第17 章钙磷代谢

null钙 磷 代 谢钙 磷 代 谢生物化学与分子生物学教研室 null 人体所需的营养素中包括部分无机盐。许多离子，主要是金属离子，在酶促反应过程中发挥作用；维护渗透压，主要为钠、钾、氯等；钙磷是骨骼的重要组成成分；此外，无机离子还参与信息传递，凝血过程等多种生理功能。 第一节第一节 ◆ 钙和磷含量 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。 ◆形式存在◆形式存在 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。 null人体内钙的存在状态见下图所示。 null钙磷代谢概貌 一、血钙和血磷 一、血钙和血磷 ◆ 血钙 血浆中所含的钙，正常成人血钙为 2.45mmol/L。 分为：可扩散钙(diffusible calcium) 非扩散钙(nondiffusible calcium)。null ◆ 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 。 null ◆ 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游离钙之间呈动态平衡关系。null ◆ 此平衡受血浆ph影响: 血液偏酸时→游离 ca2＋浓度↑ 血液偏碱时→蛋白结合钙↑ → 游离ca2＋浓度↓null ◆ 血磷 血浆中的磷以无机磷盐的形式存在，正常人血磷的浓度为1.2mmol/L。 血磷不如血钙稳定，可受生理因素影响而变动，如糖代谢增强时，血中无机磷进入细胞，使无机磷下降。null ◆血浆中钙、磷浓度关系 （［ca］×［p］) =30～40mg/dl null ◆ 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。二、钙、磷的吸收与排泄 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0.5-1克、磷约0.8克。儿童及妊娠、哺乳期妇女1.0-1.5克. null ◆钙的吸收 游离ca2＋被肠道吸收 ph值<6时，有利于ca2＋的释放 ◆吸收部位：小肠 十二指肠>空肠>回肠。null ◆吸收机理： 跨膜转运、细胞内转运、主动吸收、被动扩散、易化转运。 钙结合蛋白(calnium binding protein)：与ca2＋，有较强亲和力，可促进钙的吸收。 null ◆ 磷的吸收 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。 ◆ 吸收部位：遍及小肠，以空肠吸收率最高。 (二)钙和磷的排泄 (二)钙和磷的排泄 ◆钙主要有两条途径 肾排出(约20%)：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。 粪便排出(约20%) 。 ◆磷主要有两条途径 ◆磷主要有两条途径 肾脏排泄：以肾脏排泄为主。尿磷排出量占总排出量的60%-80% 。尿磷排出量取决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。 肠道排出：占总排出量的20%-40%三、钙、磷的生理作用三、钙、磷的生理作用(一)钙的生理作用 1. 第二信使的作用 受体+激素（因子）→ 磷脂酶C→ PIP2 →IP3 +DAG →内质网释放Ca2+ （第二 信使)2.成骨作用2.成骨作用 骨是一种特殊的结缔组织，不仅作为人体的支架组织，而且是人体中钙、磷的最大储库。(1)骨的组成 (1)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。 null ◆骨盐：占骨干重的65～70% 主要成分为磷酸钙（占84%），其它还有碳酸钙、柠檬酸钙、磷酸镁、磷酸氢钠等 骨盐约有60%以结晶的羟磷灰石形式存在，其余40%为无定形的磷酸氢钙。 null ◆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个结晶，总的面积可达100m2，体液中其他离子如Ca2＋、Mg2＋、Na＋、Cl－、HCO 3－ 、柠檬酸根等可吸附在羟磷灰石的晶格之间。 null ◆骨基质： 胶原和非胶原化合物 胶原约占90%以上。非胶原蛋白中含量较多的是骨钙素(osteocalcin)和骨连接素(osteonectin)。(2)成骨作用与钙化 (2)成骨作用与钙化 骨的生长、修复或重建过程，称为成骨作用(osteogenesis)。◆成骨过程，◆成骨过程，成骨细胞先合成胶原和糖白多糖等细胞间质成分，形成所谓“骨样质”(osteoid)，继后骨盐沉积于骨样质中，此过程称为钙化(calcification)。null ◆骨的钙化： 是一个复杂的过程：磷酸钙盐沉积于胶原纤维表面，然后随钙沉积增加转变为羟磷灰石的结晶。