钙磷代谢

　　钙磷主要以无机盐形式存在体内。成年人体内钙总量约占体重1.5％，即700～1400克；磷的总量约为400～800克。约99.7％以上的钙与87.6％以上的磷以羟磷石灰3Ca3(PO4)2、 Ca(OH)2的形式存在于骨骼和牙齿中。血浆中的钙每100毫升仅8.5～11.5毫克,以3种形式存在，游离钙(Ca2+)约45％,与其他离子结合的复合物约 5％，与血浆蛋白结合的约50％，前两者可滤过肾小球而进入肾小管中血浆中游离钙与血浆蛋白结合钙的含量受pH值的影响，当H+浓度升高时游离钙增多，而当HCO婣浓度升高时结合钙增多。 　　

　　在慢性肾功能衰竭的患者出现血浆钙减少，但却不出现缺钙的症状，可是当纠正酸中毒后便出现抽搐。这是由于该患者血浆的pH值下降，使游离钙增多，所以不出现缺钙症状。可是当纠正酸中毒后H+浓度下降了，因而游离钙减少，故出现抽搐。又如代谢性碱中毒和呼吸性碱中毒时,血中HCO婣浓度升高，使血浆游离钙减少,故产生手足搐搦症状。 　　

　　血浆中的磷以无机磷酸盐的形式存在，成年人的含量为每100毫升约 3～4.5毫克。正常人血浆中钙与磷的浓度维持相对恒定，当血磷增高时，血钙则降低。反之，当血钙增高时血磷则减少。此种关系在骨组织的钙化中有重要作用。 　　

　　【Ca】×【P】＝35～40mg/100ml

1、体内外钙稳态调节 体内钙磷代谢，主要由甲状旁腺激素、1,25-（OH）2D3和降钙素三个激素作用于肾脏，骨骼和小肠三个靶器官调节的。

（1）甲状旁腺素（Parathormone,PTH）：是由甲状旁腺主细胞合成并分泌的一种单链多肽激素，具有升高血钙、降低血磷和酸化血液等作用。PTH在血液中半衰期仅数分钟，甲状旁腺细胞内储存亦有限。血钙是调节PTH的主要因素。低血钙的即刻效应是刺激贮存的PTH释放，持续作用主要是抑制PTH的降解速度。此外，1,25-（OH）2D3增多时,PTH分泌减少;降钙素则可促进PTH分泌。

PTH作用于靶细胞膜，活化腺苷酸环化酶，增加胞质内cAMP及焦磷酸盐浓度。cAMP能促进线粒体Ca2+转入胞质；焦磷酸盐则作用细胞膜外则，使膜外侧Ca2+进入细胞，结果可引起胞质内Ca2+浓度增加，并激活细胞膜上的“钙泵”,将Ca2+主动转运至细胞外液，导致血钙升高。

1）对骨的作用：PTH有促进成骨和溶骨的双重作用。小剂量PTH刺激骨细胞分泌胰岛素样生长因子（IGF）,促进胶原和肌质生成，有助于成骨;大剂量PTH能将前破骨细胞和间质细胞转化为破骨细胞，后者数量和活性增加，分泌各种水解酶和胶原酶，并产生大量乳酸和柠檬酸等酸性物质，促进骨基质及骨盐溶解。

2）对肾脏的作用：PTH增加肾近曲小管、远曲小管和随袢上升段对Ca2+的重吸收，抑制近曲小管和远曲小管对磷的重吸收，结果尿钙减少，尿磷增多。

3）对小肠的作用：PTH通过激活肾脏1α-羟化酶，促进1,25-（OH）2D3的合成，间接促进小肠吸收钙磷，此效应出现较缓慢。

（2）1,25-（OH）2D3：1,25-（OH）2D3是一种具有生理活性的激素，皮肤中的胆固醇代谢中间产物，在紫外线照射下先转变为前维生素D3(previtamin D3)，后自动异构化为维生素D3（V D3）。皮肤转化生成的及肠道吸收的V D3入血后，首先在肝细胞微粒体中25羟化酶催化下，转变为25-（OH）D3，再在肾近曲小管上皮细胞线粒体内1α-羟化酶作用下，转变成1,25-（OH）2D3，其活性比VD3高10-15倍速。PTH能促进1α-羟化酶合成。1,25-（OH）2D3的生理作用：

