骨代谢异常的生物化学诊断细胞：35%有机成分：65%无机物 钙磷镁 少量糖蛋白，骨磷蛋白和-羟化蛋白主要为 型胶原骨基质骨质成骨细胞 破骨细胞 骨细胞 骨原细胞 骨的功能机械支撑 保护脏器 参与代谢骨代谢异常的生物化学诊断第一节 钙和磷的代谢及调节钙、磷、镁在体内的分布(%)钙 磷 镁n骨和牙齿： 99 85 55n软组织： 1 15 45n细胞外液 0.2 0.1 1n总量g(mol) 1000(25) 600(19.4) 25(1.0)血浆中钙的存在形式n血钙通常指血浆钙，正常值为n2.252.75mmol/Ln血钙 血浆蛋白结合钙40%（不可扩散）与弱酸根结合的钙15离子钙45可扩散血浆中磷的存在形式v蛋白结合磷，游离磷（离子化），复合物磷v正常成人血浆无机磷含量为0.71.1mmol/Lv血浆磷不如血钙稳定，儿童时期血磷增高，此 后随年龄增长而下降，在15岁时达成人水平。 此变化与碱性磷酸酶的活性有关。v血钙与血磷之间有一定浓度关系 以以mg / dlmg / dl计算每计算每 100 100 ml ml 血液中钙磷的质量之积是一常数血液中钙磷的质量之积是一常数 Ca P Ca P = = 3636 40 40成骨作用成骨作用 溶骨作用溶骨作用 Ca P Ca P 4040成骨作用成骨作用 溶骨作用溶骨作用 Ca P Ca P 3535成骨作用成骨作用 溶骨作用溶骨作用（正常成人）正常成人）（少年儿童）少年儿童）（ 佝佝 偻偻 症症 ）一、钙和磷的生理功能n（一）钙的生理功能n1.细胞内钙n 含量：10-6 10-7 mol/Ln 与磷脂、 二羧酸、 钙结合蛋白结 合n 线粒体、 肌浆 、内质网细胞内钙的功能n1.触发神经-肌肉收缩偶联 骨骼肌细细胞内储储存Ca2+受神经经冲动动而释释 放，Ca2+浓浓度增大到10-7-10-5mol/L时时，Ca2+ 可迅速地与钙钙蛋白的钙结钙结 合亚亚基结结合，引起 一系列构象改变变后导导致肌肉收缩缩。n2.作用于质膜，降低细胞膜的通透性n3.为细胞内第二信使，参与细胞内信号传递n4.酶的辅助因子n5.抑制维生素D3-1-羟化酶的活性，参与钙 磷代谢n6.钙结合蛋白-钙调蛋白为酶的调节物质细胞外钙的功能n1.是细胞内钙的来源n2.稳定神经细胞膜影响其应激性。降低 神经、肌肉的兴奋性。抽搐n3. 钙离子可以作为凝血因子，参与 凝血过程Ca+ （二）磷的生理功能n1.构成多种重要的核苷酸（如ATP、GTP、 UTP、CTP等） n2.构成核苷酸辅酶类（如NAD+、NADP+、 CoA等）和含磷酸根的辅酶（如TPP、磷酸 吡哆醛等） n3.细胞膜磷脂在构成生物膜结构、维持膜的 功能以及代谢调控上均发挥重要作用。如 酶 蛋白及多种功能性蛋白质的磷酸与脱磷酸化n4.细胞内的磷酸盐参与许多酶促反应如磷酸 基转移反应、加磷酸反应等。 细胞外磷的功能n1.血中磷酸盐盐（HPO42-/H2PO4-）是血液 缓缓冲体系的重要组组成成分。n2.细胞外磷酸盐为细胞内以及骨矿化所 需磷酸盐的来源食物钙肠吸收影响因素影响因素血钙血钙 （2.25-2.752.25-2.75 mmolmmol/L/L） 蛋白结合蛋白结合 有机酸结合有机酸结合骨骨(99%)(99%)其它组织其它组织( (结合结合) )(1%)(1%)CaCa+ 0.010.01m mmol/Lmol/L粪钙80% 尿钙尿钙(20%)(20%) 随血钙调节随血钙调节钙的正常代谢二、钙和磷的代谢Ca+/ Ca+/ P2/12/1钙的代谢1.