null骨基质中的骨连接素可促进羟磷灰石结晶的形成。 碱性磷酸酶水解磷酸酯类，包括能抑制骨钙化的焦磷酸盐，使局部磷酸盐浓度增加，有利于成骨作用。 (3)溶骨作用与脱钙 (3)溶骨作用与脱钙 骨在不断的新旧更替之中，原有旧骨的溶解和消失称为骨的吸收(bone resorption)或溶骨作用(osteolysis)。null ◆溶骨作用——包括基质的水解和骨盐 的溶解，后者又称为脱钙(decalcification)。 溶骨作用主要由破骨细胞引起。 null ◆破骨细胞的作用 通过细胞内溶酶体释放出多种水解酶类：如胶原酶可水解胶原纤维，糖苷酶水解氨基多糖。 通过糖元分解代谢产生大量乳酸，丙酮酸等酸性物质扩散到溶骨区，使局部酸性增加，促使羟磷灰石从解聚的胶原中释出。 分解产物经胞饮作用进入破骨细胞，经溶酶体酶类作用最终将肽水解为氨基酸、羟磷灰石转变为可溶性钙盐。 null 正常成人，成骨与溶骨作用维持动态平衡，每年骨的更新率约1 % -4%。骨骼发育生长时期，成骨作用大于溶骨作用。而老年人则骨的吸收明显大于骨的生成，骨质减少而易发生骨质疏松症(osteoporosis)。null 骨盐在骨中沉积或释放，直接影响血钙、血磷水平，在平时骨中约有1%的骨盐与血中的钙经常进行交换维持平衡，因此血钙浓度与骨代谢密切相关。 (二)磷的生理作用 (二)磷的生理作用 与钙共同构成骨盐参与成骨作用 是核酸、磷酸、高能磷酸化合物及辅酶的重要组成成分 四、钙磷代谢的调节 四、钙磷代谢的调节 体内钙、磷代谢的平衡主要由甲状旁腺素、1，25-(OH)2D3和降钙素来调节。 (一)甲状旁腺素(parathormone,PTH) 甲状旁腺素是由甲状旁腺主细胞合成和分泌的一种单链多肽激素，成熟PTH含84个氨基酸残基，分子量约为9500。是维持血钙恒定的主要激素。 null PTH作用的靶器官是肾脏，骨骼和小肠。PTH作用于靶细胞膜上腺苷酸环化酶系统，增加胞浆内cAMP及焦磷酸盐(ppi)的水平。 1.对骨的作用:具有促进成骨和溶骨的双重作用。 PTH可刺激骨细胞分泌胰岛素样生长因子I，从而促进骨胶原和基质的合成，利于成骨作用。 null 另一方面PTH能使骨组织中破骨细胞的数量和活性增加，破骨细胞分泌各种水解酶，并且产生大量乳酸和柠檬酸等酸性物质，使骨基质及骨盐溶解，释放钙和磷到细胞外液。但PTH只引起血钙升高； 2.对肾脏的作用 2.对肾脏的作用 主要是增加肾远曲小管对ca2＋的重吸收，降低肾磷排泄阈并抑制肾小管对磷的重吸收。最终使血钙升高，血磷降低。 (二) 1，25-(OH)2D3(二) 1，25-(OH)2D3 1，25-(OH)2D3是一种激素，由维生素D3在体内代谢生成，是维生素D3在体内的主要生理活性形式。维生素D3及其前体在皮肤、肝、肾等经过一系列的酶促反应生成1，25-(OH)2D3 ，再经血液运输到小肠、骨及肾等靶器官发挥生理作用。 null1，25-(OH)2D3的生理作用 1，25-(OH)2D3的生理作用 对小肠的作用： 1，25-(OH)2D3能促进小肠对钙、磷的吸收，这是其最主要的生理功能。 1，25-(OH)2D3与小肠粘膜细胞内的特异胞浆受体结合，进入细胞核内，促进DNA转录生成mRNA，从而使钙结合蛋白(calcium binding protein,cabp和 Ca2＋－Mg2＋ATP酶)合成增高。从而促进ca2＋ 的吸收转运。 null 对骨的作用： 1，25-(OH)2D3对骨亦有溶骨和成骨的双重作用。 1，25-(OH)2D3能刺激破骨细胞活性和加速破骨细胞的生成，从而促进溶骨作用。另一方面，它增加小肠对钙、磷的吸收，提高血钙、血磷，又促进钙化。同时，它还刺激成骨细胞分泌胶原等，促进骨的生成。 null 对肾的作用： 1，25-(OH)2D3可促进肾小管对钙、磷的重吸收。但此作用较弱，处于次要地位。 1，25-(OH)2D3总的调节效果是使血钙、血磷增高。 (三)降钙素(calcitonin CT) (三)降钙素(calcitonin CT) 降钙素是由甲状腺滤泡旁细胞(又称c细胞)所分泌的一种单链多肽类激素，由32个氨基酸组成，分子量为3500 。null CT作用的靶器官也主要为骨和肾，其作用与PTH相反，其作用是抑制破骨作用，抑制钙、磷的重吸收，降低血钙和血磷。 目前已发现在骨、肾、肠粘膜、精子等细胞上有CT受体， CT与受体结合激活腺苷酸环化酶，通过camp发挥生物效应。 null 对骨的作用： CT直接抑制破骨细胞的生成，又可加速破骨细胞转化为成骨细胞，因而增强成骨作用，抑制骨盐溶解、降低血钙、血磷浓度。 null 对肾的作用： CT直接抑制肾小管对钙、磷离子的重吸收，从而使尿磷，尿钙排出增多，同时还可通过抑制肾1α—羟化酶而减少1，25-(OH)2D3的生成而间接抑制肠道对钙、磷的吸收率，结果使血浆钙、磷水平下降。 null三种激素对钙、磷代谢的调节 null思考: 1.什么是钙化、脱钙？ 2.什么是成骨作用、溶骨作用？ 3.简述钙磷代谢的调节机理？