間期和ST段延長，T波低平或倒置。

3．防治原則 病因治療，補(bǔ)充鈣劑和維生素D。

（二）高鈣血癥

當(dāng)血清蛋白濃度正常時(shí)，血鈣濃度高于2.75mmol/L或血清Ca2+濃度高于1.25mmol/L，稱為高鈣血癥（hypercalcemia）。

1．原因和機(jī)制

（1）甲狀旁腺功能亢進(jìn)：PTH可促進(jìn)破骨細(xì)胞活性，骨鈣釋放增多，引起血鈣升高。原發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(jìn)是高鈣血癥最常見的原因，主要見于甲狀旁腺腺瘤和甲狀旁腺增生。

（2）惡性腫瘤：惡性腫瘤引起高血鈣的發(fā)生率僅次于原發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(jìn)。腫瘤細(xì)胞可分泌破骨細(xì)胞激活因子，引起骨質(zhì)破壞，使骨鈣釋放，血鈣升高。

（3）維生素D中毒：治療甲狀旁腺功能低下或預(yù)防佝僂病而長期服用維生素D可造成維生素D中毒，過量的維生素D可促使腸吸收鈣增加，血鈣升高。

（4）甲狀腺功能亢進(jìn)：甲狀腺素具有溶骨作用，重度甲亢患者中20%的人伴有高鈣血癥。

2．對機(jī)體的影響

（1）對神經(jīng)肌肉的影響：高鈣血癥時(shí)神經(jīng)肌肉興奮性降低，患者常表現(xiàn)出乏力、表情淡漠、腱反射減弱、精神障礙甚至精神分裂、昏迷等。

（2）對心肌的影響：Ca2+對心肌細(xì)胞Na+內(nèi)流有競爭抑制作用，稱為膜屏障作用。高血鈣時(shí)膜屏障作用增強(qiáng)，Na+內(nèi)流受抑制，心肌興奮性和傳導(dǎo)性降低。同時(shí)動(dòng)作電位平臺期Ca2+內(nèi)流加速，平臺期縮短，復(fù)極化加快。心電圖可顯示Q-T間期縮短、房室傳導(dǎo)阻滯。

（3）對腎的損害：腎對高鈣血癥較敏感，Ca2+升高主要造成腎小管損傷，表現(xiàn)為腎小管水腫、壞死，腎小管基底膜鈣化等。早期表現(xiàn)為濃縮功能障礙，晚期發(fā)生腎小管纖維化、腎鈣化、腎結(jié)石，導(dǎo)致腎功能衰竭。

（4）異位鈣化灶形成：血管壁、關(guān)節(jié)、腎、軟骨等可有鈣化灶形成，影響相應(yīng)的功能。

3．防治原則 病因治療和降鈣治療等。

（三）低磷血癥

血清無機(jī)磷濃度低于0.8mmol/L稱為低磷血癥（hypophosphatemia）

1．原因和機(jī)制

（1）腸道吸收磷減少：劇烈嘔吐、腹瀉、吸收不良綜合征，應(yīng)用可與磷結(jié)合的抗酸藥，如氧化鋁、碳酸鋁等，可影響磷的吸收而發(fā)生低磷血癥。

（2）排泄增多：甲狀旁腺功能亢進(jìn)、腎小管酸中毒可減少腎小管對磷的重吸收，尿磷排出增多引起低磷血癥。

（3）磷向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移：輸入葡萄糖、胰島素使糖原合成增加時(shí)伴有磷酸鹽進(jìn)入細(xì)胞；呼吸性堿中毒時(shí)，磷酸果糖激酶激活，糖酵解增強(qiáng)，大量葡萄糖和果糖磷酸化使磷酸鹽進(jìn)入細(xì)胞。

2．對機(jī)體的影響 通常無特異癥狀。低磷血癥主要引起ATP合成不足和紅細(xì)胞2,3-DPG（二磷酸甘油酸）減少。輕者無癥狀，重者可有肌無力、感覺異常、骨痛、病理性骨折、易激惹、神經(jīng)錯(cuò)亂、搐搦及昏迷等癥狀。

