第四節 鈣磷代謝紊亂

一、正常鈣磷代謝、調節和功能

（一）鈣、磷的吸收和排泄

體內鈣、磷均來自食物。日常飲食中成人每天攝取鈣約1g、磷約0.8g，兒童、孕婦需求量增加。鈣主要存在于牛奶、乳制品及蔬菜、水果中。食物中的鈣必須轉變為游離鈣才能被吸收。鈣、磷的吸收部位在小腸，鈣的吸收率為30%，而磷為70%。

人體鈣約80%隨糞便排出，20%經腎排出。腎小球濾過的鈣95%被腎小管重吸收。腎是排磷的主要器官，70%的磷經腎排出，剩余30%由糞便排出。腎小球濾過的磷85%～95%被腎小管重吸收。

（二）體內鈣、磷的含量和分布

成人體內鈣的總量為1000～1300g，其中約99%以羥基磷灰石形式存在于骨骼和牙齒中，其余以溶解狀態分布于體液和軟組織中。血鈣是指血清中所含的鈣總量，正常成人血清鈣濃度為2.25～2.75mmol/L，血鈣分為非擴散鈣和可擴散鈣。非擴散鈣是指與血漿蛋白結合的鈣（CaBP），約占血漿總鈣的40%，不易透過毛細血管。可擴散鈣主要為游離鈣（占45%）及與有機酸結合的鈣如檸檬酸鈣、磷酸鈣等（占15%），可通過毛細血管。發揮直接生理作用的主要是游離鈣。CaBP與游離鈣可相互轉化，并呈動態平衡，此平衡受血液p H的影響，酸中毒時，游離鈣含量升高；堿中毒時，結合鈣增多，游離鈣含量下降。

血液中的磷以有機磷和無機磷兩種形式存在。血磷通常是指無機磷，正常成人為1.1～1.3mmol/L。血漿無機磷酸鹽的80%～85%以式存在。血漿中鈣、磷濃度關系密切。正常時，二者的乘積（[Ca]×[P]）為30～40。

（三）鈣、磷代謝的調節

鈣、磷代謝密切相關，相互影響、制約。

1．體內外鈣穩態的維持受甲狀旁腺素、1,25-（OH）2D3、降鈣素的調節

（1）甲狀旁腺激素（parathyroid hormone, PTH）:PTH是由甲狀旁腺主細胞分泌的，具有升高血鈣、降低血磷和酸化血液等作用。血鈣是調節PTH的主要因素。低血鈣的即刻效應是刺激儲存的PTH釋放，持續作用主要是抑制PTH的降解。此外，1,25-（OH）2D3增多時，PTH分泌減少，降鈣素則可促進PTH分泌。

（2）1,25-（OH）2D3:1,25-（OH）2D3是一種具有生物活性的激素，可促進小腸吸收和轉運鈣磷，促進腎小管重吸收鈣磷，具有溶骨和成骨的雙重作用。當鈣、磷充足時，促進成骨；當血鈣降低時促進溶骨，使血鈣濃度升高。

（3）降鈣素：降鈣素是由甲狀腺濾泡旁細胞分泌的多肽類激素。血鈣升高可刺激降鈣素的分泌，血鈣降低則抑制其分泌。降鈣素可抑制腎小管重吸收鈣、磷，使尿排出鈣磷增多；抑制破骨細胞生成，增強成骨作用，降低血磷、血鈣濃度；間接抑制小腸對鈣磷的吸收。

在正常人體內，通過PTH、1,25-（OH）2D3和降鈣素三者的相互制約、相互作用，適應環境的改變，保持血鈣濃度的相對恒定（表3-2）。

2．細胞內外鈣穩態的維持 正常情況下，細胞內鈣濃度為10-8～10-7mol/L，細胞外鈣濃度為10-3～10-2mol/L，細胞內鈣44%存在于細胞內質網和線粒體，細胞內游離鈣僅為細胞內鈣的0.005%。

