第四节 钙磷代谢紊乱

一、正常钙磷代谢、调节和功能

（一）钙、磷的吸收和排泄

体内钙、磷均来自食物。日常饮食中成人每天摄取钙约1g、磷约0.8g，儿童、孕妇需求量增加。钙主要存在于牛奶、乳制品及蔬菜、水果中。食物中的钙必须转变为游离钙才能被吸收。钙、磷的吸收部位在小肠，钙的吸收率为30%，而磷为70%。

人体钙约80%随粪便排出，20%经肾排出。肾小球滤过的钙95%被肾小管重吸收。肾是排磷的主要器官，70%的磷经肾排出，剩余30%由粪便排出。肾小球滤过的磷85%～95%被肾小管重吸收。

（二）体内钙、磷的含量和分布

成人体内钙的总量为1000～1300g，其中约99%以羟基磷灰石形式存在于骨骼和牙齿中，其余以溶解状态分布于体液和软组织中。血钙是指血清中所含的钙总量，正常成人血清钙浓度为2.25～2.75mmol/L，血钙分为非扩散钙和可扩散钙。非扩散钙是指与血浆蛋白结合的钙（CaBP），约占血浆总钙的40%，不易透过毛细血管。可扩散钙主要为游离钙（占45%）及与有机酸结合的钙如柠檬酸钙、磷酸钙等（占15%），可通过毛细血管。发挥直接生理作用的主要是游离钙。CaBP与游离钙可相互转化，并呈动态平衡，此平衡受血液p H的影响，酸中毒时，游离钙含量升高；碱中毒时，结合钙增多，游离钙含量下降。

血液中的磷以有机磷和无机磷两种形式存在。血磷通常是指无机磷，正常成人为1.1～1.3mmol/L。血浆无机磷酸盐的80%～85%以式存在。血浆中钙、磷浓度关系密切。正常时，二者的乘积（[Ca]×[P]）为30～40。

（三）钙、磷代谢的调节

钙、磷代谢密切相关，相互影响、制约。

1．体内外钙稳态的维持受甲状旁腺素、1,25-（OH）2D3、降钙素的调节

（1）甲状旁腺激素（parathyroid hormone, PTH）:PTH是由甲状旁腺主细胞分泌的，具有升高血钙、降低血磷和酸化血液等作用。血钙是调节PTH的主要因素。低血钙的即刻效应是刺激储存的PTH释放，持续作用主要是抑制PTH的降解。此外，1,25-（OH）2D3增多时，PTH分泌减少，降钙素则可促进PTH分泌。

（2）1,25-（OH）2D3:1,25-（OH）2D3是一种具有生物活性的激素，可促进小肠吸收和转运钙磷，促进肾小管重吸收钙磷，具有溶骨和成骨的双重作用。当钙、磷充足时，促进成骨；当血钙降低时促进溶骨，使血钙浓度升高。

（3）降钙素：降钙素是由甲状腺滤泡旁细胞分泌的多肽类激素。血钙升高可刺激降钙素的分泌，血钙降低则抑制其分泌。降钙素可抑制肾小管重吸收钙、磷，使尿排出钙磷增多；抑制破骨细胞生成，增强成骨作用，降低血磷、血钙浓度；间接抑制小肠对钙磷的吸收。

在正常人体内，通过PTH、1,25-（OH）2D3和降钙素三者的相互制约、相互作用，适应环境的改变，保持血钙浓度的相对恒定（表3-2）。

2．细胞内外钙稳态的维持 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，细胞内钙44%存在于细胞内质网和线粒体，细胞内游离钙仅为细胞内钙的0.005%。

（1）钙进入细胞质：这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，细胞内钙增加主要取决于细胞内钙的释放。①质膜钙通道，包括电压依赖性钙通道和受体操纵性钙通道。受体操纵性钙通道又称配体门控性钙通道，与激动剂结合后，通道开放，Ca2+从细胞外进入细胞内。②胞内钙库释放通道。钙释放通道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）和Ry（ryanodine）敏感的钙通道，钙从内质网和线粒体释放到细胞质。

（2）钙离开细胞质：这是逆浓度梯度的、耗能的过程。包括：①通过钙泵。当细胞内[Ca2+]升高到一定程度时，钙泵可被激活，将Ca2+泵出细胞或泵入钙库，细胞内Ca2+离子浓度降低。②通过Na+-Ca2+交换蛋白。细胞膜上有Na+-Ca2+交换蛋白，受跨膜Na+浓度调节。③通过Ca2+-H+交换。细胞内[Ca2+]升高时，线粒体排出H+，摄取Ca2+。

（四）钙、磷的生理功能

1．钙、磷共同参与的生理功能

（1）成骨作用：钙、磷是构成骨骼和牙齿的主要成分，钙在骨中与磷形成羟基磷灰石结晶，起支持和保护作用。

（2）凝血作用：钙是凝血过程必不可少的因子，称第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，它们为凝血过程提供充分的磷脂表面。

