《钙和磷的代谢》PPT课件.ppt
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1、1,第十三章 骨代谢异常的生物化学诊断,P331-349,蚌埠医学院生化与分子生物学教研室,2,教学目标,教学时数 4学时,掌握钙代谢异常、磷代谢异常、镁代谢异常及与代谢性骨病的关系;骨矿物质的激素调节与代谢性骨病的关系(维生素D缺乏与代谢性骨病);性激素与骨质疏松症关系,I型骨质疏松症、型骨质疏松症及骨代谢的生化指标变化;血清总钙和离子钙、血清无机磷、血清镁的检验及其方法学评价与临床应用;反映骨形成及骨吸收的生化指标、检测方法及其方法学评价与临床应用。熟悉血钙,成骨作用与钙化,溶骨作用与脱钙。,3,成骨细胞:合成有机基质,并通过新合成的基质控制无机物,促进骨形成。破骨细胞:通过产生酸和蛋白水
2、解酶分解无机物和水解有机基质,促进骨吸收。,成骨细胞,4,骨具有机械支撑、保护脏器功能;骨是钙磷的储存库,参与钙磷代谢的调节;钙磷是人体重要组成物质,具有广泛的生理功能;血浆中钙磷的浓度依赖于:肠道吸收、骨质沉积和吸收、肾脏的排泌;主要调控激素有:甲状旁腺激素、1.25(OH)2D3、降钙素。,5,第一节 钙和磷的代谢及调节,钙盐、磷酸盐是机体含量最多的无机盐主要储存在骨和牙齿,以羟磷灰石形式存在 钙磷镁在体内的分布 组织 骨和齿 99 85 55 软组织 1 15 45 细胞外液 0.2 0.1 1 总量克/摩 1000(25)600(19.4)25(1.0),相对分布(%),钙,磷,镁,6
3、,一、钙和磷的生理功能,(一)钙的生理功能1、细胞内钙:其浓度仅为细胞外的1/1000。主要存在于线粒体、肌浆和内质网内。生理功能:(1)触发肌肉兴奋-收缩耦联。(2)作用于质膜,影响膜通透性及膜的转运。(3)Ca2+作为细胞内第二信使(4)Ca2+是许多酶的辅因子。,7,(5)Ca2+能抑制维生素D3-1-羟化酶的活性,参与自身及磷代 谢调节。(6)细胞内的钙结合蛋白-钙调蛋白是重要的酶调节物质,钙与钙调蛋白结合后,使钙调蛋白的构象发生改变,从而活化或抑制酶。,8,2、细胞外钙:存在于血浆等细胞外的钙。生理功能:(1)稳定神经细胞膜影响其应激性。Ca2+神经肌肉的应激性 手足抽搐(2)Ca2
4、+即凝血因子,参与凝血过程。(3)细胞外钙是细胞内钙的来源,它为骨的矿化,凝血以及膜电位维持提供钙离子。,9,(二)磷的生理功能1、细胞内磷的生理功能(1)ATP中的高能磷酸盐,作为能源维持着细胞的各种生理功能。(2)磷是辅酶类物质的构成成分(如NAD+,NADP+);(3)细胞膜的磷脂在构成生物膜结构,维持膜的结构功能以及代谢调节均发挥作用。(4)细胞内的磷酸盐参与许多酶促反应。,10,2、细胞外磷的生理功能(1)血中的磷酸盐是血液的缓冲体系的重要组成成分之一;(2)细胞外磷酸盐为细胞内以及骨矿化所需磷酸盐的来源;血钙和血磷之间有一定的浓度关系,正常人钙、磷(mg/dl)的乘积在3640之间
5、。,11,当cap40,则钙和磷以骨盐形式沉积于骨组织;若(cap)36则妨碍骨的钙化,甚至可使骨盐溶解,影响成骨作用。,12,二、钙和磷的代谢,(一)钙的代谢1、吸收部位:十二指肠吸收方式:在活性VitD3调节下的主动吸收过程影响因素:肠道中的PH值 PH Ca(H2PO4)2 促进Ca2+吸收 PH Ca3(PO4)2 不利Ca2+吸收 食物中构成成分的影响,Ca:P=2:1吸收最佳 肠道中活性VitD3的影响(最主要的因素)年龄的影响,13,骨形成,骨吸收,14,2、排泄 钙通过肾和肠道排泄,由消化道排泄的钙量占总量的80。由肾排出的钙占总排钙的20。尿钙的排除量受血钙浓度直接影响,血钙
