临床化学第七章 钙磷镁代谢与微量元素讲义.docx
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临床化学第七章钙磷镁代谢与微量元素讲义
第七章 钙、磷、镁代谢与微量元素
《考纲要求》
1.钙、磷、镁代谢
（1）钙、磷、镁的生理功能 掌握
（2）钙、磷、镁代谢及其调节 熟悉
（3）钙、磷、镁测定的参考值、临床意义及方法评价 熟练掌握
2.微量元素 熟悉
（1）微量元素分布及生理功能
（2）锌、铜、硒、铬、钴、锰、氟、碘的生理作用与代谢
（3）微量元素与疾病的关系
钙盐和磷酸盐是人体含量最高的无机盐。
99%以上的钙和86%以上的磷以羟磷灰石的形式构成骨盐，和胶原纤维结合在一起使骨牙组织具有特殊的硬度和韧性。
一、钙、磷、镁代谢
（一）钙、磷、镁的生理功能
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：
①作用于细胞膜，影响膜的通透性；②在细胞内作为第二信使，起着重要的代谢调节作用；③是许多酶的激活剂。
2.磷的生理功能
（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。
还可以通过化学修饰起代谢调控作用。
3.镁的生理功能
镁一半以上沉积在骨中。
（1）Mg2+对神经、肌肉的兴奋性有镇静作用。
（2）Mg2+是近300种酶的辅助因子。
（3）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，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）钙、磷、镁的代谢及调节
1.钙、磷、镁的代谢
（1）钙：
吸收：
吸收部位：
十二指肠，是在活性D3调节下的主动吸收。
影响吸收的因素：
①肠管的pH：
偏酸时促进吸收。
②食物成分：
食物中草酸和植酸可以和钙形成不溶性盐，影响吸收。
排泄：
主要由肠道排出其次是肾脏排出。
肾小球滤过钙约10g/天，由尿中排出的仅约150mg/天，大部分被肾小管重吸收了。
尿钙排出量直接受血钙浓度影响，血钙低于2.4mmol/L时，尿中几无钙排出。
（2）磷：
食物中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。
磷在空肠吸收率达70%，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）镁：
镁的日摄入量约250mg，其中2/3来自于谷物蔬菜。
吸收：
部位主要在回肠，是主动运转过程。
消化液中也有多量镁，长期丢失消化液（如消化道造瘘）是缺镁的主要原因。
排泄：
主要是肾。
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。
2.钙磷代谢的调节：
调节钙磷代谢的因素有三个：
甲状旁腺激素、降钙素和活性维生素D。
（1）甲状旁腺激素（PTH）由甲状旁腺分泌，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。
总结果：
血钙升高、血磷下降。
（升钙降磷）
血钙↓PTH分泌↑
（2）降钙素：
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。
总结果：
降低血钙、降低血磷。
（降钙降磷）
血钙↑降钙素分泌↑，二者呈正比关系。
（3）维生素D：
在肝和肾（1-α羟化酶）的作用下，维生素D3转变成1α，25-（OH）2-D3。
总结果：
升高血钙、升高血磷。
（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、镁测定的临床意义
1.血钙测定：
血钙几乎全部存在于血浆中，血钙分为游离钙和结合钙。
蛋白结合钙含量和血浆白蛋白浓度有关，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：
（1）离子钙测定：
采用钙离子选择性电极进行测定。
（2）总钙测定：
原子吸收分光光度法、染料结合法和滴定法等。
普遍应用的是络合滴定法，优点操作简便，不需特殊设备，用血量少，准确性符合要求。
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。
（参考方法）
离子选择电极法测定钙离子已在临床应用。
比色法有甲基麝香草酚蓝法和邻甲酚酞络合法。
参考值：
血清总钙：
2.25～2.75mmol/L；
离子钙：
0.94～1.26mmol/L。
临床意义：
（1）血清钙升高：
（高血钙症比较少见）
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。
恶性肿瘤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：
长期大量服用维生素D引起，但此种情况是可以避免的。
5）其他：
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：
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1.75mmol/L以下，血磷可增高。
②维生素缺D缺乏：
食物中缺乏，阳光照射少，消化系统疾患等，使血钙血磷均下降，使得钙、磷乘积下降。
婴幼儿缺乏维生素D可引起佝偻病，成人引起骨软化病。
③新生儿低血钙症：
是新生儿时期常见惊厥原因之一。
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。