2．钙的其他生理功能

（1）调节细胞功能的信使：细胞外Ca2+是重要的第一信使，在调节细胞运动、分泌、代谢、生长、增殖等过程中发挥重要的调节作用。当细胞受到刺激时，细胞膜对Ca2+的通透性发生微小的变化都会使细胞质Ca2+产生明显的波动，从而引起相应的生理效应，如肌肉的兴奋-收缩偶联、激素的分泌释放、神经元的兴奋和细胞的增殖。

（2）调节酶的活性：参与细胞代谢的许多酶，如腺苷酸环化酶、鸟苷酸环化酶、磷酸二酯酶、酪氨酸羟化酶、色氨酸羟化酶等，其活性都受Ca2+的调节或需Ca2+激活。

3．磷的其他生理功能

（1）生命重要物质的组分：核酸、磷酸、磷蛋白是机体遗传物质、膜结构和重要功能蛋白的基本组分，而磷是这些基本组分的必需元素。

（2）调节生物大分子活性：蛋白质的磷酸化和脱磷酸化是机体调控机制中最普遍且很重要的调节方式，如细胞膜蛋白的磷酸化可改变膜的通透性，酶蛋白的磷酸化可改变酶的活性，组蛋白的磷酸化可使基因去阻抑而加速转录作用，核糖体的蛋白磷酸化可加速翻译作用等。

二、钙、磷代谢紊乱

（一）低钙血症

当血清蛋白浓度正常时，血钙浓度低于2.2mmol/L或血清Ca2+浓度低于1mmol/L，称为低钙血症（hypocalcemia）。

1．原因和机制

（1）维生素D代谢障碍：维生素D缺乏、肠道吸收障碍或维生素D羟化障碍时，活性维生素D3不足，肠吸收钙减少，尿丢失钙增加，导致低钙血症。

（2）甲状腺功能减退：因甲状旁腺切除、发育障碍或损伤，或因PTH靶器官受体异常引起原发性或继发性甲状旁腺功能减退，均可导致低钙血症。

（3）肾功能衰竭：慢性肾功能衰竭常发生低钙血症，其主要发生机制为：①由于肾小球滤过率降低，磷酸盐排出受阻，血磷升高，而血液钙磷乘积为一常数，故血钙降低。②肾实质损伤使维生素D羟化障碍，肠道吸收钙减少。③慢性肾功能衰竭时毒性物质在体内蓄积，损伤肠道，影响肠道钙吸收。

2．对机体的影响

（1）对神经肌肉的影响：低血钙时神经肌肉的兴奋性增高，可出现手足搐搦、肌肉痉挛，严重者可致癫痫发作。

（2）对骨骼的影响：可引起骨质钙化障碍，婴幼儿表现为佝偻病、囟门闭合迟晚；成人则表现为骨质软化、骨质疏松等。

（3）对心肌的影响：低血钙时Na+内流增加，心肌的兴奋性升高，兴奋的传导加速。低钙血症时，由于细胞膜内外的Ca2+浓度差减小，Ca2+内流减慢，动作电位平台期延长。心电图表现为Q-T间期和ST段延长，T波低平或倒置。

3．防治原则 病因治疗，补充钙剂和维生素D。

（二）高钙血症

当血清蛋白浓度正常时，血钙浓度高于2.75mmol/L或血清Ca2+浓度高于1.25mmol/L，称为高钙血症（hypercalcemia）。

1．原因和机制

（1）甲状旁腺功能亢进：PTH可促进破骨细胞活性，骨钙释放增多，引起血钙升高。原发性甲状旁腺功能亢进是高钙血症最常见的原因，主要见于甲状旁腺腺瘤和甲状旁腺增生。

（2）恶性肿瘤：恶性肿瘤引起高血钙的发生率仅次于原发性甲状旁腺功能亢进。肿瘤细胞可分泌破骨细胞激活因子，引起骨质破坏，使骨钙释放，血钙升高。

（3）维生素D中毒：治疗甲状旁腺功能低下或预防佝偻病而长期服用维生素D可造成维生素D中毒，过量的维生素D可促使肠吸收钙增加，血钙升高。

（4）甲状腺功能亢进：甲状腺素具有溶骨作用，重度甲亢患者中20%的人伴有高钙血症。

2．对机体的影响

（1）对神经肌肉的影响：高钙血症时神经肌肉兴奋性降低，患者常表现出乏力、表情淡漠、腱反射减弱、精神障碍甚至精神分裂、昏迷等。

（2）对心肌的影响：Ca2+对心肌细胞Na+内流有竞争抑制作用，称为膜屏障作用。高血钙时膜屏障作用增强，Na+内流受抑制，心肌兴奋性和传导性降低。同时动作电位平台期Ca2+内流加速，平台期缩短，复极化加快。心电图可显示Q-T间期缩短、房室传导阻滞。

（3）对肾的损害：肾对高钙血症较敏感，Ca2+升高主要造成肾小管损伤，表现为肾小管水肿、坏死，肾小管基底膜钙化等。早期表现为浓缩功能障碍，晚期发生肾小管纤维化、肾钙化、肾结石，导致肾功能衰竭。