（1）鈣進入細胞質：這是順濃度梯度的被動過程。一般認為，細胞外鈣跨膜進入是細胞內鈣釋放的觸發因素，細胞內鈣增加主要取決于細胞內鈣的釋放。①質膜鈣通道，包括電壓依賴性鈣通道和受體操縱性鈣通道。受體操縱性鈣通道又稱配體門控性鈣通道，與激動劑結合后，通道開放，Ca2+從細胞外進入細胞內。②胞內鈣庫釋放通道。鈣釋放通道屬于受體操縱性鈣通道，包括三磷酸肌醇操縱的鈣通道（IP3受體通道）和Ry（ryanodine）敏感的鈣通道，鈣從內質網和線粒體釋放到細胞質。

（2）鈣離開細胞質：這是逆濃度梯度的、耗能的過程。包括：①通過鈣泵。當細胞內[Ca2+]升高到一定程度時，鈣泵可被激活，將Ca2+泵出細胞或泵入鈣庫，細胞內Ca2+離子濃度降低。②通過Na+-Ca2+交換蛋白。細胞膜上有Na+-Ca2+交換蛋白，受跨膜Na+濃度調節。③通過Ca2+-H+交換。細胞內[Ca2+]升高時，線粒體排出H+，攝取Ca2+。

（四）鈣、磷的生理功能

1．鈣、磷共同參與的生理功能

（1）成骨作用：鈣、磷是構成骨骼和牙齒的主要成分，鈣在骨中與磷形成羥基磷灰石結晶，起支持和保護作用。

（2）凝血作用：鈣是凝血過程必不可少的因子，稱第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，它們為凝血過程提供充分的磷脂表面。

2．鈣的其他生理功能

（1）調節細胞功能的信使：細胞外Ca2+是重要的第一信使，在調節細胞運動、分泌、代謝、生長、增殖等過程中發揮重要的調節作用。當細胞受到刺激時，細胞膜對Ca2+的通透性發生微小的變化都會使細胞質Ca2+產生明顯的波動，從而引起相應的生理效應，如肌肉的興奮-收縮偶聯、激素的分泌釋放、神經元的興奮和細胞的增殖。

（2）調節酶的活性：參與細胞代謝的許多酶，如腺苷酸環化酶、鳥苷酸環化酶、磷酸二酯酶、酪氨酸羥化酶、色氨酸羥化酶等，其活性都受Ca2+的調節或需Ca2+激活。

3．磷的其他生理功能

（1）生命重要物質的組分：核酸、磷酸、磷蛋白是機體遺傳物質、膜結構和重要功能蛋白的基本組分，而磷是這些基本組分的必需元素。

（2）調節生物大分子活性：蛋白質的磷酸化和脫磷酸化是機體調控機制中最普遍且很重要的調節方式，如細胞膜蛋白的磷酸化可改變膜的通透性，酶蛋白的磷酸化可改變酶的活性，組蛋白的磷酸化可使基因去阻抑而加速轉錄作用，核糖體的蛋白磷酸化可加速翻譯作用等。

二、鈣、磷代謝紊亂

（一）低鈣血癥

當血清蛋白濃度正常時，血鈣濃度低于2.2mmol/L或血清Ca2+濃度低于1mmol/L，稱為低鈣血癥（hypocalcemia）。

1．原因和機制

（1）維生素D代謝障礙：維生素D缺乏、腸道吸收障礙或維生素D羥化障礙時，活性維生素D3不足，腸吸收鈣減少，尿丟失鈣增加，導致低鈣血癥。

（2）甲狀腺功能減退：因甲狀旁腺切除、發育障礙或損傷，或因PTH靶器官受體異常引起原發性或繼發性甲狀旁腺功能減退，均可導致低鈣血癥。

（3）腎功能衰竭：慢性腎功能衰竭常發生低鈣血癥，其主要發生機制為：①由于腎小球濾過率降低，磷酸鹽排出受阻，血磷升高，而血液鈣磷乘積為一常數，故血鈣降低。②腎實質損傷使維生素D羥化障礙，腸道吸收鈣減少。③慢性腎功能衰竭時毒性物質在體內蓄積，損傷腸道，影響腸道鈣吸收。