吸收 每日摄入0.6 1.0gn部位：小肠上段，主指十二指肠n方式：在活性VitD3下的主动吸收过程n影响因素：肠道pH： 酸促进吸收，乳酸， 胃酸, 草酸 植酸Ca(H2PO4) 2 Ca3(PO4)2食物中钙磷比例： Ca:P=2:1时吸收最佳肠道中活性VitD3的影响年龄的影响。2.排泄 n 部位： 肾（20）和肠道（80）由消化道排泄的钙量占总量的80(未吸收钙 及分泌钙600mg ）。由肾排出的钙占总排钙的 20（150mg)。uu磷的正常代谢磷的正常代谢食物磷 肠吸收VitVit D D促进促进血磷血磷 （0.81.60.81.6 mmolmmol/L/L）骨和牙骨和牙(85%)(85%)其它组织其它组织( (结合结合) )(15%)(15%)粪磷30% 尿磷尿磷(70%)(70%) 随血磷调节随血磷调节磷的代谢1.吸收 每日摄入1.0 1.5gn部位：小肠上段主指空肠（70）n方式：食物中的磷主指有机磷酸酯在磷酸酶 的作用下生成H2PO4-，才能被吸收；n影响因素：食物中金属离子的影响:长长期口服氢氢氧化铝铝凝胶以及食物中钙钙、 镁镁、铁铁离子过过多，均可由于形成不溶性磷 酸盐盐而影响磷的吸收。n2.排泄：肾是磷排泄的主要器官，肾排磷占 总排磷的70，其余30由粪便排泄 三、钙和磷及骨代谢的激素调节n甲状旁腺素n维生素Dn降钙素n甲状旁腺激素相关蛋白（一）（一）甲状旁腺素甲状旁腺素parathyroidhormoneparathyroidhormone，PTHPTHn合成部位：甲状旁腺的主细细胞 前甲状旁腺素原 (115个Aa)粗面内质网 25Aa甲状旁腺素原 (90个Aa) 高尔基复合体 -6Aa甲状旁腺素 (84个Aa单链单链 多肽肽 )分子量9500肝肝PTH对血钙和血磷的调节作用PTH是维持血钙正常水平的最重要 的调节因素，它有升高血钙、降低血磷 和酸化血液、促进溶骨等作用，其主要 靶器官是骨、肾小管，其次是小肠粘膜 等。 作用机制：作用于靶细胞膜，活化腺苷酸环化酶系统，激活 ATP生成cAMP及PPi，cAMP能促使线粒体的钙转入细胞浆， PPi则作用于细胞膜外侧，使膜外侧的钙进入细胞的，致细胞的 内Ca2+升高，并激活胞膜上的钙泵将Ca2+主动转至胞外。引起 血钙升高。具体如图n1.对骨的作用：PTH浓度升高时，骨细胞 则有溶骨效应。间质网状细胞破骨细胞成骨细胞骨细 胞PTH的作用机理可表现在二个方面n使前破骨细胞和间质细胞向破骨细胞的转化 ，抑制破骨细胞向成骨细胞的转化，导致溶 骨和骨钙的大量释放。n使破骨细胞的活动性增强，骨盐溶解，血钙 升高溶酶体释放各种水解酶；抑制异柠檬酸脱氢酶的 活性，使细胞内柠檬酸，异柠檬酸，乳酸，碳酸及 透明质酸浓度增加；胶原酶活性增加n2 . 对肾作用n促进远曲小管和髓袢上段对钙的重 吸收，抑制近曲小管及远曲小管对 磷的重吸收，结果使血钙升高，血 磷降低，尿钙减少，尿磷增加n3. 促进活性VitD3的形成。n4. 对小肠的作用为一种间接反应，促进肠道对钙 磷的重吸收(二) 维生素D (Vitamin D, VitD)合成肝和肾是VitD3活化的主要器官n 麦角固醇紫外线 麦角钙化醇(D2)n D2 脱氢 7-脱氢胆固醇 紫外线 胆钙化 醇(D3)活活 化：化： VitVit D D3 3( ( 活性活性 D D3 3 ) )肝肝肾肾25 - OH - D25 - OH - D3 31.25 - (OH)1.25 - (OH)2 2 - D- D3 3VitVit D D3 3羟化酶羟化酶25-（OH）-D31a羟化酶高 Ca2+外源性食物 内源性 (皮肤)维生素D3肝脏 25-羟化酶1,25-(OH)2D325-(OH)D3低P3-高P3-肾 1-a羟化酶降钙素甲状旁腺素无生物活性微弱生物活性生物活性明显增加低Ca2+( )( )( )( )( )( )1.