1）促进小肠对钙磷的吸收和转运：与肠粘膜上皮细胞特异受体结合后，直接作用于刷状缘，改变膜磷脂的结构与组成（增加磷脂酰胆碱和不饱和脂肪酸含量），从而增加钙的通透性;与受体结合，进入细胞核，加快DNA转录mRNA,促进与Ca2+转运有关的蛋白质（钙结合蛋白，Ca2+-ATP酶）的生物合成;刺激基底膜腺苷酸环化酶的活化，Ca2+向血液转运是在Ca2+-ATP酶作用下的主动耗能过程。这样，进入细胞的Ca2+和cAMP都作为第二信使，发挥其调节作用。

2）具有溶骨和成骨的双重作用：既能刺激破骨细胞和加速破骨细胞的生成，又能刺激成骨细胞分泌胶原等，促进骨的生成。钙磷供应充足时，主要促进成骨。当血钙降低、肠道钙吸收不足时，主要促进溶骨，使血钙升高。

3）促进肾小管上皮细胞对钙磷重吸收：其机制是增加细胞内钙结合蛋白的生物合成。此作用较弱，只是在骨骼生长、修复或钙磷供应不足时，作用增强。

(3)降钙索：降钙素(Calcitonin，CT)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。血钙升高可刺激CT的分泌。血钙降低则抑制其分泌。CT的生理功能：

①直接抑制破骨细胞的生成和活性，抑制骨基质分解和骨盐溶解；加速破骨细胞、间质细胞转化为成骨细胞，增强成骨作用，降低血钙、血磷浓度。

②直接抑制肾小管对钙磷重吸收，从而使尿磷，尿钙排出增多。

③抑制肾1α-羟化酶而间接抑制小肠钙磷的吸收。

在正常人体内，通过PTH、CT、1,25-（OH）2D3三者的相互制约，相互协调，以适应环境变化，保持血钙浓度的相对恒定。

2 细胞内钙稳态调节 正常情况下，细胞内钙浓度为10-8-10-7mol／L，细胞外钙浓度为10-3-10-2mol/L。约44％细胞内钙存在于胞内钙库(线粒体和内质网)，细胞内游离钙仅为细胞内钙的0.005％。上述电化学梯度的维持，取决于生物膜对钙的不自由通透性和转运系统的调节。

(1)Ca2+进入胞液的途径：Ca2+进入胞液是顺浓度梯度的被动过程。一般认为，细胞外钙跨膜进入是细胞内钙释放的触发因素，细胞内Ca2+增加主要取决于内钙释放。

1) 质膜钙通道：①电压依赖性钙通道(voltage dependent calcium channel，VDCC)可分为L型，T型、N型等亚型；②受体操纵性钙通道(receptor operated calcium channel，ROCC)，亦称配体门控性钙通道(ligand gated calcium channel，LGCC)，此类受体由多个亚基组成，与激动剂结合后，通道开放。

2) 胞内钙库释放通道：钙库钙释放通道(calcium release channel)属于受体操纵性钙通道，包括三磷酸肌醇操纵的钙通道(IP3受体通道)，ryanodine敏感的钙通道。耦联于横小管和肌浆网的ryanodine受体钙通道同时开放，产生局部游离钙浓度升高—“钙火花”Ca2+ spark)。自发性钙火花是细胞内钙释放的基本单位，它成为引发钙振荡(calcium oscillation)和钙波(calcium wave)的位点，构成了心肌细胞兴奋-收缩耦联的基础。

(2) Ca2+离开胞液的途径：Ca2+离开胞液是逆浓度梯度、耗能的主动过程。

1) 钙泵的作用：钙泵即Ca2+-Mg2+-ATP酶，它存在于质膜、内质网膜和线粒体膜上。当[Ca2+]i升高到一定程度，该酶被激活，水解ATP供能，将Ca2+泵出细胞或泵入内质网及线粒体，使细胞内Ca2+浓度下降。

2) Na+- Ca2+交换：Na+- Ca2+交换蛋白是一种双向转运方式的跨膜蛋白，通过一种产电性电流(以3个Na+交换1个Ca2+)。Na+- Ca2+交换，主要受跨膜Na+梯度调节。生理条件下，Na+顺着电化学梯度进入细胞，而Ca2+则逆着电化学梯度移出细胞。

3) Ca2+-H+交换：[Ca2+]i升高时，被线粒体摄取，H+则排至胞液。

    正常奶牛血清钙含量平均为10±1mg／100mL，其含量较为稳定。但稳定受肠吸收、肾排出及重吸收等因素影响，并且受甲状旁腺素、降钙素、活化型维生素D3[1，25(OH)2D3]调节。