2．對機體的影響

（1）對神經肌肉的影響：低血鈣時神經肌肉的興奮性增高，可出現手足搐搦、肌肉痙攣，嚴重者可致癲癇發作。

（2）對骨骼的影響：可引起骨質鈣化障礙，嬰幼兒表現為佝僂病、囟門閉合遲晚；成人則表現為骨質軟化、骨質疏松等。

（3）對心肌的影響：低血鈣時Na+內流增加，心肌的興奮性升高，興奮的傳導加速。低鈣血癥時，由于細胞膜內外的Ca2+濃度差減小，Ca2+內流減慢，動作電位平臺期延長。心電圖表現為Q-T間期和ST段延長，T波低平或倒置。

3．防治原則 病因治療，補充鈣劑和維生素D。

（二）高鈣血癥

當血清蛋白濃度正常時，血鈣濃度高于2.75mmol/L或血清Ca2+濃度高于1.25mmol/L，稱為高鈣血癥（hypercalcemia）。

1．原因和機制

（1）甲狀旁腺功能亢進：PTH可促進破骨細胞活性，骨鈣釋放增多，引起血鈣升高。原發性甲狀旁腺功能亢進是高鈣血癥最常見的原因，主要見于甲狀旁腺腺瘤和甲狀旁腺增生。

（2）惡性腫瘤：惡性腫瘤引起高血鈣的發生率僅次于原發性甲狀旁腺功能亢進。腫瘤細胞可分泌破骨細胞激活因子，引起骨質破壞，使骨鈣釋放，血鈣升高。

（3）維生素D中毒：治療甲狀旁腺功能低下或預防佝僂病而長期服用維生素D可造成維生素D中毒，過量的維生素D可促使腸吸收鈣增加，血鈣升高。

（4）甲狀腺功能亢進：甲狀腺素具有溶骨作用，重度甲亢患者中20%的人伴有高鈣血癥。

2．對機體的影響

（1）對神經肌肉的影響：高鈣血癥時神經肌肉興奮性降低，患者常表現出乏力、表情淡漠、腱反射減弱、精神障礙甚至精神分裂、昏迷等。

（2）對心肌的影響：Ca2+對心肌細胞Na+內流有競爭抑制作用，稱為膜屏障作用。高血鈣時膜屏障作用增強，Na+內流受抑制，心肌興奮性和傳導性降低。同時動作電位平臺期Ca2+內流加速，平臺期縮短，復極化加快。心電圖可顯示Q-T間期縮短、房室傳導阻滯。

（3）對腎的損害：腎對高鈣血癥較敏感，Ca2+升高主要造成腎小管損傷，表現為腎小管水腫、壞死，腎小管基底膜鈣化等。早期表現為濃縮功能障礙，晚期發生腎小管纖維化、腎鈣化、腎結石，導致腎功能衰竭。

（4）異位鈣化灶形成：血管壁、關節、腎、軟骨等可有鈣化灶形成，影響相應的功能。

3．防治原則 病因治療和降鈣治療等。

（三）低磷血癥

血清無機磷濃度低于0.8mmol/L稱為低磷血癥（hypophosphatemia）

1．原因和機制

（1）腸道吸收磷減少：劇烈嘔吐、腹瀉、吸收不良綜合征，應用可與磷結合的抗酸藥，如氧化鋁、碳酸鋁等，可影響磷的吸收而發生低磷血癥。

（2）排泄增多：甲狀旁腺功能亢進、腎小管酸中毒可減少腎小管對磷的重吸收，尿磷排出增多引起低磷血癥。

（3）磷向細胞內轉移：輸入葡萄糖、胰島素使糖原合成增加時伴有磷酸鹽進入細胞；呼吸性堿中毒時，磷酸果糖激酶激活，糖酵解增強，大量葡萄糖和果糖磷酸化使磷酸鹽進入細胞。

