机体钙代谢

人体是一个有机的生命体，在所有的生命活动过程中，需要有各种物质的参与。这些物质除碳、氢、氧以有机物的形式存在外，其余的统称矿物质。目前能测定的人体内的矿物质元素有20余种。这些元素在人体的新陈代谢中起无可替代的作用。

钙是人体内第五丰富的微量矿物元素，在体内发挥着重要的生理和生化功能，其代谢平衡是人体健康的重要条件。钙的需求依赖于钙代谢的状态，受以下三个机制调节：肠吸收、肾重吸收、骨转换。这些反过来又被一组相互作用的激素调节，包括甲状旁腺激素（PTH）、1，25-二羟维生素D3［1，25-（OH）2D3］、钙离子本身及其在肠道、肾脏和骨相应的受体。骨矿物质含量可以通过成像技术测量，如使用双能X线骨密度仪和计算机断层扫描，可较好地估计体内的总钙含量。测量一段较长时期（通常为1年），骨矿物质含量可以用来评估体内钙的平衡。儿童时期骨矿物质含量增加，到青少年时期达到顶峰，并在成人期保持相对恒定，直到老年时开始减少。骨矿物质含量的纵向测量提供了钙平衡变化的信息，但不能评估维持钙平衡的机制，这就需要通过量化摄入及排泄的钙来研究钙的代谢平衡。当钙平衡与钙的动力学、骨吸收和骨形成的测量与内源性肠道分泌结合起来时就可以被测量了。

钙稳态在很大程度上是一个控制钙在肠道、肾脏和骨骼运输的荷尔蒙系统。它涉及两个主要的钙调节激素和它们的受体：甲状旁腺激素（PTH）和甲状旁腺素受体（PTHR），1，25-（OH）2D3和维生素D受体（VDR），以及血清游离钙和钙敏感受体。

血清钙稳态在保持细胞外钙离子水平的生理范围内，同时允许钙的进一步流动。在血清钙下降时甲状旁腺促进PTH分泌，作用于肾小管重吸收钙的甲状旁腺激素受体增加，并在骨骼中增加骨吸收。增加的PTH同时刺激肾脏分泌1，25-（OH）2D3，激活在肠道的VDR，从而增加钙的吸收，并且负反馈至甲状旁腺减少PTH分泌，同时增加骨吸收。血清钙的下降也可能阻滞肾上的Ca受体，从而增加钙的重吸收并且加强PTH的影响。这种一体化的激素反应可以恢复血清钙含量。

骨钙的代谢包括骨形成和骨吸收两个生化过程，形成离子交换，使钙的吸收和释放相等，保持骨钙的动力平衡。骨钙是处于不断的吸收和释放之中的。骨平衡的改变取决于骨形成和吸收的相对速率。儿童处于正性骨平衡（形成大于吸收），保证了骨骼的健康发育；健康的年轻成人处于中立的骨平衡（形成等于吸收），并且达到了骨量的顶峰；老人则是典型的负性骨平衡（形成小于吸收），从而导致与年龄相关的骨量减少。钙吸收的部位主要在小肠上段，小部分也可在结肠被吸收。成人每人钙的食入量为0.6～1.0g，近200～250mg被吸收，其余经粪便排出。肠吸收钙可分为两个概念，即真性吸收和纯吸收。前者指饮食中钙被吸收的量和进入肠道的消化液中钙被吸收数量的总和，后者指饮食含钙量与粪钙之差。前者反映肠道的吸收功能，而后者则更在于说明机体摄取钙质的量。钙的吸收依赖于维生素D、甲状旁腺激素和降钙素。某些因素也可影响钙的吸收。酸性环境增加了钙盐的可溶性，有利于钙的吸收；相反，碱性环境（如碱摄入量高）降低了钙的吸收。

骨骼的代谢非常活跃。青少年由于骨骼生长，每日体内的钙都处于增加中。健康成人中骨钙的吸收和丢失基本处于平衡中。几乎在所有骨骼中发现，在35岁到40岁达到顶峰后，男女的骨量均开始减少，特别是妇女绝经后的第一个10年呈加速下降。此后，男女间钙的下降速度相差不大。而40岁以后的老年人骨钙又逐渐丢失，故而部分老年人发生骨质疏松。在骨中，钙的主要用途为：提供骨骼的强度，同时提供一个动态存储，以保持细胞内和细胞外钙池。成骨细胞合成骨的有机基质，包括胶原纤维、糖蛋白复合体等，并自细胞外液运送钙离子经骨液至骨基质，钙离子首先在有机质中形成胶体的磷酸钙，再沉淀为骨盐，完成骨质的形成，即成骨作用。成骨细胞完成制造骨基质后，即转变为静止的骨细胞。因此摄入足量的钙对于维持人体的钙平衡是非常重要的。一般认为，钙每日的摄入量应该大于900mg。在钙摄入减少或者钙丢失过多的情况下，机体可出现骨量丢失，导致负钙平衡。此时，为维持血钙水平，PTH会显著增高，随之1，25-（OH）2D3的合成加强。一方面，PTH抑制成骨细胞功能；另一方面，PTH和1，25-（OH）2D3通过改变成骨细胞RANKL/OPG的基因表达，从而促进破骨细胞介导的骨吸收作用，打破骨代谢平衡。在成人的中后期，负钙平衡被认为是骨质疏松的一个主要原因。钙的吸收是钙平衡中最重要的决定因素。事实上，钙吸收的减少已被证明是导致骨吸收增加和骨质疏松性骨折的一个直接危险因素，特别是老年女性脊柱和髋部的骨折。和年轻人相比，老年人较低的钙摄入量也能较少地增加钙的吸收。此外，据报道，美国人的膳食钙摄入量较低，60岁以上的老年妇女平均每日从食物来源的钙的摄入量只有563mg，远远低于标准适合摄入量1200mg。

钙的排泄主要通过肾，小部分通过肠道。肾脏钙排泄量差异很大，受每个人的饮食和其他因素的影响。成人每天经肾脏排泄钙400mg，儿童一般情况下为4～6mg/kg，高于或低于这个范围则为异常。测定正常值时，食入钙事先应细致地控制几日。肾的钙排泄主要有以下两个机制：肾小管重吸收钙和负荷的钙过滤。任一机制被破坏都会导致钙稳态被打破。离子状或非离子状的钙滤过肾小球后，在肾小管远端或近端被重吸收，吸收率取决于维生素D和甲状旁腺激素。滤过肾小球的钙95%以上被吸收，甲状旁腺激素和某些利尿药能增加钙的吸收率。

（姚喆）