对小肠的作用促进小肠对钙磷的吸收改变膜磷脂结构，增加对钙的通透性 。 上调与钙转运相关的蛋白质的表达提高腺苷环化酶的活性，作为第二信使发挥 作用。2. 对骨骼的作用： n直接作用是促进溶骨：加速破骨细胞的形成 ，增强破骨细胞的活性n间接作用是促进骨的钙化：促进肠道对钙磷 的吸收，增加血钙n结果表现为促进骨组织的更新 3. 对肾的作用：促进肾小管上皮细 胞对钙磷的重吸收（同PTH比较）其机制是增加细胞内钙结合蛋白的生物合 成，从而促进钙磷的吸收。（三） 降钙素（calcitonin, CT ）合成：由甲状腺滤泡旁细胞合成和分泌的一 种单链多肽。32Aa, 分子量3418血钙增高时，CT分泌增多；血钙降低时，CT分泌减 少作用： 1.对骨的作用n抑制骨基质分解和骨盐溶解：抑制破骨细胞 的活性； n促进骨盐沉积：促使破骨细胞向成骨细胞的 转化，导致骨盐沉积。 2.对肾脏的作用CT可直接作用于肾脏的近曲小管，抑制钙 磷的重吸收，使尿钙的排出增加。 3.对小肠的作用：主要是间接作用，通过抑制 活性D3的形成，而抑制小肠的钙磷的重吸收 。甲状旁腺素维维生素D3降钙钙素来源甲状旁腺皮 肤甲状腺C细细胞对对 钙钙 磷 代 谢谢 的 影 响骨 溶骨作用成骨作用肾肾 重吸收钙钙重吸收磷肠肠吸收钙钙无明显显影响血钙钙 血磷 总总效应应 保钙钙排磷保钙钙保磷排钙钙排磷甲状旁腺素、维生素D、降钙素对钙磷代谢的影响（四）甲状旁腺激素相关蛋白 (PTHrP)n1987年研究某些癌症引起恶性肿瘤体液 性高钙血症(humoral hypercalcemia of malignancy，HHM)时发现。约有75 80%恶性肿瘤并发高钙血症，如乳癌, 肾癌,多发性骨髓瘤,淋巴瘤和白血病等 。 n它与PTH的氨基酸结构相近，可与PTH受 体结合，并发挥甲状旁腺素的功能，引 起血钙升高。第二节 钙、磷、镁代谢紊乱一、 钙代谢异常（一）低钙血症hypocalcemiahypocalcemia( (血清钙血清钙2.7 52.7 5mmolmmol/L)/L)二、磷代谢异常n（一）低磷血症hypophosphatemiahypophosphatemia( (血清磷血清磷1.4 51.4 5mmolmmol/L)/L)补钙是预防低钙高磷摄入对骨质不良影响 的最佳方案，当然作什么事情都有度，过 分补钙也有不良影响，如钙奶综合征等。有人提出 “大量饮用可乐会增加妇女骨质 疏松的危险”。镁的代谢及其异常n总量与分布：2128g，居构成机体 元素的第11位，调节细胞代谢，调控细胞生长 血清 (Mg+) 0.75-1.00 mmol/L骨(55%)其它组织(结合) (45%)n镁的生理功能：1.细胞内镁的功能：Mg2+是近300种酶的辅助因子，广泛 参与各种生命活动。参与酶的底物形成。是许多酶的变构激活因子。氧化磷酸化、糖酵解、细胞复制、核 苷酸代谢、蛋白质质。2. 细胞外镁的功能血清镁：正常值：0.751.00mmol/L 血清镁的存在形式：蛋白结合镁30， 离子镁55，镁盐151 . 细胞内镁的来源 2 . 降低神经、肌肉的兴奋性 3 . 在突触前的神经末梢竞争 性的抑制Ca+的进入功能AchCa+Ca+Mg+n n镁的代谢镁的代谢食物食物 250mg镁血清 (Mg+) 0.75-1.00 mmol/L骨(55%)其它组织(结合)(45%)约95%重吸收肾肾尿镁(2-5%)甲状腺素 醛固酮()VitDVitD PTHPTH 甲状腺素甲状腺素+ +肌肉