6、低于2.4mmol/L,尿中无钙排除。,15,(二)磷的代谢 1.吸收部位:小肠上段(空肠最快)方式:食物中的磷主要指有机磷酸脂和磷脂,在磷酸酶的作用下生成无机磷酸盐,才能被吸收;影响因素:肠道的PH 食物中金属离子的影响:钙镁铁 体内钙的利用情况2.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。,16,血钙和血磷,骨钙骨磷,沉积,溶解,肠,食物钙磷,粪钙,吸收,排出,组织细胞,利用,排出,肾,排泄,重吸收,尿磷,钙磷的代谢,17,三、血钙和血磷,(一)血钙 红细胞内钙含量较少,绝大多数存在于血浆中,故血钙通常指血浆钙,正常值为2.252.75mmol/l,其中用ISE
7、测得的离子钙仅为0.961.24mmol/l。,18,离子钙45%血钙 复合钙15 结合钙 与血浆蛋白结合的钙40%血浆中发挥生理作用的是离子钙,离子钙与非扩散钙可相互转换,但受PH影响。,扩散钙,非扩散钙,19,血浆蛋白结合钙 血浆蛋白+Ca2+当H+升高时,蛋白结合体钙向离子钙转移当H+降低时,血浆离子钙降低,而血浆总钙量可无变化,此时可出现低钙抽搐现象。pH每改变0.1单位,血清游离钙浓度改变0.05mmol/l 在测定Ca2+同时要测pH。,H+,HCO3-,20,(二)血磷血中的磷通常指血浆中的无机磷,主要以HPO42-的形式存在占8085以上。血中的磷以有机磷和无机磷两种形式存在。
8、正常成人血浆无机磷含量为0.811.45mmol/l。,21,四、钙和磷及骨代谢的激素调节,(一)甲状旁腺激素(parathyroid hormone PTH)1、合成:甲状旁腺主细胞2、合成调节(1)血钙负反馈调节(2)1.25(OH)2D3的影响(3)降钙素的影响,22,3、代谢:在肝枯否细胞及肾小管细胞的PTH被分解为N端和C端,N端具有生物学活性,可被肝细胞、肾及骨组织摄取,C端无PTH活性。4、作用机制:具体如图,23,24,5、生理功能:PTH为调节血钙的主要因素,具体作用表现为升高血钙,降低血磷,酸化血液。靶器官为肾脏、骨骼、小肠。对骨的作用:促进溶骨,升高血钙 PTH促使已形成
9、的破骨细胞的活动性增强,骨盐溶解,血钙升高;促使未分化的间叶细胞向破骨细胞的转化,同时抑制成骨细胞的活动,抑制破骨细胞向成骨细胞的转化,使破骨细胞的活动性增强,血钙升高。,25,对肾作用 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,净结果为血钙升高,血磷降低,尿钙减少,尿磷增加对小肠的作用 为一种间接反应,促进肠道对钙磷的重吸收,PTH可以促进活性VitD3的形成。对维生素D的作用 升高肾25(OH)D3-1-羟化酶活性 促进1.25-(OH)2-D 3 的生成。,26,(二)维生素D 又称钙化醇,为类固醇衍生物,具有抗佝偻病作用。天然的维生素D有两种:VitD2(
10、麦角钙化醇)、VitD3(胆钙化醇)。肝和肾是VitD3活化的主要器官,仅活化的VitD3有生物学活性。,胆钙化醇,麦角钙化醇,27,7-脱氢胆固醇,VitD3的合成,28,1、合成胆固醇 脱氢 7-脱氢胆固醇 紫外线 胆钙化醇(D3),肝25-羟化酶,25-羟维生素D3,1,25-二羟维生素D3,肾1-羟化酶,24,25-二羟维生素D3,肾24-羟化酶,活性型,低活性,活性D3活性是维生素D3的1015倍,被认为是一种激素,29,2、调节PTH:促进其生成 活化1-羟化酶 抑制24-羟化酶 自身的调节 1-羟化酶 1.25-(OH)2-D 3 24-羟化酶 CT的调节:CT 1-羟化酶 1.
