钙、磷、镁代谢与微量元素

1、本章考点：1.钙、磷、镁代谢（1）钙和磷的生理功能、代谢及其调节，测定的参考值、临床意义及方法评价。（2）镁的生理功能、代谢及其调节，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。一、钙磷代谢（一）钙和磷的生理功能钙盐和磷酸盐是人体含量最高的无机盐，约99%的钙和86%以上的磷存在于骨骼和牙齿中。1.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）血浆钙作为血浆凝血因子参与凝血过程。（3）骨骼肌中的钙可引起肌肉收缩。（4）是重要的调节物质：作用于

2、细胞膜，影响膜的通透性； 在细胞内作为第二信使，起着重要的代谢调节作用；是许多酶的激活剂；其他。2.磷的生理功能磷酸盐也是人体含量最高的无机盐，约86%以上的磷存在于骨骼和牙齿中。（1）血中磷酸盐是血液缓冲体系的重要组成成分。（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、维持膜的功能和在代谢调控上均起重要作用。（二）钙磷的代谢及调节1.钙的代谢钙在十二指肠吸收，是在活性维生素D3调节下的主动吸收，肠管的pH可明显的影响钙的吸收，偏碱时减少钙的吸收，偏酸时促进吸收。食物中草酸和植酸可以和钙形成不溶性盐，影响吸收。钙通过肠管和肾排泄，由消化道

3、排除的钙包括未吸收的和由肠管分泌的。每日由肾小球滤过钙约10g，但由尿中排出的仅约l50mg，所以大部均由各段肾小管回吸收了。尿钙排出量直接受血钙浓度影响，血钙低于2.4mmolL时，尿中几乎无钙排出。2.磷的代谢人进食的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.钙磷代谢的调节钙、磷的吸收、排泄，血液中的浓度，机体各组织对钙、磷的摄取、利用和储存都是在甲状旁腺激素、降钙素和活性维生素D的调节下进行的。（1）甲状旁腺激素（PT

4、H）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。骨是最大的钙储存库。甲状旁腺激素总的作用是促进溶骨，提高血钙；促进磷的排出，钙的重吸收，进而降低血磷，升高血钙。促进活性维生素D的形成，并进而促进肠管对钙的重吸收。（升钙降磷）（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。血钙升高能刺激降钙素的分泌，二者呈正比关系。磷酸盐亦能加强其作用。此外它还抑制肾小管对磷的重吸收，增加尿磷，降低血磷。（降钙降磷）（3）维生素D：在肝和肾的作用下，维生素D3转变成1，25一（OH） 2一D3。1，25（0H） 2 D3具有较强的生理活性，比维生素D3

5、强1015倍。其作用的主要靶器官是小肠、骨和肾。1，25一（0H） 2D3有促进小肠对钙、磷吸收和运转的双重作用；能维持骨盐溶解和沉积的对立统一过程，有利于骨的更新和成长。促进肾小管对钙磷的重吸收。（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）钙磷测定及临床意义1.血钙测定血钙几乎全部存在于血浆中，可分为扩散钙和非扩散钙两大类。非扩散钙是指与蛋白质（主要是白蛋白）结合的钙，约占血浆总钙的40%。60%为可扩散钙。这两类钙以三种形式存在：扩散性离子钙，为具有生理活性的部分；扩散性非离子钙（约占血清总钙量的l5%）为与枸橼酸

6、、重碳酸根结合而成复合钙；非扩散钙为与血浆自蛋白结合的钙，其含量和血浆白蛋白浓度有关，这部分钙不易透过血管壁，亦无生理活性，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。非扩散性钙和扩散性非离子钙为结合性钙，非扩散性钙和离子钙之间可以互相转变，呈动态平衡，当游离钙浓度降低时，非扩散性钙可以逐渐释放成游离钙。测定方法：测定血钙的方法很多，一般可以分为滴定法、比色法、火焰光度法及原子吸收分光光度法等。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。比色法有甲基麝香草酚蓝

7、法和邻甲酚酞络合法。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。（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。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。参考值：血清总钙：2.252.75mmolL离子钙：0.941.26mmolL临床意义：（1）

8、血清钙升高：高血钙症比较少见，引起血钙增加的原因有溶骨作用增强，小肠吸收作用增加以及肾对钙的吸收增加等。可见于下述情况。1）原发性甲状旁腺功能亢进，产生过多的甲状旁腺素，多见于甲状旁腺腺瘤，x线检查可见骨质疏松等情况。2）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。3）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。4）维生素D中毒，多因治疗甲状旁腺功能低下或预防佝偻病，长期大量服用维生素D时而引起，但此种情况是可以避免的。5）其他

9、：此外高血钙还可见于类肉瘤病、肾上腺功能不全、急性肾功能不全、酸中毒、脱水等情况。（2）血清钙减低：低血钙症临床上较多见，尤多见于婴幼儿。1）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。2）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。维生素D缺乏时，钙、磷经肠道吸收少，导致血钙、血磷降低。而血钙降叉引起甲状旁腺功能继发性亢进，这样虽能使血钙维持在近于正常水平，但磷大量从肾排出，引起血磷下降，使得钙、磷乘积下降。婴幼儿缺乏维生素D可引起佝偻病