碱中毒时总钙不变，离子钙可有改变。
碱中毒离子钙下降是产生手足抽搐的主要原因。
酸中毒，pH下降，游离钙浓度可相对增加。
2.血磷测定：
血液中的磷以有机磷和无机磷两种形式存在，血浆中磷3/4为有机磷，1/4为无机磷。
无机磷主要以磷酸盐形式存在，构成血液的缓冲系统。
无机磷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。
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。
正常人血钙、血磷浓度的乘积在35～40（mg/dl）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。
酶法是偶联反应，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。
参考值：
血清磷：
0.81～1.45mmol/L。
临床意义：
（1）血清无机磷升高：
1）甲状旁腺功能减退：
见于原发性甲状旁腺功能减退、继发性甲状腺功能减退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）血清无机磷降低：
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。
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。
3.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。
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：
①calmagite（CLG）比色法：
CLG为一染料，和微量样本（50μl）混合生成CLG-镁复合物。
该复合物呈色稳定可达半小时之久，吸收峰为520nm。
本法显色好、稳定，操作简便、快速，适合手工和上机操作。
②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，其显色强度和镁的浓度成正比。
③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：
0.81～1.45mmol/L男性略高于女性。
临床意义：
（1）血清镁升高：
①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。
②其他：
甲低、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：
低血镁常伴有电解质紊乱。
①镁摄入不足，如禁食、呕吐、慢性腹泻、消化吸收不良。
②尿排镁过多，如肾功能不全多尿期，服用利尿剂等情况。
③甲状旁腺功能亢进、原发性醛固酮症、糖尿病酸中毒也可出现血镁降低。
④使用氨基糖甙类抗生素促进镁的丢失。
⑤高血钙时增加尿镁排出，术后输液期血清镁可暂时下降。
低血镁患者常同时伴有水和电解质紊乱，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。
【习题】
机体缺钙的病因不包括
A.长期日照不足
B.V-D摄入不足
C.食物中钙磷比例不当
D.肾功能障碍
E.甲状旁腺激素功能亢进
『正确答案』E
『答案解析』甲状旁腺激素功能亢进导致血钙升高。
PTH的调节作用不包括
A.升高血钙、升高血磷
B.升高血钙、降低血磷
C.升高血钙、增加尿磷
D.促进肾对钙的重吸收
E.促进溶骨
『正确答案』A
『答案解析』PTH最终导致血钙升高、血磷降低。
影响肠道钙吸收的最主要因素是
A.肠腔内pH
B.食物含钙量
C.食物性质
D.肠道草酸盐含量
E.体内1α，25-（OH）2-D3含量
『正确答案』E
『答案解析』影响肠道钙吸收的最主要因素是1α，25-（OH）2-D3的含量。
对于维生素D的叙述，哪一项是错误的
A.维持骨盐的溶解和沉积，有利于骨的更新与生长
B.可从食物中得到，也可经日照后在皮下转化生成
C.能升高血钙、降低血磷
D.能负反馈抑制25（OH）D3-1α-羟化酶活性
E.对肠道作用是促进钙和磷的吸收
『正确答案』C
『答案解析』维生素D最终导致血钙和血磷都升高。
钙在血液内有很多种存在形式，临床上由于血清钙异常引起症状时，多由于哪种形式的变化所致
A.白蛋白结合钙
B.磷酸钙
C.柠檬酸钙
D.离子钙
E.以上任何一种形式变化都可以引起临床症状
『正确答案』D
『答案解析』扩散性离子钙具有生理活性，可引起一系列临床症状。
关于镁代谢叙述错误的是
A.吸收部位主要在回肠
B.肾脏是体内镁的主要排泄器官
C.大量丢失消化液是造成缺镁的主要原因
D.肌肉是维持镁平衡的主要组织
E.溶血对血清镁测定影响不大
『正确答案』E
『答案解析』镁主要存在于细胞内，是细胞内含量仅次于钾的阳离子。
所以溶血时，血清镁测定会受影响。
B型题
A.血钙增高，血磷降低
B.血磷增高
C.血钙和血磷同时增高
D.血钙和血磷同时降低
E.血钙降低，血磷升高
甲状旁腺功能低下的表现为
『正确答案』E
『答案解析』因为甲状旁腺激素最终导致血钙升高、血磷降低。
当甲状腺功能低下时血钙降低、血磷升高。
甲状旁腺功能亢进的表现为
『正确答案』A
『答案解析』因为甲状旁腺激素最终导致血钙升高、血磷降低。
当甲状腺功能亢进时血钙升高、血钙降低。
维生素D缺乏的表现为
『正确答案』D
『答案解析』维生素D最终导致血钙升高、血磷升高。
当维生素D缺乏时血钙血磷同时降低。
二、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。
（指含量占体重0.01%以下元素）