3．防治原則 治療原發(fā)病，適當(dāng)補(bǔ)磷。

（四）高磷血癥

成人血清磷高于1.61mmol/L，兒童高于1.90mmol/L，稱為高磷血癥（hyperphosphatemia）。

1．原因和機(jī)制

（1）排泄減少：急、慢性腎功能衰竭時(shí)，當(dāng)腎小球?yàn)V過率降至20～30mL/min，腎排磷減少，血磷升高。同時(shí)腎功能衰竭繼發(fā)甲狀旁腺功能亢進(jìn)，骨鹽釋放增加。

（2）甲狀旁腺功能低下：尿排磷減少，導(dǎo)致血磷升高。

（3）維生素D中毒：促進(jìn)小腸及腎對磷的吸收。

（4）磷向細(xì)胞外移出：高熱、急性酸中毒、骨骼肌破壞時(shí)，磷可從細(xì)胞內(nèi)釋放。

2．對機(jī)體的影響 嚴(yán)重的高磷血癥可導(dǎo)致低鈣血癥，引起骨質(zhì)疏松和骨質(zhì)軟化。

3．防治原則 治療原發(fā)病，降低腸道對磷的吸收，必要時(shí)進(jìn)行透析治療。

【本章小結(jié)】

正常機(jī)體可通過神經(jīng)-體液的調(diào)節(jié)，使構(gòu)成體液的水和電解質(zhì)處于動(dòng)態(tài)平衡。一些全身性的病理變化、許多器官的疾病或外界環(huán)境的變化，甚至某些醫(yī)源性因素，都可以導(dǎo)致或伴有水、電解質(zhì)代謝紊亂。如果得不到及時(shí)糾正，可引起全身各器官系統(tǒng)，特別是心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)的生理功能及代謝發(fā)生障礙，嚴(yán)重時(shí)常可導(dǎo)致機(jī)體的死亡。

水、鈉代謝障礙常同時(shí)或先后發(fā)生，根據(jù)體液的容量變化分為體液容量過少（脫水）和體液容量過多（水中毒、水腫和鹽中毒）。在體液容量變化的同時(shí)常伴有鈉濃度的變化。高滲性脫水經(jīng)體液調(diào)節(jié)后主要造成細(xì)胞內(nèi)液減少，臨床上口渴感明顯、尿量減少。低滲性脫水表現(xiàn)為細(xì)胞外液丟失明顯，易導(dǎo)致休克的發(fā)生。水中毒以細(xì)胞內(nèi)外液容量的增多且滲透壓降低為主要特點(diǎn)，腦細(xì)胞水腫引起的顱內(nèi)高壓是其對機(jī)體最主要的影響。水腫是指組織間隙或體腔內(nèi)積聚過多的液體，其發(fā)生的基本機(jī)制是組織液生成大于回流和鈉水潴留。

鉀代謝紊亂主要表現(xiàn)為低鉀血癥（＜3.5mmol/L）和高鉀血癥（＞5.5mmol/L）。攝入、排出和細(xì)胞內(nèi)外鉀交換異常是引起鉀代謝紊亂的基本原因。低鉀血癥對神經(jīng)肌肉的影響比較明顯，高鉀血癥對心肌的影響更為突出，兩者均可引起心肌傳導(dǎo)性降低和心律失常。

鎂對于神經(jīng)肌肉和心臟有抑制作用，鎂代謝紊亂時(shí)這種抑制作用會減弱或加強(qiáng)，從而引起相應(yīng)的病理變化。血清鈣磷代謝紊亂常影響神經(jīng)肌肉、心臟和骨骼的功能。

【復(fù)習(xí)思考題】

1．臨床上有哪些常見的脫水類型？其主要特點(diǎn)是什么？

2．比較高滲性脫水和低滲性脫水的原因、機(jī)制及對機(jī)體的影響。

3．在哪些情況下，機(jī)體易發(fā)生低鉀血癥和高鉀血癥？

4．低鉀血癥和重癥高鉀血癥均導(dǎo)致骨骼肌興奮性降低的機(jī)制是什么？

5．低鉀血癥和高鉀血癥對心臟會產(chǎn)生哪些不利的影響？

6．簡述引起血管內(nèi)外液體交換失平衡的主要因素。

7．簡述決定血漿膠體滲透壓的因素和引起其降低的主要原因。

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（杜月光）