10、，成人引起软骨病。3）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。4）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。5）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。6）血pH可影响血清游离钙浓度，碱中毒pH升高时血清游离钙和性成分结合加强，虽然总钙不变但离子钙下降是碱中毒时产生手足抽溺的主要原因。如有酸中毒，pH下降，游离钙浓度可相对增加。2.血磷测定及临床意义血液中的磷以有机磷和无机磷两种形式存在，红细胞中主要含有机磷酸脂，血浆中磷34为有机磷，14为无机磷。无机磷

11、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，新生儿血磷约为1.8mmolL，6个月时可达2.1mmolL此后逐渐下降，15岁时达成人水平。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。血磷和血钙之间有一定的浓度关系，正常人钙、磷浓度的乘积在35-40mgdl之间。疾病时可升高或降低。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。

12、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。参考值：血清磷：0.811.45mmolL临床意义：（1）血清无机磷升高1）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。2）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。3）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

13、维生素D中毒时伴有高血磷。4）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：1）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。2）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。3）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。 二、镁代谢（一）镁的生理功能镁一半以上沉积在骨中。Mg2+对神经、肌肉的兴奋性有镇静作用，Mg2+是近300种酶的辅助因子。

14、Mg2+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，还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）镁的代谢镁的日摄入量约250mg，其中23来自于谷物和蔬菜。小肠对镁的吸收是主动运转过程，吸收部位主要在回肠。消化液中也有多量镁，成人也可从消化液的吸收中回收镁，长期丢失消化液（如消化道造瘘）是缺镁的主要原因。肾是镁排泄的主要途径，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。（三）血镁测定的临床意义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。血清镁也以游离镁（55%）

15、，以及和碳酸、磷酸、枸橼酸等结合的镁盐（15%），及和蛋白结合镁（30%）三种形式存在。前两者属于可滤过镁，离子镁具有生理活性。红细胞镁可作为细胞内镁的指标来测定，可用于了解镁在细胞内的动态。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。测定方法：镁的测定多采用化学法：Calmagite比色法：CLG为一染料，和微量样本（50l）混合生成CLG一镁复合物。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，

16、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。参考值：血清镁：0.741.0 mmolL，男性略高于女性。临床意义：（1）血清镁升高：可见于肾功能不全，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。此外还可见于甲状腺功能低下、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。血镁减低可见于镁摄入量不

17、足，如禁食、呕吐、慢性腹泻、消化吸收不良，还可见于尿排镁量过多，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。三、微量元素（一）微量元素分布及生理功能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。微量元素具有广泛的生理、病理意义。属于必需的微量

18、元素有铁、锌、铜、锰、铬、钼、钴、硒、镍、钒、锡、氟、碘、硅等，再加上非必需的微量元素共有数十种。有些无素，如铋、锑、镉、汞、铅等对人体有害。微量元素的生理功能大致可以归为以下范围：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；构成体内重要的载体及电子传递系统；参与激素和维生素的合成；影响生长发育，免疫系统的功能。（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。1.铁（1）铁的生理功能：铁是体内含量最丰富的微

19、量元素。主要功能是作为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。铁参与体内氧化一还原反应和质子、电子的传送作用，在呼吸链中亦发挥重要功能。（2）铁的测定方法：铁的测定多采用化学比色法，血样中的铁常用血清铁和血清总铁结合力来表示。如果在血样中加入过量的铁，使之和运铁蛋白结合至饱和，再除去多余的铁，按血清铁测定方法测定的铁称为总铁结合力。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%1）亚铁嗪比色法原理：血清铁和运铁蛋白结合成复合物，在酸性介质中铁从复合物中解离出来，再被还原剂还原成二价铁

20、，并与亚铁嗪生成紫红色化合物，在波长562nm处有一吸收峰，与同样处理的标准液比较，即可求得血清铁的含量。2）双联吡啶比色法：在酸性条件下使铁从与蛋白质结合状态中游离出来。用盐酸羟胺作还原剂使血清中三价铁还原成二价铁，后者与双联吡啶显色剂反应生成红色螫合物，在520nm处比色定量。本法简便快速，但灵敏度差，干扰因素较多，尤以铁质污染最为严重。溶血也会影响结果。3）菲洛嗪比色法：三氯醋酸-盐酸混合液使血清中的铁从运铁蛋白中释放并使蛋白沉淀。释放出来的三价铁可用硫代乙醇酸还原成二价铁，后者和菲洛嗪结合成紫红色化合物，吸收峰为562nm。4）血清总铁结合力（TIBC）：在血清样品中加足量的铁标准液使

21、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。（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。2.锌锌的作用有：锌可以作为多种酶的功能成分或激活剂；促进生长发育，促进核酸及蛋白质的生物合成；增强免疫及吞噬细胞的功能；

22、有抗氧化、抗衰老、抗癌的作用。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%。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.铜铜的生物学作用有：参与造血和铁的代谢，影响铁的吸收和储存；构成许多含铜酶及含铜生物活性蛋白质；与DNA结合，与维持核酸结构的稳定性有关；许多氧化酶含有铜。Wilson病时血清铜明显降低。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。 4.硒硒的生物学作用有：硒是谷胱甘肽过氧化物酶的必须组成成分；参与辅酶A和辅酶Q的合成；和视力及神经传导有密切关系；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；可以保护心肌的正常结构、代谢和功能；调节维生素A、C、E、K的代谢；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。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。5.铬铬的生物学作用有：形成葡萄糖耐量因子，协助胰岛素发挥作用；降低血浆胆固醇及调节血糖；促进血红蛋白的合成及造血功能。糖尿病时可降低，接触铬可引起急、慢性铬中毒。成人体内含铬6mg，