微量元素可根据其生物学作用不同划分为必需的、无害的及有害的三类。
必需的微量元素：
铁、锌、铜、锰、铬、钼、钴、硒、镍、钒、锡、氟、碘、硅等。
有些元素，如铋、锑、镉、汞、铅等对人体有害。
微量元素的生理功能
1.酶的激活剂：
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；
2.构成体内重要的载体及电子传递系统；
3.参与激素和维生素的合成；
4.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量元素。
主要功能是作为血红蛋白的主要成分。
1）维持正常造血功能
铁是血红蛋白的主要成分。
铁缺乏，使血红蛋白合成障碍引起缺铁性贫血。
血红蛋白中铁对氧摄取、释放、运输起重要作用。
2）参与体内氧化-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：
血样中的铁常用血清铁和血清总铁结合力来表示。
血清总铁结合力（TIBC）：
在血清样品中加足量的铁标准液使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。
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%
铁的测定：
多采用化学比色法。
（3）临床意义
1）血清铁增高：
溶血性贫血；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
锌在正常成人体内含量为2～3g，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。
功能：
（1）锌可以作为多种酶的功能成分或激活剂。
（2）促进生长发育，促进核酸及蛋白质的生物合成。
（3）增强免疫及吞噬细胞的功能。
（4）有抗氧化、抗衰老、抗癌的作用。
3.铜
正常人体内含铜80～100mg，约50%～70%存于骨骼和肌肉内，20%存于肝。
成年人每日摄取铜2mg可满足生理需要。
铜的生物学作用有：
（1）参与造血和铁的代谢，影响铁的吸收和储存；
（2）构成许多含铜酶及含铜生物活性蛋白质；
（3）与DNA结合，与维持核酸结构的稳定性有关；
（4）许多氧化酶含有铜。
Wilson病时血清铜明显降低。
4.硒
人体内含硒量约14～21mg，以肝、胰、肾中含量较多。
人体对硒的摄入量受食物含硒量影响，体内硒由尿、粪、汗排泄。
硒的生物学作用：
（1）硒是谷胱甘肽过氧化物酶的必须组成成分；
（2）参与辅酶A和辅酶Q的合成；
（3）和视力及神经传导有密切关系；
（4）对某些有毒元素和物质的毒性有拮抗性；
（5）刺激免疫球蛋白和抗体的产生；
（6）可以保护心肌的正常结构、代谢和功能；
（7）调节维生素A、C、E、K的代谢；
（8）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。
5.铬
成人体内含铬6mg（此处教材印刷有误，请以老师讲课为准），日摄入量5～150μg。
进入血浆的铬与运铁蛋白结合运至肝及全身。
铬主要随尿排出。
铬的生物学作用：
（1）形成葡萄糖耐量因子，协助胰岛素发挥作用；
（2）降低血浆胆固醇及调节血糖；
（3）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。
6.钴：
正常人体内含钴1.1～1.5mg，食物中钴在小肠内吸收入血浆后，与三种运钴蛋白结合，运至肝及全身，主要由尿排出。
钴是维生素B12重要的辅因子，因此也是重要的营养素。
维生素B12缺乏可导致叶酸的利用率下降，造成巨红细胞性贫血。
当内因子、运钴蛋白缺乏，钴摄入量不足或因消化系统疾病可引起钴及维生素B12缺乏。
恶性贫血、急性白血病时血清钴降低，慢性粒细胞白血病时血钴升高。
7.锰
正常人体内含锰12～20mg，分布于体内各组织。
锰的生物学作用：
（1）锰是多种酶的组成成分和激活剂，与蛋白质合成及生长、发育有密切关系；
（2）参与造血及卟啉合成；
（3）构成Mn-SOD，有抗衰老作用。
8.氟：
成人体内含氟量约2.6g，主要分布在骨骼、牙齿、指甲、毛发中。
大部由尿中排出。
氟为牙齿和骨骼的必需成分，与牙齿和骨骼的形成有关，可增加骨硬度和牙的耐酸蚀能力。
缺少氟易生龋齿，氟多可增加斑釉齿及骨密度增加。
9.碘：
人体含碘量约20～25mg。
碘是构成甲状腺激素的必需成分。
甲状腺素的功能是维持生长及智力发育和调节能量代谢。
缺碘可发生地方性甲状腺肿及呆小症。
地方性甲状腺肿：
甲状腺代谢性肿大，不伴有明显甲状腺功能改变。
为防治地方性甲状腺肿，应食用加碘盐。
【习题】
下列哪一组元素属人体必需的微量元素
A.铁、铬、硒、钙、铜
B.氟、铁、硒、铅、碘
C.硅、钒、铅、锌、碘
D.铁、铜、铬、锌、碘
E.铬、汞、锌、铜、碘
『正确答案』D
『答案解析』必需的微量元素：
铁、锌、铜、锰、铬、钼、钴、硒、镍、钒、锡、氟、碘、硅等。
B型题
A.氟
B.硒
C.锌
D.钙
E.碘
地方性呆小病和甲状腺肿与哪种元素缺乏有关
『正确答案』E
『答案解析』碘是构成甲状腺激素的必需成分。
甲状腺素的功能是维持生长及智力发育和调节能量代谢。
缺碘可发生地方性甲状腺肿及呆小症。
克山病和大骨节病与哪种元素缺乏有关
『正确答案』B
『答案解析』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。
佝偻病与哪种元素缺乏有关
『正确答案』D
『答案解析』钙缺乏可引起佝偻病。
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