    甲状旁腺素(PTH)由甲状旁腺分泌。具有促进肠对钙的吸收和肾脏排磷作用；促使骨盐溶解以提高血钙水平，为1，25—(OH)：骨化醇的促激素。

    降钙素(CT)由甲状旁腺和甲状腺C细胞分泌。具有抑制破骨细胞的活动，减少骨骼中钙的释放，促进肾小管对钙、磷的排出，抑制血钙水平增高的作用。与甲状旁腺素相互制约。

    维生素D3吸收后，由血液循环进入肝脏。经肝脏羟化酶作用，转变为25—羟胆固醇，它在肾1 α —羟化酶的作用下，生成1，25—(OH)2D3。活化型维生素D3[1，25(OH)2D3]的活性最强，具有促进肠吸收钙；它协同甲状旁腺素，促进肾小管的重吸收钙和促使钙由骨骼中释放的作用。当血钙过高时，它又通过羟化酶的负反馈作用，由1，25(OH)2D3变成活性低或无活性的24，25(OH)2D3和l，24，25(OH)2D3，使活性降低，血钙下降。

    正常奶牛血液中磷含量为4～8mg／100mL，分无机磷、有机磷和磷脂等。血清中无机磷的含量受肠吸收、肾排出及磷在体内细胞中的释放、进入和骨骼中沉积与溶解等影响。也受肾上腺素、胰岛素、性激素、甲状旁腺素等调节。

    当饲料中钙含量低、维生素D丰富及肠pH值偏低，肾功能不全，将促进或增强对磷的吸收，致使血清中磷增多。当饲喂高钙饲料，肠pH值增高，维生素D不足以及摄取镁、铝、铁等过多，将阻碍磷的吸收；加之肾上腺素、胰岛素等促使磷向细胞内转移，甲状旁腺素性肾小管对磷重吸收机能不全等，皆可造成血磷降低而出现低磷血症。

    钙、磷是奶牛必需的矿物质，在机体内有着密切关系。钙、磷不足，比例不当等，皆可能引起引起钙、磷代谢障碍的原因如下：

病因

    饲料中长期钙、磷缺乏或其比例不当

    日粮配合不平衡  在饲喂过程中不注意钙、磷供应，有啥喂啥，或饲喂高钙低磷，或饲喂低钙高磷饲料，造成饲料中钙和磷的绝对量不足。以年产5 000kg的母牛为例，每产1kg的奶，要消耗1．2g钙和o．8g磷，一个泌乳期要排出6kg钙和4ks磷。泌乳高峰时，每日排出30g钙和20g磷，本身牛命活动每日需20g钙和15g磷。可见，奶牛对钙、磷的需要量及消耗量较大。如果饲料中钙磷供应不足，致使机体不能摄取所需的钙、磷，其结果必将引起钙磷不足而发

生代谢障碍。

    日粮中钙、磷比例不当  机体对钙、磷的吸收，不仅决定其含量，还与其之间的比例有关。据饲养试验证明，正常肠道对钙、磷吸收的最佳比例是1．4：1。当日粮中钙磷比大于或小于这个值时，都可造成钙、磷代谢障碍，使之呈现负平衡。  维生素D缺乏  奶牛从植物中获得的麦角固醇及其皮内的7—脱氢胆固醇，在太阳紫外线照射下，分别可以转化为维生素D；及维生素D，(胆固醇)。由于饲料中维生素D的不足，阳光照射不足等，皆可造成维生素D的缺乏，从而使钙磷吸收降低。

    母牛机体健康状况不佳  奶牛健康状况不良，不仅引起钙磷的吸收障碍，而且也影响骨的溶解。其中最重要的有以下几种表现：

    甲状旁腺机能亢进  中枢神经系统对钙磷代谢起着主导作用。在中枢神经控制下，可使甲状旁腺机能加强，破骨作用增强，骨骼中大量钙盐溶解，骨质疏松。

    肾功能障碍  当奶牛发生肾病或其他疾病，引起肾功能不全，由于代谢产物在体内的蓄积而造成酸中毒。此时，钙与酸性产物结合，血钙下降，脱钙加剧。

         慢性消化道疾病  反刍动物胃肠道消化机能紊乱，通常以低血钙浓度为其特征。瘤胃收缩力减弱，血钙浓度降低，血钙与瘤胃收缩之间呈显著相关。由此认为，奶牛胃肠的运动，对日粮中钙的吸收，维持内环境中钙的平衡起重要作用。渐进性胃肠道活动降低，能引起钙吸收减少，从而可促使临床低钙血症的发生。