2．對機體的影響 通常無特異癥狀。低磷血癥主要引起ATP合成不足和紅細胞2,3-DPG（二磷酸甘油酸）減少。輕者無癥狀，重者可有肌無力、感覺異常、骨痛、病理性骨折、易激惹、神經錯亂、搐搦及昏迷等癥狀。

3．防治原則 治療原發病，適當補磷。

（四）高磷血癥

成人血清磷高于1.61mmol/L，兒童高于1.90mmol/L，稱為高磷血癥（hyperphosphatemia）。

1．原因和機制

（1）排泄減少：急、慢性腎功能衰竭時，當腎小球濾過率降至20～30mL/min，腎排磷減少，血磷升高。同時腎功能衰竭繼發甲狀旁腺功能亢進，骨鹽釋放增加。

（2）甲狀旁腺功能低下：尿排磷減少，導致血磷升高。

（3）維生素D中毒：促進小腸及腎對磷的吸收。

（4）磷向細胞外移出：高熱、急性酸中毒、骨骼肌破壞時，磷可從細胞內釋放。

2．對機體的影響 嚴重的高磷血癥可導致低鈣血癥，引起骨質疏松和骨質軟化。

3．防治原則 治療原發病，降低腸道對磷的吸收，必要時進行透析治療。

【本章小結】

正常機體可通過神經-體液的調節，使構成體液的水和電解質處于動態平衡。一些全身性的病理變化、許多器官的疾病或外界環境的變化，甚至某些醫源性因素，都可以導致或伴有水、電解質代謝紊亂。如果得不到及時糾正，可引起全身各器官系統，特別是心血管系統、神經系統的生理功能及代謝發生障礙，嚴重時常可導致機體的死亡。

水、鈉代謝障礙常同時或先后發生，根據體液的容量變化分為體液容量過少（脫水）和體液容量過多（水中毒、水腫和鹽中毒）。在體液容量變化的同時常伴有鈉濃度的變化。高滲性脫水經體液調節后主要造成細胞內液減少，臨床上口渴感明顯、尿量減少。低滲性脫水表現為細胞外液丟失明顯，易導致休克的發生。水中毒以細胞內外液容量的增多且滲透壓降低為主要特點，腦細胞水腫引起的顱內高壓是其對機體最主要的影響。水腫是指組織間隙或體腔內積聚過多的液體，其發生的基本機制是組織液生成大于回流和鈉水潴留。

鉀代謝紊亂主要表現為低鉀血癥（＜3.5mmol/L）和高鉀血癥（＞5.5mmol/L）。攝入、排出和細胞內外鉀交換異常是引起鉀代謝紊亂的基本原因。低鉀血癥對神經肌肉的影響比較明顯，高鉀血癥對心肌的影響更為突出，兩者均可引起心肌傳導性降低和心律失常。

鎂對于神經肌肉和心臟有抑制作用，鎂代謝紊亂時這種抑制作用會減弱或加強，從而引起相應的病理變化。血清鈣磷代謝紊亂常影響神經肌肉、心臟和骨骼的功能。

【復習思考題】

1．臨床上有哪些常見的脫水類型？其主要特點是什么？

2．比較高滲性脫水和低滲性脫水的原因、機制及對機體的影響。

3．在哪些情況下，機體易發生低鉀血癥和高鉀血癥？

4．低鉀血癥和重癥高鉀血癥均導致骨骼肌興奮性降低的機制是什么？

5．低鉀血癥和高鉀血癥對心臟會產生哪些不利的影響？

6．簡述引起血管內外液體交換失平衡的主要因素。

7．簡述決定血漿膠體滲透壓的因素和引起其降低的主要原因。

【參考文獻】

[1]李桂源．病理生理學．2版．北京：人民衛生出版社，2013.

[2]王建枝，殷蓮華．病理生理學．8版．北京：人民衛生出版社，2013.

[3]王衛，王方巖，陳維亞，等．病理生理學．杭州：浙江大學出版社，2015.

[4]王謙，高維娟．病理學．4版．北京：科學出版社，2017.

（杜月光）