（4）异位钙化灶形成：血管壁、关节、肾、软骨等可有钙化灶形成，影响相应的功能。

3．防治原则 病因治疗和降钙治疗等。

（三）低磷血症

血清无机磷浓度低于0.8mmol/L称为低磷血症（hypophosphatemia）

1．原因和机制

（1）肠道吸收磷减少：剧烈呕吐、腹泻、吸收不良综合征，应用可与磷结合的抗酸药，如氧化铝、碳酸铝等，可影响磷的吸收而发生低磷血症。

（2）排泄增多：甲状旁腺功能亢进、肾小管酸中毒可减少肾小管对磷的重吸收，尿磷排出增多引起低磷血症。

（3）磷向细胞内转移：输入葡萄糖、胰岛素使糖原合成增加时伴有磷酸盐进入细胞；呼吸性碱中毒时，磷酸果糖激酶激活，糖酵解增强，大量葡萄糖和果糖磷酸化使磷酸盐进入细胞。

2．对机体的影响 通常无特异症状。低磷血症主要引起ATP合成不足和红细胞2,3-DPG（二磷酸甘油酸）减少。轻者无症状，重者可有肌无力、感觉异常、骨痛、病理性骨折、易激惹、神经错乱、搐搦及昏迷等症状。

3．防治原则 治疗原发病，适当补磷。

（四）高磷血症

成人血清磷高于1.61mmol/L，儿童高于1.90mmol/L，称为高磷血症（hyperphosphatemia）。

1．原因和机制

（1）排泄减少：急、慢性肾功能衰竭时，当肾小球滤过率降至20～30mL/min，肾排磷减少，血磷升高。同时肾功能衰竭继发甲状旁腺功能亢进，骨盐释放增加。

（2）甲状旁腺功能低下：尿排磷减少，导致血磷升高。

（3）维生素D中毒：促进小肠及肾对磷的吸收。

（4）磷向细胞外移出：高热、急性酸中毒、骨骼肌破坏时，磷可从细胞内释放。

2．对机体的影响 严重的高磷血症可导致低钙血症，引起骨质疏松和骨质软化。

3．防治原则 治疗原发病，降低肠道对磷的吸收，必要时进行透析治疗。

【本章小结】

正常机体可通过神经-体液的调节，使构成体液的水和电解质处于动态平衡。一些全身性的病理变化、许多器官的疾病或外界环境的变化，甚至某些医源性因素，都可以导致或伴有水、电解质代谢紊乱。如果得不到及时纠正，可引起全身各器官系统，特别是心血管系统、神经系统的生理功能及代谢发生障碍，严重时常可导致机体的死亡。

水、钠代谢障碍常同时或先后发生，根据体液的容量变化分为体液容量过少（脱水）和体液容量过多（水中毒、水肿和盐中毒）。在体液容量变化的同时常伴有钠浓度的变化。高渗性脱水经体液调节后主要造成细胞内液减少，临床上口渴感明显、尿量减少。低渗性脱水表现为细胞外液丢失明显，易导致休克的发生。水中毒以细胞内外液容量的增多且渗透压降低为主要特点，脑细胞水肿引起的颅内高压是其对机体最主要的影响。水肿是指组织间隙或体腔内积聚过多的液体，其发生的基本机制是组织液生成大于回流和钠水潴留。

钾代谢紊乱主要表现为低钾血症（＜3.5mmol/L）和高钾血症（＞5.5mmol/L）。摄入、排出和细胞内外钾交换异常是引起钾代谢紊乱的基本原因。低钾血症对神经肌肉的影响比较明显，高钾血症对心肌的影响更为突出，两者均可引起心肌传导性降低和心律失常。

镁对于神经肌肉和心脏有抑制作用，镁代谢紊乱时这种抑制作用会减弱或加强，从而引起相应的病理变化。血清钙磷代谢紊乱常影响神经肌肉、心脏和骨骼的功能。

【复习思考题】

1．临床上有哪些常见的脱水类型？其主要特点是什么？

2．比较高渗性脱水和低渗性脱水的原因、机制及对机体的影响。

3．在哪些情况下，机体易发生低钾血症和高钾血症？

4．低钾血症和重症高钾血症均导致骨骼肌兴奋性降低的机制是什么？

5．低钾血症和高钾血症对心脏会产生哪些不利的影响？

6．简述引起血管内外液体交换失平衡的主要因素。

7．简述决定血浆胶体渗透压的因素和引起其降低的主要原因。

【参考文献】

[1]李桂源．病理生理学．2版．北京：人民卫生出版社，2013.

[2]王建枝，殷莲华．病理生理学．8版．北京：人民卫生出版社，2013.

[3]王卫，王方岩，陈维亚，等．病理生理学．杭州：浙江大学出版社，2015.

[4]王谦，高维娟．病理学．4版．北京：科学出版社，2017.

（杜月光）