11、25-(OH)2-D 3,促进1.25-(OH)2-D 3,+,1.25-(OH)2-D 3,1.24.25-(OH)2-D3,30,钙磷的调节 Ca2+:对1-羟化酶系有直接激活作用。人体1-羟化酶对Ca2+的敏感度为1mmol/L。当Ca2+1.26mmol/L时,对1-羟化酶产生抑制作用。当Ca2+1.00mmol/L时,1-羟化酶活性增高。Ca2+PTH 1-羟化酶 1.25-(OH)2-D 3 磷:血磷可抑制1-羟化酶的活性。血磷 1-羟化酶 1.25-(OH)2-D 3,31,3、生理功能:升高血钙和血磷 靶器官:小肠、骨、肾脏。对小肠作用:促进小肠对钙磷的吸收,使血钙和血磷升高。
12、对骨的作用:与PTH协同作用,加速破骨细胞形成,促进溶骨;促进小肠对钙磷的吸收,使血钙和血磷升高,以利于骨的钙化。对肾的作用:活性VitD3促进肾小管上皮细胞对钙磷的重吸收,,32,以上作用使血钙、血磷增高。增高的钙、磷有利于骨的钙化。维生素D3能维持骨盐的溶解和沉积的对立统一,以利于骨的更新与生长。维生素D3缺乏时,钙、磷代谢障碍,儿童易发生佝偻病,成人可发生骨质软化症。此外,严重的肝肾功能障碍时,维生素D3转变为活性维生素D3能力下降,也可发生佝偻病和骨质软化症。,33,(三)降钙素(caleitonin CT),1、合成部位:由甲状旁腺滤泡细胞合成、分泌的一种单 链多肽激素2、调节 受血
13、浆中的钙离子的影响,CT的分泌随血钙升高而增加,两者呈正相关。,34,3、生理作用:抑制溶骨作用,降低血钙血磷,促 进尿钙、尿磷的排出。靶器官主要是骨和肾对骨的作用:抑制间叶细胞转化为破骨细胞 抑制破骨细胞的活性 促使破骨细胞向成骨细胞的转化 通过以上作用,抑制溶骨作用,促进骨盐沉积,降低血钙。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、尿磷的排出增 加,降低血钙血磷。,35,(四)甲状旁腺激素相关蛋白(PTHrP)由肿瘤细胞分泌,作为内分泌激素作用于靶细胞(骨骼和肾)引起高钙血症。,36,激素,肠钙的吸收,溶骨作用,成骨作用,尿钙,尿磷,血钙,血磷,PTH,CT,
14、活性D3,激素对骨代谢的调节,37,PTH、CT、活性D3与血钙、血磷的恒定,血钙正常、血磷降低血磷降低,活性D3,肠钙磷的吸收,骨盐溶解血钙磷,肾重吸收钙磷,Ca2+,P,CT,Ca2+,PTH,血钙降低血磷升高,血钙血磷正常,38,第二节、钙和磷的代谢紊乱,一、钙代谢异常 总钙的异常表现为:游离钙的异常 总钙和游离钙的异常(一)低钙血症(hypocalcemia)定义:血钙浓度低于2.25mmol/l,39,常见病因:低清蛋白血症 血清总钙降低,游离钙多正常慢性肾功能衰竭甲状旁腺功能减退,PTH分泌不足维生素D缺乏电解质代谢紊乱,40,(二)高钙血症(Hypercalcemia)定义:血钙
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