　　体内的钙主要来自食物,大部分在小肠的上段吸收。钙的吸收量与肠道内钙浓度、机体的需要量及肠内酸碱度有关。当肠内酸度增加时钙盐易溶解，因而吸收增加。当肠内存在碱性 物质时则形成不溶解的钙──皂，从而使钙的吸收减少。成年人食入含蛋白质丰富的食物时则钙的吸收增加。钙的吸收量与机体的需要量是相适应的，当缺钙时肠道吸收钙的速度增加，而当体内钙过多时，则吸收速度降低。摄入的钙80％从粪便排出,20％从肾排出(图1)。从肾小球滤过的钙有98％被重吸收，因此从尿中排泄不多，尿中钙的排泄量受下列因素的影响：①钙的摄入量；②肾脏的酸碱调节机能；③甲状旁腺激素的分泌量。甲状旁腺激素可升高血钙水平，降低血磷水平，是由于此激素促进肾小管对钙的重吸收，而抑制对磷的重吸收。 　　

　　磷的吸收部位也在小肠的上段。当肠内酸度增加时磷酸盐的吸收增加。钙、镁、铁等离子的磷酸结合成不溶性盐时，不易吸收。故当血钙升高时肠内钙浓度增加，从而妨碍磷的吸收。摄入的磷从粪与尿中排出，后者占60％。

　　每日钙、磷的摄入量与排泄量取得动态平衡，血钙、血磷水平维持相对稳定，这有赖于3种激素的协同作用,即甲状旁腺激素、降钙素及1，25-二羟胆钙化醇〔1，25-(OH)2-D3〕。

　　甲状旁腺激素

　　是调节血钙水平的主要内分泌素。切除甲状旁腺后,血钙很快下降，当降至每100毫升血浆7毫克以下时，动物出现抽搐,严重时可导致死亡（由于呼吸肌痉挛而丧失肺通气的能力）。若给动物注射甲状旁腺激素，则血钙上升。血钙水平对甲状旁腺激素的分泌起负反馈的调节作用,当血钙超过每100毫升12毫克时，甲状旁腺激素的分泌极少；反之,当血钙低于每100毫升4 毫克时，甲状旁腺激素的分泌水平达高峰。血钙刺激甲状旁腺激素的分泌是直接作用，无需其他激素的介入。甲状旁腺激素通过对骨和肾的影响来实现对血钙的调节。

　　甲状旁腺激素对肾脏排磷的调节作用较对钙重吸收的调节更明显。甲状旁腺激素刺激肾小管上皮细胞产生环腺苷酸（cAMP）。它增加钙的重吸收，而抑制磷的重吸收，因此甲状旁腺激素增加时可引起高血钙与低血磷。甲状旁腺激素维持血钙水平的机制。

　　降钙素

　　甲状腺的滤泡旁细胞 (C细胞)分泌一种可降低血钙水平的激素，叫做降钙素。用含高浓度钙的溶液对甲状腺-甲状旁腺区进行局部灌流,导致外周血钙水平下降。血中降钙素的浓度与血钙水平密切相关，当血钙水平在9.5毫克％以下时,用现有的方法测不出血中的降钙素。当血钙水平界于13～21毫克％之间时，降钙素的分泌量与血钙水平成正比关系，而甲状旁腺激素与血钙的关系恰与降钙素相反。

　　降钙素的生理作用是降低血钙与血磷的水平，但对血镁水平无影响。降钙素直接抑制骨质溶解，使释放入血的骨盐减少，同时骨骼仍继续从血浆中摄取钙，从而起到降低血钙和血磷水平的作用。降钙素可抑制肾小管对钙、磷的重吸收，因而使尿钙尿磷增加，而使血钙血磷减少。降钙素也可抑制肾脏中的 25-(OH)-D3-1-羟化酶的作用,因此,抑制25-(OH)-D3转化成1，25-(OH)2-D3，而后者能增加肠道对钙的吸收，故降钙素抑制肠道对钙的吸收是间接的。

　　1，25-二羟胆钙化醇

　　体内的维生素D3(胆钙化醇)可来自食物，也可经紫外线的作用将皮肤（哺乳动物）中的7-脱氢胆固醇转变成D3。D3本身无代谢活性，只有在肝内转变成25-(OH)-D3，再在肾内转化成1，25-二羟胆钙化醇〔1,25-(OH)2－D3〕（图4），才具有高的代谢活性。动物实验表明，将D3，25-(OH)-D3及1，25-(OH)2-D3分别灌注到小肠内，小肠对钙吸收的高峰分别在16，10及8小时出现,说明D3发挥作用需时间长。在活性强度上1,25-(OH)2-D3较D3大8～10倍，比25-(OH)-D3约大2倍。