人体的钙平衡及钙平衡调节

人体的钙平衡及钙平衡调节王勇[e-mail]一、钙在体内的分布及其生理功能钙在体内的分布钙总量体重的1.5%~1.9%（平均每公斤体重17.2g）。骨组织99%全身软组织0.6~0.9%血浆及细胞间液0.03%各种软组织的钙含量组织含钙量肝脏64.13mg/kg心脏76.15mg/kg肾脏140.3mg/kg骨骼肌52.1mg/kg软骨260.5~400mg/kg血浆10mg/dl钙的生理功能?1.构成骨和牙等组织的中坚成分；其中部分可作为钙储备库缓冲血钙浓度的变化;2.参与调节神经肌肉的兴奋性；3.参与肌细胞的收缩；4.影响毛细血管的通透性；5.参与跨膜物质转运（如吞噬、分泌等）；6.参与血液凝固；7.参与神经递质和激素的释放；8.作为第二信使介导激素的作用；9.参与信号转导过程，调节多种物质代谢与活动；10.调节羟化酶、ATP酶和脂肪酶等酶的活性。二、钙在体内的动态平衡正常成人每天摄入500~1000mg细胞外液和血浆钙400mg200mg细胞内钙1000mg9800mg500mg500mg尿200mg三、血钙稳态的调节正常血钙5~10.5mg/dl骨钙动员↑肠吸收钙↑肾钙重吸收↑尿钙排泄↓骨钙动员↓骨钙沉积↑肠吸收钙↓肾钙重吸收↓尿钙排泄↑高血钙低血钙四、甲状旁腺激素PTH是甲状旁腺主细胞分泌的含有84个氨基酸的直链肽，分子量为9000，其生物活性决定于N端的第1-27个氨基酸残基。在甲状旁腺主细胞内先合成一个含有115个氨基酸的前甲状旁腺激素原(prepro-PTH)，以后脱掉N端二十五肽，生成九十肽的甲状旁腺激素原(pro-PTH)，再脱去6个氨基酸，变成PTH。在甲状旁腺主细胞内，部分PTH分子可以第33位与第40位氨基酸残基之间裂解，形成两个片断，可与PTH一同进入血中。正常人血浆PTH浓度为10-50ng/L，半衰期为20-30min。PTH主要在肝水解灭活，代谢产物经肾排出体外。近年从鳞状上皮癌伴发高血钙的患者癌组织中，分离出一种在化学结构上类似PTH的肽，称为甲状旁腺激素相关(parathyroidhormonerelatedpeptide,PTHrp)，并进一步发现正常组织如皮肤、乳腺以及胎儿甲状旁腺中也存在这种肽。PTHrp与PTH从来源上是同族的，尤其两者的N端1-13位氨基酸残其完全相同，PTHrp也具有PTH活性。甲状旁腺激素的生物学作用（一）对骨的作用骨是体内最大的钙贮存库，PTH动员骨钙入血，使血钙浓度升高，其作用包括快速效应与延缓效应两个时相。1、快速效应：在PTH作用后数分钟即可发生，是将位于骨和骨细胞之间的骨液中的钙转运至血液中，骨细胞和成骨细胞在骨内形成一个膜系统，全部覆盖了骨表面和腔隙的表面，在骨质与细胞外液之间形成一层可通透性屏障。在骨膜与骨质之间含有少量骨液，骨液中含有Ca2+(只有细胞外流人的1/3)。PTH能迅速提高骨细胞膜对Ca2+的通透性，使骨液中的钙进入细胞，进而使骨细胞膜上的钙泵活动增强，将Ca2+转运到细胞外液中。(2)延缓效应：在PTH作用后2-14h出现，通常在几天甚至几周后达高峰，这一效应是通过刺激破骨细胞活动增强而实验的。PTH既加强已有的破骨细胞的溶骨活动，又促进破骨细胞的生成。破骨细胞向周围骨组织伸出绒毛样突起，释放蛋白水解酶与乳酸，使骨组织溶解，钙与磷大量入轿，使血钙浓度长时间升主。PTH的两个效应相互配合，不但能对血钙急切需要作出迅速应答，而且能使血钙长时间维持在一定水平。（二）对肾的作用PTH促进远球小管对钙的重吸收，使尿钙减少，血钙升高，同时还抑制近球不管对磷的重吸收，增加尿磷酸盐的排出，使血磷降低。PTH对肾的另一重要作用是激活α-羟化酶，使25-羟维生素D3(25-OH-D3)转变为有活性的1，25-二羟维生素D3(1,25-(OH)2-D3)。甲状旁腺激素分泌的调节PTH的合成与分泌主要受血浆Ca2+浓度的性调节。血浆Ca2+浓度降低时，甲状旁腺主细胞活动增强，合成与分泌PTH的数量增加，速度加快。长时间的低血钙可引起腺体增殖，甚至体积可增大5倍以上；血浆Ca2+浓度升高，则甲状旁腺分泌PTH受到抑制，腺体体积可能缩小，激素的合成与分泌减少。血磷升高亦能刺激PTH的分泌，这是由于血磷升高，可降低血钙间接地引起PTH释放。降钙素甲状腺的腺泡旁细胞(又称C细胞)分泌的降钙素，是由32个氨基酸组成的单链多肽，分子量为3000。主要作用为降低血钙水平。降钙素生理作用对骨的作用降钙素主要是通过影响骨的代谢而降低血钙。①抑制破骨细胞的活动，加强成骨细胞的活动，于是溶骨过程减弱，成骨过程加速，使骨组织释放入细胞外液中的钙盐减少，钙盐沉积增加，②降低骨细胞膜系统对Ca2+的通透性。降钙素的作用十分迅速，但时间甚短。降钙素对于骨更新速度非常快的儿童作用十分明显，对于成年人则作用较弱，由于降钙素引起Ca2+浓度下降可强烈刺激PTH释放，其作用可超过降钙素的效应。加以成年人每日由破骨细胞向细胞外液提供的骨钙量很少，故抑制破骨细胞活动对血钙水平的影响甚微。对肾的作用1)降钙素还能直接抑制肾小管对钙、磷等离子的重吸收，使尿中钙的排出增多；2)抑制肾脏内25羟维生素D3的羟化过程，使1，25-(OH)2-D3减少，间接地抑制肠道对钙的吸收。降钙素分泌的调节血钙浓度是调节降钙素分泌的主要生理性因素。成年人的正常血钙浓度为2．1-2.55mmol／L。当血钙浓度高于45mmol／L水平时，降钙素的分泌随血钙浓度的增加而增加，当血钙浓度低于45mmo1／L水平时，则血浆中降钙素浓度甚低。综上所述，机体血钙浓度的调节，依赖于两套激素反馈机制。维生素D3在维生素D族中，最重要的是维生素D3(VD3)，VD3又称胆钙化醇。主要由皮肤中的7-脱氢胆固醇经日光中紫外线照射转化而来。VD3并非是其生物活性形式，VD3首先需在肝脏和肾脏羟化成1，25-(OH)2-VD3才具有生物活性。发现历史维生素D的发现是人们与佝偻症抗争的结果。随着工业城市的兴起，佝偻症愈发猖狂。据统计，1870年伦敦有1/3儿童患有佝偻症，直到1920年英国政府调查统计表明，初等学校中还有30%儿童患不同程度的佝偻症。早在1824年，就有人发现鱼肝油可在治疗佝偻病中起重要作用。1918年，英国的梅兰比爵士证实佝偻病是一种营养缺乏症。但他误认为是缺乏维生素A所致。直到20年代末、30年代初，人们才确认维生素D缺乏是引起佝偻病的原因，并分离提纯了维生素D。VitD3的来源有两个途径，一是同源性，由日光中波长296～310μm的紫外线，照射皮肤基底层内贮存的7-脱氢胆固醇（7-dehydrocholesterol）转化为胆骨化醇（cholecalciferol）即维生素D3（VitD3）。另一途径外源性，即摄入地食物中含VitD，如肝类含15～50IU/kg①，牛奶3～40IU/L，蛋黄25IU/个。但这些食物中VitD含量很少，不敷机体所需。麦角固醇经紫外线照射后可形成维生D2（骨化醇，Calciferol）。VD2与VD3皆可人工合成对人的作用相同。7-脱氢胆固醇维生素D3原维生素D325-OH-VD31-25-(OH)2-VD325羟化酶1α羟化酶阳光1，25-（OH）D3的作用：①它能促进小肠粘膜对钙、磷的吸收。1，25-（OH）D3可与小肠粘膜内1，25-（OH）D3的靶细胞的特异受体相结合，进而形成VD结合蛋白钙，由上皮的粘膜侧运到浆膜介，经毛细管吸收到血内。②1，25-（OH）D3可促进肾小球近球小管对钙、磷的回吸收，以提高血钙、磷的浓度。③1，25-（OH）D3能促进未分化的间叶细胞分化成破骨细胞，促进骨吸收，使旧骨质中的骨盐溶解，提高了血钙、磷浓度。④1，25-（OH）D3又能直接刺激成骨细胞，促进钙盐沉着。患者女，５６岁。右下腹疼痛伴恶心呕吐2小时，体检腹部软，无压痛，尿检红细胞++，无发热；无其他特殊异常。既往：间断右侧腰腹痛８年，为阵发性绞痛伴恶心呕吐。诊断为右输尿管结石。曾多次行体外碎石和输尿管切开取石。体检无特殊。实验室检查1.血钙３．１０mmol/L（正常２．１２～２．７５mmol/L）；2.２４小时尿钙７．８５ｍｍｏｌ（正常２．０～７．５mmol/L24hr）。3.甲状旁腺素Ｉ－ＰＴＨ６６ｐｇ／ｍｌ（正常９～５５ｐｇ／ｍｌ）。ＣＴ（图１：平扫；图２：冠状多层重组；图３：矢状多层重组）：示甲状腺左叶（*）后下方长圆形软组织密度结节（箭号），中度增强，界限清楚。核素扫描（图４）：静脉注射９９ｍＴｃ－ＭＩＢＩ１５分钟显像，示甲状腺左叶下极团状放射性浓聚影（箭号）。手术中见左侧甲状腺下方一１．５ｃｍ×０．７ｃｍ×０．２ｃｍ红色肿物，质软。完整切除。病理诊断：甲状旁腺腺瘤。